物品中的MEMS传感器8大工艺难题及其分类探究
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看不见的事实。这类形变明显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内层与外部层之间粘附力可能非常小，只有分离迹象才能用肉眼看到。而这极小但又决定性的粘结层是不容易被发现。
常见检查方法/设备:
- 声音波显示成像系统
- 探针表征工具
内应力和应力梯度
内部应力的产生常常导致了失效，因为它降低了良率并且造成膜分裂开裂
常见检测方式：
- 光学曲率测量系统
- 结合图像或白色干涉测厚仪进行薄膜分析
- 探针测试
裂纹
大多数裂纹都可以通过普通照相机看到，但由于分辨率限制，小到“线条”裂缝则无法直接找到。
检查手段：
分子束磊射 (MBE)
原位扩散热分析 (DSC)
失败释放过程
发生释放失败时，你必须找到那些释放成功但锚定未释放的地方
检查手段：
折断单芯片( Break-off device layer of a single chip )
粘滞作用
如悬臂梁这样的自由支撑组件，由于它们与基底之间距离太近，使得通过视觉判断是否存在粘滞现象困难
检查手段：
电容式触摸屏检测
不准确材料特性
新材质正在逐渐应用到 MEMs 中，它们展现出巨大的潜能。但薄膜材质比固体材质更容易表现出差异。此种差异严重影响杨氏模量等物理属性，并因此减少产品质量
常规检验措施:
板带剥离计(Bonding peel test)
硬度计(Hardness Test)
扭矩计(Torsion Tester)
