硅晶片断裂面分析基础知识

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.