您现在的位置是:首页 > 传感器

MEMS的制造方式和优势

2023-08-26 02:08:32

  MEMS的制造方式

  MEMS器件和集成电路IC芯片是通过类似的过程制造的。两者都始于基础衬底晶圆(通常是硅或玻璃),然后通过后续步骤进行构建和雕刻:

  通过沉积添加材料层,通过掩模和光刻对表面进行图案化,以及通过蚀刻减去不需要的部分。

  

  MEMS工艺与IC有四个关键方面的区别:首先,MEMS采用了更多种沉积材料,例如压电材料(例如钽酸锂,铌酸锂和PZT)和贵金属电极层(例如金和银)。其次,要产生复杂的三维结构,MEMS制造需要更广泛的处理步骤,包括深反应离子刻蚀(导致接近垂直的侧壁),晶圆级封装以及沉积可能小于一微米厚。第三,MEMS微结构的成形既发生在沉积层内又发生在基板内。

  第四,对于MEMS工艺,物理世界中的测试与数字世界中的测试一样多。大多数IC芯片只需要接收电流即可确定其数字输出通过还是失败。另一方面,使MEMS感测物理参数或与物理参数相互作用。因此,MEMS的测试协议比IC芯片的测试协议更加复杂。加速度计和陀螺仪必须移动,微镜必须在光源下致动,并且压力传感器需要施加物理压力。

  MEMS的优势

  不管制造和测试的复杂性如何,MEMS相对于其较大的宏观等效物都具有若干关键优势。

  尺寸是最明显的好处。MEMS可以安装在全尺寸组件无法安装的位置。没有这些微型机器,智能手机电子可穿戴设备就不会成为日常生活中必不可少的部分。自动驾驶汽车将充满大量传感器。某些现代工具和产品将根本不存在。

  MEMS 速度很快。组件之间的电气距离很短,缩短了响应时间。很小的运动部件行进的距离更短,并且可以获得更高的频率。

  MEMS所产生的性能和精度水平是传统全尺寸组件所无法达到的(例如,损耗大大降低,灵敏度调整为更小数量)。

  由于功耗仅是传统组件的一小部分,因此对便携式产品电池的需求就大大减少了。

  MEMS具有很高的可靠性。硅材料可以承受很少的疲劳而反复弯曲,并且在不可思议的循环次数下可以提供非常长的使用寿命。

  尽管前期研究,设计和设置成本可能很高,但使用类似于IC行业的批处理技术可扩展的批量生产导致MEMS 的单位成本非常低。