DIN EN 62047-25-2017 Semiconductor devices - Micro-electromechanical devices - Part 25 Silicon based MEMS fabrication technology - Measurement method of pull-press and shearing str.pdf

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1、April 2017DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDEPreisgruppe 15DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 31

2、.080.99; 31.220.01!%_yg“2608668www.din.deDDIN EN 62047-25Halbleiterbauelemente Bauelemente der Mikrosystemtechnik Teil 25: Siliziumbasierte MEMSHerstellungstechnologie Messverfahren zur ZugDruck und Scherfestigkeit gebondeter Flchen im Mikrometerbereich(IEC 6204725:2016);Deutsche Fassung EN 6204725:

3、2016Semiconductor devices Microelectromechanical devices Part 25: Silicon based MEMS fabrication technology Measurement method of pullpress and shearing strength of micro bonding area(IEC 6204725:2016);German version EN 6204725:2016Dispositifs semiconducteurs Dispositifs microlectromcanique Partie 2

4、5: Technologie de fabrication de MEMS base de silicium Mthode de mesure de la rsistance la tractioncompression et au cisaillement dune micro zone de brasure (IEC 6204725:2016);Version allemande EN 6204725:2016Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 23

5、SeitenDIN EN 62047-25:2017-04 2 Anwendungsbeginn Anwendungsbeginn fr die von CENELEC am 2016-10-03 angenommene Europische Norm als DIN-Norm ist 2017-04-01. Nationales Vorwort Vorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN EN 62047-25:2014-05. Fr dieses Dokument ist das nationale Arbeitsgremium K 631 Halbleite

6、rbauelemente“ der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE (www.dke.de) zustndig. Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom SC 47F Micro-electromechanical systems“ erarbeitet. Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zu dem Da

7、tum (stability date) unverndert bleiben soll, das auf der IEC-Website unter http:/webstore.iec.ch“ zu dieser Publikation angegeben ist. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folgeausgabe ersetzt oder gendert. Fr den Fal

8、l einer undatierten Verweisung im normativen Text (Verweisung auf ein Dokument ohne Angabe des Ausgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich die Verweisung auf die jeweils aktuellste Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments. Fr den Fall einer da

9、tierten Verweisung im normativen Text bezieht sich die Verweisung immer auf die in Bezug genommene Ausgabe des Dokuments. Der Zusammenhang der zitierten Dokumente mit den entsprechenden Deutschen Dokumenten ergibt sich, soweit ein Zusammenhang besteht, grundstzlich ber die Nummer der entsprechenden

10、IEC-Publikation. Beispiel: IEC 60068 ist als EN 60068 als Europische Norm durch CENELEC bernommen und als DIN EN 60068 ins Deutsche Normenwerk aufgenommen. Das Original-Dokument enthlt Bilder in Farbe, die in der Papierversion in einer Graustufen-Darstellung wiedergegeben werden. Elektronische Versi

11、onen dieses Dokuments enthalten die Bilder in der originalen Farbdarstellung. EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EN 62047-25 November 2016 ICS 31.080.99 Deutsche Fassung Halbleiterbauelemente Bauelemente der Mikrosystemtechnik Teil 25: Siliziumbasierte MEMS-Herstellungstechnologie Mes

12、sverfahren zur Zug-Druck- und Scherfestigkeit gebondeter Flchen im Mikrometerbereich (IEC 62047-25:2016) Semiconductor devices Micro-electromechanical devices Part 25: Silicon based MEMS fabrication technology Measurement method of pull-press and shearing strength of micro bonding area (IEC 62047-25

13、:2016) Dispositifs semiconducteurs Dispositifs microlectromcanique Partie 25: Technologie de fabrication de MEMS base de silicium Mthode de mesure de la rsistance la traction-compression et au cisaillement dune micro zone de brasure (IEC 62047-25:2016) Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2016

14、-10-03 angenommen. CENELEC-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Nor

15、men mit ihren bibliographischen Angaben sind beim CEN-CENELEC Management Centre oder bei jedem CENELEC-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-Mitglied in

