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CN115165927A - 一种3d化合物半导体芯片的检测方法 - Google Patents

一种3d化合物半导体芯片的检测方法 Download PDF

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CN115165927A CN202210903887.XA CN202210903887A CN115165927A CN 115165927 A CN115165927 A CN 115165927A CN 202210903887 A CN202210903887 A CN 202210903887A CN 115165927 A CN115165927 A CN 115165927A
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黎荣林
郭跃伟
段磊
于长江
卢啸
刘鹏
王静辉
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Bowei Integrated Circuits Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种3D化合物半导体芯片的检测方法，涉及3D化合物半导体芯片结构检测技术领域。微波检测方法，包括一个检测台所述检测台中部开设有一条两端贯通的滑槽，滑槽两侧内壁均固定连接有直角侧板，两个直角侧板之间转动连接有一排滚轴，芯片装载底板通过机械臂放置于滚轴表面。本发明通过检测台、检测箱和检测箱内部结构的设置，其具有不与芯片接触，不破坏芯片、无污染和非金属应有的特点，与被检测的芯片不需要直接的接触，能够距离芯片一定的距离或间隙进行检测，不会破坏芯片本身机构，属于无损检测，并在在这个检测的过程中，不需要对芯片通电，不需要耦合剂，避免耦合剂对芯片造成的污染。

Description

一种3D化合物半导体芯片的检测方法
技术领域
本发明涉及3D化合物半导体芯片结构检测技术领域，具体为一种3D化合物半导体芯片的微波检测方法。
背景技术
3D化合物半导体芯片是采用砷化镓衬底，外延多层量子阱，通过多层金属和空气桥芯片制造工艺技术，形成3D化合物半导体芯片，3D化合物半导体芯片由数字电路和微波放大电路组成，不同的是，多个处理器单元不再并排相连，而是上下平行地连在一起。这样，引线的分布面积就扩大至整个处理器单元的表面，而且平行结构也有效缩短了各个处理器之间引线的长度，而微波检测方法可以通过向材料发送微波，通过对微波信号经过3D化合物半导体芯片衰减后的信号波形对3D化合物半导体芯片进行检测分析，实现对3D 化合物半导体芯片的缺陷测试，通过这种方式也可以对3D化合物半导体芯片做结构可靠性测试，现在市面上还少有针对于微波测试3D化合物半导体芯片所提出的具体的检测方法，为此，本发明提出一种3D化合物半导体芯片微波检测方法，解决3D化合物半导体芯片在芯片制造过程和最终的缺陷检测，提升产品的良率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种3D化合物半导体芯片的检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种3D化合物半导体芯片的检测方法，其3D化合物半导体芯片微波检测检测步骤如下：
步骤一：芯片检测，提供一个箱体，将箱体内温度逐渐降到零度，在箱体内加电运行芯片五小时；
步骤二：箱体温度回到室温，断电取出样品，在大气压下恢复两小时，对芯片做出可靠性判断；
步骤三：提供一个芯片检测底板，通过机械臂将芯片放置与底板上，确保稳定性后在通过机械臂将芯片转移至带检测装置；
步骤四：通过检测装置将芯片转移至检测处底部，将用于检测的装置置于适当位置后，对除用于对芯片进行检测的装置断电；
步骤五：收集检测过程的数据并储存；
