(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路を形成する方法であって、
前記集積回路のウェハ上に第１の誘電体層を形成することと、
前記第１の誘電体層上にＮｉＦｅパーマロイとＡｌＮ誘電体との交互の層で構成される磁気コア材料の層を形成することと、
前記磁気コア材料上に磁気コア領域の外側の領域を露出させる磁気コアパターンを形成することと、
前記磁気コアを形成するために前記磁気コアパターンにより露出された箇所において前記磁気コア材料を取り除くためにウェットエッチャントを用いてエッチングすることであって、前記ウェットエッチャントがリン酸と酢酸と硝酸と脱イオン水とを含む、前記エッチングすることと、
前記磁気コアパターンを取り除くことと、
を含む、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記リン酸が１０％〜４０％の重量パーセントの濃縮リン酸であり、前記酢酸が１％〜１０％の重量パーセントの濃縮酢酸であり、前記硝酸が０．１％〜３％の重量パーセントの濃縮硝酸である、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
ＮｉＦｅパーマロイの各層が２２５ｎｍ〜４２５ｎｍの厚みを有し、ＡｌＮの各層が５ｎｍ〜１５ｎｍの厚みを有し、前記磁気コア材料の層が、各々が前記第１の誘電体層上のＮｉＦｅパーマロイとＡｌＮ誘電体とである、３〜１０の層で構成される、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
ＮｉＦｅパーマロイの各層が３２５ｎｍの厚みを有し、ＡｌＮの各層が１０ｎｍの厚みを有する、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
前記ウェットエッチャントを用いてエッチングすることが、前記磁気材料が前記露出された領域から取り除かれるまでの、前記ウェットエッチャントを用いる前記磁気コア材料のエッチングとその後の脱イオン水リンスとの反復されたサイクルを含む、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、
前記ウェットエッチャントを用いてエッチングすることが、前記磁気材料が前記露出された領域から取り除かれるまでの、６分未満の時間の間の前記ウェットエッチャントを用いる前記磁気コア材料のエッチングとその後の脱イオン水リンスとの反復されたサイクルを含む、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、
前記ウェットエッチャントが、３０重量％の濃縮リン酸と４重量％の濃縮酢酸と０．４５重量％の濃縮硝酸と脱イオン水とを含む、方法。
【請求項８】
集積回路を形成する方法であって、
前記集積回路のウェハ上に第１の誘電体層を形成することと、
前記第１の誘電体層上にエッチストップ層を形成することであって、前記エッチストップ層がシリコン窒化物である、前記エッチストップ層を形成することと、
前記エッチストップ層上に第１の応力緩和材料層を形成することと、
前記応力緩和材料層上にＮｉＦｅパーマロイとＡｌＮ誘電体との交互の層で構成される磁気コア材料の層を形成することと、
前記磁気コア材料上に磁気コアの外側の領域を露出させる磁気コアパターンを形成することであって、前記磁気コアパターンがフォトマスクを用いて形成される、前記磁気コアパターンを形成することと、
前記磁気コアを形成するために前記磁気コアパターンにより露出された箇所における前記磁気コア材料を取り除くためにウェットエッチャントを用いてエッチングすることであって、前記ウェットエッチャントがリン酸と酢酸と硝酸と脱イオン水とを含む、前記ウェットエッチャントを用いてエッチングすることと、
前記磁気コアパターンが前記磁気コアの底部を少なくとも１．５μｍ超えて延在するように前記磁気コア材料をオーバーエッチングすることと、
前記磁気コアパターンを取り除くことと、
