JP4243750B2 - 容量性センサー集積回路上の表面損傷を検知する溶液及び方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大略、集積回路における欠陥を検知する技術に関するものであって、更に詳細には、容量性センサー集積回路の表面上における比較的小さな表面損傷又はその他の不規則性を検知する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
導電性のリード又はピンを除いて保護用パッケージング内に完全に封止されている典型的な集積回路と異なり、指紋センサー及びその他のコンデンサ集積回路は、必然的に、集積回路コアに近接して露出されたセンサー表面を有するものでなければならない。簡単な例を図３Ａ及び３Ｂに示してある。図３Ａは容量性指紋センサー３００の概略平面図であり、上側に存在する誘電体即ちパッシベーション層がない状態の容量性センサー電極のレイアウトを示しており、図３ＢはＡ−Ａ線に沿って取った容量性指紋センサー３００の概略断面図であり、その上側に存在する層を示している。
【０００３】
容量性指紋センサー３００はピクセル即ちセルからなる二次元アレイを有しており、各セルは、図示例においては、検知及び制御回路を実現する装置（不図示）を包含する基板の上にパターン形成した導電性プレートによって形成されている一対の容量性センサー電極３０１及び３０２を包含している。層間誘電体３０４（例えば、酸化物）が容量性センサー電極３０１及び３０２の間に配設されている。パッシベーション層３０５が層間誘電体３０４の上に配設されており且つセンサー表面３０６を形成しており、その上に指紋パターンを検知するために指を配置させる。
【０００４】
上述したタイプの容量性指紋センサーにおける１つの問題は局所化された表面損傷３０７（例えば、スカロップ又はトラフ）及び上部パッシベーション層３０５の検知表面３０６におけるその他の不規則性である。１０乃至４０ミクロン（μｍ）の長さで１ミクロン未満の幅のレベルにおいて、このような表面不規則性は顕微鏡検査によって検知することは事実上不可能である。このような軽度の損傷の場合、損傷により影響されたピクセルによって初期的には未だに指紋を検知することが可能であるが、その損傷は指紋画像において見ることは不可能である。
【０００５】
然しながら、損傷箇所は時間と共に劣化し、ピクセルを変調させ且つ画像を変化させる。ピクセル利得は、例えば、元の利得の約３分の１劣化する場合があり、表面損傷の領域内に位置されているフローティングコンデンサプレートにあたかも結合されているように動作する。従って、表面損傷乃至は不規則性は、コンデンサプレートの結合の間の干渉における増加の結果として指紋画像における「白色」領域（即ち、センサーアレイ内の無効な即ちほぼ不感性領域）としてほぼ１ヶ月乃至３ヶ月の使用の後に表われてくる。初期的には完全に機能的であった指紋センサー装置は、その問題を解消する方法が知られていないために表面損傷乃至は不規則性を知得することなしに（又は、それを検知する何等の手段なしに）比較的短い期間の使用の後に機能的に許容不可能なものとなる。
【０００６】
従って、指紋センサー装置又はその他の結合されたフリンジコンデンサ回路のセンサーコンデンサ上の小さな表面損傷及び／又は不規則性を検知する技術を提供することの必要性が存在している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠点を解消し、容量性センサー集積回路の表面における損傷又はその他の不規則性を検知する技術を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、集積回路において使用する容量性集積回路の検知表面上の小さな表面損傷乃至は不規則性を検知する技術が提供される。本発明の１側面によれば、センサーアレイに対する容量の読みからなる予備的画像を採取し、検知表面を電解質溶液でコーティングし、次いで検知表面がコーティングされている間及び／又は電解質溶液を除去した後に付加的な画像を採取する。該電解質溶液は表面損傷又は不規則性によって発生されるピクセルの劣化及び欠陥の顕在化を加速させる。電解質コーティングが検知表面上に存在している間次いで電解質コーティングを除去した後においての予備的画像におけるグレイスケール（中間調）ピクセルの変化によって欠陥領域が識別される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に説明する図１Ａ−１Ｂ乃至２Ａ−２Ｄ及び本発明の原理を本明細書において説明するために使用する種々の実施例は単に例示的なものであって本発明の範囲を制限すべく解釈されるべきものではない。当業者によって理解されるように、本発明の原理は種々の変形例において適用することが可能であることは勿論である。
