CN100530462C - 基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺线管微电感器件的制作方法 - Google Patents
基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺线管微电感器件的制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100530462C CN100530462C CNB2006100238960A CN200610023896A CN100530462C CN 100530462 C CN100530462 C CN 100530462C CN B2006100238960 A CNB2006100238960 A CN B2006100238960A CN 200610023896 A CN200610023896 A CN 200610023896A CN 100530462 C CN100530462 C CN 100530462C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- thin film
- photoresist
- thickness
- fecunbcrsib
- aluminium oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Abstract
一种微电子技术领域的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺线管微电感器件的制作方法，方法如下：制作双面套刻符号；溅射底层；甩正胶、曝光、显影；电镀底层线圈、连接导体；去光刻胶和底层；溅射氧化铝薄膜及抛光氧化铝薄膜；溅射FeCuNbCrSiB磁性薄膜和刻蚀FeCuNbSiB磁性薄膜；溅射底层；甩正胶、曝光、显影；电镀连接导体；去正胶和底层；溅射氧化铝薄膜及抛光氧化铝薄膜；溅射底层；甩正胶、曝光、显影；电镀顶层线圈和引脚；去光刻胶和底层；溅射氧化铝薄膜及抛光氧化铝薄膜；磁场退火。本发明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，使得微电感器件的高频性能大大提高，具有广泛的用途。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种微电子技术领域的器件的制作方法，具体是一种基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺线管微电感器件的制作方法。
背景技术
近年来，随着微机电系统(MEMS)技术的迅速发展，特别是以三维非硅材料为主的准-LIGA加工技术成为当前国际上研制微型化多层结构微器件及射频一微机电系统(RF-MEMS)器件的一种最先进的技术。在国际上，采用MEMS技术研制三维结构磁性薄膜微电感器件应运而生。另一方面，由于非晶、纳米晶软磁材料的新进展，国内外采用非晶和纳米晶软磁材料做磁芯制造大型功率变压器、脉冲变压器、磁开关等正在走向商业化。鉴于磁性薄膜微电感器件是磁芯结构，磁芯材料的选择对提高电感器件的性能是极其关键的：(1)高磁导率来获得大电感量；(2)高饱和磁感应强度以保证高饱和电流；(3)高电阻率以降低涡流损耗。另外，磁性薄膜微电感器件要求具有封闭的磁路结构，以减少漏磁通。因此，选用高磁导率、高饱和磁感应强度和高电阻率的非晶和纳米晶软磁材料做磁芯，是提高磁性薄膜微电感器件特性的关键。
经对现有技术的文献检索发现，Kim等(C.S.Kim，S.Bae，S.E.Nam，H.J.Kim)在《IEEE TRANSACTION ON MAGNETICS》(美国电气和电子工程师学会磁学杂志)(VOL.37，NO.4，pp.2894-2896，JULY，2001)上发表了“Fabrication of high frequency DC-DC converter using Ti/FeTaN filminductor”(用于高频DC-DC变换器的Ti/FeTaN薄膜电感)一文，该文提及了由双矩形纳米晶FeTaN薄膜构成的平面螺旋型微电感器件，尺寸为7.8mm×10mm，在2MHz下电感量为1.6μH，品质因子为2.3。该微电感由玻璃衬底、底层FeTaN薄膜、SiO2绝缘层、铜平面螺旋线圈、引脚、环氧胶及带有顶层FeTaN薄膜的玻璃衬底组成，作者采用反应溅射方法制备FeTaN薄膜及高温热处理获得高性能的FeTaN薄膜，溅射用的靶材是通过在Fe靶上贴Ta片构成，铜平面螺旋线圈是采用电镀方法制备的，带有顶层FeTaN薄膜的玻璃衬底通过环氧胶与铜平面螺旋线圈构成平面螺旋型微电感器件。