1、April 2014DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im 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、.080.01; 31.220.01!%+tn“2088175www.din.deDDIN EN 62047-11Halbleiterbauelemente Bauelemente der Mikrosystemtechnik Teil 11: Prfverfahren fr lineare thermische Ausdehnungskoeffizientenfr freistehende Werkstoffe der Mikrosystemtechnik(IEC 62047-11:2013);Deutsche Fassung EN 62047-11:2013Semiconductor de
3、vices Micro-electromechanical devices Part 11: Test method for coefficients of linear thermal expansion of free-standing materialsfor micro-electromechanical systems (IEC 62047-11:2013);German version EN 62047-11:2013Dispositifs semiconducteurs Dispositifs microlectromcaniques Partie 11: Mthode dess
4、ai pour les coefficients de dilatation thermique linaire desmatriaux autonomes pour systmes microlectromcaniques (CEI 62047-11:2013);Version allemande EN 62047-11:2013Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 21 SeitenDIN EN 62047-11:2014-04 2 Anwendungs
5、beginn Anwendungsbeginn fr die von CENELEC am 2013-08-21 angenommene Europische Norm als DIN-Norm ist 2014-04-01. Nationales Vorwort Vorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN IEC 62047-11:2010-06. Fr dieses Dokument ist das nationale Arbeitsgremium K 631 Halbleiterbauelemente“ der DKE Deutsche Kommission
6、 Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im 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 Datum (stability date) unverndert bleiben s
7、oll, 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 Fall einer undatierten Verweisung im normati
8、ven Text (Verweisung auf eine Norm ohne Angabe des Ausgabedatums 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
9、 sich die Verweisung immer auf die in Bezug genommene Ausgabe 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
10、 Europische Norm durch CENELEC bernommen und als DIN EN 60068 ins Deutsche Normenwerk aufgenommen. Eine Liste aller Teile der Normenreihe IEC 62047 Semiconductor devices Micro-electromechanical devices ist auf der IEC-Website (www.iec.ch) einzusehen. EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE
11、 EN 62047-11 September 2013 ICS 31.080.99 Deutsche Fassung Halbleiterbauelemente Bauelemente der Mikrosystemtechnik Teil 11: Prfverfahren fr lineare thermische Ausdehnungskoeffizienten fr freistehende Werkstoffe der Mikrosystemtechnik (IEC 62047-11:2013) Semiconductor devices Micro-electromechanical
12、 devices Part 11: Test method for coefficients of linear thermal expansion of free-standing materials for micro-electromechanical systems (IEC 62047-11:2013) Dispositifs semiconducteurs Dispositifs microlectromcaniques Partie 11: Mthode dessai pour les coefficients de dilatation thermique linaire de
13、s matriaux autonomes pour systmes microlectromcaniques (CEI 62047-11:2013) Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2013-08-21 angenommen. CENELEC-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne
14、jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim CEN-CENELEC Management Centre oder bei jedem CENELEC-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiz
15、iellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem CEN-CENELEC Management Centre mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fa
16、ssungen. CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, der ehemaligen jugoslawischen Republik Mazedonien, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Nieder
17、landen, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, der Trkei, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. CENELEC Europisches Komitee fr Elektrotechnische Normung European Committee for Electrotechnical Standa
18、rdization Comit Europen de Normalisation Electrotechnique Management Centre: Avenue Marnix 17, B-1000 Brssel 2013 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten. Ref. Nr. EN 62047-11:2013 DDIN EN 62047-11:201
19、4-04 EN 62047-11:2013 Vorwort Der Text des Dokuments 47F/154/FDIS, zuknftige 1. Ausgabe der IEC 62047-11, erarbeitet vom SC 47F Microelectromechanical systems“ des IEC/TC 47 Semiconductor devices“, wurde zur parallelen IEC-CENELEC-Abstimmung vorgelegt und von CENELEC als EN 62047-11:2013 angenommen.
20、 Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem dieses Dokument auf nationaler Ebene durch Verffentlichung einer identischen nationalen Norm oder durch Anerkennung bernommen werden muss (dop): 2014-05-21 sptestes Datum, zu dem nationale Normen, die diesem Dokument entgegenstehen, zurck
21、gezogen werden mssen (dow): 2016-08-21 Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. CENELEC und/oder CEN sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Anerkennungsnotiz Der Text der Interna
22、tionalen Norm IEC 62047-11:2013 wurde von CENELEC ohne irgendeine Abnderung als Europische Norm angenommen. 2 DIN EN 62047-11:2014-04 EN 62047-11:2013 Inhalt SeiteVorwort .2 1 Anwendungsbereich.4 2 Normative Verweisungen.4 3 Symbole und Benennungen.4 4 Mikroprobe .4 4.1 Allgemeines4 4.2 Form der Mik
23、roprobe5 4.3 Dicke der Mikroprobe .5 4.4 Ebene Mikroproben5 4.5 Unebene Mikroproben6 5 Prfverfahren und Prfeinrichtung .6 5.1 Messprinzip 6 5.2 Prfeinrichtung .8 5.3 Temperaturmessung 8 5.4 Handhabung der ebenen Mikroprobe 8 5.5 Messung der thermischen Ausdehnung 9 5.6 Geschwindigkeit der Erwrmung .
