MEMS传感器在物品中扮演何种角色揭秘其8大工艺难题
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论文。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可用的器件，但经过切割、胶合、焊接后，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。但最难的问题却超出了显微镜的范围。以下列举的是除了显微镜之外的八大问题，以及针对每个问题提供了具体检查方法：
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、化学气相沉积法或电镀法）都会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重大。常见检查方法包括轮廓仪测量、椭圆仪测试以及基于探针的微机械测试。
边墙形貌（sidewall profile）不佳
微结构边墙对性能影响巨大，而通过光学显微镜无法看到良好的边墙。这通常涉及到刻蚀不足和沟槽等几何形变，对弹簧和柔性板性能造成严重影响。常见检查方法包括基于探针的微机械测试以及破坏性的扫描电子显microscope 测试。
粘附力问题
内层与层之间粘附力可能极小，光学显微镜只能看到分层迹象，但细小粘结层是不明顯的事实。这通常需要声學顯microscope 或基于探针的破坏性测试来检测。
内应力和应力梯度
内部应力的产生导致了薄膜使用中的常见问题。在生产过程中产生的小规模应力会降低良率和性能，并引起淀積膜分層与开裂。这类情况需通过光学晶圆曲面测量结合白色干涉測厚儀或者直接在晶圆上进行显示以检验内部结构完整性。
裂纹现象
虽然裂纹通常能被肉眼所识别，但是由于分辨率限制，一些细小“发际线”裂缝则不可视。此类情况需通过探针台電性測試聲學顯microscope 或者基於探針之間進行機械測試來檢查是否存在這種問題。
失败释放工艺
释放工艺用于形成可动部分，当释放失败时找到主要释放成功而锚点未释放区域是关键。此类情况需进行单芯片设备層或結構測試(破壞性測試) 或者基於探針之間進行機械測試來檢驗是否存在此類問題
粘滞作用
悬臂梁、小膜或旋转阀等机械部件因与底板粘连而失效。如果这种距离极其紧凑，则即使透过顯microscope 观察也难以发现此現象。此时，只能在封装环节挑选好芯片作为解决方案。
不精确材料特性
新型材料已展现出巨大的潜能于MEMS傳感器但薄膜材料比本体更能展示不同特性尤其是在聚合物使用时，如杨氏模量、线性度及磁滞现象等各项物理属性严重取决于製作参数。不理想或者缺乏精确信息可能會降低成品質與導致失敗，因此必须通過其他方式確定這些信息，如通過實驗室設備對材質進行分析評估。
