JP2022506295A

JP2022506295A - Ｍｅｍｓソレノイドインダクタ及びその製造方法

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Publication number: JP2022506295A
Application number: JP2021523593A
Authority: JP
Inventors: 天▲トウ▼ 徐; 智陶; 海旺李; 加▲ベン▼ 孫; 瀚梟呉; 凱雲朱; 彦欣 ▲タク▼; 暁達曹; 文斌王; 衛東方
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2019-07-08
Publication date: 2022-01-17
Anticipated expiration: 2039-07-08
Also published as: WO2020087972A1; US20220013275A1; JP7267641B2

Abstract

本願の実施例は、ＭＥＭＳソレノイドインダクタを提供し、当該ＭＥＭＳソレノイドインダクタは、シリコン基板と、環状軟磁性鉄心と、ソレノイドとを備え、前記軟磁性鉄心は前記シリコン基板の内部に包まれ、前記シリコン基板には螺旋孔路が設けられ、かつ前記軟磁性鉄心は前記螺旋孔路の中心を通過し、前記ソレノイドは前記螺旋孔路の内に設けられている。インダクタの軟磁性鉄心、ソレノイドをすべてシリコン基板の内部に設けることにより、シリコン基板の厚さを十分に利用し、得られたインダクタの巻線断面積をより大きくし、磁束量をより大きくすることで、インダクタのインダクタンス値がより高くなる。それと共に、シリコン基板は、軟磁性鉄心、ソレノイドに対する保護作用を果たし、インダクタの強度を向上させることができ、耐衝撃性に優れる。【選択図】図１

Description

相互参照

本願は、２０１８年１０月３０日に提出された、出願番号が２０１８１１２７７２６０．８であり、発明の名称が「ＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタ及びその製造方法」である中国特許出願、および２０１８年１２月１１日に提出された、出願番号が２０１８１１５０９４００．Ｘであり、発明の名称が「ＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタ及びその製造方法」である中国特許出願を引用し、その全体が参照により本願に組み込まれる。

本願の実施例は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術分野に関し、より具体的には、ＭＥＭＳソレノイドインダクタ及びその製造方法に関する。

微小電気機械システム（Ｍｉｃｒｏ－Ｅｌｅｃｔｒｏ－ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ、ＭＥＭＳ）のマイクロインダクタは、磁心と巻線で構成され、従来のインダクタに比べて、磁心のサイズが大幅に縮小され、巻線の形態も変化する。マイクロインダクタは、マイクロ電子機器、情報機器において広く応用され、電圧変換、電流変換、インピーダンス変換、隔離、電圧安定化などの役割を果たすことができる。

現在、ＭＥＭＳプロセスに基づくマイクロインダクタは、主に平面螺旋型とソレノイド型という２種類に分けられている。その中、平面螺旋型インダクタの構造は、巻線の巻数が多くなるにつれて、コイル直径が大きくなり、鉄心に沿った総磁束量は線形的に増加せず、増加量が徐々に減少するため、このような構造の巻数は一般的に限られており、その結果、このようなインダクタの総電力の向上にはボトルネックがある。ソレノイド型インダクタは、巻線巻数の制限を克服し、基板内部の垂直空間を十分に利用しているため、インダクタが回路に集積される場合、同様のインダクタンス性能を得る時、占有するチップ表面空間がより小さくなり、インダクタの小型化のさらなる発展に有利である。

然しながら、現在、ＭＥＭＳプロセスに基づくマイクロインダクタは、薄膜製造プロセスを採用することが多く、薄膜製造プロセスはアディティブ製造方法であるため、得られたマイクロインダクタのほとんどの構造は基板表面の上方にある。その結果、インダクタの強度を確保することが困難であり、薄膜プロセスで作製されたインダクタの導線面積が小さく、大電流を流すことができず、電流の流動能力が制限され、大電流およびパワーデバイスでの応用が制限されてしまう。それと共に、薄膜製造プロセスを採用することで得られた垂直高さが限られたため、インダクタの巻線断面積が小さくて磁束量が小さくなり、その結果、インダクタのインダクタンス値が低くなる。

本願の実施例は、上記の問題を克服する、或いは少なくとも部分的に解決するＭＥＭＳソレノイドインダクタおよびその製造方法を提供する。

一態様では、本願の実施例は、ＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタを提供し、当該ＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタは、シリコン基板と、環状軟磁性鉄心と、ソレノイドとを備え、前記環状軟磁性鉄心は、前記シリコン基板の内部に包まれ、前記シリコン基板には、螺旋孔路が設けられ、かつ前記環状軟磁性鉄心は前記螺旋孔路の中心を通過し、前記ソレノイドは、前記螺旋孔路の内に設けられている。

さらに、前記シリコン基板は上シリコン基板と下シリコン基板に分けられており、前記環状軟磁性鉄心は上鉄心と下鉄心に分けられ、かつ前記上鉄心と前記下鉄心の形状は同じであり、前記上シリコン基板の下面には、前記上鉄心の形状に対応する鉄心溝が設けられ、前記下シリコン基板の上面には、前記下鉄心の形状に対応する鉄心溝が設けられ、前記上鉄心と前記下鉄心はそれぞれ、対応する鉄心溝に設けられ、かつ前記上シリコン基板の下面と前記下シリコン基板の上面とが互いにボンディングされており、前記上鉄心の下面と前記下鉄心の上面とが互いに位置合わせされている。

さらに、前記螺旋孔路は、複数本の第１の水平溝、複数本の第２の水平溝、及び複数の鉛直貫通孔を有しており、前記第１の水平溝は前記シリコン基板の上面に設けられ、前記第２の水平溝は前記シリコン基板の下面に設けられ、前記鉛直貫通孔は前記シリコン基板の上面及び下面を貫通しており、前記螺旋孔路におけるいずれか１つの前記第１の水平溝の頭と尾は、それぞれ２つの鉛直貫通孔に連通し、かつ前記２つの鉛直貫通孔は、それぞれ２つの隣接する第２の水平溝に連通する。

さらに、２つのピンと２つのピン溝をさらに備え、前記２つのピン溝は前記シリコン基板の上面に設けられ、前記２つのピン溝はそれぞれ前記螺旋孔路の頭と尾に連通し、前記２つのピンはそれぞれ前記２つのピン溝に設けられている。

さらに、前記環状軟磁性鉄心は、鉄ニッケル合金材料または鉄コバルト合金材料で作製されている。

さらに、前記ソレノイドは、金属銅で作製されている。

別の態様では、本願の実施例は、ＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタの製造方法を提供し、当該方法は、上シリコン基板と下シリコン基板をそれぞれ作製するステップ１であって、前記上シリコン基板を作製することは、第１のプリセット厚さの第１のシリコンウェハに対して第１回目の熱酸化を行うことと、螺旋孔路の構造に応じて、第１回目酸化された前記第１のシリコンウェハの上面、内部及び下面のそれぞれに、複数本の第１の水平溝、複数の鉛直貫通孔の上半分、及び鉄心溝をディープシリコンエッチングすることと、ディープシリコンエッチングにより得られた前記第１のシリコンウェハに対して第２回目の熱酸化を行って、前記上シリコン基板を得ることと、を含み、前記下シリコン基板を作製することは、第１のプリセット厚さの第２のシリコンウェハに対して第１回目の熱酸化を行うことと、螺旋孔路の構造に応じて、第１回目酸化された前記第２のシリコンウェハの上面、内部及び下面のそれぞれに、鉄心溝、複数の鉛直貫通孔の下半分、及び複数本の第２の水平溝をディープシリコンエッチングすることと、前記第２のシリコンウェハに対して第２回目の熱酸化を行って、前記下シリコン基板を得ることと、を含むステップ１と、前記上シリコン基板と前記下シリコン基板のそれぞれの鉄心溝内に、上鉄心と下鉄心をめっき形成するステップ２と、前記上シリコン基板の上面と前記下シリコン基板の下面を互いに位置合わせし、かつ前記上鉄心の下面と前記下鉄心の上面を互いに位置合わせさせた後、前記上シリコン基板と前記下シリコン基板を低温でボンディングし、ボンディングされた前記上シリコン基板と前記下シリコン基板に前記螺旋孔路を形成するステップ３と、前記螺旋孔路の内にソレノイドをめっき形成して、ＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタを得るステップ４と、を含む。

さらに、前記上シリコン基板の鉄心溝内に上鉄心をめっき形成することは、具体的に、鉄心溝パターン付きのメタルマスクを前記上シリコン基板の下面における鉄心溝に位置合わせした後、前記メタルマスクを前記上シリコン基板の下面に密着させることと、前記上シリコン基板の下面に、シード層として、第２のプリセット厚さの金属ニッケルまたは金属コバルトをマグネトロンスパッタリングした後、前記上シリコン基板の鉄心溝内に、第３のプリセット厚さの鉄ニッケル合金または鉄コバルト合金をめっきして、上鉄心を得ることと、を含み、それに対応して、前記下シリコン基板の鉄心溝内に下鉄心をめっき形成することは、具体的に、鉄心溝パターン付きのメタルマスクを前記下シリコン基板の上面における鉄心溝に位置合わせした後、前記メタルマスクを前記下シリコン基板の上面に密着させることと、前記下シリコン基板の上面に、シード層として、第２のプリセット厚さの金属ニッケルまたは金属コバルトをマグネトロンスパッタリングした後、前記下シリコン基板の鉄心溝内に第３のプリセット厚さの鉄ニッケル合金または鉄コバルト合金をめっきして、下鉄心を得ることと、を含む。

