(57)【要約】バーンイン試験中の温度のばらつきを低減するためのシステムおよび方法。一実施形態では、被試験集積回路によって消費される電力を測定する。集積回路に関係する周囲温度を測定する。集積回路の所望の接合部温度は、集積回路のボディバイアス電圧を調整することによって達成される。個々の集積回路の温度を制御することによって、バーンイン試験中の温度のばらつきを低減することができる。
2007526486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーンイン試験中の集積回路間の温度のばらつきを低減するコンピュータ実現方法であって、
被試験集積回路によって消費される電力を測定するステップと、
前記被試験集積回路に関連付けられる周囲温度を測定するステップと、
前記被試験集積回路のボディバイアス電圧を調整して前記被試験集積回路の所望の接合温度を達成するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
バーンイン試験中の集積回路間の温度のばらつきを低減するコンピュータ実現方法であって、
被試験集積回路によって消費される電力の測定値にアクセスするステップと、
前記被試験集積回路に関連付けられる周囲温度の測定値にアクセスするステップと、
前記被試験集積回路のボディバイアス電圧を調整して前記被試験集積回路の所望の接合温度を達成するステップと、
を含む方法。
【請求項３】
前記被試験集積回路のみを含む領域について前記周囲温度が測定される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
２つ以上の被試験集積回路を含む領域について前記周囲温度が測定される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記電力を測定するステップが前記被試験集積回路への電流を測定するステップを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項６】
前記被試験集積回路の動作電圧が前記測定および前記調整中に一定に維持される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項７】
前記ボディバイアス電圧が前記被試験集積回路に対し個別に制御可能である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項８】
前記被試験集積回路が、前記ボディバイアス電圧を受け入れるボディバイアスウェル構造を含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項９】
集積回路の接合部温度を決定するコンピュータ実現方法であって、
前記集積回路に近接する領域の周囲温度を測定するステップと、
前記集積回路によって利用される電力を測定するステップと、
前記集積回路の熱抵抗値にアクセスするステップと、
前記集積回路の接合部温度を決定するステップと、
を含む方法。
【請求項１０】
前記決定ステップが、前記熱抵抗値に前記電力を乗算し、前記周囲温度を加算するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記電力を測定するステップが前記集積回路への電流を測定するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
コンピュータ使用可能媒体から前記熱抵抗値にアクセスする、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
集積回路を結合するための動作電圧源と、
前記集積回路の動作電流を測定するために前記集積回路を結合するための電流測定装置と、
ボディバイアス電圧を提供するために前記集積回路に結合するためのボディバイアス電圧源と、
前記集積回路に近接する領域の周囲温度を決定するための周囲温度センサと、
前記集積回路を結合し、かつ前記電流測定装置、前記バイアス電圧源、および前記周囲温度センサを結合するための試験制御装置であって、前記集積回路によって消費される電力の測定値にアクセスするステップと、前記集積回路に関連付けられる周囲温度の測定値にアクセスするステップと、前記集積回路の前記ボディバイアス電圧を調整して前記集積回路の所望の接合部温度を達成するステップと、を含む、バーンイン試験中の集積回路間の温度のばらつきを低減するための方法を実施するための試験制御装置と、
を含む、集積回路を試験するためのシステム。
【請求項１４】
前記集積回路のみを含む領域について前記周囲温度が測定される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
