CN113418932B - 一种半导体晶片无损探伤装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半导体晶片无损探伤装置和方法。半导体晶片包括多个扫描区域，该装置包括激光出射模块、探测光出射模块、光电探测模块、合束模块、光扫描模块及可移动样品台；激光出射模块提供入射激光光束；探测光出射模块提供入射探测光束；入射激光光束和入射探测光束均依次经合束模块和光扫描模块后，投射至晶片的同一投射位置，入射激光光束激发晶片产生光声信号，入射探测光束经晶片反射后携带光声信号生成光声探测光束；光扫描模块改变入射激光光束和入射探测光束在晶片上的投射位置；可移动样品台带动晶片进行运动以改变入射激光光束和入射探测光束投射至晶片的位置所在的扫描区域；光电探测模块根据接收的光声探测光束生成探测结果。

Description

一种半导体晶片无损探伤装置及方法

技术领域

本发明实施例涉及一种半导体晶片无损探伤技术，尤其涉及一种半导体晶片无损探伤装置及方法。

背景技术

如今3D封装的倒装芯片的基底材料大都使用硅，其典型的厚度为几十微米到百微米，并且硅会在基底材料上进行堆叠；因此，如今这些芯片存在不同层之间的区分、层间对准、垂直互联以及诸如裂痕、空位等缺陷。常用的芯片相貌检测技术包括X-射线，扫描声学显微镜(Scanning Acoustic Microscope，SAM)，表面声学波(Surface Acoustic Wave,SAW)，超快光学激光超声(Ultrafast optical laser ultrasound,UOLU)以及光声显微技术。

X-射线可以重建三维缺陷并且具有一定的检测深度，但是一般具有辐射性以及慢的机械扫描速度。SAM和SAW可以渗透入不透明基底中，具有深度探测的优势，两种技术都具有接触式和非接触式类型，接触式的SAM或SAW需要在探测器以及样品之间填充水作为耦合介质，而非接触式的SAW或SAW通常采用带宽有限的锆钛酸铅压电陶瓷、或者低灵敏度的空气耦合换能器以及昂贵的扫描激光测振仪，且非接触式SAM或SAW则具有较差的灵敏度。UOLU在探测硅片缺陷上实现了几毫米的探测深度以及亚微米级的分辨率，然而基于非线性的原理往往要考虑其非线性谐波的转换效率，因此UOLU也限制了扫描成像的应用。近年来，光声显微技术作为一种新的技术，已被证明是新的检测工具。传统的光声显微使用基于耦合剂的换能器检测到光声波，一些液体耦合剂会造成芯片内部锈蚀损伤的风险、同时传统的光声显微技术具有成像速度慢以及无法获得高横向分辨率的缺陷。

发明内容

本发明提供一种半导体晶片无损探伤装置及方法，以通过光声遥感技术实现对整个半导体晶片高穿透深度、无损探测。

第一方面，本发明实施例提供了一种半导体晶片无损探伤装置，所述半导体晶片包括多个扫描区域，所述半导体晶片无损探伤装置包括：激光出射模块、探测光出射模块、光电探测模块、合束模块、光扫描模块及可移动样品台；

所述激光出射模块用于提供入射激光光束；

所述探测光出射模块用于提供入射探测光束；

所述入射激光光束和所述入射探测光束均依次经所述合束模块和所述光扫描模块后，投射至所述半导体晶片，所述入射激光光束激发所述半导体晶片产生光声信号，所述入射探测光束经所述半导体晶片反射后携带所述光声信号并生成光声探测光束；

其中，同一时间段出射的所述入射激光光束和所述入射探测光束依次经所述合束模块和所述光扫描模块后，投射至所述半导体晶片的同一位置处；

所述光扫描模块用于改变所述入射激光光束和所述入射探测光束在所述半导体晶片上的投射位置，以使所述入射激光光束和所述入射探测光束依次投射至所述半导体晶片中同一所述扫描区域内的各个位置；

所述可移动样品台用于承载和固定所述半导体晶片，并带动所述半导体晶片进行运动，以改变所述入射激光光束和所述入射探测光束投射至所述半导体晶片的位置所在的所述扫描区域；

