[發明專利]一種基于紅外熱學分析的晶圓級氣體傳感器芯片檢測方法

在審

• 申請號: 202210107520.7
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN114494211A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 苑振宇;楊帆;孟凡利;李毓東;張津赫
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06N3/04;G06N3/08;G01J5/48
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

1.一種基于紅外熱學分析的晶圓級氣體傳感器芯片檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：將被檢測的傳感器芯片晶圓固定在卡盤上，卡盤下方連接電機，控制卡盤旋轉；隨機選取K個傳感器芯片進行供電；

S2：使用紅外相機對K個傳感器芯片進行拍攝，傳輸到上位機中，獲取K張清晰的傳感器芯片表面溫度分布圖像，設定溫度過高值D_high℃及溫度過低值D_low℃，在傳感器芯片表面溫度分布圖像中，選取溫度在D_high℃到D_low℃區間內的的傳感器芯片表面溫度分布圖像取溫度平均值D℃；

S3：根據S2得到的傳感器表面的溫度平均值，設置溫度浮動范圍D_change℃，傳感器正常工作的溫度區間為(D－D_change℃，D+D_change℃)，對S2得到的傳感器芯片表面溫度分布圖像進行標簽處理，分為正常傳感器芯片及異常傳感器芯片，并構建傳感器芯片熱學圖像數據集；

S4：建立傳感器圖像識別卷積神經網絡，將S3構建的傳感器芯片熱學圖像數據集分為訓練數據集和測試數據集；

S5：利用測試數據集傳感器圖像識別卷積神經網絡準確率進行測試；

S6：對晶圓表面進行等分分割，對傳感器芯片進行供電；

S7：利用紅外相機獲取傳感器芯片表面溫度分布圖像，調用封裝的傳感器圖像識別卷積神經網絡進行識別，確定是否存在故障芯片；

S8：電機驅動卡盤按同一方向旋轉360°/n，重復S6-S8，旋轉n次后完成對晶圓傳感器芯片的故障檢測。

2.如權利要求1所述的基于紅外熱學分析的晶圓級氣體傳感器芯片檢測方法，其特征在于，所述傳感器芯片是通過頂針技術供電。

3.如權利要求1所述的基于紅外熱學分析的晶圓級氣體傳感器芯片檢測方法，其特征在于，所述紅外相機對K個傳感器芯片進行拍攝后，通過USB傳輸到上位機。

4.如權利要求1所述的基于紅外熱學分析的晶圓級氣體傳感器芯片檢測方法，其特征在于，傳感器圖像識別卷積神經網絡包括輸入層、卷積層、池化層、全連接層和輸出層。

5.如權利要求1所述的基于紅外熱學分析的晶圓級氣體傳感器芯片檢測方法，其特征在于，所述S5的具體過程為：當測試精度大于等于準確率閾值時，對傳感器圖像識別卷積神經網絡進行封裝用于后續調用；設定準確率閾值為M，當測試精度低于準確率閾值時，通過降低傳感器圖像識別卷積神經網絡的學習率，在全連接層之前添加Dropout層，在卷積層之后添加Bath Normalization層的方法，提高傳感器圖像識別卷積神經網絡準確率，直至滿足準確率閾值。

6.如權利要求1所述的基于紅外熱學分析的晶圓級氣體傳感器芯片檢測方法，其特征在于，所述S6的具體過程為：將晶圓表面等分分割為n個區域，n≥2，n為正整數，每個區域圓心角為360°/n，任取一條分割線作為晶圓旋轉的起始基準線；對起始分割線上的傳感器芯片供電。

7.如權利要求1所述的基于紅外熱學分析的晶圓級氣體傳感器芯片檢測方法，其特征在于，所述S7的具體過程為：使用紅外相機對分割后的相鄰區域間拍攝n次，通過USB傳輸到計算機中，得到分割線上清晰的傳感器芯片表面溫度分布圖像；調用S5中封裝的傳傳感器圖像識別卷積神經網絡，輸入獲取的傳感器芯片表面溫度分布圖像，識別是否存在故障芯片。