[发明专利]检测键合质量的红外透视成像装置及调节方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别是指一种检测键合质量的红外透视成像装置及调节方法。

背景技术

所谓键合就是将两块同质或异质的晶片用物理或化学的方法使之相互成键贴合。由于键合不需要任何粘贴剂，晶片的电阻率和导电类型可以自由选择，而且不受材料晶格与晶向限制，键合结构可以承受减薄、抛光、化学腐蚀和高温处理等各种传统工艺，因而该工艺在新材料、新结构的研究制备，微电子电路，微机械加工，光电器件制备和光集成方面得到了广泛的应用。

键合界面由于表面的不平整或吸附的颗粒或界面的水分子无法逃逸而形成空洞，造成未键合部分，利用Si、GaAs、InP等材料对一定波段的红外透明的特性，可对未键合部分进行直接红外成像。原理如下：光波的近红外部分可以透过晶片，如果在两块晶片的键合界面处存在未键合区域，就会使光线出现两次反射而形成相干光。此相干光经红外摄像头接收后，在监视器会出现干涉条纹，即出现牛顿环。原理如公式(1)所示：

2nd=m+12λ,(m=0,1,2,......)---(1)]]>

如果未键合区域很小，则监视器上将出现较小的牛顿环。当键合界面处空隙较大时，红外光则无法透过，这时在监视器上的对应位置将出现黑色图案，此时只能在监视器上观测到明暗对比的图案。

常用的测试晶片键合质量的方法有：扫描超声波显微镜，透射电镜(TEM)，红外光源热成像法等等，但这些测试手段都价格昂贵，搭建起来比较困难，而且技术都相对复杂，且有各自的缺陷。扫描超声波法需要对整个界面进行逐点扫描，耗费时间较长；TEM制样困难，且属于破坏性测试；热成像法成像相对粗糙，无法得到细致的界面图案。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种检测键合质量的红外透视成像装置及调节方法，其是搭建一个简易便利的红外透视系统，为键合质量做初期的检测。

本发明一种检测键合质量的红外透视成像装置，其特征在于，包括如下几个部分：

一灯箱，该灯箱为黑色，该灯箱前端开有一出光孔；

一导轨，该导轨位于灯箱上的出光孔的前端，在该导轨上依次排列有第一凸透镜、小孔光阑、第二凸透镜、样品架及红外摄像头；

一监视器，该监视器通过数据线与红外摄像头连接。

其中灯箱包括：一光源；一喇叭状灯罩，该反射灯罩位于该光源的一侧。

其中该光源为白炽灯。

其中小孔光阑的通光孔的孔径为1-2mm。

本发明一种检测键合质量的红外透视成像装置的调节方法，其是采用权利要求1所述的成像装置，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：调节摄像头及监视器，使之形成成像状态；

步骤2：调节导轨上的依次排列的第一凸透镜、小孔光阑、第二凸透镜、样品架及红外摄像头，使之处于与灯箱上的出光孔相同高度。

步骤3：调节第一凸透镜和小孔光阑的位置，使清晰的灯丝图像穿过小孔光阑，然后调节第二凸透镜，使射出的圆形光斑打在样品架上的样品表面；

步骤4：最后调节摄像头与样品架上的样品之间的距离，使成像最清晰，成像结果可直接由监视器显示。

附图说明

本发明的具体实施方式和原理将通过下面的附图及文字进行进一步说明，其中：

图1是红外透视成像装置光路原理示意图；

图2是本发明红外透视成像装置结构示意图；

图3是InP/GaAs键合结构的红外图像；

图4是InP/InP键合结构的红外图像；

图5是Si/Si键合结构的红外图像。

具体实施方式