JP2004156976A - 半導体集積回路のテスト方法、プローブカード、半導体集積回路装置と半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】LSIテスタの能力拡大を実現した半導体集積回路装置のテスト方法、プローブカード及び半導体集積回路装置を提供する。高効率化を実現した半導体集積回路装置のテスト方法及び半導体集積回路装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体集積回路テスト装置とテスト対象半導体集積回路との間にテスト処理回路を備えたテスト治具を設け、上記半導体集積回路テスト装置において圧縮された第1テスト信号を発生させて上記テスト治具に伝え、上記テスト治具の上記テスト信号処理回路により上記第1テスト信号を伸長してテスト対象半導体集積回路に向けて第2テスト信号を出力し、テスト対象半導体集積回路からの応答信号を圧縮して上記半導体集積回路テスト装置に出力してテストを行う。
【選択図】 図2
【解決手段】半導体集積回路テスト装置とテスト対象半導体集積回路との間にテスト処理回路を備えたテスト治具を設け、上記半導体集積回路テスト装置において圧縮された第1テスト信号を発生させて上記テスト治具に伝え、上記テスト治具の上記テスト信号処理回路により上記第1テスト信号を伸長してテスト対象半導体集積回路に向けて第2テスト信号を出力し、テスト対象半導体集積回路からの応答信号を圧縮して上記半導体集積回路テスト装置に出力してテストを行う。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路のテスト方法、プローブカード、半導体集積回路装置と半導体集積回路装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
LSI(半導体集積回路)のテスト方法として、LSIの全てのピンをLSIテスタ(半導体集積回路テスト装置)のピンに治具を介して1対1に接続し、LSIテスタのパターン発生・観測機能によりLSIの良否を判定する方法が一般的である。また、テストのスループットを向上させる方法として、複数個のLSIの全ピンをLSIテスタのピンに治具を介して1対1に接続し、多数個のLSIを並列にテストする「多数個並列テスト方法」が知られている。一方、LSIの一部のピンのみにLSIテスタのピンを接続してテストする方法として、バウンダリスキャン方式や組込み自己テスト(BIST)方式のようにLSIにテスト容易化設計を施す方法がある。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−091586公報
【特許文献2】
特開平10−090362号公報
【0004】
LSI内部の一部の論理回路を機能的にテストする方法として、テスト対象の論理回路の全入出力信号線をLSIのピンに引き出し、その論理回路のみをLSIテスタにより直接パターン印加・観測してテストする方法が考えられる。このとき、テスト対象の論理回路の全入出力信号線数はLSIピン数以下という制限がある。この制限を回避する方法として、上記特許文献1で述べられているように、LSI内部に入力パターン列と出力(応答)パターン列を格納するメモリを持つ方法が考えられる。つまり、入力パターン列を少数のLSIピンから入力パターン列用メモリにロードした後、そのパターンをテスト対象論理回路に印加しつつ応答パターンを出力パターン列用メモリに格納し、最後にそれを読み出す。別のLSIピン数の制限回避方法として、上記特許文献2では、テスト対象論理回路の出力線に多入力符号圧縮回路(MISR)を設けてLSIピンに引き出す必要のある信号線数を減らす方法が述べられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
テスト容易化設計の施されていないLSIのテスト方法に関して、LSIピン数がLSIテスタのピン数を超えると機能的なパターンを使ったテスト(機能テスト)ができないという問題がある。多数個並列テスト方法に関しても、並列に機能テストをするLSI数にLSIピン数を乗じた数はLSIテスタのピン数以下でなければならないため、テストのスループット向上の効果が小さいという問題がある。一方、テスト容易化設計は回路面積が増加するという欠点があるほか、バウンダリスキャン方式による機能テストではシリアルにパターンをロードするため実動作速度のテストができない、テスト実行時間がかかるという問題がある。
【0006】
LSI内部の一部の論理回路を機能的にテストする方法に関して、パターン列のデータをそのまま少数のLSIピンからロードするので、データのロードに要するステップ数が本来のパターンを実行するステップ数より多くなるために、テスト時間が2倍以上となるか、高速なLSIテスタが必要となる。また、テスト対象論理回路の出力線にMISRを設ける方法に関して、その出力線には不確定な信号値(不定値)が禁止されるが、多くの機能テスト用パターンでは不定値が頻出するという問題がある。
【0007】
この発明は、LSIテスタの能力拡大を実現した半導体集積回路装置のテスト方法、プローブカード及び半導体集積回路装置を提供することにある。この発明の他の目的は、高効率化を実現した半導体集積回路装置のテスト方法及び半導体集積回路装置の製造方法を提供することにある。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。半導体集積回路テスト装置とテスト対象半導体集積回路との間にテスト処理回路を備えたテスト治具を設け、上記半導体集積回路テスト装置において圧縮された第1テスト信号を発生させて上記テスト治具に伝え、上記テスト治具の上記テスト信号処理回路により上記第1テスト信号を伸長してテスト対象半導体集積回路に向けて第2テスト信号を出力し、テスト対象半導体集積回路からの応答信号を圧縮して上記半導体集積回路テスト装置に出力してテストを行う。
【0009】
半導体ウェハ上に形成され、隣接する複数の半導体チップを1纏まりとして、その周辺から上記半導体チップの電極に延びる第1層目のプローブと、第2層目のプローブを設け、上記第1層目のプローブでは、各チップの互いに衝突することの無い少なくとも1つの辺に沿って配置される電極に向けて配置し、上記第2層目のプローブでは、各チップ互に衝突することの無い残りの辺に沿って設けられる電極に向けて配置してプローブカードを構成する。
【0010】
論理回路と、圧縮された第1テスト信号を受けて、それを伸長して上記論理回路に向けて第2テスト信号を出力し、かかる論理回路からの応答信号を圧縮して出力する動作を行うテスト用信号処理回路を1つの半導体集積回路装置に設ける。
【0011】
半導体集積回路テスト装置とテスト対象半導体集積回路との間に設けられたテスト処理回路を備えたテスト治具とを用い、上記半導体集積回路テスト装置において圧縮された第1テスト信号を発生させて上記テスト治具のテスト信号処理回路に伝えて、上記第1テスト信号を伸長して半導体ウェハ上に完成されたテスト対象半導体集積回路に向けて第2テスト信号を出力し、テスト対象半導体集積回路からの応答信号を圧縮して上記半導体集積回路テスト装置に出力してなるプロービング工程を含むようにして半導体集積回路装置の製造する。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1には、この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法に用いられるテストシステムの一実施例のブロック図が示されている。この実施例では、LSIテスタ(ATE)110とテスト対象LSI(DUT)130とは、ボード120を介して接続される。ボード120は、テスト治具を構成し、テスト信号処理回路(DEC−CMP)を含むものである。テスト信号処理回路100は、パターン伸長圧縮手段からなり、配線140によりLSIテスタ110と接続され、配線150によりテスト対象LSI120と接続される。
【0013】
上記ボード120には、上記LSIテスタ110からテスト対象LSI130に直接接続するための配線160も設けられる。配線140、150、160の本数をそれぞれn_d、n_c、n_fとするとき、配線140と160に対応した本数(n_d+n_f)は、上記LSIテスタ110のピン数に一致し、配線150と160に対応した本数(n_c+n_f)は、テスト対象LSI130のピン数に一致する。また、テスト信号処理回路100のパターン伸長圧縮手段の性質として配線140と150に対応した本数n_dとn_cとの関係は、n_d<n_cとなるため、上記テスト治具を構成するボード120のテスト信号処理回路(DEC−CMP)を介在させることにより、LSIテスタ110のピン数よりも多いピン数を持つLSI130をテストできるようになる。
【0014】
この実施例では、上記のようにLSIテスタ110とパターン伸長圧縮手段としてのテスト信号処理装置(DEC−CMP)100を搭載したボード120とによりテスト対象半導体集積回路装置のテストを行うテストシステムが構成される。このとき、配線160はLSIテスタに直結しており、タイミングやレベルの精度やリソース数といった性能をそのまま引き継げることから、配線160で供給されるテスト対象半導体集積回路装置130のピンは高性能ピンとされ、逆に、テスト信号処理回路100で発生する信号はその構成によっては必ずしもタイミングの精度が高くないため、配線150で供給されるテスト対象半導体集積回路装置130のピンは低性能ピンとされる。
【0015】
このように、テスト対象半導体集積回路装置に設けられるピンを高性能ピンと低性能ピンを分け、上記ボード120を介在させることにより、みかけ上のLSIテスタによりテスト可能な全体のピン数を増やすことができるのが本発明の特徴である。一般に、多くのLSIで性能を要求しないピンがあるため、これらのピンに上記のような低性能ピンを割り当てる。例えば、マイコンではクロックやデータバスの機能を持つピンは高性能を要求するので前記信号センスアンプ16に対応した高性能ピンを用い、一般のポートピンは性能を要求しないから、上記低性能ピンを用いる。以上から、本実施例によれば、テスト対象LSIのピン数がLSIテスタのピン数より大きい場合でも、テスト精度を落とさずに機能テストが可能となる。
【0016】
半導体集積回路テスト装置(LSIテスタ、ATE)は、(1)ファンクショナル測定リソース、(2)DCパラメトリック測定リソース、(3)測定系制御及びヒューマン・インタフェイス(テストコントローラ:CPU)(4)電源供給ユニットのような4つの主要機能・機構で構成される。このうち、上記(2)〜(4)は、半導体集積回路テスト装置1台あたり、1〜8(〜32)ユニット程度の比較的少量で構成される。残りの(1)ファンクショナル測定リソースは、テスト対象半導体集積回路装置(DUT)が備える信号ピンと同数又はそれ以上のピン数を備えている必要があり、128ピン〜256ピン(〜1024ピン)を備えている必要がある。
【0017】
上記(1)ファンクショナル測定リソースは、1ピン当たり(a)DUTへの試験信号の印加回路(ドライバ)、(b)DUTからの応答信号観測回路(コンパレータ)、(c)負荷条件(電子負荷)回路(アクティブロード)、(d)その他付加機能(電源クランパ、加電流防止(安全)回路、測定精度補償機構等)のような4つの回路を備える。その上に、これらの測定回路は高精度で、広い測定範囲を求められるために、効果な電子部品を用いて構成、作成される。加えて、測定結果の高安定(信頼)性を確保するために、冷却機構や自動校正等の付加機能も不可欠である。このように(1)ファンクショナル測定リソースは、500K円/ピン〜1500K円/ピンのように高価なものとなっている。
