專利名稱：基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺線管微電感器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種微電子技術領域的器件的制作方法，具體是一種基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺線管微電感器件的制作方法。
背景技術：
近年來，隨著微機電系統(tǒng)(MEMS)技術的迅速發(fā)展，特別是以三維非硅材料為主的準-LIGA加工技術成為當前國際上研制微型化多層結構微器件及射頻—微機電系統(tǒng)(RF-MEMS)器件的一種最先進的技術。在國際上，采用MEMS技術研制三維結構磁性薄膜微電感器件應運而生。另一方面，由于非晶、納米晶軟磁材料的新進展，國內(nèi)外采用非晶和納米晶軟磁材料做磁芯制造大型功率變壓器、脈沖變壓器、磁開關等正在走向商業(yè)化。鑒于磁性薄膜微電感器件是磁芯結構，磁芯材料的選擇對提高電感器件的性能是極其關鍵的(1)高磁導率來獲得大電感量；(2)高飽和磁感應強度以保證高飽和電流；(3)高電阻率以降低渦流損耗。另外，磁性薄膜微電感器件要求具有封閉的磁路結構，以減少漏磁通。因此，選用高磁導率、高飽和磁感應強度和高電阻率的非晶和納米晶軟磁材料做磁芯，是提高磁性薄膜微電感器件特性的關鍵。
經(jīng)對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，Kim等(C.S.Kim，S.Bae，S.E.Nam，H.J.Kim)在《IEEE TRANSACTION ON MAGNETICS》(美國電氣和電子工程師學會磁學雜志)(VOL.37，NO.4，pp.2894-2896，JULY，2001)上發(fā)表了“Fabrication of high frequency DC-DC converter using Ti/FeTaN filminductor”(用于高頻DC-DC變換器的Ti/FeTaN薄膜電感)一文，該文提及了由雙矩形納米晶FeTaN薄膜構成的平面螺旋型微電感器件，尺寸為7.8mm×10mm，在2MHz下電感量為1.6μH，品質(zhì)因子為2.3。該微電感由玻璃襯底、底層FeTaN薄膜、SiO2絕緣層、銅平面螺旋線圈、引腳、環(huán)氧膠及帶有頂層FeTaN薄膜的玻璃襯底組成，作者采用反應濺射方法制備FeTaN薄膜及高溫熱處理獲得高性能的FeTaN薄膜，濺射用的靶材是通過在Fe靶上貼Ta片構成，銅平面螺旋線圈是采用電鍍方法制備的，帶有頂層FeTaN薄膜的玻璃襯底通過環(huán)氧膠與銅平面螺旋線圈構成平面螺旋型微電感器件。Park等(J.W.Park，M.G.Allen)在《IEEE TRANSACTION ON MAGNETICS》(美國電氣和電子工程師學會磁學雜志)(VOL.39，NO.5，pp.3184-3186，SEPTMEMBER，2003)上發(fā)表了“Ultralow-profile micromachined powerinductors with highly laminated Ni/Fe coresApplication to low-MegahertzDC-DC converters”(采用多層Ni/Fe磁芯的超低外形的微機械功率電感用于低頻MHz的DC-DC變換器)一文，該文提及了由多層Ni/Fe薄膜微電感構成的微型化DC-DC變換器，微電感器件的尺寸為11.5mm×5.7mm，在3MHz下電感量為2.3μH，品質(zhì)因子為9.2。該微電感由玻璃襯底、磁芯螺線管、引腳組成，磁芯螺線管由底層線圈、磁芯、SU8膠、頂層線圈和連接導體組成，磁芯為電鍍的多層Ni/Fe薄膜，作者采用常規(guī)的UV光刻技術、化學濕法刻蝕金屬Cr、Cu薄膜，成功研制了多層Ni/Fe薄膜磁芯結構螺線管微電感。但至今未見報道將FeCuNbCrSiB薄膜應用于微電感器件的制作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足和市場對微型化微電感器件的需求，提供一種基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺線管微電感器件的制作方法，使得到的微電感器件在高頻1～10MHz下具有低電阻、高電感量、高品質(zhì)因子以及高效率、低損耗等特點，可廣泛應用于各種便攜式電子產(chǎn)品如手機CDMA、網(wǎng)絡產(chǎn)品ADSL、計算機系統(tǒng)/外部設備如個人筆記本電腦中的微處理器和DVD等、數(shù)碼產(chǎn)品如數(shù)碼照相機和數(shù)碼攝像機等。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明采用薄膜技術和微機電系統(tǒng)(MEMS)技術，對清洗干凈的玻璃襯底進行處理，得到雙面套刻對準符號，以便曝光時提高對準精度；采用準-LIGA技術和厚光刻膠工藝制備線圈和連接導體的光刻膠模具；采用電鍍工藝解決線圈繞線和連接導體；采用Ar等離子體刻蝕工藝去除電鍍用的導體；采用氧化鋁薄膜作為線圈與磁芯及匝與匝之間的絕緣材料；采用拋光工藝解決多層工藝中襯底的平整性；采用薄膜技術制備非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜；采用酸性腐蝕液刻蝕FeCuNbCrSiB磁性薄膜。
