晶圆凸块的局部形貌缺陷检测方法、装置、设备和介质与流程

本说明书一个或多个实施例涉及半导体，尤其涉及一种晶圆凸块的缺陷检测方法、装置、设备、介质和程序产品。

背景技术：

1、在以人工智能生成内容（aigc）为代表的高性能计算领域，对于高效能、低功耗芯片的需求日益迫切。在此背景下，芯粒（chiplet）设计理念及2.5d/3d先进封装技术（如基板上晶圆上芯片封装cowos、高带宽存储器hbm等）应运而生，并已成为高性能芯片的主流技术方向。这类技术通过多计算单元与存储单元的堆叠与键合集成，显著提升了系统的计算密度与综合性能。

2、微凸块作为上述先进封装中实现芯片间垂直互连的关键微观结构，其高度的一致性与结构的完整性将直接决定着互连的性能与可靠性。高度不均匀易导致连接失效，而内部存在的局部形貌缺陷（如空洞、裂纹等）则会严重劣化电气特性并威胁产品长期稳定运行，已成为制约先进封装良率与可靠性的主要技术瓶颈。

3、目前，针对微凸块的现有缺陷检测技术面临显著局限性，无法满足规模化生产中对于高精度、高效率与全能力缺陷检测的迫切需求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本说明书一个或多个实施例提供技术方案如下：

