[发明专利]具有高形状各向异性的XMR传感器

说明书

技术领域

本发明总体上涉及集成电路（IC）传感器，并且更尤其涉及具有非常高的形状各向异性（shape anisotropy）的磁阻IC电流传感器。

背景技术

磁阻传感器可以包括巨磁阻（GMR）、隧道磁阻（TMR）、各向异性磁阻（AMR）和其它技术（统称为xMR技术）。对于这些xMR传感器的一些应用而言，需要xMR条带的非常高的形状各向异性，即xMR条带的长度远大于宽度，或者反之亦然。例如，用于感测旋转磁场的多个圈（turn）的多圈传感器需要非常窄的xMR条带宽度，诸如约为200纳米（nm）或更低。而且该宽度在晶片上以及逐个晶片都必须非常精确且一致以实现高制造产量。此外，在处理之后蚀刻侧壁不能出现明显的化学改性，因为这样的侵蚀会导致性能漂移。

换句话说，制造需要非常高的形状各向异性的xMR传感器面临着许多挑战。适用于批量生产xMR堆叠（stack）的传统蚀刻过程非常难以应对这些挑战。例如，在传统的制造过程中经常使用离子束铣过程。然而，其中所使用的化学蚀刻或抗蚀剂（resist）去除过程会损坏侧壁，由此使得磁性能有所衰退，并且会在晶片上提供非一致的特性，这二者都是明显的缺陷。离子束铣过程也是缓慢的并且通常不适用于批量生产。因此，仍然需要改进的xMR传感器。

发明内容

在实施例中，一种磁阻传感器元件包括第一磁阻堆叠部分，其包括自由层并且具有第一、第二、第三和第四侧边；和第二磁阻堆叠部分，其耦合到所述第一磁阻堆叠部分并且具有与所述第一、第二、第三和第四侧边均不齐平的第五、第六、第七和第八侧边。

在另一个实施例中，一种制造磁阻传感器元件的方法包括：提供衬底；将电介质层施加于所述衬底并且对所述电介质层进行构造（structure）；施加自由层系统并对所述自由层系统进行构造；将附加堆叠层施加于所述自由层系统上；并且对所述附加堆叠层进行构造以使得所述附加堆叠层的横向尺寸大于所述自由层系统的横向尺寸，并且所述附加堆叠层的侧边与所述自由层系统的侧边不齐平。

在另一个实施例中，一种制造磁阻传感器元件的方法包括：提供衬底；将第一电介质层施加于所述衬底；在所述第一电介质层中形成沟槽；将xMR堆叠施加于所述第一电介质层上，所述沟槽的高度大于所述xMR堆叠的高度；将第二电介质层施加于所述xMR堆叠上；并且从所述第一电介质层去除所述xMR堆叠和第二电介质层的部分。

在另一个实施例中，一种制造磁阻传感器元件的方法包括：提供衬底；在所述衬底上提供抗蚀层（resist layer）；对所述抗蚀层进行构造以形成具有负倾斜的侧壁的沟槽；将自由层系统施加于所述抗蚀层上和所述沟槽之中，所述沟槽中的自由层系统与侧壁间隔开；去除所述衬底上的部分抗蚀层和所述抗蚀层上的部分自由层系统；并且将剩余堆叠施加于所述衬底上的自由层系统上并对其进行构造。

附图说明

通过考虑以下结合附图对本发明各个实施例所进行的详细描述，可以更全面地理解本发明，其中：

图1描绘了根据实施例的xMR堆叠。

图2描绘了根据实施例的流程图。

图3描绘了根据实施例的过程。

图4描绘了根据实施例的过程。

图5描绘了根据实施例的过程。

虽然本发明可以有各种修改和替换形式，但是其细节已经在图中通过示例所示出并且将进行详细描述。然而应当理解的是，意图并非把本发明局限于所描述的特定实施例。相反，本发明要覆盖落入所附权利要求所定义的本发明的精神和范围内的所有修改、等同和替换形式。

具体实施方式

实施例涉及具有非常高的形状各向异性的xMR传感器。实施例还涉及xMR堆叠的新颖构造过程，其用于实现非常高的形状各向异性而不对性能相关的磁场敏感层系统造成化学影响，同时还在晶片上提供相当一致的结构宽度，所述宽度在实施例中低至约100 nm。实施例还可以提供xMR堆叠，其具有所定义横向几何形状和/或平滑的性能相关自由层系统的侧壁，这对于在晶片上实现均匀的磁特性是重要的。