一種晶圓級傳感器的測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種晶圓級傳感器的測試方法，包括以下步驟：對所述傳感器施加預設測試條件，所述預設測試條件包括預設溫度值、預設壓強值和電源電壓；采集所述預設測試條件和所述傳感器的輸出信號；對所述傳感器的輸出信號進行模數(shù)轉換；根據(jù)所述預設測試條件和所述傳感器的輸出信號得到傳感器的參數(shù)。本發(fā)明所述的晶圓級傳感器的測試方法收集了傳感器在晶圓階段的重要參數(shù)，在微機電傳感器系統(tǒng)測試前實現(xiàn)了傳感器的表征和分類，為后續(xù)微機電傳感器系統(tǒng)的測試和標定提供了數(shù)據(jù)參考，簡化了微機電傳感器系統(tǒng)的測試和標定等工序，提高了測試和標定效率，降低了成本。
【專利說明】一種晶圓級傳感器的測試方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及微機電傳感器領域，尤其涉及一種晶圓級傳感器的測試方法。

【背景技術】
[0002]由于傳感系統(tǒng)跟壓強、溫度、電壓有一定的關系，而且輸出多不是線性的，微機電傳感器系統(tǒng)在標定之時需要收集大量的測試數(shù)據(jù)，并根據(jù)每個傳感器的敏感度、動態(tài)范圍、偏移等，制定各種增益、進行數(shù)據(jù)分析，然后計算得到所需要的系數(shù)，并將這些系數(shù)儲存起來，放在集成電路的記憶體或計算機的硬盤里，以作進一步系統(tǒng)級測試時標定之用，系統(tǒng)級驗證里復雜的校準需要花費大量的時間和成本。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術中的上述不足而完成的，本發(fā)明的目的在于提出一種晶圓級傳感器的測試方法，該方法能夠在傳感器處于晶圓階段時對其進行測試，得到傳感器的參數(shù)，為之后的微機電傳感器系統(tǒng)級測試和標定提供參考，大大節(jié)約了時間和成本。
[0004]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0005]一種晶圓級傳感器的測試方法，包括以下步驟:
[0006]對所述傳感器施加預設測試條件；
[0007]采集所述預設測試條件和所述傳感器的輸出信號；
[0008]對所述傳感器的輸出信號進行模數(shù)轉換；
[0009]根據(jù)所述預設測試條件和所述傳感器的輸出信號得到傳感器的參數(shù)。
[0010]進一步地，所述采集所述預設測試條件和所述傳感器的輸出信號后還包括:
[0011]對所述傳感器的輸出信號進行增益放大。
[0012]進一步地，所述根據(jù)所述預設測試條件和所述傳感器的輸出信號得到傳感器的參數(shù)后還包括:
[0013]將所述傳感器的參數(shù)進行存儲。
[0014]進一步地，所述傳感器為壓力傳感器。
[0015]進一步地，所述傳感器的參數(shù)包括壓力敏感度和壓力偏移值。
[0016]進一步地，所述施加的預設測試條件包括預設壓強值、預設溫度值和電源電壓，所述預設壓強值和預設溫度值的組合至少為四組數(shù)值，其分別為(P1、T1)、(PpT2)、(P2、T1)和(P2、T2)，所述傳感器的輸出信號為輸出電壓，所述根據(jù)所述預設測試條件和所述傳感器的輸出信號得到傳感器的參數(shù)的計算公式為:
[0017]Vs (T, P) = (Sp ⑴ X P+ β P (T) X Vsupply)
[0018]其中，Vs為壓力傳感器的輸出電壓；Vsupply為電源電壓；Sp為壓力敏感度；βρ為壓力偏移值；τ為預設溫度值；Ρ為預設壓強值。
[0019]進一步地，所述傳感器為溫度傳感器。
