本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種用于制造具有三維磁結(jié)構(gòu)的器件的方法。附加實(shí)施例涉及具有三維磁結(jié)構(gòu)的器件。一些實(shí)施例涉及將磁性材料集成到襯底上。

背景技術(shù)：

可以通過ic(集成電路)技術(shù)在半導(dǎo)體襯底上制造非常小的線圈。然而，由磁性材料制成的沒有線圈芯的小線圈通常表現(xiàn)出較低的電感。然而，集成由合適磁性材料制成的線圈芯很困難，原因在于需要相對較大的層厚度。因此，對于具有較大電感的電子模塊，仍然需要smd(表面安裝器件)元件，其中這些元件的線圈體通過常規(guī)地繞磁芯纏繞導(dǎo)線或通過ltcc(低溫共燒陶瓷)中的陶瓷技術(shù)來制造。然而，smd元件的尺寸通常在毫米范圍內(nèi)。此外，smd元件在電感量方面表現(xiàn)出顯著的散亂?？梢酝ㄟ^將磁芯直接集成在襯底中來實(shí)現(xiàn)在例如硅的平面襯底上的平面集成線圈的性能的顯著改進(jìn)。

可以集成到襯底上的磁結(jié)構(gòu)將不僅對于電感器而且對于微機(jī)械器件和傳感器都是高度關(guān)注的。當(dāng)與其他驅(qū)動(dòng)原理相比較時(shí)，磁性致動(dòng)器具有一定的優(yōu)勢。然而，迄今為止，只有使用安裝在芯片級上的永磁體才能實(shí)現(xiàn)高力度。然而，如在電感器的情況中那樣，這與小型化系統(tǒng)的尺寸和成本均不相容。此外，安裝這種磁體防止在通過晶圓接合產(chǎn)生的氣密密封殼體中使用這種磁體，原因在于接合時(shí)所需的溫度與粘合劑連接不相容。

與高性能硬磁性層相反，金屬鐵磁層易于電化學(xué)沉積。圖1a示出了基于由具有10μm坡莫合金芯的銅制成的圓筒式線圈的磁致動(dòng)歐姆mems(微機(jī)電系統(tǒng))開關(guān)[m.glickman等人，“high-porformancelateral-operatedmagneticmemsswitch”，j.micromech.sys.，vol.20，no.2，2011]。圖1b示出了具有電沉積nife芯的類似設(shè)置的變壓器[r.j.rassel等人，“fabricationandcharacterizationofasolenoid-typemicrotransformer”，transact.onmagnetics，vol.39，no.1，2003]。通常，fe基合金、ni基合金或co基合金表現(xiàn)出高滲透性和飽和感應(yīng)。然而，隨著頻率的增加，金屬中的渦流和鐵磁共振引起的損耗顯著增加。例如，在[r.j.rassel等人，“fabricationandcharacterizationofasolenoid-typemicrotransformer“，transact.onmagnetics，vol.39，no.1，2003]中，變壓器的工作范圍例如被限制為較低khz范圍內(nèi)的頻率。[d.w.lee等人，“designandfabricationofintegratedsolenoidinductorswithmagneticcores”，proc.ectc2008]描述了具有厚度近似為2μm的濺射cotazr芯且在幾十mhz處具有良好性能的圓筒式線圈。

由于鐵氧體的高電阻，鐵氧體顯著地更適合更高頻率的應(yīng)用。這些材料的滲透性可能相當(dāng)高，其中飽和感應(yīng)大多相對較低。由于高溫，鐵氧體磁體的經(jīng)典制造方法與ic技術(shù)不相容。對鐵氧體進(jìn)行濺射存在問題，原因在于這些濺射鐵氧體是由若干元件制成的復(fù)雜化合物。此外，濺射層可能需要熱后處理來調(diào)整晶體結(jié)構(gòu)。對鐵氧體層進(jìn)行蝕刻也很困難。[y.mano等人，“pianarinductorwithferritelayersfordc-dcconverters，傳感器2005，seoul，korea]描述了一種嵌入電沉積ni-fe鐵氧體中的平面線圈。由于使用光刻膠進(jìn)行了電沉積，不需要對層進(jìn)行后期構(gòu)建。