２つ以上の被試験集積回路を含む領域について前記周囲温度が測定される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記電力の測定値にアクセスするステップが、前記集積回路への電流の測定値にアクセスするステップを含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記集積回路の動作電圧が一定である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ボディバイアス電圧が前記集積回路に対し個別に制御可能である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
前記集積回路が、前記ボディバイアス電圧を受け入れるボディバイアスウェル構造を含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２０】
前記試験制御装置によって実現される前記方法が、前記集積回路を試験のために刺激するステップをも含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２１】
プロセッサ上で実行されたときに、バーンイン試験中に集積回路間の温度のばらつきを低減する方法を実現するコンピュータ使用可能命令を含むコンピュータ使用可能媒体であって、
前記方法は、
前記被試験集積回路によって消費される電力を測定するステップと、
前記集積回路に関連付けられる周囲温度を測定するステップと、
前記集積回路の前記ボディバイアス電圧を調整して前記集積回路の所望の接合部温度を達成するステップと、
を含む、コンピュータ使用可能媒体。
【請求項２２】
前記集積回路のみを含む領域について前記周囲温度が測定される、請求項２１に記載の媒体。
【請求項２３】
２つ以上の被試験集積回路を含む領域について前記周囲温度が測定される、請求項２１に記載の媒体。
【請求項２４】
前記電力を測定するステップが前記集積回路への電流を測定するステップを含む、請求項２１に記載の媒体。
【請求項２５】
前記集積回路の動作電圧が一定である、請求項２１に記載の媒体。
【請求項２６】
前記ボディバイアス電圧が前記集積回路に対し個別に制御可能である、請求項２１に記載の媒体。
【請求項２７】
前記集積回路が、前記ボディバイアス電圧を受け入れるボディバイアスウェル構造を含む、請求項２１に記載の媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本書に係る実施形態は、バーンイン中の温度のばらつきを低減するためのシステムおよび方法に関する。
【関連出願】
【０００２】
本願と同一出願人によるＰｅｌｈａｍおよびＢｕｒｒへの「Ｄｉａｇｏｎａｌ  Ｄｅｅｐ  Ｗｅｌｌ  Ｒｅｇｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｒｏｕｔｉｎｇ  Ｂｏｄｙ−Ｂｉａｓ  Ｖｏｌｔａｇｅ  ｆｏｒ  ＭＯＳＦＥＴｓ  ｉｎ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｗｅｌｌ  Ｒｅｇｉｏｎｓ」と称する２００２年１２月３１日に出願の同時係属米国特許出願第１０／３３４，２７２号の全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
高集積化された半導体デバイス、例えばマイクロプロセッサは頻繁に、特にバーンイン動作中に欠陥のスクリーニングのために高温および高電圧で動作するときに、大量の熱を放散する。バーンイン動作中のそのような熱放散は有害であり、従来、複雑かつ高価なヒートシンク、例えば水槽および／または液体金属冷却、ならびに非常に高い冷却能力を持つ高価なテストチャンバを必要としていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、バーンイン中の温度のばらつきを低減するためのシステムおよび方法が強く望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
したがって、バーンイン試験中の温度のばらつきを低減するためのシステムおよび方法を開示する。一実施形態では、被試験集積回路によって消費される電力を測定する。集積回路に関連する周囲温度を測定する。集積回路の所望の接合部温度は、集積回路のボディバイアス電圧を調整することによって達成される。個々の集積回路の温度を制御することによって、バーンイン試験中の温度のばらつきを低減することができる。
【０００６】
