扭转式微机械磁场传感器及其制备方法

摘要

本发明提供一种扭转式微机械磁场传感器及其制备方法，所述扭转式微机械磁场传感器包括：谐振结构组件；所述谐振结构组件包括：谐振结构、第一绝缘层、感应线圈及驱动电极；所述第一绝缘层位于所述谐振结构表面；所述感应线圈位于所述第一绝缘层表面；所述驱动电极适于以静电驱动方式驱动所述谐振结构，使得所述谐振结构工作时处于扭转谐振模态。本发明的扭转式微机械磁场传感器由于采用静电驱动方式工作，器件的功耗几乎为零，不存在功耗过大而导致的器件温度稳定性问题；由电磁感应定律可知，本发明的扭转式微机械磁场传感器在大范围的磁场测量中都具有极佳的线性度。

权利要求

1.一种扭转式微机械磁场传感器，其特征在于，所述扭转式微机械磁场传感器包括谐振结构组件；

所述谐振结构组件包括：谐振结构、第一绝缘层、感应线圈、驱动电极、锚点及支撑梁；

所述第一绝缘层位于所述谐振结构表面；所述感应线圈位于所述第一绝缘层表面；所述驱动电极适于以静电驱动方式驱动所述谐振结构，使得所述谐振结构工作时处于扭转谐振模态；所述锚点位于一衬底表面；所述谐振结构及所述支撑梁均位于所述衬底设置有所述锚点的一侧；所述谐振结构与所述锚点及所述衬底表面均相隔一定的间距；所述支撑梁一端与所述锚点固定连接，另一端与所述谐振结构固定连接；所述锚点及所述支撑梁的数量均为两个且所述锚点及所述支撑梁对称地分布于所述谐振结构的两侧，或所述锚点及所述支撑梁的数量均为一个且所述锚点及所述支撑梁位于所述谐振结构的同一侧；所述驱动电极位于所述谐振结构与所述衬底之间，且位于所述衬底表面。

2.根据权利要求1所述的扭转式微机械磁场传感器，其特征在于：所述谐振结构组件还包括弹性梁，所述支撑梁经由所述弹性梁与所述谐振结构固定连接。

3.根据权利要求1所述的扭转式微机械磁场传感器，其特征在于：所述驱动电极为两个，两个所述驱动电极及所述谐振结构均关于所述支撑梁对称分布。

4.根据权利要求1所述的扭转式微机械磁场传感器，其特征在于：所述衬底与所述驱动电极之间还设有第二绝缘层，所述第二绝缘层位于所述衬底表面，所述驱动电极位于所述第二绝缘层表面。

5.根据权利要求1所述的扭转式微机械磁场传感器，其特征在于：所述谐振结构上设有阻尼孔或阻尼槽。

6.根据权利要求1所述的扭转式微机械磁场传感器，其特征在于：所述驱动电极的静电驱动方式包括单端驱动或推挽驱动。

7.根据权利要求1所述的扭转式微机械磁场传感器，其特征在于：所述感应线圈至少为一层，每层所述感应线圈的匝数至少为一匝。

8.根据权利要求7所述的扭转式微机械磁场传感器，其特征在于：每层所述感应线圈的匝数为多匝，每层的多匝所述感应线圈的绕向相同。

9.根据权利要求7所述的扭转式微机械磁场传感器，其特征在于：所述感应线圈为多层，多层所述感应线圈相互间的绕向相同，且各层所述感应线圈之间设有第三绝缘层以将相邻所述感应线圈相隔离。

10.根据权利要求1所述的扭转式微机械磁场传感器，其特征在于：所述谐振结构组件还包括焊盘，所述焊盘为两个，其中一个所述焊盘与所述感应线圈的一端相连接，另一个所述焊盘与所述感应线圈的另一端相连接。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的扭转式微机械磁场传感器，其特征在于：所述谐振结构组件的数量为两个，两个所述谐振结构组件相隔一定的间距且呈正交排列，适于检测平面内相互垂直的两个方向的磁场。

