[发明专利]一种微机械磁场传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种微机械磁场传感器的制备方法，其特征在于，至少包括：

1)提供一SOI衬底；

2)在所述SOI衬底顶层硅上沉积一层电绝缘介质层，通过对该电绝缘介质层进行图案化处理和刻蚀工艺以分别保留预制备谐振振子区域、预制备测试焊盘区域、预制备支撑梁区域、以及预制备锚点区域的电绝缘介质层；

3)在对应所述谐振振子区域的电绝缘介质层上制备一或多层金属线圈，并在所述测试焊盘区域形成测试焊盘、在部分所述锚点区域形成金属焊盘、以及在所述谐振振子区域周缘外侧的顶层硅上形成电极焊盘；

4)通过光刻和深反应离子刻蚀工艺去除部分顶层硅，在对应所述电极焊盘、支撑梁区域、以及锚点区域分别形成驱动电极、支撑梁、以及锚点，然后利用氢氟酸腐蚀掉对应所述谐振振子区域下方的所述SOI衬底埋氧层以释放器件结构形成谐振振子。

2.根据权利要求1所述的微机械磁场传感器的制备方法，其特征在于，在步骤1)中所述SOI衬底的埋氧层与顶层硅之间预开设一对应所述谐振振子区域的腔体时，所述步骤4)包括：

通过光刻和深反应离子刻蚀工艺去除部分顶层硅，在对应所述电极焊盘、支撑梁区域、以及锚点区域分别形成驱动电极、支撑梁、以及锚点，同时释放器件结构以形成谐振振子。

3.根据权利要求1或2所述的微机械磁场传感器的制备方法，其特征在于，在对应所述谐振振子区域的电绝缘介质层上制备一层金属线圈时，所述步骤3)还包括：

在所述SOI衬底顶层硅上和对应所述谐振振子区域的电绝缘介质层上制备金属薄膜，通过对该金属薄膜进行图案化处理及刻蚀工艺以分别在所述谐振振子区域形成金属线圈、在所述测试焊盘区域形成测试焊盘、在部分所述锚点区域形成金属焊盘、以及在所述谐振振子区域周缘外侧的顶层硅上形成电极焊盘。

4.根据权利要求3所述的微机械磁场传感器的制备方法，其特征在于：所述金属线圈为围绕所述电绝缘介质层周缘一周的圆形或方形线圈，且所述线圈的始、末两端通过所述支撑梁连接到所述两个测试焊盘。

5.根据权利要求1或2所述的微机械磁场传感器的制备方法，其特征在于，在对应所述谐振振子区域的电绝缘介质层上制备一层金属线圈时，所述步骤3)还包括：

3-1)在所述顶层硅和对应所述谐振振子区域内的电绝缘介质层上制备金属薄膜，通过对该金属薄膜进行图案化处理及刻蚀工艺以分别在所述谐振振子区域内形成金属线圈、在所述测试焊盘区域形成测试焊盘、在部分所述锚点区域形成金属焊盘、以及在所述谐振振子区域周缘外侧的顶层硅上形成电极焊盘；

3-2)再次沉积一层电绝缘介质层，并对其进行光刻及刻蚀以暴露出所述金属线圈的始末两端；

3-3)沉积第二层金属薄膜，并对其进行光刻及刻蚀以形成金属引线，且所述金属引线的始端与所述第一层金属线圈始端相连接，其末端通过支撑梁连接到测试焊盘。

6.根据权利要求5所述的微机械磁场传感器的制备方法，其特征在于：所述金属线圈为藉由其对应的所述电绝缘介质层中心为始端由内向外环绕的螺旋金属线圈，其末端通过所述支撑梁连接到所述测试焊盘。

7.根据权利要求6所述的微机械磁场传感器，其特征在于：所述螺旋金属线圈为圆形螺旋状或方形螺旋状。

8.根据权利要求5所述的微机械磁场传感器的制备方法，其特征在于：所述金属引线为直线、曲线、或折线，且所述金属引线的材质为金或铝。

9.根据权利要求1或2所述的微机械磁场传感器的制备方法，其特征在于，在对应所述谐振振子区域的电绝缘介质层上多层金属线圈时，所述步骤3)还包括：

3-1)在对应所述谐振振子区域的电绝缘介质层上制备金属薄膜，通过对该金属薄膜进行图案化处理及刻蚀工艺以在所述谐振振子区域内形成金属线圈；

3-2)再次沉积一层电绝缘介质层，并对其进行光刻及刻蚀以暴露出所述金属线圈的始末两端；

顺序重复执行步骤3-1)、及3-2)的工艺，制备出多层金属线圈的串联；且在制备最后一层所述金属线圈时，通过光刻及刻蚀工艺分别在所述测试焊盘区域形成测试焊盘、在部分所述锚点区域形成金属焊盘、以及在所述谐振振子区域周缘外侧的顶层硅上形成电极焊盘。