【0018】
したがって、テスト対象LSIのピン数がLSIテスタのピン数より大きい場合でも、テスト精度を落とさずに機能テストが可能となる本願発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法では、それが持つ(1)ファンクショナル測定リソースの数を超えるテスト対象半導体集積回路装置のテストが可能となる。このことは、本来は1ランク上の高価格のLSIテスタを用いなければならないか、あるいはそのようなテスタが存在しないときには新たに開発しなくてはならないテスト対象半導体集積回路装置のテストを簡便に実施できることを意味するものである。
【0019】
図2には、この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法に用いられるテストシステムの他の一実施例のブロック図が示されている。この実施例は、多数個並列テスト方法に向けられている。LSIテスタ(ATE)210とm個のテスト対象LSI(DUT1〜m)230〜231はテスト治具としてのボード220を介して接続される。上記ボード220に、テスト信号処理回路(DEC−CPM)200〜201としてのパターン伸長圧縮手段が搭載される。
【0020】
上記LSIテスタ210からn_d0本の配線240は、ボード220のm個のパターン伸長圧縮手段(DEC−CPM)200〜201に接続され、LSIテスタ210と各パターン伸長圧縮手段200〜201との双方向の配線はそれぞれn_d1本ある。ボード220のパターン伸長圧縮手段200〜201はそれぞれn_c本の配線251、252により対応するテスト対象LSI230〜231に接続される。
【0021】
また、LSIテスタ210からテスト対象LSI230〜231のそれぞれに直接接続するための配線261〜262がそれぞれn_f本設けられる。このとき、(n_d0+n_d1×m+n_f×m)はLSIテスタのピン数に一致し、(n_c+n_f)は1個のテスト対象LSIのピン数に一致する。また、パターン伸長圧縮手段200〜201の性質としてn_d0+n_d1<n_cであるため、m個のテスト対象LSIの総ピン数((n_c+n_f)×m)がLSIテスタのピン数よりも多い場合にもm個並列にテスト可能になる。
【0022】
本実施例でも前記図1の実施例と同様に、高性能ピンと低性能ピンをテスト対象LSIのピンに適切に割り当てることが必要である。これにより、多数個並列テスト方法において、テスト対象LSIの総ピン数がLSIテスタのピン数より大きい場合でもテスト精度を落とさずに機能テストが可能であるので、テストのスループットを向上できるという効果がある。
【0023】
以下に、図1、図2の実施例で用いるテスト信号処理回路を構成するパターン伸長圧縮手段100,200による信号処理方法について説明する。なお、図1のパターン伸長圧縮手段100と図2のパターン伸長圧縮手段200〜201と同じである。
【0024】
図3には、テスト対象半導体集積回路DUTの機能テストに用いるビットパターン列の一実施例のパターン図が示されている。同図のように、発明の理解を容易するために、テスト対象LSIのピン数は13とし、パターン列のステップ(時刻)数は1ないし20とする。図の縦方向301にパターン列のステップ(STP:時刻)、横方向302にテスト対象LSIのピン名称A〜Pが記載されている。信号値表現に関して、「0」がローレベル印加、「1」がハイレベル印加、「X」がハイインピーダンス状態、「L」がローレベル期待の観測、「H」がハイレベル期待の観測、「Z」はハイインピーダンス状態の観測である。
【0025】
本発明におけるパターン伸長圧縮手段100の信号処理では、「H」「L」「Z」の観測及び期待値比較は、圧縮回路を用いてパターン列実行後に一括して期待値を比較することを前提に、上記6つの信号値を2ビットの論理値から生成する。即ち、信号値「0」「1」「X」を順に(1、0)、(1、1)、(0、0)から生成し、信号値「H」「L」「Z」を(0、1)から生成する。上記論理値の表現では、1ビット目がドライバのイネーブル、2ビット目をデータの意味で使用している。つまり、信号値「0」の(1、0)は、ドライバが1ビット目のイネーブルの論理1で動作状態であり、2ビット目の論理0を出力することを意味し、「1」の(1、1)は、ドライバが1ビット目のイネーブルが論理1で動作状態であり、2ビット目の論理1を出力することを意味する。「X」の(0、0)は、ドライバが1ビット目の論理0により非動作状態であり、2ビット目の論理0によりハイインピーダンス状態(入力を無効)にすることを意味する。
【0026】
以下では説明のために、信号観測を意味する信号値「H」「L」「Z」を纏めて信号値「C」と表現する。また、信号値「0」または「1」の場合は、ドライバのイネーブルに対応する1ビット目の論理1で共通なため信号値「E」と表現し、信号値「X」または「C」の場合は、ドライバのイネーブルに対応する1ビット目の論理0で共通なため信号値「D」と表現する。
【0027】
さらに本発明におけるパターン伸長圧縮手段100では、機能テストのパターン列は一部のLSIピンで変化が少ないという特徴に着目する。図3のパターン列を上記に述べた信号値の表現方法に基づいて分割すると、ステップ1〜7は第1ベクトル311が連続し、ステップ8〜12は第2ベクトル312が連続し、ステップ13〜20は第3ベクトル313が連続する。
【0028】
このように、全20ステップのパターン列を再現するための情報として、上記3つのベクトルと、それらのベクトルが変化するステップと、信号値「E」「D」が出現するピンM、Pに対する全ステップの論理値表現2ビット目(ドライバのデータ)の情報が必要である。この性質を利用して、発生したいパターン列を事前に半導体集積回路テスト装置(ATE)側において圧縮して第1テスト信号を発生させ、上記配線140又は240を介してパターン伸長圧縮手段100に供給し、かかる第1テスト信号を展開して第2テスト信号に伸長して配線150又は251〜252を通してテスト対象半導体集積回路装置(DUT、DUT1,m)に伝える。
【0029】
図4には、本発明に係る信号処理回路(パターン伸長圧縮手段)の一実施例のブロック図が示されている。パターン伸長圧縮手段100は、信号値の論理値表現からなるパターンを格納するメモリ(MEM)401と、メモリ401の書き込みアドレスを生成するカウンタ(WAC)402と、メモリ401の読出しアドレスを生成するカウンタ(RAC)403と、入出力を制御するバス(BUS)404と、メモリ401の出力線の一部をバス404からの直接入力にできるように切り換えるセレクタ(SEL)415と、セレクタ415の制御情報を格納するレジスタ(REG)405と、セレクタ415から出力されるパターンに対して遷移するタイミングの生成など波形の整形を行う波形整形部(FC)411と、波形整形部411からのパターンをテスト対象LSIに供給するレベルや状態に変換するドライバ(DRV)412と、テスト対象LSIの応答レベルと比較をするコンパレータ(CPM)422と、コンパレータ422の結果を取り込むストローブ部(STV)421と、ストローブ部421で取り込んだ結果のうち観測不要なピン(「X」のピン)の情報をマスクして固定値を書き込むマスク部(MSK)431と、マスク部の出力パターンを圧縮する応答圧縮部(RC)432とから構成される。
【0030】
このパターン伸長圧縮手段100は、FPGA(フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ)や半導体集積回路装置で実現できる。なお、ドライバ412、コンパレータ422は、FPGAから独立させてピンエレクトロニクスを利用してもよい。
【0031】
上記パターン伸長圧縮手段100は、パターン伸長圧縮手段100におけるLSIテスタ110側のインターフェースとして、クロック信号CLKと、リセット信号RESと、ドライバ412が出力するレベルを供給する信号VIL、VIHと、コンパレータ422で比較するレベルを供給する信号VCH、VCLと、波形整形部411のタイミングを供給する信号TMFと、ストローブ部のタイミングを供給する信号TMSと、メモリ401への書き込みを制御し書き込みアドレス生成用カウンタ402のインクリメントを制御する信号WAIと、読み出しアドレス生成用カウンタ403を制御する信号RAIと、読み出しアドレス生成用カウンタ403の状態を設定するときに用いるRAJと、バス404の入力・出力を切り換える信号BIOと、パターンデータを入力・出力する信号DATとを備える。
【0032】
これらの信号はLSIテスタ110から直接発生してもよいし、パターン伸長圧縮手段100内にステートマシン等を設けてこれらの信号を発生させてもよい。一方、パターン伸長圧縮手段100の信号CHNからテスト対象LSI130へ信号の印加・観測が行われる。
【0033】
パターン伸長圧縮手段100の動作を説明するために、図3に記載したパターン列をパターン伸長圧縮手段100により印加・観測する例を次に説明する。図4の中の信号線本数に関して、n_c=13、n_b=6、n_b1=4、n_b2=2、n_m=24とする。応答圧縮部432は30ビットMISR(Multiple−input signature register)とする。
【0034】
図5には、この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法を説明するための一実施例のパターン図が示されている。同図には、LSIテスタ110におけるパターン列(第1テスト信号)が示されている。同図の縦方向501にパターン列のステップを記載し、横方向502にパターン伸長圧縮手段100のインターフェースのピン名称が示されている。ピンDAT1〜4はメモリ401への入力とし、ピンDAT5〜6がセレクタ405への入力として用いられる。また、全31ステップは3つのフェーズに分けられ、ステップ1〜6はメモリ初期化フェーズ、ステップ7〜26はオリジナルパターン復元フェーズ、ステップ27〜31は応答圧縮パターン読み出しフェーズである。なお、オリジナルパターンは信号CHNで発生し、図3において対応するステップ1〜20が511に記載されている。
【0035】
以下に、図5のステップに従って、前記パターン伸長圧縮手段の動作を説明する。ステップ1の前にリセットがかかってカウンタ等は論理0に初期化されるとする。ステップ1〜6のパターンデータ521は、前記図3における第1ベクトルをメモリ401のアドレス0にロードしている。ベクトルにおけるピンA〜Lに対応するビットは2ビットで表現し、ピンM、Pに対応するビットはドライバのENを表す1ビットで表現する。
【0036】
前記図3の第1ベクトル(00111011100EE)に必要な論理値データは24ビット必要である。この24ビットのうち、上位22ビット分は、上記(00111011100)の11ビットのそれぞれが前記信号値「0」「1」「X」を表現する(1、0)、(1、1)、(0、0)のような2ビットに割り当てられる。そして、残り2ビットが、ピンM、Pに対応するドライバのENを表す1ビットに割り当てられる。このデータ(24ビット)をピンDAT1〜4の4本から入力するので、全24ビットの入力には6ステップ必要である。このとき、書き込み許可及び書き込みアドレスのインクリメントのために、ピンWAIを論理値1に設定する。なお、メモリ初期化フェーズの間は波形整形及びストローブのタイミングTMF、TMSは不要である。
