北方微电子院喻磊：解决高性能惯性MEMS晶圆制造工艺难题-感算商城

喻磊依然记得入职安徽北方微电子研究院时的第一个任务。那是一片MEMS陀螺仪晶圆的流片，需要从光刻、浅硅刻蚀、深硅刻蚀、金属溅射等百余道工序走下来，到深硅刻蚀这一步，微结构因为局部过热全部损坏，整片MEMS晶圆报废。他站在超净间里，看着那片废掉的圆片，第一次真切地意识到这行有多难。

那是2013年，他刚从学校来到安徽北方微电子研究院，研究生阶段接触MEMS方向，但他坦言，当时对这个领域的理解并不深。MEMS，是把微型机械结构集成在硅片上的传感器技术，里面的核心器件——MEMS加速度计和陀螺仪，好比现代智能系统的“内耳”与“小脑”，感知运动、判断姿态。这类高性能器件的晶圆制造技术，长期受制于国外。

入行十余年，喻磊一直泡在这件事里。

2019年，他牵头组建攻关小组，瞄准的是高性能惯性MEMS晶圆制造中最棘手的几个制造工艺难题。其中一个，是深硅刻蚀工艺。MEMS陀螺仪的敏感结构，要在硅片上刻出深宽比高达25：1的微细沟槽，侧壁要足够垂直、足够光滑，稍有偏差，器件的力学性能就会跑偏，精度随之打折。喻磊在超净间里连续泡了一个月，做了上百组工艺参数的对照实验，最终将陡直度控制在90±0.1°，侧壁粗糙度小于100纳米，达到国内领先水平。与此同时，他研究出一套抑制热积累的分段刻蚀方法，解决了当年那个让他损毁整片晶圆的老问题。

另一个难题是封装真空度。高性能惯性MEMS器件对真空度的要求极为苛刻，真空度不够，器件的寿命和可靠性都会大打折扣。为了把晶圆封装内的真空度从10帕量级压到0.5帕以下，喻磊带着团队从键合工艺密封性、材料逸气控制、吸气剂薄膜集成三个方向同步攻关，前后迭代了两年，最终达到国内领先水平。

他用一个比喻解释陀螺仪的作用：“就好像你端着一碗水，旋转着穿过一片浓雾。水中形成了波纹，波纹又变成了箭头，指引你出口的方向。”这碗水，就是陀螺仪在没有GPS信号时为设备导航的方式。而他在超净间里做的每一组实验，都是让这碗水端得更稳、波纹看得更准。

制造技术攻关之外，还有一道门槛同样难过——从实验室到生产线。某款MEMS加速度计转入量产初期，良率只有30%，客户质疑，生产部门压力如山。喻磊坚持问题不过夜。每天加班到深夜分析失效原因，最终找到症结——工艺过程中引入的微颗粒。针对颗粒来源逐步排查、逐工序优化，历时12个月，良率稳定在80%以上。

负责研发的同时，喻磊还带领着一个20人的工艺班组。带新人，他最担心的是“差不多就行”的心态。MEMS工艺的容错空间极小，失之毫厘，一片晶圆就报废了。他要求的是“零缺陷”——不是口号，是每一道工序都要认真对待的工作方式。班组里有个年轻人，能吃苦，悟性高，和他一起啃过不少硬骨头，如今在MEMS领域一步步深入下去。喻磊说，看到这样的年轻人，感到欣慰。

喻磊于2019年获安徽省科学技术奖三等奖，2025年获安徽省科学技术进步奖二等奖。两项省级科技奖之间，隔了六年。他说这六年自己变化最大的，是对这个领域的理解更深了，不再只看奖项本身，更在意做出来的东西对行业、对产业有没有真正的意义。最近几年是最难熬的，项目压着项目，周末节假日基本停不下来。他说没有捷径，“只能持续地、微小地前进，一点一点撑过去”。

对想进MEMS行业的年轻人，他只说了一句话：“这个领域会给予足够的深度和成就感，代价是终身学习、步步深耕。