專(zhuān)利名稱(chēng)：紅外線(xiàn)傳感器芯片、紅外線(xiàn)檢測(cè)器以及其運(yùn)行方法和測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紅外線(xiàn)傳感器芯片、紅外線(xiàn)檢測(cè)器以及其運(yùn)行方法和測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
輻射熱測(cè)量計(jì)型紅外線(xiàn)檢測(cè)器具有隨溫度變化的阻抗特性。另外，該紅外線(xiàn)檢測(cè)器由傳感器(例如，可以舉例輻射熱測(cè)量計(jì)(bolometer))和用來(lái)處理從傳感器檢測(cè)到的紅外線(xiàn)的量的信號(hào)的輸出控制集成電路(ROIC :Read Out Integrated Circuit)構(gòu)成?，F(xiàn)有的紅外線(xiàn)檢測(cè)器將這種輸出控制集成電路事先設(shè)計(jì)在晶片基板上，并利用MEMS工序在該晶片基板上制作傳感器。因此，輸出控制集成電路(ROIC)事先設(shè)計(jì)在晶片上，并在該輸出控制集成電路上制作傳感器，因此存在不容易事先檢測(cè)傳感器的運(yùn)行狀態(tài)的缺點(diǎn)。另外，傳感器和輸出控制集成電路利用單片(monolithic)的方式連接，因此芯片的集成度低且產(chǎn)生不良品時(shí)不可能再使用晶片以及/或紅外線(xiàn)檢測(cè)器，因此存在成本(cost)增加的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上面提到的現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，具體而言，消除輻射熱測(cè)量計(jì)和ROIC芯片之間的相互干涉，并使在晶片或芯片階段能夠進(jìn)行測(cè)試。另外，本發(fā)明的目的在于降低紅外線(xiàn)檢測(cè)器的制造成本，并事先檢查傳感器以及/或輸出控制集成電路的運(yùn)行狀態(tài)，由此提高通過(guò)工序監(jiān)控的產(chǎn)量的提高以及最大程度地降低伴隨不合格品而產(chǎn)生的費(fèi)用。根據(jù)實(shí)施例,提供一種紅外線(xiàn)傳感器芯片，包括CM0S電路基板(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體電路基板)，其由有源矩陣、行線(xiàn)選擇部和輸出多路轉(zhuǎn)換器構(gòu)成；輻射熱測(cè)量計(jì)，其層壓于所述CMOS電路基板上，且由有源單元和參比單元構(gòu)成；其中，為了在晶片或芯片狀態(tài)下對(duì)所述輻射熱測(cè)量計(jì)進(jìn)行參數(shù)化測(cè)試，所述行線(xiàn)選擇部選擇所述輻射熱測(cè)量計(jì)中作為施加電壓的對(duì)象的單元，所述輸出多路轉(zhuǎn)換器部輸出根據(jù)所述電壓施加的電流特性。選擇性地連接所述參比單元和所述輸出多路轉(zhuǎn)換器部的一個(gè)輸入端的第一開(kāi)關(guān)和選擇性地連接所述有源單元和所述輸出多路轉(zhuǎn)換器部的所述一個(gè)輸入端的第二開(kāi)關(guān)分別通過(guò)控制信號(hào)被開(kāi)啟/關(guān)閉。當(dāng)所述第一開(kāi)關(guān)和所述第二開(kāi)關(guān)分別開(kāi)啟/關(guān)閉時(shí)，所述參比單元或所述有源單元中的某一個(gè)上流動(dòng)的電流值可以通過(guò)所述輸出多路轉(zhuǎn)換器部輸出。選擇性地連接所述參比單元和所述輸出多路轉(zhuǎn)換器部的一個(gè)輸入端的第一開(kāi)關(guān)和選擇性地連接所述有源單元和所述輸出多路轉(zhuǎn)換器部的所述一個(gè)輸入端的第二開(kāi)關(guān)被獨(dú)立的模擬控制信號(hào)控制而在飽和區(qū)域運(yùn)行，所述參比單元和所述有源單元上流動(dòng)的電流差可以以原樣或通過(guò)放大器放大后輸入到所述輸出多路轉(zhuǎn)換器部的所述一個(gè)輸入端。
根據(jù)另外的實(shí)施例，提供一種紅外線(xiàn)傳感器的測(cè)試方法，該測(cè)試方法是包括有源單元和參比單元的紅外線(xiàn)傳感器的參數(shù)化測(cè)試方法，包括如下步驟將選擇性地連接所述參比單元和輸出多路轉(zhuǎn)換器部的一個(gè)輸入端的第一開(kāi)關(guān)和選擇性地連接所述有源單元和所述輸出多路轉(zhuǎn)換器部的一個(gè)輸入端的第二開(kāi)關(guān)交替地開(kāi)啟/關(guān)閉，由此依次接收所述參比單元和所述有源單元上流動(dòng)的電流值的步驟；基于所述電流值和所述參比單元以及所述有源單元兩端上施加的電壓，測(cè)量所述參比單元和所述有源單元的阻抗值的步驟。所述第一開(kāi)關(guān)和所述第二開(kāi)關(guān)上可以分別輸入用于所述開(kāi)啟/關(guān)閉的獨(dú)立的可變模擬電源控制信號(hào)。根據(jù)又一另外的實(shí)施例，提供一種紅外線(xiàn)傳感器的運(yùn)行方法，該運(yùn)行方法是包括有源單元和參比單元的紅外線(xiàn)傳感器的運(yùn)行方法，包括如下步驟選擇性地連接所述參比單兀和輸出多路轉(zhuǎn)換器部的一個(gè)輸入端的第一開(kāi)關(guān)上施加獨(dú)立的可變模擬電源控制信號(hào)的步驟；選擇性地連接所述有源單元和輸出多路轉(zhuǎn)換器部的所述一個(gè)輸入端的第二開(kāi)關(guān)上施加獨(dú)立的可變模擬電源控制信號(hào)的步驟；將所述參比單元上流動(dòng)的電流和所述有源單元上流動(dòng)的電流的差以原樣或通過(guò)放大后通過(guò)所述輸出多路轉(zhuǎn)換器部向外部輸出的步驟。