KR19990013457A - 집적된 광센서 - Google Patents

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KR19990013457A
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Abstract

광센서는 셀의 발광으로 인해 셀(…, Cn-1, Cn, Cn+1, Cn+2, …)로 부터 나오는 측정신호를 광센서의 공통 출력(SC)으로 전달하기 위한 개척회로(CE) 및 감광소자(PH)를 포함하는 셀(…, Cn-1, Cn, Cn+1, Cn+2, …)로된 네트워크(R)를 포함한다. 어드레싱 신호는 상기 공통 출력에 모든 셀을 순차적으로 연결시킨다. 본 발명에 따르면, 각 셀은 상기 감광소자(PH)와 함께 기생 축전기(CP)에 연결된 테스트 축전기(CPT)를 형성하는 집적된 전도지역(RC)을 또한 포함한다. 어둠속에서 상기 감광소자(PH)를 테스트하기 위해서 광센서는 상기 어드레싱 신호의 선택적 적용과 동기적으로 상기 테스트 축전기(CPT)로 부터 기생 축전기(CP)로 전하의 전달을 초래하는 테스트 펄스를 상기 테스트 축전기(CPT)에 적용하기 위해 칩(P)상에 집적된 수단(H, CT, M)을 또한 포함한다. 이것은 다이오드 발광을 초래하며 공통출력(SC)상에 상기 측정 신호 대신에 어드레싱되는 신호의 기능화를 나타내는 신호를 발생한다.

Description

집적된 광센서
본 발명은 센서에 가해지는 발광신호에 포함된 정보를 분석하기 위해서 감광성 셀 네트워크를 포함하는 광전 센서에 관계한다.
현재 시판되는 광센서는 집적회로 형태로 칩상에서 실현되며, 네트워크의 각 셀은 광다이오드와 광다이오드에 의해 제공된 신호의 개척회로를 포함한다. 이러한 개척 회로는 모든 셀에 연결되며 반복적 작동 싸이클동안 클록신호의 도움으로 개척회로의 모든 출력신호를 공통출력에 하나씩 전달할 수 있는 순차적 어드레싱 디바이스 덕택에 센서의 공통출력에 전달될 수 있는 출력신호를 발생한다.
집적회로 칩형태로 이러한 광센서를 제조하는 것은 반도체 산업에 통상적인 리소그래프(lithographic) 절차를 수단으로 수많은 동일한 센서를 획득할 수 있는 실리콘 웨이퍼상에서 일반적으로 수행되며, 모든 센서는 자신의 감광성 셀 네트워크를 포함한다.
제조후 센서의 올바른 작동을 검사하는 테스트를 집적회로에 대해 행하는 것은 관례이며, 이러한 테스트는 특히 실리콘 웨이퍼상에 위치된 센서 네트워크의 각 셀의 광다이오드 제어를 포함한다.
테스트 수행을 위해서, 동일한 웨이퍼상에 센서를 형성할 칩은 고전적 집적회로 검사지점에 연속으로 옮겨지고 보정된 세기를 갖는 개별 광원이 첨가된다. 광원은 각 센서 전방에 주의깊게 위치되어서 테스트 순간에 광원이 올바르게 발광할 수 있도록 한다.
따라서, 테스트동안 각 센서는 모든 센서의 탐구순서를 겪으며 광다이오드에 의해 각 셀의 출력에 발생된 신호는 센서의 공통 출력에서 검사되어서 예정된 한계값과 비교된다. 검사되고 예정된 다이오드에 해당하는 신호가 한계값 미만일 경우에 셀은 불량이다. 불량인 셀의 갯수가 예정된 값보다 많을 경우에 센서는 총체적으로 불량이다.
이러한 테스트 절차는 적절한 광원을 첨가함으로써 정상적인 검사지점으로 구성되어야 하는 특수 배열 칩 검사지점을 필요로 한다는 점에서 불편하다. 그러나, 공칭위치에 있어서 작은 편차조차도 결함이 칩때문이 아니라 해당 센서에 대한 광원의 순간적 위치 때문일지라도 불량이라는 결정을 내릴 수 있기 때문에 테스트된 모든 센서 및 셀에 대한 동일한 발광을 획득시키는 방식으로 테스트될 집적회로에 대해서 광원을 검사지점에 올바르게 위치시키기 위해서는 매우 세심한 주의가 필요하다.
