一种半导体表面缺陷检测方法技术

本发明专利技术涉及电子元件领域，具体涉及一种半导体表面缺陷检测方法，利用机器视觉对生产过程中的半导体缺陷进行识别。包括：获取半导体表面图像，对半导体表面图像灰度值及其频率拟合得到两个子高斯模型；根据子高斯模型的数据进行阈值分割，从而确定所有的疑似划痕像素点；划分疑似划痕区域，确定疑似划痕区域的疑似划痕像素点所属的疑似划痕方向；分别计算每个疑似划痕区域中各疑似划痕方向的划痕概率；计算该疑似划痕区域为划痕区域的可能性从而确定出所有的划痕区域，确定划痕缺陷区域。本发明专利技术根据图像亮度提取疑似划痕像素点，利用疑似点的方向性进行划痕的检测，可以对划痕的较浅位置区域进行检测，提高了对半导体元件检测的准确性。的准确性。的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体表面缺陷检测方法


[0001]本申请涉及电子元件领域，具体涉及一种半导体表面缺陷检测方法。

技术介绍

[0002]半导体晶片的制备通常需要经过机械切割，粗磨、细磨及化学和机械抛光等环节。然而，经过化学、机械抛光的半导体晶片表面常存在损伤层，损伤层中的划痕会对后续同质或异质外延生长材料的质量和器件性能带来负面效应。
[0003]划痕通常会在半导体表面形成细而深的凹痕，可能会伤及电镀层，且划痕出现位置随机，形状大小不固定，严重影响半导体性能以及质量。所以对于半导体进行表面情况进行识别，进一步对半导体进行质量检测在半导体生产过程中是很有必要的。
[0004]由于半导体体积小，导致表面的划痕一般肉眼无法识别，往往需要借助其他仪器；此外，由于半导体表面经过抛光后，其表面结构为粗糙面（类似磨砂质地），存在很多微小凹坑，使得较浅划痕与周边环境的差异变小，检测难度增大。
[0005]目前对于生产过程中的半导体表面划痕检测的方法多为人工检测，费用昂贵、检测人员容易疲劳，且容易造成漏检，难以适应当前的高速成产现状，通过电子设备（摄像头）对电子元件进行检测大多是通过摄像头获取图像后通过边缘检测来进行划痕的识别，但是有的划痕不明显，会出现漏检的现象；因此设计一种基于机器视觉的生产领域人工智能系统对半导体表面划痕缺陷进行自动检测的方法是非常重要的。

