CN1547226A - 深刻蚀平面电磁线圈及制作方法 - Google Patents

深刻蚀平面电磁线圈及制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1547226A
CN1547226A CNA2003101159089A CN200310115908A CN1547226A CN 1547226 A CN1547226 A CN 1547226A CN A2003101159089 A CNA2003101159089 A CN A2003101159089A CN 200310115908 A CN200310115908 A CN 200310115908A CN 1547226 A CN1547226 A CN 1547226A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coil
lead
hole
substrate
metal
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.)
Granted
Application number
CNA2003101159089A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1258199C (zh
Inventor
平 张
张平
吴一辉
杨杰伟
王淑荣
郭占社
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Original Assignee
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS filed Critical Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority to CN 200310115908 priority Critical patent/CN1258199C/zh
Publication of CN1547226A publication Critical patent/CN1547226A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1258199C publication Critical patent/CN1258199C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Micromachines (AREA)
  • Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)

Abstract

本发明涉及用于微电机、微电磁传感器、执行器中平面电磁线圈的制作方法。利用光刻在Si片表面定义出线圈图形，再利用Si深刻蚀，按已定义出的线圈图形，在Si片表面刻蚀线圈槽和线圈引线通孔，在线圈槽内金属电铸得到金属结构，线圈槽内表面刻蚀的表面粗糙度将线圈镶嵌于线圈槽内。线圈包括：基底1、线圈槽2、线圈引线通孔3、绝缘层4、种子层5、金属线6、引线金属层7。在Si片表面刻蚀线圈形状深槽，线圈镶嵌深槽内，不易从槽内脱落，解决了线圈与基底粘附不牢问题。解决光刻胶与基板的粘结和负胶去胶难的问题。采用薄胶光刻工艺条件要求的宽容度大，易于实现和重复，有利于提高成品率。

