2。2 MEMS磁阻传感器结构与功能

2。2。1传感器基本工作原理

MEMS磁阻传感器基于磁阻效应来测量地球磁场强度[16]。磁阻效应（MagnetoresistanceEffects）：某些金属或者半导体的电阻值随着外加磁场的变化而变化的现象。导体内部的电子或空穴等载流子在磁场的作用下发生偏转，作用的结果使得沿外电场方向作用的载流子数目减少，从而使电阻增加，根据外加磁场与电场的相对关系不同，可分为横向磁阻效应和纵向磁阻效应两种类型[17]。

2。2。2传感器设计结构

主要是在玻璃衬底上制作一个内部固定有非晶丝的线圈，通过电铸技术，一层层将线圈生长出来，形成一个由方形导线形成的方形线圈。下图2-1为日本所制造的MEMS磁阻传感器半剖图，图2-2为Aichi-Steel公司的量产MI元件。

图2-1：MEMS磁阻传感器半剖图   图2-2: Aichi-Steel-Co的量产MI元件

以其中一个器件尺寸为例，如图2-3

图2-3：器件总设计和单个线圈设计

该器件总共分为五层。

第一层为如图2-4所示的图案，电铸形成第一层图案，两端的为非晶丝定位柱，中间为的线圈底层金属图形。

图2-4：底层线圈图案

第二层如图2-5所示，此时进行非晶丝的定位工作：

图2-5：非晶丝定位柱图案

第三层如图2-6所示，电镀形成垂直的传导柱：

图2-6：线圈支撑柱图案

第四层如图2-7所示，电镀形成顶部传导层：

图2-7：顶层线圈图案

第五层如图2-8所示，对定位柱处进行电镀：

图2-8：非晶丝定位柱加固图案

2。3 UV-LIGA工艺简单介绍

基于硅表面加工技术的运动机构能做到的深(厚)度与宽度(横向尺寸)之比很小，被称为准二维加工，硅体加工技术能设计的机件纵向尺寸最多也只能做到300—400μm，这种零件没有足够驱动能力去推动下一级，为了提高驱动能力，要求机械零件有一定的深宽比，因而所谓三维加工受人关注，发展出了许多新的微机械加工工艺．LIGA技术才是真正的三维加工技术[18]．

LIGA是三个德文单词Lithographie，Galvanoformung和Abformung的缩写，分别代表了X光深层光刻工艺，微电铸工艺和微复制工艺[19]。

LIGA技术由于其具有优异的高深宽比加工能力和面向各种材料的广泛适用性[20]，受到了人们的广泛关注，但是其需要昂贵且稀有的同步辐射X射线源和需要特制的X射线掩膜版，使得其很难实现真正意义上的普及。为此，人们发展出了激光刻蚀技术，深反应离子刻蚀技术，厚胶紫外光刻技术等深度微加工技术，通过与微电铸和微复制技术相结合[21]，也能实现一定水平的高深宽比结构，这被称为准LIGA技术。其中使用紫外线作为光源的UV-LIGA技术由于成本相对较低且与集成电路技术有较好的兼容性，因此受到人们的关注[22]。UV-LIGA技术是利用常规紫外线曝光机对厚胶或光敏聚酰亚胺光刻，形成电铸模，再结合电镀，化学镀或牺牲层技术，制备三维立体结构的器件[23]。

LIGA技术首先利用同步X射线对光刻胶进行深层光刻，形成膜腔，再电铸金属，得到高深宽比的微金属结构，再利用金属结构作模具进行微复制就可实现塑料，陶瓷等材料的微细加工。X射线同步辐射源由电子磁加速器产生高密度能力和高平行性的射线，典型波长为0。2至0。5nm。同步辐射的的X射线光源强度是一般X射线的几千到上万倍，能有效缩短曝光时间。LIGA技术需要的X射线掩膜版不同于一般的使用铬层作为阻挡层的紫外光掩膜版，目前主要有在2μm厚的钛上镀上10μm厚的金作为X光的阻挡体或者用100μm厚的铍作为X光基片的。另外，在LIGA工艺中，光刻胶的使用要求也与在一般半导体工艺中光刻胶的要求不同，它要求形成的图案具有非常大的厚度和高深宽比。目前普遍使用PMMA作为LIGA工艺的光刻胶。文献综述 UV-LIGA的MEMS磁阻传感器中非晶丝定位及其优化(4):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_105067.html