さらに、前記螺旋孔路の内にソレノイドをめっき形成することは、具体的に、前記下シリコン基板の下面に、中間層として、第４のプリセット厚さの金属チタンをマグネトロンスパッタリングし、前記中間層に、シード層として、第５のプリセット厚さの金属銅をマグネトロンスパッタリングし、さらに前記螺旋孔路の第２の溝と鉛直貫通孔の内に、金属銅が第１の溝の下平面の位置に充填されるまで金属銅をめっきすることと、前記上シリコン基板の上面に、シード層として金属銅をマグネトロンスパッタリングした後、前記螺旋孔路が完全に金属銅で充填されて満たされるまで金属銅をめっきして、前記ソレノイドを得ることと、を含む。

さらに、前記上シリコン基板を作製することは、２つのピンの構造と位置に応じて、第１回目酸化された前記第１のシリコンウェハの上面に２つのピン溝をディープシリコンエッチングすることをさらに含み、それに対応して、ステップＳ４では、前記２つのピン溝に前記２つのピンをめっき形成することをさらに含む。

さらに別の態様では、本願の実施例は、ＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタを提供し、当該ＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタは、シリコン基板と、直線状軟磁性鉄心と、ソレノイドとを備え、前記直線状軟磁性鉄心は、前記シリコン基板の内部に包まれ、前記シリコン基板には、螺旋孔路が設けられ、かつ前記直線状軟磁性鉄心は前記螺旋孔路の中心を通過し、前記ソレノイドは、前記螺旋孔路の内に設けられている。

さらに、前記シリコン基板は上シリコン基板と下シリコン基板に分けられており、前記直線状軟磁性鉄心は上鉄心と下鉄心に分けられ、かつ前記上鉄心と前記下鉄心の形状は同じであり、前記上シリコン基板の下面には、前記上鉄心の形状に対応する鉄心溝が設けられ、前記下シリコン基板の上面には、前記下鉄心の形状に対応する鉄心溝が設けられ、前記上鉄心と前記下鉄心はそれぞれ、対応する鉄心溝に設けられ、かつ前記上シリコン基板の下面と前記下シリコン基板の上面とが互いにボンディングされており、前記上鉄心の下面と前記下鉄心の上面とが互いに位置合わせされている。

さらに、前記直線状軟磁性鉄心は、鉄ニッケル合金材料または鉄コバルト合金材料で作製されている。

さらに、前記ソレノイドは、金属銅で作製されている。

さらに別の態様では、本願の実施例は、ＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタの製造方法を提供し、当該方法は、上シリコン基板と下シリコン基板をそれぞれ作製するステップ１であって、前記上シリコン基板を作製することは、第１のプリセット厚さの第１のシリコンウェハに対して第１回目の熱酸化を行うことと、螺旋孔路の構造に応じて、第１回目酸化された前記第１のシリコンウェハの上面、内部及び下面のそれぞれに、複数本の平行な第１の水平溝、複数の鉛直貫通孔の上半分、及び鉄心溝をディープシリコンエッチングすることと、ディープシリコンエッチングにより得られた前記第１のシリコンウェハに対して第２回目の熱酸化を行って、前記上シリコン基板を得ることと、を含み、前記下シリコン基板を作製することは、第１のプリセット厚さの第２のシリコンウェハに対して第１回目の熱酸化を行うことと、螺旋孔路の構造に応じて、第１回目酸化された前記第２のシリコンウェハの上面、内部及び下面のそれぞれに、鉄心溝、複数の鉛直貫通孔の下半分、及び複数本の平行な第２の水平溝をディープシリコンエッチングすることと、前記第２のシリコンウェハに対して第２回目の熱酸化を行って、前記下シリコン基板を得ることと、を含むステップ１と、前記上シリコン基板と前記下シリコン基板のそれぞれの鉄心溝内に、上鉄心と下鉄心をめっき形成するステップ２と、前記上シリコン基板の上面と前記下シリコン基板の下面を互いに位置合わせさせ、前記上シリコン基板と前記下シリコン基板を低温でボンディングし、ボンディングされた前記上シリコン基板と前記下シリコン基板に前記螺旋孔路を形成するステップ３と、前記螺旋孔路の内にソレノイドをめっき形成して、ＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタを得るステップ４と、を含む。

さらに、前記螺旋孔路の内にソレノイドをめっき形成することは、具体的に、前記下シリコン基板の下面に、中間層として、第４のプリセット厚さの金属チタンをマグネトロンスパッタリングし、前記中間層に、シード層として、第５のプリセット厚さの金属銅をマグネトロンスパッタリングし、さらに前記螺旋孔路の第２の溝と鉛直貫通孔の内に、金属銅が第１の溝の下平面の位置に充填されるまで金属銅をめっきすることと、前記上シリコン基板の上面に、シード層として、金属銅をマグネトロンスパッタリングした後、前記螺旋孔路が完全に金属銅で充填されて満たされるまで金属銅をめっきして、前記ソレノイドを得ることと、を含む。

本願の実施例によって提供されるＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタ及びその製造方法は、インダクタの環状軟磁性鉄心、ソレノイドをすべてシリコン基板の内部に設けることにより、シリコン基板の厚さを十分に利用し、得られたインダクタの巻線断面積をより大きくし、磁束量をより大きくすることで、インダクタのインダクタンス値がより高くなり、インダクタの動作電流がより大きくなり、総電力がより大きくなる。それと共に、シリコン基板は、環状軟磁性鉄心、ソレノイドに対する保護作用を果たし、インダクタの強度を向上させることができ、耐衝撃性に優れる。

本願の実施例によって提供されるＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタ及びその製造方法は、インダクタの直線状軟磁性鉄心、ソレノイドをすべてシリコン基板の内部に設けることにより、シリコン基板の厚さを十分に利用し、得られたインダクタの巻線断面積をより大きくし、磁束量をより大きくすることで、インダクタのインダクタンス値がより高くなる。それと共に、シリコン基板は、直線状軟磁性鉄心、ソレノイドに対する保護作用を果たし、インダクタの強度を向上させることができ、耐衝撃性に優れる。

本願の実施例または従来技術における技術案をより明確に説明するために、以下、実施例または従来技術の説明に必要な図面を簡単に説明する。勿論、以下に説明する図面は、本願のいくつかの実施例であり、当業者にとって、創造的な労働を要しない前提で、更にこれらの図面に基づいてその他の図面を得ることができる。
本願の実施例によって提供されるＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタの構造の模式的斜視図である。本願の実施例における上シリコン基板の構造の模式的斜視図である。本願の実施例における下シリコン基板の構造の模式的斜視図である。本願の実施例によって提供される例におけるＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタの製造プロセスのステップ（１）－（６）の模式的断面図である。本願の実施例によって提供される例におけるＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタの製造プロセスのステップ（７）－（１２）の模式的断面図である。本願の実施例によって提供される例におけるＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタの製造プロセスのステップ（１３）－（１７）の模式的断面図である。本願の実施例によって提供されるＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタの構造の模式的斜視図である。本願の実施例における上シリコン基板の構造の模式的斜視図である。本願の実施例における下シリコン基板の構造の模式的斜視図である。本願の実施例によって提供される例におけるＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタの製造プロセスのステップ（１）－（６）の模式的断面図である。本願の実施例によって提供される例におけるＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタの製造プロセスのステップ（７）－（１２）の模式的断面図である。本願の実施例によって提供される例におけるＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタの製造プロセスのステップ（１３）－（１７）の模式的断面図である。

以下、本願の実施例の目的、技術案及び利点をより明確にするために、本願の実施例における図面を参照しながら、本願の実施例における技術案を明確に説明する。勿論、説明する実施例はすべての実施例ではなく、本願の実施例の一部の実施例に過ぎない。当業者が本願における実施例に基づいて創造的な労働をしない前提で得たすべての他の実施例は、本発明の保護範囲に含まれる。

図１は、本願の実施例によって提供されるＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタの構造の模式的斜視図であり、図１に示すように、当該ＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタは、シリコン基板１と、環状軟磁性鉄心２と、ソレノイド３とを備え、環状軟磁性鉄心２は、シリコン基板１の内部に包まれ、図２および図３に示すように、シリコン基板１には、螺旋孔路が設けられ、かつ環状軟磁性鉄心２の２つの対向する辺はそれぞれ螺旋孔路の中心を通過し、ソレノイド３は、螺旋孔路の内に設けられている。

その中、螺旋孔路はシリコン基板１に設けられているため、螺旋孔路の内に設けられているソレノイド３もシリコン基板１の内部に設けられている。即ち、インダクタの環状軟磁性鉄心２、ソレノイド３は、いずれもシリコン基板１の内部に設けられている。

具体的には、ソレノイド３と螺旋孔路は同じ形状であり、かつソレノイド３は、螺旋孔路に設けられている。環状軟磁性鉄心２は螺旋孔路の中心を通過しているため、環状軟磁性鉄心２もソレノイド３の中心を通過している。インダクタの動作時に、ソレノイド３はインダクタの巻線であり、ソレノイド３の頭と尾の両端はそれぞれ、インダクタの入力端と出力端を構成する。理解できるように、インダクタのインダクタンス値は、ソレノイド３の巻数によって決定される。

本願の実施例によって提供されるＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタは、インダクタの環状軟磁性鉄心、ソレノイドをすべてシリコン基板の内部に設けることにより、シリコン基板の厚さを十分に利用し、得られたインダクタの巻線断面積をより大きくし、磁束量をより大きくすることで、インダクタのインダクタンス値がより高くなる。それと共に、シリコン基板は、環状軟磁性鉄心、ソレノイドに対する保護作用を果たし、インダクタの強度を向上させることができ、耐衝撃性に優れる。

