MEMS制造技术广为使用

2008-05-05 15:35:14来源: 半导体国际

  大约在一年以前,微机电系统(MEMS)的制造厂达到非常大量生产与成本降低的目标,在几种不同方面的制造技术上获得突破。最近,更多的障碍被克服了,使得MEMS可以直接整合CMOSIC芯片,而不只是放在同一个模块。因为可以达成现有的半导体IC基础建设,在许多方面,可以用来制造这些MEMS,有愈来愈多的商用纯制造晶圆厂开始帮无晶圆厂的设计公司制造MEMS,就像半导体IC生产的模式一样。

  几个MEMS制造的关键突破已经预见了这个芯片上的整合,包括大量混合的MEMS/CMOS组件的出现,有些已经找到应用在消费性产品的方法,例如游戏。除此以外,第一个全数字MEMS产品,使用在蓝牙耳机组与行动电话的麦克风,已在去年以单芯片的形式发表。

  MEMS在芯片上可能被狭窄的定义为致动器或是传感器。一般来说,MEMS现在由各种广范围的芯片级组件所组成,包括机械功能,通常为三度空间的型态,并且常常需要以特殊的方法来制造。金属与塑料可以与硅材料作结合。因为MEMS组件至少会有一部分在硅上面建立,更进一步地整合其它组件到全部硅组件将是逻辑延伸的部分。然而,电机组件的限制传统上包括了在IC上面制作的困难度。

  独立的研发中心IMEC,已经开发出包括CMOS电路的MEMS变换器,整合在单颗IC上的硅制程,以及IC上多晶硅锗单颗IC整合MEMS以及驱动与讯号处理电路在相同的CMOS基板上。多晶硅锗制程技术已经使用在制造陀螺仪芯片与微镜数组芯片,具有多样功能、性能与可靠度提升,以及较小的封装尺寸与较低成本,可用来大量生产。

  降低成本

  然而,是否这种等级的单颗整合将可能使制造MEMS完全在单颗IC制程上实现,例如CMOS制程或其它将有讨论的空间。大部分的MEMS产业专家不相信这种制程将会是低成本,因为MEMS组件与CMOS组件在结构上差异很大,需要不同的制程方法。特别的是,这两种形式的结构不能分享相同的形式或是尺寸等级。因为它们一开始的制程外型的差异就很大,正常制程需要收缩为CMOS制程的一部分与一小区域,并且要保持在相对不昂贵的前提下,将无法应用在这种整合单颗组件的MEMS部分。取而代之的是,如果分开制造这两种形式的组件,表示正常制程的收缩可以应用在一般的CMOS制程。

  在芯片的等级上,尝试整合MEMS与容纳CMOS IC在功能整合与降低成本方面又受到良率的问题所困扰,失去降低成本的意义。即使制造上遵循着混合MEMS-CMOS制程,或是只有MEMS用的CMOS兼容制程,通常需要晶圆厂从CMOS晶圆转移到另外一个地点以完成该组件的MEMS部分,才能完成最后的组装。

  随着制造MEMS的商用纯晶圆厂数目逐渐上升,无晶圆厂的设计公司可以投资更多心力在自有的专利研发上,而不用尝试在制造技术可行性上。因此,成本可以降得更低,MEMS技术正被设计应用到各种范围的消费性产品上,例如使用硅麦克风的行动电话、启动安全气囊的加速度计,以及估计胎压的压力传感器。以MEMS为基础的震动侦测器正被设计使用在行动电话与笔记型计算机,还有MEMS加速度计及陀螺仪将增加到GPS系统里面。

 

关键字:CMOSIC  MEMS-CMOS  MEMS技术  制程  组件  胎压  制造技术  芯片

编辑:孙树宾 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/MEMS/2008/0505/article_90.html
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