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生产这么难？

对于致力于学术研究的人来说，MEMS传感器研发领域既令人兴奋又充满压力。在净化室里，你可能会花上很长时间，看不到阳光，而导师则不断督促你完成样板试制。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量产可工作的器件。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为数不多的好芯片。

那么，我们怎样才能提高MEMS传感器工艺研发进度呢？个人建议，仔细检查所有工艺步骤。这听起来简单，但往往检查部分被忽略。在某些情况下，即使结构完全错误，也会继续处理晶圆。而且，即使认为已经制造出能工作的器件，在切片、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，一些制造步骤可以简单地被观察，但通常只需要几分钟来帮助确定问题。但是，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：

不精确的MEMS传感器结构层厚

许多工艺方法依赖沉积材料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，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

边墙对性能有很大影响，但通过光学显微镜看到的边墙并不理想。

常见检查方法/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

内部粘附力可能很小，只能在声学显microscope或基于探针测试中看到。

常见检查方法/设备：

声学显microscope

基于探针的小尺寸机械测试（破坏性的）

内应力和应力梯度

内部应力的产生会导致良率降低和性能下降。

常见检查方法/设备：

光学晶圆曲面测量

结合显示屏或白光干涉测厚仪检测晶圆结构

基于探针的小尺寸机械测试

裂纹现象

裂纹虽然可以在显示屏上看到，但细小裂缝却不可视。

常见检查方法/设备：

探针台电性测试

声学顯microscope

小尺寸基于探针の機械測試

失败释放工艺

释放失败后，要找到释放成功但锚点未释放区域。

常见檢查法設備：

单芯片层或结构測試(破壞性測試)(Break-off device layer of a single chip or a test structure)

小尺寸基于探针機械測試

粘滞作用

悬臂梁等構造與基板粘連導致失效，這種情況無法通過顯microscope觀察到。如果想要好的芯片，那么只能在封裝後選擇了。

常見檢查法設備：

探針台電性測試(如電容傳感)

小尺寸基于探針機械測試

不精確材料特性

新型薄膜材料展現巨大的潛力，但是這些薄膜對於杨氏模量等性能影響極大，並且這些值受到加工條件影響，不正確或者理想化的情況會導致缺陷甚至失效。

了解并解决这些非直观的问题，是提升MEMS传感器设计与制造质量、提高产品可靠性的关键所在。