上記の実施例において、図１－図３に示すように、シリコン基板１は上シリコン基板１１と下シリコン基板１２に分けられており、環状軟磁性鉄心２は上鉄心２１と下鉄心２２に分けられ、かつ上鉄心２１と下鉄心２２の形状は同じである。上シリコン基板１１の下面には、上鉄心２１の形状に対応する鉄心溝が設けられ、下シリコン基板１２の上面には、下鉄心２２の形状に対応する鉄心溝が設けられ、上鉄心２１と下鉄心２２はそれぞれ、対応する鉄心溝に設けられ、かつ上シリコン基板１１の下面と下シリコン基板１２の上面とが互いにボンディングされており、上鉄心２１の下面と下鉄心２２の上面とが互いに位置合わせされている。

その中、上鉄心２１と下鉄心２２は、同じ形状を有する２つの鉄心であり、環状軟磁性鉄心２が鉛直方向に二等分されて形成され、両者の形状も環状であり、厚さは環状軟磁性鉄心２の半分である。同様に、上シリコン基板１１と下シリコン基板１２は、シリコン基板１が鉛直方向に二等分されて形成され、両者は対称に配置されている。

シリコン基板と環状軟磁性鉄心をそれぞれ２つの部分に二等分することにより、インダクタ全体の加工を容易にすると同時に、環状軟磁性鉄心を上鉄心と下鉄心の２つの部分に分けることにより、鉄心内の渦電流損失を低減し、インダクタの効率をさらに向上させることができる。

上記の実施例において、図２及び図３に示すように、螺旋孔路は、複数本の第１の水平溝３１’、複数本の第２の水平溝３２’、及び複数の鉛直貫通孔３３’を有する。第１の水平溝３１’はシリコン基板１の上面に設けられ、第２の水平溝３２’はシリコン基板１の下面に設けられ、鉛直貫通孔３３’はシリコン基板の上面及び下面を貫通しており、螺旋孔路におけるいずれか１つの第１の水平溝３１’の頭と尾はそれぞれ、２つの鉛直貫通孔３３’に連通し、かつ２つの鉛直貫通孔３３’はそれぞれ、２つの隣接する第２の水平溝３２’に連通する。

その中、シリコン基板１が上シリコン基板１１と下シリコン基板１２に分けられる場合、各鉛直貫通孔３３’も上シリコン基板１１と下側シリコン基板１２にそれぞれ位置する２つの部分に分けられる。

具体的に、螺旋孔路内において、複数の第１の水平溝３１’と複数の第２の水平溝３２’は、複数の鉛直貫通孔３３’を介して連通している。理解できるように、鉛直貫通孔３３’は環状または円弧状であってもよく、第１の水平溝３１’および第２の水平溝３２’も環状または円弧状であってもよい。

上記の実施例において、図１に示すように、インダクタは、２つのピン４と２つのピン溝４’をさらに備え、２つのピン溝４’はシリコン基板１の上面に設けられ、２つのピン溝４’はそれぞれ螺旋孔路の頭と尾に連通し、２つのピン４はそれぞれ２つのピン溝４’に設けられている。

具体的には、２つのピン溝４’は螺旋孔路の頭と尾に連通しているため、２つのピン４はそれぞれソレノイド３の頭と尾に接続される。インダクタの動作時に、２つのピン４はそれぞれインダクタの入力端と出力端を構成する。

上記実施例において、環状軟磁性鉄心２は、鉄ニッケル合金材料または鉄コバルト合金材料で作製されている。

上記実施例において、ソレノイド３は、金属銅で作製されている。

本願の実施例は、ＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタの製造方法を提供し、当該方法は、上シリコン基板と下シリコン基板をそれぞれ作製するステップ１であって、上記上シリコン基板を作製することは、第１のプリセット厚さの第１のシリコンウェハに対して第１回目の熱酸化を行うことと、螺旋孔路の構造に応じて、第１回目酸化された上記第１のシリコンウェハの上面、内部及び下面のそれぞれに、複数本の第１の水平溝、複数の鉛直貫通孔の上半分、及び鉄心溝をディープシリコンエッチングすることと、ディープシリコンエッチングにより得られた上記第１のシリコンウェハに対して第２回目の熱酸化を行って、上記上シリコン基板を得ることと、を含み、上記下シリコン基板を作製することは、第１のプリセット厚さの第２のシリコンウェハに対して第１回目の熱酸化を行うことと、螺旋孔路の構造に応じて、第１回目酸化された上記第２のシリコンウェハの上面、内部及び下面のそれぞれに、鉄心溝、複数の鉛直貫通孔の下半分、及び複数本の第２の水平溝をディープシリコンエッチングすることと、上記第２のシリコンウェハに対して第２回目の熱酸化を行って、上記下シリコン基板を得ることと、を含むステップ１と、上記上シリコン基板と上記下シリコン基板のそれぞれの鉄心溝内に、上鉄心と下鉄心をめっき形成するステップ２と、上記上シリコン基板の上面と上記下シリコン基板の下面を互いに位置合わせし、かつ上記上鉄心の下面と上記下鉄心の上面を互いに位置合わせさせた後、上記上シリコン基板と上記下シリコン基板を低温でボンディングし、ボンディングされた上記上シリコン基板と上記下シリコン基板に上記螺旋孔路を形成するステップ３と、螺旋孔路の内にソレノイドをめっき形成して、ＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタを得るステップ４と、を含む。

その中、ステップＳ１において、上シリコン基板１１と下シリコン基板１２との構造上の差異は、実質的に、上シリコン基板１１の上面に第１の水平溝３１’が設けられており、下シリコン基板１２の下面に第２の水平溝３２’が設けられていることのみであり、他の部分の構造はすべて同じであり、かつ上シリコン基板１１と下シリコン基板１２は対称的に設けられており、両者がボンディングされる前のプロセスはほぼ同じである。

ステップＳ２において、上シリコン基板１１および下シリコン基板１２に、それぞれ上鉄心２１および下鉄心２２をめっき形成する。鉄心をシリコン基板内に完全に包まれる必要があるため、鉄心のめっきというステップは、上シリコン基板１１と下シリコン基板１２をボンディングする前に完了する。

ステップＳ３において、上シリコン基板１１と下シリコン基板１２をボンディングする際に、上鉄心２１と下鉄心２２の磁界が互いに協調していることを確保するために、上鉄心２１の下面と下鉄心２２の上面とが互いに位置合わせされていることを確保する必要がある。それと共に、上シリコン基板１１と下シリコン基板１２がボンディングされた後、この前に上シリコン基板１１と下シリコン基板１２にそれぞれ設けられた水平溝と鉛直貫通孔を組み合わせることで螺旋孔路を形成する。

ステップＳ４において、螺旋孔路を形成した後、その内に関連金属をめっきするだけで、ソレノイド３を形成することができる。

具体的には、第１のシリコンウェハおよび第２のシリコンウェハは、厚さ１０００μｍの両面研磨シリコンウェハを採用し、インダクタ全体の絶縁性を高め、高周波での渦電流損失を低減するために、高抵抗率のシリコンウェハを採用することができる。第１のシリコンウェハと第２のシリコンウェハに対して熱酸化を行う場合、一般的に厚さ２μｍの熱酸化層を形成すればよい。環状軟磁性鉄心２、螺旋孔路の構造に応じて、第１のシリコンウェハと第２のシリコンウェハに対してディープシリコンエッチングを行って上シリコン基板１１と下シリコン基板１２を得て、ここで熱酸化処理を行うことで、上シリコン基板１１と下シリコン基板１２をベースとしてインダクタの他の構造の製作に用いることができる。次に、上シリコン基板１１および下シリコン基板１２の対応する位置において、めっきにより上鉄心２１および下鉄心２２を形成する。ボンディングにより上鉄心２１と下鉄心２２をシリコン基板１の内部に包み、完全な螺旋孔路を形成する。螺旋孔路の内にソレノイド３をめっき形成することで、ＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタの製造を完了する。

本願の実施例によって提供されるＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタの製造方法は、シリコン基板を２つの対称な部分に分けて個別に作製し、ボンディングを行う前に鉄心のめっきを完成させ、ボンディングを行った後にソレノイドをめっき形成する。製造プロセス全体は、多層のディープシリコンエッチングを採用する必要がなく、加工のフォールトトレランス率を向上させ、良好な再現性を有し、得られたインダクタは、構造の精度が高く、かつＩＣ半導体プロセスと互換性があり、大量生産に適用できる。

上記の実施例において、上シリコン基板１１の鉄心溝内に上鉄心２１をめっき形成することは、具体的に、鉄心溝パターン付きのメタルマスクを上シリコン基板１１の下面における鉄心溝に位置合わせした後、メタルマスクを上シリコン基板１１の下面に密着させることと、上シリコン基板１１の下面に、シード層として、第２のプリセット厚さの金属ニッケルまたは金属コバルトをマグネトロンスパッタリングした後、上シリコン基板１１の鉄心溝内に、第３のプリセット厚さの鉄ニッケル合金または鉄コバルト合金をめっきして、上鉄心２１を得ることと、を含み、それに対応して、下シリコン基板１２の鉄心溝内に下鉄心２２をめっき形成することは、具体的に、鉄心溝パターン付きのメタルマスクを下シリコン基板１２の上面における鉄心溝に位置合わせした後、メタルマスクを下シリコン基板１２の上面に密着させることと、下シリコン基板１２の上面に、シード層として、第２のプリセット厚さの金属ニッケルまたは金属コバルトをマグネトロンスパッタリングした後、下シリコン基板１２の鉄心溝内に第３のプリセット厚さの鉄ニッケル合金または鉄コバルト合金をめっきして、下鉄心２２を得ることと、を含む。

その中、鉄心は鉄ニッケル合金を採用する場合、対応するシード層は金属ニッケルを採用する。鉄心は鉄コバルト合金を採用する場合、対応するシード層は金属コバルトを採用する。シード層の厚さ、即ち第２のプリセット厚さは、実際のプロセスの要求に応じて決定されることができる。上鉄心２１と下鉄心２２の厚さ、即ち第３のプリセット厚さは、鉄心溝の深さに応じて決定される。

