DIN EN 62047-26-2016 Semiconductor devices - Micro-electromechanical devices - Part 26 Description and measurement methods for micro trench and needle structures (IEC 62047-26 2016.pdf

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1、Dezember 2016DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDEPreisgruppe 17DIN 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

2、 31.080.01; 31.220.01!%Z+“2555908www.din.deDDIN EN 62047-26Halbleiterbauelemente Bauelemente der Mikrosystemtechnik Teil 26: Beschreibung und Messverfahren fr MikroRillen und Nadelstrukturen(IEC 6204726:2016);Deutsche Fassung EN 6204726:2016Semiconductor devices Microelectromechanical devices Part 2

3、6: Description and measurement methods for micro trench and needle structures (IEC 6204726:2016);German version EN 6204726:2016Dispositifs semiconducteurs Dispositifs microlectromcaniques Partie 26: Description et mthodes de mesure pour structures de microtranches et de microaiguille(IEC 6204726:201

4、6);Version allemande EN 6204726:2016Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 29 SeitenDIN EN 62047-26:2016-12 2 Anwendungsbeginn Anwendungsbeginn fr die von CENELEC am 2016-02-11 angenommene Europische Norm als DIN-Norm ist 2016-12-01. Nationales Vorwor

5、t Vorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN EN 62047-26:2014-05. Fr dieses Dokument ist das nationale Arbeitsgremium K 631 Halbleiterbauelemente“ der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE (www.dke.de) zustndig. Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom SC 47F

6、 Micro-electromechanical systems“ erarbeitet. Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zu dem Datum (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

7、 der Entscheidung des Komitees die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folgeausgabe ersetzt oder gendert. Fr den Fall einer undatierten Verweisung im normativen Text (Verweisung auf ein Dokument ohne Angabe des Ausgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bi

8、ld usw.) bezieht sich die Verweisung auf die jeweils aktuellste Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments. Fr den Fall einer datierten Verweisung im normativen Text bezieht sich die Verweisung immer auf die in Bezug genommene Ausgabe des Dokuments. Der Zusammenhang der zitierten Dokumente mit den en

9、tsprechenden Deutschen Dokumenten ergibt sich, soweit ein Zusammenhang besteht, grundstzlich ber die Nummer der entsprechenden 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-Doku

10、ment enthlt Bilder in Farbe, die in der Papierversion in einer Graustufen-Darstellung wie-dergegeben werden. Elektronische Versionen dieses Dokuments enthalten die Bilder in der originalen Farb-darstellung. EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EN 62047-26 April 2016 ICS 31.080.01; 31.22

11、0.01 Deutsche Fassung Halbleiterbauelemente Bauelemente der Mikrosystemtechnik Teil 26: Beschreibung und Messverfahren fr Mikro-Rillen und Nadelstrukturen (IEC 62047-26:2016) Semiconductor devices Micro-electromechanical devices Part 26: Description and measurement methods for micro trench and needl

12、e structures (IEC 62047-26:2016) Dispositifs semiconducteurs Dispositifs microlectromcaniques Partie 26: Description et mthodes de mesure pour structures de microtranches et de microaiguille (IEC 62047-26:2016) Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2016-02-11 angenommen. CENELEC-Mitglieder sind

13、 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 Normen mit ihren bibliographischen Angaben si

14、nd 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 eigener Verantwortung durch bersetzung in

15、 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, der ehemaligen jugoslawischen Republik Maz

16、edonien, 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 Tschechischen Republik, der Trkei, Ungarn, dem V

17、ereinigten 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 2016 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gl

18、eich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten. Ref. Nr. EN 62047-26:2016 DDIN EN 62047-26:2016-12 EN 62047-26:2016 Europisches Vorwort Der Text des Dokuments 47F/233/FDIS, zuknftige 1. Ausgabe der IEC 62047-26, erarbeitet vom SC 47F Micro-electr

