为什么物品检测和测量这么难MEMS传感器的8大工艺挑战
导语：MENS技术是传感器的核心关键技术之一，也是其未来最重要的发展方向。但能够生产和设计MEMS传感器的厂家数量极少，为什么MEMS生产这么难？如果您致力于学术研究，那么在MEMS传感器研发领域工作将既令人兴奋又充满挑战。您可能会花费很长时间在净化室里，甚至连阳光都看不见，而导师会不断督促您完成样本试制。当研发一种新的MEMS传感器制造工艺时，最初的几片晶圆通常不会产生可用的工作器件。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。
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，你应该花时间仔细检查所有工艺步骤。这听起来简单，但往往这些检查被忽略。在某些情况下，即使结构全部错误的人们仍然继续处理晶圆。而且，有时候人们认为已经制造出能工作的器件，但经过切割、粘合、键合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松地被观察，并且通常只需要几分钟来帮助确定MEMS传感器制造问题。不过，最难的问题是那些光学显微镜无法看到的问题。以下列举的是除了光学显微镜之外的一些8大问题，以及针对每个问题给出的检查方法。
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）都会依赖沉积材料来构建机械结构或电子元件，而我们无法通过显微镜观察到材料层厚度对于性能影响非常重要。
常见的检查方法/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
微结构边墙对性能有很大影响。如果我们仅仅依靠光学显微镜，我们所看到的是糟糕边墙，而且特别是在刻蚀不足和沟槽方面，这些都是看不到但却明显影响机械性能。
常见的检查方法/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
内层与内层之间以及内层与基底之间的小量粘附力可能导致分离迹象，但这通常是不易察觉到的。
常见的检查方法/设备:
声学顯microscope
基于探针的小尺寸测量
内应力和应力梯度
内部应力的存在会导致分裂或者开裂，因为它们引起了薄膜中的压缩张拉现象。
常见的手段：
光學機上測試內應力的變化
使用顯示儀測試
探針技術檢查是否有應力的變化
裂纹
虽然大多数裂纹都可以在肉眼下看到，但是由于分辨率限制，小小“断点”裂缝则不可视。
常用手段：
探針電性測試
声學顯microscope
微尺寸測量
失败释放工艺
释放机制失败时，如果找到了释放成功而锚点未释放区域，是一个巨大的挑战，因为这种失效不能直接从显示中看出来，它只能当成最后一步进行检测的时候才知道发生了什么事情。
常見檢查方式：
釋放後單獨進行測試(這是一種破壞性質)
探針機械實驗室進行精確控制下的測試
粘滞作用
悬臂梁等部位因为贴近基板而发生粘滞作用，从而造成永久失效。一旦发生这种情况，只能在封装环节尝试筛选出良好的芯片。
常見檢查方式：
檢視裝配後是否發生問題
探針機械實驗室進行精確控制下的測試
不精确材料特性
新型材料为MEMS带来了巨大的潜能。但薄膜材料比基体更容易展现其独特特性，比如杨氏模量、线性度等机械性能严重依赖于加工参数。不符合预期或理想状态下的物质特征将降低产品质量甚至造成失效。
总结来说，要解决这些困扰着每个想要生产高品质MEMS传感者的难题，我们必须结合使用各种先进工具，如轮廓仪椭圆仪、扫描电子显microscope 等工具，以便更好地了解我们的产品并提升我们的设计能力。