他の実施形態では、集積回路に近接する領域の周囲温度を測定する。集積回路によって利用される電力を測定する。集積回路の熱抵抗値にアクセスし、接合部温度を直接測定することなく、集積回路の接合部温度を決定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
（詳細な説明）
本発明のバーンイン中の温度のばらつきを低減するためのシステムおよび方法の以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解をもたらすために、多数の特定の詳細を記載する。しかし、本発明はこれらの特定の詳細無しに、あるいはそれらの均等物を用いて実施することができることを、当業者には理解されるであろう。他の場合、本発明の態様を不必要に曖昧にしないように、周知の方法、手順、コンポーネント、および回路については詳述しなかった。
【０００８】
（表記法および用語）
以下の詳細な説明の幾つかの部分（例えばプロセス２００、４００、および６００）は、コンピュータメモリで実行することのできるデータビットに対する動作の手順、ステップ、論理ブロック、処理、および他の象徴的表現に関して提示される。これらの記述および表現は、データ処理技術の当業者が、彼らの仕事の内容を他の当業者に効果的に伝達するために使用する手段である。手順、コンピュータ実行ステップ、論理ブロック、プロセス等は本書でも、一般的にも、所望の結果を導く首尾一貫の一連のステップまたは命令と考えられる。ステップとは、物理的量の物理的操作を必要とするものである。通常、これらの量は、コンピュータシステムで格納、転送、結合、比較、およびその他の操作を行なうことのできる電気または磁気信号の形を取るが、必ずしもそうとは限らない。主に、一般的な用法であることから、これらの信号をビット、値、要素、シンボル、文字、ターム、数字等で呼ぶことは、往々にして便利であることが立証されている。
【０００９】
しかし、これらおよび同様の用語は全て適切な物理的数量に関連付けられるものであり、これらの数量に適用される便利なラベルにすぎないことを念頭におくべきである。以下の説明から明らかな通り、特に明記しない限り、本発明全体を通して、「格納する」または「分割する」または「計算する」または「試験する」または「算出する」または「決定する」または「格納する」または「測定する」または「調整する」または「生成する」または「実行する」または「比較する」または「同期化する」または「アクセスする」または「検索する」または「伝達する」または「送信する」または「再開する」または「インストールする」または「収集する」等のような用語を利用する記述は、コンピュータシステムのレジスタおよびメモリ内で物理的（電子的）数量として表わされたデータを操作して、コンピュータシステムメモリまたはレジスタまたは他のそのような情報格納、伝達、または表示装置内で物理的数量として同様に表わされる他のデータに変換する、コンピュータシステムまたは同様の電子コンピューティング装置の動作およびプロセスを指すことを理解されたい。
【００１０】
（バーンイン中の温度のばらつきを低減するためのシステムおよび方法）
本発明に係る実施形態について、集積半導体の設計および動作の文脈で説明する。さらに詳しくは、本発明の実施形態は、集積回路のバーンイン試験中の温度のばらつきを低減するためのシステムおよび方法に関する。しかし、本発明の要素は半導体動作の他の領域でも利用することができることを理解されたい。
【００１１】
本発明の実施形態の以下の説明は、ｐ型基板およびＮウェルプロセスが利用される場合に、Ｎ型ドーピングの導電性サブ表面(sub-surface)領域を介して、表面Ｎウェルに形成されたｐＦＥＴ（つまりｐ型ＭＯＳＦＥＴＳ）にボディバイアス電圧を結合することに焦点を当てるが、本発明に係る実施形態は、ｎ型基板およびＰウェルプロセスが利用される場合に、Ｐ型ドーピングの導電性サブ表面(sub-surface)領域を介して、表面Ｐウェルに形成されたｎＦＥＴ（つまりｎ型ＭＯＳＦＥＴＳ）にボディバイアス電圧を結合することにも同様に適用可能である。したがって、本発明に係る実施形態は、ｎ型材料に形成された半導体にもよく適しており、そのような実施形態は本発明の範囲内であるとみなされる。
【００１２】
集積回路の欠陥を検出するバーンイン動作は一般的に、例えば１５０℃のストレス温度、例えば公称動作電圧の１．５倍のストレス電圧、および一般的に通常の動作周波数より遅い桁数の低い動作周波数で実行される。これらの条件下で、漏れ電流は集積回路デバイスの消費電力および発熱を左右する傾向がある。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に従ってバーンイン動作用に構成された集積回路デバイスの例示的構成１００を示す。構成１００は、複数の被試験集積回路デバイス１０１、１０２〜Ｎを含む。集積回路は一般的にプリント配線板１１０上に配置することができ、それは被試験集積回路デバイスを受け入れるためのソケットを含むことができる。被試験集積回路デバイスをストレス高温で動作させることが望ましいので、配線板１１０は一般的に、高温、例えば１５０℃で、温度調整、例えば熱の追加または除去が可能な温度チャンバに配置される。典型的なバーンインチャンバは複数の同様の配線板を含むことができる。