前記第１の応力緩和材料層上と前記磁気コアの頂部及び側部上とに第２の応力緩和材料層を形成することと、
前記第２の応力緩和材料上に応力緩和材料エッチパターンを形成することであって、前記応力緩和材料エッチパターンが前記磁気コアの底部を少なくとも１．５μｍ超えて延在し、前記応力緩和材料エッチパターンが前記磁気コアパターンを形成するために用いられるものと同じフォトマスクを用いて形成される、前記応力緩和材料エッチパターンを形成することと、
フッ素含有ガスでのプラズマエッチングを用いて前記第１及び第２の応力緩和材料層をエッチングすることであって、前記プラズマエッチングが前記エッチストップ層上で停止する、前記第１及び第２の応力緩和材料層をエッチングすることと、
前記応力緩和材料エッチパターンを取り除くことと、
を含む、方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
前記リン酸が１０％〜４０％の重量パーセントの濃縮リン酸であり、前記酢酸が１％〜１０％の重量パーセントの濃縮酢酸であり、前記硝酸が０．１％〜３％の重量パーセントの濃縮硝酸である、方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法であって、
前記ウェットエッチャントが、３０重量％の濃縮リン酸と４重量％の濃縮酢酸と０．４５％の濃縮硝酸とＤＩ水とを含む、方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の方法であって、
前記第１の応力緩和材料が３０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みを有し、前記第２の応力緩和層が９０ｎｍ〜３００ｎｍの厚みを有する、方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の方法であって、
ＮｉＦｅパーマロイの各層が２２５ｎｍ〜４２５ｎｍの厚みを有し、ＡｌＮの各層が５ｎｍ〜１５ｎｍの厚みを有し、磁気コア材料の前記層が、各々が前記応力緩和材料層上のＮｉＦｅパーマロイとＡｌＮ誘電体とである、３〜１０の層で構成される、方法。
【請求項１３】
請求項８に記載の方法であって、
前記第１及び第２の応力緩和層が、ＴｉとＴｉＮとＴａとＴａＮとＲｕとＰｔとから成るグループから選択される、方法。
【請求項１４】
請求項８に記載の方法であって、
前記第１の応力緩和層が３０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みを有するチタンであり、前記第２の応力緩和層が９０ｎｍ〜３００ｎｍの厚みを有するチタンである、方法。
【請求項１５】
請求項８に記載の方法であって、
前記ウェットエッチャントを用いてエッチングすることが、前記磁気材料が前記露出された領域から取り除かれるまでの、前記ウェットエッチャントを用いる前記磁気コア材料のエッチングとその後の脱イオン水リンスとの反復されたサイクルを含む、方法。
【請求項１６】
請求項８に記載の方法であって、
前記ウェットエッチャントを用いてエッチングすることが、前記磁気材料が前記露出された領域から取り除かれるまでの、６分未満の時間の間の前記ウェットエッチャントを用いる前記磁気コア材料のエッチングとその後の脱イオン水リンスとの反復されたサイクルを含む、方法。
【請求項１７】
請求項１１に記載の方法であって、
前記エッチストップ層が、シランとアンモニアと窒素ガスとを用いるＰＥＣＶＤによって形成される、３５ｎｍ〜１５０ｎｍの厚みを有するシリコン窒化物である、方法。
【請求項１８】
集積回路を形成する方法であって、
半導体ウェハ上に第１の誘電体層を形成することと、
前記第１の誘電体層上にエッチストップ層を形成することと、
前記エッチストップ層上に第１の応力緩和材料層を形成することと、
前記第１の応力緩和材料層上にＮｉＦｅパーマロイとＡｌＮ誘電体との交互の層で構成される磁気コア材料のスタックを形成することと、
