JP2002033368A

JP2002033368A - 光検出センサの素子耐圧検査方法および光検出センサ

Info

Publication number: JP2002033368A
Application number: JP2000217678A
Authority: JP
Inventors: Michitaka Hayashi; 道孝林; Norihiro Katayama; 片山　　典浩
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-07-18
Filing date: 2000-07-18
Publication date: 2002-01-31

Abstract

(57)【要約】【課題】ワンチップ内に光電変換素子と周辺回路とが形
成された光検出センサにおいて光電変換素子の耐圧を測
定することができるようにする。【解決手段】チップ内においてフォトダイオードＤ１と
定電圧回路１３が形成され、定電圧回路１３とグランド
間にはｎｐｎトランジスタＱ４が形成されている。同じ
くチップ３内にパッドＰ３が設けられている。ウェハ状
態において、パッドＰ３を用いてｎｐｎトランジスタＱ
４をオフ状態に制御してフォトダイオードＤ１の電源ラ
インから定電圧回路１３を電気的に切り離し、この状態
で、パッドＰ２からフォトダイオードＤ１に電圧を印加
して、フォトダイオードＤ１の耐圧の測定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は光検出センサに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車用光検出センサがオートラ
イト装置や自動空調装置に用いられている。このオート
ライト装置は、周囲の明るさに応じて自動的にテールラ
ンプやヘッドランプを点灯・消灯制御する装置であり、
自動空調装置は、太陽の陽射しが強くなり体感温度が上
昇すると自動的にクーラーが入る装置である。

【０００３】この光検出センサにおけるセンサチップと
して光電変換素子（例えば、フォトダイオード）だけで
なく、その周辺回路をワンチップ化したものが知られて
いる（例えば、特開平１０−３０９６０号公報）。詳し
くは、光電変換素子の出力電流を増幅したり、演算し所
望の出力形式にするための回路を集積化した光ＩＣとし
て用いている。

【０００４】しかしながら、この特開平１０−３０９６
０号公報による回路、あるいは、図４に示すような回路
においては、光電変換素子単独の耐圧を測定することが
できない。つまり、図４において光電変換素子Ｄ５０に
対し定電圧回路（ダイオード群）５０を並列接続した場
合、ウェハ状態においてパッドＰ５０から光電変換素子
Ｄ５０に高い電圧を印加してパッドＰ５１に接続した電
流計５１を用いた耐圧試験を行おうとすると、光電変換
素子Ｄ５０に高い電圧を印加しようとした時に定電圧回
路（ダイオード群）５０が作動してしまい光電変換素子
Ｄ５０の耐圧測定を行うことができない。

【０００５】このように、ウェハ状態で電流リークの確
認ができないため、ダイシングを行い組付け後の製品完
成前の検査（出荷時の検査）においてリーク電流が多く
流れて不良となり、歩留り低下を引き起こし、コストア
ップの要因となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明の目
的は、ワンチップ内に光電変換素子と周辺回路とが形成
された光検出センサにおいて光電変換素子の耐圧を測定
することができるようにすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の光検出
センサの素子耐圧検査方法によれば、ウェハ状態におい
て、光電変換素子の電源ラインから周辺回路を電気的に
切り離した状態で、光電変換素子に電圧が印加されて、
光電変換素子の耐圧の測定が行われる。

【０００８】よって、ウェハ状態で光電変換素子の耐圧
を単独で測定でき、特に、コスト的に低いウェハ状態で
測定して不良を検出することにより、コスト的に高い製
品状態で不良として捨てることを防ぐことができる。そ
のため、製品での歩留りも向上し、コスト的にも大幅な
低減を図ることができる。

【０００９】このために、請求項３に記載の光検出セン
サのように、チップ内において周辺回路を光電変換素子
の電源ラインから電気的に切り離すためのスイッチング
素子を形成するとともに、同じくチップ内に、スイッチ
ング素子を制御するためのパッドを設ける。よって、ウ
ェハ状態において、パッドを用いてスイッチング素子を
制御して周辺回路を光電変換素子の電源ラインから電気
的に切り離して耐圧測定を行うことができるようにな
る。

【００１０】請求項２，４に記載のように、前記周辺回
路を、光電変換素子の両端子間に加わる電圧を一定にす
るための回路、または、光電変換素子による光検出信号
を処理するための回路とする場合に適用できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した実施
の形態を図面に従って説明する。本実施の形態における
光検出センサは、車両用自動点消灯制御装置（オートラ
イト装置）に用いられる。つまり、同センサにより周囲
の明るさが検出され、この明るさに応じてランプが自動
点灯・消灯制御されることとなる。

