(57)【要約】バーンイン試験中の温度放散を低減するためのシステムおよび方法を記載する。被試験デバイスは各々ボディバイアス電圧に曝される。ボディバイアス電圧は、接合部温度（例えば被試験デバイスで測定される温度）を制御するために使用することができる。各被試験デバイスに印加されるボディバイアス電圧は、各デバイスで基本的に同一接合部温度を達成するように、デバイス毎に調整することができる。
2007526484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボディバイアス電圧を受け取るように適応された被試験デバイスと、
前記被試験デバイスに前記ボディバイアス電圧を提供するための電圧源と、
前記被試験デバイスおよび前記電圧源を結合するための配線板と、
を含み、
前記被試験デバイスが前記ボディバイアス電圧に従って調節される試験温度に曝されるように構成された、バーンイン試験用の装置。
【請求項２】
前記ボディバイアス電圧が、前記被試験デバイスで測定される特定の試験温度を達成するように選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記配線板を介して前記被試験デバイスに結合される試験制御装置をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記被試験デバイスに動作電圧を提供するための第２電圧源をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記被試験デバイスがｐ型金属酸化物半導体（ＰＭＯＳ）デバイスを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ボディバイアス電圧が約０〜５ボルトの範囲内である、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記被試験デバイスがｎ型金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）デバイスを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記ボディバイアス電圧が約０〜−１０ボルトの範囲内である、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
被試験デバイスのバーンイン試験方法であって、
前記被試験デバイスに動作電圧を印加するステップと、
前記被試験デバイスで測定される特定の試験温度を達成するように選択されたボディバイアス電圧を、前記被試験デバイスに印加するステップと、
前記被試験デバイスで温度を測定するステップと、
を含む方法。
【請求項１０】
前記被試験デバイスの温度を調整するために前記ボディバイアス電圧を調整するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記被試験デバイスがｐ型金属酸化物半導体（ＰＭＯＳ）デバイスを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記ボディバイアス電圧が約０〜５ボルトの範囲内である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記被試験デバイスがｎ型金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）デバイスを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記ボディバイアス電圧が約０〜−１０ボルトの範囲内である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
各被試験デバイスがボディバイアス電圧を受け取るように適応され、各被試験デバイスの温度が監視されるように構成された、複数の被試験デバイスと、
前記被試験デバイスに印加されるボディバイアス電圧を提供するための電圧源と、
各被試験デバイスが異なるボディバイアス電圧を受け取ることができるように、各被試験デバイスを前記電圧源に個別に結合する回路を含む配線板と、
を含む、バーンイン試験用の装置。
【請求項１６】
前記配線板を介して前記被試験デバイスに結合された試験制御装置をさらに含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記被試験デバイスに動作電圧を供給するための電圧源をさらに含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記被試験デバイスがｐ型金属酸化物半導体（ＰＭＯＳ）デバイスを含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記ボディバイアス電圧が約０〜５ボルトの範囲内である、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記被試験デバイスがｎ型金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）デバイスを含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
