MEMS技术深刻地影响了现代传感器的发展,是传感器小型化、低功耗、智能化的关键技术,由MEMS技术制造的MEMS传感器在各种传感器中占据重要份额。
其中,MEMS芯片和ASIC芯片是一个MEMS传感器中技术和价值含量最高的部分。你知道MEMS芯片是怎么被制造出来的吗?MEMS芯片与集成电路芯片有什么区别?
MEMS传感器的主要构造?MEMS芯片与集成电路芯片有什么区别?
MEMS是Micro-Electro-MechanicalSystem的缩写,中文名称是微机电系统,是将微电子电路技术与微机械系统融合到一起的一种工业技术,它的操作范围在微米尺度内。
此外还有纳米机电系统( NEMS ) ,是一类在更微小的纳米尺度上集成电气和机械功能的设备,NEMS技术目前在量产和商业化上仍存在一些挑战。
用MEMS技术制造的新型传感器,就称为MEMS传感器。我们知道,一般传感器的主要构造有敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源四部分组成。那么,MEMS传感器的主要构造是怎样的呢?
以下是一颗MEMS声学传感器典型的产品构造示意图,我们可以看到MEMS传感器的构造,主要有MEMS芯片——用来感知信号,即相当于敏感元件;以及ASIC芯片——用来处理信号,即转换与变换元件。
那么,同样是芯片,MEMS芯片与集成电路芯片有什么区别?
MEMS器件的制造技术主要有以美国为代表的集成电路技术,日本以精密加工为特征的MEMS技术和德国的LIGA技术。当前,MEMS芯片采用的就是集成电路技术,也是目前最广泛应用的MEMS器件制作加工方式。
与集成电路一样,MEMS芯片广泛采用硅作为晶圆衬底材料,而基于集成电路制造的光刻、薄膜沉积、刻蚀、掺杂等单项工艺,也成为MEMS芯片制造的通用技术,主要分为:前端工艺和后端封装工艺。其中,前端工艺主要包含晶圆清洗、光刻、蚀刻等步骤;后端封装工艺主要包含测试、封装和成品检测。
MEMS芯片和集成电路芯片虽然都是在半导体晶圆上的微型元件,但二者还是有些区别。相比于集成电路芯片,MEMS芯片通过微机械结构控制物理现象并转换为电信号输出,能够实现机械与电子之间的互动。集成电路芯片主要利用电流、电磁等方式传输信号。
普通集成电路芯片是在半导体晶体中,把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,为了在一定面积的晶圆内塞入更多的晶体管等元件(这代表更强的性能),因此集成电路芯片追求更高的制程,譬如CPU、GPU等逻辑芯片,以及存储芯片等。