MEMS传感器在物品中的应用揭秘8大工艺难点和多种类型
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、胶合和键合后，却发现没有一个可以正常工作。
在一台光学显微镜下，大多数制造步骤都可以轻易观察并帮助确定问题。但是，最难以解决的问题正是在显微镜范围之外。以下列举了八大问题以及针对每个问题提供了特定的检查方法：
MEMS传感器结构层厚度不准确
许多工艺方法，如物理气相沉积法或化学气相沉积法，都依赖沉积材料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极为重要。
常见检查方法/设备：
轮廓仪
椭圆仪
切割晶圆，并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巨大。通过光学显微镜看到的是模糊轮廓，尤其是刻蚀不足和沟槽，这些几何形变会明显改变弹簧和柔性板的机械性能。
常见检查方法/设备：
切割晶圆，并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
内部层与层之间粘附力可能非常弱，即使使用光学显microscope 也许无法看到分层迹象，但这并不意味着存在小型粘结区域。
常见检查方法/设备：
声学显microscope
基于探针的 微机械 测试（破坏性的）
内应力和应力梯度
内应力因素导致薄膜应用中的常见问题。在生产过程中产生的应力会导致良率降低，以及淀积膜分层开裂。
常见检查方法/设备：
光学晶圆曲面测量
结合显示 microscope 或白光干涉测厚仪测试晶圆结构
基于探针 的 微械 测试 晶圆结构
裂纹现象
裂纹通常可以在光学顯microscope 下看到，但是，由于分辨率限制，小而细致的地“发际线”裂缝就不可视。
常見檢查方式/設備:
探针台电性測試
声學顯microscope
基於探針 的 微械 测试
失败释放工艺
释放工艺用于形成可动部分，当释放失败时，找到大部分释放成功但锚点未释放好的区域，是解决此类问题的一种有效策略。
常見檢查方式/設備：
单芯片層或結構測試(破壞性測試)(Break-off device layer of a single chip or a test structure)
探針台電性測試
基於探針 的 微械 测试
粘滞作用
悬臂梁、薄膜等机械部件由于释放而与基板粘连，从而导致永久失效。如果距离太小，则无法用顯microscope 观察到曲率变化，因此只能在封装环节进行筛选以获取好芯片。
常見檢查方式/設備:
探針台電性測試 (如電容傳感器)
探針基于の Micro機械 測試
不精确材料特征
新型材料已展现出巨大的潜能，对比本体材料，其薄膜特征更为突出。尤其聚合物使用时，如杨氏模量、线性度及磁滞现象等均严重依赖工艺参数。不理想或者误差较大的材料特征将降低性能甚至造成失效。
因此，在开发新型MEMS传感器时，我们必须考虑到这些复杂的问题，并采取适当措施来克服它们，以确保我们的产品能够达到预期标准。这是一项持续努力，因为随着技术进步，这些挑战也随之增加。不过，只要我们坚持创新，不断学习和改进，我们就能推动这一行业向前发展，使得更先进、高效、成本低下的 MEMS 产品成为可能，为广泛应用场景提供支持。