所述光电探测模块用于接收依次经所述半导体晶片和所述光扫描模块返回的所述光声探测光束，并根据所述光声探测光束生成所述半导体晶片的探测结果。

可选的，所述扫描区域的范围D满足：50μm*50μm≤D≤400μm*400μm；

所述半导体晶片的面积S满足：S≥400μm*400μm。

可选的，所述激光出射模块的光轴与所述探测光出射模块的光轴相互平行。

可选的，所述激光出射模块包括沿所述入射激光光束的光路依次设置的激光光源、空间滤波单元及扩束单元；

所述激光光源用于提供所述入射激光光束；所述入射激光光束包括可见光脉冲激发光束和/或近红外脉冲激发光束；

所述空间滤波单元用于对所述入射激光光束进行滤波去噪；

所述扩束单元用于对经所述空间滤波单元滤波后的所述入射激光光束进行扩束。

可选的，所述探测光出射模块包括依次设置的探测光源和准直单元；

所述探测光源用于提供所述入射探测光束，

所述准直单元用于对所述入射探测光束进行准直处理。

可选的，所述探测光出射模块还包括偏振转换模块；

所述偏振转换模块设置于所述准直单元与所述合束模块之间；所述偏振转换模块用于改变所述光声探测光束的偏振态，以将所述光声探测光束沿着预设路径投射至所述光电探测光模块。

可选的，还包括：设置于光扫描模块与所述可移动样品台之间的聚焦透镜；

所述入射激光光束和所述入射探测光束经所述光扫描模块后，由所述聚焦透镜聚焦后投射至所述半导体晶片。

另一方面，本发明实施例还提供了一种半导体晶片无损探伤方法，采用第一方面所述的半导体晶片无损探伤装置执行，所述半导体晶片包括多个扫描区域，所述半导体晶片无损探伤方法包括：

控制所述可移动样品台上的所述半导体晶片运动至预设位置，以及控制所述光扫描模块处于预设角度；

配置所述激光出射模块提供入射激发光束，以及配置所述探测光出射模块提供入射探测光束，以使入射激光光束和所述入射探测光束均依次经所述合束模块和所述光扫描模块后，投射至所述半导体晶片的一所述扫描区域的预设位置，所述入射激光光束激发所述半导体晶片产生光声信号，所述入射探测光束经所述半导体晶片反射后携带所述半导体晶片的光声信号并生成光声探测光束，由所述光电探测模块接收后生成与所述半导体晶片的所述扫描区域的预设位置对应的探测结果；

控制所述光扫描模块旋转第一预设角，并返回执行配置所述激光出射模块提供入射激发光束，以及配置所述探测光出射模块提供入射探测光束的步骤，以改变所述入射激光光束和所述入射探测光束投射至所述半导体晶片的位置，直至所述光电探测模块接收到与所述半导体晶片的同一所述扫描区域的各个位置对应的光声探测光束；

控制所述可移动样品台带动所述半导体晶片运动至下一预设位置，并返回执行配置所述激光出射模块提供入射激发光束，以及配置所述探测光出射模块提供入射探测光束的步骤，以改变所述入射激光光束和所述入射探测光束投射至所述半导体晶片的所述扫描区域，直至所述光电探测模块接收到与所述半导体晶片的各个所述扫描区域对应的光声探测光束；

根据与各个所述扫描区域的各个位置对应的所述光声探测光束，生成所述半导体晶片的探测图像。

可选的，在控制所述可移动样品台带动所述半导体晶片运动至下一预设位置之前，还包括：

获取所述可移动样品台的当前位置坐标、当前所述入射激光光束和所述入射探测光束在所述半导体晶片的投射位置所属的所述扫描区域的区域面积、以及所述可移动样品台的位置坐标的坐标系相对于所述光扫描模块坐标系的旋转角；

根据所述可移动样品台的当前位置坐标、所述旋转角以及当前所述入射激光光束和所述入射探测光束在所述半导体晶片的投射位置所属的所述扫描区域的区域面积，确定所述可移动样品台移动至下一预设位置的位置坐标，以控制所述可移动样品台移动至下一预设位置。

