MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)即微电子机械系统,一般由微机械结构、微传感器、微执行器和控制电路组成,MEMS是通过半导体工艺实现不同能量形式之间的转换的一种芯片。根据能量转换形式的不同,一般分为传感器和执行器两类,传感器即感测到外界信号并将其转换成所需的信号(一般是电信号)进行处理,应用有:惯性传感器、硅麦克风等;执行器即将控制信号(一般是电信号)转化为其他形式的能量(一般是机械能)输出,应用有:光学系统、RF MEMS等。
MEMS的制造主要采用Si材料,它与IC的不同在于,IC是电信号的传输、转换及处理,而MEMS是电信号和其他形式能量间的转换(以机械能为典型),所以在MEMS制造中往往需要利用半导体工艺在Si上制作悬梁、薄膜、空腔、密封洞、针尖、微弹簧等复杂的机械结构,这些微机械结构容易因机械接触而损坏、因暴露而沾污,能承受的机械强度远远小于IC芯片。基于这样的特点,MEMS晶圆的划片方法不同于典型IC的划片。典型IC砂轮划片是通过砂轮刀片高速旋转来完成材料的去除,从而实现芯片切割。由于刀片的高速旋转,往往需要使用纯水进行冷却和冲洗,那么刀片高速旋转产生的压力和扭力,纯水的冲洗产生的冲击力以及切割下来的Si屑造成的污染都容易对MEMS芯片中机械微结构造成不可逆的破坏。所以典型IC的砂轮划片不适用MEMS晶圆的划片。
图1 激光隐形切割在玻璃中的应用切割示意图
图2 硅材料透射光谱的特性

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