本發(fā)明具體制作方法的步驟如下
(1)、在清洗處理過的玻璃襯底單面濺射Cr/Cu底層，厚度為100nm，甩正膠AZ4000系列，光刻膠厚度為5μm，光刻膠烘干溫度為95℃，時間為30分鐘；將襯底單面曝光、顯影后，采用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層；去光刻膠，濺射氧化鋁薄膜，厚度為1μm，得到雙面套刻對準符號；(2)、在襯底的另一面淀積Cr/Cu底層，厚度為100nm。下面工藝均在此面上進行；(3)、甩正膠，光刻膠厚度為5～20μm，光刻膠烘干溫度為90～95℃，時間為30～60分鐘；雙面套刻曝光、顯影，得到底層線圈圖形；然后電鍍銅底層線圈，厚度為5～20μm；甩正膠，光刻膠的厚度為10μm，光刻膠烘干溫度為90～95℃，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影后，得到連接導體的光刻膠圖形；電鍍連接導體，厚度為10μm，電鍍材料為銅；用丙酮去除所有的光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層；(4)、濺射氧化鋁薄膜，厚度為13～28μm；拋光氧化鋁薄膜，直到連接導體暴露為止；(5)、濺射Cr種子層，厚度為20～30nm；濺射FeCuNbCrSiB磁性薄膜，膜厚為3～6μm；甩正膠，光刻膠的厚度為8μm，光刻膠烘干溫度為95℃，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影，采用酸性腐蝕液刻蝕FeCuNbCrSiB磁性薄膜，去正膠；(6)、濺射Cr/Cu底層，厚度為100nm；甩正膠，光刻膠的厚度為15μm，光刻膠烘干溫度為90℃，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影，得到連接導體的光刻膠圖形；電鍍連接導體，厚度為15μm，電鍍材料為銅；用丙酮去除光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層；(7)、濺射氧化鋁薄膜，厚度為11～14μm；拋光氧化鋁薄膜，直到連接導體暴露為止；(8)、濺射Cr/Cu底層，厚度為100nm；甩正膠，光刻膠厚度為5～20μm，光刻膠烘干溫度為90～95℃，時間為30～60分鐘；雙面套刻曝光與顯影，得到頂層線圈光刻膠圖形；電鍍頂層線圈，厚度為5～20μm，電鍍材料為銅；甩正膠，光刻膠厚度為5μm，光刻膠烘干溫度為90℃，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影，得到頂層引腳光刻膠圖形；電鍍引腳，厚度為10～25μm，電鍍材料為銅；去除光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層；(9)、濺射氧化鋁薄膜，厚度為10～25μm，拋光氧化鋁薄膜，直到引腳暴露為止；將得到的微電感器件在真空爐中250℃下磁場退火30分鐘。
上述步驟中，非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的制備工藝為非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜是采用磁控濺射方法制備的，首先將高純度的Fe、Cu、Nb、Cr、Si、B按一定的合金成份配比，采用真空冶煉的方法制成合金，然后制成需要的合金靶材，合金靶材的原子比為Fe(72.5～77.4)Cu(1～4)Nb(1～3)Cr(1～1.3)Si(9.3～13.5)B(7～9)。非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的制備條件為Ar氣壓和濺射功率分別為4.2Pa和600W，Ar流量為13～15SCCM，時間為1～2小時。濺射過程中沿薄膜的橫向施加16kA/m的磁場。所制備的非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的成份原子比為Fe(72.5～77.4)Cu(1～4)Nb(1～3)Cr(1～1.3)Si(9.3～13.5)B(7～9)。
Cr/Cu底層的制備工藝為基底的真空為4×10-4Pa，濺射條件選擇為濺射Ar氣壓和濺射功率分別為0.67Pa和800W，氬氣流量為20SCCM。
