MEMS传感器的8大工艺挑战探索其在物品中的精细结构
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领域。但能够生产、设计MEMS传感器的厂家数量有限，为什么MEMS生产这么难？如果您致力于学术研究，那么MEMS传感器研发领域会非常引人入胜，但同时也面临着巨大的挑战。您将在净化室度过很长时间，可能连阳光都看不见，导师为了撰写学术性文章会不断督促您完成样本试制。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，您应该花费一些时间和精力去仔细检查所有工艺步骤。听起来似乎很简单，但往往检查部分被忽略。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。而且，您可能认为已经制造出能工作的器件，但是经过切割、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，只需要几分钟来帮助确定MEMS传感器制造问题。不过，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、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，而光学显微镜看不到的大型材料层厚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，然后通过扫描电子显微镜观察（破坏性的测试）
基于探针的微机械测试
边墙形貌(sidewall profile)不佳
微结构边墙对性能有很大程度上的影响。通过光学显微镜看结构，不太好看到边墙，这些几何形变会明显改变弹簧和柔性板等机械性能。
常见检查方法/设备：
切割晶圆，然后通过扫描电子显微镜观察（破坏性的测试）
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的小粘附力是常见的问题，在光学显微镜下无法直接看到这种现象发生。
常见检查方法/设备:
声学顯示鏡頭
基於探針的小機械測試（破壞性測試）
内应力和应力梯度
工程过程中产生的一种内部应力的存在会导致良率降低以及薄膜分層現象與開裂問題。
常見檢查方式/設備:
光學圓曲面測量
結合顯示鏡頭或白色干涉儀測厚儀來進行結構檢查
使用基於探針的小機械測試進行晶圓結構檢查
裂纹
大多數裂紋可以通過顯示鏡頭觀察到，但由於分辨率限制，一些細小“發际線”裂縫是不容易被發現到的。
常見檢查方式/設備:
探針台電性測試
声學顯示鏡頭
基於探針的小機械測試
6 失败释放工艺
所謂释放工藝，是為了形成可動態部位而實施對連接部位至基底材料進行不完全刻蚀以達成。在失敗的情況中，要找到大部分释放成功但锚点未释放的地方是一個挑戰。
常見檢查方式/設備:
单芯片或者单一功能模块( Break-off device layer of a single chip or a test structure)
使用基于探针的小机巧测验 (Break-off device layer of a single chip or a test structure)
7 粘滞作用
如悬臂梁、薄膜、高尔顿阀等类型の刚体结构，由于它们与底座之间距离较近，有时候即便使用显示屏仍然无法看见其间距是否过小时。这意味着要获得好的产品，你只能在封装环节进行筛选。
常見檢查方式/設備:
探针台电性测定 (e.g., capacitance sensor)
基於探针小机巧测验
8 不精确的心理特质
新型材质已經展现出了巨大的潜能，并展示了新奇可能性。但是，它们比基础金属更能表现出不同特质，比如杨氏模量线性的变化磁场行为等。此类属性严重取决于工程参数。不准确或者不可预料的心理特质可能导致整个系统性能降低甚至完全失败。
以上就是关于为什么制作MEMS傳感技術如此困難的一系列討論，這裡介紹了如何應對這些問題，並給出了解決方案，以提高製作效率並產生更好的產品效果。如果你正在尋找如何提高你的製作流程，我們鼓勵你深入了解這些詳細信息，以便讓你的項目獲得最佳結果。如果你還有其他疑問或者想進一步了解相關內容，我們會隨時提供幫助。
