(57)【要約】【課題】四辺に検査パッドがある複数の固体撮像素子に、それぞれ異なった基板電圧を設定することにより、同時に検査することを可能にする。【解決手段】半導体基板６に制御電圧を印加することにより、光電変換部で発生した過剰電荷を半導体基板６に排出する縦型オーバーフロードレイン部１５を備えた固体撮像素子が前記半導体基板６に２次元状に配置された固体撮像素子群の検査方法であって、互いに斜め方向に位置する複数の固体撮像素子１６，１７に対して、互いに異なる基板電圧を印加して同時に検査する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に制御電圧を印加することにより、光電変換部で発生した過剰電荷を前記半導体基板に排出する縦型オーバーフロードレイン部を備えた固体撮像素子が、前記半導体基板に２次元状に配置された固体撮像素子群の検査方法であって、互いに斜め方向に位置する複数の固体撮像素子に対して、互いに異なる基板電圧を印加して同時に検査することを特徴とする固体撮像素子の検査方法。
【請求項２】
前記複数の固体撮像素子の基板電圧印加用パッドに、各々個別に設定された電圧を印加することを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子の検査方法。
【請求項３】
半導体基板上に２次元状に配置された複数の固体撮像素子の検査パッドにプローブを電気的に接触することにより検査を行う固体撮像素子の検査装置であって、前記プローブを、前記固体撮像素子の各辺に対して、斜め方向から延出させて前記検査パッドに接触させることを特徴とする固体撮像素子の検査装置。
【請求項４】
前記プローブを、前記固体撮像素子の各辺に対して、斜め４５度の方向から延出させて前記検査パッドに接触させることを特徴とする請求項３記載の固体撮像素子の検査装置。
【請求項５】
前記半導体基板上において互いに斜め方向に位置する複数の固体撮像素子の検査パッドに、前記プローブを電気的に接触させることにより検査を行うことを特徴とする請求項３または４記載の固体撮像素子の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハレベルで複数の固体撮像素子チップに対する光学特性検査を同時に実行するプローブカードおよびウエハー検査方法、およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子は、一体型ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮像部、あるいはファックスやイメージスキャナの画像認識センサとして広く用いられており、特にインターライン転送方式ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型固体撮像素子（以下、ＩＴ−ＣＣＤと略す）は低雑音特性を有するため注目されている。その生産数は年々増加しており、検査の高速化、および複数素子の同時測定技術が強く要望されている。
【０００３】
以下、従来の固体撮像素子について図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図４は、従来の一般的な固体撮像素子の構成を概念的に示す平面図であり、１は入射光を光電変換して電荷蓄積する光電変換蓄積ダイオード（以下、フォトダイオードという）であって、２次元的（マトリックス状）に複数分離配列されている。フォトダイオード１の電荷は、垂直転送部２により１水平周期毎に垂直方向に並列電荷転送される。垂直転送部２による並列転送電荷は、水平転送部３により順次読み出され転送されて、信号検出部４により信号電圧に変換される。
【０００５】
図５は図４の固体撮像素子における画素近傍の構造を示す断面図であり、フォトダイオード１はｎ型シリコン基板６上に形成されたｐウェル層５にｎ＋層により形成されている。ｐウェル層５とｎ型シリコン基板６間には電圧Ｖｓｕｂをバイアス印加し、ｐｎ接合されたフォトダイオード１の下部のｐウェル層７が空乏化されている。８はポテンシャルバリア部、９は垂直転送部２のチャンネル（埋め込み層）、１０は垂直転送電極、１１はチャンネルストッパー、１２は光遮光膜、１３は絶縁膜である。
【０００６】
図６は図５のフォトダイオード１のＸ−Ｘ’断面における電位図であり、縦型オーバーフロードレイン部１５のあるフォトダイオード１に蓄積された電荷は、読み出しスイッチ部として機能するポテンシャルバリア部８を開いて、垂直転送部２のチャンネル９へ信号電荷を転送し、その後、再びフォトダイオード１に入射する光により電荷が蓄積される。
