(57)【要約】【課題】ウエハレベルのバーンイン時の不良の半導体装置の動作動作に起因して生じる他の半導体装置への悪影響を回避することのできる半導体装置と検査コストを削減できる検査方法を提供する。【解決手段】バーンイン対象回路１１のバーンイン結果信号Ｓ１を生成出力するバーンイン結果出力回路１２と、バーンイン結果信号Ｓ１に基づいてバーンイン結果の良否を自己判定し、判定結果出力信号Ｓ２を生成出力するバーンイン結果自己判定回路１３と、判定結果出力信号Ｓ２を外部に出力する良否判定モニター端子１４と、判定結果出力信号Ｓ２に対応して回路動作制御信号Ｓ３を生成し、この回路動作制御信号Ｓ３によりバーンイン対象回路１１の動作を制御する回路動作制御回路１５とを備える。【選択図】図１
2006284534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーンイン対象回路と、
前記バーンイン対象回路のバーンイン結果信号を生成出力するバーンイン結果出力回路と、
前記バーンイン結果信号に基づいてバーンイン結果の良否を自己判定し、判定結果出力信号を生成出力するバーンイン結果自己判定回路と、
前記判定結果出力信号を外部に出力する良否判定モニター端子と、
前記判定結果出力信号に対応して回路動作制御信号を生成し、この回路動作制御信号により前記バーンイン対象回路の動作を制御する回路動作制御回路とを備えた半導体装置。
【請求項２】
前記バーンイン対象回路に対する入力信号ごとにゲート回路を備え、
前記回路動作制御回路からの前記回路動作制御信号によって前記ゲート回路の導通・遮断を制御するように構成されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記バーンイン対象回路に対する電源遮断回路を備え、
前記回路動作制御回路からの前記回路動作制御信号によって前記電源遮断回路を制御するように構成されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記電源遮断回路は、前記回路動作制御信号によって導通・遮断されるスイッチ回路で構成されている請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記電源遮断回路は、前記回路動作制御信号によって電源電位と接地電位の選択制御を行うセレクタで構成されている請求項３に記載の半導体装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれかに記載の半導体装置に対する検査方法であって、
ウエハ上に形成された前記半導体装置に対して一括バーンインを実施する工程と、
前記回路動作制御回路によって前記半導体装置におけるバーンイン対象回路の動作を制御する工程と、
前記半導体装置で消費される動作時電流による発熱量を測定する工程と、
前記発熱量より前記ウエハ上の前記半導体装置の良否判定を行う工程とを含む半導体装置の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーンイン実施に適する制御回路構成を持った半導体装置およびその検査方法に関するものである。バーンインとは、半導体装置の製造初期に発生する不良品をスクリーニングするため、チップを高温、高電圧条件下で動作させる加速試験のことである。
【背景技術】
【０００２】
バーンイン方法には、パッケージレベル、ウエハレベル等の様々な態様がある。近年の半導体集積回路の微細化、低価格化に伴って、バーンイン方法についても同様の対応が要求されている。
【０００３】
図７は、従来の半導体装置の検査方法の態様を示す。図７において、Ｗはウエハ、ＨはウエハＷ上に複数形成された半導体装置、３１は半導体装置Ｈ内に構成された判定用テスト回路、Ｓ０は判定用テスト回路３１による判定結果信号、３２は判定結果信号Ｓ０のラインに接続された良否判定モニター端子、３３は良否判定モニター端子３２に接続されたモニターデータラインである。良否判定モニター端子３２は半導体装置Ｈ内に構成されている。モニターデータライン３３は良否判定結果を半導体検査装置（図示せず）に導くものである。
【０００４】
まず、各半導体装置Ｈに対して、バーンインによるストレス印加を行うためのプローブカード（図示せず）をセットする。プローブカードは、電源信号、ＧＮＤ信号、制御信号、モニター信号を各半導体装置Ｈに供給する。ストレス印加中またはストレス印加後に、判定用テスト回路３１を動作させ、判定結果信号Ｓ０を良否判定モニター端子３２からモニターデータライン３３を介して半導体検査装置へ伝送する。半導体検査装置は、半導体装置１個ずつにつきシリアルにバーンインの良否判定を行う（シリアル検査）か、あるいは、モニターデータラインの１ライン分の半導体装置に対してパラレルにバーンインの良否判定を行う（パラレル検査）。