前記ボディバイアス電圧が約０〜−１０ボルトの範囲内である、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
被試験デバイスに印加されるボディバイアス電圧が、前記被試験デバイスで測定される特定の試験温度を達成するように選択される、請求項１５ないし２１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２３】
前記試験温度の前記調整が前記ボディバイアス電圧を調整することによって処理され、前記被試験デバイスがバーンイン試験温度に曝される、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【関連米国特許出願】
【０００１】
本願は、本発明の譲受人に譲渡された代理人事件番号ＴＲＡＮ−Ｐ２８１の「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｒｅｄｕｃｉｎｇ  Ｈｅａｔ  Ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ  Ｄｕｒｉｎｇ  Ｂｕｒｎ−ｉｎ」と称する２００４年３月１日出願のＥ．Ｓｈｅｎｇらによる米国特許出願第１０／７９１，２４１号に関連し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本願は、本発明の譲受人に譲渡された代理人事件番号ＴＲＡＮ−Ｐ２８３の「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｒｅｄｕｃｉｎｇ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｖａｒｉａｔｉｏｎ  Ｄｕｒｉｎｇ  Ｂｕｒｎ−ｉｎ」と称する２００４年３月１日出願のＥ．Ｓｈｅｎｇらによる米国特許出願第１０／７９１，０９９号に関連し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００３】
本書の実施形態は半導体デバイスのバーンインに関する。それらはまた、バーンイン中の温度を制御するためのシステムおよび方法にも関する。
【背景技術】
【０００４】
半導体デバイス（例えばマイクロプロセッサ）は、高温試験条件を含む試験条件に装置を曝すバーンイン動作を実行することによって、欠陥をスクリーニングされる。しかし、バーンイン電力、周囲温度、エアフロー、およびヒートシンク性能のばらつきのため、全被試験デバイスが試験中に同一温度を経験しないかもしれない。
【０００５】
ウェハ製造工程のばらつきは、バーンイン電力のばらつきの主因である。製造工程のばらつきは、部品間に１００パーセントも異なる漏れ電流を生じさせ得る。チップからの漏れ電流はチップ上のトランジスタの個数に比例する一方、漏れ電流はトランジスタの限界寸法に反比例する。トランジスタの個数の増加およびトランジスタのサイズの縮小は、チップ製造において現在加速している傾向であるが、それらが状況を悪化させている。バーンイン電力のばらつきによって生じる問題を改善することのできる解決策は有利であろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、全デバイスがバーンイン中に基本的に同一温度を経験するように、バーンイン中の温度を制御するためのシステムおよび／または方法は有益であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、バーンイン試験中の温度を制御するためのシステムおよび／または方法を開示する。一実施形態で、被試験デバイス（デバイスアンダーテスト）は各々ボディバイアス電圧に曝される。ボディバイアス電圧は、「接合部温度」（例えば被試験デバイスで測定される温度）を制御するために使用することができる。各被試験デバイスに印加されるボディバイアス電圧は、各デバイスで基本的に同一接合部温度を達成するように、デバイス毎に調整することができる。
【０００８】
バーンイン試験中の温度放散を低減するためのシステムおよび方法を記載する。被試験デバイスは各々ボディバイアス電圧に曝される。ボディバイアス電圧は、接合部温度（例えば被試験デバイスで測定される温度）を制御するために使用することができる。各被試験デバイスに印加されるボディバイアス電圧は、各デバイスで基本的に同一接合部温度が達成されるように、デバイス毎に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