본 발명은 테스트 절차가 테스트 지점의 큰 변경없이 수행될 수 있으며 테스트동안 측정에러로 인해 거부될 위험이 작거나 심지어 없는 광센서를 제공하는 것을 목적으로 한다. 게다가, 본 발명은 센서가 실현되는 칩상에서 집적부분을 형성하는 테스트 회로(칩상의 회로)를 가지는 광센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 광센서의 개략도, 특히 광센서 셀 테스트 수단을 나타내는 블록선도이다.
도 2 는 테스트 수단이 갖추어진 본 발명에 따른 광센서 부위의 세부를 나타내는 다이아그램이다.
* 부호 설명
Cn-1,Cn,Cn+1,Cn+2... 감광성 셀 R ... 네트워크
Al, A ... 증폭기 PH ... 광다이오드
CE ... 개척회로 P ... 칩
H ... 클록회로 B1,B2 ... 단자
CT ... 테스트 회로 M ... 메쉬
MCC ... 칼럼 도체 MCL ... 라인 도체
CP ... 기생 축전기 CPT ... 테스트 축전기
B3 ... 전압 단자 RC ... 전도 지역
I ... 인터럽터 CD ... 고장 카운터
T ... 한계회로 SC ... 공통출력
본 발명은 셀 네트워크를 포함하는 집적회로 칩형태로 실현되는 광센서를 목적으로 하며, 각 셀은 감광소자와 이 소자에 연결되어 셀의 발광으로 인해 셀로부터 나오는 측정신호를 어드레싱 신호의 작용하에 광센서의 공통출력에 전달시키는 개척회로를 포함하며, 어드레싱 신호는 모든 셀을 상기 공통출력에 선택적이고 순차적으로 연결시키며, 상기 감광소자는 내부 고유 기생 축전기를 가지며, 다음을 특징으로 한다.
- 각 셀은 상기 감광소자와 함께 상기 기생 축전기에 연결되는 테스트 축전기를 형성하는 집적된 전도 지역을 더욱 포함하며,
- 어둠속에서 상기 감광소자를 테스트하기 위해서 광센서는 상기 어드레싱 신호의 선택적 적용과 동기적으로 각 소자의 상기 테스트 축전기에 상기 테스트 축전기로 부터 상기 기생축전기로의 예정된 양의 전하 전달을 일으키는 테스트 펄스를 적용하기 위해 칩상에 집적된 수단을 더욱 포함하며, 상기 예정된 양은 광센서가 예정된 세기로 발광되어 상기 측정신호 대신에 어드레싱되는 셀의 기능화를 나타내는 신호를 상기 공통출력상에 발생하는 경우에 기생 축전기가 충전되는 양과 동일하다.
따라서, 본 발명으로 인하여 정확한 양의 빛을 공급할 필요없이 각 감광소자를 작동시키는 것이 가능하다. 반면에 광센서는 어둠속에서 검사될 수 있으며 광원으로 부터 제거될 수 있다. 따라서 조정작업과 측정 에러원이 제거된다.
본 발명은 위에서 기술된 광센서 제조방법에도 관계하는데, 광센서 구조를 생성하는 제조단계동안 다음을 실현시키는 것을 특징으로 한다:
- 모든 셀에 대해 공통인 테스트 증폭기,
- 각 셀의 감광소자(PH) 위에 예정된 크기의 전도지역,
- 서로에 대해, 상기 테스트 지역에, 그리고 상기 테스트 증폭기의 출력에 연결된 테스트 전도체 메쉬.