なお、プローブカードは、電源信号、ＧＮＤ信号、制御信号、モニター信号について、各半導体装置Ｈに対し共用できるものは共通化し、ウエハ当たりのプローブ数を最小限に抑えている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１２１５７０号公報（第５−６頁、第４−８図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来の構成においては、電源信号、ＧＮＤ信号、制御信号が共通化されたプローブカードを使用している。そのため、バーンインのストレス印加のために不良の半導体装置が動作異常を起こして大電流が発生した場合には、他の良品の半導体装置へ悪影響を与えるおそれがある。また、ウエハの歩留まり低下を引き起こしたり、半導体検査装置において電流許容量超過を引き起こす可能性がある。また、パラレル検査にも限界があるため、検査コストの増大の問題もある。
【０００６】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、バーンインのストレス印加に対して不良の半導体装置が存在していても、他の良品の半導体装置へ悪影響を与えることのない半導体装置およびその検査方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による半導体装置は、
バーンイン対象回路と、
前記バーンイン対象回路のバーンイン結果信号を生成出力するバーンイン結果出力回路と、
前記バーンイン結果信号に基づいてバーンイン結果の良否を自己判定し、判定結果出力信号を生成出力するバーンイン結果自己判定回路と、
前記判定結果出力信号を外部に出力する良否判定モニター端子と、
前記判定結果出力信号に対応して回路動作制御信号を生成し、この回路動作制御信号により前記バーンイン対象回路の動作を制御する回路動作制御回路とを備えている。
【０００８】
この構成において、バーンイン対象回路に対するバーンインのストレス印加中またはストレス印加後に、バーンイン結果出力回路によるバーンイン結果信号をバーンイン結果自己判定回路で良否判定し、判定結果出力信号に対応した回路動作制御信号でバーンイン対象回路の動作を制御する。すなわち、判定が不良のときは、バーンイン対象回路の動作を停止させる。したがって、バーンイン時の不良の半導体装置の動作異常、ひいては良品の半導体装置への悪影響を回避することができる。また、不良の半導体装置の動作異常に起因する良品の半導体装置の歩留まり低下を抑制することができる。
【０００９】
上記の構成において、前記回路動作制御信号により前記バーンイン対象回路の動作を制御する手段については、次のようないくつかの態様がある。
【００１０】
すなわち、前記バーンイン対象回路に対する入力信号ごとにゲート回路を備え、前記回路動作制御回路からの前記回路動作制御信号によって前記ゲート回路の導通・遮断を制御するという態様がある。バーンイン結果の判定が不良であるときは、ゲート回路を遮断することにより、入力信号そのものを論理固定し、バーンイン対象回路の動作を停止させる。
【００１１】
また、前記バーンイン対象回路に対する電源遮断回路を備え、前記回路動作制御回路からの前記回路動作制御信号によって前記電源遮断回路を制御するという態様である。バーンイン結果の判定が不良であるときは、電源遮断回路の動作によりバーンイン対象回路への電源供給を遮断することにより、バーンイン対象回路の動作を停止させる。
【００１２】
そして、前記の電源遮断回路については、前記回路動作制御信号によって導通・遮断されるスイッチ回路で構成されている態様や、前記回路動作制御信号によって電源電位と接地電位の選択制御を行うセレクタで構成されている態様などがある。
【００１３】
さらに、本発明による半導体装置の検査方法は、上記のような構成の半導体装置に対する検査方法であって、
ウエハ上に形成された前記半導体装置に対して一括バーンインを実施する工程と、
前記回路動作制御回路によって前記半導体装置におけるバーンイン対象回路の動作を制御する工程と、
前記半導体装置で消費される動作時電流による発熱量を測定する工程と、
前記発熱量より前記ウエハ上の前記半導体装置の良否判定を行う工程とを含むものである。
【００１４】
この方法において、一括バーンインで不良と判定された半導体装置の動作を停止させ、不良の半導体装置からの異常な電流が良品の半導体装置へ流れ込むことを阻止するので、発熱量測定による半導体装置の高精度な良否判定を効率良く実行することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明の半導体装置によれば、バーンイン時の不良の半導体装置の動作異常に起因する良品の半導体装置への悪影響を回避することができ、また、良品の半導体装置の歩留まり低下を回避することができる。
【００１６】