具体的には、上鉄心２１と下鉄心２２の製作プロセスに用いられるプロセスは全く同じであり、ただし、両者の形成される位置が異なるため、両者を同時に個別に加工して製作することができる。

上記の実施例において、上記螺旋孔路の内にソレノイド３をめっき形成することは、具体的に、上記下シリコン基板の下面に、中間層として、第４のプリセット厚さの金属チタンをマグネトロンスパッタリングし、上記中間層に、シード層として、第５のプリセット厚さの金属銅をマグネトロンスパッタリングし、さらに上記螺旋孔路の第２の溝と鉛直貫通孔の内に、金属銅が第１の溝の下平面の位置に充填されるまで金属銅をめっきすることと、上記上シリコン基板の上面に、シード層として、金属銅をマグネトロンスパッタリングした後、上記螺旋孔路が完全に金属銅で充填されて満たされるまで金属銅をめっきして、上記ソレノイドを得ることと、を含む。

上記の実施例において、上記上シリコン基板を作製することは、２つのピンの構造と位置に応じて、第１回目酸化された上記第１のシリコンウェハの上面に２つのピン溝をディープシリコンエッチングすることをさらに含み、それに対応して、ステップＳ４では、上記２つのピン溝に上記２つのピンをめっき形成することをさらに含む。

以下、ＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタの製造方法について一例を挙げてさらに説明する。なお、以下の説明は、本願の実施例の一例に過ぎず、本願の実施例を限定するものではない。

図４－図６は、本願の実施例によって提供される例におけるＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタの製造プロセスのステップ（１）－（１７）の模式的断面図であり、具体的には、
（１）厚さ１０００μｍの両面研磨シリコンウェハを採用する。全体構造の絶縁性を高め、高周波での渦電流損失を低減するために、高抵抗率のシリコンウェハを採用する。シリコンウェハに対して熱酸化を行って、両面に厚さ２μｍの熱酸化層を生成する。
（２）フォトレジストを塗布し、上シリコン基板の上面に、第１の水平溝（鉛直貫通孔を覆う箇所）、接点パターンを露光し、下シリコン基板の上面に、鉛直貫通孔と第２の水平溝を露光し、上シリコン基板と下シリコン基板の下面に、それぞれ、鉄心溝パターンを露光し、第１の水平溝、第２の水平溝、及び鉛直貫通孔は、螺旋孔路を構成する。
（３）ＢＯＥ（ＢｕｆｆｅｒｅｄＯｘｉｄｅＥｔｃｈ、緩衝酸化物エッチング）溶液を用いて露出部位のシリカを除去し、シリカをパターン化する。
（４）第２回目のフォトレジストの塗布を行い、上シリコン基板と下シリコン基板の上面と下面に鉛直貫通孔パターンを露光する。
（５）上面と下面をディープシリコンエッチングし、一定の深さまでシリコン貫通孔パターンをエッチングする。
（６）ｐｉｒａｎｈａ溶液を用いてフォトレジストを除去する。
（７）酸化層をマスキング層として上面のエッチングを行い、鉛直貫通孔と上面の水平溝をエッチングする。酸化層をマスキング層として下面のエッチングを行い、鉄心のパターンをエッチングする。
（８）熱酸化を行って、厚さ２μｍの酸化層を形成する。
（９）鉄心溝パターン付きのメタルマスクを取り、その鉄心溝パターンを１、２号のシリコンウェハの下面における鉄心溝パターンと位置合わせして、シリコンウェハの下面に密着させる。
（１０）下面に、シード層として、１００ｎｍの金属ニッケルをマグネトロンスパッタリングする。
（１１）鉄ニッケル合金を底部から、シリコンウェハ表面からの１００ｕｍまで充填するように、鉄ニッケル合金をメッキする。
（１２）上シリコン基板と下シリコン基板の下面を対向させて、低温でシリコン直接ボンディングを行う。
（１３）ボンディングされた２層のシリコンウェハの下面に、中間層として、１００ｎｍの金属チタンをマグネトロンスパッタリングしてから、シード層として、５００ｎｍの金属銅をスパッタリングする。
（１４）メッキ銅を底部から頂部の水平導線の下平面の位置まで充填するように、金属銅をメッキする。
（１５）上面に、５００ｎｍの金属銅をマグネトロンスパッタリングする。
（１６）上面のすべての構造がメッキ銅で完全に覆われるように、金属銅をメッキする。
（１７）金属銅がシリコンウェハの熱酸化層の表面と同じ高さに達するまで、ＣＭＰ（化学機械研磨機）を用いて上面と下面の金属銅の薄化を行い、その後、表面をＣＭＰで研磨して、ＭＥＭＳマイクロインダクタの製造を完了する。

図７は、本願の実施例によって提供されるＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタの構造の模式的斜視図であり、図７に示すように、当該ＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタは、シリコン基板１と、直線状軟磁性鉄心２’と、ソレノイド３とを備え、直線状軟磁性鉄心２’は、シリコン基板１の内部に包まれ、図８および図９に示すように、シリコン基板１には、螺旋孔路が設けられ、かつ直線状軟磁性鉄心２’の２つの対向する辺はそれぞれ螺旋孔路の中心を通過し、ソレノイド３は、螺旋孔路の内に設けられている。

その中、螺旋孔路はシリコン基板１に設けられているため、螺旋孔路の内に設けられているソレノイド３もシリコン基板１の内部に設けられている。即ち、インダクタの直線状軟磁性鉄心２’、ソレノイド３は、いずれもシリコン基板１の内部に設けられている。

具体的には、ソレノイド３と螺旋孔路は同じ形状であり、かつソレノイド３は、螺旋孔路に設けられている。直線状軟磁性鉄心２’は螺旋孔路の中心を通過しているため、直線状軟磁性鉄心２’もソレノイド３の中心を通過している。インダクタの動作時に、ソレノイド３はインダクタの巻線であり、ソレノイド３の頭と尾の両端はそれぞれ、インダクタの入力端と出力端を構成する。理解できるように、インダクタの変圧比は、ソレノイド３の巻数によって決定される。

本願の実施例によって提供されるＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタは、インダクタの直線状軟磁性鉄心、ソレノイドをすべてシリコン基板の内部に設けることにより、シリコン基板の厚さを十分に利用し、得られたインダクタの巻線断面積をより大きくすることで、インダクタのインダクタンス値がより高く磁束量がより大きくなる。それと共に、シリコン基板は、直線状軟磁性鉄心、ソレノイドに対する保護作用を果たし、インダクタの強度を向上させることができ、耐衝撃性に優れる。

上記の実施例において、図７－図９に示すように、シリコン基板１は上シリコン基板１１と下シリコン基板１２に分けられており、直線状軟磁性鉄心２’は上鉄心２１と下鉄心２２に分けられ、かつ上鉄心２１と下鉄心２２の形状は同じである。上シリコン基板１１の下面には、上鉄心２１の形状に対応する鉄心溝が設けられ、下シリコン基板１２の上面には、下鉄心２２の形状に対応する鉄心溝が設けられ、上鉄心２１と下鉄心２２はそれぞれ、対応する鉄心溝に設けられ、かつ上シリコン基板１１の下面と下シリコン基板１２の上面とが互いにボンディングされており、上鉄心２１の下面と下鉄心２２の上面とが互いに位置合わせされている。

その中、上鉄心２１と下鉄心２２は、同じ形状を有する２つの鉄心であり、直線状軟磁性鉄心２’が鉛直方向に二等分されて形成され、両者の形状も直線状であり、厚さは直線状軟磁性鉄心２’の半分である。同様に、上シリコン基板１１と下シリコン基板１２は、シリコン基板１が鉛直方向に二等分されて形成され、両者は対称に配置されている。

シリコン基板と直線状軟磁性鉄心をそれぞれ２つの部分に二等分することにより、インダクタ全体の加工を容易にすると同時に、直線状軟磁性鉄心を上鉄心と下鉄心の２つの部分に分けることにより、鉄心内の渦電流損失を低減し、インダクタの効率をさらに向上させることができる。

上記の実施例において、図８及び図９に示すように、螺旋孔路は、複数本の第１の水平溝３１’、複数本の第２の水平溝３２’、及び複数の鉛直貫通孔３３’を有する。第１の水平溝３１’はシリコン基板１の上面に設けられ、第２の水平溝３２’はシリコン基板１の下面に設けられ、鉛直貫通孔３３’はシリコン基板の上面及び下面を貫通しており、螺旋孔路におけるいずれか１つの第１の水平溝３１’の頭と尾はそれぞれ、２つの鉛直貫通孔３３’に連通し、かつ２つの鉛直貫通孔３３’はそれぞれ、２つの隣接する第２の水平溝３２’に連通する。

具体的に、螺旋孔路内において、複数の第１の水平溝３１’は互いに平行に設けられており、複数の第２の水平溝３２’も互いに平行に設けられており、かつ複数の鉛直貫通孔３３’を介して連通している。理解できるように、鉛直貫通孔３３’は直線状または円弧状であってもよく、第１の水平溝３１’および第２の水平溝３２’も直線状または円弧状であってもよい。

上記の実施例において、図７に示すように、インダクタは、２つのピン４と２つのピン溝４’をさらに備え、２つのピン溝４’はシリコン基板１の上面に設けられ、２つのピン溝４’はそれぞれ螺旋孔路の頭と尾に連通し、２つのピン４はそれぞれ２つのピン溝４’に設けられている。