[0020]進一步地，所述傳感器的參數(shù)包括溫度敏感度和溫度偏移值。
[0021]進一步地，所述施加的預設測試條件包括預設溫度值和電源電壓，所述預設溫度值至少為兩組數(shù)值，所述傳感器的輸出信號為輸出電壓，所述根據(jù)所述預設測試條件和所述傳感器的輸出信號得到傳感器的參數(shù)的計算公式為:
[0022]Vs(T) = (St ⑴ XT+i3tXVsupply)
[0023]其中，Vs為溫度傳感器的輸出電壓；Vsupply為電源電壓；St為溫度敏感度；β t為溫度偏移值；T為預設溫度值。
[0024]本發(fā)明所述的晶圓級傳感器的測試方法通過對晶圓級傳感器施加預設測試條件，根據(jù)預設測試條件和輸出信號得到晶圓級傳感器的參數(shù)，收集了傳感器在晶圓階段時的重要參數(shù)，在微機電傳感器系統(tǒng)測試和標定前實現(xiàn)了傳感器的表征和分類，為后續(xù)微機電傳感器系統(tǒng)的測試和標定提供了數(shù)據(jù)參考，簡化了微機電傳感器系統(tǒng)的測試和標定等工序，提高了測試和標定效率，大大降低了時間和成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]為了更加清楚地說明本發(fā)明示例性實施例的技術方案，下面對描述實施例中所需要用到的附圖做一簡單介紹。顯然，所介紹的附圖只是本發(fā)明所要描述的一部分實施例的附圖，而不是全部的附圖，對于本領域普通技術人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖得到其他的附圖。
[0026]圖1是本發(fā)明實施例一提供的晶圓級傳感器測試方法的流程示意圖。
[0027]圖2是本發(fā)明實施例二提供的晶圓級傳感器測試方法的流程示意圖。
[0028]圖3是本發(fā)明實施例三提供的晶圓級壓力傳感器測試方法的流程示意圖。
[0029]圖4是本發(fā)明實施例四提供的晶圓級壓力傳感器測試的裝置結構示意圖。
[0030]圖5是本發(fā)明實施例四提供的晶圓級壓力傳感器測試的數(shù)據(jù)處理示意圖。
[0031]圖6是本發(fā)明實施例五提供的晶圓級溫度傳感器測試方法的流程示意圖。

【具體實施方式】
[0032]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，以下將結合本發(fā)明實施例中的附圖，通過【具體實施方式】，完整地描述本發(fā)明的技術方案。顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本發(fā)明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下獲得的所有其他實施例，均落入本發(fā)明的保護范圍之內。
[0033]實施例一:
[0034]圖1給出了本實施例一提供的晶圓級傳感器測試方法的流程示意圖。
[0035]如圖1，本實施例一提供的晶圓級傳感器測試方法包括以下步驟:
[0036]步驟Sll:對傳感器施加預設測試條件；
[0037]本步驟中，對傳感器施加預設測試條件，可以利用測試設備來實現(xiàn)，預設測試條件可以為預設溫度值、預設壓強值、電源電壓。
[0038]步驟S12:采集預設測試條件和傳感器的輸出信號；
[0039]本步驟中，采集對傳感器施加的預設測試條件以及傳感器在預設的測試條件下的輸出信號，可以利用測試設備上的探針來實現(xiàn)，傳感器的輸出信號可以為輸出電壓信號。
[0040]步驟S13:對傳感器的輸出信號進行模數(shù)轉換；
[0041]本步驟中，對傳感器的輸出信號進行模數(shù)轉換，可以通過將傳感器的輸出信號輸入通用的系統(tǒng)主板中來實現(xiàn)，通用的系統(tǒng)主板中有模數(shù)轉換器，對傳感器的輸出信號進行模數(shù)轉換。
