20、薄芯片强度测试方法与统计评估

薄芯片强度测试方法与统计评估

半导体产品的可靠性一直是一个重要问题，它与器件的强度直接相关。对于薄样品，尤其是非常薄的芯片，如何准确测试其强度是关键。下面将详细介绍薄样品强度测试的方法、统计评估以及考虑非线性因素的重要性。

1. 强度测试流程

强度测试的过程可以概括为以下三个步骤：
1. 强度测试实验 ：为给定的样品类型找到合适的测试方法，并对具有统计学意义数量的样品进行实验。测试后，进行断口分析以确定断裂起源，这有助于理解断裂机制并选择合适的失效准则进行应力计算，最终得出每个样品的断裂力和断裂位移。
2. 计算断裂应力 ：根据实验数据，使用合适的失效准则计算每个样品的断裂应力。对于薄结构，通常需要考虑非线性因素。
3. 统计评估 ：一旦知道一批样品的断裂应力，就可以使用威布尔分布对结果进行统计评估。根据实验值估计威布尔参数，并考虑有效尺寸（体积或面积）计算与尺寸无关的威布尔参数，从而得到这批样品的统计参数，可用于与其他类型样品比较或进行可靠性分析。

由于步骤2和3依赖于步骤1，因此测试方法的选择是表征强度的关键。选择实验方法时，需要考虑样品的几何形状和分析目的，例如是分析表面强度还是边缘强度。对于薄芯片，由于其薄板式结构，纯拉伸试验难以进行，因此大多采用弯曲实验，可分为单轴弯曲试验和双轴弯曲试验。玻璃片的这些测试方法已经标准化，但薄硅芯片的相关标准仍缺失。

此外，残余应力的影响也可以通过强度表征间接确定。为了将残余应力的影响与材料缺陷分离，可以使用微拉曼光谱、电子背散射衍射（EBSD）或光弹性等方法进行额外的残余应力