可以通過堆疊具有電介質(zhì)的若干薄的軟磁層來減小渦流問題。在[d.s.gardner等人，“reviewofon-chipinductorstructureswithmagneticfilms″，transact.onmagnetics，vol.45，no.10，2009]中，已經(jīng)檢驗(yàn)了由濺射的磁性材料和薄氧化鈷層的疊層組成的具有厚度約為2μm的cotazr和nife芯的平面線圈。在[j.zhao等人，“fabricatehighperformancerf-memsinductorwithasmartnanomagneticgranularfilmaccordingtofunctionpurpose，proc.conf.onnanomaterials2013，bejing，china]中，描述了具有由在平面線圈下方和上方嵌入sio2中的坡莫合金粒子制成的濺射層的電感器。這也可以有效地抑制渦流。

將磁性粒子嵌入聚合物中是另一種可能性。在[s.engelkraut等人，“polymerbondedsoftmagneticparticlesforplanarinductivedevices”，proc.cips2008，nuremberg，germany]中，針對制造變壓器，通過注射成型將聚合物結(jié)合的磁性粒子施加到具有平面線圈的導(dǎo)體板上。[p.markondeya等人，“novelnanomagneticmaterialsforhigh-frequencyrfapplications″，proc.ectc2011]描述了具有sio2護(hù)套的鈷納米粒子的合成。嵌入聚合物基質(zhì)(如bcb(苯并環(huán)丁烯))中，通過絲網(wǎng)印刷將納米粒子應(yīng)用到襯底表面上。注射成型方法和絲網(wǎng)印刷方法在最小結(jié)構(gòu)寬度方面是受限的，然而，可以省略構(gòu)建聚合物粒子層，針對構(gòu)建聚合物離子層沒有合適方法。關(guān)注的一種備選是印刷磁性墨水，原因在于用這種方式可以生產(chǎn)相對精細(xì)的結(jié)構(gòu)。[s.lyshevski，k.martirosyan，″ferritenanoparticlesformemstechnologysensorsandactuators″，proc.conf.onnanotechnology，portland，oregon，usa，2011]描述了不同的鐵氧體粒子的合成，并通過噴繪印刷將其施加到襯底上。為使粒子在干燥后保留在襯底上，在這種情況下，將聚合物(pmma(甲基丙烯酸甲酯))加入墨水中。

大多數(shù)磁操作的mems元件避免了磁性材料的集成，而是作為替代使用基于洛倫茲力的致動(dòng)器。在這些驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中，使用電流流經(jīng)的導(dǎo)體軌跡在外部靜態(tài)磁場中經(jīng)受的力。為此，該驅(qū)動(dòng)原理的優(yōu)點(diǎn)在于可以避免在mems元件中集成磁性材料。然而，可實(shí)現(xiàn)的力是相當(dāng)有限的。

僅在電沉積的軟磁層的基礎(chǔ)上描述了用于操作微機(jī)械元件的集成磁致動(dòng)器，例如圖1a中的開關(guān)[m.glickman等人“high-performancelateral-actuatingmagneticmemsswitch″，j.micromech.sys.，vol.20，no.2，2011]。嚴(yán)格地講，這是一種特殊情況，原因在于通過施加外部電壓來使磁芯中的窄間隙閉合。如在例如[s.leidich等人，“rf-memsswitchwithohmiccontactandlateralactuation″，proc.microsystemtechnikkongress2011，darmstadt，germany]中所描述的，結(jié)構(gòu)尺寸和所產(chǎn)生的力與側(cè)靜電致動(dòng)開關(guān)的結(jié)構(gòu)尺寸和所產(chǎn)生的力相當(dāng)。