[0042]步驟S14:根據(jù)預設測試條件和傳感器的輸出信號得到傳感器的參數(shù)。
[0043]本步驟中，根據(jù)預設測試條件和傳感器的輸出信號得到傳感器的參數(shù)，可以將采集到的預設測試條件和經模數(shù)轉換得到的傳感器的輸出信號輸入到計算機中，計算得到傳感器的參數(shù)。
[0044]本實施例一提供的晶圓級傳感器的測試方法通過對晶圓階段的傳感器進行測試，根據(jù)預設測試條件和傳感器的輸出信號得到傳感器的參數(shù)，收集了傳感器在晶圓階段的重要參數(shù)，在微機電傳感器系統(tǒng)測試前實現(xiàn)了傳感器的表征和分類，為后續(xù)微機電傳感器系統(tǒng)的測試和標定提供了數(shù)據(jù)參考，簡化了微機電傳感器系統(tǒng)的測試和標定等工序，提高了測試和標定效率,大大節(jié)約了時間，并且大大降低了成本。
[0045]實施例二:
[0046]圖2給出了本實施例二提供的晶圓級傳感器測試方法的流程示意圖。
[0047]如圖2，本實施例二提供的晶圓級傳感器測試方法包括以下步驟:
[0048]步驟S21:對傳感器施加預設測試條件；
[0049]本步驟中，對傳感器施加預設測試條件，可以利用測試設備來實現(xiàn)，預設測試條件可以為預設溫度值、預設壓強值、電源電壓。
[0050]步驟S22:采集預設測試條件和傳感器的輸出信號；
[0051]本步驟中，采集對傳感器施加的預設測試條件以及傳感器在預設的測試條件下的輸出信號，可以利用測試設備上的探針來實現(xiàn)，傳感器的輸出信號可以為輸出電壓信號。
[0052]步驟S23:對傳感器的輸出信號進行增益放大。
[0053]由于有的傳感器的輸出信號不在模數(shù)轉換器的轉換范圍之內，需要對傳感器的輸出信號進行增益放大，適用模數(shù)轉換器的轉換范圍之后再進行模數(shù)轉換。
[0054]本步驟中的增益放大可以將傳感器的輸出信號輸入通用的系統(tǒng)主板中來實現(xiàn)，通用的系統(tǒng)主板上有可編程的增益放大器，可以實現(xiàn)對傳感器輸出信號的增益放大，且可根據(jù)傳感器的輸出信號的大小進行編程來調節(jié)增益放大的倍數(shù)，以適用模數(shù)轉換器的轉換范圍。
[0055]步驟S24:對傳感器的輸出信號進行模數(shù)轉換；
[0056]本步驟中，對傳感器的輸出信號進行模數(shù)轉換，可以通過將傳感器的輸出信號輸入通用的系統(tǒng)主板中來實現(xiàn)，通用的系統(tǒng)主板中有模數(shù)轉換器，對傳感器的輸出信號進行模數(shù)轉換。
[0057]步驟S25:根據(jù)預設測試條件和傳感器的輸出信號得到傳感器的參數(shù)。
[0058]本步驟中，根據(jù)預設測試條件和傳感器的輸出信號得到傳感器的參數(shù)，可以將采集到的預設測試條件和經模數(shù)轉換得到的傳感器的輸出信號輸入到計算機中，計算得到傳感器的參數(shù)。
[0059]步驟S26:將傳感器的參數(shù)進行存儲。
[0060]本步驟中可以將傳感器的參數(shù)存儲在計算機中，方便以后的查看。
[0061]實施例三:
[0062]圖3給出了本實施例三提供的晶圓級壓力傳感器測試方法的流程示意圖。
[0063]如圖3所示，本實施例三提供的晶圓級壓力傳感器測試方法包括以下步驟:
[0064]步驟S31:對壓力傳感器施加預設測試條件；
[0065]本步驟中，對壓力傳感器施加預設測試條件，預設測試條件可以為預設溫度值、預設壓強值和電源電壓。