Park等(J.W.Park，M.G.Allen)在《IEEE TRANSACTION ON MAGNETICS》(美国电气和电子工程师学会磁学杂志)(VOL.39，NO.5，pp.3184-3186，SEPTMEMBER，2003)上发表了“Ultralow-profile micromachined powerinductors with highly laminated Ni/Fe cores：Application to low-MegahertzDC-DC converters”(采用多层Ni/Fe磁芯的超低外形的微机械功率电感：用于低频MHz的DC-DC变换器)一文，该文提及了由多层Ni/Fe薄膜微电感构成的微型化DC-DC变换器，微电感器件的尺寸为11.5mm×5.7mm，在3MHz下电感量为2.3μH，品质因子为9.2。该微电感由玻璃衬底、磁芯螺线管、引脚组成，磁芯螺线管由底层线圈、磁芯、SU8胶、顶层线圈和连接导体组成，磁芯为电镀的多层Ni/Fe薄膜，作者采用常规的UV光刻技术、化学湿法刻蚀金属Cr、Cu薄膜，成功研制了多层Ni/Fe薄膜磁芯结构螺线管微电感。但至今未见报道将FeCuNbCrSiB薄膜应用于微电感器件的制作。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足和市场对微型化微电感器件的需求，提供一种基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺线管微电感器件的制作方法，使得到的微电感器件在高频1～10MHz下具有低电阻、高电感量、高品质因子以及高效率、低损耗等特点，可广泛应用于各种便携式电子产品如手机CDMA、网络产品ADSL、计算机系统/外部设备如个人笔记本电脑中的微处理器和DVD等、数码产品如数码照相机和数码摄像机等。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明采用薄膜技术和微机电系统(MEMS)技术，对清洗干净的玻璃衬底进行处理，得到双面套刻对准符号，以便曝光时提高对准精度；采用准一LIGA技术和厚光刻胶工艺制备线圈和连接导体的光刻胶模具；采用电镀工艺解决线圈绕线和连接导体；采用Ar等离子体刻蚀工艺去除电镀用的导体；采用氧化铝薄膜作为线圈与磁芯及匝与匝之间的绝缘材料；采用抛光工艺解决多层工艺中衬底的平整性；采用薄膜技术制备非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜；采用酸性腐蚀液刻蚀FeCuNbCrSiB磁性薄膜。
本发明具体制作方法的步骤如下：
(1)、在清洗处理过的玻璃衬底单面溅射Cr/Cu底层，厚度为100nm，甩正胶AZ4000系列，光刻胶厚度为5μm，光刻胶烘干温度为95℃，时间为30分钟；将衬底单面曝光、显影后，采用Ar等离子体刻蚀工艺刻蚀Cr/Cu底层；去光刻胶，溅射氧化铝薄膜，厚度为1μm，得到双面套刻对准符号；
(2)、在衬底的另一面淀积Cr/Cu底层，厚度为100nm。下面工艺均在此面上进行；
(3)、甩正胶，光刻胶厚度为5～20μm，光刻胶烘干温度为90～95℃，时间为30～60分钟；双面套刻曝光、显影，得到底层线圈图形；然后电镀铜底层线圈，厚度为5～20μm；甩正胶，光刻胶的厚度为10μm，光刻胶烘干温度为90～95℃，时间为60分钟；双面套刻曝光与显影后，得到连接导体的光刻胶图形；电镀连接导体，厚度为10μm，电镀材料为铜；用丙酮去除所有的光刻胶，用Ar等离子体刻蚀工艺刻蚀Cr/Cu底层；
(4)、溅射氧化铝薄膜，厚度为13～28μm；抛光氧化铝薄膜，直到连接导体暴露为止；
(5)、溅射Cr种子层，厚度为20～30nm；溅射FeCuNbCrSiB磁性薄膜，膜厚为3～6μm；甩正胶，光刻胶的厚度为8μm，光刻胶烘干温度为95℃，时间为60分钟；双面套刻曝光与显影，采用酸性腐蚀液刻蚀FeCuNbCrSiB磁性薄膜，去正胶；
(6)、溅射Cr/Cu底层，厚度为100nm；甩正胶，光刻胶的厚度为15μm，光刻胶烘干温度为90℃，时间为60分钟；双面套刻曝光与显影，得到连接导体的光刻胶图形；电镀连接导体，厚度为15μm，电镀材料为铜；用丙酮去除光刻胶，用Ar等离子体刻蚀工艺刻蚀Cr/Cu底层；
(7)、溅射氧化铝薄膜，厚度为11～14μm；抛光氧化铝薄膜，直到连接导体暴露为止；
(8)、溅射Cr/Cu底层，厚度为100nm；甩正胶，光刻胶厚度为5～20μm，光刻胶烘干温度为90～95℃，时间为30～60分钟；双面套刻曝光与显影，得到顶层线圈光刻胶图形；电镀顶层线圈，厚度为5～20μm，电镀材料为铜；甩正胶，光刻胶厚度为5μm，光刻胶烘干温度为90℃，时间为60分钟；双面套刻曝光与显影，得到顶层引脚光刻胶图形；电镀引脚，厚度为10～25μm，电镀材料为铜；去除光刻胶，用Ar等离子体刻蚀工艺刻蚀Cr/Cu底层；
(9)、溅射氧化铝薄膜，厚度为10～25μm，抛光氧化铝薄膜，直到引脚暴露为止；将得到的微电感器件在真空炉中250℃下磁场退火30分钟。