また、本発明の半導体装置の検査方法によれば、ウエハ上の複数の半導体装置を一括して効率良く検査でき、検査コストを大幅に削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明にかかわる半導体装置および半導体装置の検査方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における半導体装置の回路構成図である。本実施の形態の半導体装置Ｈは、バーンイン対象回路１１と、バーンイン対象回路１１のバーンイン結果信号Ｓ１を生成出力するバーンイン結果出力回路１２と、バーンイン結果信号Ｓ１に基づいてバーンイン結果の良否を自己判定するバーンイン結果自己判定回路１３と、判定結果出力信号Ｓ２を外部へ出力する良否判定モニター端子１４と、判定結果出力信号Ｓ２に基づいて回路動作制御信号Ｓ３を生成し、バーンイン対象回路１１の動作を制御する回路動作制御回路１５とを備えている。１６はバーンイン対象回路１１に対して電源電圧を供給する電源端子である。
【００１９】
以上のように構成された半導体装置Ｈについて、以下にその動作を説明する。
【００２０】
まず、半導体装置Ｈのバーンイン対象回路１１に対してバーンインによるストレス印加を行う。このときのストレス印加は、個々の半導体装置Ｈ毎に行うのでもよいし、ウエハ上のすべての半導体装置Ｈに対して一括して行ってもよい。ストレス印加中またはストレス印加後に、バーンイン結果出力回路１２を動作させ、バーンイン結果信号Ｓ１をバーンイン結果自己判定回路１３に出力する。バーンイン結果自己判定回路１３は、バーンイン結果信号Ｓ１に対して自己判定を行い、その判定結果である判定結果出力信号Ｓ２を回路動作制御回路１５へ出力する。回路動作制御回路１５は、判定結果出力信号Ｓ２に基づいて回路動作制御信号Ｓ３を生成し、バーンイン対象回路１１を制御する。判定結果出力信号Ｓ２は、良否判定モニター端子１４を介して半導体装置Ｈの外部へ出力することもできる。
【００２１】
回路動作制御信号Ｓ３によりバーンイン対象回路１１の動作を制御する態様については、バーンイン対象回路１１への入力信号を論理固定するものと、バーンイン対象回路１１への電源供給を停止するものとがある。本実施の形態では、入力信号を論理固定する。以下、詳しく説明する。
【００２２】
図２は、バーンイン対象回路１１の回路構成の一例を示す。バーンイン対象回路１１において、バーンイン対象回路１１が動作するのに必要なすべての信号元である複数の外部入力信号ＩＮ１，ＩＮ２…ＩＮｎに対してそれぞれゲート回路Ｇ１，Ｇ２…Ｇｎを設け、ゲート回路Ｇ１，Ｇ２…Ｇｎを回路動作制御回路１５からの回路動作制御信号Ｓ３によって開閉制御するようになっている。また、信号自己生成回路１７の出力に対しても同様にゲート回路Ｇを設け、ゲート回路Ｇを回路動作制御信号Ｓ３によって開閉制御するようになっている。
【００２３】
回路動作制御回路１５は、入力した判定結果出力信号Ｓ２がバーンイン結果の不良を示しているときに回路動作制御信号Ｓ３として“Ｌ”レベルを出力し、すべてのゲート回路Ｇ１，Ｇ２…Ｇｎ，Ｇを非導通とし、バーンイン対象回路１１の動作を禁止する。すなわち、バーンイン対象回路１１の内部状態を固定する。これにより、バーンイン結果が不良のときは、半導体装置Ｈに動作時電流が流れないように制御できる。
【００２４】
なお、ゲート回路について、上記ではＡＮＤ回路としているが、これに限定するものではなく、論理を固定できる回路ならどのような構成でもよい。また、論理の固定は、Ｈ固定、Ｌ固定のどちらでもよい。また、バーンイン対象については、バーンイン対象回路１１だけでなく、バーンイン結果自己判定回路１３、良否判定モニター端子１４、回路動作制御回路１５を含めてもよい。
【００２５】
以上のように本実施の形態によれば、バーンイン結果が不良を示すときに、バーンイン対象回路の動作に必要なすべての信号元の論理を固定することにより、不良の半導体装置では動作時電流が流れないように制御できる。
【００２６】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における半導体装置の回路構成図である。図３において、実施の形態１の図１におけるのと同じ符号は同一構成要素を指しているので、詳しい説明は省略する。図３において、１８は電源端子１６とバーンイン対象回路１１との間に挿入され、バーンイン対象回路１１に対する電源供給を回路動作制御信号Ｓ３によって遮断する電源遮断回路である。電源遮断回路１８は、図４に示すように、回路動作制御回路１５からの回路動作制御信号Ｓ３がバーンイン結果が正常を示しているときに導通し、バーンイン結果が不良を示しているときに遮断するスイッチ回路で構成されている。その他の構成については、実施の形態１と同様である。
【００２７】
以上のように構成された半導体装置Ｈについて、以下にその動作を説明する。
【００２８】
バーンイン対象回路１１に対するバーンインによるストレス印加中またはストレス印加後に、バーンイン結果出力回路１２を動作させ、上記と同様にして、バーンイン結果自己判定回路１３の判定結果である判定結果出力信号Ｓ２を回路動作制御回路１５へ出力する。回路動作制御回路１５は、判定結果出力信号Ｓ２に基づいて回路動作制御信号Ｓ３を生成し、電源遮断回路１８を制御する。すなわち、バーンイン結果が正常を示すときは、電源遮断回路１８を構成するスイッチ回路を導通状態に維持し、バーンイン対象回路１１に電源電圧を供給する。
