JPH0933567A - 半導体加速度センサのセンサチップ検査方法及び検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサチップの出力特性を検査する検査装置
の小型化を図ると同時に、装置の製造コストを安価に
し、且つ、検査の処理効率を大幅に向上させる。 【解決手段】 半導体加速度センサのセンサチップ１の
裏面側からダイヤフラム部３にガス圧を作用させること
で、前記ダイヤフラム部３に所定の変形力を付与する一
方で、該ダイヤフラム部３の表面に形成された歪検出用
の回路パターン２の出力特性を測定し、予め前記センサ
チップ１の加速度センサとしての特性を検査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体加速度セン
サのセンサチップ検査方法及び検査装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】加速度センサは、自動車のエアバッグシ
ステムの衝突検知やシャーシ制御（アンチロックブレー
キシステム，アクティブサスペンションシステム，トラ
クションコントロールシステム等）の加速度検知、自動
車以外の輸送車両（オートバイや電車等）の姿勢制御、
産業用ロボット、工作機械、医療機器、民生用健康機
器、ゲーム機器等、様々な用途に用いられている。そし
て、このような加速度センサとして、最近では、簡単な
構成でありながら三次元座標系の二軸または三軸方向の
加速度を同時に検出することのできる半導体加速度セン
サが注目されている。

【０００３】前記半導体加速度センサは、シリコン単結
晶基板等の半導体ウエハ上に歪検出用のパターン回路２
等を形成した後、所定の大きさにダイシング（切断）し
たセンサチップ１を有する。前記センサチップ１は、例
えば図５に示したように、該チップに作用する加速度に
応じて変形を起こすダイヤフラム部（薄肉化により変形
し易くした可撓円盤部）３をチップ中央に形成したもの
で、該ダイヤフラム部３の表面に前記パターン回路２が
形成されている。尚、該パターン回路２には、例えば、
ピエゾ抵抗効果を有するゲージ抵抗（感圧抵抗）がパタ
ーン形成されている。また、前記ダイヤフラム部３の表
面または裏面には、適量の重錘４が装備されており、加
速度に応じて該ダイヤフラム部３を変形させる。

【０００４】上述のようなセンサチップ１を有する半導
体加速度センサは、前記ダイヤフラム部３の厚さのばら
つきにより、一定の加速度を受けた際のダイヤフラム部
３の変形量が変動し、センサ特性に影響を与える。パタ
ーン回路の精度もセンサ特性に影響する。そこで、増幅
回路を備えた半導体加速度センサの場合は、個々のセン
サチップ毎に増幅回路のゲインやオフセットを調整しな
ければならない。製造したセンサチップ１は、出荷前の
適宜段階で出力特性の検査が行われている。

【０００５】このようなセンサチップ１の出力特性を検
査するセンサチップ検査方法としては、従来より、セン
サチップ１に実際に一定の加速度を加えて前記ダイヤフ
ラム部３に変形を生じさせ、その時のパターン回路２の
出力電圧を測定することでセンサチップ１の良否を判断
する方法が特開平６−１８５５３号公報等に開示されて
おり、検査の結果、必要があれば前記重錘４の量を加減
してダイヤフラム部３の変形特性を許容範囲に調整し直
したり、あるいは許容範囲を越える不良品を取り除く作
業がなされる。また、センサチップ１の出力特性に応じ
て増幅回路のゲインやオフセットが調整される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、センサチッ
プ１に実際に一定の加速度を加えて前記ダイヤフラム部
３に変形を生じさせる検査方法では、前記センサチップ
１に大きな加速度を加えるために大きな回転テーブルが
必要になったり、高速回転させている回転テーブル上の
チップの出力を測定するための制御装置等のために、検
査装置が大型化すると共に、高価になるという問題があ
った。また、実際に加速度を付与する検査方法では、特
開平６−１８５５３号公報に開示された校正装置のよう
に、一つまたは数個のチップ単位でしか検査ができず、
検査の処理効率が悪いという問題が生じた。即ち、回転
テーブルを用いた検査装置では、回転テーブルに設置さ
れたそれぞれのチップから出力された検出信号を装置本
体（制御手段）に伝送しなければならないので、多数の
センサチップを同時検査しようとすると、回転テーブル
と装置本体との間の伝送系が複雑になってしまう。