氧化鋁薄膜的制備工藝為基底的真空為4×10-4Pa，濺射條件選擇為濺射Ar氣壓和濺射功率分別為2.66Pa和2000W，氬氣流量為70SCCM。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益的效果(1)本發(fā)明改變了傳統(tǒng)采用繞線方法制作磁芯結構螺線管電感器件，而采用薄膜技術和MEMS技術研制磁性薄膜螺線管微電感器件，薄膜技術和MEMS技術可以與大規(guī)模集成電路完全兼容，易于大批量生產(chǎn)，重復性好；(2)本發(fā)明改變了采用濕法刻蝕底層，而采用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕底層，避免了濕法刻蝕出現(xiàn)鉆蝕現(xiàn)象，得到線圈均勻的導體；(3)本發(fā)明采用雙面套刻技術，大大提高了光刻套刻的精度，尤其是線圈導體和間距較小時非常重要；(4)本發(fā)明采用二次電鍍技術電鍍連接導體，有效解決了現(xiàn)有技術中電鍍連接導體出現(xiàn)的高深寬比的問題；(5)本發(fā)明采用精密拋光技術，提高了器件加工工藝過程中基片的平整度，有效地解決了連接導體和線圈之間連接出現(xiàn)斷路的問題，同時又解決了器件的均勻性和成品率；(6)本發(fā)明采用非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜作為磁芯材料，有利于提高器件的高頻性能；(7)本發(fā)明制作的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺線管微電感器件的尺寸小于4mm×4mm，具有工作頻率高、高的電感量、高品質(zhì)因子、低成本及批量化等。
具體實施例方式
以下結合本發(fā)明制作方法的內(nèi)容提供以下實施例。
實施例1(1)、在清洗處理過的玻璃襯底單面濺射Cr/Cu底層，厚度為100nm，甩正膠AZ4000系列，光刻膠厚度為5μm，光刻膠烘干溫度為95℃，時間為30分鐘；將襯底單面曝光、顯影后，采用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層；去光刻膠，濺射氧化鋁薄膜，厚度為1μm，得到雙面套刻對準符號；(2)、在襯底的另一面淀積Cr/Cu底層，厚度為100nm。下面工藝均在此面上進行；(3)、甩正膠，光刻膠厚度為5μm，光刻膠烘干溫度為95℃，時間為30分鐘；雙面套刻曝光、顯影，得到底層線圈圖形；然后電鍍銅底層線圈，厚度為5μm；甩正膠，光刻膠的厚度為10μm，光刻膠烘干溫度為95℃，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影后，得到連接導體的光刻膠圖形；電鍍連接導體，厚度為10μm，電鍍材料為銅；用丙酮去除所有的光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層；(4)、濺射氧化鋁薄膜，厚度為13μm；拋光氧化鋁薄膜，直到連接導體暴露為止；(5)、濺射Cr種子層，厚度為20nm；濺射FeCuNbCrSiB磁性薄膜，膜厚為3μm；甩正膠，光刻膠的厚度為8μm，光刻膠烘干溫度為95℃，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影，采用酸性腐蝕液刻蝕FeCuNbCrSiB磁性薄膜，去正膠；(6)、濺射Cr/Cu底層，厚度為100nm；甩正膠，光刻膠的厚度為15μm，光刻膠烘干溫度為90℃，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影，得到連接導體的光刻膠圖形；電鍍連接導體，厚度為15μm，電鍍材料為銅；用丙酮去除光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層；(7)、濺射氧化鋁薄膜，厚度為11μm；拋光氧化鋁薄膜，直到連接導體暴露為止；
(8)、濺射Cr/Cu底層，厚度為100nm；甩正膠，光刻膠厚度為5μm，光刻膠烘干溫度為95℃，時間為30分鐘；雙面套刻曝光與顯影，得到頂層線圈光刻膠圖形；電鍍頂層線圈，厚度為5μm，電鍍材料為銅；甩正膠，光刻膠厚度為5μm，光刻膠烘干溫度為90℃，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影，得到頂層引腳光刻膠圖形；電鍍引腳，厚度為10μm，電鍍材料為銅；去除光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層；(9)、濺射氧化鋁薄膜，厚度為10μm，拋光氧化鋁薄膜，直到引腳暴露為止；將得到的微電感器件在真空爐中250℃下磁場退火30分鐘。
