集成芯片裂纹检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种集成芯片裂纹检测装置及方法，该装置包括：相互连接的控制单元、感应单元、励磁单元，在控制单元的指令下，励磁单元产生线状激光束，线状激光束射向半导体芯片表面，在所述半导体芯片表面进行横向和纵向的扫描，同时线状激光束在所需励磁线处产生热波，热波的热反应由感应单元进行捕捉，热反应数据再传递给控制单元。本发明专利技术实现对集成芯片表面裂纹无接触、无损伤、无侵入的检测识别；不受芯片材料限制，检测效率高，适用于在线检测；且提高了裂纹检测的能力及集成芯片的可靠性与安全性。

Integrated chip crack detection device and method

The invention discloses a device and method for crack detection integrated chip, the device includes a control unit, sensor unit, excitation unit connected, the control unit under the command of the excitation unit generates the linear laser beam, the linear laser beam onto the surface of a semiconductor wafer, horizontal and vertical scanning on the surface of the semiconductor chip at the same time, generate heat wave linear laser beam at the desired excitation line, the thermal reaction were captured by thermal induction unit, thermal response data is then transmitted to the control unit. The invention realizes non-contact, noninvasive and non-invasive detection and recognition for the surface cracks of the integrated chip, is not limited by the chip material, has high detection efficiency, is suitable for on-line detection, and improves the ability of crack detection and the reliability and safety of the integrated chip.