可选的，根据与各个所述扫描区域的各个位置对应的所述光声探测光束，生成所述半导体晶片的探测图像，包括：

根据所述半导体晶片的各个所述扫描区域设定重建网格，所述重建网格与所述扫描区域一一对应；

各个所述扫描区域的各个位置对应的所述光声探测光束匹配对应的所述重建网格；

对各所述重建网格内的光声探测光束求平均生成所述半导体晶片的探测图像。

本发明实施例，通过激光出射模块提供入射激光光束，探测光出射模块提供入射探测光束，入射激光光束激发半导体晶片产生光声信号，入射探测光束经半导体晶片反射后携带半导体晶片的光声信号并生成光声探测光束；并通过光扫描模块改变入射激光光束和入射探测光束在半导体晶片上的投射位置，使得入射激光光束和入射探测光束依次投射至半导体晶片中同一扫描区域内的各个位置；同时还通过可移动样品台带动半导体晶片进行运动，以改变入射激光光束和入射探测光束投射至半导体晶片的位置所在的扫描区域；这样光电探测模块接收依次经半导体晶片和光扫描模块返回的各扫描区域的各个投射位置的光声探测光束，并根据光声探测光束生成半导体晶片的探测结果，实现了通过光声遥感技术对整个半导体晶片高穿透深度、无损探测。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种半导体晶片无损探伤装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种半导体晶片无损探伤装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种半导体晶片无损探伤方法的流程示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种半导体晶片无损探伤方法的流程示意图；

图5是本发明实施例提供的又一种半导体晶片无损探伤方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明实施例提供的一种半导体晶片无损探伤装置的结构示意图；如图1所示，该半导体晶片无损探伤装置包括激光出射模块10、探测光出射模块20、光电探测模块30、合束模块40、光扫描模块50及可移动样品台60；激光出射模块10用于提供入射激光光束；探测光出射模块20用于提供入射探测光束；入射激光光束和入射探测光束均依次经合束模块40和光扫描模块50后，投射至半导体晶片S，入射激光光束激发半导体晶片S产生光声信号，入射探测光束经半导体晶片S反射后携带半导体晶片的光声信号并生成光声探测光束；其中，同一时间段出射的入射激光光束和入射探测光束依次经合束模块40和光扫描模块50后，投射至半导体晶片S的同一位置处。

光扫描模块50用于改变入射激光光束和入射探测光束在半导体晶片S上的投射位置，以使入射激光光束和入射探测光束依次投射至半导体晶片S中同一扫描区域内的各个位置；可移动样品台60用于承载和固定半导体晶片S，并带动半导体晶片S进行运动，以改变入射激光光束和入射探测光束投射至半导体晶片S的位置所在的扫描区域；光电探测模块30用于接收依次经半导体晶片S和光扫描模块50返回的光声探测光束，并根据光声探测光束生成半导体晶片S的探测结果。

其中，本技术方案利用光的弹光效应，通过激发光模块10提供的入射激光光束激发半导体晶片的光声信号，即半导体晶片S吸收入射激光光束，其自身折射率发生变化，导致入射激光光束经半导体晶片反射后反射强度变化，并采用低相干入射探测光束经半导体晶片S反射后携带由于折射率改变导致的反射强度变化生成光声探测光束，光电探测模块30然后根据接收到的光声探测光束生成扫描区域的某一位置的探测结果；为获得扫描区域的各个位置的探测结果，改变光扫描模块50的旋转角度，从而改变入射激光光束和入射探测光束在半导体晶片S上的投射位置，从而使得光电探测模块30探测到扫描区域内各个位置的探测结果。示例性的，光扫描模块50可以采用振镜，振镜在电信号的控制下可以改变旋转角度，从而使得光电探测模块30快速地完成特定扫描区域的各个位置的探测；其中，半导体晶片S包括多个扫描区域，为了获得整个半导体晶片的探测结果，结合机械扫描的方法，控制可移动样品台60带动半导体晶片S进行运动，从而改变入射激光光束和入射探测光束投射至半导体晶片S的位置所在的扫描区域，从而使得光学探测模块30探测到各扫描区域内的各个位置的探测结果，如此实现了对整个半导体晶片S高穿透深度、无损伤检测。