【００１４】
配線板１１０は、様々な電源、試験制御装置および／または器具類、ならびに被試験集積回路デバイスの間で電気信号を伝達する分配網、例えば配線トレースを含む。配線板１１０は、動作電圧（Ｖｄｄ）供給分配網１４１および試験制御分配網１４２を含む。そのような分配網は、本発明の実施形態に従って、バス、ポイントツーポイント、および個別トポロジロジを含め、多種多様な周知の網に構成することができることを理解されたい。
【００１５】
動作電圧源１４０および試験制御装置１５０が配線板１１０上に図示されている。本発明に係る実施形態は、そのようなコンポーネントを試験環境内のどこか他の場所に配置するのによく適している。例えば、動作電圧源１４０はしばしばサーマルチャンバの外側に配置され、配線板１１０のコネクタに配線接続される。試験制御分配網１４２は試験制御装置１５０と被試験集積回路デバイスとの間で多数の信号を結合する。同様に、動作電圧供給分配網１４１は動作電圧源１４０と被試験集積回路デバイスとの間で多数の信号を結合する。
【００１６】
試験制御装置１５０の一部であってもなくてもよい、試験ユニット制御装置は一般的に、試験パターンシーケンスおよび／または試験コマンドで被試験集積回路デバイスを刺激し、結果にアクセスする。本発明に係る実施形態は、例えばＪｏｉｎｔ  Ｔｅｓｔ  Ａｃｔｉｏｎ  Ｇｒｏｕｐ（ＪＴＡＧ）バウンダリスキャンおよびアレイビルトインセルフテスト（ＡＢＩＳＴ）を含め、多種多様な試験ユニット制御装置および試験方法によく適している。
【００１７】
動作電圧源１４０は、一般的にストレス電圧で、例えば被試験集積回路デバイスの公称動作電圧の１．５倍で被試験集積回路デバイスを動作させるように、電圧および電流を提供する。大半の半導体の電流消費、特に漏れ電流消費は、動作電圧の上昇と共に、かつ動作温度の上昇と共に、増加する。そのような電流増加は一般的に事実上指数関数的であり、例えば動作電圧が１０パーセント上昇すると、漏れ電流消費は１００パーセント増加し得る。被試験集積回路デバイスをストレス上昇温度で動作させることでも、それらの電流要件は大きく増大する。有害な結果として、同じ集積回路デバイスを公称温度および電圧条件下で動作させるために必要な電流容量に比較して、動作電圧源１４０は、被試験集積回路デバイスを動作させるために著しく大きい電流容量を持たなければならない。
【００１８】
典型的なバーンイン構成は、一個の配線板１１０につき数十個の被試験集積回路デバイスを含み、かつ１台のチャンバにつき多数の配線板を含むことができるので、動作電圧源１４０に課せられる要件は、多数キロワット単位で容易に対処することができる。そのような電力を供給することができ、集積回路デバイスを試験するのに適した高精度電圧源は法外に高価になり得る。
【００１９】
最新の半導体プロセス、例えば約０．１３ミクロン以下の最小特徴サイズのプロセスにおける静電力消費はもはや、総電力消費のうちの無視できるほど小さい成分ではない。さらに、総電力の百分率としての静電力は、半導体プロセスの世代が継続されるにつれて増大する傾向がある。
【００２０】
例えば、最大動作周波数は一般的に、量（１−Ｖｔ／Ｖｄｄ）つまり閾電圧を供給電圧で割った値を１から引いた量に比例する（小さいプロセス幾何形状の場合）。プロセス幾何形状が縮小すると、酸化物破壊のような有害な影響を回避するために、供給電圧（Ｖｄｄ）も一般的に減少する。したがって、所望の最大動作周波数を維持または増大させるために、閾電圧も低減しなければならない。それに相応して、ゲートがチャネルの制御を維持することができるように、ゲート酸化物はより薄くされる。より薄いゲート酸化物は、ゲートキャパシタンスの増加を導く。ＣＭＯＳデバイスの「オフ」電流すなわち漏れ電流は一般的にゲートキャパシタンスに比例するので、ゲート酸化物を薄くする傾向は、漏れ電流を増大する傾向がある。残念な結果として、半導体プロセスサイズの不断の低下もまた、静電力消散に由来する増加し続ける消費電力を導く。さらに、動作電圧源１４０によって提供される基本的に全ての電気エネルギが、被試験集積回路デバイスによって熱に変換される。有害な影響として、大部分の高集積回路の場合、被試験集積回路は、所望のストレス温度を達成するのに充分である以上の熱を発生し、温度チャンバはもはやそのような熱を発生する必要が無い。際立って対照的に、温度チャンバは今や、膨大な熱負荷を除去することができなければならず、非常に高価なチャンバの必要性の一因となる。