【技术实现步骤摘要】
集成芯片裂纹检测装置及方法
本专利技术涉及集成电路领域，尤其涉及一种集成芯片裂纹检测装置及方法。
技术介绍
集成电路又称芯片，是一种微型电子器件或部件，一般为半导体材料，被喻为工业生产的“心脏”。在芯片的开发与制造过程中，人们对更轻更薄的电子产品的需求与日俱增。因此要求厂家制造更小、更薄、更高性能的集成芯片。然而，集成芯片的晶片变薄带来了一系列问题。其中一个主要问题是芯片制作过程中会由于表面裂纹而形成次品。由于表面裂纹会降低最终电子设备的性能和可靠性，因此在制造过程中对集成芯片表面裂纹进行检查的需求不断增长。现有技术对芯片表面裂纹检测有冲击测试技术、涡流传感技术、太赫兹成像技术和扫描式声波显微技术。冲击测试技术是一种基于接触芯片，通过冲击测试的方式来检测裂纹的方法；涡流传感技术是一种用电磁场同金属间电磁感应进行检测的方法；太赫兹成像技术是通过利用位于特殊波段的太赫兹波来检测芯片裂纹存在的方法；扫描式声波显微技术是通过裂纹处的声波吸收和反射程度不同来检测芯片裂纹。近些年亦有一些检测技术提出，但由于其本身技术原因和关键
技术实现思路
的空白导致应用价值受限。总体而言，尽管至今已有许多用于芯片裂纹检测的检测技术被提出，但是仍有关键技术问题和缺陷限制其发展和实际工程应用。如上所列举的冲击测试技术的缺点必须接触目标芯片才可进行，这会对芯片造成潜在的损伤；涡流传感技术所使用的强涡流不仅会对芯片造成一定程度的损伤，对其性能产生不良影响，而且这项技术不适用于非导电材料。太赫兹成像技术中的太赫兹波穿透深度浅，更重要地是，因为它无法穿透金属层，所以不适用于金属材料；扫描式声波显微技术虽然比太赫兹波穿透深度深，但是由于其检测时间长，因此不适用于在线检测，除此之外还要求所检测的目标芯片必须没入水中或者至少用水滴覆盖，这有可能对该芯片造成其他损坏。
技术实现思路
本专利技术提供一种集成芯片裂纹检测装置及方法，以实现对集成芯片表面裂纹无接触、无损伤、无侵入的检测识别，提高集成芯片的可靠性与安全性。为实现上述目的，本专利技术提供一种集成芯片裂纹检测装置，包括：控制单元、励磁单元、感应单元，所述控制单元、励磁单元、感应单元相互关联；其中：所述控制单元，用于控制励磁单元和感应单元，并接收由感应单元采集到的数据；所述励磁单元，用于在控制单元的指令下，产生线状激光束，并将所述线状激光束射向半导体芯片表面，从横向和纵向扫描所述半导体芯片表面，并在所需励磁线处产生热波，热波传播模式与芯片的裂纹有关；所述感应单元，用于捕捉所述线状激光束产生的热波的热反应，进行热检测，并将检测到的热反应数据发送至所述控制单元；所述控制单元，还用于通过控制信号对所述感应单元的热检测进行控制，并获取检测到的热反应数据。其中，所述励磁单元包括：任意波形发射器、连续波激光器和线束发生器，所述连续波激光器连接在所述任意波形发射器和线束发生器之间，所述任意波形发射器连接所述控制单元；其中：所述连续波激光器，用于产生连续激光束；所述任意波形发射器，用于调节所述连续波激光器所产生的激光光束的波形，使所述连续波激光器产生点状脉冲激光束；所述线束发生器，用于将点状脉冲激光束转变为线状激光束并射向所述半导体芯片的表面。其中，所述线束发生器包含柱面透镜、检流计以及聚焦透镜，来自所述连续波激光器的点状脉冲激光束依次经所述柱面透镜、检流计以及聚焦透镜后，转变为线状激光束并射向所述半导体芯片的表面。其中，所述感应单元包括带有特写镜头的红外相机。其中，所述控制单元为计算机。其中，所述控制单元，还用于通过裂纹可视化算法对所述热反应数据进行处理。本专利技术还提出一种集成芯片裂纹检测方法，包括：在控制单元的指令下，励磁单元产生线状激光束，线状激光束射向半导体芯片表面，在所述半导体芯片表面进行横向和纵向的扫描，同时线状激光束在所需励磁线处产生热波；通过感应单元捕捉所述线状激光束产生的热波的热反应；通过所述控制单元获取热反应数据，再采用无基线芯片裂纹可视化算法技术分析热反应数据，检测得到芯片表面任意方向的裂纹。其中，所述集成芯片裂纹检测方法还包括：通过裂纹可视化算法对所述热反应数据进行处理。其中，所述通过裂纹可视化算法对所述热反应数据进行处理的步骤包括：根据热反应数据计算锁相热图像的幅值；根据所述锁相热图像的幅值，建立非连续图像成像并进行叠加；对应所有垂直线励磁的不连续图像成像；对应所有水平线励磁的不连续图像成像；叠加不连续图像的成像。其中，所述通过裂纹可视化算法对所述热反应数据进行处理的步骤还包括：提高热图像空间分辨率以及消除所测热图像的噪声分量以提高裂纹最小可测宽度分辨率相比现有技术，本专利技术提出的集成芯片裂纹检测装置及方法，采用线激光热激励源，以及通过无基线芯片裂纹可视化算法，达到对集成芯片表面裂纹无接触、无损伤、无侵入的检测识别。相比现有技术，本专利技术检测时完全无接触、无损伤和无侵入；不仅可以检测导电材料，还可以应用于非导电材料；通过无基线芯片裂纹的可视化算法，无基线裂纹诊断只需要当前状态热图像，无需任何历史状态热图像，检测效率高，适用于在线检测；而且通过提高热图像空间分辨率、消除所测热图像的噪声分量提高了裂纹检测的能力。利用本专利技术，可以提高集成芯片的可靠性与安全性，对当今应用非常巨大的芯片领域具有重大意义。附图说明图1为本专利技术集成芯片裂纹检测装置的结构框图；图2为本专利技术集成芯片裂纹检测装置的细化结构框图；图3为本专利技术无基线芯片裂纹可视化算法的流程示意图；图4为本专利技术提高裂纹最小可测宽度分辨率的示意图；图5中a和b分别是验证本专利技术线激光锁相热成像技术的性能的类型I压制芯片和类型II压制芯片的示意图；图6为带裂纹的半导体芯片样本的微观图，其中图6(a)为类型I压制芯片的垂直裂纹；图6(b)为类型I压制芯片的水平裂纹；图6(c)为类型II压制芯片的垂直裂纹；图6(d)为类型II压制芯片的水平裂纹；图7为类型I压制芯片所得的不连续图像：(a)为无裂纹、(b)为垂直裂纹和(c)为水平裂纹；图8为图7降噪后最后处理图像：(a)无裂纹、(b)垂直裂纹和(c)水平裂纹芯片；图9为类型II压制芯片所得的不连续图像：(a)无裂纹、(b)垂直裂纹和(c)水平裂纹；图10为图9降噪后最后处理图像：(a)无裂纹、(b)垂直裂纹和(c)水平裂纹芯片；图11为本专利技术集成芯片裂纹检测方法的流程示意图。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的集成芯片裂纹检测装置基于新型线激光锁相热成像技术，可以实现以下技术突破：(1)检测时完全无接触、无损伤和无侵入；(2)不仅可以检测导电材料，还可以应用于非导电材料；(3)实现拥有知识产权的自研发无基线芯片裂纹的可视化算法，无基线裂纹诊断只需要当前状态热图像，无需任何历史状态热图像，检测效率高，适用于在线检测；(4)通过提高热图像空间分辨率、消除所测热图像的噪声分量提高了裂纹检测的能力。具体地，请参照图1及图2所示，图1是本专利技术集成芯片裂纹检测装置的结构框图；图2为本专利技术集成芯片裂纹检测装置的细化结构框图。本专利技术提出的一种集成芯片裂纹检测装置，包括：控制单元13、感应单元12、励磁单元11，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成芯片裂纹检测装置，其特征在于，包括：控制单元、励磁单元、感应单元，所述控制单元、励磁单元、感应单元相互联系；其中：所述控制单元，用于控制励磁单元和感应单元，并接收由感应单元采集到的数据；所述励磁单元，用于在控制单元的指令下，产生线状激光束，并将所述线状激光束射向半导体芯片表面，从横向和纵向扫描所述半导体芯片表面，并在所需励磁线处产生热波，热波传播模式与芯片的裂纹有关；所述感应单元，用于捕捉所述线状激光束产生的热波的热反应，进行热检测，并将检测到的热反应数据发送至所述控制单元；所述控制单元，还用于通过控制信号对所述感应单元的热检测进行控制，并获取检测到的热反应数据。

