[發明專利]集成芯片裂紋檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 201711202983.7
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107796827A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 許穎;陳銳;柳成蔭;黃俊文;羅聰聰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: G01N21/95
• 分類號: G01N21/95
• 代理公司: 深圳市添源知識產權代理事務所(普通合伙)44451
• 代理人: 黎健任

技術領域

本發明涉及集成電路領域，尤其涉及一種集成芯片裂紋檢測裝置及方法。

背景技術

集成電路又稱芯片，是一種微型電子器件或部件，一般為半導體材料， 被喻為工業生產的“心臟”。在芯片的開發與制造過程中，人們對更輕更薄的電 子產品的需求與日俱增。因此要求廠家制造更小、更薄、更高性能的集成芯 片。然而，集成芯片的晶片變薄帶來了一系列問題。其中一個主要問題是芯 片制作過程中會由于表面裂紋而形成次品。由于表面裂紋會降低最終電子設 備的性能和可靠性，因此在制造過程中對集成芯片表面裂紋進行檢查的需求 不斷增長。

現有技術對芯片表面裂紋檢測有沖擊測試技術、渦流傳感技術、太赫茲 成像技術和掃描式聲波顯微技術。沖擊測試技術是一種基于接觸芯片，通過 沖擊測試的方式來檢測裂紋的方法；渦流傳感技術是一種用電磁場同金屬間 電磁感應進行檢測的方法；太赫茲成像技術是通過利用位于特殊波段的太赫 茲波來檢測芯片裂紋存在的方法；掃描式聲波顯微技術是通過裂紋處的聲波 吸收和反射程度不同來檢測芯片裂紋。近些年亦有一些檢測技術提出，但由 于其本身技術原因和關鍵技術內容的空白導致應用價值受限。

總體而言，盡管至今已有許多用于芯片裂紋檢測的檢測技術被提出，但 是仍有關鍵技術問題和缺陷限制其發展和實際工程應用。如上所列舉的沖擊 測試技術的缺點必須接觸目標芯片才可進行，這會對芯片造成潛在的損傷； 渦流傳感技術所使用的強渦流不僅會對芯片造成一定程度的損傷，對其性能 產生不良影響，而且這項技術不適用于非導電材料。太赫茲成像技術中的太 赫茲波穿透深度淺，更重要地是，因為它無法穿透金屬層，所以不適用于金 屬材料；掃描式聲波顯微技術雖然比太赫茲波穿透深度深，但是由于其檢測 時間長，因此不適用于在線檢測，除此之外還要求所檢測的目標芯片必須沒 入水中或者至少用水滴覆蓋，這有可能對該芯片造成其他損壞。

發明內容

本發明提供一種集成芯片裂紋檢測裝置及方法，以實現對集成芯片表面 裂紋無接觸、無損傷、無侵入的檢測識別，提高集成芯片的可靠性與安全性。

為實現上述目的，本發明提供一種集成芯片裂紋檢測裝置，包括：控制 單元、勵磁單元、感應單元，所述控制單元、勵磁單元、感應單元相互關聯； 其中：

所述控制單元，用于控制勵磁單元和感應單元，并接收由感應單元采集 到的數據；

所述勵磁單元，用于在控制單元的指令下，產生線狀激光束，并將所述 線狀激光束射向半導體芯片表面，從橫向和縱向掃描所述半導體芯片表面， 并在所需勵磁線處產生熱波，熱波傳播模式與芯片的裂紋有關；

所述感應單元，用于捕捉所述線狀激光束產生的熱波的熱反應，進行熱 檢測，并將檢測到的熱反應數據發送至所述控制單元；

所述控制單元，還用于通過控制信號對所述感應單元的熱檢測進行控制， 并獲取檢測到的熱反應數據。

其中，所述勵磁單元包括：任意波形發射器、連續波激光器和線束發生 器，所述連續波激光器連接在所述任意波形發射器和線束發生器之間，所述 任意波形發射器連接所述控制單元；其中：

所述連續波激光器，用于產生連續激光束；

所述任意波形發射器，用于調節所述連續波激光器所產生的激光光束的 波形，使所述連續波激光器產生點狀脈沖激光束；

所述線束發生器，用于將點狀脈沖激光束轉變為線狀激光束并射向所述 半導體芯片的表面。

其中，所述線束發生器包含柱面透鏡、檢流計以及聚焦透鏡，來自所述 連續波激光器的點狀脈沖激光束依次經所述柱面透鏡、檢流計以及聚焦透鏡 后，轉變為線狀激光束并射向所述半導體芯片的表面。

其中，所述感應單元包括帶有特寫鏡頭的紅外相機。

其中，所述控制單元為計算機。

其中，所述控制單元，還用于通過裂紋可視化算法對所述熱反應數據進 行處理。

本發明還提出一種集成芯片裂紋檢測方法，包括：

在控制單元的指令下，勵磁單元產生線狀激光束，線狀激光束射向半導 體芯片表面，在所述半導體芯片表面進行橫向和縱向的掃描，同時線狀激光 束在所需勵磁線處產生熱波；

通過感應單元捕捉所述線狀激光束產生的熱波的熱反應；

通過所述控制單元獲取熱反應數據，再采用無基線芯片裂紋可視化算法 技術分析熱反應數據，檢測得到芯片表面任意方向的裂紋。

其中，所述集成芯片裂紋檢測方法還包括：

通過裂紋可視化算法對所述熱反應數據進行處理。

其中，所述通過裂紋可視化算法對所述熱反應數據進行處理的步驟包括：