(57)【要約】【課題】不揮発性メモリ素子を用い、拡散工程後にデバイス特性の最適化と歩留りの向上を実現することができる半導体装置、電圧変換方法および検査方法を提供する。【解決手段】電気的に読み書きが可能なＣＭＯＳデバイスにより構成される不揮発性メモリ素子１０１と、メモリ素子１０１の読み書きを制御する制御回路１０２と、この制御回路１０２によってメモリ素子１０１に書き込まれたデータに従い、デコード値を出すデコーダ回路１０５と、デコーダ回路１０５からのデコーダ値に従い、電圧変換を行う電圧変換回路１０６を備えている。半導体装置は、電圧変換回路１０６から発生する電源電圧を半導体装置の外部に出力する出力端子と、電圧を半導体装置外部から入力端子により供給される半導体回路を備え、  出力端子と入力端子同士を短絡または開放する事が可能な接続回路を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に読み書きが可能なメモリ素子と、前記メモリ素子の読み書きを制御する制御回路と、この制御回路によって前記メモリ素子に書き込まれたデータに従い、デコード値を出すデコーダ回路と、前記デコーダ回路からのデコーダ値に従い、電圧変換を行う電圧変換回路を備えた半導体装置。
【請求項２】
電圧変換回路から発生する電源電圧を半導体装置の外部に出力する出力端子と、前記電圧を半導体装置外部から入力端子により供給される半導体回路を備えた半導体装置。
【請求項３】
出力端子と入力端子同士を短絡または開放する事が可能な接続回路を有する請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
請求項１記載の半導体装置を用いた電圧変換方法であって、電圧変換回路に基準電圧を入力して変換電圧を測定する第１のステップと、前記変換電圧と所望の補正電圧との差を演算し前記差から前記電圧変換回路が前記補正電圧を出力するのに必要なデコード値を演算しさらにデコート回路が前記デコード値を出力するのに必要なデータ値を演算する第２のステップと、前記データ値を制御回路によりメモリ素子に書き込む第３のステップとを含む電圧変換方法。
【請求項５】
請求項２または請求項３記載の半導体装置を用いた検査方法であって、電圧変換回路に基準電圧を入力して変換電圧を測定する第１のステップと、前記変換電圧と所望の補正電圧との差を演算し前記差から前記電圧変換回路が前記補正電圧を出力するのに必要なデコード値を演算しさらにデコート回路が前記デコード値を出力するのに必要なデータ値を演算する第２のステップと、前記データ値を制御回路によりメモリ素子に書き込む第３のステップと、出力端子と入力端子を接続し半導体回路に前記補正電圧を印加して動作検査を行う第４のステップとを含む検査方法。
【請求項６】
請求項２または請求項３記載の半導体装置を用いた検査方法であって、半導体回路の動作電源電圧範囲を測定して動作限界電圧を求める第１のステップと、電圧変換回路に基準電圧を入力して変換電圧を測定する第２のステップと、前記変換電圧と前記動作限界電圧との差を演算し前記差から前記電圧変換回路が前記動作限界電圧を出力するのに必要なデコード値を演算しさらにデコート回路が前記デコード値を出力するのに必要なデータ値を演算する第３のステップと、前記データ値を制御回路によりメモリ素子に書き込む第４のステップと、出力端子と入力端子を接続し前記半導体回路に前記動作限界電圧を印加して動作検査を行う第５のステップとを含む検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＣＭＯＳプロセスで形成可能な不揮発性ＣＭＯＳメモリ素子を有する半導体装置、電圧変換方法および検査方法に関し、詳しくは電源電圧変換回路の出力電圧の調整や検査に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体集積回路装置は、微細化技術の進歩による高集積化が、半導体メーカ間の競争も相俟ってますます加速している。同時に、これらの半導体メーカにとり、コストダウンは至上命題であり、汎用ＤＲＡＭやシンクロナスＤＲＡＭなどの汎用メモリ、さらにはマイクロプロセッサやＡＳＩＣやカスタムロジックなどとメモリを１チップ上に構成したシステムＬＳＩにおいても、製造段階で発生する不良メモリセルを予備のメモリセルに置き換えるヒューズなどを用いた冗長救済技術で歩留まりを向上させる手法が上記至上命題を満たす上で重要となっている。さらには、本発明の分野のように上記ヒューズなどを用いた冗長救済技術を応用し、電源電圧変換回路に代表されるデバイスの製造過程での電気的特性のばらつきを調整する事が応用技術として用いられている。
【０００３】
これらは、メモリに特化した検査装置を用いる事で更なるコストダウンを実現してきた。