集成磁力驅(qū)動(dòng)器的相當(dāng)大的優(yōu)點(diǎn)是沖程大并且力大。此外，該驅(qū)動(dòng)原理允許使用外部線圈，從而使用該混合方法實(shí)現(xiàn)大力度和大沖程。由于可實(shí)現(xiàn)的磁力取決于磁結(jié)構(gòu)的尺寸，較大的厚度是有利的。由于磁致動(dòng)器在低頻范圍內(nèi)工作或使用直流工作，對于電感器重要的損耗機(jī)制在這里并不重要。

然而，如濺射或pld(脈沖激光沉積)等方法僅適用于厚度僅為幾μm的層?？梢酝ㄟ^電沉積生成較厚的層[x.-m.sun等人，″flectrodepositionandcharacterizationofconimnp-basedpermanentmagneticfilmformemsapplications″，proc.nems2011，kaohsiung，taiwan]。然而，由于應(yīng)力效應(yīng)，具有幾十μm厚度的電金屬層可能已經(jīng)成為問題。此外，與使用軟磁材料相比，硬磁材料能夠?qū)崿F(xiàn)更大的力。然而，對硬磁材料進(jìn)行沉積困難得多，尤其是在針對高場磁體使用諸如smco或ndfeb的高性能材料時(shí)。

因此，對于許多磁致動(dòng)器，微型永磁體仍安裝在芯片級上。參見圖2a-d，當(dāng)前示例是[j.aoyagi等人，“araster-output2dmemsscannerwithan8x4mmmirrorforanautomotivetime-of-flightimagesensor″，proc.transducers2013，barcelona，spain]中的2d掃描儀。僅可移動(dòng)結(jié)構(gòu)或其框架由硅制成。在另一示例中，[yu等人，“silicon-embeddedtoroidalinductorswithmagneticcores：designmethodologyandexperimentalvalidation″，proc.apec2014，fortworth，tx，usa]，通過在蝕刻空腔中嵌入環(huán)形永磁體來在硅襯底上生產(chǎn)具有磁芯的線圈。之前將金屬導(dǎo)電跡線沉積到空腔中。在嵌入磁體之后，這些金屬導(dǎo)電跡線通過第二導(dǎo)電跡線級連接以形成線圈。

因此，本發(fā)明的基礎(chǔ)目的在于提供一種允許將磁性材料集成到襯底上的概念。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

該目的通過獨(dú)立權(quán)利要求來實(shí)現(xiàn)。有利的進(jìn)一步改進(jìn)是從屬權(quán)利要求的主題。

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于制造具有三維磁結(jié)構(gòu)的器件的方法。該方法包括第一步驟：將磁性粒子施加或引入到載體元件上或載體元件中，其中在所述磁性粒子之間形成多個(gè)至少部分互連的空腔，并且所述磁性粒子在接觸點(diǎn)處彼此接觸。該方法附加地包括第二步驟：通過對磁性粒子和載體元件的布置進(jìn)行涂覆來連接接觸點(diǎn)處的磁性粒子，其中空腔至少部分地被在涂覆時(shí)產(chǎn)生的層滲透，使得結(jié)果是三維磁結(jié)構(gòu)。此外，方法包括第三步驟：在所述載體元件或附加載體元件上提供導(dǎo)體環(huán)路布置使得：(1)當(dāng)電流流經(jīng)導(dǎo)體環(huán)路布置時(shí)，導(dǎo)體環(huán)路布置的電感被三維磁結(jié)構(gòu)改變，(2)當(dāng)電流流經(jīng)導(dǎo)體環(huán)路布置時(shí)，由電流引起的磁場導(dǎo)致的力作用在三維磁結(jié)構(gòu)或?qū)w環(huán)路布置上，或(3)當(dāng)三維磁結(jié)構(gòu)的位置改變一次或周期性地改變時(shí)，通過導(dǎo)體環(huán)路布置感生電流。

本發(fā)明基于以下想法：通過將磁性粒子引入(或應(yīng)用)到載體元件中(或上)并隨后通過沉積層對磁性粒子的布置進(jìn)行涂覆，制造用于實(shí)現(xiàn)線圈應(yīng)用中的高電感或致動(dòng)器應(yīng)用中的大的磁驅(qū)動(dòng)力的三維磁結(jié)構(gòu)。

