理解MEMS传感器的8大工艺难点物品识别中的挑战
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压力。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，通常只需要几分钟来帮助确定MEMS传感器制造问题。然而，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，而光学显微镜看不到的大量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，在扫描电子显微镜中观察（破坏性的测试）
基于探针的小型机械测试
边墙形貌(sidewall profile)不佳
微结构边缘对性能有很大程度上的影响。如果通过光学显微镜看到边界不好，这表明刻蚀不足或者沟槽经常是不明觉厉。此种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，在扫描电子显微镜中观察（破坏性的测试）
基于探针的小型机械测试
粘附力问题
MEMS内层与层之间粘附力的弱小，不仅透过眼睛无法看见，而且轻易就被忽视了。
常见检查方法/设备:
声音波测距显示机 (声学顯微鏡)
基于探针的小型机械测试（破坏性的）
内应力和应力梯度
内部应力的产生会导致性能降低以及分层开裂。这类似于薄膜常用到的内部张力的现象。
常见检查方法/设备:
光线反射曲率测量系统 (光學晶圓曲面測量)
结合顯示機或白色干涉測厚儀測試晶圓結構
基于探针的小型机械测试
裂纹
大多数裂纹可以看到，但是细小裂纹由于分辨率限制而不可见。
常見檢查方式：
探針台電性測試
聲音波顯示機
小尺寸硬體設備
失败释放工藝
释放过程中的失败，可以理解为连接到基底的一部分未能完全释放，这导致一些区域失去了动作能力。
常見檢查方式：
單個芯片層或結構切割後進行損壞式測試( Break-off device layer of a single chip or a test structure)
小尺寸硬體設備
粘滞作用
悬臂梁等成分因為設計與基板間距離過短而無法自由動作，這種現象通過顯微鏡觀察時難以發現，只能於封裝階段挑選良好的芯片來避免問題產生。
常見檢查方式：
探針台電性測試，如對應電容傳感
小尺寸硬體設備
不精確材料特質
新材料使用於製作傳感物品已經展現了巨大的潛力。但這些薄膜材料比固態材料更容易展示不同特質尤其是在聚合物使用時，如杨氏模數、高強度線性狀態及磁異向等均受到製程參數影響。不理想或錯誤之材料特質會降低產品功能甚至導致失效。
总结上述八大难题，并结合实际操作经验，我们可以逐一解决这些困扰着我们并阻碍我们实现高效生产目标的问题，从而提高整个项目成功率，使得更多的人们能够享受这些先进技术带来的便利，同时推动社会科技发展前沿迈进一步。而这正是作为工程师我们的责任所在，无论是在理论研究还是实践应用上，都要不断追求卓越，为人类创造更美好的生活环境贡献自己的力量。
