MEMS熱電堆成為行業新寵
據麥姆斯諮詢報道，新冠肺炎疫情已呈現全球蔓延趨勢，在此危難之際，額溫槍作為緊缺的防疫物資，價格數倍增長，甚至出現斷貨缺貨現象。巨大的市場缺口下，額溫槍核心敏感元器件——紅外熱電堆傳感器芯片成為MEMS生產製造領域的重中之重，同時由於其簡單的結構和工藝步驟，也成為各大MEMS產商炙手可熱的持續推進項目。但其產能直接影響額溫槍在市場的供應量，主流廠商的出貨量仍出現嚴重的供不應求，訂單大都排到了8月。
基於TO-46封裝的熱電堆產品
熱電堆基本原理
熱電堆傳感器基本原理簡單，基於塞貝克效應，利用多對的熱電偶連接成“堆”將外界吸收的紅外輻射信號轉化為電信號，實現溫度的測定。兩端中，吸收紅外的一段稱為熱區，襯底一端稱為冷區。市場上主要的熱電堆產品為封閉薄膜結構，主要包括支撐層，熱電偶層和吸收層。一般工藝流程為：在（100）硅片上生長400 nm和800 nm的SiO2和SiN作為支撐層，然後生長熱電條1，多數選擇P-多晶硅材料，進而生長阻擋層TEOSSiO2，繼續生長熱電條2薄膜Al或者N-多晶硅，最後利用深硅刻蝕在背面刻出空腔隔熱，防止熱區吸收的熱量從硅襯底散失。值得注意的是，鑑於P-N多晶硅和Al-P多晶硅型熱電偶結的高效紅外線吸收率，為簡化工藝步驟及提高芯片產能，市場上主流的產品幾乎全部取消結構中的吸收層。
P-N多晶硅方案圖
熱電堆工藝流程圖
市場主流產品情況
調研市場上熱電堆傳感器，主要的性能指標都趨於比較平均穩定的水平，參考指標包括響應率、探測率和響應時間。測試精度較高，偏差±0.1°C。芯片面積1.1 x 1.1 mm，空腔面積0.85 x 0.85 mm。傳感器採用TO-46封裝，採用5.5 um波長的濾波器，並配備高精度NTC溫度傳感器。
主流熱電堆產品平面尺寸圖
某款熱電堆產品性能數據
鑑於國內外疫情依然緊迫，目前，國內各大MEMS產線80%產能提供給熱電堆傳感器芯片生產，仍無法滿足市場巨大需求。其主要原因在於，關鍵工藝步驟LP CVD氮化硅生長和深硅刻蝕受設備工作效率影響，無法加快產品出貨量。
蘇州硅時代電子科技有限公司（以下簡稱“蘇州硅時代”）作為一家專注於MEMS設計、MEMS加工的高技術公司，擁有豐富的MEMS加工資源，可實現4/6/8寸MEMS芯片設計、代工，以及多種單步工藝代工的完整工藝能力。
蘇州硅時代擁有完整的熱電堆傳感器加工生產能力，可針對不同熱電堆設計方案給予專業全面的工藝建議和快速工藝可行性評估。全球疫情形勢依然嚴峻，為讓國產熱電堆芯片快速供給，蘇州硅時代可與業內企業、個人、團隊建立靈活的合作模式，以期產品快速推向市場。
蘇州硅時代電子科技有限公司簡介
蘇州硅時代電子科技有限公司（Si-Era），位於國內最大的MEMS產業集聚區——蘇州納米城。利用MEMS領域近20年的技術積累，在MEMS傳感器、生物MEMS、光學MEMS以及射頻MEMS方面都擁有大量的設計和工藝經驗。
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