MEMS传感器的8大工艺挑战及其在物品中的应用全解析
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。但能够生产和设计MEMS传感器的企业数不多，为什么 MEMS 的生产这么困难？如果您致力于学术研究，那么MEMS传感器研发领域将会非常令人激动，但同时也面临着巨大的挑战。您将在洁净室度过长时间，有时候甚至看不到阳光，导师为了撰写学术文章会不断地催促您完成样本试制。当研发一种新的MEMS传感器制造工艺时，最初几片晶圆通常不会量产出可工作的芯片。根据工艺的复杂性和创新性，这可能需要几个星期、几个月甚至几年的时间才能得到少量合格芯片。
您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？个人建议花费一些时间和精力去仔细检查所有工艺步骤。听起来似乎很简单，但往往检查过程被忽略。在某些情况下，即使结构全错，也有人继续处理晶圆。而且，您可能认为已经制造出能工作的设备，但是经过切割、粘合、焊接后，发现没有一个芯片能正常工作。
在一台光学显微镜下，一些制造步骤可以轻易地被观察，只需几分钟来帮助确定MEMS传感器制造问题。不过，最难解决的是那些光学显微镜无法看到的问题。以下列出了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：
不准确的MEMS传感器结构层厚
许多工艺方法都依赖沉积材料构建机械结构或电子元件，而这些不能通过光学显微镜看到的小型材料层厚度对于性能影响重大。
检查方法/设备：
轮廓仪
椭圆仪
切割晶圆，并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
边缘形状不佳（sidewall profile）
微结构边缘对性能有重大影响，但由于刻蚀不足或沟槽通常看不见，因此这类形变对弹簧和柔性板机械性能有较大影响。
检查方法/设备：
切割晶圆，并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
内部层与层之间可能存在极小程度粘附力，不容易通过光学显微镜检测。
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）
内应力与应力梯度
在薄膜形成过程中产生内部应力的现象很常见，这种现象导致了良率降低及分层开裂。
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形貌
或者基于探针表征
裂纹
大部分裂纹都可以在普通照相机下看到，但是，由于分辨率限制，小裂纹经常不可见。
失败释放工艺
释放过程失败后，要找到释放成功但锚点未释放的地方十分关键。
粘滞作用
例如悬臂梁等组成由基底引起粘连而失效，如果距离太近，则无法使用视觉工具进行检查。
材料特性不准确
新材料应用前，其杨氏模量等物理特性必须先行评估，以保证最佳性能。如果这些参数未达到预期标准，将严重影响产品质量。
总结来说，对待这个复杂的问题，我们必须采取全面而系统化的手段来分析每一步以及它们如何互相作用，以便更好地理解并克服这些挑战。这包括从基本原理到实际操作，从理论知识到实践技能，从单一实验到综合方案，都要逐一排除。此外，还需要不断更新我们的知识库以适应新技术、新材料以及新需求，同时保持开放的心态接受来自其他领域科学家的贡献。这将是一个持续学习、不断进步的大冒险！
