MEMS磁场传感器（磁力计）晶圆级磁屏蔽层
MEMS磁场传感器通过微型化结构实现磁场检测，但易受封装应力、环境磁场干扰导致输出漂移。晶圆级磁屏蔽层在芯片制造阶段直接沉积高导磁薄膜（如坡莫合金）或集成磁屏蔽结构，形成与传感单元共生的屏蔽层。该技术通过就近引导杂散磁场绕开敏感区，从根源抑制外部干扰，为磁力计提供“原生免疫能力”，是保障微型化、高集成度磁传感系统可靠运行的关键技术。
1. 全生命周期抗扰性：屏蔽层与传感单元同步制造，从晶圆级规避封装引入的应力磁敏问题，提升长期稳定性。
2. 微型化与集成化：薄膜屏蔽层厚度仅数微米，不增加封装体积，适配穿戴设备、物联网节点等空间受限场景。
3. 批量成本优势：利用半导体工艺实现屏蔽层批量沉积，较分立式屏蔽成本降低80%，适合大规模消费电子应用。
4. 精准磁场聚焦：通过拓扑优化设计（如磁通集中器结构），增强目标磁场信号，同时抑制垂直方向干扰，提升信噪比。
5. 多轴协同屏蔽：支持三轴磁力计的全向屏蔽，确保任意姿态下的测量一致性。
屏蔽效能：针对低频干扰（DC-1kHz），晶圆级屏蔽层需提供至少 20dB-40dB 的衰减，确保在强干扰源（如5mT）附近仍能保持微特斯拉（μT）级的测量精度。
材料特性：通常采用高磁导率的坡莫合金（NiFe）或非晶合金薄膜，初始磁导率 μi 需达到 2,000-10,000，且具备低矫顽力以减少磁滞误差。
应力敏感性：屏蔽层材料需具备低磁致伸缩系数（λs ≈ 0），防止因封装热应力或机械弯曲导致磁导率下降，从而引起灵敏度漂移。
频率响应：薄膜厚度需控制在集肤深度以内，确保在 100Hz-1kHz 的地磁导航频段内屏蔽效能不衰减。
工艺兼容性：屏蔽层沉积与刻蚀工艺需兼容 CMOS 及 MEMS 后道工序，耐受 400℃ 左右的退火温度而不发生层间扩散或氧化。
| 指标名称 | 典型参数要求 | 技术说明 |
|---|---|---|
| 低频屏蔽效能 | ≥ 30 dB (DC-100Hz) | 有效抑制PCB板级直流及工频杂散磁场 |
| 材料磁导率 | μi ≥ 5,000 | 采用电镀坡莫合金（Ni80Fe20），经磁场退火 |
| 交叉轴灵敏度 | < 1% | 屏蔽结构优化设计，隔离正交方向磁场干扰 |
| 薄膜厚度 | 2 - 10 μm | 兼顾屏蔽效能与MEMS机械结构应力控制 |
| 磁滞误差 | < 0.5% F.S. | 低矫顽力材料，确保测量重复性 |
| 热稳定性 | -40℃ ~ 85℃ | 磁导率温度系数 < 0.1%/℃，防止温漂 |