12.一种扭转式微机械磁场传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

1)提供一衬底片，所述衬底片包括相对的第一表面及第二表面，在所述衬底片的第一表面制作驱动电极；

2)提供一结构片，所述结构片包括相对的第一表面及第二表面，在所述结构片的第一表面制作空腔结构；

3)将所述衬底片与所述结构片键合，其中所述衬底片的第一表面及所述结构片的第一表面为键合面，以使得键合后所述驱动电极位于所述空腔结构内；

4)在所述结构片的第二表面制作第一绝缘层；

5)在所述第一绝缘层表面制作感应线圈；

6)依据所述第一绝缘层刻蚀所述结构片以释放谐振结构。

13.根据权利要求12所述的扭转式微机械磁场传感器的制备方法，其特征在于：步骤1)中，在所述衬底片的第一表面制作所述驱动电极之前，还包括在所述衬底片的第一表面形成第二绝缘层的步骤。

14.根据权利要求12所述的扭转式微机械磁场传感器的制备方法，其特征在于：步骤3)与步骤4)之间还包括将所述结构片减薄的步骤。

15.根据权利要求12所述的扭转式微机械磁场传感器的制备方法，其特征在于：步骤5)与步骤6)之间还包括如下步骤：

5-1)在所述感应线圈表面制作第三绝缘层；

5-2)在所述第三绝缘层表面继续制作所述感应线圈。

16.根据权利要求15所述的扭转式微机械磁场传感器的制备方法，其特征在于：步骤5-

2)之后还包括：

5-3)重复步骤5-1)至5-2)至少一次。

说明书

扭转式微机械磁场传感器及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于微机械传感器设计技术领域，特别是涉及一种扭转式微机械磁场传感器及其制备方法。

背景技术

[0002] 磁传感器是一类常见的传感器件，广泛应用于航空航天，地质勘探，消费电子以及汽车工业等领域，它的发展历史悠久，可追溯到上世纪二三十年代。根据工作原理的不同，比较常见的有以下几种：

[0003] 超导量子干涉器件(Superconducting Quantum Interference Device，SQUID)是迄今为止最灵敏的磁传感器，其分辨率可达到几个fT，此类传感器一般用于生物神经磁信号的测量，信号强度一般在pT或者更低的量级。但是，它的功耗较大(几瓦特)，需要工作在低温环境中，且易受到外界电磁干扰的影响，为此需要复杂的测量设备。霍尔传感器具有成本低，可靠性高，线性度好等优点，一般用于速度与位置传感，电压电流测量等场合。霍尔传感器零偏输出很大，且易受温度影响，因此需要温度补偿电路。磁通门传感器一般用来探测直流或低频弱磁场，但是磁芯和线圈的制作工艺复杂，难于集成，并且功耗和体积较大。各向异性磁阻(Anisotropic Magnetoresistive，AMR)传感器灵敏度约为半导体霍尔效应的100倍，常用于弱磁场的测量，且敏感单元可对传感器切向磁场响应，不同于霍尔传感器只能对法向的磁场响应,使其能够应用于霍尔传感器无法使用的场合。但是，AMR传感器在几个mT磁场下就会饱和,并且需要复杂的复位程序。巨磁阻(Giant Magnetoresistance，GMR)传感器的分辨率与AMR传感器的分辨率接近，但它的漂移和灵敏度受温度的影响比AMR传感器要大，此外，在强磁场(约1T)下器件会发生永久性的损坏。

[0004] 为了满足磁场传感器发展对小型化，低成本，低功耗以及高灵敏度的要求，近些年研究人员提出了基于MEMS(Microelectromechanical systems)技术的磁场传感器。目前，此类器件主要是利用洛仑兹力原理，首先在器件内制作扭转式的谐振结构，然后在谐振结构上制作通电线圈，器件工作时在线圈中施加与谐振结构谐振频率相同的交流电流，当有外部磁场存在时会受到洛伦兹力的作用从而激励谐振结构处于谐振状态，然后通过光学式，电容式，压阻式等检测方法测量谐振结构的位移，进而得到被测磁场的大小。与其他类型的传感器相比，MEMS磁场传感器具有体积小，重量轻，成本低等明显优点，但是，为了获得较高的灵敏度，就必须增大线圈中的电流，如此一来便增加了器件的功耗，另外，功耗的增大会带来温度的升高，从而影响器件稳定性。此外，大位移下器件还会呈现出明显的非线性。

