一种CMOS图像传感器晶圆级光电参数测试方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种CMOS图像传感器晶圆级光电参数测试方法及系统，通过在探针卡上加装可控光源系统，控制光源强度，对CMOS图像传感器进行输出数据采集及转码转置，得到与象元面阵同等大小的矩阵数列，并对该矩阵阵列进行零点追踪检测，通过可控光源系统实现了CMOS图像传感器在不同曝光度下的检测，通过零点追踪检测的方式相比于逐点连续检测来说极大的减少了坏行坏列检测的时间，提升了测试效率，提高了数据处理速度；此外，本申请是在CMOS图像传感器封装前进行的晶圆级光电参数检测，相比于现有的对CMOS图像传感器封装完成后进行的检测，测试效率更高。测试效率更高。

【技术实现步骤摘要】
一种CMOS图像传感器晶圆级光电参数测试方法及系统


[0001]本专利技术属于图像传感器测试
，具体涉及一种CMOS图像传感器晶圆级光电参数测试方法及系统。

技术介绍

[0002]CMOS图像传感器的象元面阵将光信号转换成电信号，在转化过程中使用光电系统测试平台进行各个过程光电参数的测试。通过测试能够检测其各项光电参数指标是否满足高精度成像的要求。
[0003]目前现有的CMOS图像传感器大面阵光电参数测试是在CMOS图像传感器封装后进行的，CMOS图像传感器封装后通过基础模块，光电测试模块和MTF测试模块组成的硬件测试平台与集控制，检测，采集，计算，分析一体的测试软件进行光电指标测试及MTF测试，能够完成CMOS图像传感器的暗电流，量子效率，满井电荷平均MTF等关键指标测试，但是由于CMOS图像传感器像元行数量庞大，采用列输出架构，单个行周期与行数之积为单帧图像时间。而大面阵CMOS图像传感器的晶圆制造工艺复杂，封装难度大，封装后电路需要在ATE及光电系统上进行测试，此时若在光电系统上发现大面阵CMOS的光电缺陷，那么会对产品的研发生产进度造成重大的影响。
[0004]而目前现有的CMOS图像传感器晶圆级测试是通过设计探针卡实现晶圆管芯PAD与自动测试设备V93000的连接。在自动测试设备上编写程序完成结构测试及电特性测试，能够剔除工艺缺陷导致的结构失效管芯，但是该种方法只能检测CMOS图像传感器管脚电特性及结构逻辑正确与否，无法检测CMOS图像传感器的象元面阵故障的管芯。
专利技术内容
[0005]本专利技术的目的在于提供一种CMOS图像传感器晶圆级光电参数测试方法及系统，以克服现有CMOS图像传感器光电参数测试是在封装之后进行的，此时发现缺陷对生产进度造成影响，以及现有的晶圆级测试仅能检测管脚电特性及结构逻辑正确与否，无法检测CMOS图像传感器象元面阵故障管芯的问题。
[0006]为解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种CMOS图像传感器晶圆级光电参数测试方法，包括以下步骤：
[0008]S1，在探针台平台上加装可控光源系统；
[0009]S2，控制光源强度，通过测试向量往CMOS图像传感器的SPI接口输入激励，对CMOS图像传感器的输出数据进行采集及转码转置，得到与象元面阵同等大小的矩阵数列；
[0010]S3，采用零点追踪检测法对矩阵数列进行检测。
[0011]进一步的，S1中，在探针台平台的Prober Card顶面部位挖空，在探针四角加装LED灯。
[0012]进一步的，S2中，对每一路输出数据进行串行捕获采样，同时计算匹配矩阵数列行间隔的周期数，剔除无效采样数据。
[0013]进一步的，对输出数据串行采样过程中，对采样时刻进行源同步处理。
[0014]进一步的，S3中，所述零点追踪检测法指在检测到第一个坏点后会持续监控坏点个数，如果坏点数超过了额定数，判定该行/列为坏行/列，如果未达到额定数之前检测到好的像元点时，则重新从零开始统计坏点个数。
[0015]进一步的，将X行数据作为一组光源阶梯。在同一光强照射条件下，取X行/列像元输出数据的均值作为基准值，通过该X行/列数据中每一行/列的每一个数据与均值比较进行判断该点是否为坏点。
[0016]进一步的，控制调整LED的明暗程度，实现各类光强条件下的象元面阵的结果输出比对。
[0017]进一步的，关闭LED灯光，进行暗信号非均匀性测试，公式为：
[0018][0019]其中V
fpn
为暗信号非均匀性，M为有效像元数，Vi为i像元输出值，Vo为器件所有像元输出平均值。
[0020]一种CMOS图像传感器晶圆级光电参数测试系统，包括探针卡硬件设计模块、数码及像元阵列转换模块和坏行坏列检测模块；
[0021]探针卡硬件设计模块，通过探针卡将CMOS图像传感器晶圆上管芯引脚与测试设备连接；
