光检测器测量设备的制作方法

本实用新型涉及半导体领域，尤其涉及一种用于测量光检测器的设备。

背景技术：

晶圆级光检测器(light detector wafer level)在专业和消费级电子设备中具有广泛的应用。在晶圆级光检测器的生产过程中需要进行功能测试，其中的重要一项是对光照度敏感度的测试。由于晶圆测试时针压(over drive)是微米级的变化，因而对光照度标定的精确度要求极高，现有的方案多是以采用感光二极管为核心的设备，其原理是通过模数转换器将二极管上电流的变化转化为电压然后再以编码的形式输出，根据其标定值最终转化为光照度输出。这种方案下光照度标定时的误差与理想的要求具有一定的差距。

而且，现有的方案多采用旋钮调节式光纤传导点光源，其光源光照度起始数值较高，不能测试光检测器在低照度下的光感特性。此外由于光纤和探针卡还存在着结构上不兼容的问题。

因此，需要一种更先进的测量设备来解决上述问题，改进晶圆级光检测器的测量效果。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提出了一种光检测器测量设备，包括：探针卡基板，设置在所述探针卡基板上的光源，设置在所述探针卡基板上的探针以及传感器，其特征在于，所述光源为数字化平面光源。

可选地，所述光源设置在所述探针卡基板的一面，所述探针以及传感器设置在所述探针卡基板的另一面。

可选地，所述探针在所述传感器旁边。可选地，光检测器测量设备还包括数字平面光源控制器，其与所述数字化平面光源相连。

可选地，所述传感器为CMOS图像传感器。

可选地，光检测器测量设备还包括自动测试设备服务器，其与所述数字平面光源控制器以及所述探针相连。

可选地，所述自动测试设备服务器先通过CMOS图像传感器信息传输电缆连接到所述探针卡基板上的接口，再通过CMOS图像传感器软封装排线连接到所述CMOS图像传感器。

可选地，所述CMOS图像传感器的上表面与所述探针的针尖的距离为0.15mm–0.2mm。

可选地，所述自动测试设备服务器与所述数字平面光源控制器通过通讯电缆相连。

可选地，所述传感器的数量为2-6个。

可选地，光检测器测量设备还包括柱状光源筒，所述柱状光源筒设置在所述探针卡基板上，具有黑色内壁，所述数字化平面光源设置在所述柱状光源筒中。

可选地，所述柱状光源筒内设置有凹槽以稳定数字化平面光源。

根据本实用新型的光检测器测量设备可以改进晶圆级光检测器的测量效果。

附图说明

图1示出了一种现有技术中使用的光检测器测量设备；

图2a和2b示出了根据本实用新型一个实施例的光检测器测量设备；

图3a和3b示出了一种柱状数字平面光源筒及传感器周边设置；

图4示出了一种探针卡基板。

其中，附图标记说明如下：

光检测器测量设备100，200

探针卡基板101，201，401

探针102，202

光纤103，

光源控制设备104，

光源控制旋钮105

电源线106，

光照度标定刻度107

加强圈108，408

耐高温环氧树脂109，209，309，409

光源210，310

光源控制电缆211

光源控制器212

传感器213，313，413

传感器软封装排线214

信息传输电缆215，415

自动测试设备服务器216

数字平面光源317

伸缩式卡口弹片318

弹片控制按钮319

筒状黑色内壁320

金属载片321

软封装基板329

软封装排线插头322

软封装排线323

待测芯片324

电缆转换插头425

柱状光源固定区426

固定螺栓孔427

通讯电缆228

具体实施方式

以下参考附图具体说明本实用新型的实施方式。本领域的技术人员可以由本说明书所揭露的实施方式了解本实用新型的功能及优点。需要说明的是说明书附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书的文字内容，供阅读者了解本实用新型，并非用以限定本实用新型可实施的条件。任何结构、大小的细微调整以及比例关系的改变，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的的条件下，当亦视为本实用新型可实施的范畴，并且仍落在本实用新型所能涵盖的范围内。

图1示出了一种现有技术中使用的光检测器测量设备100。该测量设备100包括探针卡基板101，探针102，光纤103，光源控制设备104，电源线106，加强圈108，耐高温环氧树脂109。光源控制设备104上具有光源控制旋钮105和光照度标定刻度107。

现有技术中，常用的方案是采用市面上流行的手持式光源检测仪来进行测量，其核心器件是一个感光二极管，原理是通过模数转换器(ADC)将二极管上电流的变化转化为电压以编码的形式输出，根据其标定值最终转化为光照度输出。由于感光二极管上方一定距离处(约0.8～1cm)有一个弧形滤光片，这就增加了光照度标定时的误差。相对于晶圆测试时针压微米级的变化，这种误差过大，难以获得理想的结果。

另外现有技术中，晶圆测试时使用的光源为旋钮调节式光纤传导点光源。这种光源起始光照度较高，例如一种常用的光纤传导点光源的起始光照度约为4000Lux，这就导致4000Lux以下区域无法测量，而4000Lux以下的光照度仍然在光检测器的工作范围内。如图1所示，光源控制设备104的光照度标定刻度107为手动标定，标定光源范围约4000～50000Lux，这样的设备造成的误差范围太大，测量数据体现不出光检测器的光感特性。此外由于光纤和探针卡在结构上不兼容，如何固定光纤产生垂直向下照射的光线也是当前需要解决的问题。

图2a示出了根据本实用新型一个实施例的光检测器测量设备200。光检测器测量设备200包括光源210，传感器213，探针202，信息传输电缆215，光源控制电缆211，自动测试设备服务器216，光源控制器212，通讯电缆228，耐高温环氧树脂209，探针卡基板201，传感器软封装排线214。