前記磁気コア材料のスタック上に第１のパターンを形成することと、
磁気コアを形成するために前記第１のパターンにより露出される箇所の前記磁気コア材料を取り除くためにウェットエッチャントを用いてエッチングすることであって、前記ウェットエッチャントがリン酸と酢酸と硝酸と脱イオン水とを含む、前記ウェットエッチャントを用いてエッチングすることと、
前記第１のパターンが前記磁気コアを超えて延在するように前記磁気コア材料をオーバーエッチングすることと、
前記第１のパターンを取り除くことと、
前記第１の応力緩和材料層上と前記磁気コアの頂部及び側部上とに第２の応力緩和材料層を形成することと、
前記第２の応力緩和材料上に第２のパターンを形成することであって、前記第２のパターンが前記磁気コアの底部を超えて延在する、前記第２のパターンを形成することと、
フッ素含有ガスでのプラズマエッチングを用いて前記第１及び第２の応力緩和材料層をエッチングすることであって、前記プラズマエッチングが前記エッチストップ層上で停止する、前記第１及び第２の応力緩和材料層をエッチングすることと、
前記第２のパターンを取り除くことと、
を含む、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、
前記リン酸が１０％〜４０％の重量パーセントの濃縮リン酸であり、前記酢酸が１％〜１０％の重量パーセントの濃縮酢酸であり、前記硝酸が０．１％〜３％の重量パーセントの濃縮硝酸である、方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の方法であって、
前記ウエットエッチャントが、３０％に重量濃縮されたリン酸と４％に重量濃縮された酢酸と０．４５％に重量濃縮された硝酸とＤＩ水とを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、概して集積回路に関し、更に特定して言えば、集積回路におけるフラックスゲート磁気計に関連する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路には、ワイヤの２本のコイルにより巻き付かれる小型の磁気的に影響を受け易いコアで構成されるフラックスゲート磁気計を有するものがある。交流電流が一本のコイルを通り、磁気飽和の交互のサイクルを介してそのコイルを駆動する。コアにおける絶え間なく反転する磁場が、第２のコイルにおいて電流を誘導する。磁気的に中立のバックグラウンドでは、入力及び出力電流がマッチする。しかし、コアは、バックグラウンド磁場に晒されるとき、その磁場に整合して一層容易に飽和し得、また、それに反して一層容易には飽和しない。従って、交互の磁場及び誘導された出力電流は、入力電流とは一致しない。これらが一致しない範囲は、バックグラウンド磁場の強度に依存する。典型的に、出力コイルにおける電流は統合されて、磁場に比例する出力に類似する電圧が生成される。
【０００３】
フラックスゲート磁気計を集積回路製造プロセスに統合するには、１ミクロン又はそれ以上の厚みを有する、パーマロイ（ＮｉＦｅ）などの高透磁性材料の磁気コアを形成することが必要となる。電気的特性を改善するため、磁気コアは、アルミニウム窒化物（ＡｌＮ）など、高透磁性材料及び誘電性材料の複数の交互の層で形成され得る。良好な寸法制御を備え、良好なプロファイルを備え、粒径などの材料特性への無感応性を備える、２つの異なる材料の多層の厚いスタックをエッチングするエッチを見つけることが困難である。
【発明の概要】
【０００４】
記載される例において、同じエッチングレートでのＮｉＦｅ及びＡｌＮの同時エッチングのためのエッチャントが、リン酸、酢酸、及び硝酸を含む。
【０００５】
集積回路においてフラックスゲート磁気計を形成する方法が、パーマロイ及びＡｌＮ誘電体の交互の層からフラックスゲート磁気計の磁気コアを形成することを含む。リン酸、酢酸、硝酸、及び脱イオン水を含むウェットエッチングが、良好な寸法制御を備え、結果として良好な磁気コアプロファイルを生成する、交互の層の良好なエッチングレートを提供する。