发明内容

[0005] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种扭转式微机械磁场传感器及其制备方法，用于解决现有技术中的磁场传感器存在的功耗大、线性度差等问题。

[0006] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种扭转式微机械磁场传感器，所述扭转式微机械磁场传感器包括：谐振结构组件；

[0007] 所述谐振结构组件包括：谐振结构、第一绝缘层、感应线圈及驱动电极；所述第一绝缘层位于所述谐振结构表面；所述感应线圈位于所述第一绝缘层表面；所述驱动电极适于以静电驱动方式驱动所述谐振结构，使得所述谐振结构工作时处于扭转谐振模态。

[0008] 作为本发明的扭转式微机械磁场传感器的一种优选方案，所述谐振结构组件还包括：锚点及支撑梁；

[0009] 所述锚点位于一衬底表面；

[0010] 所述谐振结构及所述支撑梁均位于所述衬底设置有所述锚点的一侧；所述谐振结构与所述锚点及所述衬底表面均相隔一定的间距；所述支撑梁一端与所述锚点固定连接，另一端与所述谐振结构固定连接；

[0011] 所述驱动电极位于所述谐振结构与所述衬底之间，且位于所述衬底表面。

[0012] 作为本发明的扭转式微机械磁场传感器的一种优选方案，所述锚点及所述支撑梁的数量均为两个，所述锚点及所述支撑梁对称地分布于所述谐振结构的两侧。

[0013] 作为本发明的扭转式微机械磁场传感器的一种优选方案，所述锚点及所述支撑梁的数量均为一个，所述锚点及所述支撑梁位于所述谐振结构的同一侧。

[0014] 作为本发明的扭转式微机械磁场传感器的一种优选方案，所述谐振结构组件还包括弹性梁，所述支撑梁经由所述弹性梁与所述谐振结构固定连接。

[0015] 作为本发明的扭转式微机械磁场传感器的一种优选方案，所述驱动电极为两个，两个所述驱动电极及所述谐振结构均关于所述支撑梁对称分布。

[0016] 作为本发明的扭转式微机械磁场传感器的一种优选方案，所述衬底与所述驱动电极之间还设有第二绝缘层，所述第二绝缘层位于所述衬底表面，所述驱动电极位于所述第二绝缘层表面。

[0017] 作为本发明的扭转式微机械磁场传感器的一种优选方案，所述谐振结构上设有阻尼孔或阻尼槽。

[0018] 作为本发明的扭转式微机械磁场传感器的一种优选方案，所述驱动电极的静电驱动方式包括单端驱动或推挽驱动。

[0019] 作为本发明的扭转式微机械磁场传感器的一种优选方案，所述感应线圈至少为一层，每层所述感应线圈的匝数至少为一匝。

[0020] 作为本发明的扭转式微机械磁场传感器的一种优选方案，每层所述感应线圈的匝数为多匝，每层的多匝所述感应线圈的绕向相同。

[0021] 作为本发明的扭转式微机械磁场传感器的一种优选方案，所述感应线圈为多层，多层所述感应线圈相互间的绕向相同，且各层所述感应线圈之间设有第三绝缘层以将相邻所述感应线圈相隔离。

[0022] 作为本发明的扭转式微机械磁场传感器的一种优选方案，所述谐振结构组件还包括焊盘，所述焊盘为两个，其中一个所述焊盘与所述感应线圈的一端相连接，另一个所述焊盘与所述感应线圈的另一端相连接。

[0023] 作为本发明的扭转式微机械磁场传感器的一种优选方案，所述谐振结构组件的数量为两个，两个所述谐振结构组件相隔一定的间距且呈正交排列，适于检测平面内相互垂直的两个方向的磁场。