【００２１】
さらに、集積回路ダイからのそのような膨大な量の熱を、集積回路パッケージを通して温度チャンバの環境へ伝達することは、問題が多い。高集積回路、例えばマイクロプロセッサの熱放散要件は一般的に、バーンイン応力条件下での集積回路パッケージの熱放散能力を上回る。したがって、非常に高価な「エキゾチック」ヒートシンク構成、例えば水槽および液体金属冷却が、バーンイン試験中に集積回路からの熱を追い出すために従来使用されている。
【００２２】
特定の半導体デバイスは、動作中に消費電力を制御するためにビート（ｂｅｅｔ）ボディバイアスウェル構造を有する。参照により本明細書に組み込まれる上述した米国特許出願第１０／３８４，２７２号は、そのようなデバイスをより詳細に記載している。本発明の実施形態では、そのようなボディバイアスウェル構造は、バーンイン動作中に、バーンインプロセスの特定のパラメータを制御するために有利に利用することができる。
【００２３】
依然として図１を参照すると、正バイアス電圧発生器１２０が正バイアス電圧分配網１２１に結合され、それは次に被試験集積回路に結合される。正バイアス電圧発生器１２０はボディバイアス電圧、例えば０〜５ボルトを、被試験集積回路デバイスのｐＦＥＴデバイスの下に配置されたｎ型ウェルに提供する。そのようなボディバイアスは、例えばｐＦＥＴデバイスの漏れ電流を低減するように、ｐＦＥＴデバイスの閾電圧を調整することを可能にする。
【００２４】
同様に、負バイアス電圧発生器１３０が負バイアス電圧分配網１３１に結合され、それは次に被試験集積回路に結合される。負バイアス電圧発生器１３０はボディバイアス電圧、例えば−５〜０ボルトを、被試験集積回路デバイスのｎＦＥＴデバイスの下に配置されたｐ型ウェルに提供する。そのようなボディバイアスは、例えばｎＦＥＴデバイスの漏れ電流を低減するように、ｎＦＥＴデバイスの閾電圧を調整することを可能にする。
【００２５】
そのようなバイアス電圧分配網１２１および１３１は、本発明の実施形態では、バス、ポイントツーポイント、および個別トポロジロジを含め、多種多様な周知の網に構成することができることを理解されたい。本発明の実施形態では、配線板１１０上に多数のバイアス発生器１２０、１３０が存在することができ、あるいはバイアス発生器は配線板１１０の外に配置することができる。
【００２６】
一般的に、バイアス電圧発生器１２０および１３０は可変電圧源である。それらの出力電圧は（ある範囲内で）特定の値に設定することができる。そのような特定の値は、例えば試験制御装置１５０からのコマンドによってデジタルで設定することが望ましいが、必須ではない。ボディバイアス電流は一般的に、１集積回路当たり低マイクロアンペア程度である。したがって、バイアス電圧発生器１２０および１３０は一般的に、比較的小型で安価な電圧源とすることができる。
【００２７】
図２は、本発明の実施形態に従ってバーンイン試験中の電力を低減するコンピュータ実現方法２００のフローチャートを示す。ブロック２１０で、集積回路デバイスを試験して、漏れ電流を最小化する１組のボディバイアス電圧を決定する。一般的に、試験は集積回路デバイスの固有のｎウェル電圧および固有のｐウェル電圧を決定する。多種多様な電力ドメインおよびボディバイアスウェルを持つ集積回路が、本発明に係る実施形態によく適していることを理解されたい。
【００２８】
半導体パッケージは漏れ電流に影響を及ぼさず、したがって漏れ電流を非実装デバイス上で、例えばウェハテスタ上で正確に測定することができ、有利である。有益な結果として、一般的に、一般的な半導体製造プロセス内でブロック２１０を実行するために、追加の特殊試験装置や治具が不要である。漏れ電流を最小化するボディバイアス電圧は一般的に、バーンインプロセス以外で、例えばウェハ試験中に決定される。漏れ電流を最小化する１組のボディバイアス電圧を、バッチ全体の集積回路に対し、例えば一つのウェハまたは複数のウェハプロセスに対し、同時に決定することができる。さらに、本発明に係る実施形態は、個々の集積回路の漏れ電流を最小化するボディバイアス電圧を決定するのによく適している。
【００２９】
任意選択的ブロック２２０で、ボディバイアス電圧の組の情報、例えば電圧の数値表現は、コンピュータ使用可能媒体に格納される。前述の通り、下のブロック２１０およびブロック２４０は、物理的に分離された試験装置で、例えば異なる大陸で、異なる時間に、例えば数週間または数ヶ月離して実行するのによく適している。ボディバイアス電圧の組の情報を格納することにより、この情報を時間的および空間的に距離を置いて使用するために伝送および／または検索することが可能になる。