上述步驟中，非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的制備工藝為非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜是采用磁控濺射方法制備的，首先將高純度的Fe、Cu、Nb、Cr、Si、B按一定的合金成份配比，采用真空冶煉的方法制成合金，然后制成需要的合金靶材，合金靶材的原子比為Fe(72.5)Cu(1)Nb(3)Cr(1)Si(13.5)B(9)。非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的制備條件為Ar氣壓和濺射功率分別為4.2Pa和600W，Ar流量為13～15SCCM，時間為1～2小時。濺射過程中沿薄膜的橫向施加16kA/m的磁場。所制備的非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的成份原子比為Fe(72.5)Cu(1)Nb(3)Cr(1)Si(13.5)B(9)。
Cr/Cu底層的制備工藝為基底的真空為4×10-4Pa，濺射條件選擇為濺射Ar氣壓和濺射功率分別為0.67Pa和800W，氬氣流量為20SCCM。
氧化鋁薄膜的制備工藝為基底的真空為4×10-4Pa，濺射條件選擇為濺射Ar氣壓和濺射功率分別為2.66Pa和2000W，氬氣流量為70SCCM。
酸性腐蝕液的配方體積比為H3PO4∶CH3COOH∶HNO3∶H2O＝65∶10∶9∶16。
本發(fā)明的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺線管微電感器件尺寸小于4mm，在高頻(1MHz～10MHz)下，微電感器件的電感量大于1μH，最高的品質(zhì)因子大于2。
實施例2(1)、在清洗處理過的玻璃襯底單面濺射Cr/Cu底層，厚度為100nm，甩正膠AZ4000系列，光刻膠厚度為5μm，光刻膠烘干溫度為95℃，時間為30分鐘；將襯底單面曝光、顯影后，采用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層；去光刻膠，濺射氧化鋁薄膜，厚度為1μm，得到雙面套刻對準符號；(2)、在襯底的另一面淀積Cr/Cu底層，厚度為100nm。下面工藝均在此面上進行；(3)、甩正膠，光刻膠厚度為10μm，光刻膠烘干溫度為92℃，時間為45分鐘；雙面套刻曝光、顯影，得到底層線圈圖形；然后電鍍銅底層線圈，厚度為10μm；甩正膠，光刻膠的厚度為10μm，光刻膠烘干溫度為90℃，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影后，得到連接導體的光刻膠圖形；電鍍連接導體，厚度為10μm，電鍍材料為銅；用丙酮去除所有的光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層；(4)、濺射氧化鋁薄膜，厚度為18μm；拋光氧化鋁薄膜，直到連接導體暴露為止；(5)、濺射Cr種子層，厚度為25nm；濺射FeCuNbCrSiB磁性薄膜，膜厚為4μm；甩正膠，光刻膠的厚度為8μm，光刻膠烘干溫度為95℃，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影，采用酸性腐蝕液刻蝕FeCuNbCrSiB磁性薄膜，去正膠；(6)、濺射Cr/Cu底層，厚度為100nm；甩正膠，光刻膠的厚度為15μm，光刻膠烘干溫度為90℃，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影，得到連接導體的光刻膠圖形；電鍍連接導體，厚度為15μm，電鍍材料為銅；用丙酮去除光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層；(7)、濺射氧化鋁薄膜，厚度為12μm；拋光氧化鋁薄膜，直到連接導體暴露為止；(8)、濺射Cr/Cu底層，厚度為100nm；甩正膠，光刻膠厚度為10μm，光刻膠烘干溫度為91℃，時間為50分鐘；雙面套刻曝光與顯影，得到頂層線圈光刻膠圖形；電鍍頂層線圈，厚度為10μm，電鍍材料為銅；甩正膠，光刻膠厚度為5μm，光刻膠烘干溫度為90℃，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影，得到頂層引腳光刻膠圖形；電鍍引腳，厚度為15μm，電鍍材料為銅；去除光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層；(9)、濺射氧化鋁薄膜，厚度為15μm，拋光氧化鋁薄膜，直到引腳暴露為止；將得到的微電感器件在真空爐中250℃下磁場退火30分鐘。