另外，根據(jù)又一另外的實(shí)施例，提供一種紅外線(xiàn)檢測(cè)器，包括電路基板，其包括行線(xiàn)選擇部和輸出多路轉(zhuǎn)換器部；紅外線(xiàn)傳感器芯片，層壓在所述電路基板上，其包括紅外線(xiàn)傳感器，該紅外線(xiàn)傳感器包括多個(gè)通過(guò)來(lái)自所述行線(xiàn)選擇部的信號(hào)被選擇而將與紅外線(xiàn)檢測(cè)相關(guān)的電流信號(hào)輸出到所述輸出多路轉(zhuǎn)換器部的單元；Sa-FPA控制器芯片，其與所述紅外線(xiàn)傳感器芯片電連接，并施加控制所述行線(xiàn)選擇部和輸出多路轉(zhuǎn)換器部的信號(hào)，并判斷從輸出多路轉(zhuǎn)換器部傳輸?shù)乃鲭娏餍盘?hào)。所述Sa-FPA控制器芯片可以與ISP (Image Signal Processing)芯片集成在一起。所述Sa-FPA控制器芯片可以與DAC可變模擬電源芯片集成在一起。在本發(fā)明中，除了 Sa-FPA控制器芯片之外，另外制造紅外線(xiàn)傳感器芯片，因此，在晶片或芯片階段能夠?qū)椛錈釡y(cè)量計(jì)進(jìn)行測(cè)試，由此最大程度地降低伴隨不合格品而產(chǎn)生的費(fèi)用。另外，根據(jù)本發(fā)明，能夠降低紅外線(xiàn)檢測(cè)器的制造成本和縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，并且能夠提高通過(guò)工序監(jiān)控的產(chǎn)量。


圖1是為了概略說(shuō)明利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的Sa-FPA的紅外線(xiàn)檢測(cè)器的構(gòu)成的概念圖；圖2為表示利用根據(jù)本發(fā)明的Sa-FPA的紅外線(xiàn)檢測(cè)器的制造過(guò)程的流程圖；圖3和圖4為按順序表示利用根據(jù)圖2的流程圖的Sa-FPA的紅外線(xiàn)檢測(cè)器的制造過(guò)程的模塊圖；圖5為表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的紅外線(xiàn)檢測(cè)器的構(gòu)成的電路圖；圖6為在圖5所示的電路圖中的行控制移位寄存器的電路圖；圖7為在圖5所示的電路圖中的列控制移位寄存器的電路圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的紅外線(xiàn)傳感器芯片的另外的電路圖9為用來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的紅外線(xiàn)傳感器芯片的運(yùn)行模式和測(cè)試模式的模塊圖；圖10和圖11為表示在圖9的模塊圖中紅外線(xiàn)傳感器和輸出多路轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成的電路圖；圖12為表示當(dāng)圖10的電路圖為運(yùn)行模式時(shí)的信號(hào)流向的電路圖。具體進(jìn)行方式本發(fā)明可以進(jìn)行多種變更，并且可以具有多種實(shí)施例，因此，在附圖中例示特定實(shí)施例并做詳細(xì)說(shuō)明。但是，本發(fā)明并不局限于特定實(shí)施方式，應(yīng)理解為包括在本發(fā)明的構(gòu)思以及技術(shù)范圍內(nèi)的所有變更、等同物以及代替物。在說(shuō)明各個(gè)附圖過(guò)程中，類(lèi)似的構(gòu)成要素采用了類(lèi)似的參照符號(hào)。第一、第二等用語(yǔ)可以用于說(shuō)明多種構(gòu)成要素，但所述構(gòu)成要素不能僅限于所述用語(yǔ)。所述用語(yǔ)的目的只是將某一個(gè)構(gòu)成要素與其它構(gòu)成要素區(qū)別開(kāi)來(lái)。例如，不脫離本發(fā)明的權(quán)利范圍內(nèi)，第一構(gòu)成要素可以命名為第二構(gòu)成要素，相同地第二構(gòu)成要素也可以命名為第一構(gòu)成要素。用語(yǔ)“以及/或”包括所記載的多個(gè)相關(guān)項(xiàng)目的組合或所記載的多個(gè)相關(guān)的項(xiàng)目中的某一個(gè)項(xiàng)目。當(dāng)記載成某一個(gè)構(gòu)成要素與其它構(gòu)成要素“連結(jié)”或“連接”時(shí)，可以理解為與其它構(gòu)成要素直接地連結(jié)或連接，但也可以理解為在其中間還可以存在其它構(gòu)成要素。相反，當(dāng)記載成某一個(gè)構(gòu)成要素與其它構(gòu)成要素“直接連結(jié)”或“直接連接”時(shí)，可以理解為在其中間不存在其它構(gòu)成要素。在本說(shuō)明書(shū)中使用的用語(yǔ)只是為了說(shuō)明特定的實(shí)施例，并非要限定本發(fā)明。單數(shù)的表現(xiàn)只要在文中沒(méi)有表示其它意思就包括復(fù)數(shù)的表現(xiàn)。在本申請(qǐng)中的用語(yǔ)“包括”或“具有”等可以理解為，只是指出說(shuō)明書(shū)中記載的特征、數(shù)字、步驟、運(yùn)行、構(gòu)成要素、部件或?qū)⑵浣M合的事實(shí)存在，應(yīng)理解為不排除存在一個(gè)或一個(gè)以上的其它特征或者數(shù)字、步驟、運(yùn)行、構(gòu)成要素、部件或?qū)⑵浣M合的或附加的可能性。