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意法半導體(ST)關鍵感測器,可縮小立體微機械加工技術和表面微機械加工技術,強化汽車工業之應用

 2015-01-21

 

  • THELMA60製程進入量產階段
  • 以近乎表面微機械加工技術的成本實現立體微機械加工技術的靈敏度

 

ST宣佈其獨有且已通過標準認證的THELMA60[1]表面微機械加工MEMS感測器製程進入量產階段。

 

過去,半導體廠商是依靠兩種不同製程來大規模生產高精密度3D MEMS產品,例如加速度計、陀螺儀、麥克風和壓力感測器。業界公認表面微機械加工技術(Surface Micromachining)的成本效益較優,而立體微機械加工技術(Bulk Micromachining)則能夠實現更高的靈敏度和精密度。意法半導體的創新成果集這兩項技術優勢於一身,為表面微機械加工MEMS產品帶來新興領域的應用機會及開創嶄新的市場優勢。

 

Yole Développement總裁暨執行長Jean-Christophe Eloy表示:「眾多廠商皆曾試著在表面微機械加工產品上尋求立體微機械加工技術的精準度和靈敏度,以因應快速成長的物聯網、消費性電子、行動裝置對規模效益的要求,但均以失敗告終。而意法半導體利用其新的60µm厚外延層表面微機械加工製程,以創新的方式有效解決了這個難題。」

 

意法半導體執行副總裁暨類比、MEMS和感測器事業群總經理Benedetto Vigna表示:「意法半導體THELMA60表面微機械加工技術的問世開啟了慣性感測器(inertial sensors)的新紀元。正如目前已進入量產的客戶設計證明,對於靈敏度有極高要求並具有挑戰性的應用,例如植入性醫療裝置、航太系統(aerospace systems)和震波探勘(seismic exploration)的高階感測器等曾經被立體微機械加工技術壟斷的市場,THELMA60是一個能夠為這些應用有效地提高成本效益的理想解決方案。在我們徹底改變了消費型慣性感測器市場後,將更進一步改變高階感測器的市場規則,而這只是一個開始。」

 

技術說明

表面微機械加工技術是在矽晶圓(silicon wafer)上面產生的厚晶層(又稱外延層)內製作能夠活動的微型結構。外延層的厚度通常為25微米,相當於白血球細胞的直徑。外延層製程包括新材料沉積(deposition)、切割(cutting)和光刻遮罩(photolithographic masking)操作,這些流程的目的是在MEMS產品內製作能過活動的結構;這個活動結構的大小與產品的靈敏度相關。表面微機械加工的能效和成本效益特別優異,是消費性電子、行動裝置以及物聯網(Internet of Things,IoT)應用的理想選擇。

 

反之,立體微機械加工技術是直接在矽基板(silicon substrate)製作微型結構。因此,立體微機械加工技術製作出的微型結構尺寸較大、精確度與靈敏度也就更高。當然,更高的靈敏度所需的成本代價也更高,目標市場包括醫療、航太、汽車以及其它高階工業應用。

 

意法半導體將外延層的厚度增至60微米,使其靈敏度達到傳統立體微機械加工MEMS的水準。

 


[1] THELMA60:60µm Thick Epi-poly Layer for Micro-gyroscopes and Accelerometers;用於製造微型陀螺儀和加速度計的60µm厚外延層