【0037】
ステップ7では、波形整形及びストローブのタイミングTMF、TMSを発生させることにより、メモリ401のアドレス0に書き込まれた第1ベクトルを発生し、テスト対象LSIをテストする。ステップ7〜13の間は、読込みアドレスが変わらないので、第1ベクトルを保持したままである。また、パターンデータ524は非圧縮データのロードで、図3におけるピンM、Pの2ビット目を読み込み、セレクタ305に入力する。
【0038】
一方、パターンデータ522、523は、オリジナルパターン実行のバックグランドでメモリ401に第2ベクトル、第3ベクトルをロードすることを表している。その結果、第2ベクトル、第3ベクトルをそれぞれメモリ401のアドレス1、2に書き込む。ピンRAIが論理値1となっているステップ13、18で読み出しアドレスがインクリメントされ、ステップ14〜18に第2ベクトル、ステップ19〜26に第3ベクトルが復元、実行される。このため、図4のメモリ(MEM)401は、上記のような書き込みと読み出しが独立して並行に行われる2ポートメモリから構成される。
【0039】
ステップ27〜31では、ピンBIOを論理値1に設定することでバス404を出力モードとし、MISRの状態(30ビット)をピンDAT1〜6の6ピンを使って読み出す。
【0040】
以上がパターン伸長圧縮手段100の動作である。本実施例により、テスト対象LSIの13ピン20ステップのパターン列を、12ピン31ステップでテストできることが分かる。なお、テスト対象LSIのピン数が多ければ、パターン伸長圧縮手段に用いたピン数を減らす効果が大きくなる。また、ステップ数が大きければパターン伸長圧縮手段を用いた場合のステップ数の増加割合が無視できる程度に小さくなる。したがって本実施例により、テスト対象LSIの機能テストを、テスト対象LSIのピン数より少ないピン数のLSIテスタを用いて機能テストが僅かなテスト時間増加で可能になるという効果がある。
【0041】
図6には、この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法に用いられる前記図1、図2の実施例に対応したテスタプログラム(パターンとテスト条件を記述したもの)を自動変換するツールの概略図が示されている。テスタプログラム変換ツール600は、テスト対象LSIのピン機能(データバス、アドレスバス等)の仕様601と、パターン伸長圧縮手段を搭載したボードのピン仕様602と、例えば前記図3に示したようなオリジナルテスタプログラム603を入力とし、テスト対象LSIとパターン伸長圧縮手段搭載ボードとの対応情報604と、パターン伸長圧縮手段用テスタプログラム605と、図5に示したような診断圧縮用テスタプログラム606とを出力する。本発明によれば、パターン伸長圧縮手段を用いたテスト方法を実製品に適用するときに必要となる工数を減らすことができるという効果がある。
【0042】
図7には、この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法が適用された半導体集積回路装置の一実施例のブロック図が示されている。この実施例では、テスト対象LSIの内部に伸長圧縮技術を適用した回路を搭載したものである。つまり、LSI700内部に、テスト対象論理回路(前記図1のDUTに対応したもの)710と、前記図1のパターン伸長圧縮手段100に対応した発生パターン伸長手段720と、応答パターン圧縮手段730とを備えた構成である。発生パターン伸長手段720及び応答パターン圧縮手段730の構成及び動作は、図4で示した例とほぼ同様なため割愛する。本実施例に拠れば、テスト対象論理回路710の入出力信号線数がLSIのピンより大きい場合にも僅かなテスト時間増加で機能テストができるという効果がある。
【0043】
図8には、この発明に係るプローブカードの一実施例の平面図が示されている。この実施例では、特に制限されないが、同時に4個の半導体チップへの電気的接触を可能とした、いわゆる4個取りのプローブカードに向けられている。円形の回路基板(プリント基板等)の周辺部から中央部に割り当てられた4個分の半導体チップに対応したボンディングパッドに向けてプローブ針(ニードル)が配置される。図9の断面図に示すように針先固定樹脂によってプローブ針の針先が半導体チップの電極の位置に合うように固定され、他端が回路基板の図示しない配線に接続される。図9では、1層構造にプローブ針が配列されるが、図8のような4個取りを実現するものでは、必要に応じて2層構造に配列される。
【0044】
現状では、半導体集積回路テスト装置(LSIテスタ)は、256ピンクラスが主流である。テスト対象半導体集積回路装置は、回路機能の拡張に伴い増大する傾向にあり、120ピン以上の信号端子を備えたものが開発される傾向にある。したがって、LSIタスタとテスト対象半導体集積回路装置との間を直接接続すると、同時測定個数はせいぜい2個が限度となり、129ピンを超えると1個しか測定できない。
【0045】
今後の技術開発によりLSIテスタが、512や1024ピンとなったときや、前記現状のLSIテスタと前記図2のようなテスト治具(パターン伸長圧縮手段搭載ボード)との組み合わせにより、4個同時測定が可能なったときには、前記図8に示したような4個取りのプローブカードが必要となるものである。
【0046】
図10には、図8のプローブカードの一実施例のプローブ針配置図が示されている。この実施例では、(A)のような1層目プローブ針と、(B)のような2層目プローブ針の2層構造が採用される。(A)の1層目のプローブ針は、同図の縦横に2個ずつ合計4個並んだ半導体チップの4つの辺に設けらた電極のうち、外側に位置する2辺ずつに設けられた電極に対してプローブ針が配置される。
【0047】
つまり、図10(A)の1層目においては、次のような配置とされる。左上のチップAでは、上側と左側の2つの辺に沿って設けられた電極に対して上側からと左側からプローブ針が延びて接触される。右上のチップBでは、上側と右側の2つの辺に沿って設けられた電極に対して上側からと右側からプローブ針が延びて接触される。左下のチップCでは、下側と左側の2つの辺に沿って設けられた電極に対して下側からと左側からプローブ針が延びて接触される。右下のチップDでは、下側と右側の2つの辺に沿って設けられた電極に対して下側からと右側からプローブ針が延びて接触される。
【0048】
図10(B)の2層目においては、次のような配置とされる。左上の前記チップAの下側の辺及びそれと隣接する左下の前記チップCの上側の辺に沿ってそれぞれ設けられた電極に対しては、上側からプローブ針が延びて接触される。左下の前記チップCの右側の辺及びそれと隣接する右下の前記チップDの左側の辺に沿ってそれぞれ設けられた電極に対しては、左側からプローブ針が延びて接触される。左下の前記チップDの上側の辺及びそれと隣接する右上の前記チップBの下側の辺に沿ってそれぞれ設けられた電極に対しては、下側からプローブ針が延びて接触される。右上の前記チップBの左側の辺及びそれと隣接する左上の前記チップAの右側の辺に沿ってそれぞれ設けられた電極に対しては、右側からプローブ針が延びて接触される。
【0049】
図10では、プローブ針の配置を判り易くするために、半導体チップの各辺に設けられるプローブ針が平行に並ぶように描いているが、実際には隣接するプローブ針同士が角度を持つように全体として放射状に配置される。つまり、針先同士の間隔に対し、回路基板側の間隔が広くなるように配置される。
【0050】
図11には、図8のプローブカードの他の一実施例のプローブ針配置図が示されている。この実施例でも、(A)のような1層目プローブ針と、(B)のような2層目プローブ針の2層構造が採用される。
【0051】
図11(A)の1層目においては、次のような配置とされる。左上のチップAに対しては下側の辺、右上のチップBに対しては上側の辺に沿って設けられた電極に対して上側からプローブ針が延びて接触される。左上のチップAに対しては左側の辺、左下のチップCに対しては右側の辺に沿って設けられた電極に対して左側からプローブ針が延びて接触される。左下のチップCに対しては下側の辺、右下のチップBに対しては上側の辺に沿って設けられた電極に対して下側からプローブ針が延びて接触される。右下のチップDに対しては右側の辺、右上のチップBに対しては左側の辺に沿って設けられた電極に対して右側からプローブ針が延びて接触される。
【0052】
図11(B)の2層目においては、次のような配置とされる。左上のチップAに対しては上側の辺、左上のチップCに対しては上側の辺に沿って設けられた電極に対して上側からプローブ針が延びて接触される。左上のチップAに対しては右側の辺、右上のチップBに対しては右側の辺に沿って設けられた電極に対して右側からプローブ針が延びて接触される。右上のチップBに対しては下側の辺、右下のチップDに対しては下側の辺に沿って設けられた電極に対して下側からプローブ針が延びて接触される。左下のチップCに対しては右側の辺、右下のチップBに対しては左側の辺に沿って設けられた電極に対して左側からプローブ針が延びて接触される。
【0053】
図11でも、プローブ針の配置を判り易くするために、半導体チップの各辺に設けられるプローブ針が平行に並ぶように描いているが、実際には隣接するプローブ針同士が角度を持つように全体として放射状に配置される。つまり、針先同士の間隔に対し、回路基板側の間隔が広くなるように配置される。
【0054】
前記図10や図11の実施例のようにプローブ針を2層構造とすることより、4つのテスト対象半導体チップ同士が半導体ウェハ上に縦横2個ずつ並んで形成され、チップ同士の隣接する辺に沿って設けられる電極に対しても、プローブ針同士が接触しないよう、言い換えるならば、衝突することなく配置することができる。これにより、上記4個取りのプローブカードの実現が可能となり、前記LSIテスタの測定可能ピン数が拡張した場合や、前記図2のようなテスト治具(パターン伸長圧縮手段搭載ボード)との組み合わせによる、4個同時測定を実現することができる。
【0055】
図12には、この発明に係るプローブカードの他の一実施例の針先配置図が示されている。同図の実施例は、2個取りに向けられている。図12(A)は、図面の横方向に並べ2つのチップに対して同時接触を行うようにされる。この場合、前記図10や図11のプローブ針の配置構造を用いることにより、1層のプローブ針で構成することができる。例えば、右側チップの左右の辺に設けられた電極に対しては、右側からプローブ針が延びるように配置し、左側チップの左右の辺に設けられた電極に対しては、左側からプローブ針が延びるように配置すればよい。
【0056】
図12(B)は、図面の斜方向に並べ2つのチップに対して同時接触を行うようにされる。この場合でも、前記図12(A)と同様に前記図10や図11のプローブ針の配置構造を用いることにより、1層のプローブ針で構成することができる。
【0057】
図13には、この発明に係るプローブカードの更に他の一実施例の針先配置図が示されている。同図の実施例は、4個取りに向けられている。図面の斜方向に並べ4つのチップに対して同時接触を行うようにされる。この場合、前記図12プローブ針の配置構造を用いることにより、1層のプローブ針で構成することができる。例えば、各チップの上下の辺に沿って設けられる電極に対しては、それぞれ上側と下側からプローブ針が延びるように配置し、上側2個チップの左右辺に設けられた電極に対しては、右側からプローブ針が延びるように配置し、下側2個左側チップの左右の辺に設けられた電極に対しては、左側からプローブ針が延びるように配置すればよい。