步骤六：取另一块芯片重复上述步骤做数据对比，并做出芯片结构模型的可靠性判断。
优选的，所述芯片检测底板横截面呈“凸字形，”底片检测底板顶部等距设置有多排放置于芯片槽内的3D化合物半导体芯片，芯片检测底板的底部设置有用于降低声噪的隔音垫。
优选的，所述检测装置包括一个检测台所述检测台中部开设有一条两端贯通的滑槽，滑槽两侧内壁均固定连接有直角侧板，两个直角侧板之间转动连接有一排滚轴，芯片装载底板通过机械臂放置于滚轴表面。
优选的，每个所述滚轴一端均固定连接有转轴，每个转轴一端表面均固定连接有链轮，每个链轮之间通过链条相连接。
优选的，所述检测装置包括设置于检测台一端的检测箱，检测箱顶部设置有数控油缸，数控油缸底端固定连接有微波检测器，数控油缸靠近底部表面固定连接有隔音框。
优选的，所述检测箱中部开设有内外相通的通槽，检测箱底部固定连接有围绕通槽的限位框，检测箱底部表面于芯片检测底板底部相适配的矩形槽。
优选的，所述检测台一侧固定连接有用于驱动输送装置中其中一个转轴旋转的电机，检测台一侧还固定连接有为检测箱内部抽真空用抽真空机，检测箱正下方设置有安装于检测台顶部的气动杆，气动杆设置有多个且与芯片装载底板相适配。
优选的，所述隔音框的内壁和外壁分别为内隔音板和外隔音板，内隔音板一侧设置有消音棉，消音棉和外隔音板之间填充有波峰吸音海绵。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该3D化合物半导体芯片的微波检测方法通过检测台、检测箱和检测箱内部结构的设置，其具有不与芯片接触，不破坏芯片、无污染和非金属应有的特点，与被检测的芯片不需要直接的接触，能够距离芯片一定的距离或间隙进行检测，不会破坏芯片本身机构，属于无损检测，并在在这个检测的过程中，不需要对芯片通电，不需要耦合剂，避免耦合剂对芯片造成的污染，能够提供一种有效且可行的新型检测方法。
该3D化合物半导体芯片的微波检测方法，这种方法能够以非常快的速度揭示设备可靠性的问题，并且是实际运用的设备，而且问题的发现远远早于实际故障的发生，并且微波可以在测试开始后三天内快速显示有关缺陷的信息，而传统测试可能需要数月的时间，能够有效提高3D化合物半导体芯片检测的效率。
同时，该该3D化合物半导体芯片的微波检测方法通过使用微波的检测方法通过向材料发送微波，可以测量信号数量和质量的变化，测试装置能通过反复加热和冷却材料来模拟实际情况，导致其产生缺陷，随着时间的推移，微波信号的强度会下降，并从一个清晰的方形波衰减为一个明显扭曲的波形，能够直观的判断芯片模型的结构可靠性。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的输送装置结构示意图；
图3为本发明的检测箱内部结构示意图；
图4为本发明的检测箱内部结构示意图；
图5为隔音框结构组成结构示意图。
图中：1、检测台；2、输送装置；201、直角侧板；202、转轴；203、滚轴；204、链轮；205、链条；3、电机；4、抽真空机；5、检测箱；501、数控油缸；502、隔音框；503、限位框；504、矩形槽；6、隔音垫；7、内隔音板；8、消音棉；9、波峰吸音海绵；10、外隔音板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图5所示，本发明提供一种技术方案：一种3D化合物半导体芯片的检测方法，其3D化合物半导体芯片微波检测检测步骤如下：
步骤一：芯片检测，提供一个箱体，将箱体内温度逐渐降到零度，在箱体内加电运行芯片五小时；
步骤二：箱体温度回到室温，断电取出样品，在大气压下恢复两小时，对芯片做出可靠性判断；只有通过了可靠性检测的芯片才具有才能够评估芯片的质量风险，确保用于微波检测的芯片为可靠的芯片。
步骤三：提供一个芯片检测底板，通过机械臂将芯片放置与底板上，确保稳定性后在通过机械臂将芯片转移至带检测装置；避免检测台1在测试过程中由于各种设备的运行，包括电机3和抽真空机4等的运行，造成检测台1 的微型震颤，从而导致芯片检测出现微小的误差。