[0024] 本发明还提供一种扭转式微机械磁场传感器的制备方法，所述制备方法包括：

[0025] 1)提供一衬底片，所述衬底片包括相对的第一表面及第二表面，在所述衬底片的第一表面制作驱动电极；

[0026] 2)提供一结构片，所述结构片包括相对的第一表面及第二表面，在所述结构片的第一表面制作空腔结构；

[0027] 3)将所述衬底片与所述结构片键合，其中所述衬底片的第一表面及所述结构片的第一表面为键合面，以使得键合后所述驱动电极位于所述空腔结构内；

[0028] 4)在所述结构片的第二表面制作第一绝缘层；

[0029] 5)在所述第一绝缘层表面制作感应线圈；

[0030] 6)依据所述第一绝缘层刻蚀所述结构片以释放谐振结构。

[0031] 作为本发明的扭转式微机械磁场传感器的制备方法的一种优选方案，步骤1)中，在所述衬底片的第一表面制作所述驱动电极之前，还包括在所述衬底片的第一表面形成第二绝缘层的步骤。

[0032] 作为本发明的扭转式微机械磁场传感器的制备方法的一种优选方案，步骤3)与步骤4)之间还包括将所述结构片减薄的步骤。

[0033] 作为本发明的扭转式微机械磁场传感器的制备方法的一种优选方案，步骤5)与步骤6)之间还包括如下步骤：

[0034] 5-1)在所述感应线圈表面制作第三绝缘层；

[0035] 5-2)在所述第三绝缘层表面继续制作所述感应线圈。

[0036] 作为本发明的扭转式微机械磁场传感器的制备方法的一种优选方案，步骤5-2)之后还包括：

[0037] 5-3)重复步骤5-1)至5-2)至少一次。

[0038] 如上所述，本发明的扭转式微机械磁场传感器及其制备方法，具有以下有益效果：本发明的扭转式微机械磁场传感器由于采用静电驱动方式工作，器件的功耗几乎为零，不存在功耗过大而导致的器件温度稳定性问题；由电磁感应定律可知，本发明的扭转式微机械磁场传感器在大范围的磁场测量中都具有极佳的线性度。

附图说明

[0039] 图1显示为本发明实施例一中提供的扭转式微机械磁场传感器的俯视结构示意图。

[0040] 图2显示为本发明实施例一中提供的扭转式微机械磁场传感器的工作原理图。

[0041] 图3显示为本发明实施例二中提供的扭转式微机械磁场传感器的俯视结构示意图。

[0042] 图4显示为本发明实施例三中提供的扭转式微机械磁场传感器的俯视结构示意图。

[0043] 图5显示为本发明实施例四中提供的扭转式微机械磁场传感器的俯视结构示意图。

[0044] 图6显示为本发明实施例五中提供的扭转式微机械磁场传感器的俯视结构示意图。

[0045] 图7显示为本发明实施例六中提供的扭转式微机械磁场传感器的俯视结构示意图。

[0046] 图8显示为本发明实施例七中提供的扭转式微机械磁场传感器的俯视结构示意图。

[0047] 图9显示为本发明实施例八中提供的扭转式微机械磁场传感器的俯视结构示意图。

[0048] 图10显示为本发明实施例九中提供的扭转式微机械磁场传感器的制备方法的流程图。

[0049] 图11至图15显示为本发明实施例九中提供的扭转式微机械磁场传感器的制备方法中各步骤的截面结构示意图。

[0050] 元件标号说明

[0051] 10    谐振结构

[0052] 101   阻尼槽

[0053] 11    第一绝缘层

[0054] 12    感应线圈

[0055] 13    驱动电极

[0056] 14    锚点

[0057] 15    衬底

[0058] 16    支撑梁

[0059] 17    弹性梁

[0060] 18    焊盘

[0061] 20    衬底片

[0062] 21    结构片

[0063] 211   空腔结构

具体实施方式

[0064] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

[0065] 请参阅图1至图15。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

[0066] 实施例一

[0067] 请参阅图1，本发明提供一种扭转式微机械磁场传感器，本发明提供一种扭转式微机械磁场传感器，所述扭转式微机械磁场传感器包括：谐振结构组件；所述谐振结构组件包括：谐振结构10、第一绝缘层11、感应线圈12及驱动电极13；所述第一绝缘层11位于所述谐振结构10表面；所述感应线圈12位于所述第一绝缘层11表面；所述驱动电极13适于以静电驱动方式驱动所述谐振结构10，使得所述谐振结构10工作时处于扭转谐振模态。