【0058】
図14には、この発明に係るプローブカードの更に他の一実施例の針先配置図が示されている。同図の実施例は、4個取りに向けられている。図14(A)は、縦4個のチップに対して同時接触を行うようにされる。図14(B)は、前記図12(B)の2個が縦に2組設けて合計4個のチップに対して同時接触を行うようにするものである。この実施例では、前記図10や図11の実施例のように2層構造のプローブ針で同時接触を行うようにすることができる。この実施例の変形として、横方向に4個並ぶもの、上記図12(B)の2個を横に2組設けるものとしてもよい。
【0059】
図15には、この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法の一実施例のフローチャート図が示されている。この実施例は、前記のようにLSIテスタの測定可能ピン数が拡張した場合や、前記図2のようなテスト治具(パターン伸長圧縮手段搭載ボード)との組み合わせにより4個同時測定が可能な場合のテスト方法に向けられている。
【0060】
この実施例のテスト方法は、1ないし11のステップから構成される。各ステップ毎に補足として、設定動作と測定動作のそれぞれの形態がパラレル(4個同時)とシリアル(順に1個ずつ)とかが示されている。
【0061】
ステップ1では、コンタクトチェックが実施される。コンタクトチェックは、非測定半導体集積回路装置とはスイッチにより切り離して対象チップには影響を与えない状態として、図4のドライバ412を通した出力信号をコンパレータCMPで受けて実施される。
【0062】
ステップ2では、VCLモニタが実施される。VCLは、内部降圧回路で形成された内部電圧VCLをモニタするものである。つまり、内部回路をAC試験の前提として正しく動作電圧が与えられていることを確認する。
【0063】
ステップ3ないし7までは、いわゆるACテストであり、ステップ3の簡易(Easy)ファンクションテスト、ステップ4のサーチテスト、ステップ5のスクリーニングテスト、ステップ6のファンクションパスコードチェック及びステップ7のACタイミングテストからなる。これらの各試験は設定及び測定がパラレルに実施され、そこでのテスト時間は、前記のような4個取りのプローブカード及び例えばテスト治具(パターン伸長圧縮手段搭載ボード)との組み合わせにより、1個ずつ行う場合の1/4に短縮される。
【0064】
ステップ8ないし11は、いわゆるDCテストであり、ステップ8のDCファンクションテスト、ステップ9のスタイバイ電流テスト、ステップ10のプルアップ電流テスト、ステップ11のリーク電流テストからなる。これらのDCテストにおいては、測定機器の関係で測定は1個ずつシリアルに行われるが、設定はパラレルに実施される。したがって、前記のような4個取りのプローブカード及び例えばテスト治具(パターン伸長圧縮手段搭載ボード)との組み合わせにより、DCテストに占める比較的大きな設定時間が1/4に短縮される。
【0065】
図16には、上記DCテストをより詳細に説明するためのフローチャート図が示されている。この実施例では、DCテストが手順1と手順2から構成される。手順1は、測定対象半導体集積回路装置DUT1〜4に対して、設定動作が並行(パラレル)して実施される。このため、設定に費やされる時間Aが前記のように1個当たり1/4Aのように短縮される。
【0066】
手順2は、上記設定から測定までの待ち時間が4個に対して共通となるから、待ち時間Bが1個当たり1/4Bのように短縮される。そして、測定対象半導体集積回路装置DUT1からDUT4の順に1個ずつDC測定が実施される。上記DC測定項目は、ステップ8ないし11のように複数からなり、それぞれについて上記設定及び待ち時間が必要となるので、DCテストにおいても大幅な時間短縮が可能となる。
【0067】
図17には、上記DCテストを説明するための測定回路の概略回路図が示されている。図17(A)は、前記図15の設定動作に対応した測定回路であり、テスタから複数(前記の例では4個)の測定対象半導体集積回路装置DUTに対してテスト条件がパラレルに供給される。これにより、テスト条件設定に要する時間Aが、DUT1個当たりでみると1/4Aに短縮される。
【0068】
図17(C)は、前記図15の測定動作に対応した測定回路であり、テスタから複数(前記の例では4個)の測定対象半導体集積回路装置DUTに対してスイッチにより電流計Aで代表される測定機器がシリアルに接続されて、電流や電圧の測定がDUT1個ずつ順次に行われる。これにより、4個取りで接続しても測定時間はCのようになる。
【0069】
図18には、この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法に用いられるプローバの一実施例の外観図が示されている。プローバに隣接して外部電源装置が設けられる。これにより、測定対象半導体集積回路装置と電源装置との間が短くでき、電源線での電圧降下等の影響が最小にされる。また、前記のようなテスト治具ボードは、プローブカードに比べて一回り大きなサイズとされて、前記図4に示したようなパターン伸長圧縮手段が搭載されるともに、ポゴリング(ポゴピン)によりプローブカードのプローブ針に導く電極と接続される。
【0070】
上記図4のドライバ(DRV)412は、プローブカードのプローブ針と最短距離で信号出力を行うものであるので、テスタの高性能ピンに設けられるドライバに比べて安価なドライバを用いつつ、高い品質の信号出力を行うようにすることができる。したがって、高性能ピンからの信号入力を必要となるようなテスト対象半導体集積回路装置のピンに対しても、上記パターン伸長圧縮手段に搭載されたドライバ412を利用することもでき、データ圧縮効率を高くすることができる。
【0071】
以上説明した半導体集積回路装置のテスト方法は、半導体ウェハ上に半導体集積回路が完成した時点で行われるプロービング工程で実施される。前記のように4個取りのような多数の半導体集積回路装置の同時測定による時間短縮化によって、半導体ウェハ上に完成された半導体集積回路装置の良/不良に費やされる時間が短くなる。また、半導体集積回路装置の製造設備として、上記256ピンのLSIテスタがそのまま流用できるようになり、製造設備に要する費用が安価となる。これらの製造時間の短縮化と安価な製造設備とが相乗的に作用して、例えば、120ピンを超えるような半導体集積回路装置の製造コストを大幅に低減させることができる。
【0072】
以上本発明者よりなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前記図4のような信号圧縮等を行う具体的回路の構成は、種々の実施形態を採ることができる。この発明は、半導体集積回路のテスト方法、プローブカード、半導体集積回路装置と半導体集積回路装置の製造方法として広く利用することができる。
【0073】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。半導体集積回路テスト装置とテスト対象半導体集積回路との間にテスト処理回路を備えたテスト治具を設け、上記半導体集積回路テスト装置において圧縮された第1テスト信号を発生させて上記テスト治具に伝え、上記テスト治具の上記テスト信号処理回路により上記第1テスト信号を伸長してテスト対象半導体集積回路に向けて第2テスト信号を出力し、テスト対象半導体集積回路からの応答信号を圧縮して上記半導体集積回路テスト装置に出力してテストを行うことにより、半導体集積回路テスト装置のピン数よりも多いピン数を持つテスト対象半導体集積回路をテストできるようになる。
【0074】
半導体ウェハ上に形成され、隣接する複数の半導体チップを1纏まりとして、その周辺から上記半導体チップの電極に延びる第1層目のプローブと、第2層目のプローブを設け、上記第1層目のプローブでは、各チップの互いに衝突することの無い少なくとも1つの辺に沿って配置される電極に向けて配置し、上記第2層目のプローブでは、各チップ互に衝突することの無い残りの辺に沿って設けられる電極に向けて配置することにより、4個取りのプローブカードを構成することができる。
【0075】
論理回路と、圧縮された第1テスト信号を受けて、それを伸長して上記論理回路に向けて第2テスト信号を出力し、かかる論理回路からの応答信号を圧縮して出力する動作を行うテスト用信号処理回路を1つの半導体集積回路装置に設けることにより、それより少ないピンを持つ半導体集積回路テスト装置でのテストが可能になり、あるいは半導体集積回路テスト装置でより多くの数のテスト対象半導体集積回路の同時測定が可能になる。
【0076】
半導体集積回路テスト装置とテスト対象半導体集積回路との間に設けられたテスト処理回路を備えたテスト治具とを用い、上記半導体集積回路テスト装置において圧縮された第1テスト信号を発生させて上記テスト治具のテスト信号処理回路に伝えて、上記第1テスト信号を伸長して半導体ウェハ上に完成されたテスト対象半導体集積回路に向けて第2テスト信号を出力し、テスト対象半導体集積回路からの応答信号を圧縮して上記半導体集積回路テスト装置に出力してなるプロービング工程を含むようにして半導体集積回路装置を製造することにより、製造設備の拡張を行うことなく製造時間の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法に用いられるテストシステムの一実施例を示すブロック図である。
【図2】この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法に用いられるテストシステムの他の一実施例を示すブロック図である。
【図3】テスト対象半導体集積回路DUTの機能テストに用いるビットパターン列の一実施例を示すパターン図である。
【図4】本発明に係るパターン伸長圧縮手段の一実施例を示すブロック図である。
【図5】この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法を説明するための一実施例のパターン図である。
【図6】この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法に用いられるテスタプログラム自動変換ツールを説明するための概略図である。
【図7】この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法が適用された半導体集積回路装置の一実施例を示すブロック図である。
【図8】この発明に係るプローブカードの一実施例を示す平面図である。
【図9】図8のプローブカードの一実施例を示す断面図である。
【図10】図8のプローブカードの一実施例を示すプローブ針配置図である。
【図11】図8のプローブカードの他の一実施例を示すプローブ針配置図である。
【図12】この発明に係るプローブカードの他の一実施例を示す針先配置図である。
【図13】この発明に係るプローブカードの更に他の一実施例を示す針先配置図である。
【図14】この発明に係るプローブカードの更に他の一実施例を示す針先配置図である。
【図15】この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法の一実施例を示すフローチャート図である。
【図16】図15のDCテストをより詳細に説明するためのフローチャート図である。
【図17】図15のDCテストを説明するための測定回路の概略回路図である。
【図18】この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法に用いられるプローバの一実施例を示す外観図である。
