4期高孝裕等:MEMS磁芯螺线管微电感的制作工艺研究 515 (a) (b) (d 画画画 ) 图2磁芯螺线管微电感制作工艺过程图:(a)溅射Cr/Cu种子层;(b)电镀底层铜线圈;(c)电镀引脚和连接导体;(d)刻 蚀(r/Cu种子层;(e)甩聚酰亚胺,固化,抛光;(f)电镀坡莫合金;(g)电镀引脚和连接导体;(h)甩聚酰亚胺,固化 抛光;(i)电镀顶层铜线圈;(j)刻蚀Cr/Cu种子层 Fig. 2 The fabrication process of a solenoid-type microinductor with magnetic core: (a) Sputtering Cr/Cu seed layer; (b) Electroplating bottom conductor of copper;(c) Electroplating pad and vias: (d) Etching Cr/Cu seed layer; (e)Coating, hard curing and polishing polyimide:(f)Electroplating permalloy; (g) Electroplating pad and vias (h)Coating, hard curing and polishing polyimide; (i) Electroplating top conductor of copper; (j) Etching Cr/ Cu seed layer 由上述工艺制作的磁芯螺线管微电感的光学 显微结构图如图3所示。 Permalloy )SC 100.00 my BIAS OFF START I MHZ了srOP1oMH Top conductor 451 3.5 65000 图3微电感光学显微结构图:(a)电镀坡莫合金,抛光 3.0 聚酰亚胺后;(b)完整的电感器件 Fig, 3 Photograph of microinductor obtained through the process mentioned above: a) After electroplating magnetic core and polishing the START I MHZ/ STOP 10 MHz b)A complete inductor 4实验结果与讨论 图4微电感测量参数与频率的关系:(a)电感L与频 率∫的关系;(b)Q值与频率∫的关系 对所制作的微电感器件(1500m×900m) ig. 4 Measured microinductor parameters as a 进行了性能测试,采用的仪器是 Agilent E4991A function of frequency (a) Inductance vers RF阻抗/材料分析仪,测试频率为1MHz到10 frequency : (b)Q-factor versus frequency 从图4中可以看出,在频率1MHz时,其电感量 MHz。首先,将仪器连接到 Cascade microtech公为0.408H,Q值约为1.6。文献[]报道的一种螺 司制造的探针台上,然后对仪器进行开路/短路/负 线管微电感其尺寸大小为(4000pm×1000m), 载校准补 样品进行测试。图4为电感量和在10kHz时,电感量为0.4H,在1MHz时Q值 Q值随着 花的曲线。 为1.5。如图4(a)所示,电感量随着频率的升高,其值图 ! 磁芯螺线管微电感制作工艺过程图"#$%溅射 &’(&)种子层*#+%电镀底层铜线圈*#,%电镀引脚和连接导体*#-%刻 蚀 &’(&)种子层*#.%甩聚酰亚胺/固化/抛光*#0%电镀坡莫合金*#1%电镀引脚和连接导体*#2%甩聚酰亚胺/固化/ 抛光*#3%电镀顶层铜线圈*#4%刻蚀 &’(&)种子层 5316! 72.0$+’3,$839:;’9,.<<90$<9=.:93->8?;.@3,’93:-),89’A382@$1:.83,,9’."#$%B;)88.’3:1&’(&)<..-=$?.’* #+%C=.,8’9;=$83:1+9889@ ,9:-),89’90,9;;.’*#,%C=.,8’9;=$83:1;$-$:-D3$<*#-%C8,23:1&’(&)<..-=$?.’* #.%&9$83:1/2$’-,)’3:1$:-;9=3<23:1;9=?3@3-.*#0%C=.,8’9;=$83:1;.’@$==9?*#1%C=.,8’9;=$83:1;$-$:-D3$<* #2%&9$83:1/2$’-,)’3:1$:-;9=3<23:1;9=?3@3-.*#3%C=.,8’9;=$83:189;,9:-),89’90,9;;.’*#4%C8,23:1&’( &)<..-=$?.’ 由上述工艺制作的磁芯螺线管微电感的光学 显微结构图如图 E所示F 图 E 微电感光学显微结构图"#$%电镀坡莫合金/抛光 聚酰亚胺后*#+%完整的电感器件 5316E G29891’$;290@3,’93:-),89’9+8$3:.-82’9)12 82. ;’9,.<< @.:839:.- $+9D." #$% H08.’ .=.,8’9;=$83:1@$1:.83,,9’.$:-;9=3<23:182. ;9=?@-.*#+%H ,9@;=.8.3:-),89’ I 实验结果与讨论 对所制作的微电感器件#JKLLM@NOLLM@% 进 行 了 性 能 测 试/采 用 的 仪 器 是 H13=.:8CIOOJH P5阻 抗(材 料 分 析 仪/测 试 频 率 为 JQRS到 JL QRSF首先/将仪器连接到 &$<,$-.Q3,’98.,2公 司制造的探针台上/然后对仪器进行开路(短路(负 载校准补偿后/对样品进行测试F图 I为电感量和 T值随着频率变化的曲线F 图 I 微电感测量参数 与 频 率 的 关 系"#$%电 感 U与 频 率 V的关系*#+%T值与频率 V的关系 5316I Q.$<)’.- @3,’93:-),89’ ;$’$@.8.’< $< $ 0):,839:900’.W).:,?"#$%X:-),8$:,.D.’<)< 0’.W).:,?*#+%T>0$,89’D.’<)<0’.W).:,? 从图 I中可以看出/在频率 JQRS时/其电感量 为 L6ILYMR/T值约为 J6ZF文献[\]报道的一种螺 线管微电感其尺寸大小为#ILLLM@NJLLLM@%/ 在 JL^RS时/电感量为 L6IMR/在 JQRS时 T值 为J6KF如图 I#$%所示/电感量随着频率的升高/其值 I期高孝裕等"QCQB磁芯螺线管微电感的制作工艺研究 KJK 万方数据