CN100560783C - 坡莫合金铁芯薄膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种坡莫合金铁芯薄膜的制备方法，其特点是包括以下步骤：(a)用丙酮对Si(111)单晶进行超声清洗，然后用无水乙醇再超声清洗，用去离子水反复冲洗，干燥后将硅基片置于衬底台上；(b)将沉积系统抽真空后加热衬底，使硅基片温度升至200～300℃，并维持真空室压强；(c)离子束薄膜沉积系统的技术参数为：离子能量为850～900ev，离子束流密度为70mA/cm2，中和电流密度为90mA/cm2，离子束溅射角为45°，Ar工作气压为2.0×10-2Pa进行镀膜，镀膜时间为40～180min。由于采用离子束薄膜沉积技术，制备出的铁芯薄膜材料的直流相对磁导率由现有技术的760提高到105，矫顽力由现有技术的2.5Oe减小到0.1Oe。
Description
技术领域
本发明涉及一种铁芯薄膜的制备方法，特别是坡莫合金铁芯薄膜的制备方法。
背景技术
如何在硅基片上淀积高导磁、低矫顽力的铁芯薄膜材料是制作硅微磁通门器件的关键技术。
文献1“A fluxgate magnetic sensor with micro-solenoids and electroplated permalloy cores，Sensors and Actuators，A43，1994，p.128-134.”公开了一种制备铁芯薄膜材料的方法，该方法制备的铁芯薄膜材料厚2μm，铁芯的直流相对磁导率仅为760，矫顽力为2.5Oe。
文献2“Low-Power 2-D Fully Integrated CMOS Fluxgate Magnetometer，IEEE SensorsJournal，Vol.5，OCT 2005，p.909-915.”公开了一种制备铁芯薄膜材料的方法，该方法将非晶带材粘贴到硅片上获得了较满意的磁性能。然而，将很厚的带材粘贴在硅片上后，对刻蚀成形的工艺要求很高，且不利于与处理电路集成为单片系统。
发明内容
为了克服现有技术制备的铁芯薄膜材料直流相对磁导率小、矫顽力大的不足，本发明提供一种坡莫合金铁芯薄膜的制备方法，采用离子束薄膜沉积技术，以Fe20Ni80合金靶为靶材，在硅基片上生长坡莫合金薄膜，可以制备出直流相对磁导率大，矫顽力小的坡莫合金铁芯薄膜。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种坡莫合金铁芯薄膜的制备方法，其特点是包括下述步骤：
(a)用丙酮对Si(111)单晶进行超声清洗5～10min，然后用无水乙醇再超声清洗5～10min，用去离子水反复冲洗，干燥后将硅基片置于衬底台上；
(b)将沉积系统的真空室抽真空至4×10-4～4×10-5Pa后加热衬底，边抽真空边加热，使硅基片温度升至200～300℃，并使真空室压强保持在4×10-4～4×10-5Pa；
(c)离子束薄膜沉积系统的技术参数为：以Fe20Ni80合金靶为靶材，离子能量为850～900ev，离子束流密度为70mA/cm2，中和电流密度为90mA/cm2，离子束溅射角为45°，Ar工作气压为2.0×10-2Pa进行镀膜，镀膜时间为40～180min。
本发明的有益效果是：由于采用离子束薄膜沉积技术，以Fe20Ni80合金靶为靶材，在硅基片上生长坡莫合金薄膜，制备出的铁芯薄膜材料的直流相对磁导率由现有技术的760提高到105，矫顽力由现有技术的2.5Oe减小到0.1Oe。
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
附图说明
附图是本发明实施例1制备的坡莫合金薄膜在平行于薄膜平面的外加磁场下的磁滞回线图。
具体实施方式
实施例1：(1)将Si(111)单晶作为薄膜基片，对薄膜基片进行清洗：①利用丙酮超声清洗5分钟，以除去表面油脂分子；②然后用无水乙醇超声清洗5分钟，除去丙酮和其他杂质；③利用去离子水反复冲洗，干燥后将清洗干净的硅基片置于衬底台上。
(2)系统抽真空及基片加热：将真空室真空抽至4×10-5Pa，然后加热衬底，边抽真空边加热，使硅基片温度升至200℃，并使真空室压强保持在4×10-5Pa。
(3)薄膜沉积：系统稳定后，设置离子束沉积系统的技术参数为：离子能量为850ev，离子束流密度为70mA/cm2，中和电流密度为90mA/cm2，离子束溅射角为45°，Ar工作气压为2.0×10-2Pa进行镀膜，镀膜时间为40min。经测试，所制备的坡莫合金铁芯薄膜厚度为0.5μm。
采用振动样品磁强计对本实施例制备的坡莫合金薄膜进行测量，从附图中可以看到直流相对磁导率为105，矫顽力为0.1Oe。
实施例2：(1)基片的清洗：①利用丙酮超声清洗10分钟，以除去表面油脂分子；②然后用无水乙醇超声清洗10分钟，除去丙酮和其他杂质；③利用去离子水反复冲洗，干燥后将清洗干净的硅基片置于衬底台上。
(2)系统抽真空及基片加热：将真空室真空抽至4×10-4Pa，然后加热衬底，边抽真空边加热，使硅基片温度升至300℃，并使真空室压强保持在4×10-4Pa。
(3)薄膜沉积：系统稳定后，设置离子束沉积系统的技术参数为：离子能量为900ev，离子束流密度为70mA/cm2，中和电流密度为90mA/cm2，离子束溅射角为45°，Ar工作气压为2.0×10-2Pa进行镀膜，镀膜时间为180min。经测试，所制备的坡莫合金铁芯薄膜厚度为3μm。
实施例3：(1)基片的清洗：①利用丙酮超声清洗10分钟，以除去表面油脂分子；②然后用无水乙醇超声清洗8分钟，除去丙酮和其他杂质；③利用去离子水反复冲洗，干燥后将清洗干净的硅基片置于衬底台上。
(2)系统抽真空及基片加热：将真空室真空抽至4×10-4Pa，然后加热衬底，边抽真空边加热，使硅基片温度升至250℃，并使真空室压强保持在4×10-4Pa。
(3)薄膜沉积：系统稳定后，设置离子束沉积系统的技术参数为：离子能量为870ev，离子束流密度为70mA/cm2，中和电流密度为90mA/cm2，离子束溅射角为45°，Ar工作气压为2.0×10-2Pa进行镀膜，镀膜时间为150min。经测试，所制备的坡莫合金铁芯薄膜厚度为2.5μm。
Claims (1)
1、一种坡莫合金铁芯薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(a)用丙酮对Si(111)单晶进行超声清洗5～10min，然后用无水乙醇再超声清洗5～10min，用去离子水反复冲洗，干燥后将硅基片置于衬底台上；
(b)将沉积系统的真空室抽真空至4×10-4～4×10-5Pa后加热衬底，边抽真空边加热，使硅基片温度升至200～300℃，并使真空室压强保持在4×10-4～4×10-5Pa；
(c)离子束薄膜沉积系统的技术参数为：以Fe20Ni80合金靶为靶材，离子能量为850～900ev，离子束流密度为70mA/cm2，中和电流密度为90mA/cm2，离子束溅射角为45°，Ar工作气压为2.0×10-2Pa进行镀膜，镀膜时间为40～180min。
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