【０００６】
所望とされる場合、ＮｉＦｅ及びＡｌＮの交互の層は、応力緩和層を用いて封止され得る。磁気コアジオメトリを画定するために、磁気コアフォトレジストパターンが用いられ得る。ウェットエッチングのオーバーエッチ時間は、磁気コアパターンが磁気コアポストエッチのベースを少なくとも１．５μｍ超えて延在するように、制御され得る。磁気コアフォトレジストパターンを形成するために用いられるフォトマスクは、応力緩和材料エッチパターンを形成するために用いられ得る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】フラックスゲート磁気計を含む例示の集積回路の断面である。
【０００８】
【図２】フラックスゲート磁気計の図である。
【０００９】
【図３Ａ】製造の連続的段階で示した、図１の集積回路の断面図である。
【図３Ｂ】製造の連続的段階で示した、図１の集積回路の断面図である。
【図３Ｃ】製造の連続的段階で示した、図１の集積回路の断面図である。
【図３Ｄ】製造の連続的段階で示した、図１の集積回路の断面図である。
【００１０】
【図４】ウェットエッチャントを用いて磁気コアをエッチングするための手順を説明するフローチャートである。
【００１１】
【図５】応力緩和層を用いて封止される磁気コアの断面である。
【００１２】
【図６Ａ】製造の連続的段階で示した、図５の集積回路の断面図である。
【図６Ｂ】製造の連続的段階で示した、図５の集積回路の断面図である。
【図６Ｃ】製造の連続的段階で示した、図５の集積回路の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本願と同一出願人による米国特許出願番号ＵＳ１４／５５７，６１１が参照により本願に組み込まれる。
【特許文献１】米国出願番号ＵＳ１４／５５７，６１１
【００１４】
図面は一定の縮尺で描いてはいない。例示の実施例は、一つ又は複数の特定の細部なしに又は他の方法と共に実施され得る。幾つかの動作が、異なる順で、及び／又は他の動作又は事象と同時に成され得る。また、例示の実施例に従った方法を実装するために幾つかの図示した動作又は事象が必要とされない場合がある。
【００１５】
フラックスゲート磁気計を備える集積回路が、ＮｉＦｅパーマロイ（ＮｉＦｅ）及びＡｌＮ誘電体の複数の交互の層で構成される磁気コアを備えて形成され得る。ＮｉＦｅ層の層の間のＡｌＮ層は、高周波数での渦電流損失を低減することにより磁気計の性能を改善する。磁気コアは、１ミクロン又はそれ以上の厚みを有するＮｉＦｅ及びＡｌＮの複数の交互の層で構成され得る。磁気コアは、ＮｉＦｅ／ＡｌＮラミネートの約３〜１０層で構成され得る。多くのエッチャントにおけるＮｉＦｅ及びＡｌＮのエッチングレートの差のため、良好なエッチングプロファイルを達成することが難しい。良好なプロファイルは、磁気コアと上方誘電体との間の、剥離及び回路欠陥につながり得るボイドを防止するため、及びまた、弱い磁場の検出のための感度を制限し得るフラックスゲート磁気計におけるノイズを低減するために重要である。
【００１６】
例示の実施例において、エッチングが、許容し得るエッチングレートで、良好な寸法制御で、及び良好なプロファイルで、ＡｌＮ及びＮｉＦｅの多層スタックをエッチングする。このエッチングは、ウェハにわたって変化し得、ウェハ毎に変化し得、また、ロット毎に変化し得る、材料特性（粒径など）に無感応である。
【００１７】
図１は、フラックスゲート磁気計１１１を含む例示の集積回路１００の断面である。フラックスゲート磁気計１１１は、磁気コア１２０を含み、磁気コア１２０は、１つのコイル又は複数のコイルにより囲まれる。１つ又は複数のコイルは、磁気コア１２０の下の金属ラインの第１のセット１０８、及び磁気コアの上の金属ラインの第２のセット１３０で形成され、これらは、磁気コア１２０の前にあるビア２１３の第１のセット（図２）と磁気コア１２０の後ろにあるビア２１７の第２のセット（図２）と共に結合される。また、第２の金属ライン１２６への第１の金属ライン１０４間の電気的接続を形成するために、ビア１３２が用いられる。下方誘電体層１１０が、磁気コア１２０を金属ライン１０８の第１のセットから電気的に隔離する。上方誘電体層１２４が、磁気コア１２０の側部及び頂部を覆い、それを、ビア１３２、２１３、及び２１７から電気的に隔離し、また、金属ライン１３０の第２のセットから電気的に隔離する。一つのみのフラックスゲート磁気計センサコイルが示されているが、二つ又はそれ以上のセンサコイルが存在してもよい。
