半导体器件 微机电器件 第3部分：拉伸试验用的薄膜标准试验片-编制说明

国家标准征求意见资料

一、工作简况

1、任务来源

本项目是国家标准化管理委员会下达的国家标准制定计划，由工业和信息化

部(电子)归口，项目计划号：20204111-T-339。任务起止时间是2020年11月至2022

年5月。

2、主要工作过程

在接到该项国家标准制定任务后，成立了标准编制组，收集了有关拉伸试验、

薄膜材料的标准，对相关标准内容进行了研究和分析工作，并进行调研走访，征

集意见和建议，按照国家标准编制程序与要求，进行《半导体器件微机电器件第

3部分：拉伸试验用的薄膜标准试验片》的编制，主要编制过程如下：

1）成立标准编制组

2021年1月，成立了由河北美泰公司和中电国基北方有限公司的相关设计

师、工艺师、标准化员以及相关领导组成的标准编制组，并明确分工、各阶段的

时间节点以及各阶段的主要工作内容。

2）标准资料查询、收集和分析

2021年2月～5月，编制组查询、收集和分析了拉伸试验、薄膜材料相关的

国内外标准和文献资料，对标准资料进行了分析和整理。

3）标准起草

2021年5月～2021年8月，通过对收集资料的分析和研究，按照GB/T

1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》和GB/T1.2-2020

《标准化工作导则第2部分：以ISO/IEC标准化文件为基础的标准化文件起草

规则》的要求，于2021年9月完成标准草案的编制，包括范围、规范性引用文

件、试验片材料、试验片制备、试验片形状、试验片厚度、标距刻度线、试验、

试验报告等章节，并在美泰公司内部组织对标准草案进行了讨论，编制组根据意

见进行了标准文本的修改和完善，形成了GB/Txxx-201X《半导体器件微机电

器件第3部分：拉伸试验用的薄膜标准试验片》征求意见稿初稿。2021年9

月～10月在参编单位范围内征求意见，并根据提出的修改意见，进一步修改完

1

国家标准征求意见资料

善标准内容，形成标准征求意见稿。

3、标准编制的主要成员单位及其所做的工作

起草单位：河北美泰电子科技有限公司、中电国基北方有限公司。

河北美泰电子科技有限公司负责技术调研、资料收集、IEC标准翻译和技术

研究、标准各阶段文件的编写、征求意见等工作。

中电国基北方有限公司负责参与技术研讨、标准编写指导、意见处理情况确

认等工作。

二、标准编制原则和确定主要内容的依据及解决的主要问题

1、编制原则

1）根据薄膜材料自身的特点和产品研制、生产、使用中对薄膜材料参数测

试的实践经验积累，等同采用IEC62047-3：2006《半导体器件微机电器件第

3部分：拉伸试验用的薄膜标准试验片》。

2）认真贯彻国家有关法律法规和方针政策，依据GB/T1.1-2020和GB/T

1.2-2020给出的规则编写。

3）合理利用资源，推广先进技术成果，在符合使用要求前提下，有利于标

准对象的简化、选优、通用和互换，做到技术上先进、经济上合理，薄膜材料是

微机电系统（MEMS）、微机械和同类微型器件的主要结构材料，标准文本中规定

的薄膜材料的拉伸试验方法是国际通用的方法。

2、确定主要内容的依据

标准编制过程中考虑了相关标准的协调配套，积极采用国际标准。目前与薄

膜材料试验有关的国际标准有IEC62047系列标准，其中IEC62047-3《半导体器

件微机电器件第3部分：拉伸试验用的薄膜标准试验片》，该标准对基于半导

体技术制作的微机电器件中薄膜材料试验片的的要求进行了规定，本标准等同采

用IEC62047-3。

本标准部分试验方法引用了IEC62047-2《半导体器件-微机械装置-第二部

分：薄膜材料的拉伸试验方法》，ISO17561《精细陶瓷（高级陶瓷，高级工业

陶瓷）-室温下通过声共振在对单片陶瓷弹性模量的试验方法》，ISO6892、ISO

17561中术语适用于本标准。

2

国家标准征求意见资料

本标准包含九章内容，即：范围、规范性引用文件、试验片材料、试验片制

作、试验片形状、试验片厚度、标距刻度线、试验和试验报告。各章规定的主要

内容如下：

1）第1章范围：本标准规定了微机电系统（MEMS）、微机械和同类微型器

件用的薄膜结构材料拉伸试验系统测试用试验片的制备，标准适用于长度和宽度