上述步骤中，非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的制备工艺为：非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜是采用磁控溅射方法制备的，首先将高纯度的Fe、Cu、Nb、Cr、Si、B按一定的合金成份配比，采用真空冶炼的方法制成合金，然后制成需要的合金靶材，合金靶材的原子比为：Fe(72.5～77.4)Cu(1～4)Nb(1～3)Cr(1～1.3)Si(9.3～13.5)B(7～9)。非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的制备条件为：Ar气压和溅射功率分别为4.2Pa和600W，Ar流量为13～15SCCM，时间为1～2小时。溅射过程中沿薄膜的横向施加16kA/m的磁场。所制备的非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的成份原子比为：Fe(72.5～77.4)Cu(1～4)Nb(1～3)Cr(1～1.3)Si(9.3～13.5)B(7～9)。
Cr/Cu底层的制备工艺为：基底的真空为4×10-4Pa，溅射条件选择为溅射Ar气压和溅射功率分别为0.67Pa和800W，氩气流量为20SCCM。
氧化铝薄膜的制备工艺为：基底的真空为4×10-4Pa，溅射条件选择为溅射Ar气压和溅射功率分别为2.66Pa和2000W，氩气流量为70SCCM。
本发明与现有技术相比，具有以下有益的效果：(1)本发明改变了传统采用绕线方法制作磁芯结构螺线管电感器件，而采用薄膜技术和MEMS技术研制磁性薄膜螺线管微电感器件，薄膜技术和MEMS技术可以与大规模集成电路完全兼容，易于大批量生产，重复性好；(2)本发明改变了采用湿法刻蚀底层，而采用Ar等离子体刻蚀工艺刻蚀底层，避免了湿法刻蚀出现钻蚀现象，得到线圈均匀的导体；(3)本发明采用双面套刻技术，大大提高了光刻套刻的精度，尤其是线圈导体和间距较小时非常重要；(4)本发明采用二次电镀技术电镀连接导体，有效解决了现有技术中电镀连接导体出现的高深宽比的问题；(5)本发明采用精密抛光技术，提高了器件加工工艺过程中基片的平整度，有效地解决了连接导体和线圈之间连接出现断路的问题，同时又解决了器件的均匀性和成品率；(6)本发明采用非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜作为磁芯材料，有利于提高器件的高频性能；(7)本发明制作的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺线管微电感器件的尺寸小于4mm×4mm，具有工作频率高、高的电感量、高品质因子、低成本及批量化等。
具体实施方式
以下结合本发明制作方法的内容提供以下实施例。
实施例1
(1)、在清洗处理过的玻璃衬底单面溅射Cr/Cu底层，厚度为100nm，甩正胶AZ4000系列，光刻胶厚度为5μm，光刻胶烘干温度为95℃，时间为30分钟；将衬底单面曝光、显影后，采用Ar等离子体刻蚀工艺刻蚀Cr/Cu底层；去光刻胶，溅射氧化铝薄膜，厚度为1μm，得到双面套刻对准符号；
(2)、在衬底的另一面淀积Cr/Cu底层，厚度为100nm。下面工艺均在此面上进行；
(3)、甩正胶，光刻胶厚度为5μm，光刻胶烘干温度为95℃，时间为30分钟；双面套刻曝光、显影，得到底层线圈图形；然后电镀铜底层线圈，厚度为5μm；甩正胶，光刻胶的厚度为10μm，光刻胶烘干温度为95℃，时间为60分钟；双面套刻曝光与显影后，得到连接导体的光刻胶图形；电镀连接导体，厚度为10μm，电镀材料为铜；用丙酮去除所有的光刻胶，用Ar等离子体刻蚀工艺刻蚀Cr/Cu底层；
(4)、溅射氧化铝薄膜，厚度为13μm；抛光氧化铝薄膜，直到连接导体暴露为止；
(5)、溅射Cr种子层，厚度为20nm；溅射FeCuNbCrSiB磁性薄膜，膜厚为3μm；甩正胶，光刻胶的厚度为8μm，光刻胶烘干温度为95℃，时间为60分钟；双面套刻曝光与显影，采用酸性腐蚀液刻蚀FeCuNbCrSiB磁性薄膜，去正胶；
(6)、溅射Cr/Cu底层，厚度为100nm；甩正胶，光刻胶的厚度为15μm，光刻胶烘干温度为90℃，时间为60分钟；双面套刻曝光与显影，得到连接导体的光刻胶图形；电镀连接导体，厚度为15μm，电镀材料为铜；用丙酮去除光刻胶，用Ar等离子体刻蚀工艺刻蚀Cr/Cu底层；
(7)、溅射氧化铝薄膜，厚度为11μm；抛光氧化铝薄膜，直到连接导体暴露为止；
(8)、溅射Cr/Cu底层，厚度为100nm；甩正胶，光刻胶厚度为5μm，光刻胶烘干温度为95℃，时间为30分钟；双面套刻曝光与显影，得到顶层线圈光刻胶图形；电镀顶层线圈，厚度为5μm，电镀材料为铜；甩正胶，光刻胶厚度为5μm，光刻胶烘干温度为90℃，时间为60分钟；双面套刻曝光与显影，得到顶层引脚光刻胶图形；电镀引脚，厚度为10μm，电镀材料为铜；去除光刻胶，用Ar等离子体刻蚀工艺刻蚀Cr/Cu底层；
(9)、溅射氧化铝薄膜，厚度为10μm，抛光氧化铝薄膜，直到引脚暴露为止；将得到的微电感器件在真空炉中250℃下磁场退火30分钟。