ここで本発明の様々な実施形態について詳細に言及するが、その実施例が添付の図面に図示されている。本発明をこれらの実施形態に関連して説明するが、それらは本発明をこれらの実施形態に限定することを意図するものではないことを理解されたい。それどころか、本発明は、添付の請求の範囲によって規定される発明の精神および範囲に含めることのできる代替例、変形例、および均等物を包含することを意図されている。さらに、本発明の以下の詳細の説明では、本発明の完全な理解をもたらすために、多数の具体的な詳細が記載されている。しかし、本発明はこれらの具体的な詳細を用いることなく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。
【００１０】
以下の詳細な説明の幾つかの部分は、コンピュータメモリ内のデータビットに対する動作の手順、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最も効果的に伝達するために使用する手段である。手順、論理ブロック、プロセス等は本書でも、一般的にも、所望の結果へ導く首尾一貫した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、バイト、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。
【００１１】
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、「印加する」、「選択する」、「測定する」、「調整する」、「調節する」、「アクセスする」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知的電子コンピューティング装置の動作およびプロセス（例えば図４のフローチャート４００）を指すことを理解されたい。
【００１２】
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ｐ型電界効果トランジスタ（ｐＦＥＴ）またはｐ型金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ｐ型ＭＯＳＦＥＴＳ）にボディバイアス電圧を結合することを記載する。しかし、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ｎ型ＦＥＴ（ｎＦＥＴ）またはｎ型ＭＯＳＦＥＴ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。ｐ型またはｎ型いずれの材料に形成された半導体にもよく適している。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に従ってｐ型基板およびＮウェルプロセスが利用されるときに、Ｎウェル１０に形成されたｐＦＥＴ５０（またはｐ型ＭＯＳＦＥＴ）の平面図を示す。Ｎウェル１０はｎ型ドーピングを有する。ｎ型ドーパントをドープされた半導体デバイスの領域は１つの型の導電性を有する一方、ｐ型ドーパントをドープされた領域は別の型の導電性を有する。一般的に、半導体デバイスの様々な領域で様々なドーパント濃度が利用される。
【００１４】
本実施形態では、ｐＦＥＴ５０は、そのバルク、すなわちボディ端子Ｂに印加されるボディバイアス電圧Ｖｎｗを有する。図１に示す通り、ｐＦＥＴ５０はゲートＧ，ドレインＤ（ｐ型ドーピング）、ソースＳ（ｐ型ドーピング）、およびバルク／ボディ端子Ｂを有する。特にバルク／ボディ端子ＢはＮウェル１０に結合される。したがって、バルク／ボディ端子Ｂに印加された電圧はＮウェル１０によって受け取られる。ボディバイアスの場合、バルク／ボディ端子Ｂはボディバイアス電圧Ｖｎｗを受け取る。したがって、ボディバイアス電圧ＶｎｗはＮウェル１０に印加される。
【００１５】
ｐＦＥＴ５０は、その性能に影響を及ぼすようにボディバイアスされる。ボディバイアス無しでは、ソースＳおよびバルク／ボディ端子Ｂは結合される。ボディバイアスすると、ソースＳおよびバルク／ボディ端子Ｂは結合されない。ボディバイアスは、ｐＦＥＴ５０のソースＳとバルク／ボディ端子Ｂとの間の電位差を制御することを可能にし、それによりｐＦＥＴ５０の閾電圧レベルを制御する能力が得られる。ｐＦＥＴ５０に関連付けられる漏れ電流のような他のパラメータも、それによって制御することができる。閾電圧を高めると、漏れ電流は減少する。したがって、閾電圧を高めるボディバイアスを使用して、漏れ電流を低減することができる。
【００１６】
集積回路の欠陥を検出するバーンイン動作は一般的に、ストレス温度、（例えば１５０℃）、ストレス電圧（例えば公称動作電圧の１．５倍）、および低い動作周波数（一般的に通常の動作周波数より数桁遅い）で実行される。