可选的，扫描区域的范围D满足：50μm*50μm≤D≤400μm*400μm；半导体晶片的面积S满足：S≥400μm*400μm。

其中，光扫描模块50在一定的角度范围内旋转完成一帧扫描时，这样光电探测模块30可以探测到的扫描区域D范围满足50μm*50μm≤D≤400μm*400μm；控制可移动样品台60带动半导体晶片S运动，光扫描模块50在一定的角度范围内旋转完成另一帧扫描时，光电探测模块30可以探测到另一相邻的扫描区域D，如此重复各扫描区域D有序排列，完成对整个半导体晶片S≥400μm*400μm的全方位、无间隙探测。

可选的，参照图1，激光出射模块10的光轴与探测光出射模块20的光轴相互平行。

其中，激光出射模块10的光轴与探测光出射模块20的光轴相互平行，并利用反射镜A可以将激光出射模块10出射的入射激光光束反射至合束模块40，示例性的，合束模块40可以采用二向色镜；可以起到将入射激光光束与入射探测光束投射至半导体晶片S同一扫描区域的同一位置的作用，然后经过合束模块40出射的入射激光光束和入射探测光束再经过光扫描模块50投射至半导体晶片S上，这样整个光路设计简单，还有利于节省半导体晶片无损探测装置的设计面积。

可选的，图2是本发明实施例提供的另一种半导体晶片无损探伤装置的结构示意图，如图2所示，激光出射模块10包括沿入射激光光束的光路依次设置的激光光源11、空间滤波单元12及扩束单元13；激光光源11用于提供入射激光光束；入射激光光束包括可见光脉冲激发光束和/或近红外脉冲激发光束；空间滤波单元12用于对入射激光光束进行滤波去噪；扩束单元13用于对经空间滤波单元12滤波后的入射激光光束进行扩束。

其中，激光光源11出射的入射激光光束包括可见光脉冲激发光束和/或近红外脉冲激发光束，这样半导体晶片S可以很好地吸收此波段的激光光束，有效地激发半导体晶片S的光声信号，这样入射探测光束经半导体晶片反射后携带半导体晶片的光声信号并生成光声探测光束，使得光电探测模块30根据光声探测光束准确地得到半导体晶片S预设位置的探测结果。空间滤波单元12包括非球面透镜、平凸透镜及针孔；三者共同组成空间滤波单元12对入射激光光束进行滤波去噪，从而提高光电探测模块30探测结果的准确性。扩束单元13包括两个平凸透镜，二者的焦距之比即为扩束单元13的扩束倍数，以提高入射激光光束的光能量，从而有效地激发半导体晶片的光声信号，使得光电探测模块30准确地得到半导体晶片S预设位置的探测结果。需说明的是，本实施例中扩束单元13选取合适的扩束倍数以对过滤后的入射激光光束进行光束。这里对扩束单元13的扩束倍数不作具体的限定。

可选的，参照图2，探测光出射模块20包括沿入射探测光束依次设置的探测光源21和准直单元22；探测光源21用于提供入射探测光束，准直单元22用于对入射探测光束进行准直处理。

其中，探测光源21包括辐射发光二极管，其出射短相干连续波长为1310nm的光；准直单元22包括两个平凸透镜，以对入射的探测光束进行准直处理，这样入射探测光束携带光声信号并生成光声探测光束，使得光电探测模块30根据光声探测光束准确地得到半导体晶片S预设位置的探测结果。

可选的，参照图2，该探测光出射模块20还包括偏振转换模块23；偏振转换模块23设置于准直单元22与合束模块40之间；偏振转换模块23用于改变光声探测光束的偏振态，以将光声探测光束沿着预设路径投射至光电探测模块30。

