MEMS传感器的8大工艺难题揭秘物品内心的组成密码
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传感器的厂家数量稀少，为什么MEMS制造这么困难？如果您致力于学术研究，那么在MEMS传感器研发领域将会非常激动人心，但同时也面临着巨大的挑战。您可能会花费很长时间在净化室中，甚至连阳光都看不见。在这个过程中，您需要不断地完善样本试制，以便能够撰写和发布高质量的学术文章。当开发一种新的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才能得到可用的芯片。
您可能会问自己：如何提高MEMS传感器工艺研发效率呢? 我建议仔细检查所有工艺步骤，这听起来简单，但往往被忽略。有时候，即使结构全部错误，也继续处理晶圆。而且，有时候认为已经制作出能工作的器件，但经过切割、胶合、键合后，却发现没有一个芯片能正常工作。
通过一台光学显微镜，可以快速解决许多制造问题，只需几分钟就可以帮助确定问题所在。但是，最棘手的是那些显微镜无法看到的问题。以下列举了八大除了显微镜之外的问题，以及针对每个问题提供具体检查方法：
不精确的MEMS传感器层厚
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）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厚度对于性能影响相当重要。
检查方法/设备：
轮廓仪
椭圆仪
切割晶圆，通过扫描电子显微镜观察（破坏性测试）
基于探针的微机械测试
边墙形貌不佳
微结构边墙对性能影响很大，但通过光学显微镜看到的边墙并不理想。这包括刻蚀不足和沟槽，这些都是看不见但影响性能的事项。
检查方法/设备：
切割晶圆，通过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粘附力可能非常小，即使分层迹象也许可以用光学显微镜看到，但是小到几乎不可见的小粘结也是无法检测到的。
检查方法/设备：
声学显microscope)
基于探针的micro-mechanical testing(破坏性的测试)
内应力和应力梯度
内部应力的产生常常导致膜分裂开裂，并降低良率及性能。此类现象虽然可以利用白色干涉测量等方式检测到，但是经常被忽视，因为它们不是明确表现出来的问题。
检查方法/设备：
光学晶圆曲面测量
结合显示或者白色干涉测厚仪测试晶圆结构
基于探针进行基于micro-mechanical testing
裂纹
大多数裂纹都可以在透射式照相机下看到，但是由于分辨率限制，一些细小“发际线”裂缝则不能直接观察到。
检查方法/设备:
探针台电性testing)
声音micropscopy)
基于探针进行based micro-mechanical testing)
失败释放工艺
所谓释放工艺，是为了形成可动部分，如悬臂梁或薄膜阐述，当释放失败时，找到大部分成功释放但锚点未完全释放区域成为关键。
常见检查方法/设备:
单芯片基底上单独layer test(破坏性test)(Break-off device layer of a single chip or a test structure)
使用基于probe micro-mechanical testing
粘滞作用
如悬臂梁、薄膜阁这些机械结构因为与底板间距离过小而黏连失效。如果你想要好芯片，你恐怕只能选择封装环节挑选好的那批。
常见检查方法/设备:
探针台电性testing (如电容sensor))
使用基于probe micro-mechanical testing
不精确材料特征
新型材料已显示其潜力，在新型聚合物使用时，如杨氏模量线性度磁滞现象等机械性能严重依赖於製程参数。不精确或者是不理想的一般特征可能导致功能降低甚至失效。