【００１７】
図２は、本発明の一実施形態に従ってバーンイン動作用に構成された多数の被試験デバイス（ＤＵＴ）１０１、１０２、．．．Ｎ（例えば集積回路デバイス）を含む、例示的装置１００を含む。本発明の実施形態では、集積回路デバイス１０１、１０２、．．．Ｎは、図１のｐＦＥＴ５０によって例示される。上述の通り、集積回路デバイス１０１、１０２、．．．Ｎは代わりにｎＦＥＴでもよい。
【００１８】
図２の集積回路１０１、１０２、．．．Ｎは１つのプリント配線板１１０上に配列することができ、それは集積回路デバイス１０１、１０２、．．．Ｎを受け入れるためのソケットを含むことができる。被試験デバイスは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、試験温度（例えば１５０℃）で温度調節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試験チャンバは多数の配線板を含むことができる。
【００１９】
配線板１１０は例えば、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１０１、１０２、．．．Ｎの間で電気信号を伝達する配線トレースを含む。本実施形態では、配線板１１０は、動作電圧供給分配システム１５１および試験制御分配システム１５２を含む。分配システム１５１および１５２は、バス、ポイントツーポイント、個別トポロジロジ等を用いて構成することができることを理解されたい。
【００２０】
試験制御分配システム１５２は試験制御装置１５０および被試験集積回路デバイス１０１、１０２、．．．Ｎを結合して、試験制御装置１５０から被試験集積回路デバイス１０１、１０２、．．．Ｎに信号を伝達する。下でさらに詳述する通り、試験制御装置１５０は、被試験集積回路デバイス１０１、１０２、．．．Ｎの消費電力および温度に関連する電気パラメータを測定しかつ制御するために、電圧源、温度監視装置、および周囲温度センサにも結合される。
【００２１】
試験制御装置１５０は配線板１１０上に配置することができる。しかし、様々な要因（例えば試験制御装置１５０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１５０のコンポーネントを試験環境内のどこか別の場所（例えば配線板１１０に結合された別個の配線板上、またはサーマル試験チャンバの外側）に配置するのによく適している。例えば、試験制御装置１５０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試験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。
【００２２】
試験制御装置１５０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を使用して、被試験集積回路デバイス１０１、１０２、．．．Ｎを試験パターンシーケンスおよび／または試験コマンドで刺激し、結果にアクセスすることができる。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。
【００２３】
動作電圧供給分配システム１５１は、動作電圧源１４０および被試験集積回路デバイス１０１、１０２、．．．Ｎを結合する。動作電圧源１４０は、被試験集積回路デバイス１０１、１０２、．．．Ｎを作動させる電圧（Ｖｄｄ）および電流を提供する。本実施形態では、動作電圧源１４０が試験制御装置１５０からの制御信号を受信することができるように、動作電圧源１４０は例えばバス１５６によって試験制御装置１５０にも結合される。
【００２４】
本実施形態では、各々の被試験集積回路デバイス１０１、１０２、．．．Ｎは、それぞれの正ボディバイアス電圧発生器１２１、１２２、．．．Ｎに結合される。正ボディバイアス電圧発生器１２１、１２２、．．．Ｎは、被試験集積回路デバイス１０１、１０２、．．．ＮのｐＦＥＴデバイスの下に配置されたｎ型ウェルに正ボディバイアス電圧を提供する。そのようなボディバイアスにより、ｐＦＥＴデバイスの閾電圧を調整して、例えばｐＦＥＴデバイスの漏れ電流を低減することが可能になる。一実施形態では、発生器１２１、１２２、．．．Ｎによって提供されるボディバイアス電圧は、約０〜５ボルトの範囲内である。本実施形態では、正ボディバイアス電圧発生器１２１、１２２、．．．Ｎは、ボディバイアス電圧発生器が試験制御装置１５０から制御信号を受信することができるように、例えばバス１５７によって試験制御装置１５０にも結合される。
【００２５】