其中，偏振转换模块23包括偏振分束器及1/4波片；经过准直单元22出射的准直的入射探测光束包括S态线偏振光和P态线偏光，由于偏振分束器仅允许P态线偏光透射，经过偏振分束器将S态线偏光过滤，仅仅出射P态线偏光，P态线偏光经过1/4波片变成P态圆偏振光；P态圆偏振光再经过合束模块40、光扫描模块50，并经过半导体晶片S的反射后变为S态圆偏振光，S态圆偏振光再经过1/4波片变为S态线偏振光，由于偏振分束器仅可以允许P态线偏光投射，如此S态线偏振光不能经过偏振分束器，S态线偏振光只能沿着光电探测模块30的光轴方向投射至光电探测光模块30，即光声探测光束沿着预设路径投射至光电探测模块30。示例性的，光电探测模块30包括光电二极管、放大器、滤波器及模数转换单元；其中光电二极管将光信号转化为电信号，经过放大器将电信号放大处理，并经过滤波器将外部干扰信号去除，然后经过数据采集单元将过滤后的电信号进行采集并处理以生成半导体晶片的扫描区域的预设位置对应的探测结果。

可选的，参照图2，该无损探伤装置还包括：设置于光扫描模块50与可移动样品台60之间的聚焦透镜70；入射激光光束和入射探测光束经光扫描模块50后，由聚焦透镜70聚焦后投射至半导体晶片。聚焦透镜70可以提高入射激光光束和入射探测光束聚焦至半导体晶片的聚焦能力，进一步提高半导体晶片无损探测装置探测的可靠性。

本发明实施例还提供了一种半导体晶片无损探伤方法，采用上述实施例提供的半导体晶片无损探伤装置执行，半导体晶片包括多个扫描区域，图3是本发明实施例提供的半导体晶片无损探伤方法流程示意图，如图3所示，半导体晶片无损探伤方法包括：

S110、控制可移动样品台上的半导体晶片运动至预设位置，以及控制光扫描模块处于预设角度。

S120、配置激光出射模块提供入射激发光束，以及配置探测光出射模块提供入射探测光束，以使入射激光光束和入射探测光束均依次经合束模块和光扫描模块后，投射至半导体晶片的一扫描区域的预设位置，入射激光光束激发半导体晶片产生光声信号，入射探测光束经半导体晶片反射后携带半导体晶片的光声信号并生成光声探测光束，由光电探测模块接收后生成与半导体晶片的扫描区域的预设位置对应的探测结果。

S130、控制光扫描模块旋转第一预设角，并返回执行S120，以改变入射激光光束和入射探测光束投射至半导体晶片的位置，直至光电探测模块接收到与半导体晶片的同一扫描区域的各个位置对应的光声探测光束，则执行S140。

S140、控制可移动样品台带动半导体晶片运动至下一预设位置，并返回执行S120，以改变入射激光光束和入射探测光束投射至半导体晶片的扫描区域，直至光电探测模块接收到与半导体晶片的各个扫描区域对应的光声探测光束，则执行S150。

S150、根据与各个扫描区域的各个位置对应的光声探测光束，生成半导体晶片的探测图像。

其中，该方法由上述实施例提供的半导体晶片无损探伤装置执行，参照图1和2，通过激光出射模块10提供入射激光光束，探测光出射模块20提供入射探测光束，入射激光光束和入射探测光束均依次经合束模块40和光扫描模块50后，投射至半导体晶片S同一投射位置，入射激光光束激发半导体晶片S产生光声信号，入射探测光束经半导体晶片S反射后携带半导体晶片S的光声信号并生成光声探测光束；并通过光扫描模块50改变入射激光光束和入射探测光束在半导体晶片S上的投射位置，使得入射激光光束和入射探测光束依次投射至半导体晶片S中同一扫描区域内的各个位置；同时还通过可移动样品台60带动半导体晶片S进行运动，以改变入射激光光束和入射探测光束投射至半导体晶片的位置所在的扫描区域；这样光电探测模块30接收依次经半导体晶片S和光扫描模块50返回的各扫描区域的各个位置的光声探测光束，并根据光声探测光束生成半导体晶片S的探测结果，实现了通过光声遥感技术对整个半导体晶片高穿透深度、无损探测。

可选的，在上述实施例的基础上，本实施例对可移动样品台如何从一预设位置移动到下一个预设位置进行优化，图4是本发明实施例提供的一种半导体晶片无损探伤的方法，如图4所示，该半导体晶片无损探伤的方法包括以下步骤：

