物品中的MEMS传感器8大工艺难题及其分类解析
导语:MENS技术是传感器的核心技术之一,也是未来最重要的关键技术。但能够生产、设计MEMS传感器的厂家寥寥无几,为什么MEMS生产这么难?如果您致力于学术研究,那么在MEMS传感器研发领域会感到既兴奋又面临巨大压力。您可能会花费很长时间在净化室中,甚至看不到阳光,而导师为了撰写学术文章会不停地督促您完成样板试制。当研发一种新的MEMS传感器制造工艺时,最初的几片晶圆通常不会量产可工作的器件。根据工艺的复杂性和创新性,将需要几个星期、几个月甚至几年的时间去得到为数不多的好芯片。
您可能会问自己这样一个问题:怎样才能使MEMS传感器工艺研发进度更加高效呢?个人建议,花点时间和精力去仔细检查所有工艺步骤。听起来似乎很简单,但往往检查部分是被忽略的。在某些情况下,即使在所有结构都是错误的情况下人们还在继续处理晶圆。
同样,您可能认为已经制造出能工作的器件,但是经过切片、胶合、键合后,发现没有一个芯片能正常工作。在一台光学显微镜下,许多制造步骤都可以简单地被观察,但最难的是显微镜也不能帮助确定的问题。以下所列举的是光学显微镜镜头之外的八大问题,以及针对每个问题给出的针对性的检查方法。
不精确的地形层厚
许多工艺方法(如物理气相沉积法或化学气相沉积法)都会依赖沉积材料来构建机械结构或电子元件,而光学显微镜看不到材料层高度对于性能影响相当重要。
常见检查方法/设备:
轮廓仪
椭圆仪
切割晶圆,以扫描电子显微镜观察(破坏性的测试)
基于探针的一维测试
边墙形貌不佳
微结构边缘对性能有很大程度上的影响。不过,这些几何形变明显改变弹簧和柔性板机械性能。
粘附力问题
MEMS内层与外层之间粘附力的缺失导致分离现象出现,可视化到肉眼可见但细小粘结是无法通过普通显微镜看到。
内应力和应力梯度
裂纹
失败释放工艺
粘滞作用
不精确材料特性
要解决这些难题,可以使用声学显微镜或者基于探针的一维测试等工具进行更深入分析。此外,还需要结合实验室环境中的其他检测手段,如基于探针的一维测试来进一步分析具体问题,并采取措施进行改进以提高产品质量。