均小于1mm，厚度小于10um薄膜材料试验片的拉伸试验测试。

2）第2章规范性引用文件：主要列出了本标准引用的标准化文件IEC

62047-2《半导体器件-微机电器件-第2部分：薄膜材料的拉伸试验方法》和ISO

17561《精细陶瓷（高级陶瓷，高级工业陶瓷）-用声波共振法测定室温下单片陶

瓷弹性模量的试验方法》，以方便标准的使用者。

3）第3章试验片材料：规定了用于薄膜材料的拉伸试验的试验片材料的具

体要求。

4）第4章试验片制作：规定了试验片的制作过程和试验片材料的沉积过程

的工艺制备流程应明确规定出并按规定的流程执行。

5）第5章试验片形状：规定了试验片的外形和几何尺寸，如长、宽和标距

等以及试验片尺寸的控制精度范围。

6）第6章试验片厚度：规定了试验片厚度的测量原则以及厚度测量精度要

求。

7）第7章标距刻度线：规定了标距刻度线的长宽比、厚度范围等几何尺寸，

对标距刻度线的材料特性提出了具体要求。

8）第8章试验：对于标准试验片的数量、加工工艺一致性、以及试验片选

取原则提出了具体要求。规定了薄膜材料的拉伸试验方法。规定了如果试验片应

力-应变关系不是线形的，杨氏模量应通过其他标准（如，ISO17561）来确定。

9）第9章试验报告：规定了标准试验片提供者应提供的信息。

3、编制过程中解决的主要问题（做出的贡献）

随着微机电系统（MEMS）的快速发展，越来越多的微电子工厂投入到MEMS

器件的制造中，薄膜材料是微机电系统（MEMS）、微机械和同类微型器件的主要

结构材料，这种材料都具有特殊特性，如典型尺寸只有几个微米，这些材料的制

备通过淀积工艺实现，且试样制备过程采用刻蚀和光刻等非机械加工的方式。

3

国家标准征求意见资料

本标准结合薄膜材料的结构特点，等同采用IEC62047-3：2006《半导体器

件微机电器件第3部分：拉伸试验的薄膜标准试验片》，适用于长度和宽度均

小于1mm，厚度小于10um的薄膜材料的拉伸性能的测试。通过本标准的建立可以

弥补国内相关领域标准的空白，规范基于半导体技术制作的微机电、微机械器件

中薄膜材料的拉伸试验用标准试验片，使我国试验用标准试验片与国际接轨，提

高我国半导体MEMS器件的质量。

三、主要试验[或验证]情况分析

MEMS器件的设计和选材受到加工工艺的限制，大量采用薄膜材料。薄膜材料

的力学特性，如弹性模量、残余应力、泊松比、断裂强度、疲劳强度等，是决定

MEMS器件性能的重要参数，是设计中不可缺少的数据。薄膜材料与块状材料的力

学特性与性能可能不同，薄膜材料的力学特性与成膜装置、成膜条件及热处理等

条件有密切关系。本标准结合薄膜材料的结构特点，参考IEC62047-3《半导体

器件微机电器件第3部分：拉伸试验用的薄膜标准试验片》的内容编制，它主

要适用于长度和宽度均小于1mm，厚度小于10um的薄膜材料的拉伸性能的测试用

试验片的制备。

国外对MEMS材料力学性能的研究起步较早，Sharpe等人采用与传统拉伸试验

片相类似的“狗骨状”试样(dog-bone)，多晶硅试样有效标距段的宽为600um，

厚为3.5um，用燕尾槽夹持试样，力传感器测量载荷，干涉应变计法测量试样的

应变；ChungSeog等采用多晶硅薄膜完成单轴拉伸试验，多晶硅试样有效标距段

的宽为250um，厚为3.5um，得到了多晶硅弹性模量；Haibo等采用电子束沉积的

Ag、Cu、Al薄膜和AgCu复合薄膜试样完成单轴拉伸试验，试样总体厚度在3um

左右；国内西北工业大学也开展了MEMS材料力学性能测试系统的研制，采用带

有燕尾过渡的多晶铜试样完成单轴拉伸试验，这些已有研究均证明本标准中规定

的拉伸试验用的薄膜标准试验片有效。

四、知识产权情况说明

不涉及。

五、产业化情况、推广应用论证和预期达到的经济效果

微电子机械系统（MEMS）是采用类似集成电路技术制造的微器件，由微米尺

度的机械结构（支撑梁、悬臂、薄膜、微镜和流体通道等）和模拟、数字集成电

路相集成而成。MEMS分为两大类，即传感器和执行器，MEMS作为传感器可从其周

4

国家标准征求意见资料

边环境接收信息，MEMS作为执行器可响应来自控制系统的指令而改变其环境。

MEMS是近20年来发展迅速具有战略意义的前沿高新技术，也是未来的主导产业之

