JP6187320B2 - 受光チップ - Google Patents
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請求項4記載の受光チップによれば、制御用配線に制御信号を入力するためのスイッチ用パッドを設けるので、スイッチ用パッドを介して制御用配線に接続されている配線間スイッチのオンオフを容易に制御できる。
以下、第1実施形態について図1から図4を参照して説明する。図4(a)に示すように、本実施形態の受光チップ1は、半導体としてのシリコン基板に複数の受光素子を形成したもので、信号処理チップ2の上に直接搭載され、受光チップ1の受光面3を上面側として、対向する下面側で信号処理チップ2に接続される。
Design and characterization of a 256×64-pixel single photon imager in COMS for MEMSbased laser scanning time-of-flight sensor,21 May,Vol.20,No.11/OPTICS EXPRESS,P11869,Fig.4
図示しないが、受光チップ1には、セレクタ信号VQCH,VSELを入力するためのパッドや、切替スイッチ14の切り換え制御を行うためのパッドも、別途設けられている。そして、セレクタ信号VQCH,VSELにより受光素子4を適宜選択することで、検査対象外となる受光素子4を個別にマスクすることができる。
以下、第1実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図5に示すように、第2実施形態の受光チップ21は、各素子群10に対応して検査用パッド11を左右の両端に配置している。第1実施形態の検査用パッド11を11Rとすると、逆の一端側に検査用パッド11Lが追加されている。また、各検査用配線9には、隣り合う受光素子4の間と、受光素子4と検査用パッド11の間とに、それぞれ配線間スイッチ22が挿入されている。
図6に示すように、第3実施形態の受光チップ25は、検査用パッド11Lを削除して、配線間スイッチ22(1,1),22(2,1),…,22(m,1)の一端をグランドに接続したものである。このように構成すれば、各受光素子4をグランドに接続してテストすることができる。
図7に示すように、第4実施形態の受光チップ26は、検査用パッド11R(1)のみを残し、その他の検査用パッド11は削除している。そして、配線間スイッチ22(1,1),22(2,1)の左端を中継配線27(1)で接続し、配線間スイッチ22(2,n+1),22(3,n+1)(図示せず)の左端を中継配線27(2)で接続している。以降、同様に中継配線27により両端に配置されている配線間スイッチ22を上下間で接続し、配線間スイッチ22(m,1)の左端は、第3実施形態と同様にグランドに接続する。このように構成すれば、検査用パッド11の数を削減してこれらの配置に要する面積を少なくし、受光チップ26を小型に構成できる。
図8に示すように、第5実施形態の受光チップ28は、第4実施形態の受光チップ26において、配線間スイッチ22(m,1)の左端をグランドに接続していたものに替えて、検査用パッド11L(m)に接続した構成である。
図9に示すように、第6実施形態の受光チップ31は、第2実施形態の受光チップ21において、行方向に並ぶm個の受光素子4毎についても重ねて素子群32が設定されている。そして、各素子群32(1)〜32(n)に対応して、検査用配線33(1)〜33(n)が、行方向に並ぶように各素子群32の右隣に配置されている。この検査用配線33は、列方向に並ぶ検査用配線9と各交点で接続されている。
以上のように構成される第6実施形態によれば、各素子群32をマトリクスの列方向に並ぶ受光素子4ごとに構成した場合についても第2実施形態と同様の効果が得られるので、複数の受光素子4をより細かいブロックに分けてテストすることができる。
図10に示すように、第7実施形態の受光チップ41は、第6実施形態の受光チップ21に第4実施形態の構成を適用したものである。したがって、第6実施形態の構成についても、第4実施形態と同様の効果が得られる。
図11に示すように、第8実施形態の受光チップ51は、第2実施形態の受光チップ21におけるスイッチ用パッド24を、隣り合う制御用配線23(x),23(x+1)について共通化した構成である(x=1〜n)。(n+1)が偶数であれば、第2実施形態におけるスイッチ用パッド24の偶数番(2),(4),(6),…,(n+1)を削除し、奇数番(1),(3),(5),…,(n)のスイッチ用パッド24に統合する。以上のように構成される第8実施形態によれば、スイッチ用パッド24の数を削減できる。
