为什么这么难MEMS传感器的8大工艺问题

如果您致力于学术研究，那么MEMS传感器研发领域会相当地令人兴奋，但与此同时也面临着很大压力您将会在净化室带上很长的时间，可能在一段时间内看不见阳光，导师为了撰写发表学术性文章会不停地督促您完成样板试制。

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，将需要几个星期、几个月甚至几年的时间去得到为数不多的好芯片　　您可能会问自己这样一个问题：怎样才能使MEMS传感器工艺研发进度更加高效呢?个人建议，花点时间和精力去仔细检查所有工艺步骤。

听起来似乎很简单，但往往检查部分是被忽略的在某些情况下，即使在所有结构都是错误的情况下人们还在继续处理晶圆同样，您可能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，许多制造步骤都可以简单地被观察，通常只需要几分钟来帮助确定MEMS传感器制造问题。

然而，最难的是显微镜也不能帮助确定的问题以下所列举的是光学显微镜镜头之外的八大问题，针对每个问题，给出针对性的检查方法　　1. 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，而光学显微镜看不到的材料层的厚度对于性能影响相当重要。

　　常见的检查方法/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　　2. 边墙形貌(sidewall profile)不佳 　　微结构的边墙对器件性能有很大程度上的影响。

通过光学显微镜看结构，所看到的边墙不是很好特别是，刻蚀不足和沟槽通常是看不见的然而，这些几何形变会明显改变弹簧和柔性板的机械性能　　常见的检查方法/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　　3. 粘附力问题　　MEMS传感器结构内层与层之间的粘附力可能很微小，光学显微镜也许会看到分层迹象，但微小的粘结层是观察不到的。

　　常见的检查方法/设备:　　- 声学显微镜　　- 基于探针的微机械测试(破坏性的测试)　　4. 内应力和应力梯度　　内部应力是使用薄膜常见的问题在生产过程中产生的应力会导致器件良率和性能降低，以及淀积膜的分层和开裂。

　　常见的检查方法/设备:　　-光学晶圆曲面测量　　- 结合显微镜或白光干涉测厚仪测试晶圆结构　　- 基于探针的微机械测试晶圆结构　　5. 裂纹　　大多数裂纹都可以在光学显微镜下看到，但是，在某些情况下，由于分辨率的局限性，细的“发际线”裂缝是不可见的。

　　常见的检查方法/设备:　　- 探针台电性测试　　- 声学显微镜　　- 基于探针的微机械测试　　6. 失败的释放工艺　　所谓释放工艺，通常是为了形成MEMS器件中可动的机械部分，通过对连接机械部分到基底的材料进行不完全刻蚀来实现。

当释放失败时，重要的是找到大部分释放结构释放成功而锚点没有释放好的区域　　常见的检查方法/设备：　　- 单芯片器件层或结构测试(破坏性测试)(Break-off device layer of a single chip or a test structure)　　- 基于探针的微机械测试　　7. 粘滞作用　　像悬臂梁、薄膜、梭形阀这些机械结构可能由于结构的释放会和底层基板粘连，导致器件永久性失效。

如果MEMS传感器结构和衬底之间的距离非常小，那么通过显微镜观察曲率是不可见的如果您想要好芯片，恐怕只有在封测环节来挑选了　　常见的检查方法/设备:　　- 探针台电性测试(如电容传感器)　　- 基于探针的微机械测试　　8. 不精确的材料特性　　新型材料在MEMS传感器器件已经显示其巨大的潜力。

但是，薄膜材料比本体材料更能展示出不同的特性尤其使用聚合物时，如杨氏模量、线性度、磁滞现象等机械性能严重依赖于工艺参数不精确或者是不理想的材料特性可能会降低器件性能，甚至导致器件失效免责声明：本文来源：[中国传动网]的所有文字、图片、音视和视频文件，版权均为中国传动网(www.chuandong.com)独家所有。

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