【符号の説明】
100、200、201…パターン伸長圧縮手段
110、210…半導体集積回路テスト装置(LSIテスタ)
130、230、231、700…半導体集積回路(LSI)
401…メモリ(MEM)、402…カウンタ(WAC)、403…カウンタ(RAC)、404…バス(BUS)、405…レジスタ(REG)、411…波形整形部(FC)、412…ドライバ(DRV)、415…セレクタ(SEL)、421…ストローブ部(STV)、422…コンパレータ(CPM)、431…マスク部(MSK)と、432…応答圧縮部(RC)。
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路のテスト方法、プローブカード、半導体集積回路装置と半導体集積回路装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
LSI(半導体集積回路)のテスト方法として、LSIの全てのピンをLSIテスタ(半導体集積回路テスト装置)のピンに治具を介して1対1に接続し、LSIテスタのパターン発生・観測機能によりLSIの良否を判定する方法が一般的である。また、テストのスループットを向上させる方法として、複数個のLSIの全ピンをLSIテスタのピンに治具を介して1対1に接続し、多数個のLSIを並列にテストする「多数個並列テスト方法」が知られている。一方、LSIの一部のピンのみにLSIテスタのピンを接続してテストする方法として、バウンダリスキャン方式や組込み自己テスト(BIST)方式のようにLSIにテスト容易化設計を施す方法がある。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−091586公報
【特許文献2】
特開平10−090362号公報
【0004】
LSI内部の一部の論理回路を機能的にテストする方法として、テスト対象の論理回路の全入出力信号線をLSIのピンに引き出し、その論理回路のみをLSIテスタにより直接パターン印加・観測してテストする方法が考えられる。このとき、テスト対象の論理回路の全入出力信号線数はLSIピン数以下という制限がある。この制限を回避する方法として、上記特許文献1で述べられているように、LSI内部に入力パターン列と出力(応答)パターン列を格納するメモリを持つ方法が考えられる。つまり、入力パターン列を少数のLSIピンから入力パターン列用メモリにロードした後、そのパターンをテスト対象論理回路に印加しつつ応答パターンを出力パターン列用メモリに格納し、最後にそれを読み出す。別のLSIピン数の制限回避方法として、上記特許文献2では、テスト対象論理回路の出力線に多入力符号圧縮回路(MISR)を設けてLSIピンに引き出す必要のある信号線数を減らす方法が述べられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
テスト容易化設計の施されていないLSIのテスト方法に関して、LSIピン数がLSIテスタのピン数を超えると機能的なパターンを使ったテスト(機能テスト)ができないという問題がある。多数個並列テスト方法に関しても、並列に機能テストをするLSI数にLSIピン数を乗じた数はLSIテスタのピン数以下でなければならないため、テストのスループット向上の効果が小さいという問題がある。一方、テスト容易化設計は回路面積が増加するという欠点があるほか、バウンダリスキャン方式による機能テストではシリアルにパターンをロードするため実動作速度のテストができない、テスト実行時間がかかるという問題がある。
【0006】
LSI内部の一部の論理回路を機能的にテストする方法に関して、パターン列のデータをそのまま少数のLSIピンからロードするので、データのロードに要するステップ数が本来のパターンを実行するステップ数より多くなるために、テスト時間が2倍以上となるか、高速なLSIテスタが必要となる。また、テスト対象論理回路の出力線にMISRを設ける方法に関して、その出力線には不確定な信号値(不定値)が禁止されるが、多くの機能テスト用パターンでは不定値が頻出するという問題がある。
【0007】
この発明は、LSIテスタの能力拡大を実現した半導体集積回路装置のテスト方法、プローブカード及び半導体集積回路装置を提供することにある。この発明の他の目的は、高効率化を実現した半導体集積回路装置のテスト方法及び半導体集積回路装置の製造方法を提供することにある。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。半導体集積回路テスト装置とテスト対象半導体集積回路との間にテスト処理回路を備えたテスト治具を設け、上記半導体集積回路テスト装置において圧縮された第1テスト信号を発生させて上記テスト治具に伝え、上記テスト治具の上記テスト信号処理回路により上記第1テスト信号を伸長してテスト対象半導体集積回路に向けて第2テスト信号を出力し、テスト対象半導体集積回路からの応答信号を圧縮して上記半導体集積回路テスト装置に出力してテストを行う。
【0009】
半導体ウェハ上に形成され、隣接する複数の半導体チップを1纏まりとして、その周辺から上記半導体チップの電極に延びる第1層目のプローブと、第2層目のプローブを設け、上記第1層目のプローブでは、各チップの互いに衝突することの無い少なくとも1つの辺に沿って配置される電極に向けて配置し、上記第2層目のプローブでは、各チップ互に衝突することの無い残りの辺に沿って設けられる電極に向けて配置してプローブカードを構成する。
【0010】
論理回路と、圧縮された第1テスト信号を受けて、それを伸長して上記論理回路に向けて第2テスト信号を出力し、かかる論理回路からの応答信号を圧縮して出力する動作を行うテスト用信号処理回路を1つの半導体集積回路装置に設ける。
【0011】
半導体集積回路テスト装置とテスト対象半導体集積回路との間に設けられたテスト処理回路を備えたテスト治具とを用い、上記半導体集積回路テスト装置において圧縮された第1テスト信号を発生させて上記テスト治具のテスト信号処理回路に伝えて、上記第1テスト信号を伸長して半導体ウェハ上に完成されたテスト対象半導体集積回路に向けて第2テスト信号を出力し、テスト対象半導体集積回路からの応答信号を圧縮して上記半導体集積回路テスト装置に出力してなるプロービング工程を含むようにして半導体集積回路装置の製造する。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1には、この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法に用いられるテストシステムの一実施例のブロック図が示されている。この実施例では、LSIテスタ(ATE)110とテスト対象LSI(DUT)130とは、ボード120を介して接続される。ボード120は、テスト治具を構成し、テスト信号処理回路(DEC−CMP)を含むものである。テスト信号処理回路100は、パターン伸長圧縮手段からなり、配線140によりLSIテスタ110と接続され、配線150によりテスト対象LSI120と接続される。
【0013】
上記ボード120には、上記LSIテスタ110からテスト対象LSI130に直接接続するための配線160も設けられる。配線140、150、160の本数をそれぞれn_d、n_c、n_fとするとき、配線140と160に対応した本数(n_d+n_f)は、上記LSIテスタ110のピン数に一致し、配線150と160に対応した本数(n_c+n_f)は、テスト対象LSI130のピン数に一致する。また、テスト信号処理回路100のパターン伸長圧縮手段の性質として配線140と150に対応した本数n_dとn_cとの関係は、n_d<n_cとなるため、上記テスト治具を構成するボード120のテスト信号処理回路(DEC−CMP)を介在させることにより、LSIテスタ110のピン数よりも多いピン数を持つLSI130をテストできるようになる。
【0014】
この実施例では、上記のようにLSIテスタ110とパターン伸長圧縮手段としてのテスト信号処理装置(DEC−CMP)100を搭載したボード120とによりテスト対象半導体集積回路装置のテストを行うテストシステムが構成される。このとき、配線160はLSIテスタに直結しており、タイミングやレベルの精度やリソース数といった性能をそのまま引き継げることから、配線160で供給されるテスト対象半導体集積回路装置130のピンは高性能ピンとされ、逆に、テスト信号処理回路100で発生する信号はその構成によっては必ずしもタイミングの精度が高くないため、配線150で供給されるテスト対象半導体集積回路装置130のピンは低性能ピンとされる。
【0015】
このように、テスト対象半導体集積回路装置に設けられるピンを高性能ピンと低性能ピンを分け、上記ボード120を介在させることにより、みかけ上のLSIテスタによりテスト可能な全体のピン数を増やすことができるのが本発明の特徴である。一般に、多くのLSIで性能を要求しないピンがあるため、これらのピンに上記のような低性能ピンを割り当てる。例えば、マイコンではクロックやデータバスの機能を持つピンは高性能を要求するので前記信号センスアンプ16に対応した高性能ピンを用い、一般のポートピンは性能を要求しないから、上記低性能ピンを用いる。以上から、本実施例によれば、テスト対象LSIのピン数がLSIテスタのピン数より大きい場合でも、テスト精度を落とさずに機能テストが可能となる。
【0016】
半導体集積回路テスト装置(LSIテスタ、ATE)は、(1)ファンクショナル測定リソース、(2)DCパラメトリック測定リソース、(3)測定系制御及びヒューマン・インタフェイス(テストコントローラ:CPU)(4)電源供給ユニットのような4つの主要機能・機構で構成される。このうち、上記(2)〜(4)は、半導体集積回路テスト装置1台あたり、1〜8(〜32)ユニット程度の比較的少量で構成される。残りの(1)ファンクショナル測定リソースは、テスト対象半導体集積回路装置(DUT)が備える信号ピンと同数又はそれ以上のピン数を備えている必要があり、128ピン〜256ピン(〜1024ピン)を備えている必要がある。
【0017】
上記(1)ファンクショナル測定リソースは、1ピン当たり(a)DUTへの試験信号の印加回路(ドライバ)、(b)DUTからの応答信号観測回路(コンパレータ)、(c)負荷条件(電子負荷)回路(アクティブロード)、(d)その他付加機能(電源クランパ、加電流防止(安全)回路、測定精度補償機構等)のような4つの回路を備える。その上に、これらの測定回路は高精度で、広い測定範囲を求められるために、効果な電子部品を用いて構成、作成される。加えて、測定結果の高安定(信頼)性を確保するために、冷却機構や自動校正等の付加機能も不可欠である。このように(1)ファンクショナル測定リソースは、500K円/ピン〜1500K円/ピンのように高価なものとなっている。
【0018】
したがって、テスト対象LSIのピン数がLSIテスタのピン数より大きい場合でも、テスト精度を落とさずに機能テストが可能となる本願発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法では、それが持つ(1)ファンクショナル測定リソースの数を超えるテスト対象半導体集積回路装置のテストが可能となる。このことは、本来は1ランク上の高価格のLSIテスタを用いなければならないか、あるいはそのようなテスタが存在しないときには新たに開発しなくてはならないテスト対象半導体集積回路装置のテストを簡便に実施できることを意味するものである。
【0019】