S210、控制可移动样品台上的半导体晶片运动至预设位置，以及控制光扫描模块处于预设角度。

S220、配置激光出射模块提供入射激发光束，以及配置探测光出射模块提供入射探测光束，以使入射激光光束和入射探测光束均依次经合束模块和光扫描模块后，投射至半导体晶片的一扫描区域的预设位置，入射激光光束激发半导体晶片产生光声信号，入射探测光束经半导体晶片反射后携带半导体晶片的光声信号并生成光声探测光束，由光电探测模块接收后生成与半导体晶片的扫描区域的预设位置对应的探测结果。

S230、控制光扫描模块旋转第一预设角，并返回执行S220，以改变入射激光光束和入射探测光束投射至半导体晶片的位置，直至光电探测模块接收到与半导体晶片的同一扫描区域的各个位置对应的光声探测光束，则执行S240。

S240、获取可移动样品台的当前位置坐标、当前入射激光光束和入射探测光束在半导体晶片的投射位置所属的扫描区域的区域面积、以及可移动样品台的位置坐标的坐标系相对于光扫描模块坐标系的旋转角。

S250、根据可移动样品台的当前位置坐标、旋转角以及当前入射激光光束和入射探测光束在半导体晶片的投射位置所属的扫描区域的区域面积，确定可移动样品台移动至下一预设位置的位置坐标，以控制可移动样品台移动至下一预设位置。

其中，假设可移动样品台的预设位置为(x，y)，可移动样品台下一个预设位置为(x1，y1)；考虑到光扫描模块50在半导体晶片S上投射的扫描区域的坐标系与可移动样品台60的坐标系难以完全重合，即光扫描模块50和可移动样品台60的坐标系难以完全重合，由下面公式精确地计算得到可移动样品台下一个预设位置为(x1，y1)；

x1＝x+Dcosθ；

y1＝y-Dcosθ；

其中，公式中x和y为可移动平移台的当前位置坐标，x1和y1为可移动样品台的下一个预设位置的位置坐标，θ为可移动样品台的位置坐标的坐标系相对于光扫描模块坐标系的旋转角，D为当前入射激光光束和入射探测光束在半导体晶片的投射位置所属的扫描区域的区域面积。本技术方案通过旋转坐标系的方法，精确控制可移动样品台的下一个位置坐标，以消除光扫描模块与可移动样品台坐标系难以完全重合的问题，可实现对半导体晶片上的另一个相邻的扫描区域的无间隙探测，从而精确地实现对整个半导体晶片的无损探测。

S260、返回执行S220，以改变入射激光光束和入射探测光束投射至半导体晶片的扫描区域，直至光电探测模块接收到与半导体晶片的各个扫描区域对应的光声探测光束，则执行S270。

S270、根据与各个扫描区域的各个位置对应的光声探测光束，生成半导体晶片的探测图像。

本实施例在实现对整个半导体晶片的无损探测的基础上，通过精确控制可移动样品台的下一个预设位置，实现了对半导体晶片上的另一个相邻的扫描区域的无间隙探测，从而准确地生成整个半导体晶片的探测图像。

可选的，在上述实施例的基础上，本实施例对如何获得半导体晶片的探测图像进一步细化，图5是本发明实施例提供的又一种半导体晶片无损探伤的方法，如图5所示，该半导体晶片无损探伤的方法包括以下步骤：

S310、控制可移动样品台上的半导体晶片运动至预设位置，以及控制光扫描模块处于预设角度。

S320、配置激光出射模块提供入射激发光束，以及配置探测光出射模块提供入射探测光束，以使入射激光光束和入射探测光束均依次经合束模块和光扫描模块后，投射至半导体晶片的一扫描区域的预设位置，入射激光光束激发半导体晶片产生光声信号，入射探测光束经半导体晶片反射后携带半导体晶片的光声信号并生成光声探测光束，由光电探测模块接收后生成与半导体晶片的扫描区域的预设位置对应的探测结果。

S330、控制光扫描模块旋转第一预设角，并返回执行S320，以改变入射激光光束和入射探测光束投射至半导体晶片的位置，直至光电探测模块接收到与半导体晶片的同一扫描区域的各个位置对应的光声探测光束，则执行S340。