【００２９】
これに対して、バーンイン結果が不良を示すときは、スイッチ回路を遮断する。これによって、電源端子１６からバーンイン対象回路１１への電源供給を停止し、バーンイン対象回路１１の動作を停止させ、不良の半導体装置Ｈでは動作時電流が流れないように制御できる。
【００３０】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における電源遮断回路の構成を示すものである。本実施の形態の電源遮断回路１８は、電源端子１６と接地端子１９のいずれか一方を回路動作制御回路１５からの回路動作制御信号Ｓ３によって選択するセレクタで構成されている。その他の構成については、実施の形態１と同様である。
【００３１】
以上のように構成された半導体装置Ｈについて、以下にその動作を説明する。
【００３２】
バーンイン対象回路１１に対するバーンインによるストレス印加中またはストレス印加後に、バーンイン結果出力回路１２を動作させ、上記と同様にして、バーンイン結果自己判定回路１３の判定結果である判定結果出力信号Ｓ２を回路動作制御回路１５へ出力する。回路動作制御回路１５は、判定結果出力信号Ｓ２に基づいて回路動作制御信号Ｓ３を生成し、電源遮断回路１８を制御する。すなわち、バーンイン結果が正常を示すときは、電源遮断回路１８を構成するセレクタにおいて、電源端子１６を選択し、バーンイン対象回路１１に電源電圧を供給する。
【００３３】
これに対して、バーンイン結果が不良を示すときは、セレクタにおいて、接地端子１９を選択する。これによって、電源端子１６からバーンイン対象回路１１への電源供給を停止し、バーンイン対象回路１１の動作を停止させ、不良の半導体装置Ｈでは動作時電流が流れないように制御できる。
【００３４】
（実施の形態４）
次に、本発明の半導体装置の検査方法の実施の形態について説明する。
【００３５】
図６は本実施の形態における半導体装置の検査方法のシステム構成図である。図６において、Ｗはウエハ、ＨはウエハＷ上に複数形成された半導体装置、２０はウエハＷの発熱量を検知する発熱量検知装置、２１は発熱量検知装置２０による発熱量結果より半導体装置Ｈの良否を判定する良否判定装置である。半導体装置Ｈは、上記の実施の形態１〜３のいずれかの構成となっている。
【００３６】
以上のように構成された半導体装置の検査方法について、以下にその動作を説明する。
【００３７】
まず、半導体装置Ｈに対してバーンインによるストレス印加を行う。ストレス印加中またはストレス印加後に、半導体装置Ｈにおける回路動作制御回路１５が作動する。複数の半導体装置Ｈにおいてバーンイン結果が不良の半導体装置Ｈは、その動作が停止され、動作時電流は流れない。結果として、良品と判定された半導体装置Ｈにおいてのみ、電流が流れることによる発熱が発生する。不良と判定された半導体装置Ｈは発熱しない。
【００３８】
次に、発熱量検知装置２０は、ウエハＷ上の複数の半導体装置Ｈについて一括して発熱量を測定し、測定結果を良否判定装置２１に伝える。良否判定装置２１は、発熱量の測定結果により半導体装置Ｈの良否判定を一括して行う。ここで、発熱量の判定基準を予め設定して判定することもでき、結果をフィードバックさせて判定基準を設定することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、バーンインを効率良く行う半導体技術として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体装置の回路構成図
【図２】本発明の実施の形態１における半導体装置のバーンイン対象回路の回路構成図
【図３】本発明の実施の形態２における半導体装置の回路構成図
【図４】本発明の実施の形態２における半導体装置の要部の回路構成図
【図５】本発明の実施の形態３における半導体装置の要部の回路構成図
【図６】本発明の実施の形態における半導体装置の検査方法のシステム構成図
【図７】従来の半導体装置の検査方法の態様の説明図（概略構成図）
【符号の説明】
【００４１】
１１  バーンイン対象回路
１２  バーンイン結果出力回路
１３  バーンイン結果自己判定回路
１４  良否判定モニター端子
１５  回路動作制御回路
１６  電源端子
１７  信号自己生成回路
１８  電源遮断回路
１９  接地端子
２０  発熱量検知装置
２１  良否判定装置
Ｈ  半導体装置
Ｇ１，Ｇ２，Ｇｎ，Ｇ  ゲート回路
Ｓ１  バーンイン結果信号
Ｓ２  判定結果出力信号
Ｓ３  回路動作制御信号
Ｗ  ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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