19、omechanical systems“ des IEC/TC 47 Semiconductor devices“, wurde zur parallelen IEC-CENELEC-Abstimmung vorgelegt und von CENELEC als EN 62047-26:2016 angenommen. Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem dieses Dokument auf nationaler Ebene durch Verffentlichung einer identischen

20、nationalen Norm oder durch Anerkennung bernommen werden muss (dop): 2016-11-11 sptestes Datum, zu dem nationale Normen, die diesem Dokument entgegenstehen, zurckgezogen werden mssen (dow): 2019-02-11 Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren k

21、nnen. CENELEC und/oder CEN sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patent-rechte zu identifizieren. Anerkennungsnotiz Der Text der Internationalen Norm IEC 62047-26:2016 wurde von CENELEC ohne irgendeine Abnderung als Europische Norm angenommen. In der offiziellen Fassung ist

22、 unter Literaturhinweise“ zu der aufgelisteten Norm die nachstehende Anmer-kung einzutragen: ISO 3274:1996 ANMERKUNG Harmonisiert als EN ISO 3274:1997 (nicht modifiziert). 2 DIN EN 62047-26:2016-12 EN 62047-26:2016 Inhalt SeiteEuropisches Vorwort 2 1 Anwendungsbereich.5 2 Normative Verweisungen.5 3

23、Begriffe.5 4 Beschreibung von Rillenstrukturen im Mikrometerbereich 5 4.1 Allgemeines5 4.2 Symbole und Bezeichnungen 6 4.3 Beschreibende Merkmale 8 5 Merkmale von Nadelstrukturen im Mikrometerbereich 8 5.1 Allgemeines8 5.2 Symbole und Bezeichnungen 8 5.3 Beschreibende Merkmale 9 6 Messverfahren9 Anh

24、ang A (informativ) Beispiele fr das Messen von Rillen- und Nadelstrukturen im Mikrometerbereich .10 A.1 Allgemeines10 A.2 Messung der Rillentiefe10 A.2.1 Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie 10 A.2.2 Weilichtinterferometrie .11 A.2.3 Taktile Oberflchenprofilometrie 13 A.2.4 Laserprofilometer-Mi

25、kroskopie.15 A.2.5 Atomkraftmikroskopie.16 A.3 Messung der Breite von Stegen und Rillen von Rillenstrukturen an den Stegoberseiten .17 A.3.1 Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie 17 A.3.2 Weilicht-Interferometrie18 A.3.3 Taktile Profilometrie .18 A.3.4 Laserprofilometrie 19 A.3.5 Optische Lichtm

26、ikroskopie .19 A.4 Messverfahren fr den Seitenwandwinkel von Rillen mit Hilfe der Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie.20 A.4.1 Messprinzip 20 A.4.2 Prparieren der Probe20 A.4.3 Messdurchfhrung .20 A.4.4 Messbereich.20 A.5 Messverfahren fr die Breite von Rillen/Steg-Strukturen am Rillenboden mi

27、t Hilfe der Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie 20 A.5.1 Messprinzip 20 A.5.2 Prparieren der Probe20 A.5.3 Messdurchfhrung .20 3 DIN EN 62047-26:2016-12 EN 62047-26:2016 SeiteA.5.4 Messbereich 20 A.6 Messverfahren fr geometrische Merkmale von Nadeln. 20 A.6.1 Feldemissions-Rasterelektronenmikr

28、oskopie 20 A.6.2 Atomkraftmikroskopie 22 Anhang B (informativ) Unsicherheit bei Lngenmessungen 24 B.1 Allgemeines . 24 B.2 Grundlagen 24 B.3 Beispiele fr die Bewertung der Unsicherheit bei der mittleren Rillentiefe . 24 B.3.1 Probe und gemessene Daten fr die Bewertung der Unsicherheit. 24 B.3.2 Unsi