2、根据本说明书一个或多个实施例的第一方面，提出了一种晶圆凸块的缺陷检测方法，所述方法包括：

3、获取待测晶圆表面的2d平面图像和3d高度图像，所述待测晶圆表面包括至少一个凸块；

4、根据所述2d平面图像，确定每个凸块在图像坐标系中的区域信息；

5、根据每个凸块在图像坐标系中的区域信息，从所述3d高度图像中提取与每个凸块对应的三维高度数据；

6、基于提取的所述三维高度数据，对每一个所述凸块进行缺陷检测，以判定所述凸块是否存在几何尺寸缺陷和/或局部形貌缺陷。

7、可选地，所述判定所述凸块是否存在几何尺寸缺陷，包括：

8、根据所述凸块的三维高度数据，计算所述凸块的平均高度值；

9、基于至少一个所述凸块的平均高度值，计算每个凸块对应的理论高度值；

10、根据所述凸块对应的所述理论高度值和所述平均高度值之间的高度偏差，判定所述凸块是否存在几何尺寸缺陷。

11、可选地，所述基于至少一个所述凸块的平均高度值，计算每个凸块对应的理论高度值，包括：

12、根据至少一个所述凸块的平均高度值进行全局参考面拟合；

13、针对每个凸块，根据所述全局参考面计算所述凸块对应的所述理论高度值。

14、可选地，所述根据所述凸块对应的所述理论高度值和所述平均高度值之间的高度偏差，判定所述凸块是否存在几何尺寸缺陷，包括：

15、当所述平均高度值大于所述理论高度值，且所述平均高度值与所述理论高度值的差值大于第一高度差阈值的情况下，判定所述凸块存在高度过高类几何尺寸缺陷；

16、当所述平均高度值小于所述理论高度值，且所述平均高度值与所述理论高度值的差值的绝对值大于第二高度差阈值的情况下，判定所述凸块存在高度过低类几何尺寸缺陷。

17、可选地，所述确定每个凸块在图像坐标系中的区域信息，包括：

18、基于每个所述凸块的理论中心坐标确定每个所述凸块的二维中心坐标；

19、对所述2d平面图像进行灰度直方图分割，得到包含有凸块的多个前景区域；

20、将所述前景区域与每个所述凸块的所述二维中心坐标进行匹配，确定每个所述凸块对应的前景区域；

21、将所述前景区域的区域信息确定为所述凸块在图像坐标系中的区域信息。

22、可选地，所述确定每个凸块在图像坐标系中的区域信息，包括：

23、基于每个所述凸块的理论中心坐标确定每个所述凸块的二维中心坐标；

24、针对每个所述凸块，根据所述凸块的所述二维中心坐标，在所述2d平面图像中确定所述凸块对应的感兴趣区域；

25、对所述感兴趣区域进行灰度直方图分割，得到包含有所述凸块的前景区域；

26、将所述前景区域的区域信息确定为所述凸块在图像坐标系中的区域信息。

27、可选地，所述判定所述凸块是否存在局部形貌缺陷，包括：

28、先判定所述凸块是否存在几何尺寸缺陷；

29、对于未被判定为存在几何尺寸缺陷的凸块，继续判定所述凸块是否存在局部形貌缺陷。

30、可选地，所述判定所述凸块是否存在局部形貌缺陷，包括：

31、根据所述凸块在图像坐标系中的区域信息，在所述3d高度图像中确定出所述凸块的有效检测区域；

32、为所述有效检测区域构建对应的局部理论高度图；

33、将所述有效检测区域和所述局部理论高度图进行像素级差分运算，得到所述凸块对应的差分图像；

34、对所述差分图像进行图像分割，以判定所述凸块是否存在局部形貌缺陷。

35、可选地，所述根据所述凸块在图像坐标系中的区域信息，在所述3d高度图像中确定出所述凸块的有效检测区域，包括：

36、在所述3d高度图像中，对所述区域信息指向的区域进行形状规则化拟合，得到对应的规则区域；

37、基于预设收缩规则对所述规则区域进行收缩，得到有效检测区域。

38、可选地，所述为所述有效检测区域构建对应的局部理论高度图，包括：

39、针对所述有效检测区域中的每个像素点，根据所述像素点邻域内其他多个像素点的高度值的平均值作为所述像素点的理论高度值，从而得到所述有效检测区域中所有像素点的理论高度值，以构建所述有效检测区域对应的局部理论高度图；或者，

40、为所述有效检测区域内的各个像素点拟合局部高度平面，根据所述局部高度平面，计算所述有效检测区域内的各个像素点的理论高度值，以构建所述有效检测区域对应的局部理论高度图。

41、可选地，所述对所述差分图像进行图像分割，以判定所述凸块是否存在局部形貌缺陷，包括：

42、针对所述差分图像中的每个像素点，根据所述像素点的高度值，判定所述像素点是否存在凸起缺陷或凹陷缺陷；

43、在所述差分图像中存在凸起缺陷的像素点满足第一条件时，判定所述凸块存在凸起缺陷；

44、在所述差分图像中存在凹陷缺陷的像素点满足第二条件时，判定所述凸块存在凹陷缺陷。

45、可选地，所述根据所述像素点的高度值，判定所述像素点是否存在凸起缺陷或凹陷缺陷，包括：

46、在所述像素点的高度值是正数的情况下，获取所述像素点对应的凸起阈值，并在所述高度值大于所述凸起阈值的情况下，判定所述像素点存在凸起缺陷；

47、在所述像素点的高度值是负数的情况下，获取所述像素点对应的凹陷阈值，并在所述高度值的绝对值大于所述凹陷阈值的情况下，判定所述像素点存在凹陷缺陷。

48、可选地，所述获取所述像素点对应的凸起阈值或凹陷阈值，包括：

49、计算所述像素点到所述凸块的中心点之间的中心距离；

50、根据所述中心距离，通过预设的映射关系确定所述像素点的凸起阈值或凹陷阈值；其中，所述映射关系被配置为：所述中心距离越大，对应的凸起阈值或凹陷阈值越大；所述中心距离越小，对应的凸起阈值或凹陷阈值越小。

51、可选地，所述第一条件包括以下一种或多种：存在凸起缺陷的像素点的数量超过第一数量阈值、存在凸起缺陷的像素点的数量占比超过第一占比阈值、存在凸起缺陷的像素点的位置特征满足第一位置约束条件、存在凸起缺陷的像素点的形态特征满足第一形态约束条件；

52、所述第二条件包括以下一种或多种：存在凹陷缺陷的像素点的数量超过第二数量阈值、存在凹陷缺陷的像素点的数量占比超过第二占比阈值、存在凹陷缺陷的像素点的位置特征满足第二位置约束条件、存在凹陷缺陷的像素点的形态特征满足第二形态约束条件。

53、根据本说明书一个或多个实施例的第二方面，提出了一种晶圆凸块的缺陷检测装置，所述装置包括：

54、图像获取单元，获取待测晶圆表面的2d平面图像和3d高度图像，所述待测晶圆表面包括至少一个凸块；

55、区域确定单元，根据所述2d平面图像，确定每个凸块在图像坐标系中的区域信息；

56、高度提取单元，根据每个凸块在图像坐标系中的区域信息，从所述3d高度图像中提取与每个凸块对应的三维高度数据；

57、缺陷检测单元，基于提取的所述三维高度数据，对每一个所述凸块进行缺陷检测，以判定所述凸块是否存在几何尺寸缺陷和/或局部形貌缺陷。

58、根据本说明书一个或多个实施例的第三方面，提出了一种电子设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器通过运行所述可执行指令以实现如前述晶圆凸块的缺陷检测方法的步骤。

59、根据本说明书一个或多个实施例的第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如前述晶圆凸块的缺陷检测方法的步骤。

60、根据本说明书一个或多个实施例的第五方面，提出了一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现如前述晶圆凸块的缺陷检测方法的步骤。

61、由上述实施例可知，采用本说明书提供的上述方案，将待测晶圆表面的2d平面图像和3d高度图像进行结合分析，可根据待测晶圆表面的2d平面图像确定每个凸块在图像坐标系中的区域信息，由此通过2d平面图像实现对每个凸块的精准定位。然后，可根据所述区域信息从待测晶圆表面的3d高度图像中提取与每个凸块对应的三维高度数据，并基于提取的所述三维高度数据对每个凸块进行缺陷检测，以判定所述凸块是否存在几何尺寸缺陷和/或局部形貌缺陷，以实现高精度、高效率的几何尺寸缺陷和局部形貌缺陷检测，克服了传统单一检测方法的局限性。