S340、控制可移动样品台带动半导体晶片运动至下一预设位置，并返回执行S320，以改变入射激光光束和入射探测光束投射至半导体晶片的扫描区域，直至光电探测模块接收到与半导体晶片的各个扫描区域对应的光声探测光束，则执行S350。

S350、根据半导体晶片的各个扫描区域设定重建网格，重建网格与扫描区域一一对应。

S360、各个扫描区域的各个位置对应的光声探测光束匹配对应的重建网格。

S370、对各重建网格内的光声探测光束求平均生成半导体晶片的探测图像。

其中，基于光电探测模块接收到的各个扫描区域的各个位置对应的光声探测光束，首先根据半导体晶片的各个扫描区域设定重建网格，然后各个扫描区域的各个位置对应的光声探测光束对应匹配重建网格内，需说明的是，各个扫描区域的各个位置对应的光声探测光束包括光声探测光束的光强信号及坐标信号，依照各扫描区域的各个位置的光声探测光束的坐标信号匹配对应的重建网格；然后对各重建网格内的光声探测光束的光强信号求平均生成各个像素单元，各像素单元形成一完整、分辨率较高的半导体晶片的探测图像。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种半导体晶片无损探伤方法，采用半导体晶片无损探伤装置执行，其特征在于，所述半导体晶片无损探伤装置包括，

所述半导体晶片包括多个扫描区域，所述半导体晶片无损探伤装置包括：激光出射模块、探测光出射模块、光电探测模块、合束模块、光扫描模块及可移动样品台；

所述激光出射模块用于提供入射激光光束；

所述探测光出射模块用于提供入射探测光束；

所述入射激光光束和所述入射探测光束均依次经所述合束模块和所述光扫描模块后，投射至所述半导体晶片，所述入射激光光束激发所述半导体晶片产生光声信号，所述入射探测光束经所述半导体晶片反射后携带所述光声信号生成光声探测光束；

其中，同一时间段出射的所述入射激光光束和所述入射探测光束依次经所述合束模块和所述光扫描模块后，投射至所述半导体晶片的同一位置处；

所述光扫描模块用于改变所述入射激光光束和所述入射探测光束在所述半导体晶片上的投射位置，以使所述入射激光光束和所述入射探测光束依次投射至所述半导体晶片中同一所述扫描区域内的各个位置；

所述可移动样品台用于承载和固定所述半导体晶片，并带动所述半导体晶片进行运动，以改变所述入射激光光束和所述入射探测光束投射至所述半导体晶片的位置所在的所述扫描区域；

所述光电探测模块用于接收依次经所述半导体晶片和所述光扫描模块返回的所述光声探测光束，并根据所述光声探测光束生成所述半导体晶片的探测结果；所述扫描区域的范围D满足：50μm*50μm≤D≤400μm*400μm；

所述半导体晶片的面积S满足：S≥400μm*400μm；

所述半导体晶片无损探伤方法包括：

控制所述可移动样品台上的所述半导体晶片运动至预设位置，以及控制所述光扫描模块处于预设角度；

配置所述激光出射模块提供入射激发光束，以及配置所述探测光出射模块提供入射探测光束，以使入射激光光束和所述入射探测光束均依次经所述合束模块和所述光扫描模块后，投射至所述半导体晶片的一所述扫描区域的预设位置，所述入射激光光束激发所述半导体晶片产生光声信号，所述入射探测光束经所述半导体晶片反射后携带所述光声信号并生成光声探测光束，由所述光电探测模块接收后生成与所述半导体晶片的所述扫描区域的预设位置对应的探测结果；

控制所述光扫描模块旋转第一预设角，并返回执行配置所述激光出射模块提供入射激发光束，以及配置所述探测光出射模块提供入射探测光束的步骤，以改变所述入射激光光束和所述入射探测光束投射至所述半导体晶片的位置，直至所述光电探测模块接收到与所述半导体晶片的同一所述扫描区域的各个位置对应的光声探测光束；