도 1 은 행렬로 배열되고 (도 1 에서는 단일한 열만을 나타냄) 백개 이상의 감광성 쉘(…, Cn-1, Cn, Cn+1, Cn+2, …) 네트워크(R)를 제시하는 칩(P)의 개략도이다. 네트워크는 임의의 형태를 가질 수 있으며 전체 네트워크가 원형으로 되는 것이 이득이 된다.
각 셀(…, Cn-1, Cn, Cn+1, Cn+2, …; 이후에는 Cn으로 표기됨)은 개척회로(CE)에 연결된 출력을 가지는 증폭기(A)에 연결되는 광다이오드(PH)를 포함한다. 개척회로는 광다이오드의 신호를 적절히 처리하여 광다이오드의 신호를 클록신호의 제어하에서 네트워크 셀의 다른 개척회로의 모든 등가의 출력과 함께 광센서의 공통출력(SC)에 연결되는 출력으로 전송한다.
이러한 형태의 셀을 갖는 감광 센서의 예는 IEEE Journal of Solid State Circuits (Vol. 31, No 12, 1996, 12, Xavier Arreguit)에 기술된다. 상기 문헌에서 광센서는 트랙볼 조절 컴퓨터 마우스용 운동 탐지기로서 특히 사용된다. 그러나, 칩상에 집적되며 광다이오드나 감광소자를 갖는 셀 네트워크를 포함하는 임의의 광센서에 본 발명이 적용될 수 있다.
집적회로칩(P)은 공지된 통상의 포토리소그래프 기술에 의해 실리콘 웨이퍼상에 다른 동일한 칩과 동시에 제조된다.
각 셀(Cn) 네트워크(R) 뿐만 아니라 칩(P)은 모든 셀에 공통으로 제공된 클록회로(H)를 더욱 포함한다.
클록회로(H)는 출력단자(B1)에 의해 칩(P)의 모든 셀의 각 개척회로(CE)에 연결된다. 이러한 배치는 클록 신호를 어드레싱 신호로서 순환적 개척 절차에 따라서 모든 셀에 차례로 보낼 수 있게 하여서 개척회로(CE)가 어드레싱 싸이클 동안 해당 셀이 활성화되는 시간동안 공통 출력(SC)에 유용한 신호를 제공할 수 있도록 한다.
본 발명에 따르면, 광센서는 모든 셀에 대해 공통으로 제공된 테스트 회로(CT)를 더욱 포함한다. 이 회로는 클록회로(H)의 단자(B2)에서 나오는 클록신호를 수신할 수 있는 펄스 포매팅 증폭기(A1)를 포함한다.
증폭기(A1)의 출력은 한 행의 네트워크(R)의 모든 셀에 대한 라인 도체(MCL)가 연결되는 칼럼 도체(MCC)를 포함하는 테스트 도체의 메쉬(M)에 연결된다. 칼럼도체(MCC)는 셀 네트워크 가장자리를 따라 있으며 라인도체(MCL)는 광센서 네트워크의 셀의 모든 라인을 따라 각각 연장된다(도 2 참조). 메쉬(M)의 모든 도체는 서로간에 연결되며 네트워크의 모든 셀은 테스트 증폭기(A1)의 출력에 연결된다.
도 1 의 블록선로에서, 기생 축전기(CP)는 감광성 다이오드(PH)에 대해 병렬로 나타나며 각 셀 구조와 광센서를 구성하는 칩의 집적회로 구조에 유래한다. 이러한 기생 축전기는 귀찮은 요소로 보통 간주되지만 광센서의 정상작동을 저하시키지 않으면서 본 발명에 의해 이득이 되는 방식으로 사용된다.
본 발명의 또다른 중요한 측면에 따르면 다이오드(PH), 증폭기(A)의 입력 및 다이오드의 기생 축전기(CP)간의 공통 노드(N)가 테스트 축전기(CPT)를 통해 도체 메쉬(M), 즉 증폭기(A1)의 출력에 연결된다.
