用于感测元件的自我测试系统及其方法

用于感测元件的自我测试系统及其方法
【专利摘要】本发明是有关于一种用于感测元件的自我测试系统及其方法。自我测试系统包含感测元件及测试模块。感测元件包含固定单元及可动单元，其中固定单元与可动单元之间形成感应电容。测试模块用以电性连接感测元件，且测试模块包含测试电路，用以量测感应电容。其中，感测元件用以接收输入信号，使感应电容产生电容值变化量，而测试电路则根据电容值变化量，输出测试信号。
【专利说明】用于感测元件的自我测试系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于感测元件的自我测试系统，特别是涉及一种用于晶圆级感测元件中可以有效降低测试成本及提升检测效率的自我测试系统。
【背景技术】
[0002]由于现今微机电元件应用层面愈趋勃蓬广泛，并且半导体技术发展亦日趋成熟，导致微机电元件售价逐年递减，而其中元件测试成本却因所需的高价测试机台而难以降低，致使无法有效降低整体成本。
[0003]尤其是目前一般在晶圆等级元件测试时，测试过程中必需使用外部测量仪器，并借由外部导线的接线方式，才能进行微机电系统(MEMS)晶圆级结构的微小电容量测。然而，因其需要搭配使用外部测量仪器，故于量产阶段中，通盘考虑仪器成本和测试时间成本后，则产出利润将无法达到最大化且难以提升市场竞争力。
[0004]有鉴于上述问题，因此亟需提出具有高效率及高效益的晶圆级感测元件的自我测试系统及其方法。

【发明内容】

[0005]本发明的目的在于，提供一种用于感测元件的自我测试系统，其可以有效降低测试成本及提升检测效率。
[0006]本发明的另一目的在于，提供一种用于感测元件的自我测试系统的方法。
[0007]本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的用于感测元件的自我测试系统，其包含:感测元件，包含固定单元及可动单元，其中该固定单元与该可动单元之间形成感应电容；及测试模块，用以电性连接该感测元件，其中该测试模块包含测试电路，用以量测该感应电容；其中该感测元件，用以接收输入信号，使该感应电容产生电容值变化量，而该测试电路根据该电容值变化量，输出测试信号。
[0008]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0009]前述的用于感测元件的自我测试系统，其中该固定单元包含至少两个固定臂。
[0010]前述的用于感测元件的自我测试系统，其中该可动单元包含质量块及移动臂，其中该移动臂设于该质量块上，且该移动臂位于该些固定臂之间。
[0011]前述的用于感测元件的自我测试系统，其中该固定单元及该可动单元分别包含信号输入端，且该该固定单元还包含信号输出端。
[0012]前述的用于感测元件的自我测试系统，其中该测试电路包含转阻放大器、混频器及滤波器。
[0013]前述的用于感测元件的自我测试系统，其中该测试电路内建于探针卡或测试机的测试电路板。
[0014]本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的用于感测元件的自我测试方法，其中该感测元件包含可动单元及固定单元，且该可动单元与该固定单元间形成感应电容，该方法包含:提供输入信号至该感测元件；根据该输入信号产生该感应电容的电容值变化量；根据该电容值变化量，输出测试信号。
[0015]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0016]前述的用于感测元件的自我测试方法，其中该输入信号包含激励信号及调变信号。
[0017]前述的用于感测元件的自我测试方法，其中提供该输入信号的步骤包含:将该调变信号及该激励信号分别输入至该可动单元及该固定单元。
[0018]前述的用于感测元件的自我测试方法，其中输出该测试信号的步骤包含:使用测试电路，检测该感应电容的该电容值变化量，以判读是否良好完整。
[0019]本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明用于感测元件的自我测试系统及其方法可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点:在晶圆级测试时仅需借由任意波形产生器产生输入信号，即可进行检测，且所需测试电路的设计简易，完全可取代外部测量仪器，而能大幅降低整体测试成本。此外，通过将测试电路整合配置于测试模块上，同时亦能缩短测试时间以增加测试效率。
[0020]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
【专利附图】

【附图说明】
[0021]图1A绘示依据本发明一实施例的用于`感测元件的自我测试系统的示意图。
[0022]图1B绘示图1A中的自我测试系统的等效电路图。
[0023]图2A-图2C分别绘示依据本发明一实施例的测试电路中的转阻放大器、混频器及滤波器的输出信号图。
[0024]图3A绘示依据本发明另一实施例的自我测试系统的功能方框图。
[0025]图3B绘示依据本发明另一实施例的自我测试系统的功能方框图。
[0026]图4绘示依据本发明另一实施例的一种用于感测元件的自我测试系统的方法流程图。
[0027]【主要元件符号说明】
[0028]100:自我测试系统
[0029]110:感测元件111:固定单元