获取所述可移动样品台的当前位置坐标、当前所述入射激光光束和所述入射探测光束在所述半导体晶片的投射位置所属的所述扫描区域的区域面积、以及所述可移动样品台的位置坐标的坐标系相对于所述光扫描模块坐标系的旋转角；

根据所述可移动样品台的当前位置坐标、所述旋转角以及当前所述入射激光光束和所述入射探测光束在所述半导体晶片的投射位置所属的所述扫描区域的区域面积，确定所述可移动样品台移动至下一预设位置的位置坐标，以控制所述可移动样品台移动至下一预设位置；

其中，假设可移动样品台的预设位置为(x，y)，可移动样品台下一个预设位置为(x1，y1)；考虑到光扫描模块在半导体晶片上投射的扫描区域的坐标系与可移动样品台的坐标系难以完全重合，即光扫描模块和可移动样品台的坐标系难以完全重合，由下面公式精确地计算得到可移动样品台下一个预设位置为(x1，y1)；

x1＝x+Dcosθ；

y1＝y-Dcosθ；

其中，公式中x和y为可移动平移台的当前位置坐标，x1和y1为可移动样品台的下一个预设位置的位置坐标，θ为可移动样品台的位置坐标的坐标系相对于光扫描模块坐标系的旋转角，D为当前入射激光光束和入射探测光束在半导体晶片的投射位置所属的扫描区域的区域面积；

控制所述可移动样品台带动所述半导体晶片运动至下一预设位置，并返回执行配置所述激光出射模块提供入射激发光束，以及配置所述探测光出射模块提供入射探测光束的步骤，以改变所述入射激光光束和所述入射探测光束投射至所述半导体晶片的所述扫描区域，直至所述光电探测模块接收到与所述半导体晶片的各个所述扫描区域对应的光声探测光束；

根据与各个所述扫描区域的各个位置对应的所述光声探测光束，生成所述半导体晶片的探测图像；包括：

根据所述半导体晶片的各个所述扫描区域设定重建网格，所述重建网格与所述扫描区域一一对应；

各个所述扫描区域的各个位置对应的所述光声探测光束匹配对应的所述重建网格；

对各所述重建网格内的光声探测光束求平均生成所述半导体晶片的探测图像；

其中，各个扫描区域的各个位置对应的光声探测光束包括光声探测光束的光强信号及坐标信号，依照各扫描区域的各个位置的光声探测光束的坐标信号匹配对应的重建网格；然后对各重建网格内的光声探测光束的光强信号求平均生成各个像素单元，各像素单元形成一完整、分辨率较高的半导体晶片的探测图像。

2.根据权利要求1所述的半导体晶片无损探伤方法，其特征在于，所述激光出射模块的光轴与所述探测光出射模块的光轴相互平行。

3.根据权利要求1所述的半导体晶片无损探伤方法，其特征在于，所述激光出射模块包括沿所述入射激光光束的光路依次设置的激光光源、空间滤波单元及扩束单元；

所述激光光源用于提供所述入射激光光束；所述入射激光光束包括可见光脉冲激发光束和/或近红外脉冲激发光束；

所述空间滤波单元用于对所述入射激光光束进行滤波去噪；

所述扩束单元用于对经所述空间滤波单元滤波后的所述入射激光光束进行扩束。

4.根据权利要求1所述的半导体晶片无损探伤方法，其特征在于，所述探测光出射模块包括依次设置的探测光源和准直单元；

所述探测光源用于提供所述入射探测光束，

所述准直单元用于对所述入射探测光束进行准直处理。

5.根据权利要求4所述的半导体晶片无损探伤方法，其特征在于，还包括偏振转换模块；

所述偏振转换模块设置于所述准直单元与所述合束模块之间；所述偏振转换模块用于改变所述光声探测光束的偏振态，以将所述光声探测光束沿着预设路径投射至所述光电探测模块。

6.根据权利要求1所述的半导体晶片无损探伤方法，其特征在于，还包括：设置于所述光扫描模块与所述可移动样品台之间的聚焦透镜；

所述入射激光光束和所述入射探测光束经所述光扫描模块后，由所述聚焦透镜聚焦后投射至所述半导体晶片。