테스트 축전기는 네트워크의 각 셀의 감광성 다이오드(PH)위에 위치되는 전도 지역(RC)으로 형성되며 도체 메쉬(M)와 동시에 칩제조 끝무렵에 리소그래피에 의해 수득된다. 테스트 도체를 형성하는 지역(RC)이 도 2 에 명료하게 도시된다. 각 전도 지역(RC)의 크기는 다이오드(PH)와 함께 형성하는 축전기가 다이오드의 기생 축전기(CP)의 약 1%가 되도록 결정된다. 특히, 테스트 축전기(CPT)의 값은 수 펨토페러데이(10-15F)이다.
증폭기(A1)의 입력은 테스트 수행을 위해 입력을 클록회로(H)의 출력(B2)에 선택적으로 연결하고 광센서의 정상작동동안 증폭기(A1), 도체 메쉬(M) 및 이에 연결된 전도 지역(RC)을 중화시키기 위해서 전압 단자(B3)에 선택적으로 연결시키는 인터럽터(I)에 연결된다. 도 1 에 인터럽터(I)의 위치가 나타난다. 인터럽터(I)는 테스트 회로(CT)의 집적 트랜지스터 형성부를 수단으로 수득될 수 있다. 게다가, 단자(B)와 트랜지스터는 접지된 저항기를 포함하는 외부 본드패드로 대체될 수 있다.
인터럽터(I)는 클록회로(H)를 증폭기(A1)에 연결하도록 하는 방식으로 조절되며 광센서 테스트는 광센서상에 입사하는 빛의 측정이 수행되는 것처럼 모든 셀을 순차적으로 탐구함으로써 집적회로의 표준 검사 지점에서 수행될 수 있다. 그러나, 셀(Cn)이 가능한 발광으로 인한 전기 신호를 발생하지 못하도록 테스트가 어둠속에서 수행된다.
따라서, 집적회로상에 위치된 예정된 광센서의 셀(Cn)이 광센서의 어드레싱 시스템에 의해 연속으로 어드레싱될 때 증폭기(A1)에 의해 증폭되고 포맷된 클록 펄스가 증폭기의 출력에서 보정된 테스트 펄스를 발생시키고, 이것은 테스트 축전기를 경유하여 예정된 양의 전하를 어드레싱된 셀(Cn)의 기생 축전기(CP)에 주입한다. 두 축전기 및 테스트 펄스 보정 값의 비가 기생 축전기를 가로지르는 전하의 양이 광센서가 통상 사용될 때의 공칭 발광으로 광센서의 사용에 해당하도록 결정된다.
어드레싱된 셀에 의해 발생된 신호는 공통 출력(SC)에 전달된다.
공통출력은 어드레싱된 셀(Cn)의 다이오드(PH)가 제대로 작동하는지를 검사하기 위해서 한계회로(T)에 연결될 수 있다. 만약 공통 출력(SC)에서 신호가 한계에 도달하지 못하면 고려된 다이오드는 결함이 있다. 한계회로(T)의 출력에 연결된 고장 카운터(CD)는 광센서 테스트동안 수행된 모든 측정 결과를 평가한다. 따라서 올바른 작동에 대한 평가가 가능하여서 셀이 예정된 수의 결함이 있으면 고려된 광센서는 폐기된다.
광센서 테스트는 검사지점에서 발광을 필요로 하지 않는다. 즉, 광센서가 제조되는 집적회로 웨이퍼에 대해서 광원에 대한 조절이 불필요하다.
또한, 광센서의 기능 테스트가 연속으로 테스트된 많은 수의 칩을 포함하는 웨이퍼상에서 이루어질 수 있다. 그러나 반도체 분야에서 공지된 방식으로 검사지점을 통과하도록 배열된 릴(reel)상에 조립함으로써 집적회로 웨이퍼로 부터 분리된 칩상에서 테스트를 수행할 수도 있다.