[0068] 作为示例，所述谐振结构10的形状可以根据实际需要进行设定，优选地，本实施例中，所述谐振结构10的形状为矩形板状结构。

[0069] 作为示例，所述谐振结构组件还包括：锚点14及支撑梁16；所述锚点14位于一衬底15表面；所述谐振结构10及所述支撑梁16均位于所述衬底15设置有所述锚点14的一侧；所述谐振结构10与所述锚点14及所述衬底15表面均相隔一定的间距；所述支撑梁16一端与所述锚点14固定连接，另一端与所述谐振结构10固定连接；即所述谐振结构10通过所述支撑梁16固定于所述锚点14上，以使得所述谐振结构10悬浮于所述衬底15上方；所述驱动电极
13位于所述谐振结构10与所述衬底15之间，且位于所述衬底15表面。

[0070] 作为示例，所述锚点14及所述支撑梁16的数量可以根据实际需要进行设定，优选地，本实施例中，所述锚点14及所述支撑梁16的数量均为两个，所述锚点14及所述支撑梁16对称地分布于所述谐振结构10的两侧。

[0071] 作为示例，所述衬底15与所述驱动电极13之间还设有第二绝缘层(未示出)，所述第二绝缘层位于所述衬底15表面，所述驱动电极13位于所述第二绝缘层表面。

[0072] 作为示例，所述驱动电极13的数量可以根据实际需要进行设定，优选地，本实施例中，所述驱动电极13为两个，两个所述驱动电极13及所述谐振结构10均关于所述支撑梁16对称分布。

[0073] 作为示例，所述驱动电极13的静电驱动方式可以为单端驱动或推挽驱动；当所述静电驱动方式为单端驱动时，在两个所述驱动电极13中的任一个所述驱动电极13上施加直流加交流的驱动信号，另外一个所述驱动电极13不施加驱动信号；当所述静电驱动方式为推挽驱动时，在两个所述驱动电极13上同时施加直流加交流的驱动信号，其中两个所述驱动电极13上的交流信号的相位相反。

[0074] 作为示例，所述感应线圈12至少为一层，每层所述感应线圈12的匝数至少为一匝。

[0075] 在一示例中，每层所述感应线圈12的匝数为多匝，每层的多匝所述感应线圈12的绕向相同；每层的多匝所述感应线圈12的绕向可以根据实际需要进行设定，优选地，本实施例中，所述感应线圈12的绕向为逆时针绕向，但实际示例中并不以此为限。

[0076] 在又一示例中，所述感应线圈12为多层，多层所述感应线圈12相互间的绕向相同，且各层所述感应线圈12之间设有第三绝缘层(未示出)以将相邻所述感应线圈12相隔离；多层所述感应线圈12的绕向可以根据实际需要进行设定，优选地，本实施例中，所述感应线圈12的绕向为逆时针绕向，但实际示例中并不以此为限。

[0077] 作为示例，所述谐振结构组件还包括焊盘18，所述焊盘18的数量可以根据实际需要进行设定，优选地，本实施例中，所述焊盘18的数量为两个，其中一个所述焊盘18与所述感应线圈12的一端相连接，另一个所述焊盘18与所述感应线圈12的另一端相连接；两个所述焊盘18分别位于两个所述锚点14的表面。

[0078] 请参阅图2，本发明的扭转式微机械磁场传感器的工作原理为：所述驱动电极13作为固定电极，所述谐振结构10的下表面作为可动电极，在所述驱动电极13上施加电压之后，所述谐振结构10便会在静电力的激励下处于扭转谐振状态，位于所述谐振结构10上的所述感应线圈12则随着所述谐振结构10扭转并做切割磁感线的运动(图2中的箭头B表示磁感线方向)，从而在所述感应线圈12两端产生正比于外部磁场大小的感应电动势，通过检测所述感应电动势就可得到被测磁场的数值。

