一种磁通门芯片的制备方法与流程

本发明属于磁通门传感器技术领域，涉及一种制备方法，特别是一种磁通门芯片的制备方法。

背景技术：

传统的磁通门传感器是通过在软磁薄膜磁芯上绕制三维螺线管线圈的方式制作的。此种类型的磁通门传感器存在体积大、重量大、功耗高、灵敏度低和长期稳定性差等缺点，难以满足电子元器件微型化的发展需求。mems技术是近几十年发展起来的微机械加工技术。通过mems技术可以实现芯片尺寸的磁通门传感器的制作，不仅可以大大减小传统磁通门传感器的体积和重量，而且还可以有效降低功耗并提高其长期稳定性。

现有专利（cn107367288a）公开了一种微型磁通门传感器制备方法，选取两个高阻硅片，分别在两个高阻硅片上进行刻蚀，以使得两个高阻硅片键合后能够形成用于放置磁芯的磁芯腔、多个围绕在磁芯腔外周的螺线管腔以及与螺线管腔相连通的电极窗口。在螺线管腔内填充线圈材料，从而在螺线管腔内形成螺线管线圈。自磁芯腔中部的位置切割键合后的两个高阻硅片，使得磁芯腔一侧开口，自开口处将磁芯插入磁芯腔内，使用填充材料密封固定开口，从而完成微型磁通门传感器的制备。本发明中的微型磁通门传感器制备方法，螺线管线圈制作工艺简单，避免了使用微电镀工艺，降低了对环境的污染，缩减了成本。磁芯的设置方式，避免了对磁芯软磁性能的损害作用，提高磁芯的性能。

但是，上述所述的微型磁通门传感器制备方法，是先通过刻蚀，后键合，最后插磁芯，而这样的制备方法存在如下几个问题，其一，先刻蚀后键合，导致最终芯片的厚度比较厚，其二，最后的插磁芯需要手动插入，效率较为低下。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种能够降低芯片厚度，并且实现大规模批量生产，具有较高工作效率的制备方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种磁通门芯片的制备方法，包括：

步骤一：选择两片高阻硅片，将铁磁芯以电镀的方式安装在其中一片高阻硅片的第一表面；在另一片高阻硅片的第一表面进行刻蚀处理，形成铁磁芯腔；

步骤二：将电镀有铁磁芯的高阻硅片和开设有铁磁芯腔的高阻硅片上下键合，使得铁磁芯嵌入铁磁芯腔中；

步骤三：分别在电镀有铁磁芯的高阻硅片的第二表面和开设有铁磁芯腔的高阻硅片的第二表面进行氧化处理，沉积形成绝缘层；

步骤四：在电镀有铁磁芯的高阻硅片的第二表面上刻蚀多条横跨铁磁芯的第一线圈槽和一个独立的第一电极窗口；

步骤五：沿电镀有铁磁芯的高阻硅片的厚度方向，在每一条第一线圈槽的两端分别刻蚀有与对应第一线圈槽相连通的第一通槽；

步骤六：将两个键合的高阻硅片整体上下翻转；

步骤七：在开设有铁磁芯腔的高阻硅片的第二表面上刻蚀有多条横跨铁磁芯腔的第二线圈槽和一个独立的第二电极窗口；

步骤八：沿开设有铁磁芯腔的高阻硅片的厚度方向，在每一条第二线圈槽的两端分别刻蚀有与对应第二线圈槽相连通的第二通槽，形成硅片模具，其中，在硅片模具表面形成环形凹腔；

步骤九：分别在第一线圈槽、第一通槽、第一电极窗口、第二线圈槽、第二通槽以及第二电极窗口的表面进行氧化处理，沉积形成绝缘层；

步骤十：往硅片模具的环形凹腔内填充合金，完成磁通门芯片的制备。

在上述的一种磁通门芯片的制备方法中，步骤一中的铁磁芯腔的横截面积大于铁磁芯的横截面积。

在上述的一种磁通门芯片的制备方法中，步骤二中电镀有铁磁芯的高阻硅片与开设有铁磁芯腔的高阻硅片上下键合时，通过聚合膜上下键合。

在上述的一种磁通门芯片的制备方法中，步骤四中相邻两第一线圈槽之间为等距离设置，步骤七中相邻两第二线圈槽之间为等距离设置。

在上述的一种磁通门芯片的制备方法中，对应位置上的第一线圈槽、第一通槽、第二线圈槽以及第二通槽首尾相连，形成环形凹腔。

在上述的一种磁通门芯片的制备方法中，第一电极窗口的位置与第二电极窗口的位置相对设置，其中，第一电极窗口与第二电极窗口上下连通，呈同轴设置。

在上述的一种磁通门芯片的制备方法中，步骤九中的氧化处理采用热氧化或者pecvd的方法。

在上述的一种磁通门芯片的制备方法中，步骤一、步骤四、步骤五、步骤七以及步骤八中的刻蚀采用koh或者tmah材料进行刻蚀处理，或者使用drie的方法进行刻蚀处理。

与现有技术相比，本发明提供的一种磁通门芯片的制备方法，通过电镀，后键合，最后刻蚀，一方面，使得形成的磁通门芯片的厚度较薄，并满足足够的强度，另一方面能够实现磁通门芯片的大规模批量生产，提高工作效率，降低生产成本。