【００１０】
図１Ａ及び１Ｂは本発明の１実施例に基づいて容量性センサー集積回路の検知表面上の小さな表面損傷又は不規則性を検知する技術を示している。図１Ａは容量性集積回路の検知表面上の小さな表面損傷を検知するテストシステムの概略ブロック図である。テストシステム１００は、テスト用物体１０２に関して以下に説明する処理を実施するテストユニット１０１を有している。テスト用物体１０２は、パッケージングの前又は後のいずれかの個別的な容量性集積回路、又は複数個の容量性センサー集積回路ダイを包含するウエハとすることが可能である。いずれの場合においても、テストユニット１０１は容量性集積回路テスト用物体１０２内の検知及び制御回路へ接続する。
【００１１】
図１Ｂは本発明の１実施例に基づいて容量性センサー集積回路の検知表面上の小さな表面損傷又は不規則性を検知するプロセスを示したフローチャートである。プロセス１０３は集積回路テスト物体１０２内の容量性センサーアレイへの接続及びテストの開始（ステップ１０４）で開始する。次いで、コンデンサセンサーアレイの「グレイスケール」出力（即ち、該アレイの感度が向上されるか又は劣化される前の出力）の予備的画像がコンデンサ値を読取ることによって基準として取られる（ステップ１０５）。
【００１２】
次いで、検知表面を電解質溶液でコーティングして損傷領域又は不規則性領域を「被覆」する（ステップ１０６）。塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）等の強電解質溶液を使用して通常時間が経過した場合に見られる容量性アレイ出力に対する変化を加速させる。好適な電解質溶液は飽和塩化ナトリウム溶液１部（水中）とメタノール２部である。例えば水酸化カリウム（ＫａＯＨ）溶液等のその他の強電解質又はクエン酸又は重炭酸ナトリウム溶液等の弱電解質を使用することも可能である。検知表面を形成するために使用されるシリコンをベースとしたパッシベーション物質は疎水性の傾向があり、従って単純な電解質溶液は表面を良好にウェット即ち湿潤させるものではない。アルコール溶液は良好な表面張力を示すものであるが、塩化ナトリウムはアルコール中に良好に溶解するものではない。従って、好適な電解質溶液は上述した飽和塩水とメタノールの組み合わせである。何故ならば、メタノールは表面張力を破壊し粘着性を促進させるからである。然しながら、低表面張力を有するその他の表面活性剤又は溶媒をアルコール又はメタノールの代わりに使用することが可能であり、又は検知表面の組成に依存して必要でない場合がある。
【００１３】
容量性センサー集積回路の検知表面を電解質溶液でコーティングすると、コンデンサ読みの値を再度採取し（ステップ１０７）且つ元の画像と比較する。電解質溶液の存在はセンサーアレイを形成する導電性プレートの容量結合及びピクセルの感度を増加させ、センサーアレイ上方の接地したプレートとして作用する。ピクセルを形成する一対の導電性表面に対する容量結合と共に利得が増加する画像検知システム内において、容量性センサーアレイの機能性に対する何等かの変化は影響されたピクセルが黒色を示すものとして表われる。然しながら、その他の画像検知システムにおいては、その変化は異なる態様で顕在化する場合がある。
【００１４】
次いで、精密拭き取り（ステップ１０８）によって電解質溶液を除去し、且つピクセル容量値を読取ることによって画像を再度採取する（ステップ１０９）。電荷を収集する容量性センサー導電性プレート上の局所化されたフローティングプレートとして顕在化する表面損傷又は不規則性を具備するピクセルは上述したタイプの画像検知システムの場合には、該画像を白色として示すことになる。異なる画像検知機構を該容量性センサーと共に使用する場合には、その変化は異なる態様で顕在化する場合がある。
【００１５】
電解質溶液が存在する場合の画像及び電解質溶液を除去した後の画像を予備的画像と視覚的に又はアルゴリズムによって比較し（ステップ１１０）、表面損傷又は不規則性を有するものとして示される区域は該画像のピクセルにおける変化によって表わされる。次いで、これらの位置を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は光学的顕微鏡で検査して電解質溶液での変化によって識別された損傷を探し出す。
【００１６】
