JP2001267498A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2001267498A
JP2001267498A JP2000070823A JP2000070823A JP2001267498A JP 2001267498 A JP2001267498 A JP 2001267498A JP 2000070823 A JP2000070823 A JP 2000070823A JP 2000070823 A JP2000070823 A JP 2000070823A JP 2001267498 A JP2001267498 A JP 2001267498A
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JP
Japan
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fuse
observation
circuit
register
output
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JP2000070823A
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English (en)
Inventor
Hideaki Tsunashima
秀昭 綱島
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハの残膜圧に影響されること無く、ヒュ
ーズを正常にブローする為の必要なレーザーエネルギー
を容易に求めること。 【解決手段】 半導体回路を形成するウエハの空いてい
る領域に、観測用ヒューズと、この観測用ヒューズの導
通、切断状態を信号として出力する論理回路を形成して
おき、レーザのエネルギーを変化させて観測用ヒューズ
をブローし、これが切断されると、期待値を外部端子を
通して取り出すことにより、どのエネルギーレベルのレ
ーザを照射した時に観測用ヒューズが切断されたかを、
容易且つ直ちに知ることができ、ウエハの残膜圧に影響
されること無く、ヒューズを正常にブローする為の必要
なレーザーエネルギーを知ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回路の置き換え用
の観測用ヒューズを有する半導体装置に係り、特にリダ
ンダンシのヒューズブロー解析技術に関する。
【0002】
【従来の技術】昨今、独立した機能を持つ半導体チップ
を幾つか組み合わせて、所望のシステムを構築していた
が、近年著しい微細加工の技術の進展により、これら複
数のチップを1つのチップ上に乗せてシステムを構築す
ることが可能になった。これにより1つのチップで多数
の機能を実現することができるようになった。
【0003】しかしながら、回路規模の増加に伴ってチ
ップ面積が増化し、1チップ当たりのコストが上がる傾
向にある。なかでもメモリは、他の回路に比べ比較的占
有する面積領域が大きいことからも、メモリの出来具合
によりウエハから取れるチップ数が変動することとなっ
て、しいては直接チップ単価に眺ね返ってくることにな
る。
【0004】この様な事態を回避する為に様々な提案が
なされてきたが、中でも図9に示すように、ウエハ21
に形成されるメモリセル22として、予めスペア用のメ
モリセル23と回路置き換え用ヒューズ24を作成して
おき、テストによりメモリセル22の故障が発見された
場合、図10に示すように、ヒューズブローを行って故
障箇所のメモリセル22をスペア用のメモリセル23に
置換えて、その部分のメモリブロックの救済を行なう手
法、所謂、リダンダンシ(以下R/Dと記す)が多く見
られる様になった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなのR/D
により回路の置換えを行なう場合、しばしばR/D前と
R/D後のテスト結果になんの変化も見られないチップ
が存在することがある(図11参照)。この様なチップ
に置いては次の不具合があるものと想定される。 (1)置換えた回路が元々故障していた。
【0006】(2)置換えを行なう回路が故障してお
り、回路の置換えが行われていない。
【0007】(3)ヒューズブローが不完全であり、回
路の置換えが行われていない。
【0008】(1)(2)の場合についてはR/Dを実
施する前に対象となる回路部分をテストしておくことに
より故障の有無を知ることができる。(3)の場合につ
いてはブローしたヒューズの状態を顕微鏡で観察する
