mems工艺和半导体工艺的区别

mems工艺和半导体工艺的区别,第1张

mems工艺和半导体工艺的区别:

1、MEMS加工技术工艺是根据产品需要,在各类衬底(硅衬底,玻璃衬底,石英衬底,蓝宝石衬底等等)制作微米级微型结构的加工工艺。而ic工艺则侧重于半导体器件的制作,其衬底基本以硅衬底为主,少数特殊器件会使用GaAs/GaN等材料,其工艺核心是为了制作高集成度的各类器件,目前已经做到纳米级,特征尺寸更加精细。MEMS加工技术工艺制作的微型结构主要是作为各类传感器和执行器等,其中更加器件原理需要而制作的可动结构(齿轮,悬臂梁,空腔,桥结构等)以及各种功能材料,本质上是将环境中的各种特征参数(温度,压力,气体,流量等等)变化通过微型结构转化为各种电信号(电压,电阻,电流等)的差异,以实现小型化高灵敏的传感器和执行器。

2、半导体工艺指半导体制造工艺,工艺过程多晶硅到区熔或直拉到单晶硅棒到滚、切、磨、抛到硅片,硅片是一种硅材料通过加工切成一片一片的。硅是一种硬度很高的物质,硅材料看起来像石头一样,他要经过清洗干净然后用炉子加热融化形成一个大块的硅锭,然后再用特定机器来进行细切成一片一片。

MEMS压力传感器的结构与工作原理及应用技术 MEMS是指集微型压力传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。 MEMS压力传感器可以用类似集成电路(IC)设计技术和制造工艺,进行高精度、低成本的大批量生产,从而为消费电子和工业过程控制产品用低廉的成本大量使用MEMS传感器打开方便之门,使压力控制变得简单易用和智能化。

MEMS压力传感器原理:

目前的MEMS压力传感器有硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器,两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器。硅压阻式压力传感器是采用高精密半导体电阻应变片组成惠斯顿电桥作为力电变换测量电路的,具有较高的测量精度、较低的功耗,极低的成本。惠斯顿电桥的压阻式传感器,如无压力变化,其输出为零,几乎不耗电。

MEMS硅压阻式压力传感器采用周边固定的圆形的应力杯硅薄膜内壁,采用MEMS技术直接将四个高精密半导体应变片刻制在其表面应力最大处,组成惠斯顿测量电桥,作为力电变换测量电路,将压力这个物理量直接变换成电量,其测量精度能达0.01%~0.03%FS。硅压阻式压力传感器结构如图3所示,上下二层是玻璃体,中间是硅片,硅片中部做成一应力杯,其应力硅薄膜上部有一真空腔,使之成为一个典型的绝压压力传感器。应力硅薄膜与真空腔接触这一面经光刻生成如图2的电阻应变片电桥电路。当外面的压力经引压腔进入传感器应力杯中,应力硅薄膜会因受外力作用而微微向上鼓起,发生d性变形,四个电阻应变片因此而发生电阻变化,破坏原先的惠斯顿电桥电路平衡,电桥输出与压力成正比的电压信号。

传统的机械量压力传感器是基于金属d性体受力变形,由机械量d性变形到电量转换输出,因此它不可能如MEMS压力传感器那样做得像IC那么微小,成本也远远高于MEMS压力传感器。相对于传统的机械量传感器,MEMS压力传感器的尺寸更小,最大的不超过1cm,使性价比相对于传统“机械”制造技术大幅度提高。 


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