表面損傷又は不規則性を有するものとして判別される容量性センサー集積回路は廃棄されるか、又は修正することによって許容可能な性能が得られる場合には表面損傷によって影響されたピクセルをディスエーブルさせるべく修正することが可能である。次いで、本プロセスは別の容量性センサー集積回路をテストするまでアイドル状態とされる（ステップ１１１）。
【００１７】
図１Ａを参照すると、テストユニット１０１は、テスト期間中に画像データを格納するメモリ１１２を有しており、更に画像データを比較し且つ変化を識別し及び／又はテストユニット１０１の動作を制御するための従来の処理モジュール（不図示）を有している。テストシステム１００は、更に、識別された表面損傷の検知を検査するために使用される顕微鏡１１４へのデータリンク１１３を有することが可能である。
【００１８】
図２Ａ乃至２Ｄは本発明の１実施例に基づいて検知表面上の小さな表面損傷又は不規則性を検知する期間中の容量性センサーアレイ画像を示している。これらの画像の各々は単一の容量性センサー集積回路で採取したものである。図２Ａは電解質溶液を付与する前の容量性センサーアレイの初期的な「グレイスケール」画像を示している。表面損傷又は不規則性は見られない。
【００１９】
図２Ｂは容量性センサー集積回路の検知表面上に電解質溶液が存在する状態で同一のセンサーアレイによって採取した画像を示している。該画像内に狭い表面切り傷２００がラインとして表われており、該ラインは、使用したピクセル利得装置のために、損傷されていないピクセルよりも大略より暗い状態に表われている。
【００２０】
図２Ｃは電解質溶液を除去した後のセンサーアレイの画像を示しており、その場合に、該切り傷の少なくとも幾等かが残存しているが、白色のラインとして残存している。図２Ｄは損傷を電解質溶液で被覆した後にコンデンサ集積回路センサーを使用して採取した指紋画像を示している。切り傷は指紋の特徴と重ね合わせられており明らかに認識可能である。
【００２１】
本発明は指紋センサー等の結合型容量集積回路の検知表面上の極めて小さな表面損傷又は不規則性の効果の顕在化を加速させる。通常の使用期間中に顕在化するよりもずっと前に表面損傷又は不規則性を検知することが可能である。
【００２２】
以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 本発明の１実施例に基づく容量性センサー集積回路の検知表面上の小さな表面損傷又は不規則性を検知する装置を示した概略ブロック図。
【図１Ｂ】 本発明の１実施例に基づく容量性センサー集積回路の検知表面上の小さな表面損傷又は不規則性を検知する方法を示したフローチャート。
【図２】 （Ａ）乃至（Ｄ）は本発明の１実施例に基づいて検知表面上の小さな表面損傷又は不規則性の検知期間中における容量性センサーアレイ画像の状態を示した各説明図。
【図３】 （Ａ）及び（Ｂ）は本発明を適用することが可能な容量性指紋センサーを示した夫々概略平面図及び概略断面図。
【符号の説明】
１００ テストシステム
１０１ テストユニット
１０２ テスト用物体
１１２ メモリ
１１３ データリンク
１１４ 顕微鏡

Claims (20)

1. 容量性センサー集積回路に使用するための表面損傷を検知する方法において、
   複数個の容量性センサーに対して予備的画像を採取し、
   前記容量性センサーの検知表面を電解質溶液でコーティングし、
   前記電解質溶液が前記検知表面上に存在する間か又は前記電解質溶液を前記検知表面から除去した後のいずれかにおいて前記容量性センサーに対して少なくとも１個の付加的な画像を採取し、
   前記予備的画像を前記少なくとも１個の付加的な画像と比較してピクセル変化から前記検知表面上の欠陥を検知する、
   上記各ステップを有していることを特徴とする方法。
2. 請求項１において、前記電解質溶液が前記検知表面上に存在する間か又は前記電解質溶液を前記検知表面から除去した後のいずれかにおいて前記容量性センサーに対して少なくとも１個の付加的な画像を採取する場合に、
   前記電解質溶液が前記検知表面上に存在する間に第一付加的画像を採取し、
   前記電解質溶液を前記検知表面から除去した後に第二付加的画像を採取する、ことを特徴とする方法。
3. 請求項２において、前記予備的画像を前記少なくとも１つの付加的画像と比較してピクセル変化から前記検知表面上の欠陥を検知する場合に、
   前記予備的画像を前記第一付加的画像と比較し、
   前記予備的画像を前記第二付加的画像と比較する、
   ことを特徴とする方法。
4. 請求項３において、更に、