同様に、各々の被試験集積回路デバイス１０１、１０２、．．．Ｎは、それぞれの負ボディバイアス電圧発生器１３１、１３２、．．．Ｎに結合される。負ボディバイアス電圧発生器１３１、１３２、．．．Ｎは、被試験集積回路デバイス１０１、１０２、．．．ＮのｎＦＥＴデバイスの下に配置されたｐ型ウェルに負ボディバイアス電圧を提供する。そのようなボディバイアスにより、ｎＦＥＴデバイスの閾電圧を調整して、例えばｎＦＥＴデバイスの漏れ電流を低減することが可能になる。一実施形態では、発生器１３１、１３２、．．．Ｎによって提供されるボディバイアス電圧は、約０〜−１０ボルトの範囲である。本実施形態では、ボディバイアス電圧発生器が試験制御装置１５０から制御信号を受信することができるように、負ボディバイアス電圧発生器１３１、１３２、．．．Ｎは、例えばバス１５７によって試験制御装置１５０にも結合される。
【００２６】
本発明の実施形態では、正ボディバイアス発生器１２１、１２２、．．．Ｎおよび負ボディバイアス電圧発生器１３１、１３２、．．．Ｎは配線板１１０上に配置することができるか、あるいは配線板１１０の外に配置することができることを理解されたい。
【００２７】
一般的に、ボディバイアス電圧発生器１２１、１２２、．．．Ｎおよび１３１、１３２、．．．Ｎ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１２１、１２２、．．．Ｎおよび１３１、１３２、．．．Ｎは、比較的小型で安価な電圧源とすることができる。
【００２８】
本実施形態では、装置１００は、試験チャンバ内の周囲温度を測定する周囲温度モニタ１６０をも含む。周囲温度測定値は、例えばバス１５４を介して試験制御装置１５０に報告される。装置１００は２つ以上の周囲温度モニタを含むことができる。
【００２９】
引き続き図２を参照すると、各々の被試験集積回路デバイス１０１、１０２、．．．Ｎはそれぞれの温度モニタ１１１、１１２、．．．Ｎに結合される。温度モニタ１１１、１１２、．．．Ｎは、それぞれの被試験集積回路デバイス１０１、１０２、．．．Ｎで温度を測定する。温度測定値は、例えばバス１５３を介して試験制御装置１５０に報告される。
【００３０】
図３は、本発明の一実施形態に従ってバーンイン試験用に構成された集積回路デバイス１０１の断面側面図である。図３は、多数のピン３５０によって配線板１１０に接続された集積回路デバイス１０１を示す。本実施形態では、集積回路デバイス１０１はボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）３４０、パッケージ３３０、ダイ３２０、およびヒートシンク３１０を含む。集積回路デバイス１０１を含む要素は単なる例示であって、本発明は図３によって例示される集積回路での使用に限定されないことを理解されたい。
【００３１】
本実施形態では、温度モニタ１１１はヒートシンク３１０とダイ３２０との間に位置する。温度モニタ１１１は例えば熱電対とすることができる。温度モニタ１１１はトレース３１５に接続され、それは次に図２のバス１５３に接続することができ、あるいはその一部分を表わすことができる。
【００３２】
被試験集積回路デバイスで測定された温度を本書では「接合部温度」と呼ぶ。図３の実施例では、接合部温度はダイ３２０の温度を指す。
【００３３】
図２を参照すると、被試験集積回路デバイス１０１、１０２、．．．Ｎの接合部温度（Ｔjunction）は、次の関係式に従って近似化することができる。
Ｔjunction＝Ｔambient＋Ｐθi  ［１］
式中、Ｔambientは周囲温度モニタ１６０によって測定された周囲温度であり、Ｐは集積回路デバイスによって消費される電力であり、θｉは集積回路デバイスの熱抵抗（例えば図３のダイ３２０から周囲の空気への熱の伝達に関連する熱抵抗）である。
【００３４】
消費電力（Ｐ）は、集積回路に供給される動作電圧および集積回路に印加されるボディバイアス電圧の両方の関数である。本発明の実施形態では、理解される通り、接合部温度が全ての被試験集積回路デバイス１０１、１０２、．．．Ｎに対して基本的に同一となるように消費電力Ｐを調整することができるので、θｉは、全ての被試験集積回路デバイス１０１、１０２、．．．Ｎに対し定数として扱うことができる。
【００３５】
本発明の一実施形態に係る図２の装置１００の動作について、ここで説明する。概説すると、集積回路の消費電力（数式［１］のＰ）は、たとえ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る。閾電圧は、集積回路の能動半導体の下に配置された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整することができる。集積回路の閾電圧を調整することにより、特に低周波数動作中、例えばバーンインプロセス中の集積回路の消費電力Ｐの重要な構成要素である、集積回路の漏れ電流を増大または減少させることができる。こうして、漏れ電流を制御することにより消費電力の制御が達成され、ボディバイアス電圧を制御することにより漏れ電流が制御される。