[0079] 实施例二

[0080] 请参阅图3，本实施例还提供一种扭转式微机械磁场传感器，本实施例中的所述扭转式微机械磁场传感器的结构与实施例一中所述的扭转式微机械磁场传感器的结构大致相同，二者的区别在于：实施例一中，所述锚点14及所述支撑梁16的数量均为两个，所述锚点14及所述支撑梁16对称地分布于所述谐振结构10的两侧；两个所述焊盘18分别位于两个所述锚点14的表面；而本实施例中，所述锚点14及所述支撑梁16的数量均为一个，所述锚点14及所述支撑梁16位于所述谐振结构10的同一侧；两个所述焊盘18位于同一个所述锚点14的表面。

[0081] 本实施例中所述的扭转式微机械磁场传感器的其他结构及工作原理与实施例一中所述的扭转式微机械磁场传感器的其他结构及工作原理完全相同，具体请参阅实施例一，此处不再累述。

[0082] 实施例三

[0083] 请参阅图4，本实施例还提供一种扭转式微机械磁场传感器，本实施例中的所述扭转式微机械磁场传感器的结构与实施例一中所述的扭转式微机械磁场传感器的结构大致相同，二者的区别在于：实施例一中，所述支撑梁16一端与所述锚点14固定连接，另一端与所述谐振结构10固定连接；即所述谐振结构10直接通过所述支撑梁16固定于所述锚点14上；而本实施例中还包括弹性梁17，所述支撑梁16经由所述弹性梁17与所述谐振结构10固定连接。

[0084] 作为示例，所述弹性梁17的形状可以为“S”形、“L”形、“W”形或“Z”形的一种或多种组合；图4中以所述弹性梁17的形状为“L”形作为示例，即图4中以所述弹性梁17为“L”形弹性梁作为示例。

[0085] 本实施例中所述的扭转式微机械磁场传感器的其他结构及工作原理与实施例一中所述的扭转式微机械磁场传感器的其他结构及工作原理完全相同，具体请参阅实施例一，此处不再累述。

[0086] 实施例四

[0087] 请参阅图5，本实施例还提供一种扭转式微机械磁场传感器，本实施例中的所述扭转式微机械磁场传感器的结构与实施例一中所述的扭转式微机械磁场传感器的结构大致相同，二者的区别在于：实施例一中，所述驱动电极13为两个，两个所述驱动电极13及所述谐振结构10均关于所述支撑梁16对称分布；而本实施例中，所述驱动电极13的数量为一个，所述驱动电极13及所述谐振结构10均不关于所述支撑梁16对称分布。

[0088] 本实施例中所述的扭转式微机械磁场传感器的其他结构及工作原理与实施例一中所述的扭转式微机械磁场传感器的其他结构及工作原理完全相同，具体请参阅实施例一，此处不再累述。

[0089] 实施例五

[0090] 请参阅图6，本实施例还提供一种扭转式微机械磁场传感器，本实施例中的所述扭转式微机械磁场传感器的结构与实施例一中所述的扭转式微机械磁场传感器的结构大致相同，二者的区别在于：实施例一中，所述谐振结构10的形状为矩形板状结构；而本实施例中，所述谐振结构10的形状为圆形板状结构。

[0091] 本实施例中所述的扭转式微机械磁场传感器的其他结构及工作原理与实施例一中所述的扭转式微机械磁场传感器的其他结构及工作原理完全相同，具体请参阅实施例一，此处不再累述。

[0092] 实施例六

[0093] 请参阅图7，本实施例还提供一种扭转式微机械磁场传感器，本实施例中的所述扭转式微机械磁场传感器的结构与实施例一中所述的扭转式微机械磁场传感器的结构大致相同，二者的区别在于：实施例一中，所述谐振结构10的形状为矩形板状结构，两个所述焊盘18分别位于两个所述锚点14的表面；而本实施例中，所述谐振结构10的形状为矩形环状结构，两个所述焊盘18位于同一个所述锚点14的表面。

[0094] 本实施例中所述的扭转式微机械磁场传感器的其他结构及工作原理与实施例一中所述的扭转式微机械磁场传感器的其他结构及工作原理完全相同，具体请参阅实施例一，此处不再累述。

[0095] 实施例七

[0096] 请参阅图8，本实施例还提供一种扭转式微机械磁场传感器，本实施例中的所述扭转式微机械磁场传感器的结构与实施例一中所述的扭转式微机械磁场传感器的结构大致相同，二者的区别在于：实施例一中，所述谐振结构10上未设有阻尼孔或阻尼槽；而本实施例中，所述谐振结构10上设有阻尼孔101或阻尼槽。