附圖說明

以下將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中：

圖1a是基于具有電沉積nife芯的圓筒式線圈的微機(jī)械歐姆開關(guān)的示意視圖；

圖1b是基于具有電沉積nife芯的圓筒式線圈的微機(jī)械變壓器的示意視圖；

圖2a是2d掃描儀的設(shè)置的示意性俯視圖；

圖2b是2d掃描儀的設(shè)置的示意性側(cè)視圖；

圖2c示出了其上安裝有磁體的si芯片的第一側(cè)的圖像；

圖2d示出了其上安裝有磁體的si芯片的第二側(cè)的圖像；

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于制造具有三維磁結(jié)構(gòu)的器件的方法的流程圖；

圖4a是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的載體元件上的導(dǎo)體環(huán)路布置的示意橫截面視圖；

圖4b是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的載體元件上的圖4a中所示的導(dǎo)體環(huán)路布置的示意俯視圖；

圖5a至圖d是在不同制造步驟之后具有三維磁結(jié)構(gòu)和導(dǎo)體環(huán)路布置的器件的示意性橫截面；以及

圖6a至圖e是在不同制造步驟之后具有三維磁結(jié)構(gòu)和導(dǎo)體環(huán)路布置的器件的示意性橫截面。

具體實(shí)施方式

在以下對本發(fā)明的實(shí)施例的描述中，在附圖中的相同元件或具有相同效果的元件具有相同的附圖標(biāo)記，使得其在不同實(shí)施例中的描述是可互換的。

圖3示出了用于制造具有三維磁結(jié)構(gòu)的器件的方法100的流程圖。方法100包括步驟102：將磁性粒子施加或引入到載體元件上或載體元件中，其中在所述磁性粒子之間形成多個(gè)至少部分互連的空腔，并且所述磁性粒子在接觸點(diǎn)處彼此接觸。方法100附加地包括步驟104：通過對磁性粒子和載體元件的布置進(jìn)行涂覆來連接接觸點(diǎn)處的磁性粒子，其中空腔至少部分地被在涂覆時(shí)產(chǎn)生的層滲透，使得結(jié)果是三維磁結(jié)構(gòu)。此外，方法100包括步驟106：在所述載體元件或附加載體元件上提供導(dǎo)體環(huán)路布置使得：當(dāng)電流流經(jīng)導(dǎo)體環(huán)路布置時(shí)，導(dǎo)體環(huán)路布置的電感被三維磁結(jié)構(gòu)改變，或使得當(dāng)電流流經(jīng)導(dǎo)體環(huán)路布置時(shí)，由電流引起的磁場導(dǎo)致的力作用在三維磁結(jié)構(gòu)或?qū)w環(huán)路布置上，或使得當(dāng)三維磁結(jié)構(gòu)的位置(例如一次或周期性地)改變時(shí)，通過導(dǎo)體環(huán)路布置感生電流。

根據(jù)實(shí)施例，通過將磁性粒子引入(或應(yīng)用)到載體元件中(或上)并隨后通過沉積層對磁性粒子的布置進(jìn)行涂覆，制造用于實(shí)現(xiàn)線圈應(yīng)用中的高電感或致動(dòng)器應(yīng)用中的大的磁驅(qū)動(dòng)力的三維磁結(jié)構(gòu)。

為進(jìn)一步增加在線圈應(yīng)用中可實(shí)現(xiàn)的電感或致動(dòng)器應(yīng)用中的磁驅(qū)動(dòng)力，在實(shí)施例中，與磁性粒子連接的所沉積的層也可以是磁性的。

可以例如通過cvd(化學(xué)氣相沉積)法、原子層沉積或原子氣相沉積，對磁性粒子和載體元件的布置進(jìn)行涂覆。此外，可以對氧化形式的磁性材料進(jìn)行沉積以獲得磁性層。此外，可以對氧化形式的磁性材料進(jìn)行沉積并后續(xù)地還原以獲得磁性層。