上述步骤中，非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的制备工艺为：非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜是采用磁控溅射方法制备的，首先将高纯度的Fe、Cu、Nb、Cr、Si、B按一定的合金成份配比，采用真空冶炼的方法制成合金，然后制成需要的合金靶材，合金靶材的原子比为：Fe(72.5)Cu(1)Nb(3)Cr(1)Si(13.5)B(9)。非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的制备条件为：Ar气压和溅射功率分别为4.2Pa和600W，Ar流量为13～15SCCM，时间为1～2小时。溅射过程中沿薄膜的横向施加16kA/m的磁场。所制备的非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的成份原子比为：Fe(72.5)Cu(1)Nb(3)Cr(1)Si(13.5)B(9)。
Cr/Cu底层的制备工艺为：基底的真空为4×10-4Pa，溅射条件选择为溅射Ar气压和溅射功率分别为0.67Pa和800W，氩气流量为20SCCM。
氧化铝薄膜的制备工艺为：基底的真空为4×10-4Pa，溅射条件选择为溅射Ar气压和溅射功率分别为2.66Pa和2000W，氩气流量为70SCCM。
酸性腐蚀液的配方体积比为：H3PO4∶CH3COOH∶HNO3∶H2O＝65∶10∶9∶16。
本发明的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺线管微电感器件：尺寸小于4mm，在高频(1MHz～10MHz)下，微电感器件的电感量大于1μH，最高的品质因子大于2。
实施例2
(1)、在清洗处理过的玻璃衬底单面溅射Cr/Cu底层，厚度为100nm，甩正胶AZ4000系列，光刻胶厚度为5μm，光刻胶烘干温度为95℃，时间为30分钟；将衬底单面曝光、显影后，采用Ar等离子体刻蚀工艺刻蚀Cr/Cu底层；去光刻胶，溅射氧化铝薄膜，厚度为1μm，得到双面套刻对准符号；
(2)、在衬底的另一面淀积Cr/Cu底层，厚度为100nm。下面工艺均在此面上进行；
(3)、甩正胶，光刻胶厚度为10μm，光刻胶烘干温度为92℃，时间为45分钟；双面套刻曝光、显影，得到底层线圈图形；然后电镀铜底层线圈，厚度为10μm；甩正胶，光刻胶的厚度为10μm，光刻胶烘干温度为90℃，时间为60分钟；双面套刻曝光与显影后，得到连接导体的光刻胶图形；电镀连接导体，厚度为10μm，电镀材料为铜；用丙酮去除所有的光刻胶，用Ar等离子体刻蚀工艺刻蚀Cr/Cu底层；
(4)、溅射氧化铝薄膜，厚度为18μm；抛光氧化铝薄膜，直到连接导体暴露为止；
(5)、溅射Cr种子层，厚度为25nm；溅射FeCuNbCrSiB磁性薄膜，膜厚为4μm；甩正胶，光刻胶的厚度为8μm，光刻胶烘干温度为95℃，时间为60分钟；双面套刻曝光与显影，采用酸性腐蚀液刻蚀FeCuNbCrSiB磁性薄膜，去正胶；
(6)、溅射Cr/Cu底层，厚度为100nm；甩正胶，光刻胶的厚度为15μm，光刻胶烘干温度为90℃，时间为60分钟；双面套刻曝光与显影，得到连接导体的光刻胶图形；电镀连接导体，厚度为15μm，电镀材料为铜；用丙酮去除光刻胶，用Ar等离子体刻蚀工艺刻蚀Cr/Cu底层；
(7)、溅射氧化铝薄膜，厚度为12μm；抛光氧化铝薄膜，直到连接导体暴露为止；
(8)、溅射Cr/Cu底层，厚度为100nm；甩正胶，光刻胶厚度为10μm，光刻胶烘干温度为91℃，时间为50分钟；双面套刻曝光与显影，得到顶层线圈光刻胶图形；电镀顶层线圈，厚度为10μm，电镀材料为铜；甩正胶，光刻胶厚度为5μm，光刻胶烘干温度为90℃，时间为60分钟；双面套刻曝光与显影，得到顶层引脚光刻胶图形；电镀引脚，厚度为15μm，电镀材料为铜；去除光刻胶，用Ar等离子体刻蚀工艺刻蚀Cr/Cu底层；
(9)、溅射氧化铝薄膜，厚度为15μm，抛光氧化铝薄膜，直到引脚暴露为止；将得到的微电感器件在真空炉中250℃下磁场退火30分钟。
上述步骤中，非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的制备工艺为：非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜是采用磁控溅射方法制备的，首先将高纯度的Fe、Cu、Nb、Cr、Si、B按一定的合金成份配比，采用真空冶炼的方法制成合金，然后制成需要的合金靶材，合金靶材的原子比为；Fe(75)Cu(1)Nb(2)Cr(1)Si(12)B(9)。非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的制备条件为：Ar气压和溅射功率分别为4.2Pa和600W，Ar流量为13～15SCCM，时间为1～2小时。溅射过程中沿薄膜的横向施加16kA/m的磁场。所制备的非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的成份原子比为：Fe(75)Cu(1)Nb(2)Cr(1)Si(12)B(9)。
Cr/Cu底层的制备工艺为：基底的真空为4×10-4Pa，溅射条件选择为溅射Ar气压和溅射功率分别为0.67Pa和800W，氩气流量为20SCCM。
