中国MEMS传感器生产规模分析调研(4)

2019-08-20 19:26

3.3、ST (意法半导体)

表9 中国半导体传感器市场重点厂商评价——ST

意法半导体(ST)是由意大利SGS和法国Thomson半导体于1987年合并组建。1984 年,意法半导体进入中国,目前,其在中国拥有员工超过4千人,并相继在北京、成都、 厦门、深圳等地设立了销售部门,在上海、北京设立研发机构,以及在深圳设立后端封 装测试工厂。

在半导体传感器产品领域,ST主要进行压力传感器、加速度传感器以及陀螺仪、硅麦克风等产品的研发和生产。产品最初主要应用于汽车、工业控制领域。近两年,看好消费电子以及通讯电子领域MEMS市场的巨大潜力,ST传感器产品凭借与Iphone手机以及任天堂游戏机的完美结合,从而成功开拓这两个领域,并成为消费电子以及通讯产品领域半导体传感器市场领导者。此外,ST还为多家半导体传感器厂商进行产品代工,这也是其半导体传感器业务的重要收入来源。2009年,ST推出多款加速度计新产以进一步捍卫其在3C领域的优势地位。2009年,ST半导体加速度产品中国地区实现销售额7.0亿元,位列第三。

ST SWOT分析

3.4、Bosch(博世)

中国半导体传感器市场重点厂商评价——Bosch

作为全球顶级汽车整机制造厂商,为配套其汽车电子应用,博世自主进行MEMS 压力计、加速度计以及陀螺仪等产品以及模块的生产与开发。目前,博世是汽车电子领 域半导体传感器市场主导者,主要供应汽车电子用压力计模块以及加速度计模块等产 品。此外,博世也是全球最大半导体传感器制造商,拥有DRIE等独特MEMS制备工艺。 2005年,为进一步拓展消费电子以及其他产品领域半导体传感器市场,博世公司 成立子公司Bosch Sensortec进行汽车电子领域之外的半导体传感器产品研发和市场 推广。此外,为进一步开发MEMS谐振器等新兴产品,博世对初创专业型半导体传感器 公司SiTime公司进行投资并授予其授权其协助开发博世谐振器业务。2009年,博世收 购硅麦克风厂商Akusitca以进一步加大其对3C领域的扩展力度。2009年,博世半导体 传感器产品中国地区实现销售6.9亿元,位列第四。 Bosch SWOT分析

3.5、Knowles (楼氏)

中国半导体传感器市场重点厂商评价——Knowles

楼氏集团创立于1946年,总部位于美国伊利诺州芝加哥市,是全球领先的麦克风 产品以及声学系统解决方案供应商。在中国市场,1996年,楼氏电子在苏州工业园区 投资建厂,该厂目前已成为楼氏全球最大生产基地。随后为进一步扩充产能,楼氏在山 东潍坊建立声学器件生产线。

在半导体传感器产品领域,楼氏是全球硅麦克风产品技术领导者和市场主导者。

2005年,楼氏公司率先实现硅麦克风产品的规模化生产,并将产品成功应用于手机、 通讯设备、计算机、消费电子等产品领域中。目前,全球60%以上硅麦克风产品市场由 楼氏占据。中国市场上,在强大的电子整机产量的支撑下,2009年,楼氏硅麦克风产 品中国市场实销售额6.2亿元。 表14 Knowles SWOT分析

三、MEMS传感器的生产工艺介绍

1 设计

例:微加速度计设计

性能指标

1.量程:0~A g、0~B g、0~C g和0~D g 2.抗过载能力大于M g 3.频响范围:>N Hz

第一阶段 知识的积累

一、压阻式微加速度计的工作原理

压阻效应:以单晶硅为例,当压力作用在单晶硅上时,硅晶体的电阻率发生显著变化的效应称为压阻效应。 二、硅材料的选择 三、典型结构分析 四、设计约束 五、关键工艺介绍

六、所用软件

1. Ansys——用于结构设计与仿真,可计算各阶频率和各阶振型、应力值、结构挠度、结构灵敏度及位移量等。

2. Intellisuite——用于工艺步骤的设计与仿真,同时实现上述结构参数的仿真计算。 3. L-Edit——用于版图的设计,同时可以模拟工艺过程。 4. Matlab或Maple——用于理论计算。

第二阶段 结构设计与分析 一、结构尺寸的确定 二、惠斯通电桥的设计 三、结构的仿真与性能分析

第三阶段 工艺设计与仿真

加工复合量程微加速度计的整套工艺流程包括硅工艺流程、玻璃工艺流程和键合划片工艺流程三部分。 一、硅工艺

1、备片:N型(100)硅片 2、形成P-电阻区

3、形成P+欧姆接触区

4、第一次KOH背腔腐蚀,形成背腔 5、第二次KOH背腔腐蚀,减薄质量块 6、正面光刻引线孔 7、正面溅射金属铝

8、以铝为掩模,正面ICP,释放结构 9、正面光刻将铝层图形化做出导线 二、玻璃工艺与静电键合 三、版图设计

2加工

MEMS技术的加工工艺

微机械加工工艺分为硅基加工和非硅基加工。下面主要介绍体加工工艺、硅表面微机械加工技术、结合加工、逐次加工、另外单独一章介绍LIGA技术。 下图是微机械加工工艺的流程落图。

(一)体加工工艺

体加工工艺包括去加工(腐蚀)、附着加工(镀膜)、改质加工(掺杂)和结合加工(键合)。 主要介绍腐蚀技术。

腐蚀技术主要包括干法腐蚀和湿法腐蚀,也可分为各向同性腐蚀和各向异性腐蚀。

(1)干法腐蚀是气体利用反应性气体或离子流进行的腐蚀。干法腐蚀可以腐蚀多种金属,也可以刻蚀许多非金属材料;既可以各向同性刻蚀,又可以各向异性刻蚀,是集成电路工艺或MEMS工艺常用设备。按刻蚀原理分,可分为等离子体刻蚀(PE:Plasma Etching)、反应离子刻蚀(RIE:Reaction Ion Etching)和电感耦合等离子体刻蚀(ICP:Induction Couple Plasma Etching)。在等离子气体中,可是实现各向同性的等离子腐蚀。通过离子流腐蚀,可以实现方向性腐蚀。

(2)湿法腐蚀是将与腐蚀的硅片置入具有确定化学成分和固定温度的腐蚀液体里进行的腐蚀。硅的各向同性腐蚀是在硅的各个腐蚀方向上的腐蚀速度相等。比如化学抛光等等。常用的腐蚀液是HF-HNO3腐蚀系统,一般在HF和HNO3中加H2O或者CH3COOH。与H2O相比,CH3COOH可以在更广泛的范围内稀释而保持HNO3的氧化能力,因此腐蚀液的氧化能力在使用期内相当稳定。硅的各向异性腐蚀,是指对硅的不同晶面具有不同的腐蚀速率。比如, {100}/{111}面的腐


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