【００３６】
本発明の実施形態では、上記の数式［１］によって示される通り、被試験集積回路の接合部温度（Ｔｊｕｎｃｔｉｏｎ）は、周囲温度（Ｔａｍｂｉｅｎｔ）および熱抵抗（θｉ）が基本的に一定である場合に、集積回路によって消費される電力（Ｐ）を制御することによって制御することができる。一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（Ｐ）は、集積回路に印加されるボディバイアス電圧によって制御することができる。
【００３７】
図２を参照すると、バーンイン試験のために特定の接合部温度（例えば１５０℃）が選択される。サーマル試験チャンバの周囲温度も指定することができる。各々の被試験集積回路デバイス１０１、１０２、．．．Ｎに関連付けられる熱抵抗（θｉ）もまた、少なくとも充分な近似の既知の量である。また、動作電圧源１４０によって供給される電圧も既知である。この情報を用いて、試験の開始時に各々の被試験集積回路デバイス１０１、１０２、．．．Ｎに印加すべきボディバイアス電圧の大きさの初期値を概算することができる。
【００３８】
しかし、各々の被試験集積回路デバイス１０１、１０２、．．．Ｎの温度は、温度モニタ１１１、１１２、．．．Ｎを用いて個別に監視されるので、被試験デバイスに最初に印加すべきボディバイアス電圧の大きさを決定する必要は無い。代わりに、印加すべきボディバイアス電圧の大きさは、接合部温度を測定し、次いでバーンイン試験に望ましい接合部温度を達成するようにボディバイアス電圧を調整することによって、経験的に決定することができる。
【００３９】
バーンイン試験動作が開始された後、各々の被試験集積回路デバイス１０１、１０２、．．．Ｎの接合部温度が監視される。いずれかの被試験デバイスがバーンイン試験に望ましい温度とは異なる接合部温度を経験すると、被試験デバイスのボディバイアス電圧は、接合部温度が望ましい値に戻るまで調整（増加または減少）することができる。本実施形態では、集積回路デバイス１０１、１０２、．．．Ｎは各々、それぞれの正ボディバイアス電圧発生器１２１、１２２、．．．Ｎおよび負ボディバイアス電圧発生器１３１、１３２、．．．Ｎに関連付けられ、したがって１つの被試験デバイスに印加されるボディバイアス電圧は、他の被試験デバイスに印加されるボディバイアス電圧に影響を及ぼすことなく調整することができる。
【００４０】
各々の被試験集積回路デバイス１０１、１０２、．．．Ｎに印加されるボディバイアス電圧は、温度モニタからのフィードバックに基づいて試験制御装置１５０によって自動的に調整することができ、あるいは手動で調整することができる。
【００４１】
こうして、各々の被試験集積回路デバイス１０１、１０２、．．．Ｎの接合部温度は、各デバイスに印加されるボディバイアス電圧を制御することによって制御することができる。この方法により、各デバイスが同一試験温度に曝されるように、被試験デバイス間のばらつきを処理することができる。
【００４２】
例えば、試験チャンバ内の周囲温度は均一ではないかもしれないので、一部の被試験デバイスは他より高い周囲温度に曝される。これが発生した場合、接合部温度は周囲温度の関数であるので（上記の数式［１］参照）、それは接合部温度の測定値に反映される。したがって、試験チャンバのより高い温度領域のデバイスの接合部温度は、それらのそれぞれの接合部温度が所望の試験温度に達するまで、これらのデバイスに印加されるボディバイアス電圧を調整することによって調整することができる。
【００４３】
同様の方法で、被試験デバイス間のヒートシンクの性能のばらつきに対処することができる。接合部温度に影響する他の変動要素があるかもしれず、様々な被試験デバイス間のばらつきを導入することができる。一般的に、必要に応じて異なる被試験デバイスに異なるバックバイアス電圧を印加することによって、各被試験デバイスが基本的に同一バーンイン試験温度に曝されるように、デバイス間のばらつきを低減することができる。
【００４４】
加えて、ボディバイアス電圧は、経時的に発生するかもしれない試験条件の変化に対処するために、バーンイン試験の経過全体にわたって調整することができる。例えば、試験チャンバが加熱し始めるにつれて、所望の接合部温度を維持するためだけではなく、周囲温度を受入れ可能な範囲内に制御するためにも、ボディバイアス電圧を調整することができる。
【００４５】
図４は、本発明の一実施形態に従ってバーンイン試験中の温度を制御するための方法のフローチャート４００である。フローチャート４００には特定のステップが開示されているが、そのようなステップは例示である。つまり、本発明は、他の様々なステップまたはフローチャート４００に示されたステップの変形を実行するのによく適している。フローチャート４００のステップは、提示されたのとは異なる順序で実行することができることを理解されたい。
【００４６】