【技术特征摘要】
1.一种集成芯片裂纹检测装置，其特征在于，包括：控制单元、励磁单元、感应单元，所述控制单元、励磁单元、感应单元相互联系；其中：所述控制单元，用于控制励磁单元和感应单元，并接收由感应单元采集到的数据；所述励磁单元，用于在控制单元的指令下，产生线状激光束，并将所述线状激光束射向半导体芯片表面，从横向和纵向扫描所述半导体芯片表面，并在所需励磁线处产生热波，热波传播模式与芯片的裂纹有关；所述感应单元，用于捕捉所述线状激光束产生的热波的热反应，进行热检测，并将检测到的热反应数据发送至所述控制单元；所述控制单元，还用于通过控制信号对所述感应单元的热检测进行控制，并获取检测到的热反应数据。2.根据权利要求1所述的集成芯片裂纹检测装置，其特征在于，所述励磁单元包括：任意波形发射器、连续波激光器和线束发生器，所述连续波激光器连接在所述任意波形发射器和线束发生器之间，所述任意波形发射器连接所述控制单元；其中：所述连续波激光器，用于产生连续激光束；所述任意波形发射器，用于调节所述连续波激光器所产生的激光光束的波形，使所述连续波激光器产生点状脉冲激光束；所述线束发生器，用于将点状脉冲激光束转变为线状激光束并射向所述半导体芯片的表面。3.根据权利要求2所述的集成芯片裂纹检测装置，其特征在于，所述线束发生器包含柱面透镜、检流计以及聚焦透镜，来自所述连续波激光器的点状脉冲激光束依次经所述柱面透镜、检流计以及聚焦透镜后，转变为线状激光束并射向所述半导体芯片的表面。4.根据权利要求1所述的集成芯片裂...

【专利技术属性】
技术研发人员：许颖，陈锐，柳成荫，黄俊文，罗聪聪，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44