【００３０】
任意選択的ブロック２３０で、コンピュータ使用可能媒体からボディバイアス電圧の組の情報はアクセスされる。本発明の実施形態では、ブロック２２０のコンピュータ使用可能媒体は、ブロック２３０のコンピュータ使用可能媒体とは異なりうる。データ処理技術で周知の通り、情報（データ）は、媒体から媒体へ様々な方法でコピーおよび／または伝送することができる。ブロック２１０で決定されたボディバイアス電圧が、ブロック２４０でバーンイン試験中に集積回路に適用される。
【００３１】
バーンイン処理中に漏れ電流を最小化するようにボディバイアス電圧を制御することによって、被試験集積回路の電力消費および消散を数桁低減することができることは、好都合である。消費電力のそのような大幅な低減の有益な結果として、能力がずっと低くかつずっと安価な動作電圧源およびサーマルチャンバを、バーンイン試験の実行に利用することができる。代替的に、より多数の集積回路を既存の装置によりバーンインすることができ、それによりバーンインプロセスのスループットが高まる。加えて、高機能集積回路と共に従来利用されてきた高価なエキゾチックなヒートシンク構成がもはや不要になる。
【００３２】
バーンイン中に各集積回路を特定の接合部温度で、例えば１５０℃で動作させることが望ましい。残念ながら、バーンインを受けている集積回路の集団には、一般的に接合部温度すなわち「チップ温度」の分布がある。例えばほとんどの温度チャンバは、チャンバ内の全ての場所で正確に均等な周囲温度を維持することはできない。加えて、被試験集積回路の間の製造上のばらつきは、電力消費の差異、およびしたがって様々な集積回路間の熱出力の相違の原因となる。したがって、周囲温度および熱出力のそのような相違は、被試験集積回路間の接合部温度のばらつきの原因となる。
【００３３】
従来、接合部温度のばらつきは、各集積回路の機械的温度制御によって、例えば集積回路の接合部温度を所望の温度に調整するために、各集積回路に熱を送り込んだり各集積回路から熱を引き出すことによって、対処されてきた。残念ながら、そのような従来の個別温度制御は機械的に複雑、かつ高価である。加えて、外部から熱を加えたり冷却するためのそのような構造は一般的に、それ自体の比較的大きい熱質量を有しており、それは熱的要求の変化に対応するそれらの能力を大きく制限する。さらに、加熱および冷却の結合のみならず温度測定も、接合部に直接的にではなく、一般的に集積回路パッケージに設けられる。したがって集積回路の接合部温度は、望ましくない近似値に制御される。
【００３４】
下の関係式１は、集積回路の接合部温度の近似式である。
Ｔｊｕｎｃｔｉｏｎ＝Ｔａｍｂｉｅｎｔ＋Ｐθｉ（関係式１）
式中、Ｔは温度であり、Ｐは集積回路による消費電力であり、「θｉ」は、例えば集積回路から結合ヒートシンクを経て周囲への熱抵抗および／または集積回路から回路板への熱抵抗を含む集積回路パッケージの総熱抵抗である。
【００３５】
集積回路パッケージの熱抵抗θｉは、類似の被試験集積回路の間で一貫性が高く、ここでは定数として扱うことができることを理解されたい。
【００３６】
さらに、バーンインプロセスの要求は、被試験集積回路を特定の動作温度で、例えば公称動作電圧の１．５倍で動作させることであることを理解されたい。一般的に、集積回路の電流要求は、集積回路の属性および印加電圧の関数である。したがって、所望の特定の動作電圧の場合、特定の集積回路によって消費される電力は基本的に、従来の技術の下でその集積回路に対し決定される。
【００３７】
しかし、本発明の実施形態では、集積回路の消費電力は、集積回路の動作電圧が一定に維持される場合でも、集積回路の閾電圧を調整することによって調整することができ、有利である。閾電圧は、集積回路の能動半導体の下に位置するボディバイアスウェルに供給されるボディバイアス電圧を調整することによって調製することができる。集積回路の閾電圧を調整することにより、バーンインプロセス中において、例えば、特に低周波数動作中、集積回路の消費電力の重要な構成要素である集積回路の漏れ電流を変化させること、例えば増加または減少させることができる。
【００３８】
本発明の一実施形態では、被試験集積回路の接合部温度は、集積回路によって消費される電力を制御することによって制御することができる。固定動作電圧で動作する集積回路によって消費される電力は、集積回路へのボディバイアス電圧を調整することによって制御することができ、それは次に集積回路の漏れ電流に影響を及ぼす。
【００３９】