16、 eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem CEN-CENELEC Management Centre mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland,

17、der ehemaligen jugoslawischen Republik Mazedonien, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschec

18、hischen Republik, der Trkei, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. CENELEC Europisches Komitee fr Elektrotechnische Normung European Committee for Electrotechnical Standardization Comit Europen de Normalisation Electrotechnique CEN-CENELEC Management Centre: Avenue Marnix 17, B-1000 Brssel 2

19、016 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten. Ref. Nr. EN 62047-25:2016 DDIN EN 62047-25:2017-04 EN 62047-25:2016 Europisches Vorwort Der Text des Dokuments 47F/249/FDIS, zuknftige 1. Ausgabe der IEC 62

20、047-25, erarbeitet vom SC 47F Microelectromechanical systems“ des IEC/TC 47 Semiconductor devices“, wurde zur parallelen IEC-CENELEC-Abstimmung vorgelegt und von CENELEC als EN 62047-25:2016 angenommen. Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem dieses Dokument auf nationaler Ebene

21、 durch Verffentlichung einer identischen nationalen Norm oder durch Anerkennung bernommen werden muss (dop): 2017-07-03 sptestes Datum, zu dem nationale Normen, die diesem Dokument entgegenstehen, zurckgezogen werden mssen (dow): 2019-10-03 Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Element

22、e dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. CENELEC und/oder CEN sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Anerkennungsnotiz Der Text der Internationalen Norm IEC 62047-25:2016 wurde von CENELEC ohne irgendeine Abnderung als Europische Norm an

23、genommen. 2 DIN EN 62047-25:2017-04 EN 62047-25:2016 Inhalt SeiteEuropisches Vorwort 2 1 Anwendungsbereich.5 2 Normative Verweisungen.5 3 Begriffe.5 4 Anforderungen5 4.1 Konstruktionsanforderungen an die Teststruktur.5 4.2 Fertigungsanforderungen an die Teststruktur8 4.3 Anforderungen an die Prfumge

24、bung8 5 Prfverfahren8 5.1 Allgemeines8 5.2 Zug-Druck-Prfverfahren .8 5.2.1 Ausben der Belastungskraft8 5.2.2 Arbeitsablauf beim Zug-Druck-Prfverfahren .8 5.2.3 Prfauswertung beim Zug-Druck-Prfverfahren .9 5.3 Scherfestigkeits-Prfverfahren.9 5.3.1 Arbeitsablauf beim Scherfestigkeits-Prfverfahren.9 5.

25、3.2 Prfauswertung beim Scherfestigkeits-Prfverfahren 11 Anhang A (informativ) Mae fr die Teststruktur und Werte fr die Zug-Druck-Festigkeit.12 A.1 Mae fr die Teststruktur.12 A.2 Zug- und Druckfestigkeit 12 Anhang B (informativ) Beispiel zum Zug-Druck-Prfverfahren .20 B.1 Mae fr die Teststruktur.20 B

26、.2 Zug- und Druckfestigkeit 20 Anhang ZA (normativ) Normative Verweisungen auf internationale Publikationen mit ihren entsprechenden europischen Publikationen21 Bilder Bild 1 Zug-Druck-Teststruktur .6 Bild 2 Scherfestigkeits-Teststruktur.7 Bild 3 Arbeitsablauf beim Zug-Druck-Prfverfahren9 Bild 4 Arb

27、eitsablauf beim Scherfestigkeits-Prfverfahren.10 Tabellen Tabelle 1 Mae fr die Scherfestigkeits-Teststruktur11 Tabelle A.1 Mae fr die Teststruktur.12 Tabelle A.2 Zug- und Druckfestigkeit (Bondflche: 10 m 10 m) 12 Tabelle A.3 Zug- und Druckfestigkeit (Bondflche: 20 m 20 m) 13 Tabelle A.4 Zug- und Dru