か、若しくはヒューズ断面を観察するなどして物理解析
を行なう方法がある。しかし、顕微鏡で観察する場合、
目視にてブロー状態を観測する為、観測者によっては誤
認の起こる恐れがる。
【0009】また、ヒューズ断面を観察する場合におい
てはウエハを砕いてチップを加工する必要があり、かな
りの手間と時間が必要となる。
【0010】更に、同一のエネルギー値でヒューズブロ
ーを行なう場合、ウエハ上の残膜厚のバラツキにより同
じ箇所をブローしてもウエハによって切れたり切れなか
ったりする部分が出てくる他、同一のウエハ中央部分の
チップと端部分のチップでも同様に切れたり切れなかっ
たりする部分が出てくる。このような場合、実際にヒュ
ーズのブロー状態からヒューズ切れの有無を確認する為
にはかなりの時間を必要とするほか、解析を行なうのも
非常に困難となる。
【0011】本発明は、上述の如き従来の課題を解決す
るためになされたもので、その目的は、ウエハの残膜圧
に影響されること無く、ヒューズを正常にブローする為
の必要なレーザーエネルギーを容易に求めることがで
き、且つ、ヒューズブロー後にチップに変化がない場合
の故障解析を容易に行うことができる半導体装置を提供
することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明の特徴は、観測用ヒューズと、前記
観測用ヒューズの導通、切断状態を信号として出力する
論理回路とを具備することにある。
【0013】請求項2の発明の特徴は、前記観測用ヒュ
ーズと論理回路を複数組、ウエハの別々の位置の未使用
領域に配置することにある。
【0014】請求項3の発明の特徴は、前記論理回路の
出力値を保存するレジスタをバウンダリスキャン回路の
内部に形成し、且つ、前記レジスタの出力側をバウンダ
リスキャンのテストデータ出力用端子(TDO)に接続
し、バウンダリスキャンの空いている命令コードを利用
して前記レジスタの保持値を読み出して前記出力用端子
(TDO)から外部に出力させることにある。
【0015】請求項4の発明の特徴は、観測用ヒューズ
と、前記観測用ヒューズの導通、切断状態を信号として
出力する論理回路と、前記論理回路の出力を保存するレ
ジスタと、前記レジスタの出力信号と通常信号を選択し
ていずれか一方を通常端子に出力する選択出力回路とを
具備することにある。
【0016】請求項5の発明の特徴は、前記観測用ヒュ
ーズ及び論理回路を回路置き換え用のヒューズに混ぜて
配置することにある。
【0017】請求項6の発明の特徴は、前記選択出力回
路を切り換える切替信号をバウンダリスキャンの空いて
いる命令コードを利用して生成することにある。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本発明の半導体装置の第
1の実施形態を示した説明図である。ウエハ1の未使用
領域複数ヵ所に、複数の観測用ヒューズ2を一組にした
ヒューズ回路が形成されている。各組の観測用ヒューズ
2はパッド3の間に形成されるが、この観測用ヒューズ
2の未切断と切断状態で異なる値を出力する簡単な論理
回路4も形成されている。
【0019】次に、本実施形態の動作について説明す
る。ウエハ1に組込んだ観測用ヒューズ2に対してレー
ザのエネルギー値を少しずつ変化させて図2に示すよう
にブローを実施する。その後、図3に示すようにブロー
を実施した観測用ヒューズ2のコンタクトテストを行な
う。上記した論理回路4は観測用ヒューズ2が切れた場
合には「ハイレベル」となるような回路構成にしてある
ものとする。
【0020】従って、観測用ヒューズ2がブローで切断
されると、期待値(ハイレベル)が観測用外部端子(図
示せず)を通して出力されるため、レーザのエネルギー
を変化させてブローを行い、どのエネルギーレベルのレ
ーザを照射した時に、ウエハ1のどこの位置の観測用ヒ
ューズ2が切断されたかを、容易且つ直ちに知ることが
できる。
【0021】本実施形態によれば、正常にヒューズをブ
ローする為には、どの程度のレーザエネルギーが必要で
あるかを容易に求めることができると共に、求めたエネ
ルギー値をR/D装置ヘフィードバックすることで、レ
ーザのエネルギー不足等でヒューズブローが不確実にな
ることを防止して、より確実にブローを行なうことがで
きるようになり、ヒューズ切れの不具合を未然に防ぐこ
とができる。
【0022】また、同一のエネルギーレベルのレーザで
ブローした場合、ウエハ1のどこの位置の観測用ヒュー
ズ2が切断されたか、或いは未切断なのかを調べること
により、ウエハ毎に異なる残膜厚のバラツキなどの影響
を容易に知ることができる。従って、ウエハ毎にレーザ