【０００７】
図７は従来の固体撮像素子の検査方法を説明するための駆動タイミングチャート図であり、垂直転送部２に印加するパルスφＧ１，φＧ２，φＧ３，φＧ４の駆動タイミングを示す。図８は図７の駆動タイミングチャートにおける読み出しタイミングの拡大図、図９は垂直転送タイミングチャートの拡大図を示す。
【０００８】
図８に示すＯｄｄフィールド期間のｔ＝１で垂直転送部２に印加するパルスφＧ３は、信号電荷の読み出しと転送を制御する。また、Ｅｖｅｎフィールド期間のｔ＝２で垂直転送部２に印加するパルスφＧ１，φＧ２，φＧ３，φＧ４により信号電荷の転送を制御する。すなわち、ミドルレベルとローレベルの２値パルスにより、垂直転送部２から水平転送部３の方向へ信号電荷の転送がなされる。
【０００９】
次に、以上のように構成された固体撮像素子における垂直転送部２とフォトダイオード１の飽和出力測定方法について説明する。
【００１０】
ＣＣＤに照射される光量を通常の約１０００倍以上に設定し、図７で示したタイミングで固体撮像素子を駆動し、基板電圧（Ｖｓｕｂ）を高電圧から低電圧へ変化させる。フォトダイオード１や垂直転送部２に電荷が蓄積され、取り扱える最大レベルを超え飽和状態になると、信号電荷が隣接する垂直転送部２に漏れ込む。その結果、信号検出部４から出力された信号を２次元状にフレームメモリに取り込んだときに、垂直転送部２で転送できずに光照射された領域と同等の信号レベルが下方向に溢れる現象（以下、この現象をレジスタブルーミングが生じると表現する）が発生する。
【００１１】
あるいは、各フォトダイオード１の信号電荷が垂直転送部２に漏れこむと、信号検出部４から出力された信号を２次元状にフレームメモリに取り込んだときに、垂直転送部２に溢れた信号電荷は光照射された領域より低信号レベルが上下方向に全ライン溢れる現象（以下、この現象をフォトダイオードブルーミングが生じると表現する）が発生する。
【００１２】
フォトダイオード１の全領域に光照射し、レジスタブルーミングの場合は、垂直方向の非水平転送部側の遮光膜で遮光されたＯＢ（オプティカルブラック）領域に溢れる信号電荷を検出し、フォトダイオードブルーミングの場合は、レジスタブルーミングの影響を受けないように垂直方向の非水平転送部側のＯＢ領域よりさらに離れた垂直ダミービット部で漏れこむ信号電荷を検出し、それぞれ適正な基板電圧を決め、最大転送電荷量や最大取り扱い電荷量を測定する。
【００１３】
図１０は従来の検査方法が適応される固体撮像素子の検査装置の構成を概念的に示す平面図である。
【００１４】
図１０を参照してウェハレベルでの検査方法を説明する。ウェハレベルで第１素子１６と第２素子１７のように、横方向に隣接する複数の固体撮像素子の検査パッド２６に光照射を可能にするプローブカード基板開口部２５を用いたプローブカード２２のプローブ２４でコンタクトし、それぞれの素子の基板電圧を別時刻で測定し、縦型オーバーフロードレイン部１５の電圧を可変する検査はシリアルに処理していた。
【００１５】
また、前記ブルーミング現象を抑えるために、例えば特許文献１に示すような方法で基板電圧の調整を行っていた。
【特許文献１】特開平５−１０３２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
前記従来の固体撮像素子の検査方法では、それぞれ適正な基板電圧を決め、最大転送電荷量や最大取り扱い電荷量を、ウェハレベルで横方向に隣接する複数の固体撮像素子の基板電圧を別時刻にそれぞれ測定するが、複数の素子をパラレルに同時測定することを考えた場合、各素子の周辺にｎ型基板コンタクト部があり、それぞれの基板電圧に差があるときには、第１素子１６と第２素子１７とが近接する部分の面積に比例して電位差による電流が発生する。
【００１７】
そのため、縦型オーバーフロードレイン部１５の電圧を可変して検査する項目については、各素子の印加電圧の電位差が増大して正確に検査ができず、また、各素子をシリアルに処理する必要があるため、測定時間がかかるという問題を有していた。
【００１８】
また、ウェハレベルで横方向に隣接する固体撮像素子を同時測定するには、上方から受光部に光を照射して検査を行うため、プローブカードのプローブは上下方向しか配置することができないため、各素子の上下の辺の端子にはコンタクトすることができるが、各素子の左右の縦方向に並ぶ端子にはコンタクトすることができなかった。
【００１９】