[0066]本步驟可以通過將晶圓級壓力傳感器放置于測試臺上，經過噴嘴將受溫度控制的壓縮氣體把國定壓力的氣體作用到壓力傳感器的膜片上，來實現(xiàn)對壓力傳感器施加預設溫度值和預設壓強值的測試條件，預設壓強值和預設溫度值的組合可以為四組數(shù)值，其分別為(PpT1)' (P1^T2), (P2 > T1)和(P2、T2)。
[0067]步驟S32:采集預設測試條件和壓力傳感器的輸出電壓；
[0068]本步驟中，采集施加給壓力傳感器的預設壓強值和預設溫度值以及電源電壓，并采集在四組數(shù)值下的壓力傳感器的輸出電壓。
[0069]步驟S33:對壓力傳感器的輸出電壓進行增益放大；
[0070]本步驟中，對壓力傳感器的輸出電壓進行增益放大，可以經過測試設備上的探頭將壓力傳感器的輸出電壓傳送到通用的系統(tǒng)主板上，通用的系統(tǒng)主板上有可編程的增益放大器，將壓力傳感器的輸出電壓進行增益放大，且可根據(jù)傳感器的輸出電壓的大小進行編程來調節(jié)增益放大的倍數(shù)，以適用模數(shù)轉換器的轉換范圍，為下一步的模數(shù)轉換提供便利。
[0071]步驟S34:對壓力傳感器的輸出電壓進行模數(shù)轉換；
[0072]本步驟中，對壓力傳感器的輸出電壓進行模數(shù)轉換，可以通過將壓力傳感器的輸出電壓輸入通用的系統(tǒng)主板上來實現(xiàn)，通用的系統(tǒng)主板上有模數(shù)轉換器，可以對壓力傳感器的輸出電壓進行模數(shù)轉換。
[0073]步驟S35:根據(jù)預設測試條件和壓力傳感器的輸出電壓得到壓力傳感器的參數(shù)；
[0074]本步驟中，得到的壓力傳感器的參數(shù)包括壓力敏感度和壓力偏移值。
[0075]根據(jù)預設溫度值、預設壓強值、電源電壓以及壓力傳感器的輸出電壓得到壓力傳感器的參數(shù)的計算公式為:
[0076]Vs (Τ, P) = (Sp ⑴ X P+ β P (T) X Vsupply)
[0077]其中，Vs為壓力傳感器的輸出電壓；Vsupply為電源電壓；Sp為壓力敏感度；βρ為壓力偏移值；Τ為預設溫度值；Ρ為預設壓強值。
[0078]本步驟中，根據(jù)步驟S31中輸入的四組預設測試條件，根據(jù)上式可以得到分別在(P1^T1), (P1^T2), (P2, T1)和(Ρ2、Τ2)四個點處的壓力傳感器的壓力敏感度和壓力偏移值。其它壓強和溫度值下的壓力傳感器的壓力敏感度和壓力偏移值可以根據(jù)壓力敏感度和壓力偏移值會在上述四點的壓力敏感度和壓力偏移值構成的平面上進行預測。若要更加準確地預測各個壓強和溫度值下的壓力傳感器的壓力敏感度和壓力偏移值，可以選擇更多的測試點進行測試。
[0079]步驟S36:將壓力傳感器的參數(shù)進行存儲。
[0080]本步驟中，將得到的壓力傳感器的參數(shù)，如壓力敏感度和壓力偏移值進行存儲，可以存儲在計算機中，方便以后的查看。
[0081]實施例四:
[0082]圖4是本發(fā)明實施例四提供的晶圓級壓力傳感器測試的裝置結構示意圖。如圖4所示，在對晶圓級壓力傳感器I進行測試時，將晶圓級壓力傳感器I放置于測試平臺2上，受溫度控制的壓縮氣體經壓力傳感器測試裝置3的開口 4進入通道5，受溫度控制的壓縮氣體收到壓力沖擊器6的作用，經噴嘴7進入空腔8中，作用于晶圓級壓力傳感器I的膜片上，實現(xiàn)了對晶圓級壓力傳感器I施加預設壓強值和預設溫度值，預設壓強值即為受溫度控制的壓縮氣體對晶圓級壓力傳感器的壓強，預設溫度值即為受溫度控制的壓縮氣體的溫度，可以通過調節(jié)壓力沖擊器6的作用力的大小與受溫度控制的壓縮氣體的溫度的大小來改變預設壓強值和預設溫度值。探針9可采集晶圓級壓力傳感器受到預設壓強值和預設溫度值之后的輸出電壓。