【００１２】図１には、本実施の形態における光検出セ
ンサの平面図を示す。図２には、図１のＡ−Ａ断面図を
示す。ただし、図１は、図２に示すキャップ材である光
学レンズ４を取り外した状態での平面図である。

【００１３】図２において、光検出センサ１は、コネク
タを兼ねるセンサハウジング２と、センサチップ３と、
光学レンズ４と、ターミナル５とを備えている。センサ
ハウジング２は、ケース６とホルダ７から構成され、両
部材６，７は共に合成樹脂よりなる。ケース６は、円筒
状をなし、立設した状態で使用される。また、ホルダ７
は、ケース６内の上部に嵌入されている。ここで、セン
サハウジング２がケース６とホルダ７にて構成されてい
ることから、ケース６を共通部材とし、ホルダ７（受光
素子実装部とコネクタ部）をセンサ仕様毎に変えて用い
ることができる。

【００１４】図２に示すように、ケース６の外周面には
センサ取付け爪８が設けられており、光検出センサ１が
自動車のダッシュパネル９の取付け孔９ａに対し図２
中、Ｘ方向に挿入され、センサ取付け爪８の外方への付
勢力により本センサ１がダッシュパネル９に取り付けら
れる。

【００１５】ホルダ７の上面中央部にはセンサチップ３
が配置されている。また、ホルダ７にはセンサ信号を外
部に出力するための外部出力端子としてのターミナル５
がインサート成形され、ホルダ７の中にターミナル５を
埋設した構造となっている。ターミナル５の一端がホル
ダ７の上面に露出し、ターミナル５の他端がホルダ７の
下面から突出している。

【００１６】図１において、四角形状のセンサチップ３
の中央部には、円形の光量検出用フォトダイオードＤ１
が形成されている。光電変換素子としてのフォトダイオ
ードＤ１は光を電気信号に変換して出力する。また、セ
ンサチップ３には３つの素子耐圧検査用パッドＰ１，Ｐ
２，Ｐ３が形成されている。

【００１７】図２において、光学レンズ４にはプリズム
の集合体レンズ（フレネルレンズ）を用いている。詳し
くは、光学レンズ４は着色ガラスや樹脂（半透明材）よ
りなり、お碗型をなしている。この光学レンズ４がホル
ダ７の外周面に嵌入され、センサチップ３の上方におい
てハウジング２に支持されている。さらに、光学レンズ
４の内周面（下面）の中央部にはプリズム面１０が形成
され、このプリズム面１０により光学レンズ４がレンズ
機能を持つことになる。

【００１８】そして、図２の光学レンズ４の表面側に照
射された光（入射光）は光学レンズ４を通過してセンサ
チップ３のフォトダイオードＤ１（図１参照）に送られ
る。つまり、センサ表面（光学レンズ４）に照射された
光は、レンズ材の屈折率と形状により光路変更されレン
ズ４内を進み、センサチップ３に向かって出射され、セ
ンサチップ３に至る。この光照射に伴いフォトダイオー
ドＤ１から光量に応じた光電流が発生する。

【００１９】図３には、フォトダイオードＤ１と周辺回
路を集積化した光ＩＣ、即ち、フォトダイオードＤ１と
周辺回路をワンチップ化したセンサチップ３の電気的構
成図を示す。

【００２０】図３において、電源端子１１（電圧ＶCC）
に対し抵抗Ｒ１とフォトダイオードＤ１とｎｐｎトラン
ジスタＱ１が直列に接続され、ｎｐｎトランジスタＱ１
のエミッタ側は接地されている。詳しくは、フォトダイ
オードＤ１は、カソードが電源端子１１側となるととも
にアノードがグランド側となっている。また、電源端子
１１は１２ボルト仕様の車載用バッテリのプラス端子と
接続される。このように、光電変換素子であるフォトダ
イオードＤ１は逆バイアス電圧が印加された状態で使用
され、逆方向バイアス効果を利用している。つまり、フ
ォトダイオードＤ１を動作させる際に逆バイアス電圧を
印加してｐｎ接合部近傍に形成される空乏層領域を拡
げ、光の照射により発生したキャリアを効率よく流すよ
うにしている。

