(57)【要約】【課題】検査用素子及び出力回路を含む半導体センサの小型化及び低コスト化を実現できる半導体センサの検査装置を提供する。【解決手段】センサシステムは、ＭＥＭＳセンサ１に接続され、物理量に応じた信号を検出して、物理量信号を出力するＡＳＩＣ２と、ＭＥＭＳセンサ１内に設けられ、ＡＳＩＣ２から出力する物理量信号を検査するためにＡＳＩＣ２に物理量が検出されるコンデンサＣrefとを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量を検出する半導体センサの検査装置であって、
前記半導体センサのセンサ構造体に接続され、前記物理量に応じた信号を検出して、物理量信号を出力する信号出力部と、
前記センサ構造体内に設けられ、前記信号出力部から出力する物理量信号を検査するために前記信号出力部に物理量が検出される検査用素子と
を備えることを特徴とする半導体センサの検査装置。
【請求項２】
前記検査用素子は、前記センサ構造体の動作に影響を受けないよう設けられ、一定の回路定数を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体センサの検査装置。
【請求項３】
前記検査用素子は、抵抗体、コンデンサ、コイルの何れかであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体センサの検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体センサの検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１には、集積回路を配設した集積回路基板にＭＥＭＳ素子を搭載する前に、その集積回路基板が仕様通りの性能があるかを正しく検査することができる集積回路基板用検査装置が記載されている。
【０００３】
この集積回路基板用検査装置は、ＭＥＭＳ素子における電極部と同一の大きさで剛性を有する検査用接続部を含み、ＭＥＭＳ素子と同一の構成及び大きさを有する検査用素子を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２２０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１等では、検査用素子がＭＥＭＳ素子と別体で設けられている。したがって、特許文献１等では、ＭＥＭＳ素子の動作を検出したセンサ値を出力する出力回路のテストを、ＭＥＭＳ素子とは別体の検査用素子を使用して行う必要がある。
【０００６】
例えば、ＭＥＭＳチップのセルフテストとしては、静電容量型のＭＥＭＳ素子の場合、可動電極にＡＳＩＣ（出力回路）から電圧を印加して電極を動作させることで実現している。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、検査用素子及び出力回路を含む半導体センサの小型化及び低コスト化を実現できる半導体センサの検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様に係る半導体センサの検査装置は、物理量を検出する半導体センサの検査装置であって、前記半導体センサのセンサ構造体に接続され、前記物理量に応じた信号を検出して、物理量信号を出力する信号出力部と、前記センサ構造体内に設けられ、前記信号出力部から出力する物理量信号を検査するために前記信号出力部に物理量が検出される検査用素子とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の態様に係る半導体センサの検査装置は、上記第１の態様の半導体センサの検査装置であって、検査用素子は、前記センサ構造体の動作に影響を受けないよう設けられ、一定の回路定数を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の第３の態様に係る半導体センサの検査装置は、上記第１又は第２態様の半導体センサの検査装置であって、検査用素子は、抵抗体、コンデンサ、コイルの何れかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、検査用素子をセンサ構造体内に設け、信号出力部内に設けていないので、信号出力部に検査用素子を設けるための面積を縮小でき、信号出力部の小型化及び低コスト化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態として示すセンサシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態として示すセンサシステムにおいて、検査用素子がコンデンサである一構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態として示すセンサシステムにおいて、検査用素子及びセンサ構造体の一構成例を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態として示すセンサシステムにおいて、選択回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施形態として示すセンサシステムにおいて、検査用素子が抵抗体である一構成例を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態として示すセンサシステムにおいて、検査用素子がコイルである一構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