28、ckfestigkeit (Bondflche: 30 m 30 m) 13 Tabelle A.5 Zug- und Druckfestigkeit (Bondflche: 40 m 40 m) 14 Tabelle A.6 Zug- und Druckfestigkeit (Bondflche: 50 m 50 m) 14 3 DIN EN 62047-25:2017-04 EN 62047-25:2016 SeiteTabelle A.7 Zug- und Druckfestigkeit (Bondflche: 60 m 60 m) 15 Tabelle A.8 Zug- und Dru

29、ckfestigkeit (Bondflche: 70 m 70 m) 15 Tabelle A.9 Zug- und Druckfestigkeit (Bondflche: 80 m 80 m) 16 Tabelle A.10 Zug- und Druckfestigkeit (Bondflche: 90 m 90 m) 16 Tabelle A.11 Zug- und Druckfestigkeit (Bondflche: 100 m 100 m) 17 Tabelle A.12 Zug- und Druckfestigkeit (Bondflche: 110 m 110 m) 17 Ta

30、belle A.13 Zug- und Druckfestigkeit (Bondflche: 120 m 120 m) 18 Tabelle A.14 Zug- und Druckfestigkeit (Bondflche: 130 m 130 m) 18 Tabelle A.15 Zug- und Druckfestigkeit (Bondflche: 140 m 140 m) 19 Tabelle A.16 Zug- und Druckfestigkeit (Bondflche: 150 m 150 m) 19 Tabelle B.1 Mae fr die Teststruktur 20

31、 Tabelle B.2 Zug- und Druckfestigkeit (Bondflche: 110 m 110 m) 20 4 DIN EN 62047-25:2017-04 EN 62047-25:2016 1 Anwendungsbereich In diesem Teil der IEC 62047 ist das In-Situ-Prfverfahren zur Messung der Festigkeit von Mikrobondflchen (Mikroflchen) festgelegt, die mithilfe von Prozessen der Mikrosyst

32、emtechnik, welche fr siliziumbasierte mikroelektromechanische Systeme (MEMS) verwendet werden, hergestellt sind. Dieses Dokument ist fr die In-Situ-Messung der Zug-Druck- und Scherfestigkeit von Mikrobondflchen anwendbar, die mithilfe mikroelektronischer oder anderer mikrosystemtechnologischer Verfa

33、hren hergestellt werden. Ein Mikroanker (Festpunktlager), der mit dem Substrat ber die Mikrobondflche verbunden ist, liefert die mechanische Befestigung (Lager) fr die beweglichen funktionellen Sensor-/Aktor-Komponenten in MEMS-Bauelementen. Bei diesen Bauelementen fhren Skalierungseffekte, hervorge

34、rufen durch Fehlstellen, Verunreinigungen und fehlangepasste thermische Spannungen, zu einer Verschlechterung der Bondfestigkeit. Diese Norm legt das In-Situ-Prfverfahren zur Zug-Druck- und Scherfestigkeit fest, das auf einer Prfstruktur basiert. Entsprechend dieser Norm sind weder komplizierte Mess

35、instrumente (wie Rastersondenmikroskope oder Nanoindenter) noch besondere Prparationstechniken fr die Prflinge erforderlich. Da die Teststruktur nach dieser Norm in die Bauelementefertigung als eine Standard-Analyse-Struktur implantiert werden kann, kann dieses Dokument eine Brcke bilden, ber die di

36、e Fertigungsfabriken bestimmte quantitative Referenzen fr den Entwickler geben knnen. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bez

37、ug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). IEC 62047-1, Semiconductor devices Micro-electromechanical devices Part 1: Terms and definitions ISO 10012, Measurement management systems Requirements for me

38、asurement processes and measuring equipment 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach IEC 62047-1 und ISO 10012 und die folgen-den Begriffe. ISO und IEC stellen terminologische Datenbanken fr die Verwendung in der Normung unter den folgenden Adressen bereit: IEC Electrope