氧化铝薄膜的制备工艺为：基底的真空为4×10-4Pa，溅射条件选择为溅射Ar气压和溅射功率分别为2.66Pa和2000W，氩气流量为70SCCM。
酸性腐蚀液的配方体积比为：H3PO4∶CH3COOH∶HNO3∶H2O＝65∶10∶9∶16。
本发明的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺线管微电感器件：尺寸小于4mm，在高频(1MHz～10MHz)下，微电感器件的电感量大于1μH，最高的品质因子大于2。
实施例3
(1)、在清洗处理过的玻璃衬底单面溅射Cr/Cu底层，厚度为100nm，甩正胶AZ4000系列，光刻胶厚度为5μm，光刻胶烘干温度为95℃，时间为30分钟；将衬底单面曝光、显影后，采用Ar等离子体刻蚀工艺刻蚀Cr/Cu底层；去光刻胶，溅射氧化铝薄膜，厚度为1μm，得到双面套刻对准符号；
(2)、在衬底的另一面淀积Cr/Cu底层，厚度为100nm。下面工艺均在此面上进行；
(3)、甩正胶，光刻胶厚度为20μm，光刻胶烘干温度为90℃，时间为60分钟；双面套刻曝光、显影，得到底层线圈图形；然后电镀铜底层线圈，厚度为20μm；甩正胶，光刻胶的厚度为10μm，光刻胶烘干温度为90℃，时间为60分钟；双面套刻曝光与显影后，得到连接导体的光刻胶图形；电镀连接导体，厚度为10μm，电镀材料为铜；用丙酮去除所有的光刻胶，用Ar等离子体刻蚀工艺刻蚀Cr/Cu底层；
(4)、溅射氧化铝薄膜，厚度为28μm；抛光氧化铝薄膜，直到连接导体暴露为止；
(5)、溅射Cr种子层，厚度为30nm；溅射FeCuNbCrSiB磁性薄膜，膜厚为6μm；甩正胶，光刻胶的厚度为8μm，光刻胶烘干温度为95℃，时间为60分钟；双面套刻曝光与显影，采用酸性腐蚀液刻蚀FeCuNbCrSiB磁性薄膜，去正胶；
(6)、溅射Cr/Cu底层，厚度为100nm；甩正胶，光刻胶的厚度为15μm，光刻胶烘干温度为90℃，时间为60分钟；双面套刻曝光与显影，得到连接导体的光刻胶图形；电镀连接导体，厚度为15μm，电镀材料为铜；用丙酮去除光刻胶，用Ar等离子体刻蚀工艺刻蚀Cr/Cu底层；
(7)、溅射氧化铝薄膜，厚度为14μm；抛光氧化铝薄膜，直到连接导体暴露为止；
(8)、溅射Cr/Cu底层，厚度为100nm；甩正胶，光刻胶厚度为20μm，光刻胶烘干温度为90℃，时间为60分钟；双面套刻曝光与显影，得到顶层线圈光刻胶图形；电镀顶层线圈，厚度为20μm，电镀材料为铜；甩正胶，光刻胶厚度为5μm，光刻胶烘干温度为90℃，时间为60分钟；双面套刻曝光与显影，得到顶层引脚光刻胶图形；电镀引脚，厚度为25μm，电镀材料为铜；去除光刻胶，用Ar等离子体刻蚀工艺刻蚀Cr/Cu底层；
(9)、溅射氧化铝薄膜，厚度为25μm，抛光氧化铝薄膜，直到引脚暴露为止；将得到的微电感器件在真空炉中250℃下磁场退火30分钟。
上述步骤中，非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的制备工艺为：非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜是采用磁控溅射方法制备的，首先将高纯度的Fe、Cu、Nb、Cr、Si、B按一定的合金成份配比，采用真空冶炼的方法制成合金，然后制成需要的合金靶材，合金靶材的原子比为：Fe(77)Cu(2)Nb(2)Cr(1)Si(10)B(8)。非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的制备条件为：Ar气压和溅射功率分别为4.2Pa和600W，Ar流量为13～15SCCM，时间为1～2小时。溅射过程中沿薄膜的横向施加16kA/m的磁场。所制备的非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的成份原子比为：Fe(77)Cu(2)Nb(2)Cr(1)Si(10)B(8)。
Cr/Cu底层的制备工艺为：基底的真空为4×10-4Pa，溅射条件选择为溅射Ar气压和溅射功率分别为0.67Pa和800W，氩气流量为20SCCM。
氧化铝薄膜的制备工艺为：基底的真空为4×10-4Pa，溅射条件选择为溅射Ar气压和溅射功率分别为2.66Pa和2000W，氩气流量为70SCCM。
酸性腐蚀液的配方体积比为：H3PO4∶CH3COOH∶HNO3∶H2O＝65∶10∶9∶16。
本发明的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺线管微电感器件：尺寸小于4mm，在高频(1MHz～10MHz)下，微电感器件的电感量大于1μH，最高的品质因子大于4。
Claims (10)
1、一种基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺线管微电感器件的制作方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)、在清洗处理过的玻璃衬底单面溅射Cr/Cu底层，甩正胶、曝光、显影，刻蚀Cr/Cu底层；去光刻胶，溅射氧化铝薄膜，得到双面套刻对准符号；