【００１８】
集積回路１００は、第１のレベル間誘電体（ＩＬＤ）層１０２を含み、これは、オルガノシリケートガラス（ＯＳＧ）、シリコン窒化物、シリコンオキシナイトライド、及び／又は低誘電率（低ｋ）誘電体などの、二酸化シリコンベースの材料を含み得る。銅ダマシン構造を有する複数の第１の金属ライン１０４が、第１のＩＬＤ層１０２の頂部表面１０５まで延在して、第１のＩＬＤ層１０２に配置される。第１の金属線１０４の各インスタンスは、タンタル及び／又は窒化タンタルの耐火性金属ライナー（図示せず）、及び金属ライナー上の銅の充填金属１０６を含む。第１の金属ライン１０４の一つ又は複数が、銅ダマシン構造を有する第１のビア１１３に接続され得、第１のＩＬＤ層１０２に配置される。第１の金属ライン１０８の他の第１の金属ラインが、磁気コアの下に形成され得、フラックス磁気計センサコイルの一部になり得る。第１の金属ライン１０４及び第１のビア１１３は、図１に示すようなデュアルダマシン構造とし得、又は、単一ダマシン構造としてもよい。
【００１９】
下方誘電体層１１０が、第１のＩＬＤ層１０２上及び第１の金属ライン１０４上に配置され、第１の金属ライン１０４を磁気コア１２０から電気的に隔離する。下方誘電体層１１０は、５００〜１０００ｎｍ厚みであり得る。下方誘電体層１１０は、第１のＩＬＤ層１０２の上及び第１の金属ライン１０４の上の第１のエッチストップ層１１２を含み得る。第１のエッチストップ層１１２は、３５ナノメートル〜１５０ナノメートル厚みの、主としてシリコン窒化物ベースの誘電性材料であり得、これは有利にも、第１の金属ライン１０４からの銅マイグレーションを低減する。第１のエッチストップ層１１２上に形成される誘電体層１１４が、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）としても知られているオルトけい酸テトラエチルを用いるＰＥＣＶＤによって形成される、５００〜１０００ｎｍ厚みの二酸化シリコン層であり得る。任意選択の第２のエッチストップ層１１６が、誘電体層１１４の上に形成され得る。第２のエッチストップ層１１６は、５０ナノメートル〜１５０ナノメートル厚みの、主としてシリコン窒化物ベースの誘電性材料であり得、後続のエッチング工程のためのエッチストップを提供するために形成され得る。
【００２０】
下方誘電体層１１０の頂部上に磁気コア１２０が形成される。磁気コア１２０の材料は、高磁気透磁性及び低抵抗を備えた材料であるＮｉＦｅパーマロイ（ＮｉＦｅ）と、誘電体であるＡｌＮとの、交互の層の多層スタックである。例示のフラックスゲート磁気計１１１において、磁気コアは、ＮｉＦｅ及びＡｌＮの３〜１０層を含み、ＮｉＦｅ層及びＡｌＮ層が互い違いにあり、ＮｉＦｅ層は、約２２５ｎｍ〜４２５ｎｍの厚みを有し、ＡｌＮ層は約５ｎｍ〜１５ｎｍの厚みを有する。
【００２１】
第２のＩＬＤ層１２４が、下方誘電体層１１０の上及び磁気コア１２０の側部及び頂部の上に配置される。第２のＩＬＤ層１２４の厚みは、磁気コア１２０の厚みに依存する。第２のＩＬＤ層１２４の厚みは、磁気コア１２０の厚みに応じて、約１ミクロン〜４ミクロンの厚みを有し得る。例示のフラックスゲート磁気計において、磁気コアの厚みは約１．４ミクロンであり、第２のＩＬＤ層の厚みは、ＰＥＣＶＤＴＥＯＳプロセスを用いて堆積される二酸化シリコンの約３.５ミクロンである。
【００２２】