上記実施例において、直線状軟磁性鉄心２’は、鉄ニッケル合金材料または鉄コバルト合金材料で作製されている。

本願の実施例は、ＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタの製造方法を提供し、当該方法は、上シリコン基板と下シリコン基板をそれぞれ作製するステップ１であって、上記上シリコン基板を作製することは、第１のプリセット厚さの第１のシリコンウェハに対して第１回目の熱酸化を行うことと、螺旋孔路の構造に応じて、第１回目酸化された上記第１のシリコンウェハの上面、内部及び下面のそれぞれに、複数本の平行な第１の水平溝、複数の鉛直貫通孔の上半分、及び鉄心溝をディープシリコンエッチングすることと、ディープシリコンエッチングにより得られた上記第１のシリコンウェハに対して第２回目の熱酸化を行って、上記上シリコン基板を得ることと、を含み、上記下シリコン基板を作製することは、第１のプリセット厚さの第２のシリコンウェハに対して第１回目の熱酸化を行うことと、螺旋孔路の構造に応じて、第１回目酸化された上記第２のシリコンウェハの上面、内部及び下面のそれぞれに、鉄心溝、複数の鉛直貫通孔の下半分、及び複数本の平行な第２の水平溝をディープシリコンエッチングすることと、上記第２のシリコンウェハに対して第２回目の熱酸化を行って、上記下シリコン基板を得ることと、を含むステップ１と、上記上シリコン基板と上記下シリコン基板のそれぞれの鉄心溝内に、上鉄心と下鉄心をめっき形成するステップ２と、上記上シリコン基板の上面と上記下シリコン基板の下面を対向して設置し、かつ上記上鉄心の下面と上記下鉄心の上面を互いに位置合わせさせた後、上記上シリコン基板と上記下シリコン基板を低温でボンディングし、ボンディングされた上記上シリコン基板と上記下シリコン基板に上記螺旋孔路を形成するステップ３と、螺旋孔路の内にソレノイドをめっき形成して、ＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタを得るステップ４と、を含む。

具体的には、第１のシリコンウェハおよび第２のシリコンウェハは、厚さ１０００μｍの両面研磨シリコンウェハを採用し、インダクタ全体の絶縁性を高め、高周波での渦電流損失を低減するために、高抵抗率のシリコンウェハを採用することができる。第１のシリコンウェハと第２のシリコンウェハに対して熱酸化を行う場合、一般的に厚さ２μｍの熱酸化層を形成すればよい。直線状軟磁性鉄心２’、螺旋孔路の構造に応じて、第１のシリコンウェハと第２のシリコンウェハに対してディープシリコンエッチングを行って上シリコン基板１１と下シリコン基板１２を得て、ここで熱酸化処理を行うことで、上シリコン基板１１と下シリコン基板１２をベースとしてインダクタの他の構造の製作に用いることができる。次に、上シリコン基板１１および下シリコン基板１２の対応する位置において、めっきにより上鉄心２１および下鉄心２２を形成する。ボンディングにより上鉄心２１と下鉄心２２をシリコン基板１の内部に包み、完全な螺旋孔路を形成する。螺旋孔路の内にソレノイド３をめっき形成することで、ＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタの製造を完了する。

本願の実施例によって提供されるＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタの製造方法は、シリコン基板を２つの対称な部分に分けて個別に作製し、ボンディングを行う前に鉄心のめっきを完成させ、ボンディングを行った後にソレノイドをめっき形成する。製造プロセス全体は、多層のディープシリコンエッチングを採用する必要がなく、加工のフォールトトレランス率を向上させ、良好な再現性を有し、得られたインダクタは、構造の精度が高く、かつＩＣ半導体プロセスと互換性があり、大量生産に適用できる。

以下、ＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタの製造方法について一例を挙げてさらに説明する。なお、以下の説明は、本願の実施例の一例に過ぎず、本願の実施例を限定するものではない。

図１０－図１２は、本願の実施例によって提供される例におけるＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタの製造プロセスのステップ（１）－（１７）の模式的断面図であり、具体的には、
（１）厚さ１０００μｍの両面研磨シリコンウェハを採用する。全体構造の絶縁性を高め、高周波での渦電流損失を低減するために、高抵抗率のシリコンウェハを採用する。シリコンウェハに対して熱酸化を行って、両面に厚さ２μｍの熱酸化層を生成する。
（２）フォトレジストを塗布し、上シリコン基板の上面に、第１の水平溝（鉛直貫通孔を覆う箇所）、接点パターンを露光し、下シリコン基板の上面に、鉛直貫通孔と第２の水平溝を露光し、上シリコン基板と下シリコン基板の下面に、それぞれ、鉄心溝パターンを露光し、第１の水平溝、第２の水平溝、及び鉛直貫通孔は、螺旋孔路を構成する。
（３）ＢＯＥ（ＢｕｆｆｅｒｅｄＯｘｉｄｅＥｔｃｈ、緩衝酸化物エッチング）溶液を用いて露出部位のシリカを除去し、シリカをパターン化する。
（４）第２回目のフォトレジストの塗布を行い、上シリコン基板と下シリコン基板の上面と下面に鉛直貫通孔パターンを露光する。
（５）上面と下面をディープシリコンエッチングし、シリコン貫通孔パターンをエッチングする。
（６）ｐｉｒａｎｈａ溶液を用いてフォトレジストを除去する。
（７）酸化層をマスキング層として上面のエッチングを行い、鉛直貫通孔と上面の水平溝をエッチングする。酸化層をマスキング層として下面のエッチングを行い、鉄心のパターンをエッチングする。
（８）熱酸化を行って、厚さ２μｍの酸化層を形成する。
（９）鉄心溝パターン付きのメタルマスクを取り、その鉄心溝パターンを１、２号のシリコンウェハの下面における鉄心溝パターンと位置合わせして、シリコンウェハの下面に密着させる。
（１０）下面に、シード層として、１００ｎｍの金属ニッケルをマグネトロンスパッタリングする。
（１１）鉄ニッケル合金を底部から、シリコンウェハ表面からの１００ｕｍまで充填するように、鉄ニッケル合金をメッキする。
（１２）上シリコン基板と下シリコン基板の下面を対向させて、低温でシリコン直接ボンディングを行う。
（１３）下面に、中間層として、１００ｎｍの金属チタンをマグネトロンスパッタリングしてから、シード層として、５００ｎｍの金属銅をスパッタリングする。
（１４）メッキ銅を底部から頂部の水平導線の下平面の位置まで充填するように、金属銅をメッキする。
（１５）上面に、５００ｎｍの金属銅をマグネトロンスパッタリングする。
（１６）上面のすべての構造がメッキ銅で完全に覆われるように、金属銅をメッキする。
（１７）金属銅がシリコンウェハの熱酸化層の表面と同じ高さに達するまで、ＣＭＰ（化学機械研磨機）を用いて上面と下面の金属銅の薄化を行い、その後、表面をＣＭＰで研磨して、ＭＥＭＳマイクロインダクタの製造を完了する。

上記の実施例は、本願の技術案を説明するためのものに過ぎず、限定するものではない。前述の実施例を参照して本願を詳細に説明したが、当業者であれば、前述の各実施例に記載された技術案を修正し、またはその一部の技術特徴を等価的に置き換えることができ、これらの修正または置き換えは、対応する技術案の本質を本願の各実施例の技術案の精神及び範囲から逸脱させるものではないと理解できるはずである。

１シリコン基板
２環状軟磁性鉄心
２’ 直線状軟磁性鉄心
３ソレノイド
４４ピン
４’ ピン溝
１１上シリコン基板
１２下シリコン基板
２１上鉄心
２２下鉄心
３１’ 第１の水平溝
３２’ 第２の水平溝
３３’ 鉛直貫通孔

相互参照

一態様では、本願の実施例は、ＭＥＭＳソレノイドインダクタを提供し、当該ＭＥＭＳソレノイドインダクタは、シリコン基板と、軟磁性鉄心と、ソレノイドとを備え、前記軟磁性鉄心は、前記シリコン基板の内部に包まれ、前記シリコン基板には、螺旋孔路が設けられ、かつ前記軟磁性鉄心は前記螺旋孔路の中心を通過し、前記ソレノイドは、前記螺旋孔路の内に設けられており、前記軟磁性鉄心は、環状軟磁性鉄心または直線状軟磁性鉄心である。

さらに、前記シリコン基板は上シリコン基板と下シリコン基板に分けられており、前記軟磁性鉄心は上鉄心と下鉄心に分けられ、かつ前記上鉄心と前記下鉄心の形状は同じであり、前記上シリコン基板の下面には、前記上鉄心の形状に対応する鉄心溝が設けられ、前記下シリコン基板の上面には、前記下鉄心の形状に対応する鉄心溝が設けられ、前記上鉄心と前記下鉄心はそれぞれ、対応する鉄心溝に設けられ、かつ前記上シリコン基板の下面と前記下シリコン基板の上面とが互いにボンディングされており、前記上鉄心の下面と前記下鉄心の上面とが互いに位置合わせされている。

