微机电器件（MEMS）圆片键合可靠性评价方法编制说明.pdfVIP

中国电子学会 中国电子学会团体标准 《微机电(MEMS)器件圆片键合可靠性评价方法》编制说明 一、工作简况 1、任务来源 《微机电(MEMS)器件圆片键合可靠性评价方法》标准制定是2021年中国电子学会团体 标准计划项目之一，计划号：JH/CIE 205-2021 ，由中国电子学会可靠性分会提出，由中国 电子学会可靠性分会归口，主要承办单位为工业和信息化部电子第五研究所。项目起止时间： 2021.12-2022.12。 2 、主要工作过程 202 1年12月，成立了编制组，编制组成员包括长期从事微机电器件可靠性研究的技术人 员和测试成员，以及具有多年国标编制经验的标准化专家。 2022年1月-2022年3月，编制工作组讨论稿，内部召开讨论会，修改、完善标准内容并 开展必要的标准验证试验，形成了标准的征求意见稿，并编写编制说明。 3、标准编制的主要成员单位及其所做的工作 本标准由工业和信息化部电子第五研究所主编，主要工作包括相关标准和文献调研、标 准技术点研究、标准编制以及意见征集。 二、标准编制原则和确定主要内容的论据及解决的主要问题 1、编制原则 参照GB/T 1.1-2020 《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》进行标 准编制。 2 、确定标准的主要内容和框架 标准中对于检测参数、检测方法、试验方法、评价流程、失效判据等主要内容的规定都 来自于大量的文献调研和编制组长期的测试经验。本标准的结构和内容框架包括：（1 ）范 围；（2 ）规范性引用文件；（3 ）术语和定义；（4 ）一般要求；（5 ）详细要求；（6 ）评 价流程；（7 ）失效判据；（8 ）失效分析。 3、编制过程中解决的主要问题 编制过程中需要解决的主要问题包括： - 1 - 中国电子学会 （1 ）明确标准的适用范围。圆片键合是微机电器件特有的关键工艺和结构，其在温度、 机械等应力作用下易发生分层、剥离、裂纹等失效。由于目前尚未有相关的检测、试验标准， 导致其在工程应用中存在可靠性隐患。为了对微机电器件圆片键合的可靠性开展评价，推动 微机电器件在工程应用中高可靠地应用，本文件限定了标准的适用范围为基于圆片键合工艺 加工的MEMS 器件，包括MEMS 器件成品结构、圆片键合工艺过程结构等，可用于MEMS 器件的提供者、使用者和第三方评价MEMS器件圆片键合结构的可靠性。 （2 ）在“详细要求” 中确定微机电器件圆片键合可靠性评价的检测参数及其失效评定。 检测参数是可靠性评价中的一项关键工作，需要通过参数的检测来评价微机电器件圆片键合 的可靠性。本标准根据微机电器件圆片键合的结构工艺、失效现象等确定需要检测的键合参 数。圆片键合是将两片晶圆通过技术手段结合在一起，其本质为一种具有结合界面的结构， 因此，其涉及强度、分层等问题；此外，两片晶圆的键合还涉及对准问题。根据文献调研、 项目组试验研究确定了圆片键合可靠性评价的检测参数包括键合强度、键合界面以及键合对 准精度。 （3 ）在“评价流程” 中确定可靠性评价的试验及检测程序。首先，基于圆片键合的敏感 应力确定可靠性试验的种类，包括温度循环、高温、机械冲击以及扫频振动；并参考相关标 准及工程应用确定试验条件。其次，在可靠性评价流程中，将样品分为平行组、温度循环试 验组、高温试验组、机械冲击试验组、扫频振动试验组分别开展试验，并在不同试验前后对 相应的敏感参数进行检测。最后，对获取的数据进行分析处理，给出可靠性评价结果，必要 时，对失效样品开展失效分析以确定失效原因。 三、主要试验[或验证]情况分析和预期达到的效果 编制组以硅-玻璃阳极键合的MEMS 陀螺仪为对象，开展了MEMS 圆片键合的可靠性 评价工作，验证了本标准规定的微机电器件圆片键合可靠性的评价方法和程序的可行性。 （1 ）样品信息 编制组选取了两款基于键合工艺加工的 MEMS 惯性器件作为试验样品，包括圆盘式 MEMS 陀螺仪、梳齿电容式MEMS 加速度计，两款产品的键合工艺均为硅-玻璃阳极键合， 器件结构如图1 所示。