Description

深刻蚀平面电磁线圈及制作方法
技术领域：本发明属于微电子机械系统技术领域，涉及用于微电机、微电磁传感器、执行器中平面电磁线圈的制作方法。
背景技术：平面电磁线圈是微电子机械系统中各种微电机、微电磁传感器、执行器中的重要组成部分。以往平面电磁线圈的制作工艺大多采用LIGA和UV-LIGA工艺，LIGA工艺需使用同步辐射光源和X光掩模板，UV-LIGA工艺是一种采用紫外厚胶光刻取代同步辐射光刻工艺的准LIGA技术，所使用的光刻胶是SU-8负性胶或其它正性厚胶。由于Si或SiO2基底的表面非常光滑，线圈与基底的接触面积很小，因此采用上述方法制作的线圈存在着与基底粘附不牢的问题，线圈在电磁力的作用下很容易从基底的表面脱落，影响其使用寿命。在电铸之后，还存在光刻胶难以去除的问题。特别是上述方法在制作双平面电磁线圈时，工艺难度较大，重复性很差，成品率很低。
发明创造的内容：为了解决背景技术中线圈与基底粘附不牢，电铸后难以去胶，工艺难度大，重复性差和成品率低的问题，本发明提出一种可用于制作平面电磁线圈的新工艺方法。
本发明提出首先利用普通光刻技术在Si片表面定义出线圈图形，再利用Si深刻蚀技术，按已定义出的线圈图形，在Si片表面刻蚀得到用于镶嵌线圈金属导线的线圈槽和线圈引线通孔，在线圈槽内进行金属电铸，得到线圈的金属结构，利用线圈槽内表面在刻蚀过程中所产生的表面粗糙度，将线圈牢固地镶嵌于线圈槽内。
本发明的平面电磁线圈结构包括：基底1、线圈槽2、线圈引线通孔3、绝缘层4、种子层5、金属线6、引线金属层7，基底1表面刻蚀有线圈槽2和线圈引线通孔3，在基底1的本体上制备有通孔为线圈引线通孔3；在基底1、线圈槽2和线圈引线通孔3的外表面生长有绝缘层4；在带有绝缘层4的线圈槽2的底部有种子层5和金属线6；在带有绝缘层4的线圈引线通孔3的侧壁有种子层5和引线金属层7，金属线6在同一平面上等间距多次绕制并镶嵌于线圈槽2内构成，金属线6的两端分别制备有线圈引线通孔3。
本发明制作的平面电磁线圈工作时，可在金属线两端的线圈引线孔处接通电源，当有电流通过金属线时，在与线圈所在平面垂直的方向会产生一电磁场。
本发明的积极效果：为了解决背景技术中线圈与基底粘附不牢，电铸后难以去胶，工艺难度大，重复性差和成品率低的问题，本发明提出：
(1)利用Si的深刻蚀技术，按线圈形状在Si片表面刻蚀出深槽，解决了线圈与基底粘附不牢的问题，利用深槽内表面在刻蚀过程中所产生的表面粗糙度，在于深槽内电铸形成线圈即金属线时，可使其牢固地镶嵌粘附于该深槽内，而不易从槽内脱落。
(2)制作工艺采用普通紫外光刻技术和Si的深刻蚀技术，光刻胶采用正性薄胶，不需要LIGA和UV-LIGA技术所用的PMMA、SU-8负性胶和正性厚胶，因此可以解决光刻胶与基板的粘结和负胶难以去胶的问题。
(3)采用普通薄胶光刻工艺，工艺条件要求的宽容度大，易于实现和重复，有利于提高成品率，因此克服了LIGA和UV-LIGA技术工艺难度大，重复性差和成品率低的问题。
附图说明：
图1是本发明结构的立体示意图
图2是本发明基底的深刻蚀后的结构的剖面示意图，
图3是本发明的结构的剖面示意图
图4是本发明的双平面线圈的具体工艺过程图。
图5是本发明的单平面线圈的具体工艺过程图。
具体实施方式：
实施例1：双平面电磁线圈包括在基底1上有A面和B面两部分，基底1的A面和B面均由线圈槽2、线圈引线通孔3、绝缘层4、种子层5、金属线6和引线金属层7组成。先采用普通紫外光刻技术在基底1的A面和B面分别定义线圈的图形可以选择为矩形或三角形或圆形或多边形；采用Si深刻蚀技术，分别刻蚀得到A面和B面的线圈槽2和线圈引线通孔3；对深刻蚀后的基底1进行热氧化，在基底1的外表面，线圈槽2和线圈引线孔3的内表面热氧化生长有绝缘层4；利用溅射在热氧化后的线圈槽2和线圈引线通孔3内沉积金属种子层5；采用微电铸技术将基底1进行双面电铸，最终得到构成线圈的金属线6和引线金属层7。利用线圈槽2和线圈引线通孔3内表面在刻蚀过程中所产生的表面粗糙度，可使线圈金属线牢固地镶嵌粘附于线圈槽2和线圈引线通孔3内。
结构材料选择：
基底1采用高阻Si单晶材料，绝缘层4为热氧化形成的SiO2材料，种子层5为金属铜，金属线6和引线金属层7均为金属铜。
具体工艺过程：
本发明提出的双平面电磁线圈工艺过程如图4所示。
(1)在基底1的A面、B面两面，分别光刻出平面线圈和线圈引线孔图形；用Si深刻蚀技术，刻蚀出线圈槽2和线圈引线通孔3，其中线圈槽2的深度为20μm～60μm，线圈引线通孔3为通孔，如图4中(a)所示；
(2)将上述刻蚀后的基底1结构进行热氧化，使其表面形成绝缘层4，得到如图4中(b)所示的结构；
(3)在已形成绝缘层4的线圈槽2和线圈引线通孔3内溅射沉积种子层5，得到如图4中(c)所示的结构；
(4)在溅射有种子层5的线圈槽2和线圈引线通孔3内电铸形成金属线6和引线金属层7，得到如图4中(d)所示的结构。
实施例2：单平面电磁线圈包括在基底1的A面部分，基底1的A面由线圈槽2、线圈引线通孔3、绝缘层4、种子层5、金属线6和引线金属层7组成。先采用普通紫外光刻技术在基底1的A面定义出线圈的图形，线圈的图形可以选择为矩形或三角形或圆形或多边形；采用Si深刻蚀技术，刻蚀得到A面的线圈槽2和线圈引线通孔3；对深刻蚀后的基底1进行热氧化，在基底1的外表面，线圈槽2和线圈引线孔3的内表面热氧化生长有绝缘层4；利用溅射在热氧化后的线圈槽2和线圈引线通孔3内沉积金属种子层5；采用微电铸技术将基底1进行单面电铸，最终得到构成线圈的金属线6和引线金属层7。利用线圈槽2和线圈引线通孔3内表面在刻蚀过程中所产生的表面粗糙度，可使线圈金属线牢固地镶嵌粘附于线圈槽2和线圈引线通孔3内。
结构材料选择：
实施例2的结构材料与实施例相同。
具体工艺过程：
本发明提出的工艺过程如图5所示。
(1)在基底1的A面光刻出平面线圈和线圈引线孔图形；用Si深刻蚀技术，刻蚀出线圈槽2和线圈引线通孔3，其中线圈槽2的深度为20μm～60μm，线圈引线通孔3为通孔，如图5中(a)所示；
(2)将上述刻蚀后的基底1结构进行热氧化，使其表面形成绝缘层4，得到如图5中(b)所示的结构；
(3)在已形成绝缘层4的线圈槽2和线圈引线通孔3内溅射沉积种子层5，得到如图5中(c)所示的结构；
(4)在溅射有种子层5的线圈槽2和线圈引线通孔3内电铸形成金属线6和引线金属层7，得到如图5中(d)所示的结构。