銅ダマシン構造を有する複数の第２のビア１３２が、第２のＩＬＤ層１２４において配置される。第２のビア１３２の幾つかが、下方誘電体層１１０を介して延在し、第１の金属ライン１０４への接続を成す。第２のビア１３２は、デュアルダマシン構造の一部であり得、デュアルダマシン構造は、図１に示すように、第２のビア１３２の上の第２の金属ライン１２６を含む。集積回路１００は、図１に示すように電気的接続を成すためにボンドパッド開口１３６を備え、第２のＩＬＤ層１２４の上及び第２の金属ライン１２６の上に配置される保護オーバーコート層１３４を含み得る。代替として、集積回路は、第２のＩＬＤ層１２４及び第２の金属ライン１２６の上に配置される第３のエッチストップ層、及び場合によっては第３のエッチストップ層の上の第３のＩＬＤ層を含み得る。ＩＬＤの付加的な層及び相互接続が、第２の金属ラインとボンドパッド開口１３６との間に形成され得る。
【００２３】
磁気コア１２０の上の第２の金属リード１３０は、磁気コア１２０の前に配置されるビア１３２の第１のセットにより、及び磁気コア１２０の後ろに配置されるビア１３２の第２のセットにより、磁気コア１２０の下の第１の金属リード１０８に接続される。これらのビア１３２は、コイル２１２（図２）を形成するために第１の金属リード１０８を第２の金属リード１３０に接続し、コイル２１２は、磁気コア２１４の周りに巻きつく。第１の金属リード１０８は、磁気コア１２０を囲む一つ以上のコイルを形成するために第２の金属リード１３０に接続され得る。コイルは、下にある第１の誘電体１１０により及び第２のＩＬＤ層１２４により、磁気コア１２０及び第２のビア１３２から電気的に隔離される。
【００２４】
図２においても図示されるように、磁気コア１２０の下にある第１の金属リード１０８が、磁気コア１２０の前のビア２１３により及び磁気コア１２０の後ろのビア２１７により、磁気コア１２０の上にある第２の金属リード１３０に接続される。一つのコイル２１２のみが示されているが、フラックスゲート磁気計１１１を形成するために、典型的に、二つ又はそれ以上のコイルが磁気コア１２０の周りに形成される。
【００２５】
図３Ａ〜図３Ｄは、製造の連続的段階で示した図１の集積回路の断面図である。
【００２６】
図３Ａを参照すると、下方誘電体層１１０は、集積回路１００の基板を含む下側層の上に形成される。下方誘電体層１１０は、異なる誘電性材料の層で形成され得る。下方誘電体層スタック１１０における第１の誘電体層１１２が、第１のＩＬＤ層１０２上及び第１の金属リード１０４上に形成されるエッチストップ層１１２であり得る。第１のエッチストップ層１１２は、約３５ｎｍ〜１５０ｎｍの厚みを有するシリコン窒化物であり得、二酸化シリコンベースの誘電性材料の、続いて形成される上方層に対する所望のエッチ選択性を提供するために、シラン、アンモニア、及び窒素ガスを用いるＰＥＣＶＤにより形成され得る。また、第１の誘電体層１１２は、有利にも、下にある第１の金属リード１０４における銅１０６に対する拡散障壁を提供する。
【００２７】
下方誘電体スタック１１０における第２の誘電体層１１４は、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）としても知られているオルトけい酸テトラエチルを用いるプラズマエンハンスト化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、又はその他の適切なプロセスによって形成される、約５００ｎｍ〜約１０００ｎｍ厚みの二酸化シリコンベースの誘電性材料であり得る。
【００２８】
下方誘電体スタック１１０における第３の誘電体層１１６が、任意選択の第２のエッチストップ層１１６であり得る。第２のエッチストップ層１１６は、シラン、アンモニア、及び窒素ガスを用いてＰＥＣＶＤによって形成される、約３５ｎｍ〜１５０ｎｍの厚みを有するシリコン窒化物であり得、後続のエッチングに対する所望のエッチ選択性を提供し得る。
【００２９】