【０００４】
さらには、上記ヒューズ素子を物理加工が不要な電気的に読み書きが可能なＣＭＯＳデバイスにより構成される不揮発性メモリ素子に置き換える技術も提案されて来ている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１４９５８８
【特許文献２】
特開２００１−２２９６９０
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明が解決しようとする、前記ヒューズなどを用いた冗長救済技術を応用し、電源電圧変換回路に代表されるデバイスの製造過程での電気的特性のばらつきを調整する従来手法では、一旦ヒューズを加工すると元に戻せない事による加工ミスの課題や、検査装置での検査による調整用ヒューズの決定とヒューズ加工装置による調整ヒューズの加工、さらにはヒューズ加工後に検査装置での再検査による調整加工確認が、各々別工程となり製造時間が長くなる課題があり、上記半導体装置に冗長救済技術を使用するメモリが存在した場合、上記電源電圧変換回路の検査と上記電源電圧を供給される半導体回路の検査が別の検査装置による別工程となり、各々に検査マージンを持たせ、歩留まりを落とす課題があった。
【０００７】
また、ヒューズ素子を物理加工が不要な電気的に読み書きが可能なＣＭＯＳデバイスにより構成される不揮発性メモリ素子に置き換える技術に置き換えただけでは、製造時間の短縮が実現されるが、歩留まり向上は実現出来ない。
【０００８】
したがって、この発明の目的は、不揮発性メモリ素子を用い、拡散工程後にデバイス特性の最適化と歩留りの向上を実現することができる半導体装置、電圧変換方法および検査方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決する為に、本発明は、電源電圧変換回路に代表されるデバイスの製造過程での電気的特性のばらつきに関し、一度の工程で調整値の決定、調整実施、調整後の確認を行い、さらには電源電圧を供給される半導体回路の検査が出来る手段を提供する。
【００１０】
請求項１記載の半導体装置は、電気的に読み書きが可能な不揮発性メモリ素子と、不揮発性メモリ素子の読み書きを制御する制御回路と、この制御回路によって不揮発性メモリ素子に書き込まれたデータに従い、デコード値を出すデコーダ回路と、デコーダ回路からのデコーダ値に従い、電圧変換を行う電圧変換回路を備えたものである。
【００１１】
請求項１記載の半導体装置によれば、電源電圧変換回路に代表されるデバイスの製造過程での電気的特性のばらつきを一度の工程で調整値の決定、調整実施、調整後の確認が出来ることにより製造期間の短縮を実現でき、さらには同じ工程で電源電圧を供給される半導体回路の検査が出来る事により検査マージンが不要となり歩留まり向上を実現する事が可能である。
【００１２】
請求項２記載の半導体装置は、請求項１において、電圧変換回路から発生する電源電圧を半導体装置の外部に出力する出力端子と、電圧を半導体装置外部から入力端子により供給される半導体回路を備えたものである。
【００１３】
請求項２記載の半導体装置によれば、請求項１と同様な効果がある。
【００１４】
請求項３記載の半導体装置は、請求項２において、出力端子と入力端子同士を短絡または開放する事が可能な接続回路を有するものである。
【００１５】
請求項３記載の半導体装置によれば、請求項２と同様な効果がある。
【００１６】
請求項４記載の電圧変換方法は、  請求項１記載の半導体装置を用いた電圧変換方法であって、電圧変換回路に基準電圧を入力して変換電圧を測定する第１のステップと、変換電圧と所望の補正電圧との差を演算し差から電圧変換回路が補正電圧を出力するのに必要なデコード値を演算しさらにデコート回路がデコード値を出力するのに必要なデータ値を演算する第２のステップと、データ値を制御回路によりメモリ素子に書き込む第３のステップとを含むものである。
【００１７】
請求項４記載の電圧変換方法によれば、請求項１と同様な効果がある。
【００１８】
請求項５記載の検査方法は、  請求項２または請求項３記載の半導体装置を用いた検査方法であって、電圧変換回路に基準電圧を入力して変換電圧を測定する第１のステップと、変換電圧と所望の補正電圧との差を演算し差から電圧変換回路が補正電圧を出力するのに必要なデコード値を演算しさらにデコート回路がデコード値を出力するのに必要なデータ値を演算する第２のステップと、データ値を制御回路によりメモリ素子に書き込む第３のステップと、出力端子と入力端子を接続し半導体回路に補正電圧を印加して動作検査を行う第４のステップとを含むものである。
【００１９】
請求項５記載の検査方法によれば、請求項２または請求項３と同様な効果がある。
【００２０】
