MEMS传感器的8大工艺挑战探索物品技术中的难点
导语：MEMS技术是传感器领域的关键技术之一，也是其未来发展的核心。然而，能够生产和设计MEMS传感器的企业数量极少，为什么制作MEMS这么困难？对于致力于学术研究的人来说，进入MEMS传感器研发领域既充满激动人心，又伴随着巨大的压力。在净化室里可能要花上很长时间，没有阳光，而导师为了撰写学术文章会不断地催促你完成样品试制。当研发一种新的MEMS传感器制造工艺时，最初几片晶圆通常不会量产出可工作的设备。根据工艺的复杂性和创新性，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合格芯片。
你可能会问自己这样一个问题：怎样才能提高MEMS传感器工艺研发效率呢？个人建议，你应该花时间检查所有工艺步骤。这听起来简单，但往往被忽略。有时候，即使结构完全错误，人们还是继续处理晶圆。而且，你也许认为已经制造出了能工作的设备，但是经过切割、胶合、键合后，却发现没有一个芯片能正常工作。
在一台光学显微镜下，可以快速观察许多制造步骤，只需几分钟就可以帮助确定MEMS传感器制造的问题。但是，最难以解决的是那些显微镜看不到的问题。以下列举了八大问题，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精确
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材料层厚度对于性能影响非常重要。
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（破坏性的测试）
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，但由于刻蚀不足和沟槽通常不可见，因此这类几何形变改变弹簧和柔性板机械性能。
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
MEMS内层与外层之间的小分子粘附力虽然无法在光学显微镜下看到，但它直接影响到膜之间接触区域以及总体性能。
检查方法/设备：
声学显微镜
基于探针的micro-electromechanical systems (MEMs) 测试
内应力和应力梯度
内部应力的产生导致膜分裂开裂，同时也降低了良率。此现象在薄膜中尤为常见，因为它们容易受到内部应力的影响而发生变化。
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进行检测。
使用基于探针的手段进行表征分析，如掷锥式穿透深度计等工具来评估薄膜质量及特性参数，如均匀性、稳定性等，以此作为判断是否存在内应力的依据。
裂纹现象
在某些情况下，由于分辨率限制，不易被肉眼看见细小裂纹，一旦出现，就会严重损害产品质量并缩短使用寿命，所以必须及时发现并修正这些缺陷以保证产品质量标准符合市场要求，并防止因为缺陷造成潜在风险引起用户安全隐患或者产品召回事件，从而给公司带来经济损失和声誉损伤。
6 失败释放工艺
当释放失败时，要找到大部分释放成功但锚点未释放的情况，以便采取措施改进这个过程。如果这种情况经常发生，那么就需要重新审视整个工程流程，看看哪里出了错，并做出相应调整以避免同样的错误再次发生。
7 粘滞作用
这种粘滞现象特别是在悬臂梁、薄膜或者其他类型的心脏部位，如果悬臂梁与基板之间距离过近，就无法用眼睛清楚地看到这一点；如果想要获得好的芯片，那么只能在封装环节选择好组件才行，这是一种较为间接的手段，用途有限，而且成本较高，对批量生产并不适用，更不要说对单一芯片了！
8 不精确材料特性
新型材料正在成为MEMs应用中的新热潮，因为它们具有更好的特性，比如杨氏模量线性的变化能力等。但是，这些新型聚合物所展现出的各种特殊属性及其行为模式高度依赖于生产过程中的参数设置，不当设定将导致最终成品表现不佳甚至完全失效，使得整个项目投资无从谈起也不利于推广应用。此外，还有一些原料因其物理属性本身就会导致实验结果差异明显，所以正确操作条件至关重要！
