GB/T 42709.12-2026 半导体器件 微电子机械器件 第12部分：采用MEMS结构谐振法的薄膜材料弯曲疲劳试验方法

ICS31.200

CCSL55

中华人民共和国国家标准

/—/:

GBT42709.122026IEC62047-122011

半导体器件微电子机械器件

:

第部分采用结构谐振法的

12MEMS

薄膜材料弯曲疲劳试验方法

——

SemiconductordevicesMicro-electromechanicaldevices

:

Part12Bendinfatiuetestinmethodofthinfilmmaterialsusinresonant

gggg

vibrationofMEMSstructures

(:,)

IEC62047-122011IDT

2026-07-30发布2027-02-01实施

国家市场监督管理总局

发布

国家标准化管理委员会

/—/:

GBT42709.122026IEC62047-122011

目次

前言…………………………Ⅲ

引言…………………………Ⅳ

1范围………………………1

2规范性引用文件…………………………1

3术语和定义………………1

4试验设备…………………2

4.1通则…………………2

4.2驱动器………………2

4.3检测器………………2

4.4控制器………………3

4.5记录器………………3

4.6并行测试……………3

5试样………………………3

5.1通则…………………3

5.2谐振特性……………3

5.3试验部位……………3

5.4试样制备……………3

6试验条件…………………4

6.1试验振幅……………4

6.2载荷比………………4

6.3振动频率……………4

6.4波形…………………4

6.5试验时间……………4

6.6试验环境……………4

7初始测量…………………4

7.1参考强度测量………………………4

7.2频率响应测试………………………5

8试验程序…………………5

8.1通则…………………5

8.2加载初始负载………………………5

8.3过程监测……………5

8.4计算循环次数………………………5

8.5终止试验判定………………………5

8.6记录数据……………6

9试验报告…………………6

Ⅰ

/—/:

GBT42709.122026IEC62047-122011

()…………………

附录资料性集成驱动和位移检测结构的静电器件的试验示例

A8

A.1试样…………………8

A.2试验设备……………9

A.3试验条件……………9

A.4初始测试…………………………10

()……………

附录资料性采用外部驱动和集成位移检测应变计器件的试验示例

B11

B.1试样…………………11

B.2试验设备……………11

B.3试验条件……………12

B.4初始测试……………12

()…………………

附录资料性外部电磁驱动的离面振动试验示例

C13

C.1试样…………………13

C.2试验设备……………14

C.3初始测试……………14

()()()…

附录资料性基于帕里斯定律和威布尔分布的脆性材料疲劳寿命理论计算

DParisWeibull15

D.1应力和疲劳寿命的关系……………15

D.2疲劳寿命分布………………………15

D.3初始负载效应………………………16

()………………

附录资料性分析实例

E18

E.1硅的疲劳试验结果…………………18

E.2S-N曲线拟合……………………19

E.3多晶硅的疲劳寿命预测……………19

参考文献……………………20

Ⅱ

/—/:

GBT42709.122026IEC62047-122011

前言

/—《:》

本文件按照标准化工作导则第部分标准化文件的结构和起草规则的规定

GBT1.120201

起草。

/《》。/

本文件是半导体器件微电子机械器件的第部分已经发布了以

GBT4270912GBT42709

下部分:

———:;

第部分薄膜材料拉伸试验方法

2

———:;

第部分拉伸试验用薄膜标准试验片

3

———:;

第部分射频开关

5MEMS

———:;

第部分薄膜材料轴向疲劳试验方法

6

———:;

第部分用于射频控制和选择的体声波滤波器和双工器

7MEMS

———:;

第部分带状薄膜拉伸特性测量的弯曲试验方法

8

———:;

第部分采用结构谐振法的薄膜材料弯曲疲劳试验方法

12MEMS

———:;

第部分电子罗盘

19

———第部分:薄膜材料泊松比测试方法;

21MEMS

———:;

第部分柔性衬底导电薄膜机电拉伸测试方法

22

———:;

第部分室温下悬空导电薄膜的机电松弛试验方法

29

———:;

第部分柔性器件弯曲形变下的电特性测试方法

35MEMS

———第部分:压电薄膜的环境及介电耐压试验方法;

36MEMS

———第部分:互连中金属粉末膏体粘附强度测试方法;

38MEMS

———第部分:惯性冲击开关阈值测试方法。

40MEMS

:《:

本文件等同采用半导体器件微电子机械器件第部分采用结

IEC62047-12201112MEMS

构谐振法的薄膜材料弯曲疲劳试验方法》。

本文件做了下列最小限度的编辑性改动:

———、、、。

图图图图的标引序号说明放入了图中

1A.2B.2C.2

。。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别专利的责任

本文件由中华人民共和国工业和信息化部提出。

本文件由全国集成电路标准化技术委员会(/)和全国微机电技术标准化技术委员会

SACTC599

(/)共同归口。

SACTC336

:、、、

本文件起草单位杭州大立微电子有限公司东南大学中国电子技术标准化研究院浙江大立科技

、、、、

股份有限公司中国科学院微电子研究所工业和信息化部电子第五研究所国科大杭州高等研究院

、、。

中国科学院上海微系统与信息技术研究所中国计量大学复旦大学义乌研究院

:、、、、、、、、、、

本文件主要起草人姜利军刘翔王磊刘若冰朱晓荣钱良山钱剑池积光潘峰刘海涛

、、、、、、、、、、、。

马志刚焦斌斌陈勇国李春来刘世界唐国良罗雯雯肖克来提陈亮李方浩康永印董蕾

Ⅲ

/—/:

GBT42709.122026IEC62047-122011

引言

/《》。

半导体器件微电子机械器件拟由以下部分构成

GBT42709

———:。。

第部分薄膜材料拉伸试验方法目的在于规定薄膜材料的拉伸试验方法

2MEMS

———:。

第部分拉伸试验用薄膜标准试验片目的在于规定薄膜材料拉伸试验用试验片的

3MEMS

相关要求。

———:。、、

第部分射频开关目的在于规定射频开关的术语和定义特性要求测试

5MEMSMEMS

方法等。

———:。

第部分薄膜材料轴向疲劳试验方法目的在于规定薄膜材料的轴向疲劳试验

6MEMS

方法。

———:。

第部分用于射频控制和选择的体声波滤波器和双工器目的在于规定体

7MEMSMEMS

、、、。

声波谐振器滤波器和双工器的术语和定义特性要求测试方法等

———:。

第部分带状薄膜拉伸特性测量的弯曲试验方法目的在于规定用于测量带状薄膜拉伸特

8

性的弯曲试验方法。

———:。。

第部分晶圆间键合强度测量目的在于规定晶圆的键合强度试验方法

9MEMS

———:。

第部分悬空微电子机械系统材料的线性热膨胀系数测试方法目的在于规定悬空

11

MEMS材料的线性热膨胀系数测试方法。

———:。

第部分采用结构谐振法的薄膜材料弯曲疲劳试验方法目的在于规定薄

12MEMSMEMS

膜材料弯曲疲劳试验方法。

———:。

第部分结构粘结强度的弯曲和剪切试验方法目的在于规定结构的粘附

13MEMSMEMS

强度试验方法。

———:。

第部分膜残余应力的晶圆曲率和悬臂梁挠度试验方法目的在于规定薄

16MEMSMEMS

膜残余应力的晶圆曲率和悬臂梁挠度两种试验方法。

———:。、、。

第部分电子罗盘目的在于规定电子罗盘的术语和定义特性要求测试方法等

19

———:。

第部分薄膜材料泊松比测试方法目的在于规定薄膜材料的泊松比测试

21MEMSMEMS

方法。

———:。

第部分柔性衬底导电薄膜的机电拉伸测试方法目的在于规定导电薄膜材料的

22MEMS

机电性能拉伸试验方法。

———:。

第部分微沟槽和针结构的描述和试验方法目的在于规定微沟槽和针结构的描

26MEMS

述和试验方法。

———:()。

第部分玻璃浆料键合强度的微型形试验测量方法目的在于规定玻璃熔结结

27VMCT

构的粘结强度的MCT试验方法。

———:。

第部分室温下悬空导电薄膜的机电松弛试验方法目的在于规定器件的悬空导

29MEMS

电薄膜在室温下的机电松弛试验方法。

———:。

第部分谐振器非线性振动测试方法目的在于规定谐振器的非线性振动

32MEMSMEMS

性能测试方法。

———:。

第部分柔性器件弯曲形变下的电特性测试方法目的在于规定柔性机电器件的

35MEMS

弯曲变形状态电特性测试方法。

———:。

第部分压电薄膜的环境及介电耐压试验方法目的在于规定压电薄膜的

36MEMSMEMS

环境及介电耐受性能试验方法。

Ⅳ

/—/:

GBT42709.122026IEC62047-122011

———:。

第部分互连中金属粉末膏体粘附强度测试方法目的在于规定互连中金

38MEMSMEMS

属粉末膏体粘附强度的试验方法。

———:。

第部分惯性冲击开关阈值测试方法目的在于规定惯性冲击开关的阈值

40MEMSMEMS

测试方法。

———:。

第部分谐振电场敏感器件动态特性测试方法目的在于规定用于评估和确定

44MEMS

、。

MEMS谐振电场敏感器件动态性能的术语定义和测试方法

Ⅴ

/—/:

GBT42709.122026IEC62047-122011

半导体器件微电子机械器件

:

第部分采用结构谐振法的

12MEMS

薄膜材料弯曲疲劳试验方法

1范围

,

本文件描述了采用MEMS结构谐振法的薄膜材料弯曲疲劳的试验方法采用长度和宽度尺寸都在

,,,

10m~1000m厚度在1m~100m的谐振微结构适用于长度和宽度都小于1mm厚度为

μμμμ

0.1m~10m的薄膜材料的弯曲疲劳试验。

μμ

,,

用于MEMS的主要结构的薄膜材料常具有微米级的典型尺寸采用沉积工艺生长通过光刻等非

。,

机械方式加工通常MEMS结构比非MEMS结构具有更高的固有谐振频率和强度为了评估和确认

12

,。,

MEMS结构的寿命需加载高至10次的载荷周期来进行疲劳试验本文件规定的试验方法通过高

,。

载荷和高频弯曲应力的谐振在短时间里评估微观尺度材料的机械疲劳特性

2规范性引用文件

。,

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款其中注日期的引用文

,;,()

件仅该日期对应的版本适用于本文件不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于

本文件。

/—:

半导体器件微电子机械器件第部分拉伸试验用薄膜标准试验片

GBT42709.320263

(:,)

IEC62047-32006IDT

金属材料疲劳试验数据统计方案与分析方法(—

ISO12107MetallicmaterialsFatiuetes-

g

—)

tinStatisticallanninandanalsisofdata

gpgy

注:/—金属材料疲劳试验数据统计方案与分析方法(:,)

GBT241762009ISO121072003IDT

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

幅值amlitude

p

,。

一个载荷周期中最大值与最小值的代数差的一半

3.2

载荷比loadratio

,。

一个周期中载荷最大值与最小值的代数比

3.3

S-N曲线S-Ncurve

/()()。

应力应变对循环次数的曲线

SN

3.4

参考强度referencestrenth

g

静强度或瞬时失效强度。

1