此外，可以在沉積磁性層之前或之后沉積電介質(zhì)層。因此，磁性粒子的布置可以通過多次涂覆進(jìn)一步功能化，其中通過磁性材料的涂覆可以例如跟隨通過電介質(zhì)材料進(jìn)行的第一次涂覆，反之亦然。

換言之，在實(shí)施例中，磁性粒子可以通過ald(原子層沉積)工藝相互連接或固定。這里，可以將與安裝工藝(即ald沉積)相容的任何材料施加或引入載體材料(例如襯底)上或其中?？梢允褂蒙鲜龇椒▽?shí)現(xiàn)高封裝密度。

這里的ald層可以由如fe、ni或co氧化物的磁性材料或其化合物或其混合物制成。如fe、ni和co的金屬材料及其合金還可用于制造磁性或硬磁結(jié)構(gòu)。由于這些材料不能簡單地直接通過ald沉積，首先沉積相應(yīng)氧化物(fe、ni、co及其混合物)，并且然后通過化學(xué)還原將氧化物轉(zhuǎn)化為相應(yīng)金屬和金屬合金。

當(dāng)與用于制造永磁體的聚合物結(jié)合體系相比時(shí)，應(yīng)該可以用可再現(xiàn)的方式制造維度僅為幾μm的相當(dāng)小的磁結(jié)構(gòu)。

下面將參照圖4a至圖6e中詳細(xì)描述如圖3所示的用于制造具有三維磁結(jié)構(gòu)的器件的方法100。

如已經(jīng)提到的，用于制造具有三維磁結(jié)構(gòu)的器件的方法100包括在載體元件或附加載體元件上提供導(dǎo)體環(huán)路布置的步驟106。圖4a示出了在載體元件(例如，襯底)上提供導(dǎo)體環(huán)路布置124的步驟之后器件120的示意性橫截面圖，而圖4b是其示意性俯視圖。圖4a和圖4b中所示的載體元件122當(dāng)然也可以是附加載體元件。載體元件122(或附加載體元件)可以例如包括塑料、硅、玻璃或陶瓷或?qū)w板。導(dǎo)體環(huán)路布置124可以例如是(平面)線圈或(平面)電感器。

此外，該方法包括將磁性粒子施加到載體元件122上或?qū)⒋判粤Ｗ右氲捷d體元件122中的步驟102，以及通過涂覆連接磁性粒子使得結(jié)果是載體元件上或載體元件中的三維磁結(jié)構(gòu)的步驟。

在線圈應(yīng)用中，導(dǎo)體環(huán)路布置124可以例如設(shè)置在載體元件122上，即在與三維磁結(jié)構(gòu)相同的載體元件上(換言之，導(dǎo)體環(huán)路布置和三維磁結(jié)構(gòu)布置在載體元件122上)，使得導(dǎo)體環(huán)路布置124的電感由三維磁結(jié)構(gòu)改變(例如增加或減少)。在致動(dòng)器應(yīng)用中，導(dǎo)體環(huán)路布置124例如可以設(shè)置在附加載體元件上，使得當(dāng)電流流經(jīng)導(dǎo)體環(huán)路布置124時(shí)，力由電流引起的磁場作用在三維磁結(jié)構(gòu)或?qū)w環(huán)路布置上。對于傳感器應(yīng)用或能量收集器，也可以通過改變載體元件122上三維磁結(jié)構(gòu)的位置一次或?qū)ζ溥M(jìn)行周期性移動(dòng)，使電流感應(yīng)到在附加載體元件上提供的導(dǎo)體環(huán)路布置124中。

隨后，下面將參照圖5a至圖5d描述用于制造具有三維磁結(jié)構(gòu)的器件120的方法100，其中導(dǎo)體環(huán)路布置1至4設(shè)置在與三維磁結(jié)構(gòu)相同的載體元件122上，使得導(dǎo)體環(huán)路布置124的電感由三維磁結(jié)構(gòu)改變。

