KR100252484B1 - On-wafer test method for yaw-rate sensor - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An on-wafer test method of a yaw rate sensor is provided which tests the characteristic frequency of a vibrator on a wafer and controls the thickness of the vibrator to prevent deterioration of yield and reduce test cost. CONSTITUTION: The characteristic frequency of a vibrator of a yaw rate sensor is tested when the fine machine structure of the yaw rate sensor is formed on a wafer. It is judged if the test result value is an effective value according as the difference between the test result value and a designed value of the characteristic frequency is in a predetermined critical range. When the test result value is not the effective value, the vibrator is etched vertically to control the thickness of the vibrator. Then, the characteristic frequency test step is repeated until the test result value becomes the effective value.

Description

요레이트 센서의 온-웨이퍼 테스트 방법On-wafer test method of yaw rate sensor

본 발명은 요레이트 센서의 온-웨이퍼 테스트 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 요레이트 센서의 미세기계구조가 형성되는 웨이퍼상에서 진동자의 고유진동수를 테스트하고 진동자의 두께를 조절함으로써 수율저하를 방지하고 테스트 비용을 절감할 수 있도록 한 요레이트 센서의 온-웨이퍼 테스트 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for on-wafer testing of a yaw rate sensor, and more particularly, to test a natural frequency of a vibrator on a wafer on which a micromechanical structure of the yaw rate sensor is formed, and to prevent yield degradation by adjusting the thickness of the vibrator. The present invention relates to an on-wafer test method of a yaw rate sensor that can reduce test cost.

도 1은 종래의 요레이트 센서의 개별소자 테스트 방법의 흐름도이다.1 is a flowchart of a method of testing individual devices of a conventional yaw rate sensor.

반도체 공정인 마이크로머시닝공정(micromachining)을 이용하여 웨이퍼에 미세기계구조의 요레이트 센서를 제조한다(S10). 요레이트 센서의 제조가 완료되면 개별소자 테스트를 한다(S20). 통상의 개별소자 테스트는 요레이트 센서가 제조되어 패키징까지 한 다음 테스트를 한다. 개별소자 테스트는 제조된 요레이트 센서의 불량여부를 판별한다(S30). 테스트(S30)에서 불량으로 판별된 반도체 센서는 사용하지 않고 폐기하게 된다(S31). 테스트(S30)의 결과 제조된 요레이트 센서가 양호하면 최종적으로 제품화한다(S40).A micromechanical yaw rate sensor is manufactured on a wafer by using a micromachining process, which is a semiconductor process (S10). When the manufacturing of the yaw rate sensor is completed, an individual device test is performed (S20). A typical individual device test is performed after the yaw rate sensor is manufactured, packaged, and tested. The individual device test determines whether the manufactured yaw rate sensor is defective (S30). The semiconductor sensor determined as defective in the test S30 is discarded without use (S31). If the manufactured yaw rate sensor is satisfactory as a result of the test (S30), it is finally produced (S40).

그러나, 종래기술에 따른 요레이트 센서의 테스트 방법에서는 불량으로 판정된 요레이트 센서를 사용하지 않고 폐기하고, 불량요인을 제거하는 공정은 구비하지 않으므로 요레이트 센서를 제조하는 공정의 수율저하를 초래하여 생산단가가 올라가게 되었다. 아울러, 개별적으로 요레이트 센서를 테스트하였기 때문에 테스트에 들어가는 비용이 증가되는 문제점이 있었다.However, in the test method of the yaw rate sensor according to the prior art, it is discarded without using the yaw rate sensor that is determined to be defective, and there is no process of removing the bad factor, resulting in a decrease in the yield of the process of manufacturing the yaw rate sensor. The production cost went up. In addition, since the yaw rate sensor was tested individually, there was a problem in that the cost for the test was increased.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 요레이트 센서의 배치공정으로 웨이퍼상에서 진동자의 고유진동수를 테스트하고 진동자의 두께를 조절함으로써 수율저하를 방지하고 테스트 비용을 절감할 수 있도록 한 요레이트 센서의 온-웨이퍼 테스트 방법을 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to test the natural frequency of the vibrator on the wafer in the batch process of the yaw rate sensor and to prevent the yield decrease and test by adjusting the thickness of the vibrator It provides a method for on-wafer testing of a yaw rate sensor to reduce costs.

