意法半导体公司推出一系列惯性传感器，极具诱惑力的价格合营卓越的产品机能，让意法半导体敏捷扩大年夜了在花费电子MEMS传感器市场的份额。公司在MEMS技巧特点上实现了分砂茨：更小尺寸、更低价格、更高机能、更多功能(技巧推动)与更具立异力的设计办法(设计推动的立异) ，使最终的MEMS器件更合适花费电子市场的需求。
这个计谋已经取得巨大年夜成功，意法半导体是以而敏捷崛起，成为世界最大年夜的MEMS器件制造商。今朝意法半导体的MEMS产品被世界有名的花费电子产品选用，如任天堂的Wii游戏机、苹不雅的iPhone手机和iTouch播放器以及其它产品。例如，任天堂的Wii游戏机的遥控器“魔棒”(图1a)应用意法半导体的惯性传感器检测玩家的动作，如打网球、高尔夫球或其它游戏，使玩家可以或许沉浸在游戏之中并介入屏幕上的人物活动。这个功能促使先辈的计算机游戏取得巨大年夜飞跃，大年夜纯粹的被动晃荡转化为令人高兴的主动的游戏介入者。同样地，苹不雅的iPhone采取意法半导体的MEMS传感器检陈述持通信设备相对于用沃森传感器户视野的偏向，然后响应地调剂屏幕的显示偏向（横向或纵向），大年夜而为用户供给更多的应用灵活性和功能 (图1b)。

图 1:这两张图片中的产品采取意法半导体的惯性传感器技巧，
在花费电子产品中为客户供给全新的功能

意法半导体的MEMS惯性传感器基于意法半导体的微致动器和加快计的厚海外层制程(THELMA)，如图2所示。THELMA是一个非集成化的MEMS制造程，比多晶硅外面微加工制程略复杂，然则拥有独特的长处，准许实现较厚的构造，这对电容式惯性传感器极其有效。固然THELMA制程用于实现电容式惯性传感器，然则这项技巧异常灵活，还可以用于制造加快计、陀螺仪和其它的MEMS器件。

图 2:意法半导体用于制造惯性传感器的THELMA制程工艺

这个制程的第一个步调是在晶圆上生成一层2.5μm厚的热二氧化硅(图2a)。第二步是用LPCVD沉积一个多晶硅层(多晶硅层1)。在这个多晶硅层上做疆土然后蚀刻，制成埋入式电连接构造，用于传感器向外部传递登基和电容旌旗灯号(图2b)。根据器件的设计，这个多晶硅层还可用于制造薄多晶硅微加工器件的构造层。然后，用PECVD沉积一层1.6μm厚的二氧化硅层。这个PEVCD氧化层与2.5μm厚的热二氧化硅构成一个4.1μm厚的复合氧化层，用作THELMA制程中的就义层。然后，在PECVD沉积氧化物层上做疆土和蚀刻，用作厚多晶硅器件的锚定区，稍后制成锚定组件(图 2c)。下一步，用海外沉积法沉积一层厚多晶硅 (图2d)。这个层的厚度可以根据器件设计做响应的调剂，厚度范围是15μm到50μm。经由过程沉积、疆土和蚀刻工艺，制造一个连接传感器的金属导电层(图2e)。随后，用深反竽暌功荡子蚀刻办法(DRIE)在厚多晶硅层上做图和蚀刻，一向到底部的氧化层(图2f)。DRIE办法准许在厚多晶硅层上制造纵横比很大年夜的构造。最后用氢氟酸蒸汽去除就义层，释放多晶硅构造层(图2f)。

意法半导体率先投入量产的低成本封装办法是意法半导体惯性传感器的重要特点之一。如前文所述，MEMS器件的封装很可能是产品制程中最昂贵的环节。意法半导体的封装办法是应用一个玻璃粉低温晶圆级键合工艺，把惯性传感器封闭在两颗晶圆之间的密闭空腔内，然后再应用一个格栅阵列(LGA)封装平台技巧封装芯片，意法半导体率先将这项封装技巧用于最后的器件封装。在这个过程中，可以把单个的传感器裸片放在半导体裸片的旁边（并列构造）或把传感器裸片和半导体裸片互相堆叠放置（堆叠封装），如图3所。

图 4:意法半导体的的低成本薄型MEMS惯性传感器封装。

图 3:意法半导体的两种惯性传感器封装构造:(左) 并列封装；(右)芯片堆叠封装

在堆叠构造中，先用胶合膜将传感器裸片焊到一个外面积很大年夜的基片上(图4)。半导体裸片和MEMS裸片堆叠放置可使封装变得很小(图5)。应用丝焊办法连接两颗裸片的电触点，然后，再用注塑封装技巧封装裸片。这种封装办法可以在大年夜面积的基片完成，是以成本相对较便宜。封装应力特别是粘接和注塑过程产生的应力曾经是这项封装技巧的一大年夜挑衅，意法半导体成功地解决了这个难题。图6描述了意法半导体的超紧凑型线性加快计封装的进化过程，线性加快计广泛用于花费电子产品。
图 5:在采取注塑封装办法前应用丝焊办法把半导体芯片与
下面的MEMS传感器裸片连接在一路的堆叠构造的SEM图像

图 6:意法半导体惯性传感器封装的进化过程图

(end)