本発明の実施形態として示すセンサシステムは、例えば図１に示すように行使される。このセンサシステムは、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）センサ１と、信号出力部としてのＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）２とを有する。
【００１５】
ＭＥＭＳセンサ１は、ＭＥＭＳセンサ構造体に加え、セルフテスト回路１１を含む。ＭＥＭＳセンサ構造体は、例えば基板上に半導体製造プロセスによって製造された可動部や固定部等を有する静電容量型のものが挙げられる。また、他のＭＥＭＳセンサ構造体の例としては、ダイヤフラムやピエゾ抵抗素子等を有するピエゾ抵抗型が挙げられる。
【００１６】
セルフテスト回路１１は、センサ構造体内に設けられ、ＡＳＩＣ２から出力する物理量信号を検査するために、ＡＳＩＣ２に物理量が検出される検査用素子を含む。
【００１７】
ＡＳＩＣ２は、選択回路２１、アンプ回路２２及びＡ／Ｄ変換回路２３を含む信号変換回路、デジタル信号補正回路２４、信号出力回路２５を含む。信号出力回路２５は、例えばＳＰＩやＩ２Ｃといったインターフェース回路である。
【００１８】
選択回路２１は、セルフテスト回路１１を含むＭＥＭＳセンサ１とＡＳＩＣ２との接続関係を選択する。選択回路２１は、少なくとも一つがＧＮＤ端子である複数の端子Ａ〜Ｅを有している。選択回路２１は、所定の規則に従ってＭＥＭＳセンサ１とＡＳＩＣ２との接続関係を切り換える。選択回路２１は、ＭＥＭＳセンサ１とＡＳＩＣ２との接続関係に応じて、ＭＥＭＳセンサ１又はセルフテスト回路１１から出力信号が供給される。選択回路２１は、供給された出力信号を信号変換回路に出力する。
【００１９】
信号変換回路は、選択回路２１から出力された出力信号を、アンプ回路２２によって増幅する。アンプ回路２２によって増幅された出力信号は、Ａ／Ｄ変換回路２３によってデジタル信号に変換される。
【００２０】
デジタル信号補正回路２４は、Ａ／Ｄ変換回路２３によって変換されたデジタル信号に所定の補正処理を施す。補正処理が施されたデジタル信号は、センサ信号として信号出力回路２５から出力される。
【００２１】
このようなセンサシステムは、ＭＥＭＳセンサ１によって物理量を検出してＡＳＩＣ２によりセンサ信号を出力するに際して、セルフテスト回路１１を利用してＡＳＩＣ２の全体が正しく動作しているかのセルフテストを実施できる。
【００２２】
このセルフテスト回路１１は、例えば、ＭＥＭＳセンサ１内に設けられ、ＡＳＩＣ２から出力する物理量信号を検査するためにＡＳＩＣ２に物理量が検出される検査用素子を有する。この検査用素子は、例えば、図２に示すようなコンデンサＣrefである。このコンデンサＣrefは、静電容量型センサとしてのＭＥＭＳセンサ１内に形成されている。コンデンサＣrefは、センサ構造体としてのＭＥＭＳセンサ１の動作に影響を受けない一定の回路定数を有する固定キャパシタンスである。
【００２３】
また、コンデンサＣrefとしては、例えば配線パターンによる寄生容量や、固定電極間の容量として形成してもよい。また、コンデンサＣrefは、ＭＥＭＳセンサ１にＡＳＩＣ２の検査専用の構造体を設けて実現してもよい。
【００２４】
図２に示すセンサシステムにおいて、ＭＥＭＳセンサ１は静電容量型のセンサである。ＭＥＭＳセンサ１は、検出対象の物理量に応じて静電容量が変化するコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３を有する。コンデンサＣ１は、選択回路２１におけるスイッチ端子ＳＷ１とＧＮＤ端子との間に接続されている。コンデンサＣ２は、選択回路２１におけるスイッチ端子ＳＷ２とＧＮＤ端子との間に接続されている。コンデンサＣ３は、選択回路２１におけるスイッチ端子ＳＷ３とＧＮＤ端子との間に接続されている。選択回路２１は、何れかのスイッチ端子ＳＷ１〜３と、ＧＮＤ端子とを接続するように切り換える。これにより、選択回路２１は、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３の何れかの静電容量に応じた出力信号を検出できる。
【００２５】
また、検査用素子としてのコンデンサＣrefは、選択回路２１におけるＧＮＤ端子とスイッチ端子ＳＷ４との間に接続されている。選択回路２１は、ＡＳＩＣ２の検査時には、ＧＮＤ端子とスイッチ端子ＳＷ４とを接続するように切り換える。これにより、選択回路２１は、コンデンサＣrefの静電容量に応じた検査用出力信号を検出できる。
