为什么物品中MEMS传感器的8大工艺问题从压力加速度到温度了解不同类型传感器的挑战

为什么物品中MEMS传感器的8大工艺问题从压力加速度到温度了解不同类型传感器的挑战

导语:MENS技术是传感器的关键技术之一,也是它们未来最重要的核心技术。但能够生产和设计MEMS传感器的厂家数量极少,为什么物品中MEMS传感器的8大工艺问题?如果您致力于学术研究,那么在研发MEMS传感器领域会感到非常激动,但同时也面临着巨大的压力。您将花费很长时间在净化室内工作,可能连阳光都看不见,而您的导师则不断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用的设备。根据工艺的复杂性和创新性,这需要几个星期、几个月甚至几年的时间才能得到合格芯片。

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?建议花时间仔细检查所有步骤。这听起来简单,但往往检查过程被忽略。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,您可能认为已经制造出了可以工作的设备,但是经过切割、粘合和键合后,没有任何芯片能正常工作。

通过显微镜,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MEMS传感器制造问题。然而,最难以解决的问题超出了显微镜范围。以下列举了除了显微镜之外的八大问题,以及针对每个问题提供了一系列检查方法。

不精确的地形层厚

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,都依赖于沉积材料构建机械结构或电子元件,而我们无法用光学显微镜看到这些材料层的厚度,这对于性能影响很重要。

检查方法/设备:

轮廓仪

椭圆仪

切割晶圆并使用扫描电子显微镜观察(破坏性的测试)

基于探针的小型机械测试

边缘形貌不佳

微结构边缘对性能有重大影响,但由于其不可见性,我们只能通过光学显微镜看到部分轮廓。如果刻蚀不足或沟槽不够,则这两种几何变体会明显改变弹簧和柔性板的机械性能。

粘附力低劣

MEMS内部层间粘附力可能非常小,即使分层迹象也许可见但细小粘结区为隐蔽状态。

内部应力与应力梯度

内部应力的产生在薄膜常见的问题,在生产过程中产生了应用率降低以及淀积膜分裂开裂。

裂纹

大多数裂纹可以在光学显微镜下看到,但是由于分辨率局限,不足以显示“线缝”裂缝。

失败释放工艺

释放通常用于形成可动成分;通过对连接成分到基底材料进行不完全刻蚀来实现。当释放失败时,要找到大部分释放成功而锚点未释放区域。

粘滞作用

悬臂梁、薄膜等结构可能因结构释放与底座粘连导致失效。如果距离太近,用眼睛看曲率是不清晰可见的情况,如果想要良芯片,只有封装环节挑选出来了。

不准确材料特性

新型聚合物材质展示其潜能,但薄膜材质比基体材质更展现不同特征。尤其使用聚合物时,如杨氏模量、线性度及磁场行为严重依赖于参数设置。不理想或者误差的大材料特征会降低效果甚至失效。