Claims (2)

1、深刻蚀平面电磁线圈的作方法，其特征在于：利用普通光刻技术在Si片表面定义出线圈图形，再利用Si深刻蚀技术，按已定义出的线圈图形，在Si片表面刻蚀得到用于镶嵌线圈金属导线的线圈槽和线圈引线通孔，在线圈槽内进行金属电铸，得到线圈的金属结构，利用线圈槽内表面在刻蚀过程中所产生的表面粗糙度，将线圈牢固地镶嵌于线圈槽内。
2、深刻蚀平面电磁线圈，包括：基底1、线圈引线通孔3、绝缘层4、种子层5、引线金属层7，其特征在于还包括：圈槽2、金属线6，基底1表面刻蚀有线圈槽2和线圈引线通孔3，在基底1、线圈槽2和线圈引线通孔3的外表面生长有绝缘层4；在带有绝缘层4的线圈槽2的底部有种子层5和金属线6；在带有绝缘层4的线圈引线通孔3的侧壁有种子层5和引线金属层7，金属线6在同一平面上等间距多次绕制并镶嵌于线圈槽2内构成。
CN 200310115908 2003-12-11 2003-12-11 深刻蚀平面电磁线圈及制作方法 Expired - Fee Related CN1258199C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200310115908 CN1258199C (zh) 2003-12-11 2003-12-11 深刻蚀平面电磁线圈及制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200310115908 CN1258199C (zh) 2003-12-11 2003-12-11 深刻蚀平面电磁线圈及制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1547226A true CN1547226A (zh) 2004-11-17
CN1258199C CN1258199C (zh) 2006-05-31

Family

ID=34337446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200310115908 Expired - Fee Related CN1258199C (zh) 2003-12-11 2003-12-11 深刻蚀平面电磁线圈及制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1258199C (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101583858B (zh) * 2007-06-19 2011-11-09 株式会社村田制作所 带引线的温度传感器
WO2013004081A1 (zh) * 2011-07-04 2013-01-10 上海先进半导体制造股份有限公司 复合集成传感器结构及其制造方法
CN104347255A (zh) * 2013-07-29 2015-02-11 三星电机株式会社 薄膜型电感器和制造薄膜型电感器的方法
CN105977240A (zh) * 2016-05-17 2016-09-28 电子科技大学 一种单片集成微型变压器
CN106653728A (zh) * 2016-11-23 2017-05-10 无锡吉迈微电子有限公司 集成电感结构及制作方法
CN108010712A (zh) * 2018-02-05 2018-05-08 深圳前海奥磁技术有限公司 一种平面变压器绕组及其制作方法
CN111243852A (zh) * 2020-03-05 2020-06-05 上海迈铸半导体科技有限公司 一种降低螺线线圈的尾部长度公差的方法及螺线线圈及螺线电感
CN111443314A (zh) * 2020-04-09 2020-07-24 上海交通大学 具有凹槽结构的薄膜磁传感器