(2)、在衬底的另一面淀积Cr/Cu底层，下面工艺均在此面上进行；
(3)、甩正胶，双面套刻曝光、显影，得到底层线圈图形；电镀底层线圈；甩正胶，双面套刻曝光与显影，电镀铜连接导体；去除光刻胶，刻蚀Cr/Cu底层；
(4)、溅射氧化铝薄膜及抛光氧化铝薄膜；
(5)、溅射Cr种子层，溅射FeCuNbCrSiB磁性薄膜；甩正胶，双面套刻曝光与显影，刻蚀FeCuNbCrSiB磁性薄膜，去正胶；
(6)、溅射Cr/Cu底层；甩正胶，双面套刻曝光与显影；电镀连接导体；去除光刻胶，刻蚀Cr/Cu底层；
(7)、溅射氧化铝薄膜及抛光氧化铝薄膜；
(8)、溅射Cr/Cu底层；甩正胶，双面套刻曝光与显影；电镀顶层线圈；甩正胶，双面套刻曝光与显影；电镀引脚；去除光刻胶，刻蚀Cr/Cu底层；
(9)、溅射氧化铝薄膜及抛光氧化铝薄膜；将得到的微电感器件在真空炉中磁场退火。
2、如权利要求1所述的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺线管微电感器件的制作方法，其特征是，所述的非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的制备工艺为：采用磁控溅射方法制备非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜，首先将高纯度的Fe、Cu、Nb、Cr、Si、B采用真空冶炼的方法制成合金，然后制成需要的合金靶材，合金靶材的原子比为：Fe 72.5～77.4，Cu 1～4，Nb 1～3，Cr 1～1.3，Si 9.3～13.5，B 7～9，非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的制备条件为：Ar气压和溅射功率分别为4.2Pa和600W，Ar流量为13～15SCCM，时间为1～2小时，溅射过程中沿薄膜的横向施加16kA/m的磁场，所制备的非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的成份原子比为：Fe72.5～77.4，Cu 1～4，Nb 1～3，Cr 1～1.3，Si 9.3～13.5，B7～9。
3、如权利要求1所述的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺线管微电感器件的制作方法，其特征是，步骤(1)中，在清洗处理过的玻璃衬底单面溅射Cr/Cu底层，厚度为100nm，甩正胶AZ4000系列，光刻胶厚度为5μm，光刻胶烘干温度为95℃，时间为30分钟；将衬底单面曝光、显影后，采用Ar等离子体刻蚀工艺刻蚀Cr/Cu底层；去光刻胶，溅射氧化铝薄膜，厚度为1μm，得到双面套刻对准符号。
4、如权利要求1所述的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺线管微电感器件的制备方法，其特征是，步骤(2)中，在衬底的另一面淀积Cr/Cu底层，厚度为100nm；步骤(3)中，甩正胶，光刻胶厚度为5～20μm，光刻胶烘干温度为90～95℃，时间为30～60分钟；双面套刻曝光、显影，得到底层线圈图形；然后电镀铜底层线圈，厚度为5～20μm；甩正胶，光刻胶的厚度为10μm，光刻胶烘干温度为90～95℃，时间为60分钟；双面套刻曝光与显影后，得到连接导体的光刻胶图形；电镀连接导体，厚度为10μm，电镀材料为铜；用丙酮去除所有的光刻胶，用Ar等离子体刻蚀工艺刻蚀Cr/Cu底层。
5、如权利要求1所述的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺线管微电感器件的制作方法，其特征是，步骤(4)中，溅射氧化铝薄膜，厚度为13～28μm；抛光氧化铝薄膜，直到连接导体暴露为止。
6、如权利要求1所述的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺线管微电感器件的制作方法，其特征是，步骤(5)中，溅射Cr种子层，厚度为20～30nm；溅射FeCuNbCrSiB磁性薄膜，膜厚为3～6μm；甩正胶，光刻胶的厚度为8μm，光刻胶烘干温度为95℃，时间为60分钟；双面套刻曝光与显影，采用酸性腐蚀液刻蚀FeCuNbCrSiB磁性薄膜，去正胶。
7、如权利要求1所述的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺线管微电感器件的制作方法，其特征是，步骤(6)中，溅射Cr/Cu底层，厚度为100nm；甩正胶，光刻胶的厚度为15μm，光刻胶烘干温度为90℃，时间为60分钟；双面套刻曝光与显影，得到连接导体的光刻胶图形；电镀连接导体，厚度为15μm，电镀材料为铜；用丙酮去除光刻胶，用Ar等离子体刻蚀工艺刻蚀Cr/Cu底层。
