MEMS传感器在物品中的应用遇到的8大难题
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，能够设计和生产MEMS传感器的厂家数量极少，因此我们会问自己：为什么MEMS产品研发这么困难？对于那些致力于学术研究的人来说，MEMS传感器的研发无疑是一项充满挑战但又令人兴奋的工作。但在这个过程中，我们也面临着巨大的压力。我们的导师可能会要求我们在净化室里花费长时间，这段时间内可能连阳光都看不见。而为了撰写并发表学术文章，他们将不断地督促我们完成样板试制。当我们研发一种新的MEMS传感器制造工艺时，最初几片晶圆通常不会产生可用的工作件。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。
你可能会问自己这样一个问题：如何提高MEMS传感器工艺研发效率呢？我建议，你应该花一些时间去仔细检查所有工艺步骤。这听起来似乎很简单，但往往这些检查部分被忽略了。在某些情况下，即使结构有错误，我们还是继续处理晶圆。同样，你可能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，我们可以轻易地观察许多制造步骤，只需几分钟就能帮助确定MEMS传感器制造问题。不过，最难以解决的问题并不局限于显微镜所能探测到的范围。以下列举的是除了光学显微镜之外的一共八大难题，以及针对每个问题给出的具体检查方法：
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(sidewall profile)不佳
微结构边缘对性能影响很大，但由于刻蚀不足和沟槽通常是看不见的问题，所以通过光学显微镜看到的情况并不理想。
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内部层与层之间粘附力很小，可以使用声学显microscope进行检测。
检查方法/设备:
声学显microscope
基于探针的微机械测试（破坏性的测试）
内应力和应力梯度
内部应力的存在导致膜常常出现分层现象或者开裂，这种现象虽然可以在某些情况下被光学显示出来，但实际上很多时候它就是不可见状态。
检查方法/设备:
光学晶圆曲面测量
结合显示透射式或反射式白光干涉测厚仪检测晶圆结构
基本上任何基于探针的手段都可以用来进行这样的检测
裂纹
大多数裂纹都是可见得，但是因为分辨率限制，小到“线头”程度的小裂纹是不容易被肉眼看见。
常见检验手段：
探针台电性测试(如电容型)
声音波望远镜
基本上任何基于探针的手段都可以用来进行这样的检测
失败释放工艺
释放是一个非常关键而且复杂的问题，因为如果释放成功了但是锚点没有完全释放，那么整个功能就会失效。
常见检验手段：
单芯片基础单元layer或structuretest(破坏性操作)(Break-off device layer of a single chip or a test structure)
基本上任何基于探针的手段都可以用来进行这样的检测
粘滞作用
悬臂梁等类型Mechanical Structure由于接触底基板而造成永久失效。如果两个物体距离过近那么即使视觉上的变化也是无法直观看到的这一点，在封装环节才会暴露出来。
常见检验手段：
探针台电性测试(如电容型)
基本上任何基于探针的手程都可以用来进行这样的检测
不精确材料特性
新型聚合物类似杨氏模量、线性度等属性严重依赖于加工参数，不精确或者不好的话那可是直接导致功能失效的事情发生了。这一点一般只有当你开始做详尽分析的时候才会逐渐明白其中奥秘。
常规检验方式包括但不限於:
使用高级图像分析软件
通过X-ray等非破坏性的物理试验
进行大量实验数据收集与比较分析
