CN209461417U - 一种检测键合晶片之间的空隙的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种检测键合晶片之间的空隙的装置，包括：微波发射器，其被配置为向键合晶片发射微波；以及热成像相机，其被配置为拍摄键合晶片的热图像以供识别空隙。通过该装置，可以较好地识别键合晶片之间的空隙并且降低检测成本。

Description

一种检测键合晶片之间的空隙的装置

技术领域

本实用新型总体上涉及半导体制造领域，具体而言涉及一种检测键合晶片之间的空隙的装置。

背景技术

如今，电子产品已深入到现代生活的方方面面。而诸如计算机、移动电话之类的大多数电子产品的核心部件、如处理器、存储器等都含有半导体器件。半导体器件已在现代信息化设备中扮演至关重要的角色。在诸如CMOS成像传感器之类的许多半导体器件的制造过程中，两个或更多个晶片(Wafer)之间的键合是一个重要工艺，该工艺例如可用于通过晶片之间的范德华力将不同晶片上的不同半导体结构连接在一起。

然而，由于晶片表面的低清洁度或不平整性或其它原因，在键合后的两个晶片(也称键合晶片)之间可能存在空隙(Void)，这些空隙可能降低产品的良品率或者甚至造成晶片损毁或产品故障。

目前，大多使用超声波来检测产品的缺陷。然而超声波成像设备的成本较高，而且由于空隙和正常键合面的超声波图像之间的差异不明显，导致缺陷识别率低。

实用新型内容

本实用新型的任务是提供一种检测键合晶片之间的空隙的装置，通过该装置，可以较好地识别键合晶片之间的空隙并且降低检测成本。

根据本实用新型，该任务通过一种检测键合晶片之间的空隙的装置来解决，该装置包括：

微波发射器，其被配置为向键合晶片发射微波；以及

热成像相机，其被配置为拍摄键合晶片的热图像以供识别空隙。

最后，在本实用新型中，术语“热成像相机/摄像头”涵盖了各种可以生成热图像的热成像设备、如热像仪、夜视仪、红外热传感器等等。

在本实用新型的一个扩展方案中规定，微波发射器为功率可调型微波发射器。通过该扩展方案，可以调节微波发射器的功率，从而控制键合晶片的发热量。

在本实用新型的另一扩展方案中规定，热成像相机为低温型热成像相机。通过该扩展方案，可以仅仅键合晶片具有较低温度、如室温的情况下可靠地识别空隙。

在本实用新型的一个优选方案中规定，该装置还包括温度计，其被配置为检测键合晶片的温度。通过该优选方案，可以确定键合晶片的温度，以避免因为水到达沸点而改变物质形态，进而影响测量准确性。

在本实用新型的另一优选方案中规定，微波发射器还被配置为向键合晶片发射微波，使得键合晶片的温度在常温至100℃之间。通过该优选方案，可以将键合晶片的温度维持在合适的范围，以避免因为水到达沸点而改变物质形态，进而影响测量准确性。

在本实用新型的一个扩展方案中规定，该装置还包括显示器，其被配置为显示所拍摄的热图像。通过该扩展方案，可以实施地查看所拍摄的热图像，从而便于用户确定空隙或缺陷。

在本实用新型的另一扩展方案中规定，所述键合晶片是用于制造CMOS成像传感器CIS键合晶片，其中所述键合晶片包括金属、硅、二氧化硅和/或氮化硅。在此应当指出，本实用新型还可以用于其它键合晶片，只要所述键合晶片是通过键合形成的晶片复合体。

在本实用新型的又一扩展方案中规定，所述微波发射器包括多个微波发射器，所述多个微波发射器被布置为分别从不同方向向准键合晶片发射微波。通过该扩展方案，可以增加微波的覆盖范围或覆盖均匀性，从而改善检测精度。

在本实用新型的又一扩展方案中规定，所述热成像相机包括多个热成像相机，所述多个热成像相机被布置为分别从不同角度拍摄键合晶片的热图像。通过该扩展方案，可以从多个角度拍摄键合晶片的热图像，从而避免死角。也可以通过多个热图像的图像合成生成准确的总图像，从而降低误识别概率。

在本实用新型的另一扩展方案中规定，该装置还包括图像处理装置，其被配置为分析所拍摄的热图像以识别空隙。通过该扩展方案，可以免除人工识别的工作并提高识别精度。图像处理装置例如是硬件实现的处理装置、如FPGA、ASIC等。

本实用新型至少具有下列有益效果：本实用新型所基于的原理在于，由于在键合晶片之间的空隙或缺陷中一般会存在键合产生的水分，因此通过使用微波选择性地加热水分，可以通过热成像识别这些水分的存在，从而准确地识别键合晶片之间的空隙或缺陷；由于微波具有非电离性，因此不会对晶片或其它半导体结构产生影响，而且由于微波的选择性加热特性，因此除了水分以外不会使硅、二氧化硅、氮化硅和金属材料发生自发热，从而可以通过热图像准确地检测晶片之间中的水分，从而准确地识别晶片之间的空隙；此外，由于本实用新型采用微波发射器和红外成像仪即可检测空隙且对检测部件的安装无特殊要求，因此检测成本较低。

附图说明

下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本实用新型。

图1示出了根据本实用新型的检测装置的示意图。

具体实施方式

应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本实用新型中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在…上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在…下或下方”，反之亦然。

在本实用新型中，各实施例仅仅旨在说明本实用新型的方案，而不应被理解为限制性的。

在本实用新型中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本实用新型的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本实用新型的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。