[0083]如圖5所示，探針將采集到的晶圓級壓力傳感器的輸出電壓Vs輸入到通用系統(tǒng)主板，經通用的系統(tǒng)主板上的可編程增益放大器將輸出電壓Vs增益放大后，再經模數(shù)轉換器將輸出電壓Vs轉換為數(shù)字信號，再將經增益放大和模數(shù)轉換后的輸出電壓Vs輸入到計算機軟件應用軟件中，并將預設壓強值P、預設溫度值T和電源電壓Vsupply輸入到計算機軟件應用軟件中，計算得到壓力敏感度Sp和壓力偏移值β ρ，并將得到的數(shù)值存儲到計算機中，方便之后的查看。
[0084]實施例五:
[0085]圖6給出了本實施例五提供的晶圓級溫度傳感器測試方法的流程示意圖。
[0086]如圖6所示，本實施例五提供的晶圓級溫度傳感器測試方法包括以下步驟:
[0087]步驟S61:對溫度傳感器施加預設測試條件；
[0088]本步驟中，對溫度傳感器施加預設測試條件，預設測試條件可以為預設溫度值和電源電壓。
[0089]本步驟可以通過將晶圓級溫度傳感器放置于測試臺上，并控制其溫度使得晶圓級溫度傳感器處于不同的溫度下來實現(xiàn)對溫度傳感器施加預設溫度值的測試條件，預設溫度值的數(shù)值可以為兩組數(shù)值。
[0090]步驟S62:采集預設測試條件和溫度傳感器的輸出電壓；
[0091]本步驟中，采集施加給溫度傳感器的預設溫度值以及電源電壓，并采集在兩組數(shù)值下的溫度傳感器的輸出電壓。
[0092]步驟S63:對溫度傳感器的輸出電壓進行增益放大；
[0093]本步驟中，對溫度傳感器的輸出電壓進行增益放大，可以經過測試設備上的探頭將溫度傳感器的輸出電壓傳送到通用的系統(tǒng)主板上，通用的系統(tǒng)主板上有可編程的增益放大器，將溫度傳感器的輸出電壓進行增益放大，且可根據(jù)傳感器的輸出電壓的大小進行編程來調節(jié)增益放大的倍數(shù)，以適用模數(shù)轉換器的轉換范圍，為下一步的模數(shù)轉換提供便利。
[0094]步驟S64:對溫度傳感器的輸出電壓進行模數(shù)轉換；
[0095]本步驟中，對溫度傳感器的輸出電壓進行模數(shù)轉換，可以通過將溫度傳感器的輸出電壓輸入通用的系統(tǒng)主板上來實現(xiàn)，通用的系統(tǒng)主板上有模數(shù)轉換器，可以對溫度傳感器的輸出電壓進行模數(shù)轉換。
[0096]步驟S65:根據(jù)預設測試條件和溫度傳感器的輸出電壓得到溫度傳感器的參數(shù)；
[0097]本步驟中，得到的溫度傳感器的參數(shù)包括溫度敏感度和溫度偏移值。
[0098]根據(jù)預設溫度值、電源電壓以及溫度傳感器的輸出電壓得到溫度傳感器的參數(shù)的計算公式為:
[0099]Vs(T) = (St ⑴ XT+i3tXVsupply)
[0100]其中，Vs為溫度傳感器的輸出電壓；Vsupply為電源電壓；St為溫度敏感度；β t為溫度偏移值；T為預設溫度值。
[0101]本步驟中，根據(jù)步驟S61中輸入的兩組預設測試條件，根據(jù)上式可以得到分別在上述兩組數(shù)值下的溫度傳感器的溫度敏感度和溫度偏移值。其它溫度值下的溫度傳感器的溫度敏感度和溫度偏移值可以根據(jù)溫度敏感度和溫度偏移值會在上述兩點的溫度敏感度和溫度偏移值構成的直線上進行預測。若要更加準確地預測各個溫度值下的溫度傳感器的溫度敏感度和溫度偏移值，可以選擇更多的測試點進行測試。
[0102]步驟S66:將溫度傳感器的參數(shù)進行存儲。
[0103]本步驟中，將得到的溫度傳感器的參數(shù)，如溫度敏感度和溫度偏移值進行存儲，可以存儲在計算機中，方便之后的查看。
[0104]本發(fā)明所述的晶圓級傳感器的測試方法收集了傳感器在晶圓階段的重要參數(shù)，在微機電傳感器系統(tǒng)測試前實現(xiàn)了傳感器的表征和分類，為后續(xù)微機電傳感器系統(tǒng)的測試和標定提供了數(shù)據(jù)參考，簡化了微機電傳感器系統(tǒng)的測試和標定等工序，提高了測試和標定效率,大大節(jié)約了時間，并且大大降低了成本。