도 1은 종래의 요레이트 센서의 개별소자 테스트 방법의 흐름도.1 is a flowchart of a method of testing individual devices of a conventional yaw rate sensor.

도 2는 본 발명에 따른 요레이트 센서의 온-웨이퍼 테스트 방법의 흐름도.Figure 2 is a flow chart of the on-wafer test method of the yaw rate sensor according to the present invention.

도 3은 본 발명에 적용되는 요레이트 센서의 구성을 나타내는 단면도.3 is a cross-sectional view showing a configuration of a yaw rate sensor applied to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1a,1b : 고정전극 2a,2b : 검지전극1a, 1b: fixed electrode 2a, 2b: detection electrode

3a,3b : 기판 4 : 진동자3a, 3b: substrate 4: vibrator

상기와 같은 본 발명의 목적은 좌우측의 고정전극과 상하측의 검지전극 사이에 위치되고 기준진동과 검지진동하는 진동자를 구비하여 각속도를 감지하는 요레이트 센서에 있어서, 상기 요레이트 센서의 미세기계구조를 웨이퍼상에 형성하는 경우 상기 진동자의 고유진동수를 테스트하는 단계; 상기 진동수 테스트 단계의 결과값과 상기 진동자의 고유진동수에 대한 설계값의 편차가 미리 설정된 임계치의 범위에 포함여부에 따라 상기 결과값이 유효값인지를 판단하는 단계; 상기 유효값 판단단계에서 상기 결과값과 상기 설계값의 편차가 상기 임계치의 범위에 포함되지 않아 유효값이 아니면 상하방향으로 에칭하여 상기 진동자의 두께를 조절하는 단계; 및 상기 두께 조절단계후 상기 진동수 테스트 단계를 반복하여 상기 결과값과 상기 설계값과의 편차가 상기 임계치의 범위에 포함되여 유효값이면 제조된 요레이트 센서를 개별로 분리하여 패키징하는 후공정을 수행하는 단계에 의하여 달성된다.An object of the present invention as described above is a yaw rate sensor having a vibrator positioned between a fixed electrode on the left and right and upper and lower detection electrodes and having a reference vibration and a detection vibration to detect an angular velocity, the micromechanical structure of the yaw rate sensor. Testing the natural frequency of the vibrator when forming a wafer on the wafer; Determining whether the result value is a valid value according to whether a deviation between a result value of the frequency test step and a design value with respect to the natural frequency of the vibrator is included in a preset threshold range; Adjusting the thickness of the vibrator by etching in the vertical direction if the deviation between the result value and the design value is not within the range of the threshold value in the valid value determination step and is not an effective value; And repeating the frequency test step after the thickness adjusting step, and if the deviation between the result value and the design value is included in the range of the threshold value and is a valid value, the manufactured yaw rate sensor is separately separated and packaged. It is achieved by the steps.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 요레이트 센서의 온-웨이퍼 테스트 방법을 도 2의 흐름도에 따라 따라 설명하기에 앞서, 본 발명에 적용되는 요레이트 센서의 구성을 도 3에 따라 설명한다.Before describing the on-wafer test method of the yaw rate sensor according to the present invention according to the flowchart of FIG. 2, the configuration of the yaw rate sensor applied to the present invention will be described with reference to FIG. 3.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용되는 요레이트 센서는 하부기판(3a)상에 형성된 고정전극(1a)(1b)와, 상기 하부기판(3a) 및 상부기판(3b)에 각각 형성되여 각속도를 검출하는 검지전극(2a)(2b)과, 상기 고정전극(1a)(1b)의 좌우측방향으로 기준진동하고 외부에서 발생된 각속도에 의하여 상기 검지전극(2a)(2b)의 상하측 방향으로 검지진동하도록 형성된 진동자(4)로 구성된다.As shown in FIG. 3, the yaw rate sensor applied to the present invention is formed on the fixed electrodes 1a and 1b formed on the lower substrate 3a and the lower substrate 3a and the upper substrate 3b, respectively. The upper and lower sides of the detection electrodes 2a and 2b are detected by the detection electrodes 2a and 2b for detecting the angular velocity and the reference vibrations in the left and right directions of the fixed electrodes 1a and 1b and the angular velocity generated from the outside. It consists of the vibrator 4 formed so that detection vibration in the direction may be carried out.