のエネルギー値の調整を行なうことで、ウエハ毎に異な
る。しかも、同一のウエハでもその場所によって異なる
残膜厚のバラツキに影響されることなく、R/Dを行な
うことができる。
【0023】また、実施に際して、観測用ヒューズ2は
ウエハ1上の元々使用しない部分へ組込む為、製品の回
路面積に対して全く影響を与えることなく、本発明を実
施することができる。
【0024】図4は本発明の半導体装置の第2の実施形
態を示した構成図である。但し、図1に示した第1の実
施形態と同一部分には同一符号を付して説明する。
【0025】観測用ヒューズ2はウエハ1に形成された
通常ヒューズ7の中に少なくとも1本混ぜて形成され、
この観測用ヒューズ2の未切断と切断状態で異なる値を
出力する簡単な論理回路(図示せず)も形成されてい
る。更に、前記論理回路から出力される値を保持する観
測用レジスタ5が設けられ、この観測用レジスタ5の値
を通常信号と選択的に通常出力端子(図示せず)に出力
するためのマルチプレクサ6を観測用レジスタ5と通常
出力端子間に割り込ませてある。
【0026】次に本実施形態の動作について説明する。
図5に示すように観測用ヒューズ2を一定のエネルギー
値のレーザでブローする。ブロー結果は観測用ヒューズ
2から、常時、観測用レジスタ5ヘ書込まれる。ブロー
後に、専用外部端子(図示せず)から入力される切替制
御信号100によりマルチプレクサ6を観測用レジスタ
5側に切り替えて、観測用レジスタ5の値をシリアル信
号として通常出力端子より読み出すことにより(図6参
照)、各部分のブロー状態(ヒューズが切断されたか否
かなど)を容易に知ることができる。
【0027】これにより、観測用ヒューズ2が切断され
ていれば、その部分の通常ヒューズ7も切断されたと推
定され、逆に観測用ヒューズ2が未切断であれば、通常
ヒューズ7も未切断であると推定される。
【0028】従って、本実施形態によれば、R/D前と
R/D後のテスト結果になんの変化も見られないチップ
の故障解析を容易に行うことができると共に、観測用レ
ジスタ5の出力には、マルチプレクサ6を専用外部端子
から入力される切替信号100によりレジスタ5側を選
択するように切り換えることにより、観測用端子を他の
通常出力端子と共有することができ、追加のピンを1ピ
ン(切換用専用外部端子)に抑えることができる。
【0029】図7は本発明の半導体装置の第3の実施形
態を示した構成図である。但し、図1に示した第1実施
形態と同一部分には同一符号を付して説明する。
【0030】本例の半導体装置の構成は図4に示した第
2の実施形態と同様であるが、マルチプレクサ6を切り
換える切替信号100をバウンダリスキャンコントロー
ル部8により生成するところと、バウンダリースキャン
機能を有している点が異なっている。
【0031】次に本実施形態の動作について説明する。
観測用ヒューズ2を一定のエネルギー値のレーザでブロ
ーする。ブロー結果は観測用ヒューズ2から、常時、観
測用レジスタ5ヘ書込まれる。ブロー後に、バウンダリ
スキャンコントロール部8のバウンダリスキャンの空い
ている命令コードを利用して、特定の命令が選択される
と、切替信号100がマルチプレクサ6に出力される。
この切替信号100によりマルチプレクサ6を観測用レ
ジスタ5側に切り替えて、観測用レジスタ5の値をシリ
アル信号として通常出力端子(図示されない)から読み
出すことにより、各部分のブロー状態(ヒューズが切断
されたか否かなど)を容易に知ることができる。
【0032】本実施形態は図5に示した第2の実施形態
と同様の効果があるが、切替信号100をバウンダリス
キャンの空き命令コードを利用し、特定の命令が選択さ
れた場合に出力する回路を追加することで、切替用の専
用外部端子を省略することができ、端子を追加すること
なく、観測した値を観測用レジスタ5から取り出すこと
ができる。
【0033】図8は本発明の半導体装置の第4の実施形
態を示した構成図である。但し、図4に示した第2実施
形態と同一部分には同一符号を付して説明する。
【0034】本例の半導体装置の構成は、図4に示した
第2の実施形態とほぼ同様であるが、観測用レジスタ5
をバウンダリスキャン回路の内部に形成し、この観測用
レジスタ5がバウンダリスキャンの図示されないテスト
データ出力用端子(TDO)と接続されるようになって
ところと、バウンダリースキャン機能を有している点が
異なる。
【0035】次に本実施形態の動作について説明する。
観測用ヒューズ2を一定のエネルギー値のレーザでブロ
ーする。ブロー結果は観測用ヒューズ2から、常時、観
測用レジスタ5ヘ書込まれる。ブロー後に、バウンダリ