一，随着消费电子、汽车电子的应用长足发展，5G、物联网等行业方兴未艾，带

动了MEMS产品快速增长。“十三五”期间，作为传感器领域的重要增长点，MEMS

产业发展成果尤为丰硕，中国已成为全球MEMS市场发展最快的地区，中国MEMS

产业市场规模从2016年的363亿元，以年均复合15%的增长率，到2020年约708亿

元，远高于全球约9.6%的增速。MEMS产业在中国大陆形成了多个产业聚集区，苏

州、北京、上海、深圳、武汉、郑州、无锡等地都在大力发展MEMS产业，中国的

重量级的8寸制造工厂开始投资开发智能传感器的生产制造平台，中芯国际集成

电路制造（上海）有限公司从2010年就开始进入在MEMS传感器的技术开发领域。

薄膜材料是微机电系统（MEMS）、微机械和同类微型器件的主要结构材料，

半导体器件微机电器件第3部分：拉伸试验用的薄膜标准试验片是对基于半导

体技术制作的微机电器件中薄膜材料试验片的要求进行了规定。

本标准规定了长宽小于1mm，厚度小于10um的薄膜材料拉伸试验系统中标准

测试试验片的制备要求，确保了标准试验片的规范性和准确性，以保证测试系统

偏差最小。补充了国内同类薄膜材料拉伸试验标准试验片制备领域的空白，提高

了基于半导体技术制作的微小薄膜材料的准确性和规范性。本标准为基于半导体

技术制作的微机电器件的可靠性提供依据，促使我国半导体MEMS器件的质量水平

达到国际水平。

六、采用国际标准和国外先进标准情况

目前与薄膜材料试验有关的国际标准有IEC62047系列标准，IEC62047-3：

2006《半导体器件微机电器件第3部分：拉伸试验用的薄膜标准试验片》是IEC

62047已经发布试验方法标准之一，已经于2006年发布。

本标准等同采用现行有效的IEC62047-3:2006。

七、与现行相关法律、法规、规章及相关标准的协调性

本规范与现行的法律、法规及国家标准、国家军用标准和行业标准相协调一

致。

目前国内暂无基于半导体技术制作的微机电器件中薄膜材料试验片的的要

求。

八、重大分歧意见的处理经过和依据

5

国家标准征求意见资料

本标准在编制过程中无重大分歧意见。

九、标准性质的建议

本标准是推荐性标准

十、贯彻标准的要求和措施建议

无。

十一、替代或废止现行相关标准的建议

无。

十二、其它应予说明的事项

无。

国家标准

《半导体器件微机电器件第3部分：拉伸试验的薄膜标准试验片》编制工作组

2021-11-30

6

国家标准征求意见资料

一、工作简况

1、任务来源

本项目是国家标准化管理委员会下达的国家标准制定计划，由工业和信息化

部(电子)归口，项目计划号：20204111-T-339。任务起止时间是2020年11月至2022

年5月。

2、主要工作过程

在接到该项国家标准制定任务后，成立了标准编制组，收集了有关拉伸试验、

薄膜材料的标准，对相关标准内容进行了研究和分析工作，并进行调研走访，征

集意见和建议，按照国家标准编制程序与要求，进行《半导体器件微机电器件第

3部分：拉伸试验用的薄膜标准试验片》的编制，主要编制过程如下：

1）成立标准编制组

2021年1月，成立了由河北美泰公司和中电国基北方有限公司的相关设计

师、工艺师、标准化员以及相关领导组成的标准编制组，并明确分工、各阶段的

时间节点以及各阶段的主要工作内容。

2）标准资料查询、收集和分析

2021年2月～5月，编制组查询、收集和分析了拉伸试验、薄膜材料相关的

国内外标准和文献资料，对标准资料进行了分析和整理。

3）标准起草

2021年5月～2021年8月，通过对收集资料的分析和研究，按照GB/T

1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》和GB/T1.2-2020

《标准化工作导则第2部分：以ISO/IEC标准化文件为基础的标准化文件起草

规则》的要求，于2021年9月完成标准草案的编制，包括范围、规范性引用文

件、试验片材料、试验片制备、试验片形状、试验片厚度、标距刻度线、试验、

试验报告等章节，并在美泰公司内部组织对标准草案进行了讨论，编制组根据意

见进行了标准文本的修改和完善，形成了GB/Txxx-201X《半导体器件微机电

器件第3部分：拉伸试验用的薄膜标准试验片》征求意见稿初稿。2021年9