請求項６記載の検査方法は、請求項２または請求項３記載の半導体装置を用いた検査方法であって、半導体回路の動作電源電圧範囲を測定して動作限界電圧を求める第１のステップと、電圧変換回路に基準電圧を入力して変換電圧を測定する第２のステップと、変換電圧と動作限界電圧との差を演算し差から電圧変換回路が動作限界電圧を出力するのに必要なデコード値を演算しさらにデコート回路がデコード値を出力するのに必要なデータ値を演算する第３のステップと、データ値を制御回路によりメモリ素子に書き込む第４のステップと、出力端子と入力端子を接続し半導体回路に動作限界電圧を印加して動作検査を行う第５のステップとを含むものである。
【００２１】
請求項６記載の検査方法によれば、請求項２または請求項３と同様な効果がある。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１および図２は、本発明の第１の実施の形態に係わる半導体装置の構成図を示している。
【００２３】
１０１は、電気的に読み書きが可能なＣＭＯＳデバイスにより構成される不揮発性メモリ素子、１０２は不揮発性メモリ素子１０１の読み書きを制御する制御回路、１０３は不揮発性メモリ素子１０１の読み書きを制御する制御回路１０２を半導体装置外部から制御する制御信号群、１０４は制御信号群１０３に同期して不揮発性メモリ素子１０２に読み書きするデータ線、１０５は不揮発性メモリ素子１０２に書き込まれたデータに従い、デコード値を出すデコーダ回路、１０６はデコーダ回路１０５からのデコーダ値に従い、電圧変換を行う電圧変換回路、１０７は変換される基準電圧が供給される電源線、１０８は変換された変換電圧が出力される電源線である。
【００２４】
２０１は本発明の電源電圧変換回路、２０２は電源電圧変換回路２０１が搭載される半導体集積回路からなる半導体装置、２０３は電源電圧変換回路２０１に入力される基準電圧を半導体装置２０２の外部から供給する為の基準電圧入力端子、２０４は電源電圧変換回路２０１から発生する電源電圧を半導体装置２０２の外部に出力する電源出力端子、２０５は電源電圧を半導体装置２０１の外部から入力する為の電源入力端子、２０６は電源出力端子２０４と電源入力端子２０５を短絡または開放する為の接続回路、２０７は電源入力端子２０５から供給される電源電圧で動作する半導体回路である。
【００２５】
図３は本発明に関わる検査方法の主要なフローを示している。
【００２６】
以下に、図１および図２の構成における動作を図３に基づき説明する。
第一に、図１の電源電圧変換回路１０６で基準電圧（以降Ｖｉｎ）から補正電圧（以降Ｖｏｆｆｓｅｔ２）に変換するフローを説明する。説明の為に、初期状態は補正の無い変換電圧（以降Ｖｏｆｆｓｅｔ１）が出力されるものとする。
【００２７】
まず、電圧変換回路１０６に基準電圧１０７となるＶｉｎを入力する。初期状態で電圧変換回路１０６でＶｉｎが変換され、変換電圧１０８となるＶｏｆｆｓｅｔ１が出力されるのでこれを測定する（ステップＳ２）。ここで、補正電圧Ｖｏｆｆｓｅｔ２−変換電圧Ｖｏｆｆｓｅｔ１で、補正すべき電圧値（以降Ｖｓｈｉｆｔ）を演算し、補正すべき電圧値Ｖｓｈｉｆｔを電圧変換回路１０６が補正するのに必要なデコード値を演算する。次に、デコーダ回路１０５が上記デコード値を出力するのに必要なデータ値を演算する（ステップＳ３）。次に、電気的に読み書きが可能なＣＭＯＳデバイスにより構成される不揮発性メモリ素子１０１に上記データを書き込む為に不揮発性メモリ素子１０１の読み書きを制御する制御回路１０２に、制御信号１０３と、データ１０４を入力する（ステップＳ４）。すると、不揮発性メモリ素子１０１の読み書きを制御する制御回路１０２により電気的に読み書きが可能なＣＭＯＳデバイスにより構成される不揮発性メモリ素子１０１に必要なデータが書き込まれる。書き込まれたデータに従い、デコーダ回路１０５はデコーダ値を出力し、電圧変換回路１０６は補正電圧Ｖｏｆｆｓｅｔ２を出力する。
【００２８】
次に、図２による、図３のフローについて説明する。
【００２９】
まず、接続回路２０６を開放状態にして変換電圧出力端子２０４と変換電圧入力端子２０５を切断状態にする（ステップＳ１）。次に、上記した図１の電源電圧変換回路２０１で基準電圧（以降Ｖｉｎ）から補正電圧（以降Ｖｏｆｆｓｅｔ２）に変換するフローにより（ステップＳ２〜Ｓ４）、電源電圧変換回路２０１の変換電圧の補正を行い、補正電圧Ｖｏｆｆｓｅｔ２を変換電圧出力端子２０４より出力させる。次に、接続回路２０６を短絡状態にして（ステップＳ５）、変換電圧出力端子２０４と変換電圧入力端子２０５を接続状態にする。そして半導体回路２０７の動作検査を行い、良品判定を行う（ステップＳ６）。これらは、同じ検査装置で連続処理が可能となるので、製造時間の短縮が実現出来、検査装置が異なる事による検査マージンが削減出来る事により、歩留まり向上が実現出来る。