8、如权利要求1所述的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺线管微电感器件的制作方法，其特征是，步骤(7)中，溅射氧化铝薄膜，厚度为11～14μm；抛光氧化铝薄膜，直到连接导体暴露为止。
9、如权利要求1所述的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺线管微电感器件的制作方法，其特征是，步骤(8)中，溅射Cr/Cu底层，厚度为100nm；甩正胶，光刻胶厚度为5～20μm，光刻胶烘干温度为90～95℃，时间为30～60分钟；双面套刻曝光与显影，得到顶层线圈光刻胶图形；电镀顶层线圈，厚度为5～20μm，电镀材料为铜；甩正胶，光刻胶厚度为5μm，光刻胶烘干温度为90℃，时间为60分钟；双面套刻曝光与显影，得到顶层引脚光刻胶图形；电镀引脚，厚度为10～25μm，电镀材料为铜；去除光刻胶，用Ar等离子体刻蚀工艺刻蚀Cr/Cu底层。
10、如权利要求1所述的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺线管微电感器件的制作方法，其特征是，步骤(9)中，溅射氧化铝薄膜，厚度为10～25μm，抛光氧化铝薄膜，直到引脚暴露为止；最终得到基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺线管微电感器件；将得到的微电感器件在真空炉中250℃下磁场退火30分钟。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2006100238960A CN100530462C (zh) | 2006-02-16 | 2006-02-16 | 基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺线管微电感器件的制作方法 |
| KR1020060117821A KR100776406B1 (ko) | 2006-02-16 | 2006-11-27 | 마이크로 인덕터 및 그 제작 방법 |
| US11/706,260 US20070188920A1 (en) | 2006-02-16 | 2007-02-15 | Microinductor and fabrication method thereof |
| JP2007035789A JP2007221145A (ja) | 2006-02-16 | 2007-02-16 | マイクロインダクタ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2006100238960A CN100530462C (zh) | 2006-02-16 | 2006-02-16 | 基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺线管微电感器件的制作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1812020A CN1812020A (zh) | 2006-08-02 |
| CN100530462C true CN100530462C (zh) | 2009-08-19 |
Family
ID=36844865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2006100238960A Expired - Fee Related CN100530462C (zh) | 2006-02-16 | 2006-02-16 | 基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺线管微电感器件的制作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100530462C (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101656147B (zh) * | 2009-08-27 | 2012-03-07 | 上海交通大学 | 软磁合金薄带磁芯螺线管微电感器件的制备方法 |
| CN102087996A (zh) * | 2009-12-08 | 2011-06-08 | 上海华虹Nec电子有限公司 | 顶层和次顶层金属均加厚的集成电路制作方法及叠层电感 |
| CN102789884B (zh) * | 2012-06-21 | 2014-07-02 | 西安交通大学 | 一种石英材料内部的螺线管微电感的制备方法 |
| CN110129715B (zh) * | 2019-05-14 | 2021-11-23 | 昆明理工大学 | 一种原位纳米金属-陶瓷复合涂层及其制备方法 |
| CN113136551A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-07-20 | 北京航空航天大学 | 一种Nb-Si基合金抗氧化成分快速筛选的高通量方法 |