上述步驟中，非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的制備工藝為非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜是采用磁控濺射方法制備的，首先將高純度的Fe、Cu、Nb、Cr、Si、B按一定的合金成份配比，采用真空冶煉的方法制成合金，然后制成需要的合金靶材，合金靶材的原子比為Fe(75)Cu(1)Nb(2)Cr(1)Si(12)B(9)。非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的制備條件為Ar氣壓和濺射功率分別為4.2Pa和600W，Ar流量為13～15SCCM，時間為1～2小時。濺射過程中沿薄膜的橫向施加16kA/m的磁場。所制備的非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的成份原子比為Fe(75)Cu(1)Nb(2)Cr(1)Si(12)B(9)。
Cr/Cu底層的制備工藝為基底的真空為4×10-4Pa，濺射條件選擇為濺射Ar氣壓和濺射功率分別為0.67Pa和800W，氬氣流量為20SCCM。
氧化鋁薄膜的制備工藝為基底的真空為4×10-4Pa，濺射條件選擇為濺射Ar氣壓和濺射功率分別為2.66Pa和2000W，氬氣流量為70SCCM。
酸性腐蝕液的配方體積比為H3PO4∶CH3COOH∶HNO3∶H2O＝65∶10∶9∶16。
本發(fā)明的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺線管微電感器件尺寸小于4mm，在高頻(1MHz～10MHz)下，微電感器件的電感量大于1μH，最高的品質(zhì)因子大于2。
實施例3(1)、在清洗處理過的玻璃襯底單面濺射Cr/Cu底層，厚度為100nm，甩正膠AZ4000系列，光刻膠厚度為5μm，光刻膠烘干溫度為95℃，時間為30分鐘；將襯底單面曝光、顯影后，采用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層；去光刻膠，濺射氧化鋁薄膜，厚度為1μm，得到雙面套刻對準符號；(2)、在襯底的另一面淀積Cr/Cu底層，厚度為100nm。下面工藝均在此面上進行；(3)、甩正膠，光刻膠厚度為20μm，光刻膠烘干溫度為90℃，時間為60分鐘；雙面套刻曝光、顯影，得到底層線圈圖形；然后電鍍銅底層線圈，厚度為20μm；甩正膠，光刻膠的厚度為10μm，光刻膠烘干溫度為90℃，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影后，得到連接導體的光刻膠圖形；電鍍連接導體，厚度為10μm，電鍍材料為銅；用丙酮去除所有的光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層；(4)、濺射氧化鋁薄膜，厚度為28μm；拋光氧化鋁薄膜，直到連接導體暴露為止；(5)、濺射Cr種子層，厚度為30nm；濺射FeCuNbCrSiB磁性薄膜，膜厚為6μm；甩正膠，光刻膠的厚度為8μm，光刻膠烘干溫度為95℃，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影，采用酸性腐蝕液刻蝕FeCuNbCrSiB磁性薄膜，去正膠；(6)、濺射Cr/Cu底層，厚度為100nm；甩正膠，光刻膠的厚度為15μm，光刻膠烘干溫度為90℃，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影，得到連接導體的光刻膠圖形；電鍍連接導體，厚度為15μm，電鍍材料為銅；用丙酮去除光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層；(7)、濺射氧化鋁薄膜，厚度為14μm；拋光氧化鋁薄膜，直到連接導體暴露為止；(8)、濺射Cr/Cu底層，厚度為100nm；甩正膠，光刻膠厚度為20μm，光刻膠烘干溫度為90℃，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影，得到頂層線圈光刻膠圖形；電鍍頂層線圈，厚度為20μm，電鍍材料為銅；甩正膠，光刻膠厚度為5μm，光刻膠烘干溫度為90℃，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影，得到頂層引腳光刻膠圖形；電鍍引腳，厚度為25μm，電鍍材料為銅；去除光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層；(9)、濺射氧化鋁薄膜，厚度為25μm，拋光氧化鋁薄膜，直到引腳暴露為止；將得到的微電感器件在真空爐中250℃下磁場退火30分鐘。