步骤四：通过检测装置将芯片转移至检测处底部，将用于检测的装置置于适当位置后，对除用于对芯片进行检测的装置断电；
步骤五：收集检测过程的数据并储存；
步骤六：取另一块芯片重复上述步骤做数据对比，并做出芯片结构模型的可靠性判断，该芯片应当选自同一批次生产的芯片，减少对比芯片因生产工艺与原检测芯片上存在的误差。
传统的芯片检测方法在检测3D化合物半导体芯片时具有一定局限性，而这种新方法解决了相应的难题，3D化合物半导体芯片由许多轻薄的平行“楼层”组成，通过被称为硅片通孔的垂直通道相互连接在一起，这些硅片通孔对于3D化合物半导体芯片的运行至关重要，而通过微波测试能够测量信号数量和质量的变化，测试装置能通过反复加热和冷却材料来模拟实际情况，导致其产生缺陷，随着时间的推移，微波信号的强度会下降，并从一个清晰的方形波衰减为一个明显扭曲的波形，通过波形的观察能够较为快速直观的判断芯片的可靠性。
为保证该实施例的顺利实施，需要知道的是，所述芯片检测底板横截面呈“凸字形，”底片检测底板顶部等距设置有多排放置于芯片槽内的3D化合物半导体芯片，芯片检测底板的底部设置有用于降低声噪的隔音垫6。
更进一步的，所述检测装置包括一个检测台1所述检测台1中部开设有一条两端贯通的滑槽，滑槽两侧内壁均固定连接有直角侧板201，两个直角侧板201之间转动连接有一排滚轴203，芯片装载底板通过机械臂放置于滚轴 203表面，该结构的设置用于在检测台1上输送芯片检测底板，将芯片检测底板通过该装置输送至检测箱5的底部。
关于该方案还需要了解的是，每个所述滚轴203一端均固定连接有转轴 202，每个转轴202一端表面均固定连接有链轮204，每个链轮204之间通过链条205相连接，该结构为滚轴203的驱动机构，通过链轮204与链条205 之间的连接，当其中一个链轮204旋转时，在链条205的连带作用下，能够作用于每个链轮204上，以此实现每个转轴202的旋转，当芯片检测底板设置于滚轴203上时，通过每个滚轴203的转动实现芯片检测底板的输送过程。
为保证该实施例为最佳实施例，需要知道的是，所述检测装置包括设置于检测台1一端的检测箱5，检测箱5顶部设置有数控油缸501，数控油缸501 底端固定连接有微波检测器，数控油缸501靠近底部表面固定连接有隔音框 502，检测箱5用于为芯片提供微波检测的场所，通过数控油缸501驱动微波检测器向下移动并罩住芯片，提供一个安静无杂音的场所，并随后进行微波检测，其具有不与芯片接触，不破坏芯片、无污染和非金属应有的特点，与被检测的芯片不需要直接的接触，能够距离芯片一定的距离或间隙进行检测，不会破坏芯片本身机构，属于无损检测，并在在这个检测的过程中，不需要对芯片通电，不需要耦合剂，避免耦合剂对芯片造成的污染。
更进一步的，所述检测箱5中部开设有内外相通的通槽，检测箱5底部固定连接有围绕通槽的限位框503，检测箱5底部表面于芯片检测底板底部相适配的矩形槽504，通过该结构的设置，可以以芯片检测底板作为检测箱5的封口件，使检测箱5实现密封的效果，同时芯片处于检测箱5内，隔绝外界干扰，该检测箱5内置加热模组(对检测箱5加热方式较多，为成熟的现有技术，不做详细拓展，需要知道的是，不应当采用电加热方式，避免电流对芯片运行造成干扰)，通过向材料发送微波，可以测量信号数量和质量的变化，测试装置能通过反复加热和冷却材料来模拟实际情况，导致其产生缺陷，随着时间的推移，微波信号的强度会下降，并从一个清晰的方形波衰减为一个明显扭曲的波形，能够直观的判断芯片模型的结构可靠性。
为保证该方案的顺利实施，需要知道的是，所述检测台1一侧固定连接有用于驱动输送装置2中其中一个转轴202旋转的电机3，检测台1一侧还固定连接有为检测箱5内部抽真空用抽真空机4，检测箱5正下方设置有安装于检测台1顶部的气动杆，气动杆设置有多个且与芯片装载底板相适配，通过以上装置的设置，能够通过抽真空机4使得检测箱5的内部处于真空状态，为微波检测提供一个适宜的条件，并且气动杆在运行至适当位置后，可以保证位置的相对稳定，不需要在额外的输入动力以保证气动杆的运动，因此当芯片进行检测时，气动杆的设置能够保证芯片的平稳。