図12に示す第9実施形態の受光チップ52は、第4実施形態の受光チップ26のスイッチ用パッド24を、第8実施形態から更に共通化して1つだけにしたものである。すなわち、スイッチ用パッド24に入力する制御信号に応じて、全ての配線間スイッチ21が同時にオン,オフする。以上のように構成される第9実施形態によれば、第4実施形態における検査用パッド11の削減効果に加えて、スイッチ用パッド24の数も削減することで、これらの配置に要する面積も削減して受光チップ52をより小型に構成できる。
図13に示す第10実施形態の受光チップ61は、第2実施形態の受光チップ21におけるスイッチ用パッド24に替えて、プログラマブルシーケンサ62を付加した構成である。プログラマブルシーケンサ62は、入力されるデータ及び制御信号に基づいて各配線間スイッチ22のオンオフを制御する。
(1,1)(1,2)(1,4)
(2,1)(2,2)
(3,3)(3,4)
(4,1)(4,3)(4,4)
(1,1)(1,3)(1,4)
(2,3)(2,4)
(3,1)(3,2)
(4,1)(4,2)(4,4)
データバッファ63(3),(4)については(a)と同様である。
図16に示す第11実施形態の受光チップ71は、検査用パッド11が形成されている位置に対応して、下面側より穿孔状電極72を形成したものである。このように構成すれば、TSV5,72間が検査用配線9を介して接続されるので、受光面3に光を照射せずとも、テスタなどを用いて穿孔状電極72より信号を入力し、その信号(ダミーの受光信号)がTSV5より出力されることを確認してテストすることが可能になる。
受光素子は、APDやSPADに限らない。
穿孔状電極を、チップを貫通させた孔に電極を形成した貫通電極に置き換えても良い。
Claims (8)
- 受光面(3)内に複数の受光素子(4)がマトリクス状に配置され、前記受光素子より出力される受光信号が信号処理用チップ(2)に入力される受光チップにおいて、
前記複数の受光素子を幾つかの素子群(10,32)に分割し、各素子群に対応して検査用パッド(11,34)が設けられ、
前記各素子群は、それぞれ共通の検査用配線(9,33)に接続され、
前記各検査用パッドには、信号出力回路(12)及び信号入力回路(13)が接続され、
前記検査用配線を、対応する検査用パッドの信号出力回路又は信号入力回路の何れかに接続するための切替スイッチ(14)が設けられていることを特徴とする受光チップ。 - 前記各素子群(10)は、前記マトリクスの行方向に並ぶ素子ごとに構成され、
前記各素子群に属する各受光素子間及び対応する検査用パッド(11)との間の検査用配線に、それぞれ配線間スイッチ(22)が挿入されており、
前記各配線間スイッチのオンオフを前記マトリクスの列方向毎に制御するための制御用配線(23)が、前記列方向に並んで配置されていることを特徴とする請求項1記載の受光チップ。 - 前記各素子群(32)は、前記マトリクスの列方向に並ぶ素子ごとに構成され、
前記各素子群に属する各受光素子間及び対応する検査用パッド(34)との間の検査用配線(33)に、それぞれ配線間スイッチ(35)が挿入されており、
前記各配線間スイッチのオンオフを前記マトリクスの行方向毎に制御するための制御用配線(36)が、前記行方向に並んで配置されていることを特徴とする請求項1又は2記載の受光チップ。 - 前記制御用配線に制御信号を入力するためのスイッチ用パッド(24,37)を設けたことを特徴とする請求項2又は3記載の受光チップ。
- 前記スイッチ用パッドは、複数の素子群に対応して1つ接続されるように配置されていることを特徴とする請求項4記載の受光チップ。
- 前記制御用配線に制御信号を出力するためのプログラマブルシーケンサ(62)を備え、
前記プログラマブルシーケンサは、
前記各配線間スイッチのオンオフパターンを付与するデータが入力される複数のデータバッファ(63)と、
このデータバッファに格納されたデータを、前記制御用配線の何れに出力するかを選択する選択回路(64)とを備え、
前記データバッファに対するデータの入力がクロック制御されることを特徴とする請求項2又は3記載の受光チップ。 - 各パッドが形成されている位置に対応して、前記受光面と対向する面側より穿孔状電極(72)が形成されていることを特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載の受光チップ。
- 前記検査用配線及び前記制御用配線が、各素子群について同じレイアウトになっていることを特徴とする請求項2から6又は請求項2から6を引用する請求項7の何れか一項に記載の受光チップ。
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