快速检出硅光电倍增管芯片次品的检测方法技术

本发明专利技术公开的快速检出硅光电倍增管芯片次品的检测方法，利用半导体精密参数分析仪与探针台测量SiPM芯片的伏安特性曲线，芯片无需切片封装，可以直接通过肉眼观察SiPM芯片的反向伏安特性曲线是否有两个凹拐点判断SiPM芯片是否能够正常工作，如果反向伏安特性曲线没有两个凹拐点，则可以判定为次品。本发明专利技术提出的检测方法也可以通过人工智能图像识别判断SiPM芯片的反向伏安(I

【技术实现步骤摘要】
快速检出硅光电倍增管芯片次品的检测方法


[0001]本专利技术属于半导体芯片检测方法
，具体涉及一种快速检出硅光电倍增管芯片次品的检测方法。

技术介绍

[0002]硅光电倍增管(Silicon photomultiplier，SiPM)又名多像素光子计数器(Multi
‑
pixel photon counter，MPPC)，是一种在室温下就具有优秀的光子数分辨能力的单光子灵敏探测器，自2006年首先由日本滨松公司实现商品化以来，在激光雷达、高能粒子物理、核物理、天体物理、核医学成像、光谱学等多个领域的应用逐渐受到重视。然而目前国内外对SiPM关键特性参数的测试方法尚未见到统一的标准或规范。在SiPM芯片批量化生产过程中，准确检出大量SiPM芯片中的少数次品是产品质量保障的前提。现有检出Si PM芯片次品的方法主要是通过封装好的SiPM器件进行测试，主要表征参数有光子探测效率、暗记数、伏安特性、光学串扰概率以及光子数分辨能力等。然而，测量这些参数需要较为繁琐复杂的测试步骤，测试周期较长，测试工作量大、成本较高，不利于批量化快速检出SiPM芯片中的次品。在这样的技术背景下，本专利技术提出通过SiPM芯片的反向伏安特性曲线形貌快速判定待测SiPM芯片是否为次品。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种快速检出硅光电倍增管芯片次品的检测方法，解决现有检测方法效率低的问题。
[0004]本专利技术所采用的技术方案是：快速检出硅光电倍增管芯片次品的检测方法，包括将待测SiPM芯片在光学显微镜下放置在探针台上，金属探针与SiPM芯片阳极对准接触，通过与金属探针相连的检测分析装置施加电压并检测SiPM芯片的暗电流，在计算机上记录数据得到SiPM芯片的反向伏安特性曲线，若反向伏安特性曲线无两个凹拐点则判定SiPM芯片未发生限制性盖革雪崩，即所测SiPM芯片为次品。
[0005]本专利技术的特点还在于：
[0006]快速检出硅光电倍增管芯片次品的检测方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1、设置探针台，在探针台上设置金属探针，将检测分析装置通过三同轴电缆分别连接到金属探针和探针台底座，检测分析装置另外连接计算机，在探针台一侧设置光学显微镜，使光学显微镜视野在探针台中心，金属探针在光学显微镜视野内；
[0008]步骤2、将待测SiPM芯片放置在探针台上，在光学显微镜下调节SiPM芯片和金属探针位置使金属探针置于SiPM芯片阳极上并确保良好接触，探针台底座与SiPM芯片阴极良好接触；
[0009]步骤3、计算机控制软件选定探针台底座为阴极，金属探针为阳极；
[0010]步骤4、计算机控制程序使检测分析装置通过金属探针给SiPM芯片施加反向偏压，探针台底座接收经过SiPM芯片的电流，再经检测分析装置测量SiPM芯片的反向I
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V曲线，计
算机运行程序采集SiPM芯片的反向I
‑
V曲线并直接显示；
[0011]步骤5、判断SiPM芯片的反向I
‑
V曲线是否有两个凹拐点，若凹拐点个数非2，则所测SiPM芯片为次品。
[0012]步骤1中探针台和光学显微镜外共同设有遮光屏蔽罩。
[0013]步骤4中施加反向偏压的电压范围为0V到100V。
[0014]步骤5中凹拐点个数的判断方法既可以为人工肉眼观察，也可以通过人工智能图像识别来判断，还可以通过本专利技术提出的算法来判断。判断算法为：
[0015]S(V)＝dI(V)/dV/I(V)(1)
[0016]式(1)中，dI(V)/dV表示对电流随偏压变化的数据求一阶导数，I(V)表示待测SiPM芯片的反向偏置暗电流随偏压的改变而改变的数据，S(V)表示运算后的数值；
[0017]获得S(V)数据后，再基于S(V)数据获得极值点数目，如果7伏以上极值点数目非2，则所测SiPM芯片判定为次品。
[0018]检测分析装置为半导体精密参数分析仪或精密电流测量源表。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020](1)提出了一种在SiPM芯片制造初测过程中快速检出SiPM芯片中次品的检测方法，降低了检测成本，提高终测前样品的良率；
[0021](2)本专利技术检测方法实施简单，既能够通过反向伏安特性(简称I