另外，关于该方案还需要了解的是，所述隔音框502的内壁和外壁分别为内隔音板7和外隔音板10，内隔音板7一侧设置有消音棉8，消音棉8和外隔音板10之间填充有波峰吸音海绵9，波峰吸音海绵9是经过设备特殊处理形成一面凹凸波浪形状的一种海绵，其内部充满细小空隙及半开孔结构，能大量吸收射入的声波能量，对声波起到衰减作用，降低室内反射声的干扰和回响，提高声音的纯度。
微波的运用带来了诸多好处。其中最主要的好处是无损伤检测，这种方法能够以非常快的速度检测3D化合物半导体芯片的可靠性的问题，能够有效提高3D化合物半导体芯片检测的效率，解决了3D化合物半导体芯片在芯片制造过程和最终的缺陷检测，提升产品的良率，为3D化合物半导体芯片提供了一种新的检测方法。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种3D化合物半导体芯片的检测方法，其特征在于：其3D化合物半导体芯片微波检测检测步骤如下：
步骤一：芯片检测，提供一个箱体，将箱体内温度逐渐降到零度，在箱体内加电运行芯片五小时；
步骤二：箱体温度回到室温，断电取出样品，在大气压下恢复两小时，对芯片做出可靠性判断；
步骤三：提供一个芯片检测底板，通过机械臂将芯片放置与底板上，确保稳定性后在通过机械臂将芯片转移至带检测装置；
步骤四：通过检测装置将芯片转移至检测处底部，将用于检测的装置置于适当位置后，对除用于对芯片进行检测的装置断电；
步骤五：收集检测过程的数据并储存；
步骤六：取另一块芯片重复上述步骤做数据对比，并做出芯片结构模型的可靠性判断。
2.根据权利要求1所述的一种3D化合物半导体芯片的检测方法，其特征在于：所述芯片检测底板横截面呈“凸字形，”底片检测底板顶部等距设置有多排放置于芯片槽内的3D化合物半导体芯片，芯片检测底板的底部设置有用于降低声噪的隔音垫(6)。
3.根据权利要求1所述的一种3D化合物半导体芯片的检测方法，其特征在于：所述检测装置包括一个检测台(1)所述检测台(1)中部开设有一条两端贯通的滑槽，滑槽两侧内壁均固定连接有直角侧板(201)，两个直角侧板(201)之间转动连接有一排滚轴(203)，芯片装载底板通过机械臂放置于滚轴(203)表面。
4.根据权利要求3所述的一种3D化合物半导体芯片的检测方法，其特征在于:每个所述滚轴(203)一端均固定连接有转轴(202)，每个转轴(202)一端表面均固定连接有链轮(204)，每个链轮(204)之间通过链条(205)相连接。
5.根据权利要求3所述的一种3D化合物半导体芯片的检测方法，其特征在于：所述检测装置包括设置于检测台(1)一端的检测箱(5)，检测箱(5)顶部设置有数控油缸(501)，数控油缸(501)底端固定连接有微波检测器，数控油缸(501)靠近底部表面固定连接有隔音框(502)。
6.根据权利要求5所述的一种3D化合物半导体芯片的检测方法，其特征在于：所述检测箱(5)中部开设有内外相通的通槽，检测箱(5)底部固定连接有围绕通槽的限位框(503)，检测箱(5)底部表面于芯片检测底板底部相适配的矩形槽(504)。
7.根据权利要求3所述的一种3D化合物半导体芯片的检测方法，其特征在于：所述检测台(1)一侧固定连接有用于驱动输送装置(2)中其中一个转轴(202)旋转的电机(3)，检测台(1)一侧还固定连接有为检测箱(5)内部抽真空用抽真空机(4)，检测箱(5)正下方设置有安装于检测台(1)顶部的气动杆，气动杆设置有多个且与芯片装载底板相适配。
8.根据权利要求5所述的一种3D化合物半导体芯片的检测方法，其特征在于：所述隔音框(502)的内壁和外壁分别为内隔音板(7)和外隔音板(10)，内隔音板(7)一侧设置有消音棉(8)，消音棉(8)和外隔音板(10)之间填充有波峰吸音海绵(9)。
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