上述步驟中，非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的制備工藝為非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜是采用磁控濺射方法制備的，首先將高純度的Fe、Cu、Nb、Cr、Si、B按一定的合金成份配比，采用真空冶煉的方法制成合金，然后制成需要的合金靶材，合金靶材的原子比為Fe(77)Cu(2)Nb(2)Cr(1)Si(10)B(8)。非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的制備條件為Ar氣壓和濺射功率分別為4.2Pa和600W，Ar流量為13～15SCCM，時間為1～2小時。濺射過程中沿薄膜的橫向施加16kA/m的磁場。所制備的非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的成份原子比為Fe(77)Cu(2)Nb(2)Cr(1)Si(10)B(8)。
Cr/Cu底層的制備工藝為基底的真空為4×10-4Pa，濺射條件選擇為濺射Ar氣壓和濺射功率分別為0.67Pa和800W，氬氣流量為20SCCM。
氧化鋁薄膜的制備工藝為基底的真空為4×10-4Pa，濺射條件選擇為濺射Ar氣壓和濺射功率分別為2.66Pa和2000W，氬氣流量為70SCCM。
酸性腐蝕液的配方體積比為H3PO4∶CH3COOH∶HNO3∶H2O＝65∶10∶9∶16。
本發(fā)明的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺線管微電感器件尺寸小于4mm，在高頻(1MHz～10MHz)下，微電感器件的電感量大于1μH，最高的品質(zhì)因子大于4。
權利要求
1.一種基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺線管微電感器件的制作方法，其特征在于，具體步驟如下(1)、在清洗處理過的玻璃襯底單面濺射Cr/Cu底層，甩正膠、曝光、顯影，刻蝕Cr/Cu底層；去光刻膠，濺射氧化鋁薄膜，得到雙面套刻對準符號；(2)、在襯底的另一面淀積Cr/Cu底層，下面工藝均在此面上進行；(3)、甩正膠，雙面套刻曝光、顯影，得到底層線圈圖形；電鍍底層線圈；甩正膠，雙面套刻曝光與顯影，電鍍銅連接導體；去除光刻膠，刻蝕Cr/Cu底層；(4)、濺射氧化鋁薄膜及拋光氧化鋁薄膜；(5)、濺射Cr種子層，濺射FeCuNbCrSiB磁性薄膜；甩正膠，雙面套刻曝光與顯影，刻蝕FeCuNbCrSiB磁性薄膜，去正膠；(6)、濺射Cr/Cu底層；甩正膠，雙面套刻曝光與顯影；電鍍連接導體；去除光刻膠，刻蝕Cr/Cu底層；(7)、濺射氧化鋁薄膜及拋光氧化鋁薄膜；(8)、濺射Cr/Cu底層；甩正膠，雙面套刻曝光與顯影；電鍍頂層線圈；甩正膠，雙面套刻曝光與顯影；電鍍引腳；去除光刻膠，刻蝕Cr/Cu底層；(9)、濺射氧化鋁薄膜及拋光氧化鋁薄膜；將得到的微電感器件在真空爐中磁場退火。
2.如權利要求1所述的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺線管微電感器件，其特征是，非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的制備工藝為采用磁控濺射方法制備非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜，首先將高純度的Fe、Cu、Nb、Cr、Si、B采用真空冶煉的方法制成合金，然后制成需要的合金靶材，合金靶材的原子比為Fe 72.5～77.4，Cu 1～4，Nb 1～3，Cr 1～1.3，Si 9.3～13.5，B 7～9，非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的制備條件為Ar氣壓和濺射功率分別為4.2Pa和600W，Ar流量為13～15SCCM，時間為1～2小時，濺射過程中沿薄膜的橫向施加16kA/m的磁場，所制備的非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的成份原子比為Fe 72.5～77.4，Cu 1～4，Nb 1～3，Cr 1～1.3，Si 9.3～13.5，B 7～9。
3.如權利要求1所述的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺線管微電感器件的制作方法，其特征是，步驟(1)中，在清洗處理過的玻璃襯底單面濺射Cr/Cu底層，厚度為100nm，甩正膠AZ4000系列，光刻膠厚度為5μm，光刻膠烘干溫度為95℃，時間為30分鐘；將襯底單面曝光、顯影后，采用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層；去光刻膠，濺射氧化鋁薄膜，厚度為1μm，得到雙面套刻對準符號。