除非另有定義，在此使用的包含技術(shù)性或科學(xué)性用語(yǔ)在內(nèi)的所有用語(yǔ)的含義與本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的具有普遍知識(shí)的人所理解的含義相同。通常使用的如在詞典中有定義的用語(yǔ)等應(yīng)解釋為與相關(guān)技術(shù)的文章中的含義相同，除非在本申請(qǐng)中有明確定義，不應(yīng)解釋為理想的或過(guò)度形式化的意思。下面參照附圖詳細(xì)說(shuō)明利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的Sa-FPA所制造的紅外線(xiàn)檢測(cè)器及其制造方法。紅外線(xiàn)檢測(cè)器的整體構(gòu)成圖1是將利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的Sa-FPA的紅外線(xiàn)檢測(cè)器的整體構(gòu)成與現(xiàn)有的紅外線(xiàn)檢測(cè)器的整體構(gòu)成一起概略表示的概念圖。參照?qǐng)D1，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的紅外線(xiàn)檢測(cè)器包括紅外線(xiàn)傳感器芯片100，其包括在基本邏輯/開(kāi)關(guān)電路基板110上形成的輻射熱測(cè)量計(jì)120 ;Sa-FPA控制芯片200，其可以與紅外線(xiàn)傳感器芯片100連接。紅外線(xiàn)傳感器芯片100的基本邏輯/開(kāi)關(guān)電路基板110包括有源矩陣111。另外，還可以包括用于在有源矩陣上形成的輻射熱測(cè)量計(jì)120的各單元的選擇以及檢測(cè)從所述單元輸出的信號(hào)的行線(xiàn)選擇部以及輸出多路轉(zhuǎn)換器部。具體地說(shuō)，行線(xiàn)選擇部向輻射熱測(cè)量計(jì)120的各單元上施加電源(例如，電壓等)，輸出多路轉(zhuǎn)換器部接收伴隨所述電源的施加的應(yīng)答(例如，電流特性等)的輸入，然后將其輸出。關(guān)于在有源矩陣上形成的輻射熱測(cè)量計(jì)120和行線(xiàn)選擇部以及輸出多路轉(zhuǎn)換器部的詳細(xì)構(gòu)成，在后面進(jìn)行說(shuō)明。如此，根據(jù)本發(fā)明的紅外線(xiàn)檢測(cè)器在紅外線(xiàn)傳感器芯片100的基本邏輯/開(kāi)關(guān)電路基板110上只形成有源矩陣和選擇輻射熱測(cè)量計(jì)120的單元所必需的電路。即，在現(xiàn)有的紅外線(xiàn)傳感器芯片100上的ROIC內(nèi)所包括的SA (感測(cè)放大器，Sense Amplifier)和ADC(模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，Analog to digital Converter)將從紅外線(xiàn)傳感器芯片100上分離而形成為另外的Sa-FPA控制芯片200。此時(shí)，基本邏輯/開(kāi)關(guān)電路基板110可以由只有僅具有有源矩陣功能的數(shù)字邏輯電路才具有的廉價(jià)的CMOS晶片體現(xiàn)，因此可以大大降低制造成本。另外，輻射熱測(cè)量計(jì)120的各單元的電性評(píng)價(jià)可以在晶片階段進(jìn)行。關(guān)于該評(píng)價(jià)方法，簡(jiǎn)單地說(shuō)向各個(gè)輻射熱測(cè)量計(jì)120施加電壓，并測(cè)定電流特性，因此在晶片或芯片狀態(tài)下能夠進(jìn)行參數(shù)化測(cè)試。關(guān)于這方面在后面詳細(xì)說(shuō)明。輻射熱測(cè)量計(jì)120是在基板邏輯/開(kāi)關(guān)電路基板110上通過(guò)MEMS(微電子機(jī)械系統(tǒng),MicroelectroMechanical Systems)工序等而層壓，并能夠以單片(monolithic)的方式層壓。圖2為表示利用根據(jù)本發(fā)明的Sa-FPA的紅外線(xiàn)檢測(cè)器的制造過(guò)程的流程圖。參照?qǐng)D1和圖2，晶片(未圖示)上事先設(shè)計(jì)基本邏輯/開(kāi)關(guān)元件，由此制造基本邏輯/開(kāi)關(guān)電路基板110 (步驟S200)。圖3為概略表示基本邏輯/開(kāi)關(guān)電路基板110的構(gòu)成的圖。參照?qǐng)D3，在基本邏輯/開(kāi)關(guān)元件基板110上設(shè)計(jì)形成有可變模擬電源輸入部，與外部D/A轉(zhuǎn)換器一樣；開(kāi)關(guān)部310，與該模擬電源輸入部連接并構(gòu)成開(kāi)關(guān)元件等；輸出多路轉(zhuǎn)換器部320，與該開(kāi)關(guān)部310連接并從之后沉積的輻射熱測(cè)量計(jì)發(fā)生的多個(gè)電流信號(hào)中選擇一部分；模擬電流信號(hào)輸出部330,將所述電流信號(hào)通過(guò)所述輸出多路轉(zhuǎn)換器部320傳輸?shù)叫酒獠?；地址控制邏輯?00，其控制開(kāi)關(guān)部310。地址控制邏輯部300可作為前面所述的行線(xiàn)選擇部以及輸出多路轉(zhuǎn)換器部發(fā)揮功能。在此，開(kāi)關(guān)部310可以由NMOS晶體管、PMOS晶體管、CMOS晶體管等開(kāi)關(guān)元件體現(xiàn)。另外，地址控制邏輯部300可以由用于在開(kāi)關(guān)部310上依次施加地址的移位寄存器和用來(lái)隨機(jī)施加地址的多路轉(zhuǎn)換器等體現(xiàn)。