MEMS传感器在物品中的应用实例揭秘20种生活中的挑战与解决方案
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，您需要不断地进行试验和改进，以确保每一次晶圆切割都能得到可工作的器件。当研发一种新的MEMS传感器工艺时，这个过程可能需要几个星期、几个月甚至几年的时间才能得到满意的结果。
那么，我们如何提高MEMS传感器工艺研发效率呢？个人建议，是花费一些时间和精力去仔细检查所有工艺步骤。这听起来简单，但往往很多时候这部分被忽略了。在某些情况下，即使结构完全错误的人们仍然继续处理晶圆。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，一些制造步骤可以快速地被观察并帮助确定问题。然而，最难的问题是那些光学显微镜无法看到的问题。以下列举的是除了显微镜之外的一共八大问题，以及针对每个问题给出的检查方法：
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，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
microstructure 的边墙对功能性有很大程度上的影响。通过光学显微镜所看到的是不佳特别是在刻蚀不足和沟槽通常是不易察觉到这些几何形变会明显改变弹簧和柔性板的心理性能。
常见检查方法/设备：
切割晶圆，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
内层与层之间粘附力的强度可能非常小，在生产过程中产生的小裂纹由于分辨率限制而不可见。
常见检查方法/设备：
声学显微镜
基于探针的 微机械测试(破坏性的测试)
内应力和应力梯度
内部应力的存在会导致使用薄膜常见的问题，在生产过程中产生的小裂纹，由于分辨率局限性而不可视。
常见检查方法/设备：
光学晶圆曲面测量
结合显示屏或白光干涉测厚仪检测制品
基于探针台电性测试
裂纹
大多数裂纹都可以在照相机下看到，但是由於分辨率限制下的“边缘”裂缝通常是看不到的情况
常用檢查方式：
探针台電性測試
聲學顯示屏
失败释放工艺
释放失败后的关键点是找到哪些区域释放成功但锚点未释放成功
检验方式：
单芯片取样(破坏性的測試)
探针台電性測試
粘滞作用
悬臂梁等机械结构因为结构释放与底基板粘连导致失效。如果空间距离极小，则无法以显示屏形式观看此现象
检验方式：
探针台电性测定(如电容型传感器)
测试单独从封装环节选择好的芯片
不精确材料特征
新型材料已展现其潜力。但不同薄膜材料比主体材料更能展示不同的特征尤其聚合物杨氏模量线性磁滞等均严重依赖工艺参数，不准确或者糟糕的地料特征降低性能甚至失效。
检验方式：
显示屏透过脉冲信号监控输出端口是否有变化来判断是否发生了变化
使用标准实验室工具，如压缩机控制温度湿度环境条件调节实验箱等进行实际应用场景下的检测
实际操作上要根据具体产品类型做适当调整，比如高温、高压、高频环境下的稳定性能检测
为了解决以上提到的这些问题，可以采用不同的工具和技术手段，比如轮廓仪、椭圆仪、二维掺杂深入分析以及其他先进分析手段来辅助诊断，并且加强基础设施建设，以提升整个研发流程中的质量保障能力。此外，还应该加强团队成员之间沟通协作，加快信息交换速度，使得全面的风险评估及时完成，从而减少项目延期带来的经济损失。
总之，对待复杂多变的事务，要敢于面对挑战，用科学精神去解答疑惑，用创新思维去推动发展，只有这样我们才能真正掌握自己的命运，把握住科技发展的大潮流，不断前行向前，为人类社会贡献更多智慧与力量。
