导语：MENS技术是传感器的核心关键技术之一，也是其未来发展最重要的方向之一。然而，能够设计和生产MEMS传感器的厂家数量极为有限，这让人们不禁思考：为什么MEMS传感器的生产过程这么复杂？如果你是一名致力于学术研究的人，那么在MEMS传感器研发领域工作将既充满激动人心，又面临着巨大的挑战。你可能会在密闭的净化室里度过长时间，几乎看不到阳光，导师们也会不断催促你完成样本试制。当开发一款全新的MEMS传感器制造工艺时，最初几片晶圆通常无法量产出可用的芯片。根据工艺的复杂性和创新程度，这个过程可能需要数周、数月甚至数年的时间才能得到少量合格芯片。

你可能会问自己这样一个问题：如何提高MEMS传感器工艺研发效率呢？我的建议是花费一些时间和精力去仔细检查所有工艺步骤。这听起来似乎很简单，但往往被忽略的是这些检查部分。在某些情况下，即使结构完全错误的情况下，也有人继续处理晶圆。而且，你可能认为已经制造出了可以工作的设备，但经过切割、胶合、焊接后，却发现没有一个芯片能正常工作。

通过一台高倍光学显微镜，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问题所在。但最难以解决的问题却超出了显微镜探测范围。以下列举了除了显微镜之外的一些八大问题，以及针对每个问题给出的检查方法：

MEMS传感器结构层厚度不准确

许多加工方法（如物理气相沉积法、化学气相沉积法或电镀法）都依赖于沉积材料来构建机械结构或电子元件，而我们无法用光学显微镜看到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，再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

小型结构边缘对性能有很大影响。虽然我们可以用光学显微镜查看这些结构，但边墙形状并不清晰，尤其是在刻蚀不足和沟槽方面，这些变化通常是不明觉厉。如果这样的改变发生，它们将明显改变弹簧和柔性板等机械性能。

常见检查方法/设备：

切割晶圆，再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

内部层与其他层之间粘附力非常弱，即便使用光学显microscope 也许能看到分离迹象，但由于粘结薄弱，我们无法看见真正的小碎屑。一旦这种力量出现，就意味着内存数据永久丢失了，而且不能再修复，因为它不是由硬盘驱动而是由机箱中的磁头操作产生并记录到磁盘上，然后再读取出来进行处理，所以即使硬盘损坏也不一定数据丢失，一般来说只需更换新硬盘即可恢复数据但要注意备份文件，以防万一主机崩溃或者意外事件导致数据丢失的话，可以从备份中恢复出来，但是如果是因为软件故障导致信息丢失，那么就只能重新安装系统并重新配置应用程序，并且还得记得保存好所有重要文件到安全的地方，以备不时之需。

常见检查方法/设备：

声学顯microscope

探针台电性测试（破坏性的测试）

内应力与应力梯度

内部应力的产生往往来自薄膜制作过程中的变形，在这个阶段，如果出现任何误差，都有可能降低整个产品质量。

常见检查方法/设备：

光學晶圓曲面測量

结合顯microscope 或白色干涉測厚儀測試晶圓結構

基於探針的小機械測試

裂纹

裂纹现象很多时候都能被肉眼所识别，但是有一些裂纹因为分辨率限制而看不到。

常见检查方法/設備：

探针台電性測試

声學顯microscope

小機械檢查

失败释放工艺

释放工程旨在形成可动态运动的心理组成部分。在连接心理组成部件至底座上的材料进行局部刻蚀后实现这一目标。当释放失败时，最重要的是找到那些大多数释放成功但锚点未释放区域。

常見檢查方式/設備:

單芯片器件層或結構測試(破壞性測試)(Break-off device layer of a single chip or a test structure)

小機械檢查

粘滞作用

像悬臂梁、薄膜、高频阀等机械构造由于解封过程中与底座之间存在粘连，使得整体功能永久受损。如果这类心理构造距离底座极近，则透过顯microscope 观察曲线不可闻晓；要想获得良好的零件，只好等待封装环节来挑选了。

常見檢查方式/設備:

採樣後進行電容傳感能力評估

小機械檢查

不精确材质特性

新型材质已經展現出對於傳感器技術極大的潜勢。但對於薄膜材質來說，比起基體材質，它們更容易表現出不同的特質。尤其是在使用聚合物時，如杨氏模量、线性系数以及磁化现象等 mechanic 性能严重依赖于加工参数。不精確或非理想材質特徵會降低裝置效率甚至導致裝置無效運作。

总结起来，无论是在研发还是生产环节，对于提高MEMS传感器质量都是一个持续努力的事情，同时也是提升行业标准的一个必然趋势。