另一方面，參照?qǐng)D1和圖2，在基板邏輯/開(kāi)關(guān)電路基板110上利用單片方式層壓輻射熱測(cè)量計(jì)120 (步驟S210)。這樣的情況在圖4中圖示。即，參照?qǐng)D4，開(kāi)關(guān)部310與輻射熱測(cè)量計(jì)120連接，該輻射熱測(cè)量計(jì)120又與輸出多路轉(zhuǎn)換器部320連接。由此，制造出紅外線(xiàn)傳感器芯片100。在基本邏輯/開(kāi)關(guān)電路基板110上形成輻射熱測(cè)量計(jì)120的部分可稱(chēng)之為前面所述的有源矩陣。并且，又參照?qǐng)D2，在晶片狀態(tài)下對(duì)輻射熱測(cè)量計(jì)120進(jìn)行參數(shù)化測(cè)試(S220)。如前面所述，在本發(fā)明中構(gòu)成輻射熱測(cè)量計(jì)120的有源單元和參比單元上施加電壓，并檢測(cè)與之相應(yīng)的電流特性，由此在晶片階段能夠進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于在步驟S220中進(jìn)行的測(cè)試，以后再做詳細(xì)的說(shuō)明。另一方面，在測(cè)試之后挑選良品(S230)，并進(jìn)行包裝(S240)，由此對(duì)最終的紅外線(xiàn)傳感器芯片進(jìn)行測(cè)試(S250)。在步驟S250中進(jìn)行的測(cè)試可稱(chēng)之為運(yùn)行模式，關(guān)于這方面以后再做詳細(xì)說(shuō)明。另外，在步驟S220的測(cè)試之后，可以進(jìn)行在晶片水平上的包裝(S260)工序、在晶片階段的最終測(cè)試(S270)工序、芯片分離(S280)工序。在步驟S270的測(cè)試模式和在步驟S250的測(cè)試模式可以以相同的方式進(jìn)行。圖5為表示利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的Sa-FPA的紅外線(xiàn)檢測(cè)器的構(gòu)成的CMOS電路圖。S卩，圖示通過(guò)圖1 圖4生成的電路圖。參照?qǐng)D5，在輻射熱測(cè)量計(jì)120中，參比單元輻射熱測(cè)量計(jì)610a 610η以及/或有源單元福射熱測(cè)量計(jì)620a 620η由列(column)以及行(row)陣列構(gòu)成,并與各列線(xiàn)和 行線(xiàn)連接。在此，各輻射熱測(cè)量計(jì)(620a 620η)上連接有第一輻射熱測(cè)量計(jì)開(kāi)關(guān)元件(630a 630η)，由此控制各輻射熱測(cè)量計(jì)(620a 620η)的開(kāi)啟/關(guān)閉。為了控制該第一輻射熱測(cè)量計(jì)開(kāi)關(guān)元件(630a 630η)的開(kāi)啟/關(guān)閉，構(gòu)成有列線(xiàn)控制移位寄存器600a、行線(xiàn)控制移位寄存器600b、列線(xiàn)選擇開(kāi)關(guān)640a 640η。另外，列線(xiàn)控制移位寄存器600a是十六位移位寄存器，通過(guò)在列線(xiàn)選擇開(kāi)關(guān)640a 640η上依次施加地址,使得列線(xiàn)選擇開(kāi)關(guān)640a 640η能夠依次選擇列線(xiàn)。另外，行線(xiàn)控制移位寄存器600b是240位移位寄存器，通過(guò)施加依次的行線(xiàn)形式地址，由此能夠開(kāi)啟/關(guān)閉有源單元輻射熱測(cè)量計(jì)620a 620η。所述列線(xiàn)選擇開(kāi)關(guān)640a 640η可相當(dāng)于在前面說(shuō)明的輸出多路轉(zhuǎn)換器部。當(dāng)然，列線(xiàn)選擇開(kāi)關(guān)640a 640η可以將規(guī)定的數(shù)量做成模塊化而在同一時(shí)間內(nèi)運(yùn)行。例如，一個(gè)模塊包括20個(gè)單位。因此，在通過(guò)行線(xiàn)控制移位寄存器600b啟用(enable) —個(gè)行線(xiàn)的期間，列線(xiàn)控制移位寄存器600a將列線(xiàn)選擇開(kāi)關(guān)640a 640η —個(gè)一個(gè)依次啟用。此時(shí)，列線(xiàn)選擇開(kāi)關(guān)640a 640η全部依次啟用所需的總的時(shí)間與一個(gè)行線(xiàn)所啟用的時(shí)間相同。這些列線(xiàn)選擇開(kāi)關(guān)640a 640η與布線(xiàn)650a 650η連接。因此，福射熱測(cè)量計(jì)620a 620η所生成的電信號(hào)通過(guò)模擬電流信號(hào)輸出部330輸出至外部。為此，在模擬電流信號(hào)輸出部330上形成輸出墊(OutO 0utl9)。模擬電流信號(hào)輸出部330與外部測(cè)試儀器(例如，可以舉例Agilent4072A&UF3000)連接，能夠進(jìn)行對(duì)全部參比單元以及有源單元610a 610n、620a 620η的阻抗值的參數(shù)化測(cè)定。由此，能夠進(jìn)行統(tǒng)計(jì)工序監(jiān)控。圖6為在圖5所示的電路圖中的行控制移位寄存器600b的電路圖。參照?qǐng)D6，行控制移位寄存器600b可以由240個(gè)觸發(fā)器1000構(gòu)成，并且該觸發(fā)器1000可以由D-觸發(fā)器體現(xiàn)。當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于此，也可以使用其它類(lèi)型的觸發(fā)器。