상기 고정전극(1a)(1b) 및 상기 검지전극(2a)(2b)과 상기 진동자(4)은 서로 소정 간격 떨어져 있으며, 상기 검지전극(2b)의 상측과 상기 검지전극(2a)의 하측에는 상기 진동자(4)에 자계를 인가하기 위해 미도시된 영구자석이 배치된다.The fixed electrodes 1a and 1b, the detection electrodes 2a and 2b, and the vibrator 4 are spaced apart from each other by a predetermined distance, and above the detection electrode 2b and below the detection electrode 2a. A permanent magnet, not shown, is disposed to apply a magnetic field to the vibrator 4.

상기 진동자(4)에 자계가 인가되면 상기 진동자(4)는 좌우측 방향으로 로렌쯔힘(lorenz force)을 받아 좌측의 고정전극(1a)과 우측의 고정전극(1b)을 왕복하는 기준진동을 하게 된다. 이와 같이, 진동자(4)가 상기 좌우측 방향으로 기준진동하고 있는 상태에서 외부로부터의 회전각속도가 작용하면 진동자(4)는 하측의 검지전극(2a)과 상측의 검지전극(2b)을 왕복하는 검지진동을 하게 된다. 이러한 진동자(4)의 검지진동을 전압값으로 환산하여 회전 각속도를 검출하게 된다.When the magnetic field is applied to the vibrator 4, the vibrator 4 receives Lorentz force in the left and right directions to perform a reference vibration for reciprocating the fixed electrode 1a on the left side and the fixed electrode 1b on the right side. . As described above, when the angular velocity from the outside is applied while the vibrator 4 is vibrated in the left and right directions, the vibrator 4 detects the reciprocating motion of the lower detection electrode 2a and the upper detection electrode 2b. It will vibrate. This detection vibration of the vibrator 4 is converted into a voltage value to detect the rotational angular velocity.

이러한 각속도는 상기 진동자(4)의 고유진동수가 설계값과 일치할 때 이상적으로 검출할 수 있으나, 실제로는 요레이트 센서를 제조하는 공정상의 오차 등으로 인해 편차가 발생되므로 이 편차가 미리 설정된 임계치의 범위내에 포함시키도록 제조하는 방식을 채택하고 있다.This angular velocity can be ideally detected when the natural frequency of the vibrator 4 matches the design value, but in practice, the deviation occurs due to an error in the process of manufacturing the yaw rate sensor. It adopts the manufacturing method to include in a range.

이하에서는 본 발명에 따른 요레이트 센서의 온-웨이퍼 테스트 방법을 도 2에 따라 설명한다.Hereinafter, the on-wafer test method of the yaw rate sensor according to the present invention will be described with reference to FIG. 2.

먼저, 반도체 공정인 마이크로머시닝공정(micromachining)공정을 이용하여 웨이퍼에 요레이트 센서의 미세기계구조를 형성하는데, 기준진동 및 검지진동을 하는 진동자(4)를 형성할 때 기존 보다 두께를 두껍게 설계한다. 즉, 진동자(4)의 두께(D)는 종래의 진동자를 설계한 두께보다 두껍게 하여 웨이퍼상에서 요레이트 센서의 미세기계구조를 형성하는 1차적인 가공을 마친다(S100).First, the micromechanical structure of the yaw rate sensor is formed on the wafer using a micromachining process, which is a semiconductor process, and when the oscillator 4 for the reference vibration and the detection vibration is formed, the thickness is designed to be thicker than before. . That is, the thickness D of the vibrator 4 is thicker than the thickness of the conventional vibrator designed to complete the primary processing of forming the micromechanical structure of the yaw rate sensor on the wafer (S100).