図2には、この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法に用いられるテストシステムの他の一実施例のブロック図が示されている。この実施例は、多数個並列テスト方法に向けられている。LSIテスタ(ATE)210とm個のテスト対象LSI(DUT1〜m)230〜231はテスト治具としてのボード220を介して接続される。上記ボード220に、テスト信号処理回路(DEC−CPM)200〜201としてのパターン伸長圧縮手段が搭載される。
【0020】
上記LSIテスタ210からn_d0本の配線240は、ボード220のm個のパターン伸長圧縮手段(DEC−CPM)200〜201に接続され、LSIテスタ210と各パターン伸長圧縮手段200〜201との双方向の配線はそれぞれn_d1本ある。ボード220のパターン伸長圧縮手段200〜201はそれぞれn_c本の配線251、252により対応するテスト対象LSI230〜231に接続される。
【0021】
また、LSIテスタ210からテスト対象LSI230〜231のそれぞれに直接接続するための配線261〜262がそれぞれn_f本設けられる。このとき、(n_d0+n_d1×m+n_f×m)はLSIテスタのピン数に一致し、(n_c+n_f)は1個のテスト対象LSIのピン数に一致する。また、パターン伸長圧縮手段200〜201の性質としてn_d0+n_d1<n_cであるため、m個のテスト対象LSIの総ピン数((n_c+n_f)×m)がLSIテスタのピン数よりも多い場合にもm個並列にテスト可能になる。
【0022】
本実施例でも前記図1の実施例と同様に、高性能ピンと低性能ピンをテスト対象LSIのピンに適切に割り当てることが必要である。これにより、多数個並列テスト方法において、テスト対象LSIの総ピン数がLSIテスタのピン数より大きい場合でもテスト精度を落とさずに機能テストが可能であるので、テストのスループットを向上できるという効果がある。
【0023】
以下に、図1、図2の実施例で用いるテスト信号処理回路を構成するパターン伸長圧縮手段100,200による信号処理方法について説明する。なお、図1のパターン伸長圧縮手段100と図2のパターン伸長圧縮手段200〜201と同じである。
【0024】
図3には、テスト対象半導体集積回路DUTの機能テストに用いるビットパターン列の一実施例のパターン図が示されている。同図のように、発明の理解を容易するために、テスト対象LSIのピン数は13とし、パターン列のステップ(時刻)数は1ないし20とする。図の縦方向301にパターン列のステップ(STP:時刻)、横方向302にテスト対象LSIのピン名称A〜Pが記載されている。信号値表現に関して、「0」がローレベル印加、「1」がハイレベル印加、「X」がハイインピーダンス状態、「L」がローレベル期待の観測、「H」がハイレベル期待の観測、「Z」はハイインピーダンス状態の観測である。
【0025】
本発明におけるパターン伸長圧縮手段100の信号処理では、「H」「L」「Z」の観測及び期待値比較は、圧縮回路を用いてパターン列実行後に一括して期待値を比較することを前提に、上記6つの信号値を2ビットの論理値から生成する。即ち、信号値「0」「1」「X」を順に(1、0)、(1、1)、(0、0)から生成し、信号値「H」「L」「Z」を(0、1)から生成する。上記論理値の表現では、1ビット目がドライバのイネーブル、2ビット目をデータの意味で使用している。つまり、信号値「0」の(1、0)は、ドライバが1ビット目のイネーブルの論理1で動作状態であり、2ビット目の論理0を出力することを意味し、「1」の(1、1)は、ドライバが1ビット目のイネーブルが論理1で動作状態であり、2ビット目の論理1を出力することを意味する。「X」の(0、0)は、ドライバが1ビット目の論理0により非動作状態であり、2ビット目の論理0によりハイインピーダンス状態(入力を無効)にすることを意味する。
【0026】
以下では説明のために、信号観測を意味する信号値「H」「L」「Z」を纏めて信号値「C」と表現する。また、信号値「0」または「1」の場合は、ドライバのイネーブルに対応する1ビット目の論理1で共通なため信号値「E」と表現し、信号値「X」または「C」の場合は、ドライバのイネーブルに対応する1ビット目の論理0で共通なため信号値「D」と表現する。
【0027】
さらに本発明におけるパターン伸長圧縮手段100では、機能テストのパターン列は一部のLSIピンで変化が少ないという特徴に着目する。図3のパターン列を上記に述べた信号値の表現方法に基づいて分割すると、ステップ1〜7は第1ベクトル311が連続し、ステップ8〜12は第2ベクトル312が連続し、ステップ13〜20は第3ベクトル313が連続する。
【0028】
このように、全20ステップのパターン列を再現するための情報として、上記3つのベクトルと、それらのベクトルが変化するステップと、信号値「E」「D」が出現するピンM、Pに対する全ステップの論理値表現2ビット目(ドライバのデータ)の情報が必要である。この性質を利用して、発生したいパターン列を事前に半導体集積回路テスト装置(ATE)側において圧縮して第1テスト信号を発生させ、上記配線140又は240を介してパターン伸長圧縮手段100に供給し、かかる第1テスト信号を展開して第2テスト信号に伸長して配線150又は251〜252を通してテスト対象半導体集積回路装置(DUT、DUT1,m)に伝える。
【0029】
図4には、本発明に係る信号処理回路(パターン伸長圧縮手段)の一実施例のブロック図が示されている。パターン伸長圧縮手段100は、信号値の論理値表現からなるパターンを格納するメモリ(MEM)401と、メモリ401の書き込みアドレスを生成するカウンタ(WAC)402と、メモリ401の読出しアドレスを生成するカウンタ(RAC)403と、入出力を制御するバス(BUS)404と、メモリ401の出力線の一部をバス404からの直接入力にできるように切り換えるセレクタ(SEL)415と、セレクタ415の制御情報を格納するレジスタ(REG)405と、セレクタ415から出力されるパターンに対して遷移するタイミングの生成など波形の整形を行う波形整形部(FC)411と、波形整形部411からのパターンをテスト対象LSIに供給するレベルや状態に変換するドライバ(DRV)412と、テスト対象LSIの応答レベルと比較をするコンパレータ(CPM)422と、コンパレータ422の結果を取り込むストローブ部(STV)421と、ストローブ部421で取り込んだ結果のうち観測不要なピン(「X」のピン)の情報をマスクして固定値を書き込むマスク部(MSK)431と、マスク部の出力パターンを圧縮する応答圧縮部(RC)432とから構成される。
【0030】
このパターン伸長圧縮手段100は、FPGA(フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ)や半導体集積回路装置で実現できる。なお、ドライバ412、コンパレータ422は、FPGAから独立させてピンエレクトロニクスを利用してもよい。
【0031】
上記パターン伸長圧縮手段100は、パターン伸長圧縮手段100におけるLSIテスタ110側のインターフェースとして、クロック信号CLKと、リセット信号RESと、ドライバ412が出力するレベルを供給する信号VIL、VIHと、コンパレータ422で比較するレベルを供給する信号VCH、VCLと、波形整形部411のタイミングを供給する信号TMFと、ストローブ部のタイミングを供給する信号TMSと、メモリ401への書き込みを制御し書き込みアドレス生成用カウンタ402のインクリメントを制御する信号WAIと、読み出しアドレス生成用カウンタ403を制御する信号RAIと、読み出しアドレス生成用カウンタ403の状態を設定するときに用いるRAJと、バス404の入力・出力を切り換える信号BIOと、パターンデータを入力・出力する信号DATとを備える。
【0032】
これらの信号はLSIテスタ110から直接発生してもよいし、パターン伸長圧縮手段100内にステートマシン等を設けてこれらの信号を発生させてもよい。一方、パターン伸長圧縮手段100の信号CHNからテスト対象LSI130へ信号の印加・観測が行われる。
【0033】
パターン伸長圧縮手段100の動作を説明するために、図3に記載したパターン列をパターン伸長圧縮手段100により印加・観測する例を次に説明する。図4の中の信号線本数に関して、n_c=13、n_b=6、n_b1=4、n_b2=2、n_m=24とする。応答圧縮部432は30ビットMISR(Multiple−input signature register)とする。
【0034】
図5には、この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法を説明するための一実施例のパターン図が示されている。同図には、LSIテスタ110におけるパターン列(第1テスト信号)が示されている。同図の縦方向501にパターン列のステップを記載し、横方向502にパターン伸長圧縮手段100のインターフェースのピン名称が示されている。ピンDAT1〜4はメモリ401への入力とし、ピンDAT5〜6がセレクタ405への入力として用いられる。また、全31ステップは3つのフェーズに分けられ、ステップ1〜6はメモリ初期化フェーズ、ステップ7〜26はオリジナルパターン復元フェーズ、ステップ27〜31は応答圧縮パターン読み出しフェーズである。なお、オリジナルパターンは信号CHNで発生し、図3において対応するステップ1〜20が511に記載されている。
【0035】
以下に、図5のステップに従って、前記パターン伸長圧縮手段の動作を説明する。ステップ1の前にリセットがかかってカウンタ等は論理0に初期化されるとする。ステップ1〜6のパターンデータ521は、前記図3における第1ベクトルをメモリ401のアドレス0にロードしている。ベクトルにおけるピンA〜Lに対応するビットは2ビットで表現し、ピンM、Pに対応するビットはドライバのENを表す1ビットで表現する。
【0036】
前記図3の第1ベクトル(00111011100EE)に必要な論理値データは24ビット必要である。この24ビットのうち、上位22ビット分は、上記(00111011100)の11ビットのそれぞれが前記信号値「0」「1」「X」を表現する(1、0)、(1、1)、(0、0)のような2ビットに割り当てられる。そして、残り2ビットが、ピンM、Pに対応するドライバのENを表す1ビットに割り当てられる。このデータ(24ビット)をピンDAT1〜4の4本から入力するので、全24ビットの入力には6ステップ必要である。このとき、書き込み許可及び書き込みアドレスのインクリメントのために、ピンWAIを論理値1に設定する。なお、メモリ初期化フェーズの間は波形整形及びストローブのタイミングTMF、TMSは不要である。
【0037】
ステップ7では、波形整形及びストローブのタイミングTMF、TMSを発生させることにより、メモリ401のアドレス0に書き込まれた第1ベクトルを発生し、テスト対象LSIをテストする。ステップ7〜13の間は、読込みアドレスが変わらないので、第1ベクトルを保持したままである。また、パターンデータ524は非圧縮データのロードで、図3におけるピンM、Pの2ビット目を読み込み、セレクタ305に入力する。
【0038】
一方、パターンデータ522、523は、オリジナルパターン実行のバックグランドでメモリ401に第2ベクトル、第3ベクトルをロードすることを表している。その結果、第2ベクトル、第3ベクトルをそれぞれメモリ401のアドレス1、2に書き込む。ピンRAIが論理値1となっているステップ13、18で読み出しアドレスがインクリメントされ、ステップ14〜18に第2ベクトル、ステップ19〜26に第3ベクトルが復元、実行される。このため、図4のメモリ(MEM)401は、上記のような書き込みと読み出しが独立して並行に行われる2ポートメモリから構成される。