該觸發(fā)器1000與行信號(hào)線(xiàn)1010和行計(jì)時(shí)線(xiàn)1020和重置線(xiàn)1030連接。當(dāng)然，行信號(hào)、行計(jì)時(shí)、重置等控制信號(hào)通過(guò)與如圖5所示的模擬電流信號(hào)輸出部330連接的線(xiàn)1010、1020,1030 輸入。圖7為在圖5所示的電路圖中的列控制移位寄存器的電路圖。參照?qǐng)D7，列控制移位寄存器600b可以由16個(gè)觸發(fā)器1100構(gòu)成，并且該觸發(fā)器1100可以由D-觸發(fā)器體現(xiàn)。當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于此，可以使用其它類(lèi)型的觸發(fā)器。
該觸發(fā)器1100與列信號(hào)線(xiàn)1110和行計(jì)時(shí)線(xiàn)1120和重置線(xiàn)1130連接。圖8為表示根據(jù)本發(fā)明其它實(shí)施例的利Sa-FPA的紅外線(xiàn)傳感器的構(gòu)成的另外的電路圖。圖8與圖5不同，具有如下特征，不使用移位寄存器600a、600b，而是利用多路轉(zhuǎn)換器1200a、1200b，在構(gòu)成特定大小(例如，320X240)的陣列的行線(xiàn)和列線(xiàn)上施加地址。列線(xiàn)控制多路轉(zhuǎn)換器1200a由多路轉(zhuǎn)換器(MUX)(例如，4X6位的多路轉(zhuǎn)換器)構(gòu)成，并通過(guò)在列線(xiàn)上選擇性地施加地址，開(kāi)啟/關(guān)閉列線(xiàn)上的列線(xiàn)選擇開(kāi)關(guān)640a 640η。行線(xiàn)控制多路轉(zhuǎn)換器1200b由多路轉(zhuǎn)換器(MUX)(例如，8X240位多路轉(zhuǎn)換器)構(gòu)成，并通過(guò)在行線(xiàn)上選擇性地施加地址，開(kāi)啟/關(guān)閉行線(xiàn)上的輻射熱測(cè)量計(jì)開(kāi)關(guān)元件630a 630η。因此，與圖5不同，相對(duì)于輻射熱測(cè)量計(jì)開(kāi)關(guān)元件630a 630η隨機(jī)地可以選擇性 地進(jìn)行測(cè)試。具體地說(shuō)，由于能夠選擇性地在列線(xiàn)以及/或行線(xiàn)上施加地址，因此能夠任意選擇一個(gè)單元(B卩，是指一個(gè)輻射熱測(cè)量計(jì))來(lái)進(jìn)行測(cè)試。當(dāng)然，如圖5所示，也可以依次選擇單元來(lái)進(jìn)行測(cè)試。因此，在通過(guò)行線(xiàn)控制多路轉(zhuǎn)換器1200b啟用一個(gè)行線(xiàn)期間，列線(xiàn)控制多路轉(zhuǎn)換器1200a將一個(gè)一個(gè)依次啟用列線(xiàn)選擇開(kāi)關(guān)640a 640η。此時(shí)，列線(xiàn)選擇開(kāi)關(guān)640a 640η全部依次啟用所需的總的時(shí)間與啟用一個(gè)行線(xiàn)的時(shí)間相同。當(dāng)然，圖8的情況下，參比單元輻射熱測(cè)量計(jì)610a 610η上包括反相開(kāi)關(guān)元件1210a 1210η。作為反相開(kāi)關(guān)元件可以使用PMOS晶體管等。另外，模擬電流信號(hào)輸出部330上可以形成有用來(lái)選擇集成列線(xiàn)以及/或行線(xiàn)的第一列線(xiàn)連接墊1225和第二行線(xiàn)連接墊1223。當(dāng)然，作為外部連接墊的模擬電流信號(hào)輸出部330上構(gòu)成有第一輸入控制信號(hào)連接墊1220，其用來(lái)輸入相對(duì)于多路轉(zhuǎn)換器1200a、1200b、反相開(kāi)關(guān)元件1210a 1210η的控制信號(hào)；第一信號(hào)輸出連接墊1227，其用來(lái)輸出在輻射熱測(cè)量計(jì)610a 610η以及/或630a 630η生成的電信號(hào)(即，模擬數(shù)字)。第一信號(hào)輸出連接墊1227是各墊與各布線(xiàn)650a 650η以一對(duì)一匹配的方式連接。以下，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用Sa-FPA的紅外線(xiàn)檢測(cè)器的運(yùn)行模式和測(cè)試模式。紅外線(xiàn)檢測(cè)器的運(yùn)行樽式和測(cè)試樽式圖9為用來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的紅外線(xiàn)檢測(cè)器的運(yùn)行模式和測(cè)試模式的模塊圖。參照?qǐng)D5和圖9，輻射熱測(cè)量計(jì)120是由像素陣列構(gòu)成，并且該像素陣列由參比單元610和有源單元620構(gòu)成。另外，行線(xiàn)選擇部600b可以說(shuō)對(duì)應(yīng)于圖5的行線(xiàn)控制移位寄存器600b，輸出多路轉(zhuǎn)換器部600a可以說(shuō)是概括圖5的列控制移位寄存器600a和通過(guò)該列控制移位寄存器600a控制的輸出多路轉(zhuǎn)換器部320的概念。如前面所述，輸出多路轉(zhuǎn)換器部600a和行線(xiàn)選擇部600b是在基本邏輯/開(kāi)關(guān)電路基板110上形成的構(gòu)成要素。如前面所述，通過(guò)行線(xiàn)選擇部600b能夠輸入從外部Sa-FPA控制芯片200或測(cè)試器發(fā)生的外部施加信號(hào)AX。