MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)是一种集成了微观机械、电子和计算机技术的新型器件,具有体积小、重量轻、功耗低、响应速度快等优点,广泛应用于传感器、执行器、微型化机械等领域。MEMS器件中的薄膜材料是其重要组成部分,而薄膜的残余应力是影响MEMS器件性能和寿命的重要因素之一。因此,MEMS薄膜的残余应力测试是MEMS器件设计、制造和应用中的重要环节。
IEC 62047-16:2015标准规定了利用晶片弯曲和悬臂梁挠度方法确定MEMS薄膜残余应力的测试方法。晶片弯曲法是通过测量晶片在不同温度下的弯曲程度来确定薄膜的残余应力,而悬臂梁挠度法是通过测量悬臂梁在不同温度下的挠度来确定薄膜的残余应力。这两种方法都需要在真空或惰性气体环境下进行测试,以避免氧化和污染对测试结果的影响。
晶片弯曲法的测试步骤如下:
1. 制备测试样品,将待测薄膜材料沉积在硅衬底上,形成晶片;
2. 在晶片上刻蚀出一定形状的结构,使其在加热或冷却过程中发生弯曲;
3. 将晶片放置在测试装置中,加热或冷却晶片,测量晶片的弯曲程度;
4. 根据晶片的弯曲程度计算薄膜的残余应力。
悬臂梁挠度法的测试步骤如下:
1. 制备测试样品,将待测薄膜材料沉积在硅衬底上,形成悬臂梁;
2. 在悬臂梁上刻蚀出一定形状的结构,使其在加热或冷却过程中发生挠度;
3. 将悬臂梁放置在测试装置中,加热或冷却悬臂梁,测量悬臂梁的挠度;
4. 根据悬臂梁的挠度计算薄膜的残余应力。
IEC 62047-16:2015标准要求测试结果应具有可重复性和可比性,测试误差应小于10%。此外,该标准还规定了测试装置的要求、测试条件的要求、数据处理的方法等内容。
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