DIN EN 62047-3-2007 Semiconductor devices - Micro-electromechanical devices - Part 3 Thin film standard test piece for tensile-testing (IEC 62047-3 2006) German version EN 62047-3 .pdf

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1、Februar 2007DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDEPreisgruppe 8DIN 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、080.01; 31.220.01!,q7D“9782033www.din.deDDIN EN 62047-3Halbleiterbauelemente Bauteile der Mikrosystemtechnik Teil 3: Dnnschicht-Standardmikroprobe fr die Prfung derZugbeanspruchung (IEC 62047-3:2006);Deutsche Fassung EN 62047-3:2006Semiconductor devices Micro-electromechanical devices Part 3: Thin f

3、ilm standard test piece for tensile-testing (IEC 62047-3:2006);German version EN 62047-3:2006Dispositifs semiconducteurs Dispositifs microlectromcaniques Partie 3: Eprouvette dessai normalise en couche mince pour lessai de traction(CEI 62047-3:2006);Version allemande EN 62047-3:2006Alleinverkauf der

4、 Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 9 SeitenDIN EN 62047-3:2007-02 2 Beginn der Gltigkeit Die von CENELEC am 2006-09-01 angenommene EN 62047-3 gilt als DIN-Norm ab 2007-02-01. Nationales Vorwort Vorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN IEC 62047-3:2004-08. Fr diese Nor

5、m ist das nationale Arbeitsgremium K 631 Halbleiterbauelemente“ der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE (http:/www.dke.de) zustndig. Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom TC 47 Semiconductor devices“ erarbeitet. Eine Aufstellung aller Teile der Rei

6、he IEC 62047 Semiconductor devices Micro-electromechanical devices“ ist auf der IEC-Website einzusehen. Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zu dem auf der IEC-Website unter http:/webstore.iec.ch“ mit den Daten zu dieser Publikation angegebenen Datum (maintenance r

7、esult date) unverndert bleiben soll. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend 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 eine Norm ohne Angabe des Ausgabe

8、datums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich die Verweisung auf die jeweils neueste gltige Ausgabe der in Bezug genommenen Norm. Fr den Fall einer datierten Verweisung im normativen Text bezieht sich die Verweisung immer auf die in Bezug genommene Ausg

9、abe der Norm. Der Zusammenhang der zitierten Normen mit den entsprechenden Deutschen Normen 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 60

10、068 ins Deutsche Normenwerk aufgenommen. EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EN 62047-3 September 2006 ICS 31.080.99 Deutsche Fassung Halbleiterbauelemente Bauteile der Mikrosystemtechnik Teil 3: Dnnschicht-Standardmikroprobe fr die Prfung der Zugbeanspruchung (IEC 62047-3:2006) Semico

11、nductor devices Micro-electromechanical devices Part 3: Thin film standard test piece for tensile-testing (IEC 62047-3:2006) Dispositifs semiconducteurs Dispositifs microlectromcaniques Partie 3: Eprouvette dessai normalise en couche mince pour lessai de traction (CEI 62047-3:2006) Diese Europische

12、Norm wurde von CENELEC am 2006-09-01 angenommen. Die 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 befind

13、liche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim Zentralsekretariat 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 ei

14、nem CENELEC-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Zentralsekretariat mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien, Dnemark, Deutschland,

15、 Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zype

16、rn. CENELEC Europisches Komitee fr Elektrotechnische Normung European Committee for Electrotechnical Standardization Comit Europen de Normalisation Electrotechnique Zentralsekretariat: rue de Stassart 35, B-1050 Brssel 2006 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Ve

17、rfahren, sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten. Ref. Nr. EN 62047-3:2006 DEN 62047-3:2006 2 Vorwort Der Text des Schriftstcks 47/1866/FDIS, zuknftige 1. Ausgabe von IEC 62047-3, ausgearbeitet von dem IEC TC 47 Semiconductor devices“, wurde der IEC-CENELEC Parallelen Abstimmung unterw

