MEMS传感器的8大工艺挑战探索物品中的智能感知技术
导语：MENS技术是传感器的核心关键技术之一，也是其未来发展最重要的方向之一。然而，能够设计和生产MEMS传感器的厂家数量极少，这为我们引发了一个深刻的问题：为什么MEMS传感器的生产这么困难？
如果你致力于学术研究，那么在MEMS传感器领域将会是一项令人兴奋且充满挑战的事业。你可能会在封闭环境中花费长时间，甚至连阳光都看不见。在这个过程中，你的导师会不断地督促你完成样本试制。当你研发一种新的MEMS传感器制造工艺时，通常需要几个星期、几个月乃至几年的时间来筛选出可用的芯片。
面对这些困难，你或许会问自己如何提高MEMS传感器工艺研发效率？我建议花费一些时间去仔细检查每个工艺步骤。这听起来简单，但往往被忽略。有时候，即使所有结构都是错误的情况下，我们依然继续处理晶圆。而且，有时候即使认为已经制作出了工作正常的设备，但经过切割、胶合、键合后，却发现没有任何芯片能正常工作。
通过一台高精度光学显微镜，可以迅速解决许多制造问题，只需几分钟就能确定问题所在。但是，最棘手的是那些光学显微镜无法探测到的问题。在这里，我将列举出除了光学显微镜之外的一些主要挑战，以及针对每个挑战提供相应检查方法和设备。
不准确的MEMS传感器结构层厚
许多工艺方法（如物理气相沉积法、化学气相沉积法或电镀法）都会依赖沉积材料来构建机械结构或电子元件，而这些材料层厚度对于性能影响非常重要。
常见检查方法/设备：
轮廓仪
椭圆仪
切割晶圆，用扫描电子显微镜观察（破坏性测试）
基于探针的微机械测试
边墙形貌(sidewall profile)不佳
微结构边墙对性能影响巨大。通过光学显微镜看到边墙并不是很好，特别是刻蚀不足和沟槽通常是不明显可见但却造成了大量几何形变改变弹簧和柔性板机械性能。
常见检查方法/设备：
切割晶圆，用扫描电子显微镜观察（破坏性测试）
基于探针的微机械测试
粘附力问题
MEMS传感器内部层与层之间可能存在极弱粘附力，这种情况可以在某些条件下用声学显microscope观察到，但是由于分辨率限制，小小量级粘结层不可见。
常见检查方法/设备:
声学顯microscope
基于探针のmicro-mechanical testing (breakage test)
内应力和应力梯度
内部应力的产生常常导致薄膜使用中的问题，在生產過程中产生應力的話會導致裝置良率降低以及淀積膜分層開裂問題。
常見檢查方式/設備:
光學晶圓曲面測量
结合顯microscope測試結構
探針機械測試結構
裂纹
大部分裂纹都可以在照顏顯microscope下觀察到，但是由於分辨率限制，一些細小“發際線”裂紋則無法被發現。
常見檢查方式/設備:
探針電性測試
聲學顯microscope
探針機械測試
失败释放工艺
当释放失败时，要找到大部分释放结构释放成功而锚点没有释放好的区域成为关键任务。
常見檢查方式/設備:
单芯片制品layer or structure test (break-off device layer of a single chip or a test structure)
探针台电性测试(如电容式检测)
基于探针的小型机械检测
粘滞作用
像悬臂梁、薄膜及梭形阀等机械组成因材质特性的不同而表现出的差异化行为尤为突出。如果悬臂梁距离基底过近，将很难通过视觉确认是否发生粘滞现象，以此选择好质量较高芯片更难以实现，从封装环节进行选择则更加复杂化。
通常检验手段包括:
使用声波激励装置定位表征; 或者, 实际取样进行分析;
基础上采用触控钳拉伸或者其他断裂实验;
不精确材料特性
新型材料应用已显示巨大的潜能，但薄膜材料比母体具有不同的特质，如杨氏模量线性的变化磁场诱导效应等各方面属性严重受限于具体加工参数，不仅影响产品性能还可能直接导致失效。因此，对这种非理想状态下的材质特性的鉴定变得至关重要。