在此还应当指出，在本实用新型的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。

最后，在本实用新型中，术语“热成像相机/摄像头”涵盖了各种可以生成热图像的热成像设备、如热像仪、夜视仪、红外热传感器等等。

本实用新型所基于的原理在于，由于在键合晶片之间的空隙或缺陷中一般会存在键合产生的水分，因此通过使用微波可以选择性地使水分迅速升温而不会加热晶片的其它结构或材料，因此可通过热成像精确地识别这些水分的存在，从而准确地识别键合晶片之间的空隙或缺陷。

下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本实用新型。

图1示出了根据本实用新型的检测装置100的示意图。

根据实用新型的检测键合晶片之间的空隙的装置100包括下列部件，其中一些部件是可选的：

·微波发射器101，其被配置为向第一和第二键合晶片103、104发射微波107。第一键合晶片103例如是载体晶片、即用于承载其它晶片、如第二晶片的晶片，并且第二键合晶片104例如是器件晶片、即用于形成器件的晶片。第一键合晶片103和第二晶片104例如通过键合接合在一起，并且由于表面不清洁或表面粗糙度等原因，在第一和第二键合晶片103、104之间存在空隙(或称缺陷)105。在空隙105中通常存在在键合过程期间生成的水分。第一键合晶片103和第二晶片104例如是用于制造CMOS成像传感器的晶片，其含有金属、硅、二氧化硅和/或氮化硅等材料。这些材料不会在微波作用下产生自发热，因此良好地适用于基于微波加热的空隙识别方案。装置100可以包括多个微波发射器101，所述多个微波发射器被布置为分别从不同方向向准键合晶片发射微波107，由此可以增加微波107的覆盖范围或覆盖均匀性，从而改善检测精度。

·热成像相机102，其被配置为拍摄第一和第二键合晶片103、104的热图像以供识别空隙105。该识别过程可以由用户人工地进行，也可以由图像处理装置(未示出)进行。图像处理装置例如是硬件实现的处理装置、如FPGA、ASIC等。装置100可以包括多个热成像相机102，所述多个热成像相机102被布置为分别从不同角度(例如依次间隔90°)拍摄键合晶片的热图像，由此可以从多个角度拍摄第一和第二键合晶片103、104的热图像，从而避免死角。可替代地，也可以通过多个热图像的图像合成生成分辨率更高的总图像，从而降低误识别概率。

·可选的显示器106，其被配置为显示所拍摄的热图像。显示器106例如包括阴极射线管CRT、液晶显示器LCD等，也可以包括其它输出设备、如打印机。显示器106尤其是被配置为向用户实时地显示所拍摄的热图像，以供用户识别图像中的特殊热点，从而实时地识别空隙105。该识别过程也可以由机器、如图像处理装置来执行。

下面阐述根据本实用新型的装置100的运行过程。首先，由微波发射器101向彼此接合的第一键合晶片103和第二键合晶片104发射微波107。第一键合晶片103与第二键合晶片104之间的空隙105中的水分在微波作用下迅速升温。在一定时间以后，由热成像相机102拍摄第一键合晶片103和第二键合晶片104的热图像。然后，可选地在显示器106上显示所拍摄的热图像，以供用户识别热图像中的突出的热点(即温度较高的点)，从而识别空隙105。该识别过程可选地可以由图像处理装置来执行。

本实用新型至少具有下列有益效果：(1)由于微波具有非电离性，因此本实用新型的装置不会对晶片或其它半导体结构产生影响，而且由于微波的选择性加热特性，因此除了水分以外不会使硅、二氧化硅、氮化硅和金属材料发生自发热，从而可以通过热图像准确地检测晶片之间中的水分，从而准确地识别晶片之间的空隙；(2)由于本实用新型采用微波发射器和红外成像仪即可检测空隙且对检测部件的安装无特殊要求，因此检测成本较低。

虽然本实用新型的一些实施方式已经在本申请文件中予以了描述，但是本领域技术人员能够理解，这些实施方式仅仅是作为示例示出的。本领域技术人员在本实用新型的教导下可以想到众多的变型方案、替代方案和改进方案而不超出本实用新型的范围。所附权利要求书旨在限定本实用新型的范围，并藉此涵盖这些权利要求本身及其等同变换的范围内的方法和结构。

Claims (10)

1.一种检测键合晶片之间的空隙的装置，包括：

微波发射器，其被配置为向键合晶片发射微波；以及

热成像相机，其被配置为拍摄键合晶片的热图像以供识别空隙。

2.根据权利要求1所述的装置，其中微波发射器为功率可调型微波发射器。

3.根据权利要求1所述的装置，其中热成像相机为低温型热成像相机。

4.根据权利要求1所述的装置，还包括温度计，其被配置为检测键合晶片的温度。

5.根据权利要求1所述的装置，其中微波发射器还被配置为向键合晶片发射微波，使得键合晶片的温度在常温至100℃之间。

6.根据权利要求1所述的装置，还包括显示器，其被配置为显示所拍摄的热图像。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述键合晶片是用于制造CMOS成像传感器CIS的键合晶片，其中所述键合晶片包括金属、硅、二氧化硅和/或氮化硅。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述微波发射器包括多个微波发射器，所述多个微波发射器被布置为分别从不同方向向准键合晶片发射微波。

9.根据权利要求1所述的装置，其中所述热成像相机包括多个热成像相机，所述多个热成像相机被布置为分别从不同角度拍摄键合晶片的热图像。

10.根据权利要求1所述的装置，还包括图像处理装置，其被配置为分析所拍摄的热图像以识别空隙。