29、cherheitsquellen . 25 B.3.3 Typ-A-Bewertung der Standardunsicherheit . 25 B.3.4 Typ-B-Bewertung der Standardunsicherheit . 25 B.3.5 Kombinierte Standardunsicherheit 25 B.3.6 Erweiterte Unsicherheit und Endergebnis. 25 B.3.7 Ergebniszusammenfassung (Budget-Tabelle) 25 Literaturhinweise 27 Bilder Bild

30、 1 Schema eines Beispiels fr eine Rillenstruktur im Mikrometerbereich und deren Querschnitt 6 Bild 2 Querschnitt einer Rillenstruktur im Mikrometerbereich 7 Bild 3 Querschnitt einer Rillenstruktur im Mikrometerbereich, die mit Hilfe des DRIE-Verfahrens durch wiederholtes Abscheiden und tzen von Sili

31、zium hergestellt wurde 7 Bild 4 Schematische Darstellungen von blichen Nadelstrukturen, die aus drei oder vier Seitenflchen gebildet werden 8 Bild 5 Vorder-, Seiten- und Draufsicht blicher Nadelstrukturen 9 Bild A.1 FE-REM-Bild einer Rillenstruktur mit 5 m Stegbreite und 5 m Rillenbreite 11 Bild A.2

32、 Prinzip eines CSI-Mikroskops, das aus einem Interferometer gleicher optischer Weglnge besteht. 12 Bild A.3 Messbarkeit der Tiefe einer Rillenstruktur mit der Tiefe D und der Breite W unter Verwendung eines taktilen Oberflchenprofilometers. 15 TUBild A.4 Beziehung zwischen der Form der AFM-Sondenspi

33、tze und der Rillenstruktur 17 Bild A.5 Vorder-, Seiten- und Draufsicht von blichen Nadelstrukturen, die in Bezug zur Rckseite um 30 gedreht sind 22 Bild A.6 Beziehung zwischen der Form der AFM-Sondenspitze und der Nadelstruktur 23 Tabellen Tabelle 1 Symbole und Bezeichnungen fr eine Rillenstruktur i

34、m Mikrometerbereich 7 Tabelle 2 Symbole und Bezeichnungen fr Nadelstrukturen im Mikrometerbereich . 9 Tabelle A.1 Beispiel fr Messdaten zur Rillentiefe . 11 Tabelle A.2 CSI-Vergrerung (Interferenzobjektiv/Bildobjektiv) fr Messungen aller Rillen 13 Tabelle B.1 Beispiel fr Messdaten einer Rillentiefe

35、25 Tabelle B.2 Schtzung der Messunsicherheit 26 4 DIN EN 62047-26:2016-12 EN 62047-26:2016 1 Anwendungsbereich In diesem Teil der IEC 62047 ist die Beschreibung von Rillen- und Nadelstrukturen im Mikrometerbereich festgelegt. Zudem werden Beispiele zur Messung der geometrischen Merkmale fr beide Str

36、ukturen zur Verfgung gestellt. Bei Rillenstrukturen ist diese Norm fr Strukturen mit einer Tiefe von 1 m bis 100 m, fr Rillen und Stege mit Breiten von jeweils 5 m bis 150 m und einem Aspektverhltnis von 0,006 7 bis 20 an-wendbar. Bei Nadelstrukturen ist die Norm fr Strukturen mit drei oder vier Sei

37、tenflchen mit einer Hhe, horizontalen und vertikalen Breite von grer oder gleich 2 m und Abmessungen, die in einen Wrfel mit 100 m Kantenlnge passen, anwendbar. Diese Norm ist sowohl fr den strukturell-konstruktiven Entwurf von MEMS-Bauteilen als auch fr die Beur-teilung der geometrischen Merkmale n

38、ach MEMS-Fertigungsprozessen anwendbar. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die An-wendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Aus-gabe. Bei undatierten Verwei

39、sungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (ein-schlielich aller nderungen). Keine. 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 3.1 Rillenstruktur Trenchstruktur eine oder mehrere Strukturen mit einem konstanten trapezfrmigen Querschnittsprofil,