[0030]112a、112b:固定臂
[0031]113:信号输入端114:信号输出端
[0032]115:可动单元116:质量块
[0033]117:移动臂118a、118b:弹簧件
[0034]119:信号输入端120:测试模块
[0035]122:测试电路124:转阻放大器
[0036]125:混频器126:滤波器
[0037]130:感应电容[0038]132:第一感应电容
[0039]134:第二感应电容
[0040]136:寄生电容
[0041]140:输入信号142:激励信号
[0042]144:调变信号150:测试信号
[0043]300:自我测试系统
[0044]310:感测元件320:测试模块
[0045]322:测试电路360:探针卡
[0046]370:测试电路板
[0047]400:方法
[0048]410:步骤420:步骤
[0049]430:步骤
【具体实施方式】
[0050]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的用于感测元件的自我测试系统及其方法其【具体实施方式】、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0051]为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照所附的图式及以下所述各种实施例，图式中相同的号码代表相同或相似的元件。另一方面，众所周知的元件与步骤并未描述于实施例中，以避免造成本发明不必要的限制。
[0052]请参阅图1A，其为依据本发明一实施例的用于感测元件的自我测试系统100的示意图。自我测试系统100包含感测元件110及测试模块120。感测元件110包含固定单元111及可动单元115，其中固定单元111与可动单元115之间形成感应电容130。测试模块120用以电性连接感测元件110，且测试模块120包含测试电路122，用以量测感应电容130。具体地说，感测元件110用以接收输入信号140，使感应电容130产生电容值变化量，而测试电路122根据电容值变化量，输出测试信号150。
[0053]如图1A所示，固定单元111包含两个固定臂112a、112b，而可动单元115则包含质量块116及移动臂117，其中移动臂117设于质量块116上，且移动臂117位于固定臂112a、112b之间，以形成感应电容130。更进一步地说，两个固定臂112a、112b分别与移动臂117之间，形成第一感应电容(Cl) 132及第二感应电容(C2) 134，且固定臂112a与112b彼此之间则形成寄生电容(C3)136。
[0054]此外，在一实施例 中，固定单元111及可动单元115分别包含信号输入端113及信号输入端119，用以接收输入信号140。更具体地说，信号输入端113设于固定臂112a，且用以接收激励信号142，另外，信号输入端119则设于可动单元115的一端，用以接收调变信号144。然而，当调变信号144经由信号输入端119输入至可动单元115时，将使可动单元115对应产生静电力，驱动质量块116予以造成位移，从而改变移动臂117分别与两个固定臂112a、112b之间的距离。因此，第一感应电容132及第二感应电容134的电容值，也将随着移动臂117与两个固定臂112a、112b之间的距离改变，而产生对应的电容值变化量。
[0055]在一实施例中，固定单元111包含信号输出端114。如图所示，信号输出端114位于固定臂112b的一端，因此，测试模块120可通过电性接触信号输出端114，以侦测感应电容130的电容值变化量，并借由测试模块120内部的测试电路122予以进行信号处理，从而输出测试信号150，以判读感测元件110是否良好完整。
[0056]此外，在一实施例中，如图1A所示，可动单元116包含弹簧件118a、118b。弹簧件118a、118b分别设于质量块116的两端，用于当质量块116受静电力产生位移时，同步提供弹性力，进而可使质量块116后续动作复位至初始位置。
[0057]请参阅图1B，其绘示图1A中的自我测试系统100的等效电路图。如图1B所示，测试电路122包含转阻放大器124、混频器125及滤波器126。在此实施例中，从信号输入端119输入至感应电容130的调变信号144的频率约为IMHz赫兹，其用以产生静电力进而改变第一感应电容132及第二感应电容134的电容值。另外，从信号输入端113输入至感应电容130的激励信号142的频率约为2KHz赫兹，其中激励信号142的频率端视于整体等效电路的共振频率。然而，当激励信号142及调变信号144输入至感应电容130后，将对应产生感应电流信号Ip及Im，且从信号输出端114输出，如图所示，其中感应电流信号Ip为流经通过寄生电容136的电流信号，而感应电流信号Ip的频率为2KHz赫兹；相对而言，感应电流信号Im为流经通过第一感应电容132及第二感应电容134的电流信号，而感应电流信号Im具有频率2KHz赫兹及频率IMHz赫兹的混合电流信号。
[0058]当测试模块120电性连接至信号输出端114时，转阻放大器124则撷取电流信号Ip及Im，并分别转换为电压信号Vp及Vm，且依序传送至混频器125及滤波器126，以进行信号调变与信号滤除的信号处理，进而判读产生测试信号150。在一实施例中，滤波器126为低通滤波器，用以滤除高频信号，而保留所需的主要低频信号。