圖5a示出了在載體元件122和導(dǎo)體環(huán)路布置124上提供掩模126的步驟，以及在由掩模126限定的區(qū)域中蝕刻載體元件122以在導(dǎo)體環(huán)路布置124的區(qū)域中獲得載體元件122中的空腔128的步驟之后，器件120的示意性橫截面圖。因此，如圖5a所示，導(dǎo)體環(huán)路布置(電感器結(jié)構(gòu))124可以使用合適的掩模來無蝕刻(或蝕刻不足)。

圖5b示出了在步驟102之后的器件120的示意性橫截面圖，步驟102將磁性粒子130施加或引入到載體元件122上或載體元件122中。。這里施加或引入磁性粒子130可以發(fā)生，使得導(dǎo)體環(huán)路布置124至少部分地包括(或包圍)磁性粒子130，即使得磁性粒子130至少部分地布置在導(dǎo)體環(huán)路布置124內(nèi)。此外，施加或引入磁性粒子130可以發(fā)生，使得磁性粒子至少部分地包括(或包圍)導(dǎo)體環(huán)路布置124，即磁性粒子130至少部分地布置在導(dǎo)體環(huán)路布置224外側(cè)，例如布置在導(dǎo)體環(huán)路布置124周圍。在圖5b中，磁性粒子130布置在導(dǎo)體環(huán)路布置124的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。圖5b示出了在將磁性粒子130引入蝕刻的空腔128之后的器件120。

圖5c示出了步驟104之后器件102的示意截面圖，在步驟104中通過對磁性粒子130和載體元件122的布置進(jìn)行涂覆來連接接觸點(diǎn)處的磁性粒子130，其中空腔至少部分地被涂覆時(shí)產(chǎn)生的層滲透使得結(jié)果是三維磁結(jié)構(gòu)132。換言之，圖5c示出了通過合適的ald工藝固化粒子130以形成多孔三維結(jié)構(gòu)或固化的多孔體之后的器件120的示意性橫截面圖。

圖5d示出了在相對于多孔三維結(jié)構(gòu)132選擇性地去除掩模126的步驟之后的器件120的示意性橫截面圖。導(dǎo)體環(huán)路布置124的電感由三維磁結(jié)構(gòu)132改變。

換言之，圖5a至圖5d示意性地示出了如何能夠向?qū)w環(huán)路布置(電感器結(jié)構(gòu))124提供磁性護(hù)套。首先，導(dǎo)體環(huán)路布置(電感器結(jié)構(gòu))124可以通過合適的掩模(例如光刻膠)被無蝕刻或欠蝕刻(圖5a)。這里，不同的干蝕刻工藝在ic(集成電路)技術(shù)中可用。隨后，可以施加粒子130(圖5b)。這可能以干方式、并且也可以由低粘度和良好潤濕的合適懸浮液進(jìn)行，使得粒子130可以容易地到達(dá)導(dǎo)體環(huán)路布置(電感器124)的下方。對于聚合物結(jié)合的粒子，如[s.engelkraut等人，“polymerbondedsoftmagneticparticlesforplanarinductivedevices”，proc.cips2008，nuremberg，germany]，[p.markondeya等人，“novelnanomagneticmaterialsforhigh-frequencyrfapplications″，proc.ectc2011]和[s.lyshevski，k.martirosyan.″ferritenanoparticlesformemstechnologysensorsandactuators″，proc.ieeeconf.onnanotechnology，portland，oregon，usa，2011]中所使用的，這是不可能的，原因在于起始材料粘度非常低并需要粘合良好。干燥后(如果需要)，松散粒子130通過ald工藝彼此連接，如al2o3(圖5c)。當(dāng)使用al2o3時(shí)，優(yōu)點(diǎn)在于可以在環(huán)境溫度下沉積，并因此與常規(guī)光刻膠相容。粒子130越小，ald層可以越薄。10至50nm對于可達(dá)1μm的粒子大小是充足的。隨后可去除光刻膠126(圖5d)。此后，可以沉積用于鈍化結(jié)構(gòu)的常規(guī)pecvd(等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)層。當(dāng)粒子130通過需要200℃的沉積溫度的磁性層(如fe2o3或nio)連接時(shí)，可以使用不同的掩模來代替光刻膠。在例如可以通過分配(如噴墨印刷)來引入粒子時(shí)，也可以在引入粒子130之前將光刻膠去除。多孔磁結(jié)構(gòu)132也可以僅在導(dǎo)體環(huán)路布置(電感器)124的上方產(chǎn)生，而沒有先前的無蝕刻。