從外部Sa-FPA控制芯片200發(fā)生的外部施加信號(hào)AX可以傳輸?shù)郊t外線(xiàn)傳感器芯片100。行線(xiàn)選擇部600b接收外部施加信號(hào)AX，并生成與之相對(duì)應(yīng)的內(nèi)部信號(hào)XS。通過(guò)這些內(nèi)部信號(hào)XS可以開(kāi)啟/關(guān)閉構(gòu)成有源單元620的各個(gè)單元。輸出多路轉(zhuǎn)換器部600a上還可以輸入外部施加信號(hào)AY。該外部施加信號(hào)AY還可以從Sa-FPA控制芯片200或測(cè)試器傳輸。輸出多路轉(zhuǎn)換器部600a可以由特定大小的多路轉(zhuǎn)換器MUX體現(xiàn)，并通過(guò)外部施加信號(hào)AY可以選擇各個(gè)多路轉(zhuǎn)換器MUX。圖10和圖11為表示在圖9的模塊圖中的輻射熱檢測(cè)計(jì)120和輸出多路轉(zhuǎn)換器部600a的構(gòu)成的電路圖。參照?qǐng)D10和圖11，參比單元610的一端與第一端子VSK連接，另一端可以選擇性地與輸出多路轉(zhuǎn)換器部600a連接。向第一 端子VSK可以施加從芯片外部向DAC控制的可變模擬電源，但并不局限于此。例如，從外部的Sa-FPA控制芯片200 (參照?qǐng)D1)供給，此時(shí)，Sa-FPA控制芯片200可以與DAC可變模擬電源芯片一起集成。參比單元610的另一端與輸出多路轉(zhuǎn)換器部600a之間的選擇性連接是可以通過(guò)第一開(kāi)關(guān)Pl完成。第一開(kāi)關(guān)Pl的一端與參比單兀610的一端連接,另一端與輸出多路轉(zhuǎn)換器部600a的一個(gè)輸入端連接，并通過(guò)控制信號(hào)GSK可以開(kāi)啟/關(guān)閉。所述控制信號(hào)GSK可以是從芯片外部向DAC控制的模擬電源控制信號(hào)，但并不局限于此。有源單元620的一端可以與第二端子VSSA選擇性地連接，另一端可以與第一開(kāi)關(guān)Pl的另一端選擇性地連接。作為第二端子VSSA，可以施加從芯片外部向DAC控制的模擬電源，但并不局限于此。有源單元620的一端和第二端子VSSA之間的選擇性連接可以通過(guò)第二開(kāi)關(guān)完成。第二開(kāi)關(guān)NI通過(guò)控制信號(hào)XS可以開(kāi)啟/關(guān)閉。有源單元620的另一端與第一開(kāi)關(guān)Pl的另一端之間的連接可以通過(guò)第三開(kāi)關(guān)N2完成。第三開(kāi)關(guān)N2可以通過(guò)控制信號(hào)VFID開(kāi)啟/關(guān)閉。所述控制信號(hào)VFID可以是從芯片外部向DAC控制的模擬控制信號(hào)，但并不局限于此。有源單元的另一端和參比單元的另一端通過(guò)第一開(kāi)關(guān)P1、第二開(kāi)關(guān)NI以及第三開(kāi)關(guān)N2的開(kāi)啟/關(guān)閉輸入到輸出多路轉(zhuǎn)換器部600a的一個(gè)輸入端。第一開(kāi)關(guān)P1、第二開(kāi)關(guān)NI以及第三開(kāi)關(guān)N2可以由晶體管體現(xiàn)，但還可以由與之不同的另外的開(kāi)關(guān)元件體現(xiàn)。第一開(kāi)關(guān)Pl由PMOS晶體管體現(xiàn)，第二開(kāi)關(guān)NI和第三開(kāi)關(guān)N2可以由NMOS晶體管體現(xiàn)，但也可以是與之相反地體現(xiàn)。下面，舉例第一開(kāi)關(guān)Pl由PMOS晶體管體現(xiàn)，第二開(kāi)關(guān)NI和第三開(kāi)關(guān)N2由NMOS晶體管體現(xiàn)的情況來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。與之相反地形成的情況，對(duì)于各個(gè)信號(hào)(￥31(、631(、￥ 1033、￥334)的說(shuō)明也要相反。所述信號(hào)(VSK、GSK、VFID、XS、VSSA)可以是從芯片外部向DAC控制的模擬控制信號(hào)，但并不局限于此。即，在下面的說(shuō)明中，如果說(shuō)明為第一端子VSK上輸入高速數(shù)字信號(hào)，則在相反的情況下(PM0S和NMOS相互交替的情況)，第一端子VSK上應(yīng)該輸入低速數(shù)字信號(hào)。下面，參照?qǐng)D10和圖11說(shuō)明運(yùn)行模式和測(cè)試模式中的信號(hào)特性。運(yùn)行樽式在運(yùn)行模式中，向參比單元610和有源單元620獨(dú)立地施加外部電壓，將在各單元610、620上流動(dòng)的信號(hào)電流的差以原樣或放大的狀態(tài)輸出。參照?qǐng)D10和圖11，與需要活性化的有源單元620連接的第二開(kāi)關(guān)NI上作為控制信號(hào)可以輸入高速數(shù)字信號(hào)。另外，向第一端子VSK上施加由外部D/A轉(zhuǎn)換器控制的模擬電源，向第二端子VSSA上可以輸入低速信號(hào)或接地。作為第一開(kāi)關(guān)Pl和第三開(kāi)關(guān)N2的控制信號(hào)VFID、GSK，可以施加由適當(dāng)?shù)耐獠緿/A轉(zhuǎn)換器控制的模擬電源。此時(shí)，根據(jù)第一開(kāi)關(guān)Pl和第三開(kāi)關(guān)N2上施加的控制信號(hào)VFID、GSK，在參比單元610和有源單元620上分別流動(dòng)特定大小的電流。