【００２１】図３のｎｐｎトランジスタＱ１のコレクタ
・ベース間にはｎｐｎトランジスタＱ３が接続されてい
る。さらに、ｎｐｎトランジスタＱ１のベースにはｎｐ
ｎトランジスタＱ２のベースが接続されている。ｎｐｎ
トランジスタＱ２，Ｑ３には定電圧がそれぞれ印加され
る。そして、フォトダイオードＤ１において光量に応じ
た電流が流れると、この電流がトランジスタＱ１，Ｑ
２，Ｑ３により増幅され、増幅された電流がトランジス
タＱ２に流れる。この電流が電圧に変換されて外部に出
力されるようになっている。この出力信号によりランプ
の点灯・消灯が実行される。

【００２２】また、ｎｐｎトランジスタＱ１のコレクタ
側にはパッドＰ１（図１参照）が接続され、このパッド
Ｐ１に電流計１２を接続することができるようになって
いる。

【００２３】抵抗Ｒ１とフォトダイオードＤ１の間の接
続点ａには、周辺回路としての定電圧回路１３が接続さ
れ、チップ３内にフォトダイオードＤ１と定電圧回路１
３とをワンチップ化した光ＩＣを構成している。本例で
は、定電圧回路１３として、複数のダイオードを直列接
続したダイオード群を使用しており、ダイオード群のア
ノードが接続点ａ側となり、カソードがグランド側とな
っている。

【００２４】さらに、チップ３内において定電圧回路１
３（ダイオード群のカソード）とグランド間には、スイ
ッチング素子としてのｎｐｎトランジスタＱ４が挿入
（形成）されている。ｎｐｎトランジスタＱ４がオンし
た状態では、定電圧回路１３（ダイオード群のカソー
ド）がグランドと接続される。この状態においては、フ
ォトダイオードＤ１に対し並列接続された定電圧回路１
３が作動して、フォトダイオードＤ１の両端子に加わる
電圧を一定にし、暗電流の影響を受けにくくする。一
方、ｎｐｎトランジスタＱ４がオフした状態では、定電
圧回路１３（ダイオード群のカソード）とグランド間が
遮断され、定電圧回路１３がフォトダイオードＤ１の電
源ラインから電気的に切り離されることになる。

【００２５】また、ｎｐｎトランジスタＱ４のベース端
子は、抵抗Ｒ２を介して電源端子１１と接続されるとと
もに、パッドＰ３（図１参照）と接続されている。さら
に、抵抗Ｒ１とフォトダイオードＤ１の間の接続点ａに
は、パッドＰ２（図１参照）が接続され、このパッドＰ
２に電源１４を接続することができるようになってい
る。

【００２６】次に、この耐圧測定回路を具備した光ＩＣ
の動作、即ち、光検出センサの素子耐圧検査方法を説明
する。まず、ウェハ状態において、パッドＰ３をグラン
ド側に接続することにより、ｎｐｎトランジスタＱ４を
オフさせる。これにより、フォトダイオードＤ１の電源
ラインから定電圧回路１３が電気的に切り離され、定電
圧回路１３（ダイオード群）は作動しない。また、パッ
ドＰ１とグランド間に電流計１２を接続するとともに、
パッドＰ２とグランド間に別の電源１４を接続する。

【００２７】この状態で、電源１４による電圧をフォト
ダイオードＤ１に印加して、その電圧値に対応した電流
計１２による電流値を読み出してフォトダイオードＤ１
の耐圧を測定する。例えば、電源１４にてフォトダイオ
ードＤ１に３０ボルトの電圧を印加することにより、電
流計１２にて所定範囲内の電流が検出されれば耐圧３０
ボルトがあり、所定範囲外の電流であれば耐圧として３
０ボルト未満であることが検出できる。

【００２８】素子耐圧の検査を終えた後において、ウェ
ハはダイシングにて各チップに分けられて各製品に組付
けられる。そして、製品完成前の出荷時での検査（製品
状態での電流リークの有無など）が行われ、良品のみが
出荷される。

【００２９】この製品状態では、パッドＰ３はオープン
であり、ｎｐｎトランジスタＱ４のベース電位が抵抗Ｒ
２を介した電源電圧ＶCCにて所定の電位とされる。その
ため、ｎｐｎトランジスタＱ４はオンとなり、定電圧回
路１３（ダイオード群）が作動し、フォトダイオードＤ
１には一定電圧しか印加されない。そのために、フォト
ダイオードＤ１は暗電流の影響を受けにくくなる。この
ように製品状態では、フォトダイオードＤ１が正常に動
作する。