附图说明

图1是本发明一种磁通门芯片的制备方法中对应步骤的内部结构的正面视图。

图2是本发明一种磁通门芯片的制备方法中对应步骤的内部结构的侧面视图。

图3是本发明一种磁通门芯片的制备方法中硅片模具的结构示意图。

图4是本发明一种磁通门芯片的制备方法中硅片模具的局部结构示意图。

图中，100、高阻硅片；110、第一表面；120、铁磁芯腔；130、第二表面；140、第一线圈槽；150、第一电极窗口；160、第一通槽；170、第二线圈槽；180、第二电极窗口；190、第二通槽；200、铁磁芯；300、绝缘层；400、合金。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至图4所示，本发明提供的一种磁通门芯片的制备方法，包括：步骤一，选择两片高阻硅片100，将铁磁芯200以电镀的方式安装在其中一片高阻硅片100的第一表面110；在另一片高阻硅片100的第一表面110进行刻蚀处理，形成铁磁芯腔120。

进一步优选地，铁磁芯腔120的横截面积大于铁磁芯200的横截面积。方便铁磁芯200插入铁磁芯腔120中，使得两片高阻硅片100的表面平整，光滑。

步骤二，将电镀有铁磁芯200的高阻硅片100和开设有铁磁芯腔120的高阻硅片100上下键合，使得铁磁芯200嵌入铁磁芯腔120中。

在本实施例中，通过步骤二，使得两片高阻硅片100键合后，此时铁磁芯200已经位于铁磁芯腔120中，相比于现有技术中通过手动插铁磁芯200而言，能够实现大规模的批量生产，而且保证了相应的工作效率。另外，在本实施例中，两个高阻硅片100通过聚合膜上下键合。其中，该聚合膜的材料为bcb或者pi（聚酰亚胺薄膜）材料。

步骤三，分别在电镀有铁磁芯200的高阻硅片100的第二表面130（与第一表面110相对设置）和开设有铁磁芯腔120的高阻硅片100的第二表面130（与第一表面110相对设置）进行氧化处理，沉积形成绝缘层300。

步骤四，在电镀有铁磁芯200的高阻硅片100的第二表面130上刻蚀多条横跨铁磁芯200的第一线圈槽140和一个独立的第一电极窗口150。

在本实施例中，相邻两第一线圈槽140之间等距离设置。

步骤五，沿电镀有铁磁芯200的高阻硅片100的厚度方向，在每一条第一线圈槽140的两端分别刻蚀有与对应第一线圈槽140相连通的第一通槽160。

步骤六，将两个键合的高阻硅片100整体上下翻转，使得开设有铁磁芯腔120的高阻硅片100的第二表面130朝上，电镀有铁磁芯200的高阻硅片100的第二表面130朝下。

步骤七，在开设有铁磁芯腔120的高阻硅片100的第二表面130上刻蚀有多条横跨铁磁芯腔120的第二线圈槽170和一个独立的第二电极窗口180。

步骤八，沿开设有铁磁芯腔120的高阻硅片100的厚度方向，在每一条第二线圈槽170的两端分别刻蚀有与对应第二线圈槽170相连通的第二通槽190，形成硅片模具。

在本实施例中，相邻两第二线圈槽170之间等距离设置。其中，每一条第二线圈槽170的位置与每一条第一线圈槽140的位置一一对应，第二通槽190与第一通槽160上下连通，呈同轴设置，第二电极窗口180与第一电极窗口150的位置相对应，并上下连通，呈同轴设置，其中，第一电极窗口150的开口方向与第二电极窗口180的开口方向相反，从而使得两个上下键合的高阻硅片100表面形成“环形凹腔”。

步骤九，分别在第一线圈槽140、第一通槽160、第一电极窗口150、第二线圈槽170、第二通槽190以及第二电极窗口180的表面进行氧化处理，沉积形成绝缘层300。

步骤十，往“环形凹腔”内填充合金400，形成螺线管线圈。能够减少成型时间，提高成品率。

在本实施例中，氧化处理和绝缘层300沉积处理均可以采用热氧化的方式或者pecvd(plasma-enhancedchemical-vapordeposition，即等离子体增强化学气相沉积法)的方法，沉积形成二氧化硅绝缘层300。根据需要，使用koh(即氢氧化钾)或者tmah(即四甲基氢氧化铵)材料进行刻蚀处理，或者使用drie(deepreactiveionetching，即深反应离子刻蚀)的方法进行刻蚀处理。

本发明提供的一种磁通门芯片的制备方法，通过电镀，后键合，最后刻蚀，一方面，使得形成的磁通门芯片的厚度较薄，并满足足够的强度，另一方面能够实现磁通门芯片的大规模批量生产，提高工作效率，降低生产成本。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。