圖12為表示當(dāng)圖10的電路圖為運(yùn)行模式時(shí)第一開(kāi)關(guān)Pl和第三開(kāi)關(guān)N2在晶體管的飽和區(qū)域中運(yùn)行，第二開(kāi)關(guān)NI在線(xiàn)性區(qū)域運(yùn)行時(shí)的電流流動(dòng)情況的電路圖。參照?qǐng)D12，在運(yùn)行模式中，第一開(kāi)關(guān)Pl和第三開(kāi)關(guān)N2在晶體管的飽和區(qū)域運(yùn)行，第二開(kāi)關(guān)NI在線(xiàn)性區(qū)域中運(yùn)行。此時(shí)，參比單元610上流動(dòng)的電流Il和在有源單元620上流動(dòng)的電流12的差(II 一 12)輸入到輸出多路轉(zhuǎn)換器部600a的一個(gè)輸入端。該電流的差(I1- 12)可以按照原樣輸入，但也可以是通過(guò)簡(jiǎn)單的電流放大器以放大的狀態(tài)輸入。SP，輸出多路轉(zhuǎn)換器部600a的前端可以形成有簡(jiǎn)單的放大器，例如，形成利用電流鏡的電流放大器(未圖示)。輸出多路轉(zhuǎn)換器部600a根據(jù)外部施加信號(hào)AY可以輸出相應(yīng)的輸入信號(hào)。另外，輸出多路轉(zhuǎn)換器部600a的輸入端的前端還可以包括用來(lái)放大所述電流差的元件(未圖示)。測(cè)試樽式在測(cè)試模式中，分別測(cè)量參比單元610和有源單元620的阻抗值，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)性監(jiān)控，由此判斷傳感器是否不合格，并挑選合格芯片(Good Die)。參照?qǐng)D10和圖11，在與作為測(cè)試對(duì)象的有源單元620連接的第二開(kāi)關(guān)NI上，作為控制信號(hào)XS可以輸入高速數(shù)字信號(hào)。首先，為了測(cè)量參比單元610的阻抗值，在第一端子VSK上輸入高速數(shù)字信號(hào)，并作為第一開(kāi)關(guān)Pl和第三開(kāi)關(guān)N2的控制信號(hào)GSK、VFID可以輸入低速信號(hào)。由此,第一開(kāi)關(guān)Pl被開(kāi)啟，第三開(kāi)關(guān)N2被關(guān)閉。此時(shí)，參比單元610上流動(dòng)的電流值可以輸入到輸出多路轉(zhuǎn)換器部600a的一個(gè)輸入端,并通過(guò)外部施加信號(hào)AY所述輸入值可以從輸出多路轉(zhuǎn)換器部600a輸出。參比單元610兩端所施加的電壓值是已知，因此，通過(guò)輸出多路轉(zhuǎn)換器部600a輸出的信號(hào)，即，通過(guò)參比單元610上流動(dòng)的電流值可以知道參比單元610的阻抗值。此時(shí)，第一開(kāi)關(guān)的ON阻抗當(dāng)然要比參比單元的阻抗小很多。另一方面，為了測(cè)量有源單元620的阻抗值，作為第一開(kāi)關(guān)Pl和第三開(kāi)關(guān)N2的控制信號(hào)GSK、VFID可以輸入高速信號(hào)。另外，第二端子VSSA上可以輸入低速信號(hào)或接地。根據(jù)所述信號(hào)的施加，第一開(kāi)關(guān)Pl被關(guān)閉，第三開(kāi)關(guān)N2被開(kāi)啟。即，在晶體管的線(xiàn)性區(qū)域運(yùn)行。在與作為測(cè)試對(duì)象的有源單元620連接的第二開(kāi)關(guān)NI上，作為控制信號(hào)XS輸入高速信號(hào)，因此有源單元620中流動(dòng)的電流值可以輸入到輸出多路轉(zhuǎn)換器部600a的一個(gè)輸入端上，并通過(guò)外部施加信號(hào)AY，相應(yīng)的輸入值通過(guò)輸出多路轉(zhuǎn)換器部600a輸出。有源單元620兩端上施加的電壓值已知，因此通過(guò)輸出多路轉(zhuǎn)換器部600a輸出的信號(hào)，即，通過(guò)有源單元620中流動(dòng)的電流值可以知道有源單元620的阻抗值。此時(shí)，第二開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)的ON阻抗當(dāng)然要比有源單元的阻抗小很多。如果通過(guò)這樣的方式完成參比單元610和有源單元620的阻抗值的測(cè)量，則能夠知道傳感器是否不合格和統(tǒng)計(jì)性阻抗分布。通過(guò)這些，可以只挑選合格品(Good Die)而進(jìn)行包裝，并且能夠進(jìn)行根據(jù)參數(shù)化測(cè)試的統(tǒng)計(jì)性工序監(jiān)控，因此能夠大幅度地降低制造成分和開(kāi)發(fā)時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種紅外線(xiàn)傳感器芯片,包括CMOS電路基板，其由有源矩陣、行線(xiàn)選擇部和輸出多路轉(zhuǎn)換器部構(gòu)成；輻射熱測(cè)量計(jì)，其層壓于所述CMOS電路基板上，且由有源單元和參比單元構(gòu)成；其中，為了在晶片或芯片狀態(tài)下對(duì)所述輻射熱測(cè)量計(jì)進(jìn)行參數(shù)化測(cè)試，所述行線(xiàn)選擇部選擇所述輻射熱測(cè)量計(jì)中作為施加電壓的對(duì)象的單元，所述輸出多路轉(zhuǎn)換器部輸出根據(jù)所述電壓施加的電流特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外線(xiàn)傳感器芯片，其特征在于，選擇性地連接所述參比單元和所述多路轉(zhuǎn)換器部的一個(gè)輸入端的第一開(kāi)關(guān)和選擇性地連接所述有源單元和所述輸出多路轉(zhuǎn)換器部