[發(fā)明專利]一種懸臂梁式MEMS磁傳感器及其制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010323013.8 | 申請日： | 2020-04-22 |
| 公開（公告）號： | CN111537921B | 公開（公告）日： | 2022-02-01 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 劉明;胡忠強(qiáng);周子堯;王志廣;吳金根;程苗苗 | 申請（專利權(quán)）人： | 西安交通大學(xué) |
| 主分類號： | G01R33/02 | 分類號： | G01R33/02;G01R33/00;B81B7/02;B81C1/00 |
| 代理公司： | 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200 | 代理人： | 賀小停 |
| 地址： | 710049 *** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 懸臂梁 mems 傳感器 及其 制備 方法 | ||
一種懸臂梁式MEMS磁傳感器及其制備方法，包括懸臂梁、聲表面波器件、磁致伸縮薄膜和磁性質(zhì)量塊；聲表面波器件設(shè)在懸臂梁上方，磁性質(zhì)量塊位于懸臂梁的自由端；磁致伸縮薄膜位于聲表面波器件上方；聲表面波器件包括壓電薄膜和叉指電極；壓電薄膜設(shè)置在懸臂梁上表面，若干叉指電極設(shè)置在壓電薄膜上。本發(fā)明提供了一種懸臂梁式MEMS磁傳感器。不同于傳統(tǒng)的聲表面波磁傳感器，引入了帶磁性質(zhì)量塊的懸臂梁，這種結(jié)構(gòu)不僅通過磁扭矩效應(yīng)，提高了靈敏度，而且采用了MEMS工藝，制備的傳感器體積小，有利于高度集成化。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種懸臂梁式MEMS磁傳感器及其制備方法。
背景技術(shù)
磁傳感器被應(yīng)用在各種場所，如汽車工業(yè)，生物磁信號檢測，智能家居等。但是，現(xiàn)有的磁傳感器在實(shí)現(xiàn)無線無源檢測上存在一定的挑戰(zhàn)。近年來，基于聲波的磁傳感器引起了很大的關(guān)注，特別是聲表面波磁傳感器。由于聲波的傳播速度遠(yuǎn)小于電磁波的傳播速度，所以在它的傳播路徑上容易獲取磁信號并處理。更重要的是，基于聲表面波的器件可以實(shí)現(xiàn)無線無源探測，這就為磁傳感器實(shí)現(xiàn)無線無源探測提出了一種有效途徑。
聲表面波磁傳感器是將對磁場敏感的材料放在聲波傳播的路徑上，利用聲表面波信號易提取和檢測的特點(diǎn)，從而達(dá)到磁場檢測的目的。傳統(tǒng)聲表面波磁傳感器結(jié)構(gòu)都是采用單端口或者延遲線裝置，這種結(jié)構(gòu)主要是依靠磁場下磁致伸縮材料的變化引起壓電層材料的楊氏模量變化。但是，磁致伸縮薄膜在外磁場下的尺寸伸長或者縮短比較小，所以對聲波的擾動能力有限，這一方面致使器件的靈敏度不高，另一方面增加了提取這種弱的擾動信號難度，導(dǎo)致檢測弱磁場的能力也有限。
MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)的出現(xiàn)，使得傳感器微型化，集成度更高成為可能。借助MEMS技術(shù)，將聲表面波結(jié)構(gòu)集成到硅基體上，并且利用MEMS的體硅工藝，可以制備出不同于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的聲表面波磁傳感器，這種結(jié)構(gòu)對提高傳感器的靈敏度有很大潛力。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種懸臂梁式MEMS磁傳感器及其制備方法，以解決上述問題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種懸臂梁式MEMS磁傳感器，包括懸臂梁、聲表面波器件、磁致伸縮薄膜和磁性質(zhì)量塊；聲表面波器件設(shè)在懸臂梁上方，磁性質(zhì)量塊位于懸臂梁的自由端；磁致伸縮薄膜位于聲表面波器件上方；
聲表面波器件包括壓電薄膜和叉指電極；壓電薄膜設(shè)置在懸臂梁上表面，若干叉指電極設(shè)置在壓電薄膜上。
進(jìn)一步的，懸臂梁為硅基懸臂梁。
進(jìn)一步的，聲表面波器件是單端口或者延遲線結(jié)構(gòu)；單端口或者延遲線結(jié)構(gòu)中設(shè)有反射層。
進(jìn)一步的，壓電材料是LiNbO3、LiTaO3、AlN、ZnO薄膜中的一種。
進(jìn)一步的，叉指電極材料包括粘附層和電極材料；粘附層是Ta或者Cr；電極材料是Al、Cu、Pt、Au導(dǎo)電薄膜中的一種。
進(jìn)一步的，磁性質(zhì)量塊是Ni、Fe、CoFeB磁性薄膜中的一種。
進(jìn)一步的，一種懸臂梁式MEMS磁傳感器的制備方法，包括以下步驟：
1)硅基片用乙醇、丙酮、濃硫酸和雙氧水的混合溶液分別洗三次，每次清洗的中間用去離子水超聲洗三次，每次洗30秒，然后烘干備用；
2)在硅基片上沉積壓電薄膜，然后在壓電薄膜上旋涂光刻膠，曝光定義出磁性質(zhì)量塊的圖案；
3)沉積磁性質(zhì)量塊，然后在丙酮中剝離，獲得磁性質(zhì)量塊圖案；
4)旋涂光刻膠，曝光獲得叉指電極圖案，沉積粘附層和電極材料，通過剝離工藝獲得叉指電極；
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