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传感器研发领域既令人激动又充满压力。在净化室中，你可能会花费很长时间，看不到阳光，而导师则不断督促你完成样本试制。当研发一种新的MEMS传感器工艺时，通常需要几个星期、几个月甚至几年的时间才能得到可用的芯片。

你可能会问自己：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工艺步骤，这听起来简单，但往往被忽略。在某些情况下，即使结构全部错误，也继续处理晶圆。同样，你认为已经制造出能工作的器件，但是经过切片、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，可以快速地观察许多制造步骤，但解决问题最大的挑战在于那些光学显微镜看不到的问题。以下列举的是除了显微镜之外的八大问题，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（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，而这些材料层厚度对于性能影响很大。

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

微结构边墙对性能有很大影响。但是，这些边墙通常是不易看到的，只有在刻蚀不足和沟槽出现时才可能被发现。

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

MEMS传感器内部层与层之间粘附力可能非常小，不易通过光学显微镜直接观察到。

检查方法/设备：

声学显微镜

基于探针的微机械测试（破坏性的测试）

内应力和应力梯度

工作过程中产生内部应力的存在将导致良率降低和性能下降，而且淀积膜分层开裂也是常见现象。

检查方法/设备：

光学晶圆曲面测量

结合显示或白光干涉测厚仪检测晶圆结构

基于探针进行宏观体验性质分析

裂纹

大部分裂纹可以用普通照明看得见，但由于分辨率限制，有一些细小“发际线”裂缝是不容易被发现到的。

常见检查方式: 探针台电性测试, 声音放大功能, 或者使用声波发生装置.

失败释放工艺

释放工艺用于形成可移动部分，在连接到基底上的材料进行不完全刻蚀以实现这一点。当释放失败时，最重要的是找到哪些区域成功释放了而锚点未释放的情况。

常见检查方式: 单芯片成品单独取出检验(非破坏性), 使用探针进行触摸操作, 或者利用特定的软件工具模拟预期结果.

粘滞作用

如悬臂梁等机械部件因与基板粘连而失效。如果距离太近，那么这类现象即使放在显microscope上也无法看到。

常见检查方式: 探针台电性检测能力, 运用特殊工具或者手段去尝试解除这种粘滞状态.

不精确材料特性

新型薄膜材料在MEMS领域展现巨大的潜能。但新型聚合物所展示出的杨氏模量、线性度及磁场效果严重依赖生产参数。不理想或者不准确的事实反映将直接影响产品质量并导致失效风险增加.

常规检视途径包括实验室环境下的各种物理化学实验以及相关专业软件程序分析.

以上提及的问题虽然经常隐藏在不可视范围内，但它们却是决定是否成功生产高质量MEMS传感器的一个关键因素。只有当这些隐秘的问题得到有效解决，当我们掌握如何识别并克服这些挑战时，我们才有望推动这个行业向前迈进，为各种应用提供更先进、高效且经济实惠的地球系统监测解决方案。此外，更深入了解这些挑战还可以帮助开发人员为未来的产品设计考虑更多可能性，从而创造更加复杂且高级功能的地球系统监控系统。