[发明专利]各向异性磁电阻薄膜的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路的制造方法，特别是涉及一种各向异性磁电阻薄膜的制造方法。

背景技术

材料的功能化是材料未来发展的趋势之一，磁性材料作为功能材料的一部分在新材料领域中占有重要的一席之地。而且随着科技的发展，器件要求小型化、微型化，使得磁性薄膜材料成为当前研究的热点，其中最引人注目的是巨磁电阻效应。1988年Baibich等首次发现(Fe/Cr)_n多层膜的磁电阻效应可达60％，此效应被称为巨磁电阻效应。国内外的物理学家和材料科学学家在GMR效应的基础理论研究及实用上做了大量的工作，相继开发出一系列全新概念的磁电子学元器件，为电子技术的发展带来新的革命。信息存储密度在很大程度上依赖于磁性薄膜的研究及应用。巨磁电阻(GMR、TMR)材料在信息产业中得到了广泛的应用，如：传感器、磁记录读出磁头、巨磁电阻随机存储器等。

在巨磁电阻多层膜中，如自旋阀、隧道结等结构中，性能良好的坡莫合金(NiFe)是最为常见的磁性层材料之一，所以研究NiFe薄膜的制备工艺将有助于磁电阻多层膜的制备。另一方面，尽管巨磁电阻效应的发现引起了全世界的轰动和兴趣，但目前由GMR薄膜做出的计算机读出头存在着环境稳定性和温度稳定性差的两个关键问题，所以用传统的各向异性磁电阻(AMR)薄膜做出的计算机读头或传感器在市场上仍占主流。由于AMR具有小的饱和场(约为7.96×10²A/m)以及高的磁场灵敏度，所以AMR效应广泛应用于读出磁头和各类传感器中。现在国外有关各大公司还在不断地挖掘AMR读头的潜力。目前，最先进的AMR读头必须具备高磁场灵敏度和低噪音等特点，以扩大其应用领域。为了达到这个目的，用于AMR读头的坡莫合金必须磁性能好，并且做的很薄，矫顽力很小，但AMR值尽可能大。但是随着坡莫合金膜的厚度减小，其AMR值也会迅速下降，其原因有：厚度太薄的薄膜的结晶度较差，增加了电子散射强度，缓冲层与保护层的分流作用则会得到增强，导致AMR值减小等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种各向异性磁电阻薄膜的制造方法，能在不增加薄膜厚度的情况下增加薄膜的AMR值，且能使薄膜的磁特性敏感并具有良好的热稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供的各向异性磁电阻薄膜的制造方法包括如下步骤：

步骤一、提供一氮化硅薄膜基片，采用刻蚀工艺对所述基片进行预处理以增加所述基片表面的粗糙度、干扰后续薄膜晶体趋向成膜。

步骤二、采用PVD工艺方法在所述基片表面进行Ni₈₁Fe₁₉薄膜的成膜，Ni₈₁Fe₁₉薄膜的成膜工艺由多步沉积工艺和刻蚀工艺组成，所述Ni₈₁Fe₁₉薄膜的成膜工艺中的各步沉积工艺都采用PVD工艺沉积、在每两步沉积工艺之间都进行一次在位的刻蚀工艺处理，所述Ni₈₁Fe₁₉薄膜的成膜工艺中的刻蚀工艺用于增加成膜表面的粗糙度、干扰后续薄膜晶体趋向成膜。

步骤三、在所述Ni₈₁Fe₁₉薄膜表面进行氮化钽(TaN)薄膜的成膜。

步骤四、对所述Ni₈₁Fe₁₉薄膜和所述氮化钽薄膜进行退火处理从而形成各向异性磁电阻薄膜。

进一步的改进是，步骤一中所述预处理的刻蚀工艺采用等离子体刻蚀工艺。

进一步的改进是，步骤二中所述Ni₈₁Fe₁₉薄膜的成膜工艺中的刻蚀工艺采用等离子体刻蚀工艺。

进一步的改进是，所述Ni₈₁Fe₁₉薄膜的成膜工艺的PVD工艺采用物理溅射工艺，溅射功率为0.1kw～1kw,压力为1×10^-8托～1×10^-5托，根据衬底偏压的设置来区分所述Ni₈₁Fe₁₉薄膜的成膜工艺的沉积工艺和刻蚀工艺，沉积工艺中衬底偏压为0，刻蚀工艺中衬底偏压为0.1kw～1kw；所述Ni₈₁Fe₁₉薄膜的成膜工艺的每两步沉积工艺之间衬底偏压所加时间为5秒～20秒；所述Ni₈₁Fe₁₉薄膜的厚度