硅晶片断裂面分析基础知识
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硅晶片断裂起始点分析基础知识
本文摘自Dan Pote的论文
翻译时间:2009年2月9日当硅晶片裂开后,一些重要的有关硅晶片曾遭受损伤的信息,仍然保留在断裂面上(如图1),
断裂面的显微照片可以很清楚的观察这些信息。这篇文章将列举一些经常见到的硅晶片断裂面的显微照片,同时也将对这些断裂面进行解释,从而揭示出硅晶片断裂的形成过程。
肋骨纹
肋骨纹也经常被叫做蛤贝壳纹,见图3到图6。
肋骨纹通常出现在硅晶片裂纹的前端位置。肋骨纹垂直于硅晶片断裂的扩展方向且朝向硅晶片断裂的初始点。当正在扩展的断裂与晶片的侧壁交叉时,便在晶片的侧壁形成瓦纳线,瓦纳线是肋骨纹的典型特征。断裂速度不同会造成不同曲率的肋骨纹。Arrest线和Hesitation线也是十分重要的肋骨纹特征,它们是由于断裂暂时停止和开始而形成,它们很难与普通的肋骨纹区分。
River lines (河流线)
River lines 外观像细线,并与硅晶片断裂方向一致。如图8至11所示。
River line实际上是许多断裂的硅晶位面平行断裂形成的。River line可能是一种能够判断硅晶片断裂起始点的最有用的证据。River line本身从尺寸和外观上都存在变化,并可以出现在硅晶片断裂面的任何位置。尽管LiF和其它一些结晶的River line被证明是由于螺旋位错引起,但不适用于硅晶片。
Tear Marks
Tear mark是在断裂前端扩散到多个硅晶面上时形成的。如图12。
Tear mark也呈现细线特征。如图13/14。
Tear mark是由于断裂前端达到临界速度,同时遇到晶格变化后,断裂分散到不同的硅晶位面而形成的。辐射状的Tear线,辐射中心是断裂的起点。
如果Tear mark的截止形状像刺刀,此种断裂形貌我们可以称为长矛纹。长矛纹是由于形成Tear mark的源动力发生改变而形成的,如图15/16。
硅晶片断裂起点的判断
通过观察晶片断裂表面的信息来判定晶片断裂的起始点或起始位置,一台高倍率显微镜就可以满足搜集裂纹信息的要求,但更深入研究经常需要一台电子显微镜。
River Line (河流线) 和肋骨纹是大多数晶片断裂面所呈现的共同特征,这些特征足以确定断裂起始点。在垂直晶片方向断裂的断裂面,肋骨纹通常是唯一能证明断裂方向的证据。如果河流线和肋骨纹的纹路互相矛盾,应该通过River Line(河流线)将用来确定断裂起始点; River Line(河流线)经常发生弯曲而像肋骨纹,肋骨纹如果很密,就很像Tear
Mark。开封和对材料的其它操作有可能造成Chip-out和断裂扩展,尤其围绕着断裂面的边缘,从而导致错误的断裂起始点判定。断裂初始点判定的例子如图19至图23所示.