【０００７】そこで、本発明の目的は上記課題を解消す
ることにあり、センサチップの出力特性を検査する検査
装置の小型化を図ると同時に、装置の製造コストを安価
にすることができ、且つ、検査の処理効率を大幅に向上
させることのできる半導体加速度センサのセンサチップ
検査方法および検査装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、半
導体加速度センサのセンサチップのダイヤフラム部に所
定の変形力を付与する一方で、該ダイヤフラム部の表面
に形成された歪検出用のパターン回路の出力特性を測定
し、加速度センサとしての特性を検査する半導体加速度
センサのセンサチップ検査方法であって、前記センサチ
ップの裏面側から前記ダイヤフラム部にガス圧を作用さ
せることにより、前記ダイヤフラム部に所定の変形力を
付与することを特徴とする半導体加速度センサのセンサ
チップ検査方法により達成される。

【０００９】また、本発明の上記目的は、センサチップ
のダイヤフラム部表面のパターン回路が上方を向く姿勢
でこれらのセンサチップが縦横に並ぶ半導体ウエハを支
持すると共に、該半導体ウエハの裏面側にチャンバーを
構成するウエハ支持テーブルと、前記チャンバーに所定
のガス圧を作用させて前記半導体ウエハ上の各センサチ
ップのダイヤフラム部に所定の変形を生じせしめるガス
供給手段と、前記センサチップ上の各パターン回路に接
触可能な測定用のコンタクトプローブが前記半導体ウエ
ハ上におけるセンサチップ配列に対応して縦横に配列さ
れた測定用プローブベースと、前記各コンタクトプロー
ブを介して検出される半導体ウエハ上の各センサチップ
の出力データを各センサチップ毎に処理可能な制御手段
とを備え、半導体ウエハ単位で各センサチップの特性検
査を行う半導体加速度センサのセンサチップ検査装置に
より達成される。

【００１０】

【作用】本発明の上記構成によれば、加速度の代りにガ
ス圧を作用させることによって各センサチップのダイヤ
フラム部を変形させ、その時のダイヤフラム部表面のパ
ターン回路の出力特性を測定して各センサチップの良否
を判断する。そこで、実際にセンサチップに加速度を作
用させる従来の検査装置と比較すると、検査対象のセン
サチップを設置したウエハ支持テーブルを高速回転させ
るなどして加速度を付与する為の駆動機構や駆動源が不
要になる。

【００１１】また、前記ウエハ支持テーブルは回転しな
いので、該ウエハ支持テーブルに設置されたセンサチッ
プと制御手段との間の検出信号の伝送には複雑な伝送系
が必要ない。更に、複数のセンサチップが縦横に並ぶ半
導体ウエハ単位でバッチ処理可能であり、同時に多数の
センサチップに検査を実施することができるので、検査
の処理効率を大幅に向上させることができる。その上、
検査時に検査装置の制御手段に記録された検査結果に基
づき、各センサチップにおける増幅回路のゲイン及びオ
フセット調整や、該ダイヤフラム部に付加する重錘の調
整等を行うことができる。更に、不良チップに対して製
造工程の早期に廃棄決定を下し、不良チップに対して無
駄に仕上加工等が施されることを回避することができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態に係
る半導体加速度センサのセンサチップ検査装置の概略を
示したものである。本実施形態のセンサチップ検査装置
７は、半導体ウエハ８を支持するウエハ支持テーブル９
と、該ウエハ支持テーブル９に構成されたチャンバーで
ある加圧室１６に加圧ガスを供給するガス供給手段１０
と、前記半導体ウエハ８上の各センサチップ１の出力電
圧を測定するための測定用プローブベース１３と、前記
ガス供給手段１０や前記測定用プローブベース１３等を
駆動制御すると共に前記測定用プローブベース１３によ
り検出される出力データを処理する制御手段であるコン
トロールユニット１４とを具備した構成とされている。

【００１３】前記半導体ウエハ８は、図２及び図３に示
すように、平面視で矩形状の複数のセンサチップ１が縦
横に並ぶチップの集合体であり、検査処理を済ませた後
に、一つ一つのセンサチップ１にダイシングされる。前
記ウエハ支持テーブル９は、センサチップ１のダイヤフ
ラム部３表面のパターン回路２が上方を向く姿勢で、前
記半導体ウエハ８を支持するが、この際、該半導体ウエ
ハ８の周囲は密封状態に保持される。

【００１４】前記ガス供給手段１０は、ウエハ支持テー
ブル９に支持された前記半導体ウエハ８の裏面側に構成
された加圧室１６に圧縮空気を送給するコンプレッサで
あり、送給した圧縮空気により前記加圧室１６内を加圧
する。前記測定用プローブベース１３は、前記センサチ
ップ１上のパターン回路２に接触させる測定用のコンタ
クトプローブ１２が前記半導体ウエハ８上におけるセン
サチップ１の配列に対応して縦横に配列された構成をな
している。前記測定用プローブベース１３と前記ウエハ
支持テーブル９とは、該測定用プローブベース１３上の
各コンタクトプローブ１２が前記ウエハ支持テーブル９
に設置されている半導体ウエハ８上の各センサチップ１
のパターン回路２に接触するように、図示略のプローブ
駆動機構により上下方向に相対移動させられる。