スキャンコントロール部8のバウンダリスキャンの空い
ている命令コードにより、観測用レジスタ5に保持され
ている値がTDOから外部に出力される。
【0036】本実施形態によれば、観測用レジスタ5を
バウンダリスキャン回路の内部に取り込むことにより、
追加回路を最小限に抑えることができ、しかも、通常回
路へ全く影響を与えることなく、観測した値を出力させ
ることができる。
【0037】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、ウエハの残膜圧に影響されること無く、ヒューズ
を正常にブローする為の必要なレーザーエネルギーを容
易に求めることができ、且つ、ヒューズブロー後にチッ
プに変化がない場合の故障解析を容易に行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の第1の実施形態の構成を
示した説明図である。
【図2】図1に示した観測用ヒューズにレーザエネルギ
ーを変化させてヒューズブローを行なっている図であ
る。
【図3】図1に示した観測用ヒューズのブロー後に観測
用ヒューズの値を読み取っている図である。
【図4】本発明の半導体装置の第2の実施形態の構成を
示した説明図である。
【図5】図4に示した観測用ヒューズのブロー結果を観
測用レジスタヘ格納している図である。
【図6】図4に示した観測用レジスタヘ格納された値を
外部端子へ出力している図である。
【図7】本発明の半導体装置の第3の実施形態の構成を
示した説明図である。
【図8】本発明の半導体装置の第4の実施形態の構成を
示した説明図である。
【図9】ウエハに形成されたメモリセルとスペアセル及
び回路置換用のヒューズの従来配置例を示した図であ
る。
【図10】テストにより故障が認められた図9に示した
メモリセルをヒューズブローにより置換えている図であ
る。
【図11】ヒューズブロー後に回路の置換えが行われて
いない場合を示した説明図である。
【符号の説明】
1 ウエハ 2 観測用ヒューズ 3 パッド 4 論理回路 5 観測用レジスタ 6 マルチプレクサ 8 バウンダリスキャンコントロール部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 観測用ヒューズと、 前記観測用ヒューズの導通、切断状態を信号として出力
    する論理回路と、 を具備することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記観測用ヒューズと論理回路を複数
    組、ウエハの別々の位置の未使用領域に配置することを
    特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記論理回路の出力値を保存するレジス
    タをバウンダリスキャン回路の内部に形成し、且つ、前
    記レジスタの出力側をバウンダリスキャンのテストデー
    タ出力用端子に接続し、 バウンダリスキャンの空いている命令コードを利用して
    前記レジスタの保持値を読み出して前記出力用端子から
    外部に出力することを特徴とする請求項1記載の半導体
    装置。
  4. 【請求項4】 観測用ヒューズと、 前記観測用ヒューズの導通、切断状態を信号として出力
    する論理回路と、 前記論理回路の出力を保存するレジスタと、 前記レジスタの出力信号と通常信号を選択していずれか
    一方を通常端子に出力する選択出力回路と、 を具備することを特徴とする半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記観測用ヒューズ及び論理回路を回路
    置き換え用のヒューズに混ぜて配置することを特徴とす
    る請求項1又は4記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記選択出力回路を切り換える切替信号
    をバウンダリスキャンの空いている命令コードを利用し
    て生成することを特徴とする請求項4又は5記載の半導
    体装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7721417B2 (en) 2005-07-21 2010-05-25 Denso Corporation Manufacturing method for semiconductor device having a thin film resistor

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