【0039】
ステップ27〜31では、ピンBIOを論理値1に設定することでバス404を出力モードとし、MISRの状態(30ビット)をピンDAT1〜6の6ピンを使って読み出す。
【0040】
以上がパターン伸長圧縮手段100の動作である。本実施例により、テスト対象LSIの13ピン20ステップのパターン列を、12ピン31ステップでテストできることが分かる。なお、テスト対象LSIのピン数が多ければ、パターン伸長圧縮手段に用いたピン数を減らす効果が大きくなる。また、ステップ数が大きければパターン伸長圧縮手段を用いた場合のステップ数の増加割合が無視できる程度に小さくなる。したがって本実施例により、テスト対象LSIの機能テストを、テスト対象LSIのピン数より少ないピン数のLSIテスタを用いて機能テストが僅かなテスト時間増加で可能になるという効果がある。
【0041】
図6には、この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法に用いられる前記図1、図2の実施例に対応したテスタプログラム(パターンとテスト条件を記述したもの)を自動変換するツールの概略図が示されている。テスタプログラム変換ツール600は、テスト対象LSIのピン機能(データバス、アドレスバス等)の仕様601と、パターン伸長圧縮手段を搭載したボードのピン仕様602と、例えば前記図3に示したようなオリジナルテスタプログラム603を入力とし、テスト対象LSIとパターン伸長圧縮手段搭載ボードとの対応情報604と、パターン伸長圧縮手段用テスタプログラム605と、図5に示したような診断圧縮用テスタプログラム606とを出力する。本発明によれば、パターン伸長圧縮手段を用いたテスト方法を実製品に適用するときに必要となる工数を減らすことができるという効果がある。
【0042】
図7には、この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法が適用された半導体集積回路装置の一実施例のブロック図が示されている。この実施例では、テスト対象LSIの内部に伸長圧縮技術を適用した回路を搭載したものである。つまり、LSI700内部に、テスト対象論理回路(前記図1のDUTに対応したもの)710と、前記図1のパターン伸長圧縮手段100に対応した発生パターン伸長手段720と、応答パターン圧縮手段730とを備えた構成である。発生パターン伸長手段720及び応答パターン圧縮手段730の構成及び動作は、図4で示した例とほぼ同様なため割愛する。本実施例に拠れば、テスト対象論理回路710の入出力信号線数がLSIのピンより大きい場合にも僅かなテスト時間増加で機能テストができるという効果がある。
【0043】
図8には、この発明に係るプローブカードの一実施例の平面図が示されている。この実施例では、特に制限されないが、同時に4個の半導体チップへの電気的接触を可能とした、いわゆる4個取りのプローブカードに向けられている。円形の回路基板(プリント基板等)の周辺部から中央部に割り当てられた4個分の半導体チップに対応したボンディングパッドに向けてプローブ針(ニードル)が配置される。図9の断面図に示すように針先固定樹脂によってプローブ針の針先が半導体チップの電極の位置に合うように固定され、他端が回路基板の図示しない配線に接続される。図9では、1層構造にプローブ針が配列されるが、図8のような4個取りを実現するものでは、必要に応じて2層構造に配列される。
【0044】
現状では、半導体集積回路テスト装置(LSIテスタ)は、256ピンクラスが主流である。テスト対象半導体集積回路装置は、回路機能の拡張に伴い増大する傾向にあり、120ピン以上の信号端子を備えたものが開発される傾向にある。したがって、LSIタスタとテスト対象半導体集積回路装置との間を直接接続すると、同時測定個数はせいぜい2個が限度となり、129ピンを超えると1個しか測定できない。
【0045】
今後の技術開発によりLSIテスタが、512や1024ピンとなったときや、前記現状のLSIテスタと前記図2のようなテスト治具(パターン伸長圧縮手段搭載ボード)との組み合わせにより、4個同時測定が可能なったときには、前記図8に示したような4個取りのプローブカードが必要となるものである。
【0046】
図10には、図8のプローブカードの一実施例のプローブ針配置図が示されている。この実施例では、(A)のような1層目プローブ針と、(B)のような2層目プローブ針の2層構造が採用される。(A)の1層目のプローブ針は、同図の縦横に2個ずつ合計4個並んだ半導体チップの4つの辺に設けらた電極のうち、外側に位置する2辺ずつに設けられた電極に対してプローブ針が配置される。
【0047】
つまり、図10(A)の1層目においては、次のような配置とされる。左上のチップAでは、上側と左側の2つの辺に沿って設けられた電極に対して上側からと左側からプローブ針が延びて接触される。右上のチップBでは、上側と右側の2つの辺に沿って設けられた電極に対して上側からと右側からプローブ針が延びて接触される。左下のチップCでは、下側と左側の2つの辺に沿って設けられた電極に対して下側からと左側からプローブ針が延びて接触される。右下のチップDでは、下側と右側の2つの辺に沿って設けられた電極に対して下側からと右側からプローブ針が延びて接触される。
【0048】
図10(B)の2層目においては、次のような配置とされる。左上の前記チップAの下側の辺及びそれと隣接する左下の前記チップCの上側の辺に沿ってそれぞれ設けられた電極に対しては、上側からプローブ針が延びて接触される。左下の前記チップCの右側の辺及びそれと隣接する右下の前記チップDの左側の辺に沿ってそれぞれ設けられた電極に対しては、左側からプローブ針が延びて接触される。左下の前記チップDの上側の辺及びそれと隣接する右上の前記チップBの下側の辺に沿ってそれぞれ設けられた電極に対しては、下側からプローブ針が延びて接触される。右上の前記チップBの左側の辺及びそれと隣接する左上の前記チップAの右側の辺に沿ってそれぞれ設けられた電極に対しては、右側からプローブ針が延びて接触される。
【0049】
図10では、プローブ針の配置を判り易くするために、半導体チップの各辺に設けられるプローブ針が平行に並ぶように描いているが、実際には隣接するプローブ針同士が角度を持つように全体として放射状に配置される。つまり、針先同士の間隔に対し、回路基板側の間隔が広くなるように配置される。
【0050】
図11には、図8のプローブカードの他の一実施例のプローブ針配置図が示されている。この実施例でも、(A)のような1層目プローブ針と、(B)のような2層目プローブ針の2層構造が採用される。
【0051】
図11(A)の1層目においては、次のような配置とされる。左上のチップAに対しては下側の辺、右上のチップBに対しては上側の辺に沿って設けられた電極に対して上側からプローブ針が延びて接触される。左上のチップAに対しては左側の辺、左下のチップCに対しては右側の辺に沿って設けられた電極に対して左側からプローブ針が延びて接触される。左下のチップCに対しては下側の辺、右下のチップBに対しては上側の辺に沿って設けられた電極に対して下側からプローブ針が延びて接触される。右下のチップDに対しては右側の辺、右上のチップBに対しては左側の辺に沿って設けられた電極に対して右側からプローブ針が延びて接触される。
【0052】
図11(B)の2層目においては、次のような配置とされる。左上のチップAに対しては上側の辺、左上のチップCに対しては上側の辺に沿って設けられた電極に対して上側からプローブ針が延びて接触される。左上のチップAに対しては右側の辺、右上のチップBに対しては右側の辺に沿って設けられた電極に対して右側からプローブ針が延びて接触される。右上のチップBに対しては下側の辺、右下のチップDに対しては下側の辺に沿って設けられた電極に対して下側からプローブ針が延びて接触される。左下のチップCに対しては右側の辺、右下のチップBに対しては左側の辺に沿って設けられた電極に対して左側からプローブ針が延びて接触される。
【0053】
図11でも、プローブ針の配置を判り易くするために、半導体チップの各辺に設けられるプローブ針が平行に並ぶように描いているが、実際には隣接するプローブ針同士が角度を持つように全体として放射状に配置される。つまり、針先同士の間隔に対し、回路基板側の間隔が広くなるように配置される。
【0054】
前記図10や図11の実施例のようにプローブ針を2層構造とすることより、4つのテスト対象半導体チップ同士が半導体ウェハ上に縦横2個ずつ並んで形成され、チップ同士の隣接する辺に沿って設けられる電極に対しても、プローブ針同士が接触しないよう、言い換えるならば、衝突することなく配置することができる。これにより、上記4個取りのプローブカードの実現が可能となり、前記LSIテスタの測定可能ピン数が拡張した場合や、前記図2のようなテスト治具(パターン伸長圧縮手段搭載ボード)との組み合わせによる、4個同時測定を実現することができる。
【0055】
図12には、この発明に係るプローブカードの他の一実施例の針先配置図が示されている。同図の実施例は、2個取りに向けられている。図12(A)は、図面の横方向に並べ2つのチップに対して同時接触を行うようにされる。この場合、前記図10や図11のプローブ針の配置構造を用いることにより、1層のプローブ針で構成することができる。例えば、右側チップの左右の辺に設けられた電極に対しては、右側からプローブ針が延びるように配置し、左側チップの左右の辺に設けられた電極に対しては、左側からプローブ針が延びるように配置すればよい。
【0056】
図12(B)は、図面の斜方向に並べ2つのチップに対して同時接触を行うようにされる。この場合でも、前記図12(A)と同様に前記図10や図11のプローブ針の配置構造を用いることにより、1層のプローブ針で構成することができる。
【0057】
図13には、この発明に係るプローブカードの更に他の一実施例の針先配置図が示されている。同図の実施例は、4個取りに向けられている。図面の斜方向に並べ4つのチップに対して同時接触を行うようにされる。この場合、前記図12プローブ針の配置構造を用いることにより、1層のプローブ針で構成することができる。例えば、各チップの上下の辺に沿って設けられる電極に対しては、それぞれ上側と下側からプローブ針が延びるように配置し、上側2個チップの左右辺に設けられた電極に対しては、右側からプローブ針が延びるように配置し、下側2個左側チップの左右の辺に設けられた電極に対しては、左側からプローブ針が延びるように配置すればよい。
【0058】
図14には、この発明に係るプローブカードの更に他の一実施例の針先配置図が示されている。同図の実施例は、4個取りに向けられている。図14(A)は、縦4個のチップに対して同時接触を行うようにされる。図14(B)は、前記図12(B)の2個が縦に2組設けて合計4個のチップに対して同時接触を行うようにするものである。この実施例では、前記図10や図11の実施例のように2層構造のプローブ針で同時接触を行うようにすることができる。この実施例の変形として、横方向に4個並ぶもの、上記図12(B)の2個を横に2組設けるものとしてもよい。
【0059】
図15には、この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法の一実施例のフローチャート図が示されている。この実施例は、前記のようにLSIテスタの測定可能ピン数が拡張した場合や、前記図2のようなテスト治具(パターン伸長圧縮手段搭載ボード)との組み合わせにより4個同時測定が可能な場合のテスト方法に向けられている。