24、9 5.7 Analyse der Prfdaten9 6 Prfbericht9 Anhang A (informativ) Herstellung einer Mikroprobe 11 Anhang B (informativ) Beispiel fr die Handhabung einer Mikroprobe .12 Anhang C (informativ) Verfahren zum Freistellen einer Mikroprobe.13 Anhang D (informativ) Beispiel fr einen Prfaufbau unebener Proben
25、und eine Mikroprobe.14 Anhang E (informativ) Beispiel fr eine Datenanalyse des Prfverfahrens fr ebene Proben .15 Anhang F (informativ) Beispiel fr eine Datenanalyse des Prfverfahrens fr unebene Proben .16 Literaturhinweise 18 Anhang ZA (normativ) Normative Verweisungen auf internationale Publikation
26、en mit ihren entsprechenden europischen Publikationen19 Bilder Bild 1 Dnnschicht-Mikroprobe .5 Bild 2 CLTE-Messprinzipien 7 Bild A.1 Schematische Darstellung des Herstellungsverfahrens fr eine Microprobe11 Bild B.1 Hilfsrahmen und Beispiel fr einen Prfling.12 Bild C.1 Schematische Darstellung des Ve
27、rfahrens zum Freistellen einer Mikroprobe13 Bild D.1 Beispiel fr einen Prfaufbau und eine Mikroprobe.14 Bild E.1 Beispiel einer CLTE-Messung mit einer Aluminium-Mikroprobe .15 Bild F.1 Beispiel einer CLTE-Messung mit einer Gold-Mikroprobe.17 Tabellen Tabelle 1 Symbole und Benennungen 4 3 DIN EN 6204
28、7-11:2014-04 EN 62047-11:2013 1 Anwendungsbereich Dieser Teil von IEC 62047 legt das Verfahren fest zum Messen des linearen thermischen Ausdehnungs-koeffizienten (CLTE) (en: coefficient of linear thermal expansion) von dnnen, freistehenden festen (metallischen, keramischen, polymeren usw.) Werkstoff
29、en der Mikrosystemtechnik (MEMS) (en: micro-electro-mechanical system) mit Lngen zwischen 0,1 mm und 1 mm, Breiten zwischen 10 m und 1 mm und Dicken zwischen 0,1 m und 1 mm, die als Hauptbestandteile fr MEMS, Mikrobauteile und andere verwen-det werden. Dieses Prfverfahren ist zur Messung des CLTE im
30、 Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 30 % der Schmelztemperatur des Werkstoffs geeignet. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen g
31、ilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). IEC 62047-3, Semiconductor devices Micro-electromechanical devices Part 3: Thin film standard test piece for tensile testing 3 Symbole und B
32、enennungen Symbole und die dazugehrigen Benennungen sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 Symbole und Benennungen Symbol Einheit Benennung g m Messlnge L0m Ausgangslnge einer Mikroprobe LTm Lnge einer Mikroprobe bei der Temperatur T T C Temperatur t m Dicke einer Mikroprobe w m Breite einer Mikropr
33、obe av1/C Mittlerer thermischer Ausdehnungskoeffizient einer Mikroprobe S1/C Mittlerer thermischer Ausdehnungskoeffizient eines Substrates Tm Thermische Verformung T1 Thermische Ausdehnung 4 Mikroprobe 4.1 Allgemeines Die Vorbereitung der Mikroprobe sollte IEC 62047-3 entsprechen. Fr die Herstellung
34、 der Mikroprobe sollte ein Verfahren verwendet werden, das soweit wie mglich gleich dem der Bauteile ist, in denen die Dnn-schichttechnik angewendet wird. Die Abmessungen der Mikroprobe sollten in der gleichen Grenordnung sein, wie die der tatschlich verwendeten Bauteilekomponenten, um den Greneinfl
35、uss zu minimieren. Es gibt viele Herstellungsverfahren fr die Mikroprobe, die von den Anwendungsfllen abhngen. In Anhang A ist eine typische Herstellung einer Mikroprobe auf Basis eines MEMS-Fertigungsverfahrens beschrieben. 4 DIN EN 62047-11:2014-04 EN 62047-11:2013 4.2 Form der Mikroprobe Die Mae
36、einer Mikroprobe, also Dicke (t), Breite (w) und Ausgangslnge (L0), wie in Bild 1 dargestellt, sollten in der gleichen Grenordnung wie die des tatschlichen Bauteils bemessen werden. Die Mae mssen innerhalb einer Grenzabweichung von 1 % des entsprechenden Lngenmastabs festgelegt werden. Die Querschni
