[發明專利]一種基于空間域與形態學相結合的硅硅直接鍵合的質量檢測方法

有效

• 申請號: 201910144240.1
• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN109919922B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 劉玉菲;李東玲;杜茂
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/30;G06T5/00;G06T7/136;G06T7/62
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本發明公開了一種基于空間域與形態學相結合的硅硅直接鍵合的質量檢測方法，主要進行了圖像的預處理，針對離散的脈沖噪聲和椒鹽噪聲使用中值濾波，去除電子電路噪聲和由低照明度或高溫帶來的傳感器噪聲干擾；選擇歸一化四鄰域和八鄰域高通濾波模板，將圖像的低頻部分去除，保留圖像的高頻部分，實現圖像增強；利用Top?Hat和Bottom?Hat相結合的形態濾波方法，實現對比度增強，突出圖像信息；設置合適二值化閾值，顯示鍵合區域；進行兩次形態學處理，填充孔洞，提取主體輪廓，計算鍵合成功率。通過該系統可以獲取空洞分布、界面反應情況、鍵合成功率等一系列反映鍵合質量的信息，對于鍵合界面反應機理的研究和工藝參數的優化具有重要指導意義。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，特別涉及一種硅硅直接鍵合質量檢測方法。

背景技術

晶圓鍵合技術是指通過物理和化學的作用，將同種或不同種晶圓材料緊密結合的工藝方法。晶圓鍵合技術作為一種新的工藝方法，逐步成為微電子學和微機電系統的關鍵加工及封裝技術，出現了直接鍵合、陽極鍵合、共晶鍵合、熱壓鍵合、聚合物鍵合等多種鍵合方法。相比于其他鍵合方法，直接鍵合技術具有潔凈度高、氣密性好、可實現異質材料的鍵合等優勢，在新型半導體材料研制，高性能微納器件制備，三維集成與封裝以及高密度互聯中具有重要的應用，逐漸成為前沿學科領域中微型元件的基礎核心技術。

晶圓鍵合片良好的界面性能是保證器件性能的關鍵，界面空洞不僅影響著鍵合率和鍵合強度，也會對鍵合界面的電學特性有重要影響，因此出現了多種檢測方法。常用的空洞檢測方法有光透射法、超聲波法、X射線影像法、魔鏡圖像法以及紅外檢測法。其中，紅外檢測是晶圓鍵合質量的一種非破壞性檢測方法，它與超聲波法和X射線圖像法相比具有簡單、快速、價格便宜和易獲得等優點，對于光電器件、MEMS等高科技產品的生產應用至關重要。對于紅外圖像的后期處理，本專利方法相比于小波圖像處理，算法更為簡單，避免了非線性小波變換帶來的部分細節信息丟失的問題。通過歸一化濾波模板的使用，避免了圖像的亮度偏移，克服了視覺上的模糊失真。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種簡單、快速的硅硅直接鍵合質量檢測方法。

為了實現上述目的，本發明基于空間域與形態學相結合的圖像處理方法，采取以下技術方案實現：

步驟1：采集硅硅直接鍵合紅外圖像，要求輸入圖像為方形圖像，即行像素點等于列像素點，因為當銳化算子模板與圖像卷積時，需要一個方陣來處理；

步驟2：針對離散的脈沖噪聲和椒鹽噪聲使用中值濾波，在去除噪聲的同時可以比較好的保留圖像的銳度和細節部分；

步驟3：選擇四鄰域和八鄰域的歸一化高通濾波模板，將圖像的低頻部分減弱或去除，保留圖像的高頻部分，而且還可以避免處理后的圖像出現亮度偏移。在保證拉普拉斯銳化處理效果的同時又能復原背景信息，很好的突出邊緣信息；

步驟4：采用Top-Hat與Bottom-Hat相結合的設計方法，實現對比度增強，使硅片外邊界輪廓更加明顯，干涉條紋圖樣紋理更加突出。此外，也可以抑制紅外圖像中由高斯噪聲和脈沖噪聲組成的混合噪聲；

步驟5：設置合適的二值化閾值在不引入過多噪聲像素點的前提下，盡量保留圖像的完整信息；

步驟6：閾值分割后的圖像需要經過兩次形態學處理，第一次形態學處理目的是提取空洞主體，索取未鍵合上位置的有效像素點，濾除二值化后引入的噪聲像素點；

步驟7：第二次形態學處理目的是通過多次腐蝕膨脹實現空洞填充，對于腐蝕膨脹的次數要求盡量小，不損失有效信息；

步驟8：鍵合成功率定義為晶圓片鍵合上的面積占整個鍵合晶片面積的百分比，這里的面積指的是像素點之和。