이어, 웨이퍼상에서 요레이트 센서의 미세기계구조를 형성하는 1차 가공을 마친 뒤에는 웨이퍼에 형성된 요레이트 센서들 중에서 샘플을 선정하는데, 이 샘플의 선정은 통계적으로 의미가 잇는 위치와 갯수를 가질 수 있도록 웨이퍼의 모든 위치에서 적정갯수를 선정하게 된다(S110). 예를 들어, 웨이퍼에 형성된 요레이트 센서 전부가 모집단이면 선정되는 샘플의 갯수는 모집단의 갯수의 일정 비율이상이 되도록 선정하게 된다.Subsequently, after the first process of forming the micromechanical structure of the yaw rate sensor on the wafer, a sample is selected from the yaw rate sensors formed on the wafer. The proper number is selected at all positions of the wafer (S110). For example, if all of the yaw rate sensors formed on the wafer are a population, the number of samples to be selected is selected to be equal to or more than a predetermined ratio of the number of populations.

단계 S100에서 샘플이 선정되면 웨이퍼상에서 테스트를 수행하는데, 이러한 테스트는 샘플로 선정된 요레이트 센서가 제작 기준대로 제작되었는지를 검사하는 것으로 요레이트 센서에 대한 주요 특성 예를 들어 진동자(4)의 고유진동수의 값을 테스트한다(S120).When the sample is selected in step S100, a test is performed on the wafer. This test checks whether the selected yaw rate sensor is manufactured according to the manufacturing standard, and the main characteristics of the yaw rate sensor, for example, the inherent characteristics of the vibrator 4. Test the value of the frequency (S120).

단계 S120에서 테스트한 후 그 결과가 양호한가를 판단하는데, 그 판단기준은 샘플로 선정된 진동자(4)를 테스트한 결과값이 제작기준인 설계값과 차이나는 편차를 구하고, 그 편차가 미리 설정된 임계치 범위에 포함되면 양호한 상태로 판단하는 한편 그 편차가 임계치의 범위에 포함되지 않으면 양호하지 않은 상태로 판단하게 된다(S130).After the test in step S120, it is determined whether the result is good. The criterion for determining the deviation is that the result of testing the vibrator 4 selected as the sample is different from the design value which is the manufacturing standard, and the deviation is a preset threshold. If it is included in the range is determined to be in a good state, if the deviation is not included in the range of the threshold value is determined to be in a bad state (S130).

단계 S13에서 편차가 임계치의 범위에 포함되지 않고 벗어나는 경우 샘플로 선정된 진동자(4)의 고유진동수가 유효값이 아니므로 그 진동자(4)의 두께를 조절하도록 상기 진동자(4)를 상하방향으로 에칭하는데, 이러한 에칭은 이온 빔 에칭(Ion beam etching)을 사용한다(S131). 여기서, 이온 빔 에칭은 건식 에칭이고 비등방성 에칭(Anisotropic etching)으로서 에칭률은 분당 0.05μm에서 0.1μm을 가진다.If the deviation is not included in the range of the threshold in step S13 and the natural frequency of the vibrator 4 selected as the sample is not an effective value, the vibrator 4 in the vertical direction to adjust the thickness of the vibrator 4 In etching, this etching uses ion beam etching (S131). Here, the ion beam etching is dry etching and the anisotropic etching has an etching rate of 0.05 μm to 0.1 μm per minute.

단계 S131에서 에칭하여 진동자(4)의 두께(D)를 조절한 다음 다시 테스트하기 위해 단계 S110로 회귀한다. 이렇게 이온 빔 에칭을 이용하여 진동자(4)의 두께를 조절하는 동작은 샘플로 선정된 진동자(4)의 고유진동자가 유효값이 될 때까지 반복하여 수행하게 된다.Etching in step S131 adjusts the thickness D of the vibrator 4 and then returns to step S110 to test again. The operation of adjusting the thickness of the vibrator 4 using ion beam etching is repeatedly performed until the natural vibrator of the vibrator 4 selected as the sample becomes an effective value.

이후, 단계 S130의 판단결과 테스트한 진동자(4)의 고유진동수의 결과값과 설계값의 편차가 임계치의 범위에 포함되면 그 진동자(4)의 결과값이 유효값이라고 판단하여 후공정을 진행하는데, 후공정에서는 웨이퍼에 제조된 요레이트 센서를 완성하여 개별적으로 분리 및 패키징하여 최종적으로 제품화한다(S140).Subsequently, if the deviation between the resultant value of the natural frequency and the design value of the vibrator 4 tested as a result of the determination in step S130 falls within the range of the threshold value, the result value of the vibrator 4 is determined to be an effective value, and then the process is carried out. In the subsequent process, the yaw rate sensor manufactured on the wafer is completed and separately separated and packaged to finally produce the product (S140).