光源210可以是数字化平面光源，用数字化平面光源210替代通常使用的点光源可以实现4000Lux以下的照度照射。而且，平面光源产生相对均匀的光线，提升了测量光源的质量。

图2b是图2a中探针202附近区域的局部放大图。如图2b所示，传感器213的上部是其接收光源照射的位置，这里到探针202的针尖的垂直距离记为Δx。Δx的数值在例如0.15mm–0.2mm之间。

传感器213可以是CMOS图像传感器，其通过CMOS图像传感器软封装排线214连接到探针卡基板201上的接口，再通过信息传输电缆215连接到自动测试设备服务器216。

如图3a所示，光源310是柱状数字平面光源筒，其中的数字平面光源317水平嵌入柱状结构腔体内与筒状黑色内壁320紧密结合。内壁320上具有黑色涂层，可吸收杂散光线。数字平面光源317在柱状结构腔体内可以上下移动。按下数字平面光源317上的弹片控制按钮319则伸缩式卡口弹片318可以缩回，这样就避免了数字平面光源317在上下移动时破坏腔体。筒状黑色内壁320上的a位置和b位置上具有预留的凹槽。当数字平面光源317移动至a位置或b位置时松开按钮319，则伸缩式卡口弹片318嵌入相应的凹槽内，这样可以起到稳定光源317的作用。预留的a位置凹槽和b位置凹槽之间的间距为Δd，Δd约为图2b中所示的Δx的5～10倍。

根据本实用新型的一个实施例，探针卡探针被图3b中的耐高温环氧树脂309包裹凝固后固定在图4中的加强圈408上，可以使用软封装工艺将COMS图像传感器313水平固定在软封装基板329上。为了使COMS图像传感器313的感光面与光源射出的光线呈90°角，探针卡在装针前将四片金属载片321嵌入到耐高温环氧树脂309中，并将软封装基板329通过强力胶水贴合在金属载片321上，从而起到固定COMS图像传感器313的目地。图4中探针卡基板401上预留四个固定螺栓孔427，从而可以将柱状数字平面光源筒紧密贴合在探针卡基板401上。

COMS图像传感器313依次经过软封装排线插头322、COMS图像传感器软封装排线323、电缆转换插头425以及信息传输电缆415将其产生的数据输入到自动测试设备服务器中。

根据本实用新型的一个实施例，测量设备采用四片16比特COMS图像传感器313，它们均匀分布在待测对象光检测器芯片324四周同时监测该芯片的光照度，可以通过多次测量取平均值的方法进一步降低误差。

根据本实用新型的另一个实施例，系统可以采用不同数量的传感器，例如采用2-6片COMS图像传感器313均匀分布在待测芯片324四周同时监测对象光检测器芯片的光照度，通过多次测量取平均值的方法进一步降低误差。而且，COMS图像传感器313可以为8-24比特传感器。

通过自动测试设备服务器可以改变COMS图像传感器内部模数转换器的参考电压，从而可以使标定光照度动态范围达到0～50000Lux，这样COMS图像传感器的量测精度可达到0.763Lux。

根据本实用新型的一个实施例，光检测器待测试芯片实际接收到的光照度(Lx)可以通过如下计算方法得到：

首先，光源面板处在刻度a时COMS图像传感器采集到的光照度(Lx)为：

La＝(Ca1+Ca2+Ca3+Ca4)/4，

其中，La代表光源面板处在刻度a时COMS图像传感器采集到的光照度(Lx)，Ca1、Ca2、Ca3、Ca4分别是1-4号COMS图像传感器此时实际采集到的光照度(Lx)。

光源面板处在刻度b时COMS图像传感器采集到的光照度(Lx)为：

Lb＝(Cb1+Cb2+Cb3+Ca4)/4，

其中，Lb代表光源面板处在刻度b时COMS图像传感器采集到的光照度(Lx)，Cb1、Cb2、Cb3、Cb4分别是1-4号COMS图像传感器此时实际采集到的光照度(Lx)。

这样，单位距离对光照度的影响公式为：

(Lb-La)/Δd

探针的深度为od(从针尖接触到芯片到最终扎针的深度的距离)；

当光源处在a处时：

Lx_a＝La-[(Lb-La)/Δd]*(Δd+Δx-od)，

其中，Lx_a代表光源处在a处时，待测芯片的计算照度(Lx)，

当光源处在b处时：

Lx_b＝Lb-[(Lb-La)/Δd]*(Δx-od)，

其中，Lx_b代表光源处在b处时，待测芯片的计算照度(Lx)。

根据本实用新型的另一个实施例，筒状黑色内壁320上可以在多于2个的位置留有凹槽。此时，通过伸缩式卡口弹片嵌入相应的凹槽内，数字平面光源317可以稳定在多于2个位置。这样，通过测量数字平面光源317在更多个位置时COMS图像传感器采集到的光照度(Lx)，可能可以更精确地计算出待测芯片的计算照度(Lx)。

根据本实用新型的精确测量系统将光源控制及COMS图像传感器数据采集模块全部嵌入自动测试设备中，可以实现参数的自动控制与精确测量功能。同时因COMS图像传感器内部参考电压的可调性，可以实现光照度的动态范围的可调性，从而实现了对光检测器测试量程的全覆盖。另外，通过将COMS图像传感器采集系统嵌入自动测试设备的测试程序还可以实现数据的实时自动化采集分析。

虽然上文对本实用新型进行了充分的披露，但本实用新型并非限定于此。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和实质的范围内，均可作各种变动与修改，而本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。