18、orfen und von CENELEC am 2006-09-01 als EN 62047-3 angenommen. Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem die EN auf nationaler Ebene durch Verffentlichung einer identischen nationalen Norm oder durch Anerkennung bernommen werden muss (dop): 2007-06-01 sptestes Datum, zu dem nation

19、ale Normen, die der EN entgegenstehen, zurckgezogen werden mssen (dow): 2009-09-01 Der Anhang ZA wurde von CENELEC hinzugefgt. Anerkennungsnotiz Der Text der Internationalen Norm IEC 62047-3:2006 wurde von CENELEC ohne irgendeine Abnderung als Europische Norm angenommen. EN 62047-3:2006 3 Inhalt Sei

20、te Vorwort .2 1 Anwendungsbereich.4 2 Normative Verweisungen .4 3 Werkstoffe fr Mikroproben4 4 Herstellung der Mikroproben4 5 Form der Mikroprobe4 6 Dicke der Mikroprobe .5 7 Messmarkierungen.5 8 Prf-Beanspruchung 5 9 Der Standard-Mikroprobe beizufgende Dokumente 5 Anhang A (informativ) Mikroprobe.6

21、 A.1 Fotomasken fr Mikroproben .6 A.2 Messung der Mikroproben-Dicke .6 A.3 Anzahl der Mikroproben fr die Messung 6 Anhang ZA (normativ) Normative Verweisungen auf internationale Publikationen mit ihren entsprechenden europischen Publikationen7 EN 62047-3:2006 4 1 Anwendungsbereich In dieser Internat

22、ionalen Norm ist eine Standardmikroprobe festgelegt, die verwendet wird, um die Richtigkeit und Genauigkeit eines Prfsystems zur Zugbeanspruchung von Dnnschicht-Werkstoffen mit Lngen- und Breiten kleiner als 1 mm und Dicken kleiner als 10 m sicherzustellen, welche die hauptschlichen Basis-werkstoffe

23、 in der Mikrosystemtechnologie, von Mikrobauteilen und hnlichen Bauteilen sind. Diese Internationale Norm basiert auf dem Konzept, dass fr ein Prfsystem zur Zugbeanspruchung die Richtigkeit und Genauigkeit zugesichert werden kann, wenn die gemessene Zugfestigkeit der Standard-Mikroproben, deren Zugf

24、estigkeit vorher festgelegt wurde, in einem festgelegten Bereich liegt. Weiterhin sind Festlegungen zu Mikroproben angegeben, um die Merkmalsabweichungen unter den Proben zu minimieren. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Be

25、i datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). IEC 62047-2, Semiconductor devices Micro-electromechanical devices Part 2: Tensile testing method of thin film mat

26、erials ISO 17561, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) Test method for elastic moduli of monolithic ceramics at room temperature by sonic resonance 3 Werkstoffe fr Mikroproben Die Mikroprobe sollte aus Werkstoffen, deren mechanischen Eigenschaften bekannt sind, hergestellt

27、werden. Einkristallines Silizium ist einer der mglichen Werkstoffe fr Mikroproben. Fr ein Zugbeanspruchungs-Prfsystem von duktilen Werkstoffen knnen auch duktile Werkstoffe zustzlich verwendet werden. 4 Herstellung der Mikroproben Der Abscheideprozess fr den Mikroproben-Werkstoff und der Herstellung

28、sprozess der Mikroprobe selber sollte auf Basis einer gut erarbeiteten Festlegung durchgefhrt werden. 5 Form der Mikroprobe Die Mae der Mikroprobe wie Versuchslnge (Parallellnge), Versuchsbreite und Anfangsmesslnge sind innerhalb eines Bereiches der Grenzabweichungen von 1 % festzulegen. Die Versuch