技术实现思路

[0006]针对上述技术问题，本专利技术提供了一种半导体表面缺陷检测方法。
[0007]本专利技术实施例提供了一种半导体表面缺陷检测方法，包括：获取半导体表面图像；统计半导体表面图像中灰度值的频率，对灰度值及其频率进行高斯拟合，得到两个子高斯模型；根据子高斯模型的均值和方差对灰度值进行阈值分割，得到疑似划痕像素点对应的灰度值，根据疑似划痕像素点的灰度值确定所有的疑似划痕像素点；以每个疑似划痕像素点为中心点，设置半径得到的圆形区域作为疑似划痕区域，根据疑似划痕区域内疑似划痕像素点和中心点的位置关系确定各疑似划痕像素点属于的疑似划痕方向；根据每个疑似划痕区域中各疑似划痕方向的初始概率和该疑似划痕方向上各疑似划痕像素点与中心像素点的距离，分别计算每个疑似划痕区域中各疑似划痕方向的划痕概率；根据疑似划痕区域中每个疑似划痕方向的划痕概率计算该疑似划痕区域为划痕区域的可能性；设置区域阈值，根据各疑似划痕区域为划痕区域的可能性和区域阈值的关系确定
出所有的划痕区域，将划痕区域对应的中心疑似像素点作为划痕点；将相邻的所有划痕点连接起来得到划痕，直至连接完所有的划痕点，得到所有的划痕。
[0008]根据疑似划痕像素点的灰度值确定所有的疑似划痕像素点的方法为：获取疑似划痕像素点的所有灰度值，得到的各灰度值对应的所有像素点为疑似划痕像素点；其中，疑似划痕像素点的灰度值的获取过程如下：统计半导体表面图像中各像素点的灰度值的频率，对半导体表面图像的灰度值及其频率进行高斯拟合得到两个子高斯模型；根据子高斯模型的均值和方差确定灰度阈值，将大于灰度阈值的灰度值确定为疑似划痕像素点的灰度值。
[0009]确定各疑似划痕像素点属于的疑似划痕方向的方法如下：分别以每个疑似划痕像素点为中心，设置区域半径得到一个圆形区域，即疑似划痕区域；获取疑似划痕区域中其他疑似划痕像素点和中心疑似划痕像素点所成向量与水平向右的直线的夹角；将夹角相同或相差的夹角对应的疑似划痕像素点作为一组，同组的疑似划痕像素点处于同一条直线上，将该直线作为一个疑似划痕方向，同组的疑似划痕像素点都属于该疑似划痕方向，确定该疑似划痕区域中所有疑似划痕像素点的疑似划痕方向；对每个疑似划痕区域进行上述步骤的操作，得到每个疑似划痕区域中的所有疑似划痕像素点的疑似划痕方向。
[0010]计算每个疑似划痕区域中各疑似划痕方向的划痕概率的方法为：根据每个疑似划痕区域中各疑似划痕方向的初始概率和该疑似划痕方向上各疑似划痕像素点与中心像素点的距离，分别计算每个疑似划痕区域中各疑似划痕方向的划痕概率，具体计算公式如下：式中：表示第个疑似划痕像素点所对应的疑似划痕区域中的第个疑似划痕方向的划痕概率，为第个疑似划痕像素点所对应的疑似划痕区域中的第个疑似划痕方向的初始概率，为第个疑似划痕像素点所对应的疑似划痕区域中的第个疑似划痕方向上的疑似划痕像素点的数量，为第个疑似划痕像素点所对应的疑似划痕区域中的第个疑似划痕方向上的疑似划痕像素点的序号，、为第个疑似划痕像素点所对应的疑似划痕区域中的第个疑似划痕方向上第个疑似划痕像素点的坐标，、为第个疑似划痕像素点的坐标；其中疑似划痕方向的初始概率为：该疑似划痕区域中该疑似划痕方向上的疑似划痕像素点在该疑似划痕区域内所有疑似划痕像素点的占比。
[0011]根据疑似划痕区域中每个疑似划痕方向的划痕概率计算该疑似划痕区域为划痕区域的可能性的方法为：利用每个疑似划痕区域中各疑似划痕方向的划痕概率以及该疑似
划痕区域中的疑似划痕方向数量计算该疑似划痕区域为划痕区域的可能性，具体计算公式如下：式中：为疑似划痕区域为划痕区域的可能性，为第个疑似划痕像素点所对应的疑似划痕区域中的疑似划痕方向数量，为第个疑似划痕像素点所对应的疑似划痕区域中的疑似划痕方向的序号，表示第个疑似划痕像素点所对应的疑似划痕区域中的第个疑似划痕方向的划痕概率。
[0012]根据各疑似划痕区域为划痕区域的可能性和区域阈值的关系确定出所有的划痕区域的过程如下：当疑似划痕区域为划痕区域的可能性小于区域阈值时，该区域中包含划痕缺陷的可能性较小，继续选择未处理过的疑似划痕像素点，重复疑似区域划分到计算疑似划痕区域为划痕区域可能性的步骤；当疑似划痕区域为划痕区域的可能性大于等于区域阈值时，该区域中包含划痕缺陷的可能性较大，选取该疑似划痕区域中划痕概率最大的划痕方向上的疑似划痕像素点为划痕像素点，并选择该疑似划痕区域中划痕概率最大的划痕方向上的距离中心划痕像素点最远的划痕像素点为新的中心疑似划痕像素点，重复疑似区域划分到计算疑似划痕区域为划痕区域可能性的步骤；重复上述步骤直到处理完所有的疑似划痕像素点。