隨后，下面將參照圖6a至6e描述用于制造具有三維磁結(jié)構(gòu)132的器件120的方法100，其中導(dǎo)體環(huán)路布置124被設(shè)置為使得當(dāng)電流流經(jīng)導(dǎo)體環(huán)路布置124時(shí)，由電流引起的磁場導(dǎo)致的力作用在三維磁結(jié)構(gòu)132或?qū)w環(huán)路布置124上。

換言之，下面參照圖6a至6e將示出，在可移動(dòng)元件(如掃描儀的鏡板或揚(yáng)聲器的致動(dòng)器)上也可以類似地產(chǎn)生磁結(jié)構(gòu)，以替換在芯片級上粘附硬磁體(例如由smco或ndfeb制成)。一方面，可以用這種方式產(chǎn)生相當(dāng)精細(xì)的結(jié)構(gòu)。另一方面，結(jié)構(gòu)的再現(xiàn)性可以更高。此外，由于在晶圓級上的制造，該方法可以更廉價(jià)。

圖6a示出了在提供具有空腔128的載體元件122的步驟之后的器件120的示意性橫截面圖。這里的空腔128可以與三維磁結(jié)構(gòu)132的尺寸相對應(yīng)地產(chǎn)生。

圖6b示出了在步驟102之后器件120的示意橫截面，在步驟102中將磁性粒子130引入到載體元件122的(蝕刻的)空腔128中，其中在所述磁性粒子130之間形成多個(gè)至少部分互連的空腔，并且所述磁性粒子130在接觸點(diǎn)處彼此接觸。

圖6c示出了步驟104之后的器件120的示意截面圖，在步驟104中通過對磁性粒子130和載體元件122的布置進(jìn)行涂覆來連接接觸點(diǎn)處的磁性粒子130，其中空腔至少部分地被涂覆時(shí)產(chǎn)生的層滲透，使得結(jié)果是三維磁結(jié)構(gòu)132。因此，通過合適的ald工藝，使粒子130固化以形成多孔的三維結(jié)構(gòu)或固化的多孔體132。

圖6d示出了在從三維磁結(jié)構(gòu)132周圍的區(qū)域136中的載體元件122的頂側(cè)134開始蝕刻載體元件122，以獲得限定可移動(dòng)結(jié)構(gòu)的彈簧元件的厚度的空腔138的步驟之后的器件120的示意性截面圖。

圖6e示出了在從載體元件122的下側(cè)140開始蝕刻載體元件122以限定彈簧元件的幾何形狀并暴露可移動(dòng)結(jié)構(gòu)的步驟之后的器件102的示意性橫截面圖。

如可以從圖6e中認(rèn)識(shí)到的，載體元件122通過最后的蝕刻工藝分離為兩個(gè)載體元件122和122’，即載體元件122和附加載體元件122’。在實(shí)施例中，當(dāng)然也可以提供載體元件122和附加載體元件122’(彼此獨(dú)立)。

導(dǎo)體環(huán)路布置124(未示出)可以例如設(shè)置在附加載體元件122’上，其中所述載體元件122和所述附加載體元件122’經(jīng)由彈簧元件150彼此耦合，使得載體元件122和附加載體元件122’之間的相對偏轉(zhuǎn)是由電流引起的磁場導(dǎo)致的作用在三維磁結(jié)構(gòu)132上的力所引起的。

因此，載體元件122可以被布置為可移動(dòng)的，并且附加載體元件122’為固定的。當(dāng)然，附加載體元件122’也可以被布置為是可移動(dòng)的并且載體元件122為固定的。