図３Ｂを参照すると、下方誘電体層１１０上に磁気コア材料層３０８が形成される。磁気コア材料層３０８は、ＮｉＦｅ及びＡｌＮの交互の層で構成される。ＮｉＦｅ層は約２２５ｎｍ〜４２５ｎｍの厚みを有し、ＡｌＮ層は約５ｎｍ〜１５ｎｍの厚みを有する。例示の一実施例において、ＮｉＦｅ層の厚みは約３２５ｎｍであり、ＡｌＮ層の厚みは約１０ｎｍである。例示の実施例において、磁気コアは、ＡｌＮ／ＮｉＦｅの約３〜１０層のスタックである。ＮｉＦｅ層の間に介在されるＡｌＮ層は、特に高周波数で、渦電流に起因する損失を低減することによってフラックスゲート磁気計の性能を改善する。磁気コアパターン３１０が、磁気コア材料層３０８の上に形成され、エッチングによって取り除かれるべき箇所で磁気コア材料層３０８を露出させる。磁気コアパターン３１０は、フォトリソグラフィプロセスによって形成されるフォトレジストを含み得、反反射層及び／又はハードマスク層を含み得る。
【００３０】
図３Ｃを参照すると、磁気コア材料層３０８は、磁気コア１２０を形成するように、磁気コアパターン３１０によって露出された領域からエッチングされる。
【００３１】
磁気コア材料３０８のスタックをエッチングする（結果として良好な寸法制御及び良好なプロファイルとなる）ウェットエッチャントは、リン酸、酢酸、硝酸、及び脱イオン（ＤＩ）水を含む。こういったウェットエッチャントは、約２０〜４０重み％の濃縮リン酸、約１〜１０重み％の濃縮酢酸、約０．１％〜３％の濃縮硝酸、及び約２０〜８０重み％のＤＩ水で構成される。このウェットエッチャントは、約２０℃〜３５℃の温度範囲において用いられ得る。エッチング時間は温度に依存する。エッチングレートは、一層高い温度で一層速く、そのため、エッチング時間は、一層高い温度で一層短くなる。ウェットエッチャントの好ましい組成は、ＮｉＦｅ及びＡｌＮ層の相対的な厚みに依存する。例示のフラックスゲート磁気計において、ウェットエッチャントは、約３０重量％のリン酸、約４重量％の酢酸、及び約０．４５重量％の硝酸である。このエッチャントは、良好なプロファイルを有する磁気コアを提供するために、ＮｉＦｅ及びＡｌＮをほぼ同じレートでエッチングする。典型的に異なるレートでＮｉＦｅ及びＡｌＮをエッチングする（その結果、ＡｌＮ層がＮｉＦｅ層プロファイルを超えて突出する）他のエッチャントとは異なり、このエッチャントの結果、ＡｌＮ層及びＮｉＦｅ層の端部が実質的に同一線上にある磁気コアプロファイルとなる。滑らかなプロファイルは、磁気コアに重なる誘電体間の改善された機械的安定性を提供し、そのため、回路欠陥となり得る剥離を回避する。また、滑らかなプロファイルは、弱い磁場の検出における磁気コアの感度を制限し得るノイズを低減する。
【００３２】
図３Ｄを参照すると、磁気コアパターン３１０が取り除かれた後、図１のフラックスゲート磁気計１１１構造を提供するために集積回路１００の製造が継続される。
【００３３】
磁気コア材料スタック３０８が厚い場合、磁気コア材料のエッチングレートは、エッチング時間が約４分を超えるとき遅くなり始め得る。エッチングレートは、例えば図４のプロセスフローにおいて説明されるように、ＤＩリンスを実施すること、及びその後、ウェハをウェットエッチャント槽に戻すことによって、回復され得る。
【００３４】
図４を参照すると、ステップ４０４において、パターニングされたＮｉＦｅ／ＡｌＮ磁気コア材料を備えるウェハが、エッチャント槽に置かれ（ステップ４０２において説明される）、約６分未満の時間の間エッチングされる。例示のプロセスにおいて、ウェハは約４分間エッチングされる。
【００３５】
ステップ４０６において、ウェハはＤＩ水でリンスされる。ステップ４０８において、ウェハは、ＮｉＦｅ／ＡｌＮ磁気コア材料が、磁気コアパターンによって露出された領域から除去された（cleared）か否かを確認するためチェックされる。除去された場合、ウェハは、プロセスフローにおける次の処理工程４１０に移る。
【００３６】
ＮｉＦｅ／ＡｌＮ磁気コア材料が除去されていない場合、ウェハはエッチング槽に戻され４０２、磁気コア材料がエッチングによって取り除かれるまで工程４０２、４０４、及び４０８が反復される。
【００３７】