[0013]半导体表面图像的获取方法为：获取均匀光照下的半导体图像，利用种子填充法对半导体图像进行连通域分析，去除引脚区域及其他背景像素的干扰，得到只包含半导体的半导体表面图像。
[0014]相比于现有技术，本专利技术实施例的有益效果在于：1）本专利技术根据划痕的分布存在一定的方向性，在均匀光照下，凹陷区域将光线会聚到一起，反射光反射到相机屏幕上就会形成亮点的，因此划痕以及凹坑相对于其他区域的灰度值较大的性质，本专利技术先根据图像亮度提取疑似划痕像素点，再根据疑似点的方向性进行划痕的检测，能够对划痕的较浅位置区域进行检测，提高了检测的准确性。
[0015]2）本专利技术基于机器视觉和图像处理对半导体表面图像进行特征分析，提出了一种生产领域的人工智能系统对半导体材料表面的划痕进行识别检测，根据灰度值计算出的特征值表征了划痕区域的亮度信息，据此得到的划痕区域更准确的同时降低人工检测的人力物力，节约成本。
附图说明...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体表面缺陷检测方法，其特征在于，包括：获取半导体表面图像；统计半导体表面图像中灰度值的频率，对灰度值及其频率进行高斯拟合，得到两个子高斯模型；根据子高斯模型的均值和方差对灰度值进行阈值分割，得到疑似划痕像素点对应的灰度值，根据疑似划痕像素点的灰度值确定所有的疑似划痕像素点；以每个疑似划痕像素点为中心点，设置半径得到的圆形区域作为疑似划痕区域，根据疑似划痕区域内疑似划痕像素点和中心点的位置关系确定各疑似划痕像素点属于的疑似划痕方向；根据每个疑似划痕区域中各疑似划痕方向的初始概率和该疑似划痕方向上各疑似划痕像素点与中心像素点的距离，分别计算每个疑似划痕区域中各疑似划痕方向的划痕概率；根据疑似划痕区域中每个疑似划痕方向的划痕概率计算该疑似划痕区域为划痕区域的可能性；设置区域阈值，根据各疑似划痕区域为划痕区域的可能性和区域阈值的关系确定出所有的划痕区域，将划痕区域对应的中心疑似像素点作为划痕点；将相邻的所有划痕点连接起来得到划痕，直至连接完所有的划痕点，得到所有的划痕。2.根据权利要求1所述的一种半导体表面缺陷检测方法，其特征在于，所述根据疑似划痕像素点的灰度值确定所有的疑似划痕像素点的方法为：获取疑似划痕像素点的所有灰度值，得到的各灰度值对应的所有像素点为疑似划痕像素点；其中，疑似划痕像素点的灰度值的获取过程如下：统计半导体表面图像中各像素点的灰度值的频率，对半导体表面图像的灰度值及其频率进行高斯拟合得到两个子高斯模型；根据子高斯模型的均值和方差确定灰度阈值，将大于灰度阈值的灰度值确定为疑似划痕像素点的灰度值。3.根据权利要求1所述的一种半导体表面缺陷检测方法，其特征在于，所述确定各疑似划痕像素点属于的疑似划痕方向的方法如下：分别以每个疑似划痕像素点为中心，设置区域半径得到一个圆形区域，即疑似划痕区域；获取疑似划痕区域中其他疑似划痕像素点和中心疑似划痕像素点所成向量与水平向右的直线的夹角；将夹角相同或相差的夹角对应的疑似划痕像素点作为一组，同组的疑似划痕像素点处于同一条直线上，将该直线作为一个疑似划痕方向，同组的疑似划痕像素点都属于该疑似划痕方向，确定该疑似划痕区域中所有疑似划痕像素点的疑似划痕方向；对每个疑似划痕区域进行上述步骤的操作，得到每个疑似划痕区域中的所有疑似划痕像素点的疑似划痕方向。4.根据权利要求1所述的一种半导体表面缺陷检测方法，其特征在于，所述计算每个疑似划痕区域中各疑似划痕方向的划痕概率的方法为：根据每个疑似划痕区域中各疑似划痕
方向的初始概率和该疑似划痕方向上各疑似划痕像素...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄敏，
申请(专利权)人：启东旺晟电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：