さらに、前記軟磁性鉄心は、鉄ニッケル合金材料または鉄コバルト合金材料で作製されている。

さらに、前記ソレノイドは、金属銅で作製されている。

別の態様では、本願の実施例は、ＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタの製造方法を提供し、当該方法は、上シリコン基板と下シリコン基板をそれぞれ作製するステップ１であって、前記軟磁性鉄心が環状軟磁性鉄心である場合、前記上シリコン基板を作製することは、第１のプリセット厚さの第１のシリコンウェハに対して第１回目の熱酸化を行うことと、螺旋孔路の構造に応じて、第１回目酸化された前記第１のシリコンウェハの上面、内部及び下面のそれぞれに、複数本の第１の水平溝、複数の鉛直貫通孔の上半分、及び鉄心溝をディープシリコンエッチングすることと、ディープシリコンエッチングにより得られた前記第１のシリコンウェハに対して第２回目の熱酸化を行って、前記上シリコン基板を得ることと、を含み、前記下シリコン基板を作製することは、第１のプリセット厚さの第２のシリコンウェハに対して第１回目の熱酸化を行うことと、螺旋孔路の構造に応じて、第１回目酸化された前記第２のシリコンウェハの上面、内部及び下面のそれぞれに、鉄心溝、複数の鉛直貫通孔の下半分、及び複数本の第２の水平溝をディープシリコンエッチングすることと、前記第２のシリコンウェハに対して第２回目の熱酸化を行って、前記下シリコン基板を得ることと、を含み、前記軟磁性鉄心が直線状軟磁性鉄心である場合、前記上シリコン基板を作製することは、第１のプリセット厚さの第１のシリコンウェハに対して第１回目の熱酸化を行うことと、螺旋孔路の構造に応じて、第１回目酸化された前記第１のシリコンウェハの上面、内部及び下面のそれぞれに、複数本の平行な第１の水平溝、複数の鉛直貫通孔の上半分、及び鉄心溝をディープシリコンエッチングすることと、ディープシリコンエッチングにより得られた前記第１のシリコンウェハに対して第２回目の熱酸化を行って、前記上シリコン基板を得ることと、を含み、前記下シリコン基板を作製することは、第１のプリセット厚さの第２のシリコンウェハに対して第１回目の熱酸化を行うことと、螺旋孔路の構造に応じて、第１回目酸化された前記第２のシリコンウェハの上面、内部及び下面のそれぞれに、鉄心溝、複数の鉛直貫通孔の下半分、及び複数本の平行な第２の水平溝をディープシリコンエッチングすることと、前記第２のシリコンウェハに対して第２回目の熱酸化を行って、前記下シリコン基板を得ることと、を含むステップ１と、前記上シリコン基板と前記下シリコン基板のそれぞれの鉄心溝内に、上鉄心と下鉄心をめっき形成するステップ２と、前記上シリコン基板の上面と前記下シリコン基板の下面を互いに位置合わせし、かつ前記上鉄心の下面と前記下鉄心の上面を互いに位置合わせさせた後、前記上シリコン基板と前記下シリコン基板を低温でボンディングし、ボンディングされた前記上シリコン基板と前記下シリコン基板に前記螺旋孔路を形成するステップ３と、前記螺旋孔路の内にソレノイドをめっき形成して、ＭＥＭＳソレノイドインダクタを得るステップ４と、を含む。

本願の実施例によって提供されるＭＥＭＳソレノイドインダクタ及びその製造方法は、インダクタの軟磁性鉄心、ソレノイドをすべてシリコン基板の内部に設けることにより、シリコン基板の厚さを十分に利用し、得られたインダクタの巻線断面積をより大きくし、磁束量をより大きくすることで、インダクタのインダクタンス値がより高くなる。それと共に、シリコン基板は、軟磁性鉄心、ソレノイドに対する保護作用を果たし、インダクタの強度を向上させることができ、耐衝撃性に優れる。

本願の実施例または従来技術における技術案をより明確に説明するために、以下、実施例または従来技術の説明に必要な図面を簡単に説明する。勿論、以下に説明する図面は、本願のいくつかの実施例であり、当業者にとって、創造的な労働を要しない前提で、更にこれらの図面に基づいてその他の図面を得ることができる。
本願の実施例によって提供されるＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタの構造の模式的斜視図である。本願の実施例における上シリコン基板の構造の一つの模式的斜視図である。本願の実施例における下シリコン基板の構造の一つの模式的斜視図である。本願の実施例によって提供されるＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタの構造の模式的斜視図である。本願の実施例における上シリコン基板の構造のもう一つの模式的斜視図である。本願の実施例における下シリコン基板の構造のもう一つの模式的斜視図である。本願の実施例によって提供される例におけるＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタの製造プロセスのステップ（１）－（６）の模式的断面図である。本願の実施例によって提供される例におけるＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタの製造プロセスのステップ（７）－（１２）の模式的断面図である。本願の実施例によって提供される例におけるＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタの製造プロセスのステップ（１３）－（１７）の模式的断面図である。本願の実施例によって提供される例におけるＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタの製造プロセスのステップ（１）－（６）の模式的断面図である。本願の実施例によって提供される例におけるＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタの製造プロセスのステップ（７）－（１２）の模式的断面図である。本願の実施例によって提供される例におけるＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタの製造プロセスのステップ（１３）－（１７）の模式的断面図である。

本願におけるＭＥＭＳソレノイドインダクタにおいて、軟磁性鉄心の形状には、環状軟磁性鉄心または直線状軟磁性鉄心が含まれる。以下では、環状軟磁性鉄心および直線状軟磁性鉄心として軟磁性鉄心を説明する。

図４は、本願の実施例によって提供されるＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタの構造の模式的斜視図であり、図４に示すように、当該ＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタは、シリコン基板１と、直線状軟磁性鉄心２’と、ソレノイド３とを備え、直線状軟磁性鉄心２’は、シリコン基板１の内部に包まれ、図５および図６に示すように、シリコン基板１には、螺旋孔路が設けられ、かつ直線状軟磁性鉄心２’の２つの対向する辺はそれぞれ螺旋孔路の中心を通過し、ソレノイド３は、螺旋孔路の内に設けられている。

上記の実施例において、図５－図６に示すように、シリコン基板１は上シリコン基板１１と下シリコン基板１２に分けられており、直線状軟磁性鉄心２’は上鉄心２１と下鉄心２２に分けられ、かつ上鉄心２１と下鉄心２２の形状は同じである。上シリコン基板１１の下面には、上鉄心２１の形状に対応する鉄心溝が設けられ、下シリコン基板１２の上面には、下鉄心２２の形状に対応する鉄心溝が設けられ、上鉄心２１と下鉄心２２はそれぞれ、対応する鉄心溝に設けられ、かつ上シリコン基板１１の下面と下シリコン基板１２の上面とが互いにボンディングされており、上鉄心２１の下面と下鉄心２２の上面とが互いに位置合わせされている。

上記の実施例において、図５及び図６に示すように、螺旋孔路は、複数本の第１の水平溝３１’、複数本の第２の水平溝３２’、及び複数の鉛直貫通孔３３’を有しており、第１の水平溝３１’はシリコン基板１の上面に設けられ、第２の水平溝３２’はシリコン基板１の下面に設けられ、鉛直貫通孔３３’はシリコン基板の上面及び下面を貫通しており、螺旋孔路におけるいずれか１つの第１の水平溝３１’の頭と尾はそれぞれ、２つの鉛直貫通孔３３’に連通し、かつ２つの鉛直貫通孔３３’はそれぞれ、２つの隣接する第２の水平溝３２’に連通する。

その中、シリコン基板１が上シリコン基板１１と下シリコン基板１２に分けられると、各鉛直貫通孔３３’も上シリコン基板１１と下側シリコン基板１２にそれぞれ位置する２つの部分に分けられる。

上記の実施例において、図４に示すように、インダクタは、２つのピン４と２つのピン溝４’をさらに備え、２つのピン溝４’はシリコン基板１の上面に設けられ、２つのピン溝４’はそれぞれ螺旋孔路の頭と尾に連通し、２つのピン４はそれぞれ２つのピン溝４’に設けられている。

本願の実施例は、ＭＥＭＳソレノイドインダクタの製造方法を提供し、当該方法は、上記環状ソレノイドインダクタまたは直線状ソレノイドインダクタの製造に用いるものであり、上シリコン基板と下シリコン基板をそれぞれ作製するステップ１であって、上記軟磁性鉄心は環状軟磁性鉄心である場合、上記上シリコン基板を作製することは、第１のプリセット厚さの第１のシリコンウェハに対して第１回目の熱酸化を行うことと、螺旋孔路の構造に応じて、第１回目酸化された上記第１のシリコンウェハの上面、内部及び下面のそれぞれに、複数本の第１の水平溝、複数の鉛直貫通孔の上半分、及び鉄心溝をディープシリコンエッチングすることと、ディープシリコンエッチングにより得られた上記第１のシリコンウェハに対して第２回目の熱酸化を行って、上記上シリコン基板を得ることと、を含み、上記下シリコン基板を作製することは、第１のプリセット厚さの第２のシリコンウェハに対して第１回目の熱酸化を行うことと、螺旋孔路の構造に応じて、第１回目酸化された上記第２のシリコンウェハの上面、内部及び下面のそれぞれに、鉄心溝、複数の鉛直貫通孔の下半分、及び複数本の第２の水平溝をディープシリコンエッチングすることと、上記第２のシリコンウェハに対して第２回目の熱酸化を行って、上記下シリコン基板を得ることと、を含み、上記軟磁性鉄心が直線状軟磁性鉄心である場合、上記上シリコン基板を作製することは、第１のプリセット厚さの第１のシリコンウェハに対して第１回目の熱酸化を行うことと、螺旋孔路の構造に応じて、第１回目酸化された上記第１のシリコンウェハの上面、内部及び下面のそれぞれに、複数本の平行な第１の水平溝、複数の鉛直貫通孔の上半分、及び鉄心溝をディープシリコンエッチングすることと、ディープシリコンエッチングにより得られた上記第１のシリコンウェハに対して第２回目の熱酸化を行って、上記上シリコン基板を得ることと、を含み、上記下シリコン基板を作製することは、第１のプリセット厚さの第２のシリコンウェハに対して第１回目の熱酸化を行うことと、螺旋孔路の構造に応じて、第１回目酸化された上記第２のシリコンウェハの上面、内部及び下面のそれぞれに、鉄心溝、複数の鉛直貫通孔の下半分、及び複数本の平行な第２の水平溝をディープシリコンエッチングすることと、上記第２のシリコンウェハに対して第２回目の熱酸化を行って、上記下シリコン基板を得ることと、を含むステップ１と、上記上シリコン基板と上記下シリコン基板のそれぞれの鉄心溝内に、上鉄心と下鉄心をめっき形成するステップ２と、上記上シリコン基板の上面と上記下シリコン基板の下面を互いに位置合わせし、かつ上記上鉄心の下面と上記下鉄心の上面を互いに位置合わせさせた後、上記上シリコン基板と上記下シリコン基板を低温でボンディングし、ボンディングされた上記上シリコン基板と上記下シリコン基板に上記螺旋孔路を形成するステップ３と、螺旋孔路の内にソレノイドをめっき形成して、ＭＥＭＳソレノイドインダクタを得るステップ４と、を含む。

