MEMS传感器在物品中的应用遇到的8大难题解析
导语：MENS技术是传感器领域的关键技术之一，也是其未来发展最重要的核心技术。然而，能够生产和设计MEMS传感器的厂家数量极少，因此我们会问自己：为什么MEMS制造这么难？
如果你致力于学术研究，那么在MEMS传感器研发领域将是一项令人兴奋但又充满压力的任务。你可能会在光谱室度过长时间，甚至连阳光都看不见。在这个过程中，你的导师会不断督促你完成样本试制。当研发一种新的MEMS传感器时，初期几片晶圆通常无法生产出可工作的器件。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。
那么，我们如何提高MEMS传感器工艺研发效率呢？个人建议，是花费一些时间去仔细检查所有工艺步骤。这听起来简单，但往往检查部分被忽略。在某些情况下，即使结构完全错误，人们仍然继续处理晶圆。而且，你可能认为已经制造出了能工作的器件，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，我们可以轻松地观察许多制造步骤，只需几分钟就能帮助确定问题所在。但是，最难以解决的问题超出了显微镜的范围。以下列举的是除了显微镜之外的一些八大问题，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，而这些材料层厚度对于性能影响很大。
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
微结构边墙对性能有很大影响。通过光学显微镜看到边墙并不理想，尤其是在刻蚀不足和沟槽的情况下，这些变化明显改变弹簧和柔性板的地质性能。
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
MEMS传感器内层与层之间的小粘附力经常无法被看见，但这种小粘结对于整体性能至关重要。
常见检查方法/设备：
声学显微镜
基于探针的micro-mechanical testing (破坏性的测试)
内应力和应力梯度
内部应力是薄膜常遇到的问题，在生产过程中产生了应力会导致良率降低及淀积膜分层开裂。
常见检查方法/设备:
光学晶圆曲面测量
结合显示屏或白色干涉测厚仪检测晶圆结构
基于探针micro-mechanical testing
裂纹
很多裂纹虽然可以用到普通视野下的显示屏查看，但由于分辨率限制，一些细小裂缝则不可见。
常见检测方式:
探针台电性检验
声学顯示屏
micro-mechanical testing
失败释放工艺
释放工艺主要用于形成可动机械部分，当释放失败时找到那些基本上释放成功而锚点未释放的地方十分重要。
常見檢測方式：
單個芯片層或結構測試（毁壞式測試）
micro-mechanical testing
粘滞作用
悬臂梁等机械结构因与基板黏连而失效。如果這種情況發生，它們與底部基板間距離非常短，用顯示屏觀察曲率是不可能看見到的，如果要選擇好芯片恐怕只能在封裝環節來挑選了。
常見檢測方式：
探針台電性檢驗（例如電容傳感）
micro-mechanical testing
不精确材料特征
新型材料已經展現了巨大的潛力於MEMS傳感器方面。不過，這種薄膜物質比固體物質更能展現出不同特徵，如杨氏模量、線性度以及磁滯現象等機械性能對於製程參數有著極高敏捷影響，不好的材料特征會導致設備損壞甚至無法使用。
總結來說，每個問題都要求我們深入思考並採取專門措施，以確保我們可以有效解決這些難題，並推進技術發展。