図３は、本発明の実施形態に従ってバーンイン動作用に構成された集積回路デバイスの例示的構成３００を示す。構成３００は多数の被試験集積回路デバイス１０１、１０２〜Ｎを含む。集積回路は一般的にプリント配線板３１０上に配置され、それは被試験集積回路デバイスを受け入れるためのソケットを含むことができる。被試験集積回路デバイスをストレス高温で動作させることが望ましいので、配線板３１０は一般的に、高温、例えば１５０℃での温度調節、例えば熱の追加または除去が可能な温度チャンバに配置される。典型的なバーンインチャンバは多数の類似した配線板を含むことができる。
【００４０】
配線板３１０は動作電圧源３４０を含み、それは動作電圧源１４０と同様とすることができる。動作電圧源３４０は、電流モニタ３０１、３０２等を介して、被試験集積回路デバイス１０１、１０２等に電圧および電流を提供する。動作電圧源３４０は配線板３１０上に図示されている。本発明に係る実施形態は、試験環境内のどこか別の場所にそのようなコンポーネントを配置するのによく適している。例えば、動作電圧源３４０はしばしばサーマルチャンバの外側に配置され、配線板３１０上のコネクタにワイヤ接続される。
【００４１】
本発明の実施形態では、試験制御装置３５０は試験制御装置１５０（図１）よりかなり多くの機能を提供する。さらに詳しく下述する通り、被試験集積回路デバイスの電力消費および温度に関係する電気パラメータを測定し制御するために、試験制御装置３５０は電圧供給源、電流測定装置、および周囲温度センサに結合される。
【００４２】
試験制御装置３５０は配線板３１０上に配置することが望ましい。しかし、様々な要因、例えば試験制御装置３５０を実現するために使用される設備の物理的大きさおよび／または性質のため、本発明に係る実施形態は、試験制御装置３５０コンポーネントを試験環境内のどこか別の場所に、例えば配線板３１０に結合された別個の配線板上、またはサーマルチャンバの外側に、配置するのによく適している。例えば試験制御装置３５０がワークステーションコンピュータとして実現された場合、そのようなワークステーションをサーマルチャンバ内に配置することは、その大きさおよび動作温度範囲のため、一般的に実用的ではない。
【００４３】
試験制御装置３５０の一部であってもそうでなくてもよい試験ユニット制御装置は一般的に、試験パターンシーケンスおよび／または試験コマンドにより被試験集積回路デバイスを刺激し、結果にアクセスする。本発明に係る実施形態は、Ｊｏｉｎｔ  Ｔｅｓｔ  Ａｃｔｉｏｎ  Ｇｒｏｕｐ（ＪＴＡＧ）バウンダリスキャンおよびアレイビルトインセルフテスト（ＡＢＩＳＴ）を含め、多種多様な試験ユニット制御装置および試験方法によく適している。
【００４４】
電流モニタ３０１は集積回路１０１に供給される電流を測定し、電流モニタ３０２は集積回路１０２に供給される電流を測定することを理解されたい。各電流測定値は、例えばデジタルバスを介して試験制御装置３５０に報告される。個々の集積回路の電流を報告するための他の配線構成が、本発明に係る実施形態にもよく適していることは理解される。
【００４５】
試験制御装置３５０はさらに、試験制御装置３５０が各被試験集積回路に供給される動作電圧の知識を持つように、動作電圧源３４０に結合される。一般的に、被試験集積回路の動作電圧は同一である。しかし、本発明に係る実施形態は、被試験集積回路用の様々な動作電圧にもよく適している。
【００４６】
各被試験集積回路は、関連する正および／または負ボディバイアス電圧源に結合される。例えば集積回路１０１は正ボディバイアス電圧源３２１および負ボディバイアス電圧源３３１に結合される。同様に、集積回路１０２は正ボディバイアス電圧源３２２および負ボディバイアス電圧源３３２に結合される。ボディバイアス電圧源は次に試験制御装置３５０に結合され、それによって制御される。
【００４７】
各被試験集積回路に供給される動作電圧および電流の情報により、試験制御装置３５０は、各被試験集積回路によって消費される電力を決定することができる。周囲温度センサ３６０は周囲温度測定値を試験制御装置３５０に提供する。配線板３１０に関連付けられた多数の周囲温度センサが存在し得る。例えば１つの配線板３１０につき１つの周囲温度センサにより、配線板３１０上の被試験集積回路の周囲温度の優れた近似値がもたらされる。代替的に、配線板３１０上の各被試験集積回路に関連付けられ、それに近接する１つの周囲温度が存在することもあり得る。
【００４８】
被試験集積回路の接合部温度を直接測定するより、周囲温度を測定する方が一般的により簡単かつ安価であることは好都合である。利用される周囲温度センサの個数は、コスト制約、精度要件、および特定のチャンバ内の熱変化の理解に基づいて調整することができる。
【００４９】
各被試験集積回路によって消費される電力および周囲温度の情報により、被試験集積回路の接合部温度は、上記の関係式１を用いて決定することができる。算出された接合部温度が所望の接合部温度でない場合、試験制御装置３５０は、閾電圧およびしたがって漏れ電流および結果的に消費電力を増加または減少させ、次に所望の接合部温度を達成するように、各被試験集積回路の正および／または負ボディバイアスを調整することができる。