이상과 같이 본 발명은 웨이퍼상에 요레이트 센서의 미세기계구조를 형성시 진동자의 두께를 기존 보다 두껍게 형성한 후 샘플로 선정된 진동자의 고유진동수를 테스트한 결과값의 설계값의 편차가 미리 설정된 임계치 범위에 포함될때까지 이온 빔 에칭을 이용하여 상하방향으로 에칭하여 진동자의 두께를 조절하게 된다.As described above, in the present invention, when the micromechanical structure of the yaw rate sensor is formed on a wafer, the thickness of the vibrator is formed thicker than before, and the deviation of the design value of the resultant value of the test result of the natural frequency of the vibrator selected as the sample is preset. The thickness of the vibrator is adjusted by etching up and down using ion beam etching until it falls within the threshold range.

따라서, 본 발명은 진동자의 고유진동수가 유효값으로 판단되면 후공정을 수행하여 제품화하게 되므로 수율저하를 방지할 수 있으며, 후공정 이전에 웨이퍼상에서 모든 센서들을 대상으로 샘플을 선정하여 테스트하는 배치공정(Batch)을 적용하므로 종래의 개별소자 테스트에 비하여 소요되는 비용이 대폭 절감되는 효과가 있다.Therefore, in the present invention, if the natural frequency of the vibrator is determined to be an effective value, since the product is processed by performing a post-process, the yield reduction can be prevented, and a batch process of selecting and testing a sample for all sensors on the wafer before the post-process (Batch) has the effect of significantly reducing the cost compared to the conventional individual device test.

Claims (2)

좌우측의 고정전극(1a)(1b)과 상하측의 검지전극(2a)(2b) 사이에 위치되고 기준진동과 검지진동하는 진동자(4)를 구비하여 각속도를 감지하는 요레이트 센서에 있어서,In the yaw rate sensor having an oscillator (4) positioned between the left and right fixed electrodes (1a) (1b) and the upper and lower detection electrodes (2a) (2b) and having a reference vibration and a detection vibration, 상기 요레이트 센서의 미세기계구조를 웨이퍼상에 형성하는 경우 상기 진동자(4)의 고유진동수를 테스트하는 단계;Testing the natural frequency of the vibrator (4) when forming the micromechanical structure of the yaw rate sensor on a wafer; 상기 진동수 테스트 단계의 결과값과 상기 진동자(4)의 고유진동수에 대한 설계값의 편차가 미리 설정된 임계치의 범위에 포함여부에 따라 상기 결과값이 유효값인지를 판단하는 단계;Determining whether the result value is a valid value according to whether a deviation between a result value of the frequency test step and a design value with respect to the natural frequency of the vibrator 4 is included in a preset threshold range; 상기 유효값 판단단계에서 상기 결과값과 상기 설계값의 편차가 상기 임계치의 범위에 포함되지 않아 유효값이 아니면 상하방향으로 에칭하여 상기 진동자(4)의 두께를 조절하는 단계; 및Adjusting the thickness of the vibrator (4) by etching in the vertical direction when the difference between the result value and the design value is not within the range of the threshold value in the valid value determination step and thus is not an effective value; And 상기 두께 조절단계후 상기 진동수 테스트 단계를 반복하여 상기 결과값과 상기 설계값과의 편차가 상기 임계치의 범위에 포함되여 유효값이면 제조된 요레이트 센서를 개별로 분리하여 패키징하는 후공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 요레이트 센서의 온-웨이퍼 테스트 방법.After the thickness adjusting step, repeating the frequency test step, if the deviation between the result value and the design value is included in the range of the threshold value and is an effective value, performing a post process of separately separating and packaging the manufactured yaw rate sensor. On-wafer test method of the yaw rate sensor, characterized in that it comprises a step. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 두께 조절단계는 이온 빔 에칭(Ion beam etching)에 의하여 상기 진동자의 두께를 조절하는 것을 특징으로 하는 요레이트 센서의 온-웨이퍼 테스트 방법.The thickness adjusting step of the on-wafer test method of the yaw rate sensor, characterized in that for controlling the thickness of the vibrator by ion beam etching (Ion beam etching).
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