【００２６】
このようなＭＥＭＳセンサ１及びセルフテスト回路１１は、例えば図３に示すように構成される。図３は、ＭＥＭＳセンサ１及びセルフテスト回路１１の一部を示す断面図である。ＭＥＭＳセンサ１及びセルフテスト回路１１は、基板１００上に、半導体層１０１、電極１０２が形成されて構成されている。
【００２７】
固定電極１０２ａと、可動電極１０２ｂとによってコンデンサＣ１を形成している。固定電極１０２ａは、スイッチ端子ＳＷ１と接続された回路電極１０３ａと接続されている。可動電極１０２ｂは、ＧＮＤ端子と接続された回路電極１０３ｂと接続されている。これにより、このコンデンサＣ１の静電容量は、固定電極１０２ａ及び回路電極１０３ａ、回路電極１０３ａ、１０３ｂを介して選択回路２１により検出可能となっている。
【００２８】
また、基板１００上には検査用電極１０３ｃが形成され、検査用電極１０３ｃには回路電極１０３ｄが接続されている。検査用電極１０３ｃと回路電極１０３ｄとが挟む半導体層１０１には、所定の寄生容量が発生する。この検査用電極１０３ｃと回路電極１０３ｄとの間の寄生容量が、コンデンサＣrefの静電容量となる。これにより、コンデンサＣrefはセンサ構造体としての可動電極１０２ｂ等の動作に影響を受けないよう設けられている。検査用電極１０３ｃ、回路電極１０３ｄは、選択回路２１のスイッチ端子ＳＷ４に接続されている。これにより、コンデンサＣrefの静電容量は、検査用電極１０３ｃ、回路電極１０３ｄを介して選択回路２１により検出可能となっている。
【００２９】
このようなセンサシステムは、ＡＳＩＣ２の検査時に、選択回路２１によってスイッチ端子ＳＷ４を接続する。例えば図４に示すように、選択回路２１は、スイッチ端子ＳＷ１、スイッチ端子ＳＷ２、スイッチ端子ＳＷ３、スイッチ端子ＳＷ４の順番でＧＮＤ端子と接続する。各スイッチ端子ＳＷ１〜４とＧＮＤ端子が順次接続された期間に応じて、コンデンサＣ１の静電容量に応じた出力信号、コンデンサＣ２の静電容量に応じた出力信号、コンデンサＣ３の静電容量に応じた出力信号、コンデンサＣrefの静電容量に応じた出力信号が出力される。これにより、ＡＳＩＣ２は、スイッチ端子ＳＷ４を接続した時のコンデンサＣrefの静電容量に応じた出力信号が固定値であるか否かを判定する。ＡＳＩＣ２は、コンデンサＣrefの静電容量に応じた出力信号が固定値である場合にはＡＳＩＣ２が正常であると判定できる。
【００３０】
また、センサシステムの他の例としては、図５に示すように、ＭＥＭＳセンサ１をピエゾ抵抗体Ｒ１，Ｒ２とし、検査用素子を固定抵抗Ｒrefとしてもよい。固定抵抗Ｒrefは、ＭＥＭＳセンサ１中に熱拡散やインプラなどによる不純物注入によって抵抗体やＰＮ接合を形成してもよく、接合部の接触抵抗などで実現してもよい。このセンサシステムは、選択回路２１のスイッチ端子ＳＷ１にピエゾ抵抗体Ｒ１を接続している。選択回路２１のスイッチ端子ＳＷ２にはピエゾ抵抗体Ｒ２が接続されている。選択回路２１のスイッチ端子ＳＷ３には固定抵抗Ｒrefが接続されている。
【００３１】
更に、上述したセンサシステムにおいて、図６に示すように、検査用素子はコイルであってもよい。
【００３２】
以上のように、本実施形態として示したセンサシステムによれば、検査用素子をＭＥＭＳセンサ１内に設け、ＡＳＩＣ２内に設けていないので、ＡＳＩＣ２に検査用素子を設けるための面積を縮小でき、検査用素子及び出力回路を含むセンサシステムの小型化及び低コスト化を実現できる。
【００３３】
また、このセンサシステムによれば、ＭＥＭＳセンサ１内の検査用素子を用いて、センサシステムの出荷後であってもＡＳＩＣ２を構成する各部（シグナルパス）の全体が正しい動作をすることを確認できる。
【００３４】
更に、このセンサシステムによれば、検査用素子を、ＭＥＭＳセンサ１の動作に影響を受けない一定の回路定数としたので、ＭＥＭＳセンサ１の動作に拘わらず固定値の出力信号を得ることができ、ＡＳＩＣ２のテストの精度を高くできる。
【００３５】
更にまた、このセンサシステムによれば、検査用素子を、抵抗体、コンデンサ、コイルの何れかにすることができるので、静電容量型のセンサ、ピエゾ抵抗体のセンサといったように、種々のＭＥＭＳセンサ１であっても、ＡＳＩＣ２の検査を行うことができる。
【００３６】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００３７】
１  ＭＥＭＳセンサ
２  ＡＳＩＣ
１１  セルフテスト回路
２１  選択回路
２２  アンプ回路
２３  Ａ／Ｄ変換回路
２４  デジタル信号補正回路
２５  信号出力回路
１００  基板
１０１  半導体層
１０２ａ  固定電極
１０２ｂ  可動電極
１０３ａ、１０３ｂ  回路電極
１０３ｃ、１０３ｄ  検査用電極
１０３ｄ  回路電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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