40、die in einem planaren Substrat eingeprgt sind 3.2 Nadelstruktur aufragende Struktur mit einem spitzfrmigen oberen Ende, die aus drei oder mehr Seitenflchen geformt wird, und die auf einem planaren Substrat symmetrisch in der vertikalen Ebene gebildet wird 3.3 Rillen/Steg-Struktur Wall/Trench-Struktu

41、r zwei oder mehr Rillenstrukturen, die parallel in regelmigen Abstnden angeordnet sind 3.4 Scallop Unregelmigkeit, die sich zyklisch in den Seitenwnden bei einer reaktiven Ionen-Tiefentz-Bearbeitung (DRIE) (en: deep-reactive ion etching) mit wiederholtem Abscheiden, selektivem tzen polymerer Passivi

42、e-rungsschicht und anschlieendem tzen eines Siliziumsubstrats bildet 4 Beschreibung von Rillenstrukturen im Mikrometerbereich 4.1 Allgemeines In dieser Norm ist das Verfahren zum Beschreiben der Querschnittsgeometrien von Rillenstrukturen im Mikrometerbereich festgelegt. Bild 1 ist eine Darstellung

43、des Querschnitts, der fr das Beschreiben der Quer-schnittsgeometrien von Rillenstrukturen in dieser Norm erforderlich ist. Die Querschnittsgeometrie der Rillen-5 DIN EN 62047-26:2016-12 EN 62047-26:2016 struktur ist die Querschnittsform entlang einer Linie, die wie gezeigt, die Rillenstruktur im rec

44、hten Winkel zur Oberseite des Substrats mit einer Abweichung von max. 1 trennt. Zu Messverfahren fr die Querschnittsmae von Rillenstrukturen siehe Abschnitt 6 und Anhang A. a) Beispiel einer Rillenstruktur b) Querschnitt einer Rillenstruktur entlang der Linie A-A Bild 1 Schema eines Beispiels fr ein

45、e Rillenstruktur im Mikrometerbereich und deren Querschnitt 4.2 Symbole und Bezeichnungen Der Querschnitt einer blichen Rillenstruktur wird in Bild 2 dargestellt, und die Symbole, Bezeichnungen und Maeinheiten, die zur Beschreibung der Rillenstruktur verwendet werden, sind in Tabelle 1 angegeben. Di

46、e horizontale Bezugslinie zur Beschreibung des Querschnitts in Bild 2 ist eine Gerade, die angenhert der Oberseite des planaren Substrats entspricht. Die vertikale Bezugslinie ist als eine Gerade festgelegt, die die horizontale Bezugslinie im rechten Winkel schneidet. Die Seitenwand der Rille ist in

47、 Nherung durch eine Gerade dargestellt. Der Boden der Rille wird in Nherung als Gerade oder gekrmmten Linie dargestellt. Auf der Oberseite der Rillenstruktur ist der Steg als der nicht getzte Bereich festgelegt, der gleich zur horizonta-len Bezugslinie betrachtet wird, und die Rille wird als der get

48、zte Bereich betrachtet. Entsprechend diesen Festlegungen werden die Breiten von Steg und Rille auf der Oberseite, so wie in Bild 2 gezeigt, angegeben. Der Winkel der Rillenwand ist festgelegt als der Winkel zwischen der horizontalen Bezugslinie und der nhe-rungsweisen Linie der Seitenwand und wird a

49、ls der Wert angegeben, der im Uhrzeigersinn von der horizon-talen Bezugslinie oben auf dem Steg zur Rillenwand im krzesten Abstand, so wie in Bild 2 gezeigt, gemes-sen wird. Die Breiten des Stegs und der Rille am Rillenboden werden angegeben als die Abstnde zwischen den Schnittpunkten von der genherten Linie der Seitenwand und der genherten Ge