[0097] 本实施例中所述的扭转式微机械磁场传感器的其他结构及工作原理与实施例一中所述的扭转式微机械磁场传感器的其他结构及工作原理完全相同，具体请参阅实施例一，此处不再累述。

[0098] 实施例八

[0099] 请参阅图9，本实施例还提供一种扭转式微机械磁场传感器，本实施例中的所述扭转式微机械磁场传感器的结构与实施例一中所述的扭转式微机械磁场传感器的结构大致相同，二者的区别在于：实施例一中，所述谐振结构组件的数量为一个；而本实施例中，所述谐振结构组件的数量为两个，两个所述谐振结构组件相隔一定的间距且呈正交排列，适于检测平面内相互垂直的两个方向的磁场。

[0100] 需要说明的是，两个所述谐振结构组件呈正交排列具体是指，两个所述谐振结构组件的长度方向相垂直，亦即两个所述谐振结构组件中的所述谐振结构10的长度方向相垂直。以图9作为示例，图9中包括两个所述谐振结构组件，两个所述谐振结构组件的结构完全相同，只是二者的设置位置有所不同，即其中一个所述谐振结构组件等同于在另一个所述谐振结构组件的基础上旋转90°。

[0101] 本实施例中所述的扭转式微机械磁场传感器的其他结构及工作原理与实施例一中所述的扭转式微机械磁场传感器的其他结构及工作原理完全相同，具体请参阅实施例一，此处不再累述。

[0102] 实施例九

[0103] 请参阅图10，本发明还提供一种扭转式微机械磁场传感器的制备方法，所述制备方法适于制造如上述任一实施例中所述的扭转式微机械磁场传感器，所述制备方法包括：

[0104] 1)提供一衬底片，所述衬底片包括相对的第一表面及第二表面，在所述衬底片的第一表面制作驱动电极；

[0105] 2)提供一结构片，所述结构片包括相对的第一表面及第二表面，在所述结构片的第一表面制作空腔结构；

[0106] 3)将所述衬底片与所述结构片键合，其中所述衬底片的第一表面及所述结构片的第一表面为键合面，以使得键合后所述驱动电极位于所述空腔结构内；

[0107] 4)在所述结构片的第二表面制作第一绝缘层；

[0108] 5)在所述第一绝缘层表面制作感应线圈；

[0109] 6)依据所述第一绝缘层刻蚀所述结构片以释放谐振结构。

[0110] 在步骤1)中，请参阅图10中的S1步骤及图11，提供一衬底片20，所述衬底片20包括相对的第一表面及第二表面，在所述衬底片20的第一表面制作驱动电极13。

[0111] 作为示例，所述衬底片20可以为但不仅限于Si衬底片。

[0112] 作为示例，根据所述衬底片20的材质在所述衬底片20的第一表面制作所述驱动电极13之前，还包括在所述衬底片20的第一表面形成第二绝缘层(未示出)的步骤。

[0113] 作为示例，可以先采用热氧化或者化学气相沉积法在所述衬底片20的第一表面生长一层绝缘层，然后通过光刻以及刻蚀工艺形成所述第二绝缘层。

[0114] 作为示例，可以先采用物理气相沉积法或化学气相沉积法在所述衬底片20的第一表面沉积一层驱动电极材料层，然后通过光刻刻蚀工艺刻蚀所驱动电极材料层，以在所述衬底片20表面形成所述驱动电极13。

[0115] 作为示例，所述驱动电极13的数量可以根据实际需要进行设定，优选地，本实施例中，所述驱动电极13为两个。

[0116] 在步骤2)中，请参阅图10中的S2步骤及图12，提供一结构片21，所述结构片21包括相对的第一表面及第二表面，在所述结构片21的第一表面制作空腔结构211。

[0117] 作为示例，所述结构片21的材料可以与所述衬底片20的材料相同，也可以不与所述衬底片20的材料相同；优选地，所述结构片21的材料与所述衬底片20的材料相同；更为优选地，所述结构片21可以为但不仅限于Si结构片。