29、slnge im Gleich-mabereich der Mikroprobe muss grer als das 2,5fache der Versuchsbreite sein. Der gekrmmte Teil zwischen den Probenkpfen und dem Gleichmabereich sollte einen ausreichend groen Radius der Krmmung haben, damit in diesem Schulterbereich kein Bruch infolge einer Krfte-konzentration erfolg

30、t. Die Form des Schulterbereiches sollte so gleichmig sein, dass kein Bruch im Schulterbereich erfolgt. (Siehe A.1.) Das Substrat unter der Mikroprobe ist zu entfernen, damit das verbleibende Substrat nicht die Prfergebnisse beeinflusst. Es ist erforderlich, dass durch den Prozess, welcher zum Entfe

31、rnen des Substrats dient, keine Schdigung der Mikroprobe verursacht wird. EN 62047-3:2006 5 6 Dicke der Mikroprobe Die Dicke jeder Mikroprobe ist direkt zu messen. Fr die Dickenmessung ist eine kontaktlose Messmethode geeignet. Wenn allerdings eine direkte Messung der Mikroprobe mittels einer Profil

32、messeinrichtung die Probe schdigen kann, dann darf die Dicke in unmittelbarer Nhe der Mikroprobe gemessen werden. Die Lageposition zur Messung der Dicke sollte innerhalb des Bereiches festgelegt werden, innerhalb dessen die Dicke der Mikroprobe mit einer Genauigkeit von 1 % abgeschtzt werden kann, u

33、nd zwar unter Beachtung der Verteilung der Dicke auf dem Wafer. Siehe A.2. 7 Messmarkierungen Messmarkierungen sollten auf die Mikroprobe aufgebracht werden, um die Dehnung zu messen. Die Anfangsmesslnge sollte kleiner als 80 % der Gleichma-Versuchslnge und grer als das 2fache der Breite sein. Die M

34、essmarkierungen sollten die Dehnung der Mikroprobe nicht einschrnken und nur einen kleinen Einfluss auf das Prfergebnis haben. Aus diesem Grund sollten die Messmarkierungen so dnn sein, dass entweder gerade noch ein Kontrast erhalten bleibt, oder der Elastizittsmodul und die inneren Spannungen des f

35、r die Markierung verwendeten Werkstoffs mssen kleiner als die des Mikroprobenwerkstoffs sein. Die Dicke der Messmarkierung sollte nicht grer als 1 % der Dicke der Mikroprobe sein. 8 Prf-Beanspruchung Die Prf-Beanspruchung sollte an mindestens zehn Standard-Mikroproben durchgefhrt werden, welche im s

36、elben Produktionsprozess hergestellt wurden, vorzugsweise auch in derselben Produktionscharge und mit noch hherem Vorzug auf demselben Wafer. Die Einzelheiten zum Prfverfahren der Zugbeanspruchung sind in IEC 62047-2 festgelegt. Die Richtigkeit des Prfsystems wird ber Mittelwerte und Standard-abweic

37、hungen der Zugfestigkeit, des Elastizittsmoduls (Youngs Modul) und der grten Gesamtdehnung bewertet. (Siehe A.3.) Falls es keinen Bereich einer linearen Zugbeanspruchung gibt, sollte das Elastizittsmodul auf der Grundlage anderer Normen (z. B. ISO 17561) ermittelt werden. 9 Der Standard-Mikroprobe b

38、eizufgende Dokumente Ein Lieferant von Standard-Mikroproben sollte die folgenden Dokumente beifgen: a) Referenz auf diese Internationale Norm, d. h. IEC 62047-3; b) Kennzeichnung der Mikroprobe; c) Werkstoff; d) Form und Abmessungen der Mikroprobe; e) erwartete mechanische Eigenschaften (Elastizitts

39、modul, Zugfestigkeit, ). EN 62047-3:2006 6 Anhang A (informativ) Mikroprobe A.1 Fotomasken fr Mikroproben Ein zu beanspruchender Teil, ein fester Teil und ein Teil zum Einspannen sollten unter Verwendung gekrmmter Teile mit entsprechenden Radien verbunden werden, um durch Krftekonzentration nicht an

