微机械MEMS陀螺仪原理和几大公司的典型基本工艺

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微机械MEMS陀螺仪原理,和业内几大公司的典型基本工艺介绍
2016/91 MEMS技术天地-屮国微米纳米技术学会的专业交流论坛 Gold Polysilicon 2 Si Substrate Oxide 1 Oxide 2 Polysilicon 1 Gold Polysilicon 2 Oxide 1 Oxide 2 Polysilicon 1 Gold Polysilicon 2 Oxide 1 Oxide 2 Polysilicon 1 STOd Sereo Pocess na (A Pad) 4coRM久es包 4RmM贤 Meegrenerd Mateos2突s 4 Theriot Bsdgndng 4 Isolation Cadet Thermd wet Odion (s02 4 Bred pol t Degosbon of LPCVD-Polygacon (Po) 8 Bred ody: Ptors lwclartstion 4 Bed Doly: Asing 4 Bred odly t Lthogachy sno Soe e Bred poy I Dry Etcg Polcon 4 Bred ooly Photoresist Ashing 4 5so10eeosde: Depcbon df LPCVO- Oeo 02) 8 Soofedewde: Lthogach snd So 4 5so40elowo: Dy Bcwg One-52 6 53ofodond: PR Remora. Ftccoresot Aung 4 Srta Lee t Depen d Tho Porson! Ep-foly Sructure Lere t omma Meora Rwnreaio oMp 4 Structual Lye i Heaing 4 Sructure Lerer t wet Etchng (a) PSG 4 ructus Lare t UACVD-Oxse(so2) 4 Sructure Lee t Nyom trdlrtatnn 4 Structual Ler wet Etchng (ar)OxM-5o3 s Mtd lner: Drcoton df PD-Almnun (AD) 4s:的gs 6 Meta lwer wet Bdhg Aruna 4 Meds lwer: FR Remmwowwlshwtorte Ashew 8 Mode eiements: Lthog achy snoe soe 4 Mt emmens: Hg Apect Rao ttchrgce 4 Mede cements:FR Remova: Ptotorees Aung 4 Mede elements: H Vaor Rcng one-904 在封装上,ST采用了先进的晶圆级封装(WP)和TSV技术,将 MEMS Sensor品圆和Cap晶圆通过Au-Au热压 键合实现晶圆级封装,取代了之前的 Glass-frit粘结方式; MEMS Sensor部分ASLC电路之间通过IsV技术 实现导电连接,不需要打线( Wire bonding),MENS器件的而积得以进一步缩小,目前ST的三轴陀螺仪 http:/memst.csmnt.orgcn/read-htm-tid-114654-toread-1-page-1.htm 3 2016/91 MEMS技术天地-屮国微米纳米技术学会的专少交流论坛 的面积达到1mm2左右。 Invensense ne工艺 Invensense是家 Fabless公司,拥有制作MEM惯性传感器的NF( Nasiri- Fabrication)工艺,并且将该 工艺 licens给了新加坡的 Global Foundry。著名的产品有三轴IDG-3200陀螺仪和MPU6000合传感器 等,用在娱乐产业以及相机防抖等。 Invensense的NFT艺分为四大流程 ndle w Cavity sol Devita Definition MEMS Bonded to CMOS MEMS CMOS 在1)流程中制作惯性器件的 Cap wafer,并与流程2)中 Sensor wafer通过0 xide fusion bonding实现晶 圆级键合;2)流程中键合的 wafer是一块单品waer,運过减溥、刻蚀等工艺加工惯性器件结构,最后会 沉积Ge作为与流程3)中 ASIC Wafer键合的金属:在3)中就是 ASIC Wafer经过进一步加工;在4)流程, Sensor wafer和 ASIC wafer通过A1-G键合实现晶圆级封装 VTI工艺 芬兰ⅥII公司也是·家卜 ables公司,由 Texas Instruments以及上海先进半导休公司代L,著有三轴陀螺 仪CMR3000,如佟11所示。不过这家公司在去年被日本村田( mutura)所收购。 ⅥT和 Invensense的工艺流程有些相似的地方,体现在 Sensor wafer和 cap wafer的加工上。不过l还要 多一个 wafer,这块 wafer采用了先进的TsV技术, Sensor wafer通过该 wafer和 ASIC Wafer实现导电连 http:/memst.csmnt.orgcn/read-htm-tid-114654-toread-1-page-1.htm 4/5 2016/91 MEMS技术天地-屮国微米纳米技术学会的专少交流论坛 接,也要通过该 wafer实现三轴陀螺仪, Oxide TitaniumAluminum Oxide Oxide Glass Aluminum UBM Bump w Underfill wear baer Solder Ball IMD ASIC CMR3000 Schematic Construction( Courtesy of System Plus Consulting X-fab工艺 德国Ⅹfab提供了基于 Sol wafer的Ms惯性传感器加工技术,其优势就是不需要外延 Polysi,对厚度范 围10~100um的 device wafer做DRE就可以加工形成MES惯性传感器的结构,而且 device wafer卜面的 oxide可作为牺牲层释放。 Meal line -lop cap (9) Glass te sealine Under metal cnide ■早国 Device waser Buried aide Trench boated aea Movable structure 不过,需要注意的是,Ⅹfab不像 Invensense那样 Sensor wafer和 cap wafer键合形成 SoI Wafer,而是直 接利用 SoI wafer制作MS器件和特殊的CMOS工艺电路,这个工艺弊端较多,首先就是很多 IC foundries 不提供这种基于 SOI wafer的CMOS工艺,而且直接在 SoI wafer上难以制作三轴的陀螺仪。目前,上海深 迪半导体公司在该公司做陀螺仪的代工生产。 可@您关注的人,最多可@3人选择好友 http:/memst.csmnt.orgcn/read-htm-tid-114654-toread-1-page-1.htm 5/5

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