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基于正面结构的MEMS传感器
正面加工MEMS,低成本高性能,广泛应用于汽车医疗。
产品类型
传感器技术
产品标签
环境服务
信号检测
传感器
微机电系统
汽车压力传感器
血压传感器
MEMS
产品成熟度
大规模市场推广/大规模生产
适用行业
科学研究和技术服务业
适用场景
制造业
产品创新性
该MEMS传感器创新在于仅需正面加工,简化工艺,兼容IC工厂规模生产,大幅降低成本。全硅结构提高性能,硅盒结构和正面释放设计提升了集成度与成品率,低温封装助推规模化,成功打破国外垄断。
潜在经济效益
简化制造工艺,大幅降低生产成本,提升产品性能及成品率,实现规模化量产,打破国外垄断,已创造数千万销售额和数百万利润。
潜在减碳效益
通过简化制造、提高良率和低温封装,显著降低生产能耗和材料浪费。高性能传感器提升终端能效,助力减碳。
产品提供方
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中科院上海微系统所
中科院上海微系统所
中科院上海微系统所,国家微系统与信息技术研发重镇,创新核心器件与关键技术,赋能智能制造、航天等领域。
中国, 上海市
产品详情

本项目属MEMS(微机电系统)领域。针对我国MEMS传感器性价比不高,缺乏市场竞争力的状况,本发明想方设法使传感器的结构仅需正面加工,从而简化制造工艺,适合在集成电路工厂规模生产,大幅降低生产成本;此外,还可实现全硅结构,以提高传感器的性能,从而提升国产传感器的市场竞争力。从这一思路出发,发明了基于正面结构的MEMS传感器,取得了以下发明成果:
1、发明的"硅盒结构"MEMS传感器,成为国际流行的MEMS传感器基本结构:巧妙地通过硅/硅键合技术在硅片内部形成没有界面的空腔-"硅盒结构",利用该结构作为敏感结构,发明了基于"硅盒结构"的压力传感器、微谐振器和红外传感器等MEMS传感器,具有制造工艺简单、适合在集成电路工厂规模生产、传感器产出率高和性能好等优点,使得这一结构受到国际MEMS界的高度重视,今天国际上将它称为Cavity-MEMS(即空腔MEMS),成为国际上流行的MEMS传感器基本结构,广泛用于各类MEMS传感器设计和制造。
2、发明的正面释放结构MEMS传感器,提高了单片集成能力和成品率:利用各向同性干法刻蚀技术等腐蚀技术工艺温度低、对器件损伤小的特点,发明了基于正面释放结构的MEMS传感器,该传感器全部由正面加工形成,与集成电路制造工艺兼容,适合传感器与电路的单片集成和在集成电路工厂规模生产,有利于降低生产成本,提高传感器的性能。
3、发明的低温低应力封装技术,提高了传感器的性能,实现了传感器及集成传感器模块的规模生产:针对传感器高性能低成本封装问题,利用Au-Si、Au/非晶硅和Au/Au等材料做焊料层,提出采用Ti粘附层去除硅表面的自然氧化层,发明了低温圆片级封装技术,提高了Au-Si键合强度及工艺的一致性,被国际同行认为是低温键合的发展趋势。利用这一发明,封装生产了十多个系列的MEMS传感器,实现了规模生产。
4、发明的MEMS传感器在集成电路工厂实现了规模生产,平均成品率超过98%,打破了国外传感器的垄断局面:本成果发明的基于正面结构的MEMS传感器具有仅需正面加工、器件面积小、适合在集成电路工厂规模生产、没有界面应力等优点,生产的传感器成本低、性能优,具有很强的市场竞争力。上海芯敏微系统技术有限公司利用本发明成果,生产了3类十多个系列的传感器产品,在汽车、医疗和环境检测等市场累计销售传感器超过三千万只,是国内销量最多的具有自主知识产权的MEMS传感器,打破了国外传感器的垄断局面。2011年以来,上海芯敏生产/销售压力传感器芯片、压力传感器、集成压力传感器模块、集成红外气体传感器模组等各类MEMS传感器1800余万只,实现销售额4900余万元,利润468万元,新增税收435万元,销售的产品给用户创造了近3亿元的销售额。
5、本发明成果得到国际同行系列引用与评价:本发明成果获发明专利17项,发表SCI/EI论文41篇,他引117次,许多国际同行在其发表的论文中大篇幅引用本成果,给出了很好的评价,在国际上产生了重要的影响。利用本发明成果生产的传感器产品与国际同类产品的水平相当,某些关键指标优于国际同类产品,成果达到国际先进、国内领先水平。

最后更新日期
11:43:57, Nov 04, 2025
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