平衡成本、性能和效率,精选适用MEMS器件的理想晶圆

MEMS制造领域发展迅猛,选择合适的衬底是至关重要的。制造商们日益注重成本效益、性能和小尺寸,因此了解衬底的差异是优化设备生产的关键。

适用您的MEMS器件的是单抛片(SSP)、双抛片(DSP)、键合绝缘体上硅片(SOI)、增强型SOI(E-SOI®)还是腔体型SOI(C-SOI®)?评估您的应用场景和制造工艺、器件性能和成本结构的具体需求是至关重要的。每种硅片类型都具有影响器件性能和成本效益的独特优势。

  • 应用和制造的兼容性:单抛片(SSP)非常适合体微加工和基础的MEMS结构。双抛片(DSP)非常适合需要高精度或双面处理的应用类型。键合SOI硅片在高性能的应用中表现出色,通常在此类应用中精确的蚀刻停止或电隔离至关重要,并且器件还需要电气集成。增强型SOI(E-SOI®)最适合需要极其严苛的器件层均匀性的应用。腔体型SOI(C-SOI®)非常适合复杂的器件设计,同时它还能够减少设备生产线上的工艺步骤。
  • 器件性能和可靠性:对于需要高性能、低功耗和有效热管理的设备,键合SOI硅片是最佳选择。如果您的设计包含腔体或需要高精度,C-SOI®硅片在这方面具有明显的优势。 
  • 成本考量:单抛片(SSP)通常是最经济实惠的选择,双抛片(DSP)的成本虽略高但能够提供更高的精度。两者的价格都会根据具体规格和订单数量有所不同。键合SOI硅片、增强型SOI(E-SOI®)和腔体型SOI(C-SOI®)的价格虽然较高,但它们能够简化器件处理工艺并增强要求严苛的器件的性能、提供显著的成本优势,最终通过优化效率的方式降低总体拥有成本。

单抛片和双抛片的高品质和高精度适用于MEMS制造

Okmetic的MEMS单抛片和双抛片有带图案和不带图案两种,均符合严格的清洁度和质量标准。Okmetic自主的长晶和切割能力为单抛片提供了无与伦比的优秀性能,确保能与要求严苛的生产线兼容。这些单抛片具有出色的厚度、平整度和SFQR值。其卓越的表面质量使其成为MEMS设备制造的理想选择,它们的精度和可靠性至关重要。

我们的双抛片具有出色的厚度均匀性和晶向,是MEMS器件的理想选择。其卓越的品质能够很好地支持需要双面光刻、晶圆键合或精确对准的应用。Okmetic的双抛片被广泛应用于封盖晶圆,在键合强度和密封性方面表现出色,可与各种键和技术配合使用。

SOI硅片可实现高性价比的MEMS制造,提高产量并简化加工工艺

Okmetic的SOI硅片是通过将两片晶圆键合在一起并在其间留下绝缘氧化层的方式制造的。顶部的器件层容纳传感元件和集成电路(IC),底部的衬底层支撑整个结构并可协助密封或传感功能。埋氧层是一种极好的电绝缘层,它在器件制造中形成有效的蚀刻停止层。在制造更复杂的器件时,它还可以充当牺牲层。这种设计减少了寄生电容,非常适合高性能应用。 

Okmetic拥有自主的键合和图案化先进工艺,能够确保键合SOI、E-SOI®和C-SOI®硅片符合MEMS生产所需的最高品质和精度标准。这些SOI硅片具有非常显著的优势,譬如成本效益高、芯片尺寸小、器件性能高等。C-SOI®硅片集成了腔体,因此其设计灵活性更高,加工工艺也更简单。键合SOI、E-SOI®和C-SOI®硅片的分层结构增强了电气隔离、热管理和整体的设计适应性,因此它们非常适合设计复杂且先进的MEMS应用。

高性价比和小尺寸

键合SOI、E-SOI®和C-SOI®硅片在MEMS制造中实现了很好的成本效益,能够将芯片尺寸缩小到传统设计的三分之一。这些硅片类型可以有埋氧层,能够简化工艺、增强电气隔离并提高产量和可靠性。此外,具有预蚀刻腔体的C-SOI®硅片简化了复杂的MEMS设备的制造。在硅片内加入腔体还可以实现更复杂的器件设计,从而提高功能和性能。

通过增加可用面积、减少边缘排除、提高产量和处理能力,键合SOI和E-SOI®硅片的无台阶型SOI硅片能够进一步提高成本效益,同时也能够使硅片的堆叠更加便利。

优化的电气性能和精度

键合SOI硅片的分层结构具有一些关键的特性,譬如其埋氧层能够提高MEMS器件的性能和精度,从而提供出色的电气隔离。这减少了寄生效应和漏电流,提高了器件效率和性能。绝缘层最大限度地减少了微结构和电路之间的串扰,进一步提高MEMS的精度。这些特征以及降低的电阻和寄生电容支持更快的响应实践和更低的功耗,使键合SOI硅片成为高性能、功率敏感应用的理想选择。

提升抗热和抗辐射能力

众所周知,带有埋氧层(BOX)的键合SOI硅片可增强MEMS应用的稳定性、灵敏度和整体性能,而有效的热管理则是其另一个鲜为人知的优势。在惯性和压力传感器中,BOX层能够减少热串扰和漂移,确保温度波动时的精度。红外传感器和微测辐射热计就受益于这种热隔离,提高了热成像和遥感的灵敏度。热执行器使用BOX层来有效地集中热量,提高响应能力,而谐振器和振荡器则依靠这种绝缘来稳定频率,这对电信和导航系统都至关重要。

绝缘层还具有增强抗辐射的能力,使MEMS器件在高辐射环境中(譬如太空应用或辐射监测)更加可靠。在具有挑战性的条件下,这种热保护和辐射保护的组合对于保持MEMS设备的性能和寿命都至关重要。

精确的厚度控制和设计的灵活性

键合SOI、E-SOI®和C-SOI®硅片均可精确控制硅和氧化物层的厚度,从而能够开发尺寸精确且一致的MEMS器件。尤其是拥有预蚀刻腔体的C-SOI®硅片,能够为更先进的器件设计提供更大的灵活性。这使得制造商能够实现先进的器件设计,同时保持其高性能和可靠性。键合SOI、E-SOI®和C-SOI®硅片支持复杂的电路设计和先进的制造技术,并最终改善器件功能和整体的系统集成。Okmetic在腔体SOI领域拥有近20年的专业知识,可提供高度定制化的先进C-SOI®硅片。其硅片解决方案包括双层器件层、图案化器件层、多晶填充的TSV和高度均匀的器件层等。

Okmetic的MEMS硅片系列包含以下产品: 

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