Claims (7)

  1. 감광성 소자(PH)와 소자(PH)에 연결된 탐구회로(CE)를 포함하는 셀(…, Cn-1, Cn, Cn+1, Cn+2, …) 네트워크(R)를 포함하는 집적회로 형태로 실현되는 광센서로서 탐구회로는 셀의 발광으로 인해 셀에서 나오는 측정신호를 어드레싱 신호의 작용하에서 광센서의 공통출력(SC)에 전달하고 어드레싱 신호는 모든 셀(…, Cn-1, Cn, Cn+1, Cn+2, …)을 상기 공통출력에 선택적이고 순차적으로 연결하고 상기 감광성 소자(PH)는 내부 고유 기생 축전기(CP)를 가지는 광센서에 있어서,
    - 각 셀(…, Cn-1, Cn, Cn+1, Cn+2, …)은 상기 감광성 소자(PH)와 함께 상기 기생다이오드(CP)에 연결된 테스트 축전기(CPT)를 형성하는 집적된 전도지역(RC)을 더욱 포함하며,
    - 어둠속에서 상기 감광성 소자(PH)를 테스트할 경우에 광센서는 상기 어드레싱 신호의 선택적 적용과 동기적으로 상기 테스트 축전기(CPT)에서 소자(PH)의 상기 기생 축전기(CP)로의 예정된 양의 전하 전달을 일으키는 테스트 펄스를 상기 테스트 축전기(CPT)에 적용하기 위해 칩(P)상에 집적되는 수단(H, CT, M)을 더욱 포함하며, 상기 예정된 양의 전하는 광센서가 예정된 세기로 발광되어서 상기 공통출력상에 상기 측정신호 대신에 어드레싱된 셀(…, Cn-1, Cn, Cn+1, Cn+2, …)의 기능화를 나타내는 신호를 발생시킬 경우 기생축전기(CP)가 충전되는 양과 동일함을 특징으로 하는 광센서.
  2. 제 1 항에 있어서, 모든 셀(…, Cn-1, Cn, Cn+1, Cn+2, …)의 전도지역(RC)이 상기 칩(P)상에 집적되며 상기 어드레싱 신호와 동기적으로 테스트 증폭기(A1)의 출력에서 차례로 테스트되는 셀(…, Cn-1, Cn, Cn+1, Cn+2, …)에 대한 테스트 펄스를 발생시키는 연속 펄스를 수신하도록 입력이 연결된 공통 테스트 증폭기(A1)의 출력에 연결된 도체(MCC, MCL)로 형성된 메쉬(M)에 연결됨을 특징으로 하는 광센서.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 테스트 펄스와 동기적으로 상기 어드레싱 신호를 발생하는 클록회로(H)를 상기 칩(P)상에 더욱 포함함을 특징으로 하는 광센서.
  4. 제 3 항에 있어서, 테스트가 수행될 때만 상기 클록회로(H)와 상기 테스트 증폭기(A1)간의 연결을 시키도록 스위치(I)의 중재에 의해 테스트 증폭기(A1)가 상기 클록회로(H)에 연결됨을 특징으로 하는 광센서.
  5. 제 4 항에 있어서, 광센서의 정상작동중에 상기 테스트 증폭기(A1)에 중립 신호의 적용이 도체(MCC, MCL)의 메쉬(M)와 전도지역(RC)을 중화시키도록 상기 스위치(I)가 연결됨을 특징으로 하는 광센서.
  6. 제 1 항 내지 5 항중 한 항에 있어서, 상기 감광성 소자(PH)가 다이오드이고 상기 전도지역(RC)이 상기 다이오드와 함께 상기 다이오드(PH)의 기생 축전기(CP)값의 약 1%인 값을 가지는 테스트 축전기(CPT)를 구성함을 특징으로 하는 광센서.
  7. - 셀(…, Cn-1, Cn, Cn+1, Cn+2, …)에 공통인 테스트 증폭기(A1),
    - 셀(…, Cn-1, Cn, Cn+1, Cn+2, …)의 감광성 소자(PH)위에 위치된 예정된 크기의 전도지역(RC),
    - 상기 테스트 지역, 상기 테스트 증폭기(A1)의 출력 및 서로에 대해 연결된 테스트 도체(MCC, MCL) 메쉬(M)를 광센서 구조 제조단계동안 더욱 구축함을 특징으로 하는 청구항 1 항 내지 6 항중 한 항에 따른 광센서 제조방법.
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