【００３０】なお、図３ではフォトダイオード（光電変
換素子）Ｄ１が一個の場合で説明したが、複数の並列の
光電変換素子でも同様な本手法を用いれば、複数の並列
の光電変換素子それぞれの耐圧検査を行うことができ
る。

【００３１】このように、本実施の形態は下記の特徴を
有する。（イ）光検出センサとして、センサチップ３内において
定電圧回路（周辺回路）１３をフォトダイオードＤ１の
電源ラインから電気的に切り離すためのｎｐｎトランジ
スタＱ４（スイッチング素子）を形成するとともに、同
じくセンサチップ３内に、ｎｐｎトランジスタＱ４を制
御するためのパッドＰ３を設けた。これにより、ウェハ
状態での素子耐圧検査時に、パッドＰ３を用いてｎｐｎ
トランジスタＱ４をオフ状態に制御して定電圧回路１３
をフォトダイオードＤ１の電源ラインから電気的に切り
離して耐圧測定を行うことができるようにした。

【００３２】つまり、光検出センサの素子耐圧検査方法
として、センサチップ３をダイシングする前のウェハ状
態において、フォトダイオードＤ１（光電変換素子）の
電源ラインから定電圧回路（周辺回路）１３を電気的に
切り離した状態で、フォトダイオードＤ１に電圧を印加
して、フォトダイオードＤ１の耐圧の測定を行うように
した。よって、ウェハ状態でフォトダイオードＤ１の耐
圧を単独で測定でき、特に、コスト的に低いウェハ状態
で測定して不良を検出することにより、コスト的に高い
製品状態で不良として捨てることを防ぐことができる。
そのため、製品での歩留りも向上し、コスト的にも大幅
な低減を図ることができる。

【００３３】これまでの説明においては光電変換素子と
してフォトダイオードを用いてきたが、他にも例えばフ
ォトトランジスタを用いてもよい。また、光電変換素子
（Ｄ１）に対し並列接続された周辺回路は、定電圧回路
１３（ダイオード群）であったが、他の回路であっても
よい。例えば、光電変換素子（Ｄ１）による光検出信号
を処理するための処理回路などであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態における光検出センサの平面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】光ＩＣの電気的構成図。

【図４】従来技術を説明するための電気的構成図。

【符号の説明】

１…光検出センサ、３…センサチップ、１３…定電圧回
路、Ｄ１…フォトダイオード、Ｑ４…ｎｐｎトランジス
タ、Ｐ３…パッド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G065 AA03 AB04 BA07 BA09 BE08 DA02 3K039 CC01 CC09 DA02 LB01 LB05 MA01 4M106 AA01 AB09 AB11 AC08 BA14 CA01 CA02 CA17 DH12 DJ27 5F049 MA01 MA11 NA20 NB10 PA17 RA06 RA08 RA10 UA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電圧が印加された状態で使用される光電
変換素子（Ｄ１）と、前記光電変換素子（Ｄ１）に対し
並列接続された周辺回路（１３）とをワンチップ化した
光検出センサの素子耐圧検査方法であって、ウェハ状態において、光電変換素子（Ｄ１）の電源ライ
ンから前記周辺回路（１３）を電気的に切り離した状態
で、光電変換素子（Ｄ１）に電圧を印加して、当該光電
変換素子（Ｄ１）の耐圧を測定するようにしたことを特
徴とする光検出センサの素子耐圧検査方法。
【請求項２】前記周辺回路（１３）は、光電変換素子
（Ｄ１）の両端子間に加わる電圧を一定にするための回
路、または、光電変換素子（Ｄ１）による光検出信号を
処理するための回路であることを特徴とする請求項１に
記載の光検出センサの素子耐圧検査方法。
【請求項３】電圧が印加された状態で使用される光電
変換素子（Ｄ１）と、前記光電変換素子（Ｄ１）に対し
並列接続された周辺回路（１３）とをワンチップ化した
光検出センサであって、チップ（３）内において周辺回路（１３）を光電変換素
子（Ｄ１）の電源ラインから電気的に切り離すためのス
イッチング素子（Ｑ４）を形成するとともに、同じくチ
ップ（３）内に、前記スイッチング素子（Ｑ４）を制御
するためのパッド（Ｐ３）を設けたことを特徴とする光
検出センサ。
【請求項４】前記周辺回路（１３）は、光電変換素子
（Ｄ１）の両端子間に加わる電圧を一定にするための回
路、または、光電変換素子（Ｄ１）による光検出信号を
処理するための回路であることを特徴とする請求項３に
記載の光検出センサ。