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，能够生产和设计MEMS传感器的厂家数量极少，因此人们经常会问：为什么MEMS传感器制造这么困难？

对于致力于学术研究的人来说，MEMS传感器研发领域既充满激动人心又面临巨大压力。他们可能会在封闭环境中花费长时间，不仅如此，还需要耐心等待那些初期试制出的晶圆上可能无法工作的微型机械系统。当开发一种全新的MEMS工艺时，通常需要数周、数月甚至数年的时间来筛选出合格的芯片。

那么如何提高MEMS传感器工艺研发效率呢？建议深入检查每个步骤，看似简单但往往被忽略的地方。在某些情况下，即使结构完全错误也继续处理晶圆。而且，有时候即使认为已经制作出能工作的设备，但经过切割、粘合、连接后发现没有一个芯片能正常工作。

通过光学显微镜可以快速观察很多制造过程，只需几分钟就能帮助确定问题所在。不过，最棘手的是光学显微镜无法解决的问题。以下列举了除了光学显微镜之外八大问题，以及针对每个问题给出的检查方法：

不精确的MEMS层厚

许多工艺都依赖沉积材料构建机械结构或电子元件，而我们无法用显微镜看到这些材料层厚度，这对性能影响很大。

检查方法/设备：

轮廓仪

椭圆仪

切割晶圆，用扫描电子显微镜观察(破坏性测试)

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，我们看不到这部分信息。

检查方法/设备：

切割晶圆，用扫描电子显微镜观察(破坏性测试)

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可能非常小，即使看到了分层迹象，也只能轻易发现薄弱环节。

检查方法/设备：

声学显微镜

基于探针的微机械测试(破坏性测试)

内应力和应力梯度

内部应力的产生导致了许多现象，如淀积膜分层和开裂，对良率和性能都有严重影响。

检查方法/设备：

光学晶圆曲面测量

结合显microscope或白光干涉测厚仪检测晶圆结构

基于探针的小尺寸机电特性检测

裂纹

大多数裂纹可以在普通光学显示下看到，但是细小“发际线”裂缝由于分辨率限制而不可见。

检查方法/设备：

探针台电性测试

声音波超声波透射成像(SPT)

失败释放工艺

释放失败主要是因为基底与自由部件间剩余材料未完全刻蚀，当释放成功而锚点未释放时，特别要注意这个区域。

常见检查方式:

单芯片级别或单元级别进行失效分析(Break-off device layer of a single chip or a test structure)

或者基于探针的小尺寸机电特性检测（Break-off device layer of a single chip or a test structure）

粘滞作用

如悬臂梁、薄膜等机械结构因接触基板而发生永久失效，如果距离太小，则通过视觉观察曲率是不明晰可见的情况。如果想要好的芯片，那么只有在封装环节挑选出来了。

不精确材料特性

新型聚合物材质显示出巨大的潜力。但是，由新材质组成薄膜及其杨氏模量、线性度等物理属性严重依赖于具体加工参数。不准确或者不理想地选择这样的材质可能会降低整体性能甚至导致失效。

总结来说，在提升MEMS生产质量方面，我们必须从基本步骤开始，每一步都是至关重要的一环，同时要注意到那些容易被忽略但却至关重要的地方。