37、tte entlang der Schnittlinie A-A sind in Bild 1 schraffiert dargestellt. Die Messlnge in Bild 1 ist zwischen den Mittelpunkten der Messmarken zu messen. Legende 1 Bohrungen zur Befestigung des Rahmens, Binden eines Fadens oder Drahtes zum Anhngen des Massestcks 2 Freistehende Mikroprobe 3 Messmarken
38、 zur Festlegung einer Messlnge 4 Unterlage zur Aufnahme einer Mikroprobe 5 Vor der Prfung zu trennende Teile, um eine freistehende Mikroprobe herzustellen ANMERKUNG Gedachte Linie a“: Die Sttzstreifen 5“ knnen durch Schneiden entlang dieser Linie getrennt werden. Bild 1 Dnnschicht-Mikroprobe 4.3 Dic
39、ke der Mikroprobe Die Dicke jeder Mikroprobe muss einzeln gemessen werden und sollte im Prfbericht aufgezeichnet werden. Die Dicke jeder Mikroprobe sollte direkt mit einem kalibrierten Gert gemessen werden (z. B. Rasterelektronenmikroskop, Ellipsometer usw.). Die Dicke der Schicht kann jedoch auch a
40、nhand der Stufen-hhe entlang der Linie B-B in Bild 1 (mit einem Raster-Sonden-Mikroskop, Weilichtinterferenz-Mikroskop oder Oberflchen-Profilometer usw.) ausgewertet und als Dicke der Mikroprobe verwendet werden. 4.4 Ebene Mikroproben Die innere Spannung der Mikroprobe sollte geeignete Werte haben,
41、damit sich die Mikroprobe nicht einrollt oder kruselt. Die Messmarken sollten in der Mitte einer Mikroprobe angebracht werden. Diese Messmarken drfen die Ausdehnung der Mikroprobe nicht einschrnken und sollten nur einen geringen Einfluss auf das Prfergebnis haben. Die Steifigkeit der Messmarke sollt
42、e kleiner als 1 % der Steifigkeit der Mikroprobe sein. In Dickenrichtung sollte die Symmetrie beibehalten werden, um ein Einrollen oder Kruseln der Mikro-probe zu vermeiden. An der Mikroprobe muss eine Dummyprobe befestigt werden, wie in Bild C.1 dargestellt. 5 DIN EN 62047-11:2014-04 EN 62047-11:20
43、13 4.5 Unebene Mikroproben Eine unebene Mikroprobe darf verwendet werden, wenn die freistehende Mikroprobe dnner als 1 m ist oder eine zu geringe Festigkeit zum Anhngen eines Massestcks hat. Die Bohrungen und Messmarken in Bild 1 sind bei der Prfung unebener Proben nicht erforderlich. Die Sttzstreif
44、en brauchen nicht durchtrennt zu werden. Die Mikroprobe sollte vor der Messung konkav oder konvex gewlbt werden. 5 Prfverfahren und Prfeinrichtung 5.1 Messprinzip 5.1.1 Allgemeines Der mittlere CLTE-Wert muss durch lineare Korrelation der nderung der thermischen Ausdehnung (T) durch die entsprechend
45、e Temperaturnderung (T) berechnet werden: TavT(1) Die thermischen Ausdehnungen sind mit zwei Messverfahren aufzunehmen, wie in Bild 2 dargestellt. Hinsichtlich Genauigkeit und Unsicherheiten ist das Messverfahren fr ebene Proben dem Messverfahren fr unebene Proben vorzuziehen. Steht kein Prfaufbau w
46、ie in Bild 2 a) und Bild C.1 dargestellt zur Verfgung, darf das Verfahren fr unebene Proben als Alternative angewendet werden, weil das Verfahren fr unebene Proben eine Wrmekammer und eine Messeinrichtung bentigt. 6 DIN EN 62047-11:2014-04 EN 62047-11:2013 a) Ebene Proben b) Unebene Proben Legende 1
47、 Wrmekammer, ausgerstet mit einer Klappe 2 Sichtfenster zur Beobachtung und Messung der Verformung einer Mikroprobe 3 Metalldraht oder Faden zum Anhngen eines Massestcks 4 Massestck 5 Verschiebbarer Tisch zum Halten und Freigeben eines Massestcks 6 Bolzen zur Befestigung eines Prflings an der Haltev
48、orrichtung 7 Freistehende Mikroprobe 8 Prfling 9 Haltevorrichtung fr den Prfling 10 Dummyprobe fr die Symmetrie einer Mikroprobe Bild 2 CLTE-Messprinzipien 5.1.2 Verfahren fr ebene Proben Die thermische Verformung (T) muss direkt als Funktion der Temperatur mit einem berhrungslosen Mess-verfahren fr
49、 die Verschiebung in der Ebene gemessen werden (Laser-Interferometrie, Korrelation digitaler 2-D-Bilder usw.). Der Prfling sollte in einer Wrmekammer nach Bild 2 a) untergebracht sein. Das Masse-stck sollte so an die Mikroprobe angehngt werden, dass sich die Mikroprobe glttet. Der Elastizittsmodul s