40、 anderen Stellen wie dem Versuchsteil zu brechen. Beim Entwurf der Fotomaske im Fall der Herstellung der gekrmmten Teile mittels Fotolithografie ist Sorgfalt erforderlich. Der gekrmmte Teil wird beim Maskenentwurf digital im allgemeinen Rasterscanning behandelt, sodass die realen Kurvenpattern dann

41、zu Mikrofalten werden. Es gibt eine Tendenz, dass dieser Bereich zum Ausgangs-punkt eines Bruchs wird. Demzufolge ist es erforderlich, die Falten unter Beachtung der Krftekonzentration zu reduzieren. Fr den Entwurf der gekrmmten Teile wird das Vektorscanning empfohlen. A.2 Messung der Mikroproben-Di

42、cke Nach dem gegenwrtigen Stand der Technik haben dnne Siliziumschichten auf einem SOI-Wafer (en: silicon on insulator) oder dnne Metallschichten auf einem Wafer, wobei die Schichten durch Sputtern, CVD (en: chemical vapour deposition) usw. abgeschieden werden, eine Abweichung von 20 % in der Dicke.

43、 Aus diesem Grunde ist dieser Fehler im Prfergebnis eingeschlossen, falls die Dicke der Mikroproben nicht fr jede Probe gemessen wird. Die Dicke eines jeden einzelnen Mikroproben-Chips auf dem Wafer sollte durch das Positionieren einer tzstruktur fr die Dickenmessung im Dnnschicht-Bereich nahe der M

44、ikroproben-Struktur auf dem Wafer gemessen werden, und zwar Chip fr Chip. Wie auch immer, fr die Abschtzung der Mikroproben-Dicke wird eine Dickenmessung im Nahbereich gefordert. Weil der bliche Durchmesser eines Wafers 100 mm, die blichen Mae einer Mikroprobe aber 100 m sind, wird der Einfluss der

45、Dickenab-weichung auf die Messungenauigkeit der Dickenmessung auf ungefhr 1 % reduziert, wenn die Messung innerhalb eines Bereiches durchgefhrt wird, welcher sich bis zu dem 50fachen der blichen Mikroproben-Abmessungen ausdehnt. 20 % (100 m 50) / 100 mm = 1 % Fr die Messung der Dicke der Dnnschicht

46、ist eine maximale Messungenauigkeit von 1 % erforderlich. Beispielsweise ist bei einer Dicke von 0,1 m und deren Messung mit einer Messungenauigkeit von 1 % eine Messauflsung von 1 nm notwendig. Bei den gegenwrtigen Bedingungen ist es schwierig, viele Mikroproben mit einer derartigen Genauigkeit zu

47、messen. Auf den Fehler in der Dickenmessung ist entsprechend Acht zu geben. Fr die Dickenmessung sollte unter Beachtung der Dnnschicht-Merkmale eine der folgenden Methoden gewhlt werden: eine Nadel-Profiltastmethode, eine optische Methode wie Interferometer bzw. Ellipsometer oder eine Rntgen-Fluores

48、zenz-Methode. A.3 Anzahl der Mikroproben fr die Messung Das fr die Standard-Mikroproben verwendete einkristalline Silizium ist ein sprder Werkstoff, sodass zu erwarten ist, dass ein bestimmter Anteil der Abweichungen in den mechanischen Eigenschaften liegt, besonders in der Zugfestigkeit. Konvention

49、ell erfolgte die Festlegung der Anzahl der Proben nach der ISO-Norm fr die Messung der mechanischen Eigenschaften wie der Festigkeit von sprden Werkstoffen unter Beachtung der statistischen Verteilung. Ungefhr zehn Proben sind nach diesen Normen erforderlich, um einen Mittelwert und eine Weibullverteilung zu berechnen. EN 62047-3:2006 7 Anhang