【００１５】前記コントロールユニット１４は、前記ガ
ス供給手段１０および測定用プローブベース１３等の動
作を制御して所定の検査処理を行う。更に、該コントロ
ールユニット１４は、前記各コンタクトプローブ１２を
介して検出される各センサチップ１の出力データを半導
体ウエハ８上のセンサチップ１の配列に対応して各セン
サチップ１毎に記録する為の記録手段（メモリ）１７を
備えている。

【００１６】そして、前記記録手段１７に記録された出
力データは、適時読出し可能であり、検査終了後におけ
る各センサチップ１毎の増幅回路のゲインやオフセット
の調整等に活用される。尚、本実施形態においては、予
めダイヤフラム部３に重錘４が付加されているが、該重
錘４が検査処理後に付加される場合には、各センサチッ
プ１毎に付加する重錘４の調整を行うことができる。こ
の場合、各センサチップ１毎の出力特性に応じた質量の
重錘４を各センサチップ１に接合することができ、セン
サチップ１の感度が一定となるので、各センサチップ１
毎の増幅回路のゲインやオフセットの調整が不要或いは
容易になる。そして、前記コントロールユニット１４
は、検査処理が終了すると、排気弁１９を開いて前記加
圧室１６内の圧力を大気圧に復帰する。

【００１７】次に、上述のセンサチップ検査装置７を用
いた本発明のセンサチップ検査方法について述べる。先
ず、センサチップ１のダイヤフラム部３表面のパターン
回路２が上方に向くようにして、前記半導体ウエハ８を
前記ウエハ支持テーブル９にセットする。次に、図１に
示したように、前記測定用プローブベース１３を半導体
ウエハ８上に設置する。この際、前記半導体ウエハ８上
におけるセンサチップ１の配列に対応して縦横に配列さ
れた構成をなしているコンタクトプローブ１２は、図３
に示したように、先端が前記センサチップ１上のパター
ン回路２にそれぞれ接続される。尚、該コンタクトプロ
ーブ１２は、半導体ウエハ８の浮き上がりを防止する固
定手段をも兼ねている。

【００１８】そして、ガス供給手段１０によって前記加
圧室１６内に加圧ガスを送給し、ウエハ支持テーブル９
に支持された前記半導体ウエハ８の裏面側にガス圧をか
けることにより、図４に示すように、半導体ウエハ８の
各センサチップ１のダイヤフラム部３に所定の変形力を
付与する。これと同時に、該ダイヤフラム部３の表面に
形成された歪検出用のパターン回路２の出力電圧をコン
タクトプローブ１２を介して測定する。すると、前記ダ
イヤフラム部３の表面に形成された歪検出用のパターン
回路２は、加速度が加わった時と同様に該ダイヤフラム
部３の変形量に応じた検出信号を出力するので、コント
ロールユニット１４はその出力データを各センサチップ
１毎に記録手段１７に記録すると同時に、各センサチッ
プ１の該加速度センサとしての特性等を検査する。

【００１９】そこで、実際にセンサチップ１に加速度を
作用させる従来の検査装置と比較すると、検査対象のセ
ンサチップ１を設置したウエハ支持テーブル９を高速回
転させるなどして加速度を付与する為の駆動機構や駆動
源が不要になる。また、前記ウエハ支持テーブル９は回
転しないので、該ウエハ支持テーブル９に設置されたセ
ンサチップ１とコントロールユニット１４との間の検出
信号の伝送には複雑な伝送系が必要ない。従って、上述
のセンサチップ検査装置７は、装置構成の単純化や構成
部材の小型化を図ることができ、製造コストを安価にす
ることができる。

【００２０】更に、複数のセンサチップ１が縦横に並ぶ
半導体ウエハ８単位でバッチ処理可能であり、同時に多
数のセンサチップ１に検査を実施することができる。そ
の上、検査時に検査装置の記録手段１７に記録された出
力データは、適時読出し可能であるので、前記記録手段
１７に記録された検査結果に基づき、各センサチップ１
毎に増幅回路のゲインやオフセットの調整等を行うこと
ができる。また、不良チップに対して製造工程の早期に
廃棄決定を下し、不良チップに対して無駄に仕上加工等
が施されることを回避することができる。従って、上述
のセンサチップ検査装置７は、検査の処理効率を大幅に
向上させることができる

