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传感器研发领域将会感到既兴奋又压力山大。您可能会花费很长时间在净化室中，甚至无法见到阳光，而您的导师则不断督促您完成样本试制。当开发一种新的MEMS传感器制造工艺时，最初几片晶圆通常不会产生可工作的器件。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合格芯片。

你可能会问自己：如何提高MEMS传感器工艺研发效率呢? 我建议花时间仔细检查所有工艺步骤。这听起来简单，但往往被忽视。在某些情况下，即使结构错误的人们也继续处理晶圆。同样，您可能认为已经制造出能工作的设备，但经过切割、胶合、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，大多数制造步骤都可以轻松观察，只需几分钟就可以帮助确定问题所在。不过，最困难的是那些显微镜看不见的问题。以下列出了除了光学显微镜之外的八大问题，并为每个问题提供了针对性的检查方法。

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）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。

常见检查方法/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

边墙形貌不佳

微结构边墙对性能有很大影响。如果边墙不好，特别是刻蚀不足和沟槽，这些都是看不到但对性能造成重大影响的问题。

常见检查方法/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

内层与外层之间粘附力太小，有时候即使分层迹象也只能看到分辨率有限下的部分，不足以检测到真正的小型粘结层。

常见检查方法/设备：

声学显microscope (SEM)

基于探针的微机械测试（破坏性的）

内应力和应力梯度

内部应力的存在导致了薄膜形成裂纹，在生产过程中产生的一种普遍现象，它降低了良率和性能，同时引起淀积膜开裂等问题。

常见检查方法/设备：

光学晶圆曲面测量

结合显microscope 或白光干涉测厚仪进行测试

基于探针的大规模数据采集

裂纹问题

虽然裂纹通常可以在普通照明下看到，但是由于分辨率限制，一些细小裂纹是不易发现或被忽略掉的情况发生。此类情况需要更高级别的手段进行检测，如声学显microscope 或基于探针的大规模数据采集等方式来解决这个隐蔽的问题点。

失败释放工艺

释放是一项关键操作，因为它决定了是否成功实现可动部件。而失败释放带来的损失包括基底与成品之间残留物质及未完全去除的事实。这种状况要求从单独的一个芯片开始进行分析，以便找到原因。

粘滞作用

悬臂梁、薄膜及其他类型运动部件容易因为与基板接触而失去自由，使得他们不能达到预期效果。如果两者之间距离过近，就无法用一般照明工具直接观察这一现象。

不精确材料特性

新型材料已显示出巨大的潜能，但其杨氏模量、高线性系数及磁滞特征等因素严重依赖加工参数。一旦这些参数设置不当，将会导致产品性能恶化甚至彻底失效，因此必须十分谨慎地选择适宜条件才行。