本発明は、前記従来の課題を解決し、四辺に検査パッドがある複数の固体撮像素子に、それぞれ異なった基板電圧を設定することにより、同時に検査することを可能にする固体撮像素子の検査方法、および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】
【００２０】
前記目的を達成するため、本発明の固体撮像素子の検査方法は、半導体基板に制御電圧を印加することにより、光電変換部で発生した過剰電荷を半導体基板に排出する縦型オーバーフロードレイン部を備えた固体撮像素子が半導体基板に２次元状に配置された固体撮像素子群の検査方法であって、互いに斜め方向に位置する複数の固体撮像素子に対して、互いに異なる基板電圧を印加して同時に検査することを特徴とする。
【００２１】
また、複数の固体撮像素子の基板電圧印加用パッドに各々個別に設定された電圧を印加することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の固体撮像素子の検査装置は、半導体基板上に２次元状に配置された複数の固体撮像素子の検査パッドにプローブを電気的に接触することにより検査を行う検査装置であって、プローブは固体撮像素子の各辺に対して斜め方向から延出する検査パッドに接触することを特徴とする。ここで、プローブは固体撮像素子の各辺に対して斜め４５度の方向から延出して検査パッドに接触することを特徴とする。
【００２３】
また、半導体基板上において互いに斜め方向に位置する複数の固体撮像素子の検査パッドにプローブを電気的に接触することにより検査を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の固体撮像素子の検査方法によれば、複数の固体撮像素子を同時にそれぞれ測定することができ、それぞれの基板電圧が異なる電圧でも、縦型オーバーフロードレイン部の電圧を可変にして検査する項目をパラレル処理することによって測定時間の短縮が可能になり、また四辺に検査パッドがある固体撮像素子でも検査することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における検査方法が適応される固体撮像素子の検査装置の構成を概念的に示す平面図、図２は図１の固体撮像素子の検査方法を説明するためのｂ−ｂ’間の断面図である。
【００２７】
図１，図２において、１は光電変換機能を有するフォトダイオード、２は信号電荷を転送する埋め込み型チャンネル構成の垂直転送部、１０は垂直転送部２を制御する垂直転送電極、３は水平転送部、４は信号検出部、６はｎ型基板、１６は第１素子、１７は第２素子、１８は第１素子１６のｐウェル層、１９は第２素子１７のｐウェル層、２０は第１素子１６のＶＳＵＢ電源、２１は第２素子１７のＶＳＵＢ電源である。
【００２８】
また、２２はウェハレベルで検査するためのプローブカード、２３は各素子の周辺にあるｎ型基板のコンタクト部、２４は各素子の四辺にある検査パッドにコンタクトするためのプローブ、２５はプローブカード基板開口部で光照射するための開口部になり、２７は第１素子１６のｐウェル電源、２８は第２素子１７のｐウェル電源で構成されている。
【００２９】
以上のように構成された固体撮像素子の検査方法について、以下、その動作を説明する。
【００３０】
半導体基板上に光電変換機能を有する光電変換要素がマトリックス状に配列されたフォトダイオード１と該フォトダイオード１に発生する最大発生電荷量をｎ型基板６に印加する電圧で制御し、光電変換された電荷を列方向に転送する垂直転送部２と、各光電変換要素と垂直転送部２とを結合させて各光電変換要素に蓄積された信号電荷の垂直転送部２への読み出し、垂直転送部２により転送された信号電荷を検出する信号検出部４とを備えた固体撮像素子が２次元状配置されたウェハレベルで、同時に複数の固体撮像素子を検査する場合、第１素子のｐウェル層１８と第２素子のｐウェル層１９を第１素子のｐウェル電源２７と第２素子のｐウェル電源２８で０Ｖに設定し、第１素子１６および第２素子１７のＶＳＵＢ電源２１の端子を介してｎ型基板６に印加する電圧を印加し、複数の固体撮像素子の配置を互いに斜め方向に位置させることにより、隣接する素子間の実質的な距離をかせぐことができ、ＶＳＵＢ電源間の抵抗を大きくとることができる。
【００３１】