【００２１】尚、本発明は上記実施形態のセンサチップ
検査装置に限定されるものではなく、種々の形態を採り
うることは言うまでもない。例えば、上記実施形態にお
いては、チャンバーを加圧室１６として正圧をかけた
が、チャンバーを減圧室として負圧をかけても良い。
又、チャンバーに作用させるガス圧は、静的な圧力に限
らず動的な圧力（振動）でも良い。ガスとしては、空
気、窒素等がある。

【００２２】

【発明の効果】本発明の半導体加速度センサのセンサチ
ップ検査方法及び検査装置によれば、加速度の代りにガ
ス圧を作用させることによって各センサチップのダイヤ
フラム部を変形させ、その時のダイヤフラム部表面のパ
ターン回路の出力特性を測定して各センサチップの良否
を判断する。そこで、実際にセンサチップに加速度を作
用させる従来の検査装置と比較すると、検査対象のセン
サチップを設置したウエハ支持テーブルを高速回転させ
るなどして加速度を付与する為の駆動機構や駆動源が不
要になる。

【００２３】また、ウエハ支持テーブルは回転しないの
で、該ウエハ支持テーブルに設置されたセンサチップと
制御手段との間の検出信号の伝送には複雑な伝送系が必
要ない。更に、複数のセンサチップが縦横に並ぶ半導体
ウエハ単位でバッチ処理可能であり、同時に多数のセン
サチップに検査を実施することができるので、検査の処
理効率を大幅に向上させることができる。その上、検査
時に検査装置の制御手段に記録された検査結果に基づ
き、各センサチップにおける増幅回路のゲイン及びオフ
セット調整や、該ダイヤフラム部に付加する重錘の調整
等を行うことができる。また、不良チップに対して製造
工程の早期に廃棄決定を下し、不良チップに対して無駄
に仕上加工等が施されることを回避することができるの
で、生産性の向上およびウエハ加工工程歩留りの向上を
図ることができる。従って、センサチップの出力特性を
検査する検査装置の小型化を図ると同時に、装置の製造
コストを安価にすることができ、且つ、検査の処理効率
を大幅に向上させることのできる半導体加速度センサの
センサチップ検査方法および検査装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に基づく半導体加速度セン
サのセンサチップ検査装置の概略構成図である。

【図２】本発明のセンサチップ検査方法による検査対象
となる半導体ウエハの平面図である。

【図３】図１におけるＡ部の拡大図である。

【図４】本発明のセンサチップ検査方法を説明する為の
要部拡大断面図である。

【図５】半導体加速度センサを構成するセンサチップの
断面図である。

【符号の説明】

１ センサチップ ２ パターン回路 ３ ダイヤフラム部 ４ 重錘 ７ センサチップ検査装置 ８ 半導体ウエハ ９ ウエハ支持テーブル １０ ガス供給手段 １２ コンタクトプローブ １３ 測定用プローブベース １４ コントロールユニット １６ 加圧室 １７ 記録手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 納谷 六郎 神奈川県秦野市曽屋1204番地 日本インタ ー株式会社 (72)発明者 鈴木 章悟 神奈川県秦野市曽屋1204番地 日本インタ ー株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体加速度センサのセンサチップのダ
   イヤフラム部に所定の変形力を付与する一方で、該ダイ
   ヤフラム部の表面に形成された歪検出用のパターン回路
   の出力特性を測定し、加速度センサとしての特性を検査
   する半導体加速度センサのセンサチップ検査方法であっ
   て、 前記センサチップの裏面側から前記ダイヤフラム部にガ
   ス圧を作用させることにより、前記ダイヤフラム部に所
   定の変形力を付与することを特徴とする半導体加速度セ
   ンサのセンサチップ検査方法。
2. 【請求項２】 センサチップのダイヤフラム部表面のパ
   ターン回路が上方を向く姿勢でこれらのセンサチップが
   縦横に並ぶ半導体ウエハを支持すると共に、該半導体ウ
   エハの裏面側にチャンバーを構成するウエハ支持テーブ
   ルと、 前記チャンバーに所定のガス圧を作用させて前記半導体
   ウエハ上の各センサチップのダイヤフラム部に所定の変
   形を生じせしめるガス供給手段と、 前記センサチップ上の各パターン回路に接触可能な測定
   用のコンタクトプローブが前記半導体ウエハ上における
   センサチップ配列に対応して縦横に配列された測定用プ
   ローブベースと、 前記各コンタクトプローブを介して検出される半導体ウ
   エハ上の各センサチップの出力データを各センサチップ
   毎に処理可能な制御手段とを備え、 半導体ウエハ単位で各センサチップの特性検査を行う半
   導体加速度センサのセンサチップ検査装置。