具体的には、第１のシリコンウェハおよび第２のシリコンウェハは、厚さ１０００μｍの両面研磨シリコンウェハを採用し、インダクタ全体の絶縁性を高め、高周波での渦電流損失を低減するために、高抵抗率のシリコンウェハを採用することができる。第１のシリコンウェハと第２のシリコンウェハに対して熱酸化を行う場合、一般的に厚さ２μｍの熱酸化層を形成すればよい。環状軟磁性鉄心２又は直線状軟磁性鉄心２’、螺旋孔路の構造に応じて、第１のシリコンウェハと第２のシリコンウェハに対してディープシリコンエッチングを行って上シリコン基板１１と下シリコン基板１２を得て、ここで熱酸化処理を行うことで、上シリコン基板１１と下シリコン基板１２をベースとしてインダクタの他の構造の製作に用いることができる。次に、上シリコン基板１１および下シリコン基板１２の対応する位置において、めっきにより上鉄心２１および下鉄心２２を形成する。ボンディングにより上鉄心２１と下鉄心２２をシリコン基板１の内部に包み、完全な螺旋孔路を形成する。螺旋孔路の内にソレノイド３をめっき形成することで、ＭＥＭＳソレノイドインダクタの製造を完了する。

本願の実施例によって提供されるＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタの製造方法は、シリコン基板を２つの対称な部分に分けて個別に作製し、ボンディングを行う前に鉄心のめっきを完成させ、ボンディングを行った後にソレノイドをめっき形成する。これにより、インダクタが鉄心に高効率且つ高品質で挿入されることができることを確保する。他の方式を採用する場合、コイルの中間部分に鉄心溝を形成し、かつ鉄心を挿入することが困難であるため、上記目的を達成するのは困難である。製造プロセス全体は、多層のディープシリコンエッチングを採用する必要がなく、加工のフォールトトレランス率を向上させ、良好な再現性を有し、得られたインダクタは、構造の精度が高く、かつＩＣ半導体プロセスと互換性があり、大量生産に適用できる。この技術案により製造されたインダクタは、シリコン基板の厚さを十分に利用し、得られたインダクタの巻線断面積をより大きくし、磁束量をより大きくすることで、インダクタのインダクタンス値が高くなる。それと共に、シリコン基板は、軟磁性鉄心およびソレノイドに対する保護作用を果たし、インダクタの強度を向上させることができ、耐衝撃性に優れる。

以下、ＭＥＭＳソレノイドインダクタの製造方法について一例を挙げてさらに説明する。なお、以下の説明は、本願の実施例の一例に過ぎず、本願の実施例を限定するものではない。

図７－図９は、本願の実施例によって提供される例におけるＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタの製造プロセスのステップ（１）－（１７）の模式的断面図であり、図１０－図１２は、本願の実施例によって提供される例におけるＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタの製造プロセスのステップ（１）－（１７）の模式的断面図であり、具体的には、
（１）厚さ１０００μｍの両面研磨シリコンウェハを採用する。全体構造の絶縁性を高め、高周波での渦電流損失を低減するために、高抵抗率のシリコンウェハを採用する。シリコンウェハに対して熱酸化を行って、両面に厚さ２μｍの熱酸化層を生成する。
（２）フォトレジストを塗布し、上シリコン基板の上面に、第１の水平溝（鉛直貫通孔を覆う箇所）、接点パターンを露光し、下シリコン基板の上面に、鉛直貫通孔と第２の水平溝を露光し、上シリコン基板と下シリコン基板の下面に、それぞれ、鉄心溝パターンを露光し、第１の水平溝、第２の水平溝、及び鉛直貫通孔は、螺旋孔路を構成する。
（３）ＢＯＥ（ＢｕｆｆｅｒｅｄＯｘｉｄｅＥｔｃｈ、緩衝酸化物エッチング）溶液を用いて露出部位のシリカを除去し、シリカをパターン化する。
（４）第２回目のフォトレジストの塗布を行い、上シリコン基板と下シリコン基板の上面と下面に鉛直貫通孔パターンを露光する。
（５）上面と下面をディープシリコンエッチングし、一定の深さまでシリコン貫通孔パターンをエッチングする。
（６）ｐｉｒａｎｈａ溶液を用いてフォトレジストを除去する。
（７）酸化層をマスキング層として上面のエッチングを行い、鉛直貫通孔と上面の水平溝をエッチングする。酸化層をマスキング層として下面のエッチングを行い、鉄心のパターンをエッチングする。
（８）熱酸化を行って、厚さ２μｍの酸化層を形成する。
（９）鉄心溝パターン付きのメタルマスクを取り、その鉄心溝パターンを１、２号のシリコンウェハの下面における鉄心溝パターンと位置合わせして、シリコンウェハの下面に密着させる。
（１０）下面に、シード層として、１００ｎｍの金属ニッケルをマグネトロンスパッタリングする。
（１１）鉄ニッケル合金を底部から、シリコンウェハ表面からの１００ｕｍまで充填するように、鉄ニッケル合金をメッキする。
（１２）上シリコン基板と下シリコン基板の下面を対向させて、低温でシリコン直接ボンディングを行う。
（１３）ボンディングされた２層のシリコンウェハの下面に、中間層として、１００ｎｍの金属チタンをマグネトロンスパッタリングしてから、シード層として、５００ｎｍの金属銅をスパッタリングする。
（１４）メッキ銅を底部から頂部の水平導線の下平面の位置まで充填するように、金属銅をメッキする。
（１５）上面に、５００ｎｍの金属銅をマグネトロンスパッタリングする。
（１６）上面のすべての構造がメッキ銅で完全に覆われるように、金属銅をメッキする。
（１７）金属銅がシリコンウェハの熱酸化層の表面と同じ高さに達するまで、ＣＭＰ（化学機械研磨機）を用いて上面と下面の金属銅の薄化を行い、その後、表面をＣＭＰで研磨して、ＭＥＭＳマイクロインダクタの製造を完了する。