【００５０】
図４は、本発明の実施形態に従ってバーンイン試験中の電力を低減するコンピュータ実現方法４００のフローチャートを示す。ブロック４１０で、試験プロセス中に集積回路によって消費される電力が測定される。例えば集積回路への電流および電圧を測定することができる。
【００５１】
ブロック４２０で、集積回路に関連する周囲温度が測定される。周囲温度は、温度チャンバの「設定点」より集積回路と緊密に関連付けられるべきである。例えば、周囲温度は、集積回路の配列を含む配線板上の、例えば図３の配線板３１０上の単一の周囲温度センサによって測定することができる。代替的に、周囲温度は集積回路に近接する周囲温度センサによって測定することができる。
【００５２】
ブロック４３０では、集積回路の所望の接合部温度が達成されるように、集積回路のボディバイアス電圧が調整される。ボディバイアス電圧は閾電圧に影響を及ぼし得、それは次に、集積回路の消費電力の重要な構成要素である漏れ電流に影響を及ぼし得ることを理解されたい。集積回路の消費電力を調整することによって、例えば増加または減少させることによって、集積回路の接合部温度を直接操作することができる。集積回路の周囲温度の情報を組み合わせて、所望の接合部温度を達成することができる。
【００５３】
この新規の方法で、集積回路の接合部温度を直接測定することなく、集積回路の接合部温度を制御することができる。一般的に、周囲温度を測定することは、集積回路の接合部温度を直接測定するより簡単かつ安価である。さらに、電力を測定しかつ低電流電圧を制御するシステムは一般的に、多数の集積回路用の個別熱環境を形成するより簡単かつ安価である。有利な結果として、本発明に係る実施形態はバーンイン中の温度のばらつきを、従来の常法よりずっと安価に、ずっと簡単に、かつずっと確実に低減する。
【００５４】
図５は、本発明の実施形態に従って集積回路の接合部温度を決定するコンピュータ実現方法５００のフローチャートを示す。ブロック５１０で、集積回路に近接する領域の周囲温度が測定される。周囲温度感知装置は、集積回路と同一熱状態でなければならない。
【００５５】
ブロック５２０では、集積回路によって利用される電力が測定される。一般的に、そのような測定は、集積回路に供給される電圧および電流を測定することによって実行される。
【００５６】
ブロック５３０で、例えばコンピュータメモリから集積回路の熱抵抗値にアクセスされる。熱抵抗値はパッケージ設計情報から決定することができるが、一般的には集積回路およびそのパッケージの開発中に測定される。
【００５７】
ブロック５４０で、集積回路の接合部温度が決定される。例えば電力、周囲温度、および熱抵抗を使用し、上記の関係式１を用いて、接合部温度を算出することができる。
【００５８】
この新規の方法で、集積回路の接合部温度を直接測定することなく、集積回路の接合部温度を決定することができる。一般的に、周囲温度を測定する方が、集積回路の接合部温度を直接測定するより簡単かつ安価である。さらに、集積回路によって利用される電力は容易に測定することができる。本発明に係る実施形態は、集積回路の接合部温度を従来の技術より安価かつ簡単に決定することができ、有利である。
【００５９】
本発明、つまりバーンイン中の温度のばらつきを低減するためのシステムおよび方法に係る実施形態はこのように説明される。本発明を特定の実施形態で説明したが、本発明はそのような実施形態によって限定されず、むしろ特許請求の範囲に従って解釈されることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施形態に従ってバーンイン動作用に構成された集積回路デバイスの例示的構成を示す。
【図２】本発明の実施形態に従ってバーンイン試験中の電力を低減するコンピュータ実現方法のフローチャートを示す。
【図３】本発明の他の実施形態に従ってバーンイン動作用に構成された集積回路デバイスの例示的構成を示す。
【図４】本発明の実施形態に従ってバーンイン試験中の電力を低減するコンピュータ実現方法のフローチャートを示す。
【図５】本発明の実施形態に従って集積回路の接合部温度を決定するコンピュータ実現方法のフローチャートを示す。
【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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【国際調査報告】
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