MEMS

微小電気機械システム

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MEMSセンサ

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MEMS(微小電気機械システム:Micro Electro-Mechanical System)センサは、幅広く知られているシリコンの電気的特性に加え、シリコン特有の機械的特性も活用し、加速、回転、角速度、振動、変位、方向といった物体の動きや周辺環境を検知できる機械構造を集積しています。


STは、独自のマイクロマシニング・プロセスを用いてMEMS製品を製造しています。このプロセスには、基本的な集積回路の製造手法から派生した工程が採用されています。これらの工程により、電子回路と3次元の機械構造を組み合わせた回路を形成します。

MEMSセンサ

MEMS(微小電気機械システム:Micro Electro-Mechanical System)センサは、幅広く知られているシリコンの電気的特性に加え、シリコン特有の機械的特性も活用し、加速、回転、角速度、振動、変位、方向といった物体の動きや周辺環境を検知できる機械構造を集積しています。


STは、独自のマイクロマシニング・プロセスを用いてMEMS製品を製造しています。このプロセスには、基本的な集積回路の製造手法から派生した工程が採用されています。これらの工程により、電子回路と3次元の機械構造を組み合わせた回路を形成します。

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ThELMAプロセス

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業界をリードするSTのMEMS製造プロセスは、「ThELMA(Thick Epitaxial Layer for Micro-gyroscopes and Accelerometers)」と呼ばれています。「ThELMA」は、厚さの異なるポリシリコン層を組み合わせて構造や配線を形成する表面マイクロマシニング・プロセスで、加速度センサとジャイロセンサの機械的要素を1チップに集積することが可能です。

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超小型の機械構造を可能にする「ThELMA」に、高真空キャビティの形成や機械構造の封止を制御するパッケージング・テクノロジーを組み合わせることで、高信頼性と高性能を実現すると同時に、大幅な低コスト化と小型化というメリットをもたらします。
STは、標準ThELMAプロセスの3倍の厚みである60μmの表面マイクロマシニング・エピタキシャル層を実装した「ThELMA60」の認定を取得し、生産を開始しました。

この厚い層により、ThELMA技術のコスト効率と柔軟性を維持しつつ、ハイエンドの慣性センサで求められる優れた性能を実現できます。これにより、ハイエンド・センサの製造に従来使われてきたバルク・マイクロマシニングから表面マイクロマシニングへの移行を実現します。

効率的な集積

STは、デュアルチップのシステム・イン・パッケージ(SiP)アプローチを採用し、MEMS素子とASICを1パッケージに集積しています。
またSTは、世界で初めてMEMS製品の量産にTSV(Through-Silicon Via technology)などの革新的技術を導入したメーカーです。STの特許技術であるこのTSV技術は、2011年より量産プロセスに導入されました。この技術は、スマート・センサや多軸慣性モジュールなど、STのMEMS製品内の従来の配線を、短い垂直貫通型接続に置き換えます。

TSV技術は、ワイヤ・ボンディングやフリップチップ・スタック実装よりも優れたスペース効率と相互接続密度を特徴とするため、小型・高集積ならびに高性能を可能にします。

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テクノロジーから製品へ:iNEMO慣性計測ユニット

STは、モバイル機器における豊富な実績に基づき、高集積のiNEMO™慣性測定ユニット(IMU)の開発を継続的に行うことで幅広い市場ニーズをサポートしています。

iNEMOは、モーション・センサと超低消費電力ASICを1パッケージに集積することで、ディスクリート・ソリューションと比べて小型・低消費電力化を実現します。ウェアラブル機器やスマートフォン、タブレット、産業機器、および位置制御機器に求められる高い精度と信頼性を提供します。

設計から製造まで、
サプライ・チェーン全体を
管理

設計から製造まで、サプライ・チェーン全体を管理

マイクロエレクトロニクス分野における従来の開発とは異なり、MEMS製品の開発には、電気、半導体、機械設計という複数の分野に関する専門性を独自に組み合わせた総合的な技術力が求められます。

STは、MEMS素子のアーキテクチャ構築や設計、ASIC向けの先進的なCMOSプロセス、MEMS特有の前工程、高度なパッケージ設計や製造まで、MEMS製品の製造から試験におよぶ全工程に対応し、それらを最適化する能力と経験を兼ね備えた数少ない半導体メーカーの1社です。

STは、MEMS製品の各製造プロセスに関する深い専門性と優れた管理能力により、性能、品質、価値および信頼性を最適化したMEMS製品を提供しています。これにより、STは、お客様における製品設計の自由度を高めると同時に、開発期間の短縮に貢献します。

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MEMSセンサ 主要製品

STは、累積200億個を超えるMEMSセンサを出荷しており、
きわめて広範な製品ポートフォリオを提供しています。

車載システム・産業機器
向けMEMS

車載システム・産業機器向けMEMS

車載システム産業機器では、高い品質と信頼性が求められます。STは、このようなニーズに対応するため、車載システムおよび産業機器向けに特化したMEMS製品の設計から製造、テスト、認証取得までを包括した、専用サプライ・チェーンを提供しています。

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AEC-Q100規格に準拠するSTの車載用MEMSセンサの幅広い製品ポートフォリオには、低加速度から高加速度に対応する各レンジ向けの加速度センサ、ジャイロセンサ、およびシステム・イン・パッケージの6軸センサ・モジュール(3軸加速度センサ + 3軸ジャイロセンサ)が含まれています。

STの車載用MEMSは、ナビゲーションやテレマティクスなどセーフティ用途以外のアプリケーション向けのセンサ、エアバッグなどのパッシブ・セーフティ・アプリケーション向けのセンサ、および横滑り防止装置(ESC)をはじめとした車体制動に関わる最も要求の厳しいアクティブ・セーフティ・アプリケーション向けのセンサなど、自動車の主要な応用分野すべてに対応します。

ゴールデン・フロー
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ゴールデン・フロー
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車載システムおよび産業機器向けセンサは、専用材料の規格化、前工程製造装置の正確なモニタ、および専用の不良検出制御プランと動作温度範囲に対する詳細な最終選別試験を含む、STの「ゴールデン・フロー」に従っています。このフローは、熱解析(加熱・冷却)や、大規模な品質管理および信頼性モニタを含んでおり、必要とされるDPPMレベル(Defect Parts Per Million : 100万個当りの不良品数)に各製品が確実に達するように構成されています。

STは、車載用製品に対して、車載用規格に基づく特定のウェハレベル検査(EWS : Electrical Wafer Sorting)と、AEC-Q100に準拠するための追加の認証ステップを実施しています。さらに、すべての製品は、さらなる品質保証として、PPAPレベル3(Production Parts Approval Process : 生産部品承認プロセス)の文書と共に提供されます。

過酷な環境への適合
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過酷な環境への適合
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さらに、車載システム・産業機器向けMEMSには、リードフレームとセラミックの2種類のパッケージが採用されています。
リードフレームは優れた熱伝導率を備えるため、特定のアプリケーションに求められる適切な放熱性を実現します。

セラミック・パッケージは、熱膨張係数が低いことから、高温下でも高い寸法安定性能を発揮します。これによりセンサ・ダイが受ける機械的ストレスが最小化されるため、信頼性と性能の向上につながります。このセラミック・パッケージは、FR4有機パッケージよりも高い耐熱性を実現します。