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V)曲线人工检出SiPM芯片的次品，也能够通过计算机程序或人工智能识别图像自动检出大量待检SiPM芯片中的次品，可大幅提高SiPM芯片的生产效率。
附图说明
[0022]图1是本专利技术的快速检出硅光电倍增管芯片次品的检测方法的结构示意图；
[0023]图2是本专利技术的快速检出硅光电倍增管芯片次品的检测方法采用的实施装置的结构示意图；
[0024]图3是测量得到的SiPM芯片次品反向伏安特性曲线(简称I
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V曲线)；
[0025]图4是不具有双拐点I
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V曲线的SiPM芯片(次品)输出的波形；
[0026]图5是测量得到的SiPM芯片良品反向伏安特性曲线；
[0027]图6是具有双拐点I
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V曲线的SiPM芯片(良品)的脉冲波形；
[0028]图7是对图5中I
‑
V曲线数据，利用式(1)的算法获得的曲线。
[0029]图中，1.半导体精密参数分析仪，2.金属探针，3.探针台，4.计算机，5.光学显微镜，6.遮光屏蔽罩，7.三同轴电缆。
具体实施方式
[0030]下面结合附图以及具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0031]实施例1
[0032]本专利技术提供了一种快速检出硅光电倍增管芯片次品的检测方法，需要的设备有半导体精密参数分析仪1、金属探针2、探针台3、计算机4、光学显微镜5、遮光屏蔽罩6、三同轴电缆7。将待测SiPM芯片在光学显微镜5下放置在探针台3上，金属探针2与SiPM芯片阳极对准接触，通过半导体精密参数分析仪1施加电压并检测SiPM芯片的暗电流，在计算机4上记
录数据得到待测SiPM芯片的反向伏安特性曲线，若反向伏安特性曲线无两个凹拐点则可判定SiPM芯片未发生限制性盖革雪崩，该SiPM芯片可判定为次品。如图1所示，具体检测步骤如下：
[0033]步骤1：半导体精密参数分析仪1按图2通过三同轴电缆7分别连接到金属探针2和探针台3底座，三同轴电缆7可以很完整的传输信号以及减少干扰和装置的漏电流。半导体精密参数分析仪1另外需连接计算机4，通过计算机软件来控制设备。光学显微镜5视野在探针台3中心，金属探针2在光学显微镜5视野内，光学显微镜5、金属探针2、SiPM芯片、探针台3需竖直对准，测试时在遮光屏蔽罩6中以屏蔽来自外界光线的干扰。
[0034]步骤2：将待测SiPM芯片放置在探针台3上，在光学显微镜5下调节待测SiPM芯片和金属探针2的位置，待测SiPM芯片电极大小在50微米左右，肉眼难以分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.快速检出硅光电倍增管芯片次品的检测方法，其特征在于，包括将待测SiPM芯片在光学显微镜下放置在探针台上，金属探针与SiPM芯片阳极对准接触，通过与金属探针相连的检测分析装置施加电压并检测SiPM芯片的暗电流，在计算机上记录数据得到SiPM芯片的反向伏安特性曲线，若反向伏安特性曲线无两个凹拐点则判定SiPM芯片未发生限制性盖革雪崩，即所测SiPM芯片为次品。2.如权利要求1所述的快速检出硅光电倍增管芯片次品的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、设置探针台(3)，在探针台(3)上设置金属探针(2)，将检测分析装置通过三同轴电缆(7)分别连接到金属探针(2)和探针台(3)底座，检测分析装置另外连接计算机(4)，在探针台(3)一侧设置光学显微镜(5)，使光学显微镜(5)视野在探针台(3)中心，金属探针(2)在光学显微镜(5)视野内；步骤2、将待测SiPM芯片放置在探针台(3)上，在光学显微镜(5)下调节SiPM芯片和金属探针(2)位置使金属探针(2)置于SiPM芯片阳极上并确保良好接触，探针台(3)底座与SiPM芯片阴极良好接触；步骤3、计算机(4)控制软件选定探针台(3)底座为阴极，金属探针(2)为阳极；步骤4、计算机(4)控制程序使检测分析装置通过金属探针(2)给SiPM芯片施加反向偏压，探针台(3)底座接收经过SiPM芯片的电流，再经检测分析装置测量SiPM芯片的反向I
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【专利技术属性】
技术研发人员：张国青，张武，王磊，刘丽娜，李连碧，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：