Claims

シリコン基板と、環状軟磁性鉄心と、ソレノイドとを備え、
前記環状軟磁性鉄心は、前記シリコン基板の内部に包まれ、前記シリコン基板には、螺旋孔路が設けられ、かつ前記環状軟磁性鉄心は前記螺旋孔路の中心を通過し、前記ソレノイドは、前記螺旋孔路の内に設けられていることを特徴とする、ＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタ。
前記シリコン基板は上シリコン基板と下シリコン基板に分けられており、前記環状軟磁性鉄心は上鉄心と下鉄心に分けられ、かつ前記上鉄心と前記下鉄心の形状は同じであり、
前記上シリコン基板の下面には、前記上鉄心の形状に対応する鉄心溝が設けられ、前記下シリコン基板の上面には、前記下鉄心の形状に対応する鉄心溝が設けられ、前記上鉄心と前記下鉄心はそれぞれ、対応する鉄心溝に設けられ、かつ前記上シリコン基板の下面と前記下シリコン基板の上面とが互いにボンディングされており、前記上鉄心の下面と前記下鉄心の上面とが互いに位置合わせされていることを特徴とする、請求項１に記載のＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタ。
前記螺旋孔路は、複数本の第１の水平溝、複数本の第２の水平溝、及び複数の鉛直貫通孔を有しており、
前記第１の水平溝は前記シリコン基板の上面に設けられ、前記第２の水平溝は前記シリコン基板の下面に設けられ、前記鉛直貫通孔は前記シリコン基板の上面及び下面を貫通しており、
前記螺旋孔路におけるいずれか１つの前記第１の水平溝の頭と尾は、それぞれ２つの鉛直貫通孔に連通し、かつ前記２つの鉛直貫通孔は、それぞれ２つの隣接する第２の水平溝に連通することを特徴とする、請求項１に記載のＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタ。
２つのピンと２つのピン溝をさらに備え、
前記２つのピン溝は前記シリコン基板の上面に設けられ、前記２つのピン溝はそれぞれ前記螺旋孔路の頭と尾に連通し、前記２つのピンはそれぞれ前記２つのピン溝に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタ。
前記環状軟磁性鉄心は、鉄ニッケル合金材料または鉄コバルト合金材料で作製されていることを特徴とする、請求項１に記載のＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタ。
前記ソレノイドは、金属銅で作製されていることを特徴とする、請求項１に記載のＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタ。
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタの製造方法であって、
上シリコン基板と下シリコン基板をそれぞれ作製するステップ１であって、前記上シリコン基板を作製することは、
第１のプリセット厚さの第１のシリコンウェハに対して第１回目の熱酸化を行うことと、
螺旋孔路の構造に応じて、第１回目酸化された前記第１のシリコンウェハの上面、内部及び下面のそれぞれに、複数本の第１の水平溝、複数の鉛直貫通孔の上半分、及び鉄心溝をディープシリコンエッチングすることと、
ディープシリコンエッチングにより得られた前記第１のシリコンウェハに対して第２回目の熱酸化を行って、前記上シリコン基板を得ることと、を含み、
前記下シリコン基板を作製することは、
第１のプリセット厚さの第２のシリコンウェハに対して第１回目の熱酸化を行うことと、
螺旋孔路の構造に応じて、第１回目酸化された前記第２のシリコンウェハの上面、内部及び下面のそれぞれに、鉄心溝、複数の鉛直貫通孔の下半分、及び複数本の第２の水平溝をディープシリコンエッチングすることと、
前記第２のシリコンウェハに対して第２回目の熱酸化を行って、前記下シリコン基板を得ることと、を含むステップ１と、
前記上シリコン基板と前記下シリコン基板のそれぞれの鉄心溝内に、上鉄心と下鉄心をめっき形成するステップ２と、
前記上シリコン基板の上面と前記下シリコン基板の下面を互いに位置合わせし、かつ前記上鉄心の下面と前記下鉄心の上面を互いに位置合わせさせた後、前記上シリコン基板と前記下シリコン基板を低温でボンディングし、ボンディングされた前記上シリコン基板と前記下シリコン基板に前記螺旋孔路を形成するステップ３と、
前記螺旋孔路の内にソレノイドをめっき形成して、ＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタを得るステップ４と、を含むことを特徴とする、ＭＥＭＳ環状ソレノイドインダクタの製造方法。
前記上シリコン基板の鉄心溝内に上鉄心をめっき形成することは、具体的に、
鉄心溝パターン付きのメタルマスクを前記上シリコン基板の下面における鉄心溝に位置合わせした後、前記メタルマスクを前記上シリコン基板の下面に密着させることと、
前記上シリコン基板の下面に、シード層として、第２のプリセット厚さの金属ニッケルまたは金属コバルトをマグネトロンスパッタリングした後、前記上シリコン基板の鉄心溝内に、第３のプリセット厚さの鉄ニッケル合金または鉄コバルト合金をめっきして、上鉄心を得ることと、を含み、
それに対応して、前記下シリコン基板の鉄心溝内に下鉄心をめっき形成することは、具体的に、
鉄心溝パターン付きのメタルマスクを前記下シリコン基板の上面における鉄心溝に位置合わせした後、前記メタルマスクを前記下シリコン基板の上面に密着させることと、
前記下シリコン基板の上面に、シード層として、第２のプリセット厚さの金属ニッケルまたは金属コバルトをマグネトロンスパッタリングした後、前記下シリコン基板の鉄心溝内に第３のプリセット厚さの鉄ニッケル合金または鉄コバルト合金をめっきして、下鉄心を得ることと、を含むことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
前記螺旋孔路の内にソレノイドをめっき形成することは、具体的に、
前記下シリコン基板の下面に、中間層として、第４のプリセット厚さの金属チタンをマグネトロンスパッタリングし、前記中間層に、シード層として、第５のプリセット厚さの金属銅をマグネトロンスパッタリングし、さらに前記螺旋孔路の第２の溝と鉛直貫通孔の内に、金属銅が第１の溝の下平面の位置に充填されるまで金属銅をめっきすることと、
前記上シリコン基板の上面に、シード層として金属銅をマグネトロンスパッタリングした後、前記螺旋孔路が完全に金属銅で充填されて満たされるまで金属銅をめっきして、前記ソレノイドを得ることと、を含むことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
前記上シリコン基板を作製することは、
２つのピンの構造と位置に応じて、第１回目酸化された前記第１のシリコンウェハの上面に２つのピン溝をディープシリコンエッチングすることをさらに含み、
それに対応して、ステップＳ４では、前記２つのピン溝に前記２つのピンをめっき形成することをさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
シリコン基板と、直線状軟磁性鉄心と、ソレノイドとを備え、
前記直線状軟磁性鉄心は、前記シリコン基板の内部に包まれ、前記シリコン基板には、螺旋孔路が設けられ、かつ前記直線状軟磁性鉄心は前記螺旋孔路の中心を通過し、前記ソレノイドは、前記螺旋孔路の内に設けられていることを特徴とする、ＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタ。
前記シリコン基板は上シリコン基板と下シリコン基板に分けられており、前記直線状軟磁性鉄心は上鉄心と下鉄心に分けられ、かつ前記上鉄心と前記下鉄心の形状は同じであり、
前記上シリコン基板の下面には、前記上鉄心の形状に対応する鉄心溝が設けられ、前記下シリコン基板の上面には、前記下鉄心の形状に対応する鉄心溝が設けられ、前記上鉄心と前記下鉄心はそれぞれ、対応する鉄心溝に設けられ、かつ前記上シリコン基板の下面と前記下シリコン基板の上面とが互いにボンディングされており、前記上鉄心の下面と前記下鉄心の上面とが互いに位置合わせされていることを特徴とする、請求項１１に記載のＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタ。
前記螺旋孔路は、複数本の第１の水平溝、複数本の第２の水平溝、及び複数の鉛直貫通孔を有しており、
前記第１の水平溝は前記シリコン基板の上面に設けられ、前記第２の水平溝は前記シリコン基板の下面に設けられ、前記鉛直貫通孔は前記シリコン基板の上面及び下面を貫通しており、
前記螺旋孔路におけるいずれか１つの前記第１の水平溝の頭と尾は、それぞれ２つの鉛直貫通孔に連通し、かつ前記２つの鉛直貫通孔は、それぞれ２つの隣接する第２の水平溝に連通することを特徴とする、請求項１１に記載のＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタ。
２つのピンと２つのピン溝をさらに備え、
前記２つのピン溝は前記シリコン基板の上面に設けられ、前記２つのピン溝はそれぞれ前記螺旋孔路の頭と尾に連通し、前記２つのピンはそれぞれ前記２つのピン溝に設けられていることを特徴とする、請求項１１に記載のＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタ。
前記直線状軟磁性鉄心は、鉄ニッケル合金材料または鉄コバルト合金材料で作製されていることを特徴とする、請求項１１に記載のＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタ。
前記ソレノイドは、金属銅で作製されていることを特徴とする、請求項１１に記載のＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタ。
請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載のＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタの製造方法であって、
上シリコン基板と下シリコン基板をそれぞれ作製するステップ１であって、前記上シリコン基板を作製することは、
第１のプリセット厚さの第１のシリコンウェハに対して第１回目の熱酸化を行うことと、
螺旋孔路の構造に応じて、第１回目酸化された前記第１のシリコンウェハの上面、内部及び下面のそれぞれに、複数本の平行な第１の水平溝、複数の鉛直貫通孔の上半分、及び鉄心溝をディープシリコンエッチングすることと、
ディープシリコンエッチングにより得られた前記第１のシリコンウェハに対して第２回目の熱酸化を行って、前記上シリコン基板を得ることと、を含み、
前記下シリコン基板を作製することは、
第１のプリセット厚さの第２のシリコンウェハに対して第１回目の熱酸化を行うことと、
螺旋孔路の構造に応じて、第１回目酸化された前記第２のシリコンウェハの上面、内部及び下面のそれぞれに、鉄心溝、複数の鉛直貫通孔の下半分、及び複数本の平行な第２の水平溝をディープシリコンエッチングすることと、
前記第２のシリコンウェハに対して第２回目の熱酸化を行って、前記下シリコン基板を得ることと、を含むステップ１と、
前記上シリコン基板と前記下シリコン基板のそれぞれの鉄心溝内に、上鉄心と下鉄心をめっき形成するステップ２と、
前記上シリコン基板の上面と前記下シリコン基板の下面を互いに位置合わせさせ、前記上シリコン基板と前記下シリコン基板を低温でボンディングし、ボンディングされた前記上シリコン基板と前記下シリコン基板に前記螺旋孔路を形成するステップ３と、
前記螺旋孔路の内にソレノイドをめっき形成して、ＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタを得るステップ４と、を含むことを特徴とする、ＭＥＭＳ直線状ソレノイドインダクタの製造方法。
前記上シリコン基板の鉄心溝内に上鉄心をめっき形成することは、具体的に、
鉄心溝パターン付きのメタルマスクを前記上シリコン基板の下面における鉄心溝に位置合わせした後、前記メタルマスクを前記上シリコン基板の下面に密着させることと、
前記上シリコン基板の下面に、シード層として、第２のプリセット厚さの金属ニッケルまたは金属コバルトをマグネトロンスパッタリングした後、前記上シリコン基板の鉄心溝内に、第３のプリセット厚さの鉄ニッケル合金または鉄コバルト合金をめっきして、上鉄心を得ることと、を含み、
それに対応して、前記下シリコン基板の鉄心溝内に下鉄心をめっき形成することは、具体的に、
鉄心溝パターン付きのメタルマスクを前記下シリコン基板の上面における鉄心溝に位置合わせした後、前記メタルマスクを前記下シリコン基板の上面に密着させることと、
前記下シリコン基板の上面に、シード層として、第２のプリセット厚さの金属ニッケルまたは金属コバルトをマグネトロンスパッタリングした後、前記下シリコン基板の鉄心溝内に第３のプリセット厚さの鉄ニッケル合金または鉄コバルト合金をめっきして、下鉄心を得ることと、を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
前記螺旋孔路の内にソレノイドをめっき形成することは、具体的に、
前記下シリコン基板の下面に、中間層として、第４のプリセット厚さの金属チタンをマグネトロンスパッタリングし、前記中間層に、シード層として、第５のプリセット厚さの金属銅をマグネトロンスパッタリングし、さらに前記螺旋孔路の第２の溝と鉛直貫通孔の内に、金属銅が第１の溝の下平面の位置に充填されるまで金属銅をめっきすることと、
前記上シリコン基板の上面に、シード層として、金属銅をマグネトロンスパッタリングした後、前記螺旋孔路が完全に金属銅で充填されて満たされるまで金属銅をめっきして、前記ソレノイドを得ることと、を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
前記上シリコン基板を作製することは、
２つのピンの構造と位置に応じて、第１回目酸化された前記第１のシリコンウェハの上面に２つのピン溝をディープシリコンエッチングすることをさらに含み、
それに対応して、ステップＳ４では、前記２つのピン溝に前記２つのピンをめっき形成することをさらに含むことを特徴とする、請求項１７に記載の方法。