4.如權利要求1所述的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺線管微電感器件的制備方法，其特征是，步驟(2)中，在襯底的另一面淀積Cr/Cu底層，厚度為100nm；步驟(3)中，甩正膠，光刻膠厚度為5～20μm，光刻膠烘干溫度為90～95℃，時間為30～60分鐘；雙面套刻曝光、顯影，得到底層線圈圖形；然后電鍍銅底層線圈，厚度為5～20μm；甩正膠，光刻膠的厚度為10μm，光刻膠烘干溫度為90～95℃，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影后，得到連接導體的光刻膠圖形；電鍍連接導體，厚度為10μm，電鍍材料為銅；用丙酮去除所有的光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層。
5.如權利要求1所述的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺線管微電感器件的制作方法，其特征是，步驟(4)中，濺射氧化鋁薄膜，厚度為13～28μm；拋光氧化鋁薄膜，直到連接導體暴露為止。
6.如權利要求1所述的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺線管微電感器件的制作方法，其特征是，步驟(5)中，濺射Cr種子層，厚度為20～30nm；濺射FeCuNbCrSiB磁性薄膜，膜厚為3～6μm；甩正膠，光刻膠的厚度為8μm，光刻膠烘干溫度為95℃，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影，采用酸性腐蝕液刻蝕FeCuNbCrSiB磁性薄膜，去正膠。
7.如權利要求1所述的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺線管微電感器件的制作方法，其特征是，步驟(6)中，濺射Cr/Cu底層，厚度為100nm；甩正膠，光刻膠的厚度為15μm，光刻膠烘干溫度為90℃，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影，得到連接導體的光刻膠圖形；電鍍連接導體，厚度為15μm，電鍍材料為銅；用丙酮去除光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層。
8.如權利要求1所述的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺線管微電感器件的制作方法，其特征是，步驟(7)中，濺射氧化鋁薄膜，厚度為11～14μm；拋光氧化鋁薄膜，直到連接導體暴露為止。
9.如權利要求1所述的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺線管微電感器件的制作方法，其特征是，步驟(8)中，濺射Cr/Cu底層，厚度為100nm；甩正膠，光刻膠厚度為5～20μm，光刻膠烘干溫度為90～95℃，時間為30～60分鐘；雙面套刻曝光與顯影，得到頂層線圈光刻膠圖形；電鍍頂層線圈，厚度為5～20μm，電鍍材料為銅；甩正膠，光刻膠厚度為5μm，光刻膠烘干溫度為90℃，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影，得到頂層引腳光刻膠圖形；電鍍引腳，厚度為10～25μm，電鍍材料為銅；去除光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層。
10.如權利要求1所述的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺線管微電感器件的制作方法，其特征是，步驟(9)中，濺射氧化鋁薄膜，厚度為10～25μm，拋光氧化鋁薄膜，直到引腳暴露為止；最終得到基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺線管微電感器件；將得到的微電感器件在真空爐中250℃下磁場退火30分鐘。
全文摘要
一種微電子技術領域的基于非晶FeCuNbCrSiB磁性薄膜的螺線管微電感器件的制作方法，方法如下制作雙面套刻符號；濺射底層；甩正膠、曝光、顯影；電鍍底層線圈、連接導體；去光刻膠和底層；濺射氧化鋁薄膜及拋光氧化鋁薄膜；濺射FeCuNbCrSiB磁性薄膜和刻蝕FeCuNbSiB磁性薄膜；濺射底層；甩正膠、曝光、顯影；電鍍連接導體；去正膠和底層；濺射氧化鋁薄膜及拋光氧化鋁薄膜；濺射底層；甩正膠、曝光、顯影；電鍍頂層線圈和引腳；去光刻膠和底層；濺射氧化鋁薄膜及拋光氧化鋁薄膜；磁場退火。本發(fā)明解決了線圈的立體繞線和層間的絕緣問題及高深寬比的電鍍問題，使得微電感器件的高頻性能大大提高，具有廣泛的用途。
文檔編號H01F41/18GK1812020SQ20061002389
公開日2006年8月2日 申請日期2006年2月16日 優(yōu)先權日2006年2月16日
發(fā)明者周勇, 丁文 申請人:上海交通大學