-
2006
- 2006-02-16 CN CNB2006100238960A patent/CN100530462C/zh not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| FeCuNbCrSiB薄膜的制备及其巨磁阻抗效应研究. 张亚民，陈吉安，周勇，丁文，王明军，高孝裕.电子元件与材料，第24卷第5期. 2005 |
| FeCuNbCrSiB薄膜的制备及其巨磁阻抗效应研究. 张亚民，陈吉安，周勇，丁文，王明军，高孝裕.电子元件与材料，第24卷第5期. 2005 * |
| MEMS磁芯螺线管微电感的制作工艺研究. 高孝裕，周勇，雷冲‘，陈吉安，倪智平，毛海平，王志民.固体电子学研究与进展，第25卷第4期. 2005 |
| MEMS磁芯螺线管微电感的制作工艺研究. 高孝裕，周勇，雷冲，陈吉安，倪智平，毛海平，王志民.固体电子学研究与进展，第25卷第4期. 2005 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1812020A (zh) | 2006-08-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9837200B2 (en) | Micromagnetic device and method of forming the same | |
| US7952459B2 (en) | Micromagnetic device and method of forming the same | |
| US7544995B2 (en) | Power converter employing a micromagnetic device | |
| US7955868B2 (en) | Method of forming a micromagnetic device | |
| US8018315B2 (en) | Power converter employing a micromagnetic device | |
| US8133529B2 (en) | Method of forming a micromagnetic device | |
| CN101477873B (zh) | 平面磁芯螺旋结构微电感器件的制备方法 | |
| US8288277B2 (en) | Methods of processing a substrate and forming a micromagnetic device | |
| CN100530462C (zh) | 基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺线管微电感器件的制作方法 | |
| CN107039395B (zh) | 一种集成螺线管型双层磁膜电感及其制备方法 | |
| CN1260749C (zh) | 微机电系统磁芯螺线管微电感器件的制备方法 | |
| CN101656147B (zh) | 软磁合金薄带磁芯螺线管微电感器件的制备方法 | |
| US9611561B2 (en) | Electroplating cell and tool | |
| CN115313012A (zh) | 一种提高陶瓷嵌套铁氧体基片表面金属电路附着力的方法 | |
| CN100485834C (zh) | 非晶FeCuNbCrSiB薄膜螺线管微电感器件的制作方法 | |
| US20070188920A1 (en) | Microinductor and fabrication method thereof | |
| CN101170002B (zh) | 悬空结构射频微电感及其制作方法 | |
| CN1216386C (zh) | 微型化磁芯螺线管微电感器件及其制备方法 | |
| CN100541684C (zh) | 基于微机电系统的射频螺线管微电感的制作方法 | |
| US8002961B2 (en) | Electrolyte and method of producing the same | |
| CN101656137A (zh) | 软磁合金薄带磁芯螺线管微电感器件 | |
| WO2005031762A2 (ja) | 高周波用磁性薄膜およびその作製方法ならびに磁気素子 | |
| CN114678208B (zh) | 一种全树脂片式电感的制作方法 | |
| CN116884960A (zh) | 一种无负磁耦合效应的自卷曲电感的制备方法 | |
| Gao et al. | A solenoid-type inductor with Fe-based soft magnetic thin film for high frequency application |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090819 Termination date: 20140216 |