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101583858B (zh) * 2007-06-19 2011-11-09 株式会社村田制作所 带引线的温度传感器
WO2013004081A1 (zh) * 2011-07-04 2013-01-10 上海先进半导体制造股份有限公司 复合集成传感器结构及其制造方法
CN104347255A (zh) * 2013-07-29 2015-02-11 三星电机株式会社 薄膜型电感器和制造薄膜型电感器的方法
CN105977240A (zh) * 2016-05-17 2016-09-28 电子科技大学 一种单片集成微型变压器
CN106653728A (zh) * 2016-11-23 2017-05-10 无锡吉迈微电子有限公司 集成电感结构及制作方法
CN108010712A (zh) * 2018-02-05 2018-05-08 深圳前海奥磁技术有限公司 一种平面变压器绕组及其制作方法
CN111243852A (zh) * 2020-03-05 2020-06-05 上海迈铸半导体科技有限公司 一种降低螺线线圈的尾部长度公差的方法及螺线线圈及螺线电感
CN111243852B (zh) * 2020-03-05 2021-07-30 上海迈铸半导体科技有限公司 一种降低螺线线圈的尾部长度公差的方法及螺线线圈及螺线电感
CN111443314A (zh) * 2020-04-09 2020-07-24 上海交通大学 具有凹槽结构的薄膜磁传感器
CN111443314B (zh) * 2020-04-09 2021-09-07 上海交通大学 具有凹槽结构的薄膜磁传感器

Also Published As

Publication number Publication date
CN1258199C (zh) 2006-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6781732B2 (en) Electromagnetically actuated micromirror actuator and fabrication method thereof
JP3641018B2 (ja) 磁気マイクロ接触器の製造方法
CN101918617B (zh) 制造金属微结构的方法和通过该方法获得的微结构
CN1258199C (zh) 深刻蚀平面电磁线圈及制作方法
EP3475982A1 (en) Diodes offering asymmetric stability during fluidic assembly
JP2008274373A (ja) 蒸着用マスク
KR20080044239A (ko) 유지 장치, 조립 시스템, 스퍼터링 장치, 그리고 가공 방법및 가공 장치
JP2005008909A (ja) 構造体の製造方法
US7247247B2 (en) Selective etching method
Löchel et al. Electrodeposited magnetic alloys for surface micromachining
US5685062A (en) Self-assembly fabrication method for planar micro-motor
CN1425805A (zh) 金属表面复杂三维微结构的加工方法及其装置
CN1791281A (zh) 一种硅微电容传声器芯片及其制备方法
JP2006024925A (ja) 磁性材料及び磁性材料を用いた微小電気機械システム装置
CN213738598U (zh) 一种带有微结构的原子级平整器件
JP7436483B2 (ja) 永久又は軟磁石の製造方法
CN1718534A (zh) 反应离子深刻蚀加工微结构的侧壁钝化方法
Lochel et al. Magnetically driven microstructures fabricated with multilayer electroplating
CN2783675Y (zh) 一种硅微电容传声器芯片
JP2001213700A (ja) ナノ構造体及びその製造方法
JP2008275972A (ja) プラズモン導波路とその製造方法
Engelmann et al. Fabrication of perfectly three-dimensional microstructures by UV depth lithography
JP2001501671A (ja) 傾斜した電気めっき構造物の製造
TWI220141B (en) Performance adjusting apparatus for inertia sensor
JP6038748B2 (ja) 金属部品の製造方法

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: 20060531

Termination date: 20111211