[0022]数码及像元阵列转换模块，对采样到的CMOS图像传感器的输出数据进行格式和数码转换；
[0023]坏行坏列检测模块，将采样回的输出数据按象元面阵规格排列，并进行坏行、坏列及暗信号非均匀性测试。
[0024]探针卡硬件设计模块还包括可控光源系统，可控光源系统与测试设备连接。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0026]本专利技术一种CMOS图像传感器晶圆级光电参数测试方法，通过在探针卡上加装可控光源系统，控制光源强度，对CMOS图像传感器进行输出数据采集及转码转置，得到与象元面阵同等大小的矩阵数列，并对该矩阵阵列进行零点追踪检测，通过可控光源系统实现了CMOS图像传感器在不同曝光度下的检测，通过零点追踪检测的方式相比于逐点连续检测来说极大的减少了坏行坏列检测的时间，提升了测试效率，提高了数据处理速度；此外，本申请是在CMOS图像传感器封装前进行的晶圆级光电参数检测，相比于现有的对CMOS图像传感器封装完成后进行的检测，测试效率更高，通过在封装之前进行测试，有效提高了封装后光电参数测试成品率，节省了封装成本。
[0027]优选的，对输出数据串行采样过程中，对采样时刻进行源同步处理，即检测到第一个时钟跳变沿后，根据第一个跳变沿同步调整后续采样时间，解决了采样过程中存在的数据延迟问题，实现了数据的精准采样。
[0028]本申请还提供了一种CMOS图像传感器晶圆级光电参数测试系统，包括探针卡硬件设计模块、数码及像元阵列转换模块和坏行坏列检测模块，通过探针卡硬件设计模块将CMOS图像传感器晶圆上管芯引脚与测试设备电气连接，并在硬件探针卡上装有可控的光源系统，数码及像元阵列转换模块将采样的串行数据进行格式分析和转码转置，形成与象元
面阵同等大小的矩阵数列，坏行坏列检测模块将采样回的输出数据按象元面阵规格排列，并进行坏行、坏列及暗信号非均匀性测试，实现了对CMOS图像传感器晶圆级光电参数检测。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例中探针台平台结构图。
[0030]图2为本专利技术实施例中象元面阵与数据面阵转换图。
[0031]图3为本专利技术实施例中零点追踪法示意图。
[0032]图4为本专利技术实施例中数据同步采样示意图。
[0033]图5为本专利技术实施例中光电参数测试原理图。
[0034]图6为本专利技术实施例中坏行坏列检测逻辑图。
具体实施方式
[0035]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。
[0036]基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0037]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CMOS图像传感器晶圆级光电参数测试方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，在探针台平台上加装可控光源系统；S2，控制光源强度，通过测试向量往CMOS图像传感器的SPI接口输入激励，对CMOS图像传感器的输出数据进行采集及转码转置，得到与象元面阵同等大小的矩阵数列；S3，采用零点追踪检测法对矩阵数列进行检测。2.根据权利要求1所述的一种CMOS图像传感器晶圆级光电参数测试方法，其特征在于，S1中，在探针台平台的Prober Card顶面部位挖空，在探针四角加装LED灯。3.根据权利要求1所述的一种CMOS图像传感器晶圆级光电参数测试方法，其特征在于，S2中，对每一路输出数据进行串行捕获采样，同时计算匹配矩阵数列行间隔的周期数，剔除无效采样数据。4.根据权利要求3所述的一种CMOS图像传感器晶圆级光电参数测试方法，其特征在于，对输出数据串行采样过程中，对采样时刻进行源同步处理。5.根据权利要求1所述的一种CMOS图像传感器晶圆级光电参数测试方法，其特征在于，S3中，所述零点追踪检测法指在检测到第一个坏点后会持续监控坏点个数，如果坏点数超过了额定数，判定该行/列为坏行/列，如果未达到额定数之前检测到好的像元点时，则重新从零开始统计坏点个数。6.根据权利要求1所述的一种CMOS图像传感器晶圆级光电参数测试方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟孟奎，马琳丽，王蕊，张东海，黄媛媛，杨靓，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：