[发明专利]微机电系统磁芯螺线管微电感器件的制备方法

摘要

本发明提供一种微机电系统磁芯螺线管微电感器件的制备方法，利用微机电系统MEMS技术，对双面氧化的硅片进行处理，得到双面套刻对准符号，以便曝光时提高对准精度，采用物理刻蚀技术去种子层，采用一次电镀连接导体，制备出的微电感器件主要由衬底，引脚，线圈、磁芯组成，矩形或环形闭合的磁芯上对称绕制两组相连的三维立体螺线管线圈，线圈由底层线圈和顶层线圈通过连接导体连接形成，底层线圈、顶层线圈及连接导体通过聚酰亚胺绝缘材料和磁芯隔开。本发明方法避免了湿法刻蚀工艺带来的钻蚀现象，解决了线圈的立体绕线和层间的绝缘问题及高深宽比的电镀问题，使得微电感器件的电感性能大大提高。

主权项

1、一种微机电系统磁芯螺线管微电感器件的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)在清洗处理过的双面氧化硅片衬底上面甩正胶，光刻胶厚度为5μm，然后将光刻胶烘干；硅片底面经曝光、显影后，刻蚀二氧化硅，去光刻胶，得到双面套刻对准符号(10)；2)在硅片的上面淀积Cr/Cu底层线圈种子层(11)，厚度为100nm；3)甩正胶，光刻胶厚度为5μm，将衬底基片烘干；曝光、显影后得到底层电镀连接导线图形；然后物理刻蚀底层，最后用丙酮将光刻胶去除，得到底层电镀连接导线；4)甩正胶，光刻胶厚度为20μm，将衬底基片烘干；曝光、显影后得到底层线圈图形；最后电镀底层线圈(5)，厚度为20μm，电镀材料为铜；5)甩正胶，光刻胶的厚度为10μm，然后将光刻胶烘干；曝光、显影后得到引脚的图形；电镀引脚(2)，厚度为10μm，电镀材料为铜；6)用丙酮去除光刻胶；然后甩聚酰亚胺(6)，厚度为40μm，烘干工艺为120℃、150℃、180℃各1小时，然后于250℃氩气气氛下固化2小时，最后随炉冷却；抛光聚酰亚胺(6)，保留底层线圈(5)与磁芯(4)的绝缘层为10μm；7)溅射NiFe磁芯种子层(14)，厚度为100nm；甩正胶，光刻胶厚度为30μm，将光刻胶烘干；曝光与显影后，得到磁芯图形；电镀磁芯(4)，厚度为30μm，材料为坡莫合金；8)用丙酮去除光刻胶后，用物理刻蚀方法刻蚀NiFe磁芯种子层(14)；9)甩聚酰亚胺(6)，厚度为60μm，烘干工艺为120℃、150℃，180℃各1小时，然后于250℃氩气气氛下固化2小时，最后随炉冷却；抛光聚酰亚胺(6)，保留顶层线圈(8)与磁芯(4)的绝缘层为10μm；10)蒸发铝膜(16)，厚度为300nm；甩正胶，光刻胶厚度为8μm，将光刻胶烘干；曝光与显影后，用化学方法刻蚀铝膜(16)，最后用丙酮去除光刻胶，得到连接导体图形窗口；用铝膜作掩膜，反应离子(RIE)刻蚀聚酰亚胺(6)，一直刻蚀到底层的连接导体(7)；最后电镀连接导体(7)，厚度为50μm，电镀材料为铜；11)用物理刻蚀方法刻蚀铝膜(16)；12)溅射Cr/Cu顶层线圈种子层(19)，厚度为100nm；甩正胶，光刻胶厚度为20μm，将光刻胶烘干；曝光与显影后，得到顶层线圈的图形；最后电镀顶层线圈(8)，厚度为20μm，电镀材料为铜；13)用丙酮去除光刻胶后，用物理刻蚀方法刻蚀Cr/Cu顶层线圈种子层(19)；14)甩聚酰亚胺(6)，固化及抛光，聚酰亚胺厚度为40μm，烘干工艺为120℃、150℃，180℃各1小时，然后于250℃氩气气氛下固化2小时，最后随炉冷却；抛光聚酰亚胺(6)，直到顶层线圈(8)暴露为止；15)蒸发顶层铝膜(21)，厚度为300nm；甩正胶，光刻胶厚度为8μm，将光刻胶烘干；曝光与显影后，用化学方法刻蚀顶层铝膜(21)，用丙酮去除光刻胶，得到用RIE刻蚀底层引脚图形及周边聚酰亚胺的窗口；最后用顶层铝膜(21)作掩膜，反应离子(RIE)刻蚀聚酰亚胺(6)，一直刻蚀到引脚(2)及底层电镀连接导线暴露为止；16)用物理刻蚀方法刻蚀顶层铝膜(21)和Cr/Cu底层线圈种子层(11)，最终得到磁芯螺线管微电感器件。