第１素子１６と第２素子１７素子間の距離を十分に確保することにより、第１素子１６のＶＳＵＢ電源２０の端子と第２素子１７のＶＳＵＢ電源２１の端子から、それぞれの素子のｎ型基板６に独立で異なる電圧を印加しても、ｎ型基板６は高抵抗であることから印加電圧の差によりｎ型基板６を通じて流れる電流を微小に抑えることができ、第１素子１６のＶＳＵＢ電源２０と第２素子１７のＶＳＵＢ電源２１にフォトダイオードブルーミングおよびレジスタブルーミングの抑制電圧で決定した電圧により、図５，図６に示す縦型オーバーフロードレイン部１５の電圧を可変して検査する項目を同時にパラレルに処理することができる。
【００３２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２におけるウェハレベルで複数個検査するためのプローブカードの模式図を図３に示す。
【００３３】
図３において、ウェハレベルで第１素子１６と第２素子１７のように斜め方向に測定する固体撮像素子を配置することにより、隣接する複数の固体撮像素子の端側３辺もしく４辺に形成された検査パッド２６と光照射を可能にするプローブカード基板開口部２５を用いたプローブカード２２のプローブ２４を、すべての検査パッド２６に無理なくコンタクトさせ、固体撮像素子を検査することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態においてプローブ２４は、固体撮像素子の辺に対し斜め４５度から検査パッド２６にコンタクトする方法に限定されるものではなく、固体撮像素子の４辺にコンタクトすることができるものであれば、他の方法であっても構わない。
【００３５】
また、本実施の形態では、固体撮像装置を例に挙げたが、受光部を有する他の半導体素子においても有効である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明に係るプローブカード及び検査方法は、固体撮像素子の検査装置に適用され、ウェハレベルで複数の固体撮像素子チップに対する光学特性検査を同時に実行するプローブカードおよびウエハー検査方法、およびその装置に実施して有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態１における検査方法が適応される固体撮像素子の検査装置の構成を概念的に示す平面図
【図２】実施の形態１における固体撮像素子の検査方法を説明するためのｂ−ｂ’間の断面図
【図３】本発明の実施の形態２におけるウェハレベルで複数個検査するためのプローブカードの模式図
【図４】従来の検査方法が適用される固体撮像素子の構成を概念的に示す平面図
【図５】従来の検査方法が適用される固体撮像素子の駆動方法を説明するための画素近傍の構造を示す断面図
【図６】従来の検査方法が適用される固体撮像素子の駆動方法を説明するため、フォトダイオードと垂直転送部の機能を示すポテンシャル図
【図７】従来の検査方法が適用される固体撮像素子の駆動方法を説明するための駆動タイミングチャート
【図８】図７の駆動タイミングチャートにおける読み出し期間の拡大図
【図９】図７の同駆動タイミングチャートにおける垂直転送期間の拡大図
【図１０】従来の検査方法が適応される固体撮像素子の検査装置の構成を概念的に示す平面図
【符号の説明】
【００３８】
１  フォトダイオード
２  垂直転送部
３  水平転送部
４  信号検出部
５  ｐウェル
６  ｎ型基板
７  フォトダイオード下のｐウェル層
８  ポテンシャルバリア部
９  垂直転送部のチャンネル（埋め込み層）
１０  垂直転送電極
１１  チャンネルストッパー
１２  光遮光膜
１３  絶縁膜
１５  縦型オーバーフロードレイン部
１６  第１素子
１７  第２素子
１８  第１素子のｐウェル層
１９  第２素子のｐウェル層
２０  第１素子のＶＳＵＢ電源
２１  第２素子のＶＳＵＢ電源
２２  プローブカード
２３  ｎ型基板コンタクト部
２４  プローブ
２５  プローブカード基板開口部
２６  検査パッド
２７  第１素子のｐウェル電源
２８  第２素子のｐウェル電源
Ｇ１Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４  電極
φＧ１，φＧ２，φＧ３，φＧ４  パルス波形
【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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【図７】
2006179813.tif 000009
【図８】
2006179813.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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