39、dia: ; ISO Online Browsing Platform: . 3.1 Anker Silizium-Glas-Bondflche, die die funktionale MEMS-Struktur trgt 4 Anforderungen 4.1 Konstruktionsanforderungen an die Teststruktur Die schematischen Darstellungen der Teststrukturen werden in Bild 1 und Bild 2 gezeigt. 5 DIN EN 62047-25:2017-04 EN 620

40、47-25:2016 a) Schematische Darstellung der Zug-Druck-Teststruktur b) Drei-Seiten-Zeichnung der Zug-Druck-Teststruktur Legende h2Dicke des Teststruktur-Cantilevers (Biegebalken) h1Hhe des Ankertrgers innerhalb der Bondflche a Seitenlnge der Bondflche l Lnge des Teststruktur-Cantil konstruiert werden

41、sollte w Breite des Teststruktur-Cantilevers es Lastangriffspunkts Bild 1 Zug-Druck-Teststruktur evers, wobei diese Kenngre mit einer Folge von Werten d Ma d6 DIN EN 62047-25:2017-04 EN 62047-25:2016 a) Schematische Darstellung der Scherfestigkeits-Teststruktur b) Drei-Seiten-Zeichnung der Scherfest

42、igkeits-Teststruktur Legende h2Dicke des Teststruktur-Cantilevers (Biegebalken) h1Hhe des Ankertrgers innerhalb der Bondflche a Seitenlnge der Bondflche l Lnge des Teststruktur-Cantilevers w Breite des Teststruktur-es Lastangriffspunkts festigkeits-Teststruktur onstruiert sein: ststruktur-Cantilever

43、 vor der Bondflche bricht, sollte die Festigkeit des onstruiert werden. Wenn z. B. die Dicke des Cantilevers durch eine t ist, wird die Konstruktion eines breiteren Cantilevers empfohlen. g-Druck-Teststruktur sollte mit einer Folge von Werten konstruiert werden. Die bliche Differenz, das Lngeninterv

44、all, sollte die Anforderungen an die Messauflsung erfllen. Die von der Teststruk ebenfalls bercksichtigt werden. Cantilevers d Ma d Auflsung des Auslenkungslineals Bild 2 ScherDie Teststruktur sollte wie folgt ka) Um zu verhindern, dass der TeCantilevers ausreichend hoch kGestaltungsregel begrenzb)

45、Die Lnge des Cantilevers der Zutur in Anspruch genommene Flche sollte7 DIN EN 62047-25:2017-04 EN 62047-25:2016 c) Die Konstruktion des Messlineals in der Scherfestigkeits-Teststruktur sollte der Anforderung hinsichtlich der Messauflsung entsprechen. Das Lineal sollte mithilfe eines optischen Mikros

46、kops vollstndig berwacht werden. d) Die Teststruktur sollte ausreichend robust konstruiert sein, damit sie die Maabweichungen infolge des Herstellungsprozesses abfngt. Die Rauigkeit der Teststruktur-Oberflche, die durch Nass- oder Trocken-tzprozesse bzw. isotropische oder anisotropische tzprozesse v

47、erursacht wird, sollte ebenfalls bei der Konstruktion bercksichtigt werden. Fertigungsanfo4.2 rderungen an die Teststruktur a) b) izium, und somit sollten die physikalischen und chemischen Eigenschaften dem Siliziumwafer entsprechen, welcher in dem realen Herstellungsprozess verwendet ruktur zu iAnf

48、oUmge urch Stube und ausgebrochene Teile der Teststruktur e rung bercksichtigt werden. Fr festigt. Die Verformung oder der Bruch der Teststruktur werden mithilfe eines Mikroskops berwacht und die Bondfestigkeit kann dann ststruktur-Kenngren berechnet werden. verfahren ug-Druck-Prfverfahren senkrecht auf dem Lastangriffspunkt des Teststruktur-Cantilevers ausgebt. fverfahren rfahren ist wie folgt: dem Teststruktur-Cantilever mittels der Probennadel (A) solange ausgebt, bis der Cantilever soweit verbogen ist,