図４のブロック４１０で、動作電圧が被試験デバイスに印加される。
ブロック４２０で、ボディバイアス電圧が被試験デバイスに印加される。ボディバイアス電圧の大きさは、被試験デバイスで特定の試験温度が達成されるように選択される。一実施形態では、被試験デバイスはｐ型金属酸化物半導体（ＰＭＯＳ）デバイスを含み、ボディバイアス電圧は約０〜５ボルトの範囲内である。他の実施形態では、被試験デバイスはｎ型金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）デバイスを含み、ボディバイアス電圧は約０〜−１０ボルトの範囲内である。
【００４７】
ブロック４３０で、被試験デバイスの温度（例えば接合部温度）が測定される。
【００４８】
ブロック４４０で、被試験デバイスに印加されるボディバイアス電圧の大きさは、被試験デバイスで所望の試験温度（例えば接合部温度）を維持するために、必要ならば、必要な量だけ調整される。次いでフローチャート４００はブロック４３０に戻る。この方法により、バーンイン中に温度は連続的に測定され、バーンインの期間中、正しい接合部温度を維持するようにボディバイアス電圧は調整される。
【００４９】
例えば、図２を参照すると、被試験集積回路デバイス１０１は、電圧源１４０によって供給される動作電圧を受け取る。被試験集積回路デバイス１０１はまた、正ボディバイアス電圧発生器１２１（デバイス１０１がＮＦＥＴデバイスである場合）または負ボディバイアス電圧発生器１３１（デバイス１０１がＰＦＥＴデバイスである場合）のいずれかからボディバイアス電圧を受け取る。被試験集積回路デバイス１０１の温度は、温度モニタ１１１を用いて測定される。被試験集積回路デバイス１０１の温度は試験制御装置１５０に提供される。被試験集積回路デバイス１０１の温度が所望の試験温度より低いか、あるいは高い場合、試験制御装置１５０は、正ボディバイアス電圧発生器１２１または負ボディバイアス電圧発生器１３１のいずれかによって、デバイスに提供されるボディバイアス電圧を調整することができる。同様に、周囲温度モニタ１６０によって測定された温度が高くなると、試験制御装置１５０は、正ボディバイアス電圧発生器１２１または負ボディバイアス電圧発生器１３１のいずれかによって、被試験集積回路デバイス１０１に提供されるボディバイアス電圧を調整して、デバイスの所望の試験温度を維持することができる。
【００５０】
要約すると、本発明の実施形態は、全てのデバイスがバーンイン中に基本的に同一温度を経験するように、バーンイン中の温度を制御するためのシステムおよび方法を提供する。かくして、全ての被試験デバイスを基本的に同一試験条件下に置くことができる。その結果、それ無しでは試験結果に導入される不確実性の原因が排除される。
【００５１】
全ての被試験デバイスが基本的に同一試験温度にさらされる試験について記載したが、本発明の実施形態は、同時にある範囲の温度下でデバイスを試験するために使用することもできることを理解されたい。例えば、様々な被試験デバイスを異なるボディバイアス電圧に曝すことよって、一部のデバイスを１つの接合部温度で試験しながら、他のデバイスを別の接合部温度で試験することができる。
【００５２】
加えて、被試験デバイスがバーンイン動作中に基本的に一定に維持される試験温度に曝される試験について記載したが、本発明の実施形態は、試験中に温度を変化させるためにも使用することができることを理解されたい。例えば、バーンイン中にボディバイアス電圧を制御された仕方で変化させることにより、バーンイン中の接合部温度も制御された仕方で変化する。
【００５３】
本発明、つまりバーンイン中の温度を制御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ると解釈すべきではなく、むしろ特許請求の範囲に従って解釈すべきであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
本明細書に組み込まれその一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示しており、記述と共に本発明の原理を説明するのに役立つ。
【図１】本発明の実施形態に従ってＮウェルに形成されたｐ型電界効果トランジスタ（ｐＦＥＴ）の平面図を示す。
【図２】本発明の一実施形態に従ってバーンイン試験用に構成された集積回路デバイスの例示的配列を示す。
【図３】本発明の一実施形態に従ってバーンイン試験用に構成された集積回路デバイスの断面側面図である。
【図４】本発明の一実施形態に従ってバーンイン試験中に温度を制御するための方法のフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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