淺析用圖像識別的方法檢測集成電路的鍵合點

摘要：于大規(guī)模的集成電路其制造工藝中，鍵合點以及鍵合區(qū)的檢驗為保障可靠性的一個非常重要的環(huán)節(jié)，由于各個鍵合點的好壞，能夠直接影響至整體的集成電路的可靠性，因此，在實際的生產(chǎn)工藝中，必須對鍵合點以及鍵合區(qū)的尺寸、形狀以及位置等實施檢測，以此保障整個芯片電其連接更可靠。

關(guān)鍵詞：圖像識別法 集成電路 鍵合區(qū)與鍵合最

中圖分類號：TN407 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（b）-0118-01

在以往的大規(guī)模集成電路生產(chǎn)過程中，鍵合區(qū)的質(zhì)量檢測只能靠人的眼睛來測量，即目測。因此檢驗的穩(wěn)定性與效率都不高。而該文使用圖像識別以及圖像處理的技術(shù)，對鍵合區(qū)的顯微圖像能自動測量，該測量算法的原理是建立在圖像分割技術(shù)的基礎(chǔ)上，再用圖形識別法對鍵合點和鍵合區(qū)幾何形狀進行提取，并測量它的相對關(guān)系與尺寸參數(shù)，而后，結(jié)合相關(guān)國軍標(biāo)，就能判斷此鍵合區(qū)是否合格。

1.集成電路鍵合點特點分析

因為芯片并不是最后的產(chǎn)品，假若它不可以在整機與系統(tǒng)中使用，也就沒有價值。從芯片至封裝集成電路全成品，它現(xiàn)實的過程實際就是借助熱壓或者超聲鍵合等手段，使用細(xì)小的金屬絲將鍵合點和電路基座相互連接，經(jīng)過封裝這一程序后，最后就能成為一個全面完整的集成點電路的成品。集成電路鍵合點的特點有下面幾點：首先，鍵合點正常情況下只會排列在芯片的周圍而不會在電路里部排列，而IC通常是正方形或者長方形，所以鍵合點通常也排列為正方形或者長方形。其次，集成電路鍵合點的間距與大小并非取決于工藝的制造技術(shù)，而主要取決于封裝以及后部測試的水平。再次，集成電路鍵合點通常不使用易使內(nèi)引線的綁定交叉這種排列手段。最后，集合點自身通常是正方形且間距相等。

因為鍵合點不但在整個集成電路中必不可少，并關(guān)系重大，所以鍵合點會隨著工藝線條等的細(xì)微變化發(fā)生改變。實際上，鍵合點的限定對于先進的工藝線來講是非常不利的，由于一旦達(dá)到鍵合點所規(guī)定的面積之后，那么就不能很好的發(fā)揮細(xì)線條的優(yōu)勢，因為芯片的面積不會也不可能在減小，單位圓片的產(chǎn)量故不能提高，批量生產(chǎn)其效益也很難提高。不過對于中小企業(yè)來講，鍵合點的規(guī)定本質(zhì)上可認(rèn)為是“保護線”。由于許多電力的品種其內(nèi)部電路較為簡單，不過所需要的借口很多，所以芯片上的鍵合點較多。

對于設(shè)計人員來說，假若不充分考慮集成電路集合點的因素，那么就很可能出現(xiàn)內(nèi)部的電力變小的情況，但鍵合點的面積較大，導(dǎo)致面積上的浪費。不過，這一問題早就引起了一些產(chǎn)品研發(fā)人員的高度重視。不過由于缺少必要的理論指導(dǎo)，因此在出現(xiàn)以上問題的時候通常使用調(diào)整版圖的格局來解決問題，這種方法費工費時、并不能體現(xiàn)先進工藝的優(yōu)點與最好的成本效果。由此我們知道，鍵合點不但起到了和外部電路相接的橋梁作用，并且對于指導(dǎo)IC的選取工藝水平同樣有著重要的作用。這就有必要把鍵合點這個容易被忽視但有非常重要的作用實施研究，且建立起有關(guān)的數(shù)學(xué)模型給生產(chǎn)者與設(shè)計者實施產(chǎn)品預(yù)研提供參考依據(jù)。

2.鍵合區(qū)圖像分割

當(dāng)?shù)玫芥I合區(qū)中的顯微圖像之后，應(yīng)該先對鍵合區(qū)進行平滑濾波，這樣可以去掉一部分繁雜的噪聲。因為鍵合區(qū)的圖像主要是三個區(qū)域組成，以此直方圖的分布有三個較明顯的峰值，對應(yīng)為bond、背景以及Pad。將直方圖平滑濾波之后，再使用形態(tài)收縮與形態(tài)膨脹的算子來去除Pad與Bond周圍的毛刺、小孔洞和凹陷。

另外，背景上存在的嘈雜聲也可以在此消除。最后，就能得打兩個很清晰的二值化Bond與Pad圖像。

3.鍵合區(qū)Pad形狀及參數(shù)分析

該文列出了較為典型的Bond與Pad的形狀，如下圖1所示。

該Pad是由兩塊連接在一起的矩形拼湊而成，其中較大的矩形是Pad塊本體，相對較小的矩形是引出金屬條。另外，鍵合點Bond其形狀特點大概可分為以下三部分，第一段是較長的，寬度較為平均的引線；其次是第二部分，近似于橢圓形狀的突起，該部分是鍵合點本體。最后是第三部分，即接著突起位置有一小段不太規(guī)則的尾巴，此稱之為Pigtail（鍵尾）。

因為有Bond的影響，Pad矩形的鍵合區(qū)常常會被割裂出來，變成若干塊分離的沒有規(guī)則的形狀，甚至有時候矩形Pad的若干個指教會被Bond所遮蓋，直接導(dǎo)致Pad矩形形狀分析較為困難。因此，一般情況下使用以下方法來完成Pad的形狀分析和參數(shù)提取。第一步，使用逐行掃描法把遇到的任何一個Pad處理掉，當(dāng)處理結(jié)束后，把此Pad快從圖像里抹除掉，一塊一塊的進行，一直到將所有的Pad塊處理完為止。第二步，把每一個的Pad塊用逐點邊沿的跟蹤算法將其外輪廓提取，且用直線擬合法查找出逼近此Pad塊的封閉性多邊形。第三步，將此多邊形中與直角最相似的頂點測量出來，與此同時，利用合理的排列組合，將最有可能構(gòu)成矩形的幾于直角找出來，通過試驗進行比較，該文把矩形構(gòu)成條件限制為：某組總數(shù)要大于或者等于三個直角的集合，在相鄰兩邊快接近平行或者垂直。

4.結(jié)語

該文分析了一種圖像分割以及形狀識別的算法，能夠用在芯片質(zhì)量控制中其鍵合點自動檢測系統(tǒng)。其圖像分割都是自動進行的，此識別算法可以適用于鍵合點于方向、形狀以及尺寸上的變化。