工欲善其事，必先利其器。在全球化的今天，專(zhuān)利已不僅僅是創(chuàng)新的一種保護(hù)手段，它已成為商業(yè)戰(zhàn)場(chǎng)中的利器。麥姆斯咨詢傾情打造MEMS、傳感器以及物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的專(zhuān)利運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，整合全產(chǎn)業(yè)鏈知識(shí)產(chǎn)權(quán)資源，積極推動(dòng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)與有效利用。磁傳感器是一類(lèi)常見(jiàn)的傳感器件，廣泛應(yīng)用于航空航天、地質(zhì)勘探、消費(fèi)電子以及汽車(chē)工業(yè)等領(lǐng)域。據(jù)麥姆斯咨詢數(shù)據(jù)，2016年，全球磁傳感器市場(chǎng)規(guī)模為16.4億美元，未來(lái)幾年將以每年8%的速度增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2022年將增長(zhǎng)至到26億美元。

2016~2022年磁傳感器市場(chǎng)預(yù)測(cè)

目前主要的磁傳感技術(shù)根據(jù)工作原理的不同，包括霍爾、AMR（各向異性磁阻傳感器）、GMR（巨磁阻）、TMR（隧道磁電阻）、磁通門(mén)、磁感應(yīng)（Magneto Inductive）、超導(dǎo)量子干涉儀（SQUID）等。

按技術(shù)原理分類(lèi)的磁傳感器市場(chǎng)超導(dǎo)量子干涉器件（SQUID）是迄今為止最靈敏的磁傳感器，其分辨率可達(dá)到幾個(gè)fT，此類(lèi)傳感器一般用于生物神經(jīng)磁信號(hào)的測(cè)量，信號(hào)強(qiáng)度一般在pT或者更低的量級(jí)。但是，它的功耗較大（幾瓦特），需要工作在低溫環(huán)境中，且易受到外界電磁干擾的影響，為此需要復(fù)雜的測(cè)量設(shè)備。霍爾傳感器具有成本低，可靠性高，線性度好等優(yōu)點(diǎn)，一般用于速度與位置傳感，電壓電流測(cè)量等場(chǎng)合。霍爾傳感器零偏輸出很大，且易受溫度影響，因此需要溫度補(bǔ)償電路。磁通門(mén)傳感器一般用來(lái)探測(cè)直流或低頻弱磁場(chǎng)，但是磁芯和線圈的制作工藝復(fù)雜，難于集成，并且功耗和體積較大。AMR傳感器靈敏度約為半導(dǎo)體霍爾效應(yīng)的100倍，常用于弱磁場(chǎng)的測(cè)量，且敏感單元可對(duì)傳感器切向磁場(chǎng)響應(yīng)，不同于霍爾傳感器只能對(duì)法向的磁場(chǎng)響應(yīng),使其能夠應(yīng)用于霍爾傳感器無(wú)法使用的場(chǎng)合。但是，AMR傳感器在幾個(gè)mT磁場(chǎng)下就會(huì)飽和,并且需要復(fù)雜的復(fù)位程序。GMR傳感器的分辨率與AMR傳感器的分辨率接近，但它的漂移和靈敏度受溫度的影響比AMR傳感器要大，此外，在強(qiáng)磁場(chǎng)（約1T）下器件會(huì)發(fā)生永久性的損壞。為了滿足磁場(chǎng)傳感器發(fā)展對(duì)小型化，低成本，低功耗以及高靈敏度的要求，近些年研究人員提出了基于MEMS（Microelectromechanical systems）技術(shù)的磁場(chǎng)傳感器。目前，此類(lèi)器件主要是利用洛侖茲力原理，首先在器件內(nèi)制作扭轉(zhuǎn)式的諧振結(jié)構(gòu)，然后在諧振結(jié)構(gòu)上制作通電線圈，器件工作時(shí)在線圈中施加與諧振結(jié)構(gòu)諧振頻率相同的交流電流，當(dāng)有外部磁場(chǎng)存在時(shí)會(huì)受到洛倫茲力的作用從而激勵(lì)諧振結(jié)構(gòu)處于諧振狀態(tài)，然后通過(guò)光學(xué)式，電容式，壓阻式等檢測(cè)方法測(cè)量諧振結(jié)構(gòu)的位移，進(jìn)而得到被測(cè)磁場(chǎng)的大小。與其他類(lèi)型的傳感器相比，MEMS磁場(chǎng)傳感器具有體積小，重量輕，成本低等明顯優(yōu)點(diǎn)，但是，為了獲得較高的靈敏度，就必須增大線圈中的電流，如此一來(lái)便增加了器件的功耗，另外，功耗的增大會(huì)帶來(lái)溫度的升高，從而影響器件穩(wěn)定性。此外，大位移下器件還會(huì)呈現(xiàn)出明顯的非線性。本發(fā)明提出了一種扭轉(zhuǎn)式微機(jī)械磁場(chǎng)傳感器及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中MEMS磁場(chǎng)傳感器存在的功耗大、線性度差等問(wèn)題。

扭轉(zhuǎn)式微機(jī)械磁場(chǎng)傳感器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖本發(fā)明的扭轉(zhuǎn)式微機(jī)械磁場(chǎng)傳感器主要包括諧振結(jié)構(gòu)組件。該諧振結(jié)構(gòu)組件包括：諧振結(jié)構(gòu)、第一絕緣層、感應(yīng)線圈及驅(qū)動(dòng)電極。其中，第一絕緣層位于諧振結(jié)構(gòu)表面；感應(yīng)線圈位于第一絕緣層表面；驅(qū)動(dòng)電極適于以靜電驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)諧振結(jié)構(gòu)，使得諧振結(jié)構(gòu)工作時(shí)處于扭轉(zhuǎn)諧振模態(tài)。本發(fā)明的扭轉(zhuǎn)式微機(jī)械磁場(chǎng)傳感器由于采用靜電驅(qū)動(dòng)方式工作，器件的功耗幾乎為零，不存在功耗過(guò)大而導(dǎo)致的器件溫度穩(wěn)定性問(wèn)題；由電磁感應(yīng)定律可知，本發(fā)明的扭轉(zhuǎn)式微機(jī)械磁場(chǎng)傳感器在大范圍的磁場(chǎng)測(cè)量中都具有極佳的線性度。