[发明专利]一种MEMS环形螺线管电感器及其制造方法

权利要求书

1.一种MEMS环形螺线管电感器，其特征在于，包括：硅衬底、环形软磁铁芯和螺线管；其中，

所述环形软磁铁芯包裹在所述硅衬底内部，所述硅衬底上设置有螺旋孔道，且所述环形软磁铁芯穿过所述螺旋孔道的中心，所述螺线管设置在所述螺旋孔道中；

所述硅衬底分为上硅衬底和下硅衬底，所述环形软磁铁芯分为上铁芯和下铁芯，且所述上铁芯和所述下铁芯形状相同；

所述上硅衬底的下表面设置有与所述上铁芯形状相对应的铁芯槽，所述下硅衬底的上表面设置有与所述下铁芯形状相对应的铁芯槽，所述上铁芯和所述下铁芯分别设置在对应的铁芯槽中，且所述上硅衬底的下表面和所述下硅衬底的上表面相互键合，使得所述上铁芯的下表面和所述下铁芯的上表面相互对准；

所述螺旋孔道包括多条第一水平沟槽、多条第二水平沟槽以及多个竖直通孔；

所述第一水平沟槽设置在所述硅衬底的上表面，所述第二水平沟槽设置在所述硅衬底的下表面，所述竖直通孔贯通所述硅衬底的上表面和下表面；

所述螺旋孔道中的任一所述第一水平沟槽的首尾分别与两个竖直通孔连通，且所述两个竖直通孔分别与两个相邻的第二水平沟槽连通；

其中，所述上铁芯和所述下铁芯，为所述上硅衬底和所述下硅衬底的铁芯槽内电镀形成；

在所述下硅衬底的下表面磁控溅射第四预设厚度的金属钛作为中间层，并在所述中间层上磁控溅射第五预设厚度的金属铜作为种子层，再在所述旋孔道的第二沟槽和竖直通孔内电镀金属铜直至金属铜填充至第一沟槽的下平面的位置；在所述上硅衬底的上表面磁控溅射金属铜作为种子层后，电镀金属铜直至所述螺旋孔道完全被金属铜填满得到所述螺线管。

2.根据权利要求1所述的MEMS环形螺线管电感器，其特征在于，还包括两个引脚和两个引脚槽；

所述两个引脚槽设置在所述硅衬底的上表面，所述两个引脚槽分别与所述螺旋孔道的首尾连通，所述两个引脚分别设置在所述两个引脚槽中。

3.根据权利要求1所述的MEMS环形螺线管电感器，其特征在于，所述环形软磁铁芯由铁镍合金材料或铁钴合金材料制作而成。

4.根据权利要求1所述的MEMS环形螺线管电感器，其特征在于，所述螺线管由金属铜制作而成。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的MEMS环形螺线管电感器的制造方法，其特征在于，包括：

步骤1，分别制作上硅衬底和下硅衬底；其中，

制作所述上硅衬底包括：

对第一预设厚度的第一硅片进行第一次热氧化；

根据螺旋孔道的结构，分别在经第一次氧化后的所述第一硅片的上表面、内部和下表面硅深刻蚀出多条第一水平沟槽、多个竖直通孔的上半部分以及铁芯槽；

对经硅深刻蚀得到的所述第一硅片进行第二次热氧化，得到所述上硅衬底；

制作所述下硅衬底包括：

对第一预设厚度的第二硅片进行第一次热氧化；

根据螺旋孔道的结构，分别在经第一次氧化后的所述第二硅片的上表面、内部和下表面硅深刻蚀出铁芯槽、多个竖直通孔的下半部分及多条第二水平沟槽；

对所述第二硅片进行第二次热氧化，得到所述下硅衬底；

步骤2，分别在所述上硅衬底和所述下硅衬底的铁芯槽内电镀形成上铁芯和下铁芯；

步骤3，将所述上硅衬底的上表面和所述下硅衬底的下表面相互对准，且使所述上铁芯的下表面和所述下铁芯的上表面相互对准后，将所述上硅衬底和所述下硅衬底低温键合，键合后的所述上硅衬底和所述下硅衬底中形成所述螺旋孔道；

步骤4，在所述螺旋孔道中电镀形成螺线管，即得到MEMS环形螺线管电感器；

所述在所述螺旋孔道中电镀形成螺线管，具体包括：

在所述下硅衬底的下表面磁控溅射第四预设厚度的金属钛作为中间层，并在所述中间层上磁控溅射第五预设厚度的金属铜作为种子层，再在所述旋孔道的第二沟槽和竖直通孔内电镀金属铜直至金属铜填充至第一沟槽的下平面的位置；

在所述上硅衬底的上表面磁控溅射金属铜作为种子层后，电镀金属铜直至所述螺旋孔道完全被金属铜填满，即得到所述螺线管。