図５を参照すると、下方応力緩和層１１８及び／又は上方応力緩和層１２２を備える磁気コア１２０の封止が、応力に起因する周りの誘電体層１１０及び１２４からの磁気コア１２０の剥離をなくすことによって、歩留りを改善し得る。
【００３８】
図６Ａ〜図６Ｃは、製造の連続的段階で示した、図５の集積回路の断面図である。
【００３９】
図６Ａを参照すると、応力緩和材料層６０６（チタンなど）の第１の層が、エッチストップ層１１６上に配置される。他の応力緩和材料（Ｔａ、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｒｕ、及びＰｔなど）が用いられてもよい。例示のためチタンが用いられる。この実施例では、エッチストップ層１１６は任意選択ではない。これは、フッ素を含む後続のプラズマエッチングに対するエッチストップ選択性を提供する。チタン層６０６は、約３０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みまで、スパッタリングなどの物理気相成長（ＰＶＤ）を用いて堆積され得る。
【００４０】
上述のような応力緩和材料層６０６上に磁気コア材料層６０８が形成される。磁気コア材料層６０８上に磁気コアパターン６１０が形成される。
【００４１】
図６Ｂを参照すると、磁気コアパターン６１０により露出された箇所において磁気コア材料６０８をエッチングによって取り除くために、ウェットエッチャントが用いられる。磁気コア１２０の底部における磁気コアパターン６１０のアンダーカット６０５の量は、エッチング時間にわたるウェットエッチングで制御され得る。回路欠陥につながり得る剥離をなくすために充分な機械的安定性を提供するために、応力緩和層６０６が、磁気コア１２０を少なくとも約１．５ミクロン超えて延在することが有利である。磁気コアパターンが、磁気コア１２０の底部を少なくとも１．５ミクロンの長さ６０５超えて延在するように、ウェハはウェットエッチャント槽に残り得る。これにより、磁気コアパターン６１０を形成するフォトマスクを、応力緩和材料エッチパターン６１４を形成するために再利用することが可能となり、かなりのコストが節約される。
【００４２】
図６Ｃを参照すると、磁気コアパターン６１０が取り除かれ、応力緩和材料６１２（チタンなど）の第２の層が、第１の応力緩和材料層６０６の上及び磁気コア１２０の頂部及び側部の上に形成され得る。チタン層６１２は、約９０ｎｍ〜３００ｎｍの厚みまで、スパッタリングなどの物理気相成長（ＰＶＤ）を用いて堆積され得る。
【００４３】
第２の応力緩和層６１２上に、応力緩和材料エッチパターン６１４が形成される。磁気コアパターン６１０を形成するために用いられた同じフォトマスクが、応力緩和材料エッチパターン６１４を形成するために用いられ得る。応力緩和材料エッチパターン６１４は、磁気コア１２０のベースを少なくとも１．５ミクロンの長さ６１５超えて延在する。
【００４４】
応力緩和材料エッチパターン６１４により露出された第２のチタン層６１２及び第１のチタン層６０６は、図５における構造を形成するために、フッ素ガスを含むプラズマエッチングを用いてエッチングされる。このプラズマエッチングは、エッチストップ層１１６上で停止する。磁気コアの端部を少なくとも１．５ミクロン超えて第１及び第２の応力緩和層を延在させることが、フラックス磁気計の感度を低減するノイズを導入し得、回路欠陥ともなり得る、周りの誘電体層１１６及び１２４からの磁気コア１２０の剥離を防止するために充分な機械的安定性を提供する。
【００４５】
集積回路１００の製造がその後、応力緩和封止を付加した、図１に類似するフラックスゲート磁気計構造１１１を提供するために継続される。
【００４６】
本発明の特許請求の範囲内で、説明した例示の実施例に変形が成され得、他の実施例が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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