[0118] 作为示例，所述结构片21的形状及尺寸与所述衬底片20的结构及尺寸相同。

[0119] 作为示例，可以采用干法刻蚀工艺或湿法腐蚀工艺在所述结构片21的表面形成所述空腔结构211。

[0120] 在步骤3)中，请参阅图10中的S3步骤及图13，将所述衬底片20与所述结构片21键合，其中所述衬底片20的第一表面及所述结构片21的第一表面为键合面，以使得键合后所述驱动电极13位于所述空腔结构211内。

[0121] 作为示例，可以采用常规键合工艺将所述衬底片20与所述结构片21键合，键合工艺为本领域技术人员所熟知，此处不再累述。

[0122] 作为示例，将所述衬底片20与所述结构片21键合之后，还包括将所述结构片21减薄的步骤。具体的，可以采用化学机械抛光工艺将所述结构片21减薄。

[0123] 在步骤4)中，请参阅图10中的S4步骤，在所述结构片21的第二表面制作第一绝缘层。

[0124] 作为示例，可以采用化学气相沉积法或物理气相沉积法在所述结构片21的第二表面制作所述第一绝缘层。

[0125] 在步骤5)中，请参阅图10中的S5步骤及图14，在所述第一绝缘层11表面制作感应线圈12。

[0126] 作为示例，可以先在所述第一绝缘层11表面形成一层金属层，然后通过刻蚀工艺形成所述感应线圈12。

[0127] 在一示例中，所述感应线圈12为一层，所述感应线圈12的匝数至少为一匝。

[0128] 在一示例中，所述感应线圈12的匝数为多匝，多匝所述感应线圈12的绕向相同；多匝所述感应线圈12的绕向可以根据实际需要进行设定，优选地，本实施例中，所述感应线圈12的绕向为逆时针绕向，但实际示例中并不以此为限。

[0129] 在另一示例中，还包括如下步骤：

[0130] 5-1)在所述感应线圈12表面及裸露的所述第一绝缘层11表面制作第三绝缘层(未示出)；

[0131] 5-2)在所述第三绝缘层表面继续制作所述感应线圈12。

[0132] 作为示例，步骤5-2)之后还包括：

[0133] 5-3)重复步骤5-1)至5-2)至少一次。

[0134] 即在该示例中，所述感应线圈12为多层，多层所述感应线圈12相互间的绕向相同，且各层所述感应线圈12之间设有第三绝缘层(未示出)以将相邻所述感应线圈12相隔离；多层所述感应线圈12的绕向可以根据实际需要进行设定，优选地，本实施例中，所述感应线圈12的绕向为逆时针绕向，但实际示例中并不以此为限。

[0135] 在步骤6)中，请参阅图10中的S6步骤及图15，依据所述第一绝缘层11刻蚀所述结构片21以释放谐振结构10。

[0136] 作为示例，可以采用但不仅限于光刻刻蚀工艺依据所述第一绝缘层11刻蚀所述结构片21以释放所述谐振结构10。

[0137] 需要说明的是，在步骤6)中释放所述谐振结构10的过程中同时刻蚀形成所述支撑梁16(图15中未示出)。

[0138] 需要说明的是，若所述扭转式微机械传感器还包括弹性梁17(图15中未示出)，在步骤6)中释放所述谐振结构10的过程中同时刻蚀形成所述弹性梁17。

[0139] 综上所述，本发明提供一种扭转式微机械磁场传感器及其制备方法，所述扭转式微机械磁场传感器包括：谐振结构组件；所述谐振结构组件包括：谐振结构、第一绝缘层、感应线圈及驱动电极；所述第一绝缘层位于所述谐振结构表面；所述感应线圈位于所述第一绝缘层表面；所述驱动电极适于以静电驱动方式驱动所述谐振结构，使得所述谐振结构工作时处于扭转谐振模态。本发明的扭转式微机械磁场传感器由于采用静电驱动方式工作，器件的功耗几乎为零，不存在功耗过大而导致的器件温度稳定性问题；由电磁感应定律可知，本发明的扭转式微机械磁场传感器在大范围的磁场测量中都具有极佳的线性度。

[0140] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。