[0059]请同时参阅图2A-图2C，其分别对应绘示测试电路中的转阻放大器、混频器及滤波器的输出信号图。更具体地说，如图2A所示，转阻放大器124将所撷取的电流信号Ip及Im分别对应转换输出电压信号Vp及Vm，其中电压信号Vp的频率为2KHz赫兹，电压信号Vm的频率为IMHz赫兹。其次，如图2B所示，当混频器125接收到电压信号Vp及Vm后，则通过使用IMHz赫兹进行信号调变，使电压信号Vm降频转换至2KHz赫兹的电压信号，而电压信号Vp则升频转换至IMHz赫兹，并将调变后的电压信号Vp及Vm予以输出。再者，如图2C所示，滤波器126使主要所需的电压信号Vm通过，并衰减电压信号Vp的强度，以过滤电压信号Vp而保留主要的电压信号Vm。
[0060]如此以来，测试电路122即可根据滤波器126所输出的电压信号Vm，进行判读感测元件110是否完整，以对应输出测试信号150。
[0061]另，于一较佳实施例中，请参阅图3A,自我测试系统300的测试模块320可内建于探针卡(Probe card) 360中，便以通过测试电路322侦测信号输出端的电压信号Vm。再者，如图3B所示，自我测试系统的测试模块320及其测试电路322亦可视需要内建于一般现有习知的测试机(Tester)内的测试电路板(Testing board) 370,借以减少外接精密量测仪器的成本和测试时间成本，达成微小电容量测的目的。请参阅图4，其绘示依照本发明另一实施例的一种用于感测元件的自我测试系统的方法400的流程图。如图所示，方法400包含步骤410、步骤420与步骤430。然而，关于实施方法400的自我测试系统，由于上述实施例已具体揭露，因此不再重复赘述。
[0062]如图4所示，在步骤410中，可提供输入信号至该感测元件。在步骤420中，可根据该输入信号产生感应电容的电容值变化量。在步骤430中，可根据电容值变化量，输出测试信号。
[0063]更具体地说，在步骤410中，是将输入信号提供至感测元件中的可动单元及固定单元。在一实施例中，输入信号包含调变信号及激励信号，分别输入至可动单元及固定单
J Li ο
[0064]然而，在步骤420中，当可动单元接收调变信号时，即可据以产生静电力并发生位移，使改变可动单元及固定单元之间的距离。如此以来，将可造成可动单元及固定单元之间所形成的感应电容对应产生的电容值变化量。
[0065]在步骤430中，方法400可通过测试模块，以感测感应电容的电容值变化量，从而输出测试信号。在一实施例中，测试模块包含转阻放大器、混频器及滤波器，通过将从感测元件中所撷取感测感应电容的电容值变化量的输出信号，予以进行信号处理检测，进而判读是否良好完整，并输出测试信号。
[0066]因此，借由依照上述本发明实施例中的用于感测元件的自我测试系统及其方法，得以在晶圆级测试时仅需借由任意波形产生器产生输入信号，即可进行检测，且所需测试电路的设计简易，完全可取代外部测量仪器，而能大幅降低整体测试成本。此外，通过将测试电路整合配置于测试模块上，同时亦能缩短测试时间以增加测试效率。
[0067]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种用于感测元件的自我测试系统，其特征在于其包含:感测元件，包含固定单元及可动单元，其中该固定单元与该可动单元之间形成感应电容 '及测试模块，用以电性连接该感测元件，其中该测试模块包含测试电路，用以量测该感应电容；其中该感测元件，用以接收输入信号，使该感应电容产生电容值变化量，而该测试电路根据该电容值变化量，输出测试信号。
2.根据权利要求1所述的用于感测元件的自我测试系统，其特征在于该固定单元包含至少两个固定臂。
3.根据权利要求2所述的用于感测元件的自我测试系统，其特征在于该可动单元包含质量块及移动臂，其中该移动臂设于该质量块上，且该移动臂位于该些固定臂之间。
4.根据权利要求1所述的用于感测元件的自我测试系统，其特征在于该固定单元及该可动单元分别包含信号输入端，且该该固定单元还包含信号输出端。
5.根据权利要求1所述的用于感测元件的自我测试系统，其特征在于该测试电路包含转阻放大器、混频器及滤波器。
6.根据权利要求1所述的用于感测元件的自我测试系统，其特征在于该测试电路内建于探针卡或测试机的测试电路板。
7.一种用于感测元件的自我测试方法，其中该感测元件包含可动单元及固定单元，且该可动单元与该固定单元间形成感应电容，其特征在于该方法包含:提供输入信号至该感测元件；根据该输入信号产生该感应电容的电容值变化量；根据该电容值变化量，输出测试信号。
8.根据权利要求7所述的用于感测元件的自我测试方法，其特征在于该输入信号包含激励信号及调变信号。
9.根据权利要求8所述的用于感测元件的自我测试方法，其特征在于提供该输入信号的步骤包含:将该调变信号及该激励信号分别输入至该可动单元及该固定单元。
10.根据权利要求7所述的用于感测元件的自我测试方法，其特征在于输出该测试信号的步骤包含:使用测试电路，检测该感应电容的该电容值变化量，以判读是否良好完整。
【文档编号】G01R35/00GK103792504SQ201210428131
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年10月31日 优先权日:2012年10月31日
【发明者】邱东梁, 叶人荣 申请人:京元电子股份有限公司