[发明专利]3D AMR沟槽填充工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及3DAMR沟槽填充工艺方法。

背景技术

3DAMR是基于各向异性磁电阻(AnisotropicMagnetoresistance，简称AMR)效应，即当施加的磁场垂直于铁磁材料中的电流时，电阻产生明显的变化，通过采用标准半导体技术在硅片或其它基底上制备铁磁薄膜长条，并辅以外围电路及控制IC的集成而形成的具有X、Y、Z3D感应的磁敏传感器。

由于各向异性磁电阻传感器有着功耗低、高集成度、高灵敏度、噪声小、可靠性高及耐恶劣环境能力强等优点，使其在磁敏传感器中所占的比重越来越高，应用领域也正在逐步扩大。

因其所具有的3D磁阻感应的能力，故需要进行X、Y、Z三个方向的磁电阻薄膜的图形定义，其中，Z方向磁电阻薄膜的图形定义通常借助于深沟槽，通过光刻刻蚀的方法对沟槽底部及顶部进行图形定义以形成Z方向磁电阻感应薄膜，根据器件的要求，其图形尺寸可能会小到0.2μm的线宽精度，故其对晶圆表面的平坦性有较高的要求。通常其在光刻图形定义前需进行填充工艺使之表面较为平坦，以利于光刻图形的定义。传统的填充方法，如图1所示，包括步骤：晶圆准备，包括进行沟槽形成工艺及磁阻薄膜形成工艺；分三次进行填充材料的填充；进行磁阻薄膜的光刻定义及刻蚀。由于烘烤过程中材料表面张力及其与晶圆表面附着力等因素，使填充材料容易在沟槽之前出现隆起的缺陷，并进一步影响刻蚀，如图2所示。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种3DAMR沟槽填充工艺方法，它可以改善Z方向磁电阻薄膜图形定义前晶圆表面的平坦性，保证后续磁电阻薄膜刻蚀的正常进行。

为解决上述技术问题，本发明的3DAMR沟槽填充工艺方法，步骤包括：

1)在晶圆表面形成沟槽和磁阻薄膜；

2)在沟槽底部填充的底层膜质材料；

3)在步骤2)填充的底层膜质材料基础上，再填充的底层膜质材料；

4)在步骤3)填充的底层膜质材料上分三次填充有机填充材料。

较佳的，步骤2)所述底层膜质材料的厚度为

较佳的，步骤3)填充的底层膜质材料的厚度大于等于步骤2)中填充的底层膜质材料的厚度。

所述步骤4)，每次填充的有机填充材料的厚度可以根据沟槽深度进行调整，一般可以为

所述底层膜质材料包括底部抗反射层有机材料。

所述有机填充材料包括光刻胶材料。

本发明利用不同材料之间的粘附性及材料本身的填充能力等特点，采用两次底层膜质和三次填充材料的填充方法，改善了Z方向磁电阻薄膜图形定义前晶圆表面的平坦性，实现了3DAMR器件沟槽填充的工艺要求，保证了后续刻蚀的正常进行。

附图说明

图1是3DAMR沟槽传统填充方法工艺流程示意图。

图2是使用传统方法填充3DAMR沟槽，在完成第一次填充和第三次填充后，沟槽的扫描电镜图。其中，a图为第一次填充后的情形，b图为第三次填充后的情形。

图3是本发明实施例的3DAMR沟槽填充方法的工艺流程示意图。

图4是采用本发明实施例的沟槽填充方法，在完成沟槽填充后的沟槽样貌示意图。

图5是本发明实施例磁阻薄膜刻蚀完成后的沟槽样貌示意图。

具体实施方式

为对本发明的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现结合附图，对本发明详述如下：

本发明的3DAMR沟槽填充工艺方法，如图3所示，具体包括如下步骤：

步骤1，晶圆准备：刻蚀形成沟槽，通过SiN淀积工艺以及磁阻薄膜形成工艺，形成SiN膜层和NiFe/TaN磁阻薄膜。

步骤2，在沟槽底部填充的底层膜质材料。该底层膜质材料可以使用通常所用的BARC(底部抗反射层)有机材料(光刻胶的一种)。

所述底层膜质材料，要求其与晶圆表面有较强的粘附性，厚度通常为

步骤3，在步骤2填充的底层膜质材料基础上，再填充的底层膜质材料。

本步骤填充的底层膜质材料的作用是在保持较好粘附性的同时起到少量的填充效果，其厚度要求大于或等于步骤2中所填充的底层膜质材料的厚度，。

步骤4，在步骤3填充的底层膜质材料基础上分三次填充有机填充材料。填充厚度根据沟槽深度进行调整，通常为填充材料要求具有较强的填充能力和较好的流动性，可以是光刻胶的一种，例如GF70/GF43。填充完成后的沟槽样貌如图4所示。

填充完成后，进行磁阻薄膜的光刻定义及刻蚀，形成如图5所示的结构。