   前記予備的画像における灰色から前記第一付加的画像における黒色へ次いで前記第二付加的画像における白色へのピクセルの変化から表面損傷を検知する、
   上記ステップを有していることを特徴とする方法。
5. 請求項１において、前記容量性センサーの検知表面を電解質溶液でコーティングする場合に、
   前記検知表面を飽和塩水１部とメタノール２部を含有する溶液でコーティングする、
   ことを特徴とする方法。
6. 請求項１において、前記予備的画像を前記少なくとも１つの付加的画像と比較してピクセル変化から前記検知表面上の欠陥を検知する場合に、
   約１０乃至４０ミクロンより大きくない長さ及び１ミクロン未満の幅を有する損傷領域を検知する、
   ことを特徴とする方法。
7. 請求項１において、前記電解質溶液が前記検知表面上に存在する間か又は前記電解質溶液を前記検知表面から除去した後のいずれかにおいて前記容量性センサーに対する少なくとも１個の付加的な画像を採取し且つ前記予備的画像を前記少なくとも１個の付加的画像と比較してピクセル変化から前記検知表面上の欠陥を検知する場合に、
   前記電解質溶液が前記検知表面上に存在している間に前記容量性センサーに対する付加的な画像を採取し、
   各々が前記予備的画像における灰色から前記付加的画像における黒色へ前記容量性センサーのうちの１つを包含している１組のピクセルにわたって前記検知表面における表面損傷を検知する、
   ことを特徴とする方法。
8. 請求項１において、前記電解質溶液が前記検知表面上に存在する間か又は前記電解質溶液を前記検知表面から除去した後のいずれかにおいて前記容量性センサーに対して少なくとも１個の付加的な画像を採取し且つ前記予備的画像を前記少なくとも１つの付加的な画像と比較してピクセル変化から前記検知表面上の欠陥を検知する場合に、
   前記電解質溶液を前記検知表面から除去した後に前記容量性センサーに対する付加的な画像を採取し、
   各々が前記予備的画像における灰色から前記付加的な画像における白色へ前記容量性センサーのうちの１つを包含する１組のピクセルにわたって前記検知表面における表面損傷を検知する、
   ことを特徴とする方法。
9. 請求項１において、前記電解質溶液が前記検知表面上に存在する間又は前記電解質溶液を前記検知表面から除去した後のいずれかにおいて前記容量性センサーに対する少なくとも１つの付加的な画像を採取し且つ前記予備的画像を前記少なくとも１つの付加的な画像と比較してピクセル変化から前記検知表面上の欠陥を検知する場合に、
   前記電解質溶液が前記検知表面上に存在する間に前記容量性センサーに対する第一付加的画像を採取し、
   前記電解質溶液を前記検知表面から除去した後に前記容量性センサーに対する第二付加的画像を採取し、
   各々が前記予備的画像における灰色から前記第一付加的画像における黒色へ次いで前記第二付加的画像における白色への前記容量性センサーのうちの１つを包含する１組のピクセルにわたって前記検知表面における表面損傷を検知する、
   ことを特徴とする方法。
10. 容量性センサー集積回路に使用する表面損傷を検知する装置において、
    複数個の容量性センサーに対する予備的画像を採取する手段、
    前記容量性センサーの検知表面を電解質溶液でコーティングする手段、
    前記電解質溶液が前記検知表面上に存在する間又は前記電解質溶液を前記検知表面から除去した後のいずれかにおいて前記容量性センサーに対して少なくとも１個の付加的な画像を採取する手段、
    ピクセル変化から前記検知表面上の欠陥を検知するために前記予備的画像を前記少なくとも１つの付加的な画像と比較する手段、
    を有していることを特徴とする装置。
11. 請求項１０において、前記電解質溶液が前記検知表面上に存在する間又は前記電解質溶液を前記検知表面から除去した後のいずれかにおいて前記容量性センサーに対して少なくとも１個の付加的な画像を採取する手段が、
    前記電解質溶液が前記検知表面上に存在する間に第一付加的画像を採取する手段と、
    前記電解質溶液を前記検知表面から除去した後に第二付加的画像を採取する手段と、
    を有していることを特徴とする装置。
12. 請求項１１において、前記ピクセル変化から前記検知表面上の欠陥を検知するために前記予備的画像を前記少なくとも１つの付加的な画像と比較する手段が、
    前記予備的画像を前記第一付加的画像と比較する手段と、
    前記予備的画像を前記第二付加的画像と比較する手段と、
    を有していることを特徴とする装置。
13. 請求項１２において、更に、
