本文摘要：1.议案背景MEMS是会用微电子技术和微加工技术相结合的工艺，生产出有各种性能出色、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。

1.议案背景MEMS是会用微电子技术和微加工技术相结合的工艺，生产出有各种性能出色、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。MEMS早已步入我们生活的很多方面，还包括汽车电子、消费电子以及医疗等领域。例如，在消费电子领域，苹果公司甚有想象力地用于MEMS加速度计来反对iPhone显示器纵向与横向画面的自动转换，获得了极大的顺利，从而性刺激了智能手机用作观测运动的MEMS传感器应用于的剧增。我国在MEMS的设计和生产领域也获得了突飞猛进的发展。

北京大学、清华大学、上海微系统所、中电13所、中电49所、中电55所、东南大学和上海交通大学等单位的研究在国内乃至国际皆正处于领先水平。本文所讲解的《硅基MEMS生产技术微键合区剪切和拉压强度检测方法》正是基于北京大学的科研成果而明确提出的一项国际标准议案。2.国际标准议案讲解2.1阐述MEMS研究内容一般可以概括为以下三个基本方面：(1)理论基础在当前MEMS足以超过的尺度下，宏观世界基本的物理规律依然起起到，但由于尺寸增大带给的影响，许多物理现象与宏观世界有相当大区别，因此许多原本的理论基础都会发生变化，如力的尺寸效应、微结构的表面效应、微观摩擦机理等，因此有适当对微动力学、微流体力学、微热力学、微摩擦学、微光学和微结构学展开了解的研究。

这一方面的研究虽然受到重视，但可玩性较小，往往必须多学科的学者展开基础研究。(2)技术基础研究主要还包括微机械设计、微机械材料、识加工、微组装与PCB、构建技术、微测量等技术基础研究。

(3)微机械在各学科领域的应用于研究由于MEMS产品结构的特殊性，对其生产过程中的材料、关键工艺的掌控仍然是国际上注目的热点，作为国际上尤为活跃的MEMS标准化的组织IEC/TC47/SC47F（MEMS分技术委员会）近年来制订一系列标准，如IEC62047-17《半导体器件微电子微机械器件第17部分：薄膜材料的收缩机械性能测量方法》、IEC62047-18《半导体器件微电子微机械器件第18部分：薄膜材料倾斜试验方法》等最重要的微结构测试方法，符合了MEMS生产过程中对其微结构展开考核的市场需求。随着试验方法的成熟期，MEMS国际标准也在向着由测试方法标准向产品规范的方向发展。如MEMS陀螺仪应用于在汽车上对汽车展开掌控，近年随着技术的变革，MEMS陀螺仪芯片已大量用作手机等终端设备中，IEC/TC47/SC47F也制订IEC62047-20《半导体器件微电子微机械器件第20部分：陀螺仪》标准来规范手机用MEMS陀螺仪芯片的生产与测试；以及IEC62047-5《半导体器件微电子微机械器件第5部分：RFMEMS电源》用来规范通信设备用射频MEMS电源的参数拒绝和测试方法。

可预计，在旋即的将来，IEC不会制定更加多的MEMS产品规范以符合国际上MEMS产品日益非常丰富的市场需求。2.2标准的意义2013年初，北京大学张大成教授代表我国向IEC/TC47/SC47F明确提出了《硅基MEMS生产技术微键合区剪切和拉压强度检测方法》，并取得立项。

该项标准是我国在IEC/TC47/SC47F第一个取得立项的标准，它的明确提出对于MEMS标准化而言也具备十分最重要的意义：(1)硅基MEMS生产技术MEMS的生产技术主要分成三类：●基于X射线深度光刻、微电铸、扰铸塑的LIGA技术，以德国为代表；●精密机械加工技术，以日本为代表；●以集成电路技术和材料基础上发展而来的硅基MEMS生产技术，源于美国。硅基MEMS生产技术延用了半导体技术的工艺和材料，并在微机械加工领域展开了有效地的扩展，具备可批量生产、成本便宜以及不易与电路构建等优点，沦为MEMS生产技术的主流。

由于MEMS器件种类多样，并且多数具备可一动结构，因此，其在设计、材料、生产等方面与半导体技术又有相当大有所不同，这也造成了MEMS研究的方向和内容具备相当大的分散性。在这种情况下，MEMS标准化的核心是研发一种或多种适用性较强、平稳的、成品率较高的工艺模块，并在此基础上建立相应的设计准则。因此，硅基MEMS生产技术标准代表了目前国际的主流方向，也是MEMS标准化的核心内容，具备极其重要的意义。(2)微键合区键合强度的检测键通是MEMS中最常用的工艺之一，键合强度是键通工艺的一个最重要的评价指标。

传统键合强度检测方法不能针对圆片级或大面积键合结构的评价。在微小键合区的键合强度测量技术方面有一定的研究成果报导，但多数不存在方法简单、适用范围受限等问题，还没构成被行业普遍使用的标准化、有效地的方法。

而在MEMS领域，对微小键合面积键合强度的标准检测在科研和生产过程中不存在具体市场需求，期望明确提出一种合理、有效地且被普遍尊重的检测手段。本标准基于北京大学微米纳米加工技术国家级重点实验室多年来在硅基MEMS生产技术领域的研究成果而明确提出，可以为键合工艺质量的评价获取非常简单、有效地、可广泛应用的方法，沦为技术研究和产业化发展中辩论微结构键合强度的共同语言。对键通技术的深入研究和微纳加工平台与用户间加工结果交付给获取工艺结果的基础状态方程承托，对MEMS产业的发展具备现实的促进作用。2.3标准主要内容图1是以微电子工艺为主要技术构建的MEMS结构示意图。

图1中，圆圈右图的方位为键合区域。MEMS中该键通区域的尺寸为微米量级。在微米量级下，精确测量键合强度可玩性很大。而我国新的明确提出的国际标准议案中，明确提出了小尺寸区域剪切和拉压键通强度较慢精确测量、辨别键合工艺质量的方法。

标准中明确提出了纳压法和剪切法。拉压没落结构键合强度检测方法通过设计一系列有所不同结构参数的检测结构，利用微探针对检测结构产生垂直于是以压力（施力方向闻图1），由键合面脱落再次发生时对应的测试结构计算出来出拉压键通强度大小。

图1典型的MEMS键合结构示意图剪切没落结构键合强度检测通过设计检测结构和对应的转动标尺，利用微探针对检测结构产生水平发动机（施力方向闻图1），由键合面脱落再次发生时检测结构末端指针在转动标尺上的读数计算出来出键通强度大小。该标准中的方法具备以下优点：(1)操作者设备非常简单，只必须一个用作施加压力的微探针，以及一台显微镜就可展开；(2)不必须专门设计样片；(3)读数非常简单，测试过程较慢精确。

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