[0105]上述僅為本發(fā)明的較佳實施例及所運用的技術原理。本發(fā)明不限于這里所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行的各種明顯變化、重新調整及替代均不會脫離本發(fā)明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發(fā)明進行了較為詳細的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發(fā)明構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發(fā)明的范圍由權利要求的范圍決定。
【權利要求】
1.一種晶圓級傳感器的測試方法，其特征在于，包括以下步驟: 對所述傳感器施加預設測試條件； 采集所述預設測試條件和所述傳感器的輸出信號； 對所述傳感器的輸出信號進行模數(shù)轉換； 根據(jù)所述預設測試條件和所述傳感器的輸出信號得到傳感器的參數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的晶圓級傳感器的測試方法，其特征在于，所述采集所述預設測試條件和所述傳感器的輸出信號后還包括: 對所述傳感器的輸出信號進行增益放大。
3.根據(jù)權利要求2所述的晶圓級傳感器的測試方法，其特征在于，所述根據(jù)所述預設測試條件和所述傳感器的輸出信號得到傳感器的參數(shù)后還包括: 將所述傳感器的參數(shù)進行存儲。
4.根據(jù)權利要求1-3所述的晶圓級傳感器的測試方法，其特征在于，所述傳感器為壓力傳感器。
5.根據(jù)權利要求4所述的晶圓級傳感器的測試方法，其特征在于，所述傳感器的參數(shù)包括壓力敏感度和壓力偏移值。
6.根據(jù)權利要求5所述的晶圓級傳感器的測試方法，其特征在于，所述施加的預設測試條件包括預設壓強值、預設溫度值和電源電壓，所述預設壓強值和預設溫度值的組合至少為四組數(shù)值，其分別為(Pr T1)、(PpT2)、(P2、T1)和(P2、T2)，所述傳感器的輸出信號為輸出電壓，所述根據(jù)所述預設測試條件和所述傳感器的輸出信號得到傳感器的參數(shù)的計算公式為:
Vs (T, P) = (Sp ⑴ X P+ β P (T) X Vsupply) 其中，Vs為壓力傳感器的輸出電壓；vsupply為電源電壓；SP為壓力敏感度；βρ為壓力偏移值；τ為預設溫度值；Ρ為預設壓強值。
7.根據(jù)權利要求1-3所述的晶圓級傳感器的測試方法，其特征在于，所述傳感器為溫度傳感器。
8.根據(jù)權利要求7所述的晶圓級傳感器的測試方法，其特征在于，所述傳感器的參數(shù)包括溫度敏感度和溫度偏移值。
9.根據(jù)權利要求8所述的晶圓級傳感器的測試方法，其特征在于，所述施加的預設測試條件包括預設溫度值和電源電壓，所述預設溫度值至少為兩組數(shù)值，所述傳感器的輸出信號為輸出電壓，所述根據(jù)所述預設測試條件和所述傳感器的輸出信號得到傳感器的參數(shù)的計算公式為:
Vs(T) = (St(T)XT+^tXVsupply) 其中，Vs為溫度傳感器的輸出電壓；Vsupply為電源電壓；St為溫度敏感度；β t為溫度偏移值；T為預設溫度值。
【文檔編號】G01L15/00GK104296923SQ201410486154
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月22日 優(yōu)先權日:2014年9月22日
【發(fā)明者】許國輝, 鄺國華, 周志健, 劉沛釗 申請人:廣東合微集成電路技術有限公司