    前記予備的画像における灰色から前記第一付加的画像における黒色へ次いで前記第二付加的画像における白色へのピクセルの変化から表面損傷を検知する手段、
    を有していることを特徴とする装置。
14. 請求項１０において、前記電解質溶液で前記容量性センサーの検知表面をコーティングする手段が、
    飽和塩水１部とメタノール２部とを含有する溶液で前記検知表面をコーティングする手段、
    を有していることを特徴とする装置。
15. 請求項１０において、前記ピクセル変化から前記検知表面上の欠陥を検知するために前記予備的画像と前記少なくとも１つの付加的な画像と比較する手段が、
    約１０乃至４０ミクロンより大きくない長さと１ミクロン未満の幅とを有している損傷領域を検知する手段、
    を有していることを特徴とする装置。
16. 請求項１０において、前記電解質溶液が前記検知表面上に存在する間又は前記電解質溶液を前記検知表面から除去した後のいずれかにおいて前記容量性センサーに対する少なくとも１個の付加的な画像を採取する手段及び前記ピクセル変化から前記検知表面上の欠陥を検知するために前記予備的画像を前記少なくとも１つの付加的な画像と比較する手段が、
    前記電解質溶液が前記検知表面上に存在する間に前記容量性センサーに対する付加的な画像を採取する手段と、
    各々が前記予備的画像における灰色から前記付加的な画像における黒色への前記容量性センサーのうちの１つを包含する１組のピクセルにわたって前記検知表面における表面損傷を検知する手段と、
    を有していることを特徴とする装置。
17. 請求項１０において、前記電解質溶液が前記検知表面上に存在する間又は前記電解質溶液を前記検知表面から除去した後のいずれかにおいて前記容量性センサーに対する少なくとも１個の付加的な画像を採取する手段及び前記ピクセル変化から前記検知表面上の欠陥を検知するために前記予備的画像を前記少なくとも１つの付加的な画像と比較する手段が、
    前記電解質溶液を前記検知表面から除去した後に前記容量性センサーに対する付加的な画像を採取する手段と、
    各々が前記予備的画像における灰色から前記付加的な画像における白色への前記容量性センサーのうちの１つを包含する１組のピクセルにわたって前記検知表面における表面損傷を検知する手段と、
    を有していることを特徴とする装置。
18. 請求項１０において、前記電解質溶液が前記検知表面上に存在する間又は前記電解質溶液を前記検知表面から除去した後のいずれかにおいて前記容量性センサーに対する少なくとも１つの付加的な画像を採取する手段及び前記ピクセル変化から前記検知表面上の欠陥を検知するために前記予備的画像を前記少なくとも１つの付加的な画像と比較する手段が、
    前記電解質溶液が前記検知表面上に存在する間に前記容量性センサーに対する第一付加的画像を採取する手段と、
    前記電解質溶液を前記検知表面から除去した後に前記容量性センサーに対する第二付加的画像を採取する手段と、
    各々が前記予備的画像における灰色から前記第一付加的画像における黒色へ次いで前記第二付加的画像における白色への前記容量性センサーのうちの１つを包含する１組のピクセルにわたって前記検知表面における表面損傷を検知する手段と、
    を有していることを特徴とする装置。
19. 容量性センサー集積回路に使用する表面損傷を検知する方法において、
    容量性センサーからなる二次元アレイに対する容量読取からなる予備的画像を採取し、
    飽和塩水１部とメタノール２部とを含有する電解質溶液で前記容量性センサーの検知表面をコーティングし、
    前記電解質溶液が前記検知表面上に存在する間に前記容量性センサーに対する容量読取からなる第一付加的画像を採取し、
    前記電解質溶液を前記検知表面から除去し、
    前記電解質溶液を前記検知表面から除去した後に前記容量性センサーに対する容量読取からなる第二付加的画像を採取し、
    前記第一及び第二付加的画像を前記予備的画像と比較して各々が前記予備的画像から前記第一付加的画像へ及び前記第一付加的画像から前記第二付加的画像への前記容量性センサーのうちの１つを包含するピクセルにおける変化から前記検知表面上の表面損傷を検知する、
    上記各ステップを有していることを特徴とする方法。
20. 請求項１９において、更に、
    約１０乃至４０ミクロンより大きくない長さと１ミクロン未満の幅とを有している前記検知表面上の表面損傷領域を検知する、
    上記ステップを有していることを特徴とする方法。

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