換言之，在圖6a至圖6e中示意性地示出了可能的制造過程?？梢援a(chǎn)生要在其中放置磁體的空腔(圖6a)。在有或沒有掩蔽襯底表面134的情況下，空腔128可以用磁性粒子130填充(圖6b)。隨后，粒子130可以通過ald固化(圖6c)。此后，可以定義可移動(dòng)結(jié)構(gòu)。在這種情況下，蝕刻可以首先從前側(cè)134進(jìn)行以確定彈簧元件的厚度(圖6d)。通過隨后從下側(cè)140蝕刻，可以限定彈簧元件的幾何形狀并且暴露可移動(dòng)結(jié)構(gòu)(圖6e)。

本發(fā)明的實(shí)施例涉及：通過以預(yù)定的形式將磁性粒子施加或引入到線圈或金屬導(dǎo)電跡線上或空腔(完全或部分地包圍線圈或金屬導(dǎo)電跡線、)中、以及通過ald連接粒子以形成多孔的三維體，在線圈或金屬導(dǎo)電跡線上或線圈或金屬導(dǎo)電跡線周圍產(chǎn)生磁芯。

實(shí)施例涉及通過將某一形式的粒子引入到其中微機(jī)械元件完全或僅部分所位于的襯底上，并隨后通過ald使其固化，來產(chǎn)生具有幾μm至幾mm尺寸的不同幾何尺寸的磁性三維體，用于磁性驅(qū)動(dòng)微機(jī)械元件(如鏡面、揚(yáng)聲器、開關(guān)或繼電器)。

實(shí)施例適用于在平面襯底上制造電感器或微機(jī)械致動(dòng)器。硅、砷化鎵、玻璃、陶瓷、導(dǎo)體板、塑料和金屬可用于襯底材料。

在實(shí)施例中，優(yōu)選地，所使用的粒子可以包括幾十nm至幾十μm的尺寸，并且可以由任何軟磁材料或鐵磁性材料以及甚至硬磁性材料制成，這些材料與以下工藝(具體地用于連接粒子的ald沉積)相容。

在實(shí)施例中，例如，也可以沉積諸如鐵、鎳或鈷氧化物之類的磁性層，以通過例如al2o3和tio2等ald而非正常電介質(zhì)來連接粒子。這些氧化物也可以通過后續(xù)化學(xué)還原轉(zhuǎn)化為金屬，其中可以實(shí)現(xiàn)更高的磁場強(qiáng)度，尤其是針對制造硬磁性部件。

在實(shí)施例中，當(dāng)線圈是半導(dǎo)體襯底上的有源集成電路的一部分時(shí)，多孔磁芯可以在完全完成之后產(chǎn)生。

在實(shí)施例中，磁性三維體也可以在工藝開始時(shí)制造，并且當(dāng)致動(dòng)器需要磁性三維體時(shí)，通過適當(dāng)?shù)拟g化層(例如使用硬磁粉)保護(hù)其免受后續(xù)工藝的影響。

在實(shí)施例中，襯底可以通過合適的工藝連接至磁性三維體，或單個(gè)芯片可以連接至附加襯底或芯片以連接至微機(jī)械元件。

在實(shí)施例中，可以使用特別高性能的磁性材料，其不能以ic相容方式或以所需尺寸通過其它方法集成在襯底上。

在實(shí)施例中，可以在多個(gè)不同的襯底上制造具有高度不同的尺寸的磁結(jié)構(gòu)。

在實(shí)施例中，可通過ald來沉積磁性材料以連接粒子，由此進(jìn)一步改善磁體的特性。

實(shí)施例允許使用特別高性能的磁性材料，其不能以ic相容方式或以所需尺寸通過其它方法集成到襯底上。

在實(shí)施例中，可以在多個(gè)不同的襯底上制造具有高度不同的尺寸的磁結(jié)構(gòu)。

在實(shí)施例中，例如當(dāng)通過ald來沉積磁性材料以連接粒子時(shí)，可以改善磁體的特性。