[发明专利]一种采用电镀来制备软磁材料铁镍合金阵列的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及微纳米加工技术领域，尤其涉及一种采用电镀来制备软磁材料铁镍合金阵列的方法。

背景技术

铁镍合金是一种具备良好软磁性能的材料，具有窄而瘦的磁滞回线，剩余磁化强度和矫顽力都比较小，初始磁导率高达100000以上，在弱磁场以及射频领域有着广泛的应用。尤其作为MEMS电感的磁芯材料，可以极大提升电感值和品质因数（Q值），使得电感在射频领域下有很好的应用。

微机电系统（MEMS）是一种新型多学科交叉的技术，它涉及机械、电子、化学、物理、光学、生物、材料等多种学科。在纳米加工器件中，经常需要加工一种高性能的磁性材料作为器件的一部分功能材料，例如MEMS电感的磁芯材料。在MEMS加工技术中，通常可以通过真空蒸发（evaporation），溅射（sputtering），电镀（electroplating）等方法制备合金薄膜。真空蒸发是指在真空室中加热待蒸发薄膜材料，使其原子或分子从表面气化逸出，形成蒸汽流入射并淀积到固体（衬底）上的方法。溅射是一种高能离子轰击靶材，溅射出原子或分子沉积在阳极基板上形成薄膜的过程。例如，G.S.D.Beach等人在2005年发表的Co-Femetal/native-oxide multilayers:a new directionin soft magnetic thin film design I.Quasi-static properties anddynamic response（IEEE transaction on Magnetics,2005.41(6):p.2043--2052）（中文题目：钴铁合金和氧化层多层结构：一个软磁性薄膜准静态特性和动态响应设计的新方向）做过CoFe合金的溅射制备工艺研究。而电镀是指利用电解原理在某些金属表面电镀上某些特定成分的金属的方法。电镀方法相比于前两种方法的优点在于制造出来的合金内部应力更小，并且制造过程可以通过调整电镀液的成分来控制合金薄膜的合金比例，从而改善软磁特性。例如，M.Almasi Kashi等人在2011年发表的Microstructure and magnetic properties inarrays of ac electrodeposited Fe x Ni 1-x nanowires induced bythe continuous and pulse electrodeposition。（Applied Physics A:Materials Science/&Processing,2011.102(3):p.761--764）（中文题目：采用直流和脉冲电流制备的铁镍合金纳米线的微结构和磁性的分析，国际期刊：应用物理快报）做过应用氧化铝阳极电镀制备铁镍纳米线的实验。

从以上介绍可知，电镀作为一种成熟的制备合金的方法亟待研究如何在MEMS中实现集成化加工。

发明内容

针对上述对于铁镍合金材料的加工问题，本发明提供一种采用电镀来制备软磁材料铁镍合金阵列的方法，该方法通过配置特定的电镀液来进行特定合金成分的电镀。可以实现低应力，高性能的软磁薄膜，并且易于与其他微纳加工技术工艺集成。

本发明提供一种采用电镀来制备软磁材料铁镍合金阵列的方法，按顺序包括如下步骤：

基底溅射种子层；

厚胶光刻出阵列图形；

配制电镀液；

设置电源参数，连接电路；

调整电镀时间以及均匀搅拌设备进行电镀；

用丙酮去光刻胶；

用冰醋酸和双氧水去种子层；

在真空室内进行退火；

测试铁镍合金阵列的软磁性能

步骤（a）中基底为硅片，种子层为钛铜种子层，其中钛厚度150铜厚度1500

步骤（b）中阵列形状的设计陈列图形和参数设计，阵列图形包括圆形阵列、正方形阵列、矩形阵列、整块方形和整块圆形，光刻深度为10-50μm；参数设计包括阵列尺寸、阵列单元之间的间距，还有阵列图形占整块图形的比例。