[發明專利]MEMS多層線圈及其制備方法在審

申請號：	201510977114.6	申請日：	2015-12-23
公開（公告）號：	CN105572610A	公開（公告）日：	2016-05-11
發明（設計）人：	潘孟春;胡靖華;胡佳飛;趙建強;田武剛;陳棣湘;張琦	申請（專利權）人：	中國人民解放軍國防科學技術大學
主分類號：	G01R33/09	分類號：	G01R33/09;H01L43/02;H01L43/12;H01F5/00;H01F41/04;H01F41/12
代理公司：	湖南兆弘專利事務所 43008	代理人：	趙洪;譚武藝
地址：	410073 湖南省長沙市硯瓦池正街47***	國省代碼：	湖南;43
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摘要：
搜索關鍵詞：	mems 多層線圈及其制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于弱磁場傳感技術領域，涉及一種MEMS多層線圈及其制備方法。

背景技術

弱磁場傳感技術廣泛應用于磁性目標探測、地磁導航、磁存儲、地質勘探、生物醫學等軍事和國民經濟領域。現有技術中的AMR（AnisotropicMagnetoresistive，各向異性磁阻）磁敏感體，GMR（GiantMagnetoresistive，巨磁阻）磁敏感體、MTJ（MagneticTunnelJunction，磁隧道結）磁敏感體相比其他類型磁敏感技術具有體積小、功耗低、易批量生產等特點，尤其是MTJ磁敏感體，具有電阻變化率高、靈敏度高和溫度穩定性好等優點，具有發展成小型化高性能磁傳感器的巨大潛力。在小型化高性能磁傳感器中，為使磁敏感體工作在線性區域，同時最大限度的降低磁滯影響，通常采用外置線圈調節磁敏感體周圍的磁場大小，從而實現大量程條件下的高分辨率磁場測量。傳統的多層線圈大部分由電鍍實現，電鍍的薄膜不均勻且位置誤差大，圖形化精度低，不能滿足高精度的磁場調控。

近年來，各研究小組對高精度磁場調控線圈的設計和制備進行了大量的研究。2009年9月9日公布的專利中（CN101526590A）通過直流濺射、射頻濺射、半導體薄膜加工技術實現了縱向結構的巨磁阻磁傳感器，但其垂向結構不能產生平面內磁場；2013年WugangTian等（Rev.Sci.Instrum.84,035004(2013)）采用平面線圈對GMR磁敏感體的磁場補償，有效降低磁滯的影響，但是線圈體積大，引線端口布局不合理，對工藝兼容不利；在生物醫學方面，2013年清華大學（CN102936754A）通過直流濺射、等離體化學氣相沉積方法制備多層線圈，形成的磁梯度陣列可提高細胞圖形化效率，但正反向電流在同一平面內因此很難形成平面均勻磁場且調控難度大；2014年JanezTrontelj等通過ASIC工藝實現多層微線圈實現對霍爾元件的靈敏度改善，提升霍爾元件性能，但工藝相對復雜且成本高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術中用于小型磁傳感器平面磁場調控的多層線圈存在結構平面內磁場調控能力弱，精度與工藝難度無法兼顧等不足，提供一種能夠實現平面內的高精度磁場調控、結構簡單緊湊、體積小、成本低廉和制作方便的用于小型磁傳感器平面磁場調控的MEMS多層線圈及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種MEMS多層線圈，包括底層線圈和頂層線圈，所述底層線圈的上側、所述頂層線圈的下側均設有磁性調控層。

上述的MEMS多層線圈，優選的，所述磁性調控層的材料為鎳、鈷、鐵中的至少一種。

上述的MEMS多層線圈，優選的，所述磁性調控層的厚度為500nm～1000nm。

上述的MEMS多層線圈，優選的，所述磁性調控層的下側設有底絕緣層，所述磁性調控層的上側設有頂絕緣層。

上述的MEMS多層線圈，優選的，所述底層線圈和所述頂層線圈之間設有導電通道，所述底層線圈與頂層線圈通過所述導電通道電連接。

上述的MEMS多層線圈，優選的，所述底層線圈的材料為鉻、鋁、銅、銀中的至少一種，所述頂層線圈的材料為鉻、鋁、銅、銀中的至少一種。

上述的MEMS多層線圈，優選的，所述底層線圈的厚度為0.8μm～3μm，寬度為30μm～100μm；所述頂層線圈的厚度為0.8μm～3μm，寬度為30μm～100μm。

上述的MEMS多層線圈，優選的，所述底絕緣層的材料包括二氧化硅或氮化硅，所述頂絕緣層的材料包括二氧化硅或氮化硅。

上述的MEMS多層線圈，優選的，所述底絕緣層的厚度為200nm～600nm；所述頂絕緣層的厚度為200nm～600nm。