（実施の形態２）
この発明の第２の実施の形態の検査方法を図４に示す。以下に、図１および図２の構成における動作を図４に基づき説明する。第一に、図１の電源電圧変換回路で基準電圧（以降Ｖｉｎ）から補正電圧（以降Ｖｏｆｆｓｅｔ２）に変換するフローは第１の実施の形態と同様であるので各ステップに共通の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
次に、図２による図４のフローについて説明する。まず、接続回路２０６を開放状態にして変換電圧出力端子２０４と変換電圧入力端子２０５を切断状態にする（ステップＳ１）。次に、半導体回路２０７の動作電源電圧範囲の検査測定を行い、動作電源電圧範囲の動作限界電圧（以降Ｖｍｉｎ）を求める（ステップＳ１０）。次に、図１の電源電圧変換回路で基準電圧（以降Ｖｉｎ）から半導体回路２０７の動作限界電圧Ｖｍｉｎが補正電圧として出力されるように上記した電源電圧の変換フローにより、電源電圧変換回路２０１の変換電圧の補正を行い、動作限界電圧Ｖｍｉｎを変換電圧出力端子２０４より出力させる（ステップＳ２〜Ｓ４）。次に、接続回路２０６を短絡状態にして、変換電圧出力端子２０４と変換電圧入力端子２０５を接続状態にする（ステップＳ５）。そして半導体回路２０７の動作検査を行い、良品判定を行う（ステップＳ１１）。これらも、同じ検査装置で連続処理が可能となるので、製造時間の短縮が実現出来、検査装置が異なる事による検査マージンが削減出来、さらには半導体回路２０７の動作限界電圧に合わせた最適な電圧変換を行う事により、さらなる歩留まり向上が実現出来る。
【００３１】
以上のように、本実施形態によれば、半導体装置において、電源電圧変換回路に代表されるデバイスの製造過程での電気的特性のばらつきを一度の工程で調整値の決定、調整実施、調整後の確認が出来る事による製造期間短縮の実現と、さらには、同じ工程で検査マージンを不要とし、電源電圧を供給される半導体回路の検査が出来る事による歩留まり向上を実現する事が可能である。
【００３２】
また、本発明は、電源電圧変換回路のみならず、同様の構成でデバイスの製造過程での電気的特性のばらつきを調整出来る全ての半導体回路において、効果が期待出来る。
【００３３】
さらには、本発明に必要な構成を満たせば、ウェハ状態、パッケージ状態、実装状態に関わらず、デバイスの製造過程での電気的特性のばらつきを再度調整する事も可能な効果も有る。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１記載の半導体装置によれば、電源電圧変換回路に代表されるデバイスの製造過程での電気的特性のばらつきを一度の工程で調整値の決定、調整実施、調整後の確認が出来ることにより製造期間の短縮を実現でき、さらには同じ工程で電源電圧を供給される半導体回路の検査が出来る事により検査マージンが不要となり歩留まり向上を実現する事が可能である。
【００３５】
請求項２記載の半導体装置は、請求項１において、電圧変換回路から発生する電源電圧を半導体装置の外部に出力する出力端子と、電圧を半導体装置外部から入力端子により供給される半導体回路を備えたものである。
【００３６】
請求項２記載の半導体装置によれば、請求項１と同様な効果がある。
【００３７】
請求項３記載の半導体装置は、請求項２において、出力端子と入力端子同士を短絡または開放する事が可能な接続回路を有するものである。
【００３８】
請求項３記載の半導体装置によれば、請求項２と同様な効果がある。
【００３９】
請求項４記載の電圧変換方法によれば、請求項１と同様な効果がある。
【００４０】
請求項５および請求項６記載の検査方法によれば、請求項２または請求項３と同様な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電源電圧変換回路のブロック図である。
【図２】電源電圧変換回路を搭載した半導体集積回路を有する半導体装置のブロック図である。
【図３】半導体回路の検査方法のフロー図である。
【図４】第２の実施の形態の半導体回路の検査方法のフロー図である。
【符号の説明】
１０１・・・不揮発性メモリ素子
１０２・・・制御回路
１０３・・・制御信号群
１０４・・・データ線
１０５・・・デコーダ回路
１０６・・・電圧変換回路
１０７・・・電源線
１０８・・・電源線
２０１・・・電源電圧変換回路
２０２・・・半導体装置
２０３・・・基準電圧入力端子
２０４・・・電源出力端子
２０５・・・電源入力端子
２０６・・・接続装置
２０７・・・半導体回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004356187.tif 000006