的所述一個(gè)輸入端的第二開(kāi)關(guān)分別通過(guò)控制信號(hào)被開(kāi)啟/關(guān)閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紅外線(xiàn)傳感器芯片，其特征在于，當(dāng)所述第一開(kāi)關(guān)和所述第二開(kāi)關(guān)分別開(kāi)啟/關(guān)閉時(shí)，所述參比單元或所述有源單元中的任一個(gè)上流動(dòng)的電流值通過(guò)所述輸出多路轉(zhuǎn)換器部輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外線(xiàn)傳感器芯片，其特征在于，選擇性地連接所述參比單元和所述輸出多路轉(zhuǎn)換器部的一個(gè)輸入端的第一開(kāi)關(guān)和選擇性地連接所述有源單元和所述輸出多路轉(zhuǎn)換器部的所述一個(gè)輸入端的第二開(kāi)關(guān)被獨(dú)立的模擬控制信號(hào)控制而在飽和區(qū)域運(yùn)行，所述參比單元和所述有源單元上流動(dòng)的電流差以原樣或通過(guò)放大器放大后輸入到所述輸出多路轉(zhuǎn)換器部的所述一個(gè)輸入端。
5.一種紅外線(xiàn)傳感器的測(cè)試方法，是包括有源單元和參比單元的紅外線(xiàn)傳感器的參數(shù)化測(cè)試方法，該方法包括如下步驟將選擇性地連接所述參比單元和輸出多路轉(zhuǎn)換器部的一個(gè)輸入端的第一開(kāi)關(guān)和選擇性地連接所述有源單元和所述輸出多路轉(zhuǎn)換器部的一個(gè)輸入端的第二開(kāi)關(guān)交替地開(kāi)啟/ 關(guān)閉，由此依次接收所述參比單元和所述有源單元上流動(dòng)的電流值的步驟；基于所述電流值和所述參比單元以及所述有源單元的兩端上流動(dòng)上施加的電壓，測(cè)量所述參比單元和所述有源單元的阻抗值的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的紅外線(xiàn)傳感器的測(cè)試方法，其特征在于，在所述第一開(kāi)關(guān)和所述第二開(kāi)關(guān)上分別輸入用于所述開(kāi)啟/關(guān)閉的獨(dú)立的可變模擬電源控制信號(hào)。
7.一種紅外線(xiàn)傳感器的運(yùn)行方法，是包括有源單元和參比單元的紅外線(xiàn)傳感器的運(yùn)行方法，該方法包括如下步驟對(duì)選擇性地連接所述參比單元和輸出多路轉(zhuǎn)換器部的一個(gè)輸入端的第一開(kāi)關(guān)施加獨(dú)立的可變模擬電源控制信號(hào)的步驟；對(duì)選擇性地連接所述有源單元和輸出多路轉(zhuǎn)換器部的所述一個(gè)輸入端的第二開(kāi)關(guān)施加獨(dú)立的可變模擬電源控制信號(hào)的步驟；將所述參比單元上流動(dòng)的電流和所述有源單元上流動(dòng)的電流的差以原樣或通過(guò)放大后通過(guò)所述輸出多路轉(zhuǎn)換器部向外部輸出的步驟。
8.一種紅外線(xiàn)檢測(cè)器，包括電路基板，其包括行線(xiàn)選擇部和輸出多路轉(zhuǎn)換器部；紅外線(xiàn)傳感器芯片，層壓在所述電路基板上，其包括紅外線(xiàn)傳感器，該紅外線(xiàn)傳感器包括多個(gè)通過(guò)來(lái)自所述行線(xiàn)選擇部的信號(hào)被選擇而將與紅外線(xiàn)檢測(cè)相關(guān)的電流信號(hào)輸出到所述輸出多路轉(zhuǎn)換器部的單元；Sa-FPA控制器芯片，其與所述紅外線(xiàn)傳感器芯片電連接，并施加控制所述行線(xiàn)選擇部和輸出多路轉(zhuǎn)換器部的信號(hào)，并判斷從輸出多路轉(zhuǎn)換器部傳輸?shù)乃鲭娏餍盘?hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的紅外線(xiàn)檢測(cè)器，其特征在于，所述Sa-FPA控制器芯片與ISP (Image Signal Processing)芯片集成在一起。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的紅外線(xiàn)檢測(cè)器，其特征在于，所述Sa-FPA控制器芯片與DAC 可變1旲擬電源芯片集成在一起。
全文摘要
本發(fā)明提供一種紅外線(xiàn)傳感器芯片、紅外線(xiàn)檢測(cè)器以及其運(yùn)行方法和測(cè)試方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，紅外線(xiàn)傳感器芯片包括CMOS電路基板，其由有源矩陣、行線(xiàn)選擇部和輸出多路轉(zhuǎn)換器構(gòu)成；輻射熱測(cè)量計(jì)，其層壓于所述CMOS電路基板上，且由有源單元和參比單元構(gòu)成，其中，為了在晶片或芯片狀態(tài)下對(duì)所述輻射熱測(cè)量計(jì)進(jìn)行參數(shù)化測(cè)試，所述行線(xiàn)選擇部選擇所述輻射熱測(cè)量計(jì)中作為施加電壓的對(duì)象的單元，所述輸出多路轉(zhuǎn)換器部輸出根據(jù)所述電壓施加的電流特性。
文檔編號(hào)H01L31/101GK103026193SQ201280000480
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者金熙淵, 金京珉, 金炳日, 慶箕明, 樸宰弘, 李貴魯, 金京泰 申請(qǐng)人:韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院