月～10月在参编单位范围内征求意见，并根据提出的修改意见，进一步修改完

1

国家标准征求意见资料

善标准内容，形成标准征求意见稿。

3、标准编制的主要成员单位及其所做的工作

起草单位：河北美泰电子科技有限公司、中电国基北方有限公司。

河北美泰电子科技有限公司负责技术调研、资料收集、IEC标准翻译和技术

研究、标准各阶段文件的编写、征求意见等工作。

中电国基北方有限公司负责参与技术研讨、标准编写指导、意见处理情况确

认等工作。

二、标准编制原则和确定主要内容的依据及解决的主要问题

1、编制原则

1）根据薄膜材料自身的特点和产品研制、生产、使用中对薄膜材料参数测

试的实践经验积累，等同采用IEC62047-3：2006《半导体器件微机电器件第

3部分：拉伸试验用的薄膜标准试验片》。

2）认真贯彻国家有关法律法规和方针政策，依据GB/T1.1-2020和GB/T

1.2-2020给出的规则编写。

3）合理利用资源，推广先进技术成果，在符合使用要求前提下，有利于标

准对象的简化、选优、通用和互换，做到技术上先进、经济上合理，薄膜材料是

微机电系统（MEMS）、微机械和同类微型器件的主要结构材料，标准文本中规定

的薄膜材料的拉伸试验方法是国际通用的方法。

2、确定主要内容的依据

标准编制过程中考虑了相关标准的协调配套，积极采用国际标准。目前与薄

膜材料试验有关的国际标准有IEC62047系列标准，其中IEC62047-3《半导体器

件微机电器件第3部分：拉伸试验用的薄膜标准试验片》，该标准对基于半导

体技术制作的微机电器件中薄膜材料试验片的的要求进行了规定，本标准等同采

用IEC62047-3。

本标准部分试验方法引用了IEC62047-2《半导体器件-微机械装置-第二部

分：薄膜材料的拉伸试验方法》，ISO17561《精细陶瓷（高级陶瓷，高级工业

陶瓷）-室温下通过声共振在对单片陶瓷弹性模量的试验方法》，ISO6892、ISO

17561中术语适用于本标准。

2

国家标准征求意见资料

本标准包含九章内容，即：范围、规范性引用文件、试验片材料、试验片制

作、试验片形状、试验片厚度、标距刻度线、试验和试验报告。各章规定的主要

内容如下：

1）第1章范围：本标准规定了微机电系统（MEMS）、微机械和同类微型器

件用的薄膜结构材料拉伸试验系统测试用试验片的制备，标准适用于长度和宽度

均小于1mm，厚度小于10um薄膜材料试验片的拉伸试验测试。

2）第2章规范性引用文件：主要列出了本标准引用的标准化文件IEC

62047-2《半导体器件-微机电器件-第2部分：薄膜材料的拉伸试验方法》和ISO

17561《精细陶瓷（高级陶瓷，高级工业陶瓷）-用声波共振法测定室温下单片陶

瓷弹性模量的试验方法》，以方便标准的使用者。

3）第3章试验片材料：规定了用于薄膜材料的拉伸试验的试验片材料的具

体要求。

4）第4章试验片制作：规定了试验片的制作过程和试验片材料的沉积过程

的工艺制备流程应明确规定出并按规定的流程执行。

5）第5章试验片形状：规定了试验片的外形和几何尺寸，如长、宽和标距

等以及试验片尺寸的控制精度范围。

6）第6章试验片厚度：规定了试验片厚度的测量原则以及厚度测量精度要

求。

7）第7章标距刻度线：规定了标距刻度线的长宽比、厚度范围等几何尺寸，

对标距刻度线的材料特性提出了具体要求。

8）第8章试验：对于标准试验片的数量、加工工艺一致性、以及试验片选

取原则提出了具体要求。规定了薄膜材料的拉伸试验方法。规定了如果试验片应

力-应变关系不是线形的，杨氏模量应通过其他标准（如，ISO17561）来确定。

9）第9章试验报告：规定了标准试验片提供者应提供的信息。

3、编制过程中解决的主要问题（做出的贡献）

随着微机电系统（MEMS）的快速发展，越来越多的微电子工厂投入到MEMS

器件的制造中，薄膜材料是微机电系统（MEMS）、微机械和同类微型器件的主要

结构材料，这种材料都具有特殊特性，如典型尺寸只有几个微米，这些材料的制

备通过淀积工艺实现，且试样制备过程采用刻蚀和光刻等非机械加工的方式。

3

国家标准征求意见资料

本标准结合薄膜材料的结构特点，等同采用IEC62047-3：2006《半导体器

件微机电器件第3部分：拉伸试验的薄膜标准试验片》，适用