【0060】
この実施例のテスト方法は、1ないし11のステップから構成される。各ステップ毎に補足として、設定動作と測定動作のそれぞれの形態がパラレル(4個同時)とシリアル(順に1個ずつ)とかが示されている。
【0061】
ステップ1では、コンタクトチェックが実施される。コンタクトチェックは、非測定半導体集積回路装置とはスイッチにより切り離して対象チップには影響を与えない状態として、図4のドライバ412を通した出力信号をコンパレータCMPで受けて実施される。
【0062】
ステップ2では、VCLモニタが実施される。VCLは、内部降圧回路で形成された内部電圧VCLをモニタするものである。つまり、内部回路をAC試験の前提として正しく動作電圧が与えられていることを確認する。
【0063】
ステップ3ないし7までは、いわゆるACテストであり、ステップ3の簡易(Easy)ファンクションテスト、ステップ4のサーチテスト、ステップ5のスクリーニングテスト、ステップ6のファンクションパスコードチェック及びステップ7のACタイミングテストからなる。これらの各試験は設定及び測定がパラレルに実施され、そこでのテスト時間は、前記のような4個取りのプローブカード及び例えばテスト治具(パターン伸長圧縮手段搭載ボード)との組み合わせにより、1個ずつ行う場合の1/4に短縮される。
【0064】
ステップ8ないし11は、いわゆるDCテストであり、ステップ8のDCファンクションテスト、ステップ9のスタイバイ電流テスト、ステップ10のプルアップ電流テスト、ステップ11のリーク電流テストからなる。これらのDCテストにおいては、測定機器の関係で測定は1個ずつシリアルに行われるが、設定はパラレルに実施される。したがって、前記のような4個取りのプローブカード及び例えばテスト治具(パターン伸長圧縮手段搭載ボード)との組み合わせにより、DCテストに占める比較的大きな設定時間が1/4に短縮される。
【0065】
図16には、上記DCテストをより詳細に説明するためのフローチャート図が示されている。この実施例では、DCテストが手順1と手順2から構成される。手順1は、測定対象半導体集積回路装置DUT1〜4に対して、設定動作が並行(パラレル)して実施される。このため、設定に費やされる時間Aが前記のように1個当たり1/4Aのように短縮される。
【0066】
手順2は、上記設定から測定までの待ち時間が4個に対して共通となるから、待ち時間Bが1個当たり1/4Bのように短縮される。そして、測定対象半導体集積回路装置DUT1からDUT4の順に1個ずつDC測定が実施される。上記DC測定項目は、ステップ8ないし11のように複数からなり、それぞれについて上記設定及び待ち時間が必要となるので、DCテストにおいても大幅な時間短縮が可能となる。
【0067】
図17には、上記DCテストを説明するための測定回路の概略回路図が示されている。図17(A)は、前記図15の設定動作に対応した測定回路であり、テスタから複数(前記の例では4個)の測定対象半導体集積回路装置DUTに対してテスト条件がパラレルに供給される。これにより、テスト条件設定に要する時間Aが、DUT1個当たりでみると1/4Aに短縮される。
【0068】
図17(C)は、前記図15の測定動作に対応した測定回路であり、テスタから複数(前記の例では4個)の測定対象半導体集積回路装置DUTに対してスイッチにより電流計Aで代表される測定機器がシリアルに接続されて、電流や電圧の測定がDUT1個ずつ順次に行われる。これにより、4個取りで接続しても測定時間はCのようになる。
【0069】
図18には、この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法に用いられるプローバの一実施例の外観図が示されている。プローバに隣接して外部電源装置が設けられる。これにより、測定対象半導体集積回路装置と電源装置との間が短くでき、電源線での電圧降下等の影響が最小にされる。また、前記のようなテスト治具ボードは、プローブカードに比べて一回り大きなサイズとされて、前記図4に示したようなパターン伸長圧縮手段が搭載されるともに、ポゴリング(ポゴピン)によりプローブカードのプローブ針に導く電極と接続される。
【0070】
上記図4のドライバ(DRV)412は、プローブカードのプローブ針と最短距離で信号出力を行うものであるので、テスタの高性能ピンに設けられるドライバに比べて安価なドライバを用いつつ、高い品質の信号出力を行うようにすることができる。したがって、高性能ピンからの信号入力を必要となるようなテスト対象半導体集積回路装置のピンに対しても、上記パターン伸長圧縮手段に搭載されたドライバ412を利用することもでき、データ圧縮効率を高くすることができる。
【0071】
以上説明した半導体集積回路装置のテスト方法は、半導体ウェハ上に半導体集積回路が完成した時点で行われるプロービング工程で実施される。前記のように4個取りのような多数の半導体集積回路装置の同時測定による時間短縮化によって、半導体ウェハ上に完成された半導体集積回路装置の良/不良に費やされる時間が短くなる。また、半導体集積回路装置の製造設備として、上記256ピンのLSIテスタがそのまま流用できるようになり、製造設備に要する費用が安価となる。これらの製造時間の短縮化と安価な製造設備とが相乗的に作用して、例えば、120ピンを超えるような半導体集積回路装置の製造コストを大幅に低減させることができる。
【0072】
以上本発明者よりなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前記図4のような信号圧縮等を行う具体的回路の構成は、種々の実施形態を採ることができる。この発明は、半導体集積回路のテスト方法、プローブカード、半導体集積回路装置と半導体集積回路装置の製造方法として広く利用することができる。
【0073】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。半導体集積回路テスト装置とテスト対象半導体集積回路との間にテスト処理回路を備えたテスト治具を設け、上記半導体集積回路テスト装置において圧縮された第1テスト信号を発生させて上記テスト治具に伝え、上記テスト治具の上記テスト信号処理回路により上記第1テスト信号を伸長してテスト対象半導体集積回路に向けて第2テスト信号を出力し、テスト対象半導体集積回路からの応答信号を圧縮して上記半導体集積回路テスト装置に出力してテストを行うことにより、半導体集積回路テスト装置のピン数よりも多いピン数を持つテスト対象半導体集積回路をテストできるようになる。
【0074】
半導体ウェハ上に形成され、隣接する複数の半導体チップを1纏まりとして、その周辺から上記半導体チップの電極に延びる第1層目のプローブと、第2層目のプローブを設け、上記第1層目のプローブでは、各チップの互いに衝突することの無い少なくとも1つの辺に沿って配置される電極に向けて配置し、上記第2層目のプローブでは、各チップ互に衝突することの無い残りの辺に沿って設けられる電極に向けて配置することにより、4個取りのプローブカードを構成することができる。
【0075】
論理回路と、圧縮された第1テスト信号を受けて、それを伸長して上記論理回路に向けて第2テスト信号を出力し、かかる論理回路からの応答信号を圧縮して出力する動作を行うテスト用信号処理回路を1つの半導体集積回路装置に設けることにより、それより少ないピンを持つ半導体集積回路テスト装置でのテストが可能になり、あるいは半導体集積回路テスト装置でより多くの数のテスト対象半導体集積回路の同時測定が可能になる。
【0076】
半導体集積回路テスト装置とテスト対象半導体集積回路との間に設けられたテスト処理回路を備えたテスト治具とを用い、上記半導体集積回路テスト装置において圧縮された第1テスト信号を発生させて上記テスト治具のテスト信号処理回路に伝えて、上記第1テスト信号を伸長して半導体ウェハ上に完成されたテスト対象半導体集積回路に向けて第2テスト信号を出力し、テスト対象半導体集積回路からの応答信号を圧縮して上記半導体集積回路テスト装置に出力してなるプロービング工程を含むようにして半導体集積回路装置を製造することにより、製造設備の拡張を行うことなく製造時間の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法に用いられるテストシステムの一実施例を示すブロック図である。
【図2】この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法に用いられるテストシステムの他の一実施例を示すブロック図である。
【図3】テスト対象半導体集積回路DUTの機能テストに用いるビットパターン列の一実施例を示すパターン図である。
【図4】本発明に係るパターン伸長圧縮手段の一実施例を示すブロック図である。
【図5】この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法を説明するための一実施例のパターン図である。
【図6】この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法に用いられるテスタプログラム自動変換ツールを説明するための概略図である。
【図7】この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法が適用された半導体集積回路装置の一実施例を示すブロック図である。
【図8】この発明に係るプローブカードの一実施例を示す平面図である。
【図9】図8のプローブカードの一実施例を示す断面図である。
【図10】図8のプローブカードの一実施例を示すプローブ針配置図である。
【図11】図8のプローブカードの他の一実施例を示すプローブ針配置図である。
【図12】この発明に係るプローブカードの他の一実施例を示す針先配置図である。
【図13】この発明に係るプローブカードの更に他の一実施例を示す針先配置図である。
【図14】この発明に係るプローブカードの更に他の一実施例を示す針先配置図である。
【図15】この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法の一実施例を示すフローチャート図である。
【図16】図15のDCテストをより詳細に説明するためのフローチャート図である。
【図17】図15のDCテストを説明するための測定回路の概略回路図である。
【図18】この発明に係る半導体集積回路装置のテスト方法に用いられるプローバの一実施例を示す外観図である。
【符号の説明】
100、200、201…パターン伸長圧縮手段
110、210…半導体集積回路テスト装置(LSIテスタ)
130、230、231、700…半導体集積回路(LSI)
401…メモリ(MEM)、402…カウンタ(WAC)、403…カウンタ(RAC)、404…バス(BUS)、405…レジスタ(REG)、411…波形整形部(FC)、412…ドライバ(DRV)、415…セレクタ(SEL)、421…ストローブ部(STV)、422…コンパレータ(CPM)、431…マスク部(MSK)と、432…応答圧縮部(RC)。
Claims (15)
- 半導体集積回路テスト装置と、
上記半導体集積回路テスト装置とテスト対象半導体集積回路との間に設けられたテスト処理回路を備えたテスト治具とを用い、
上記半導体集積回路テスト装置において圧縮された第1テスト信号を発生させて上記テスト治具に伝え、
上記テスト治具において、上記テスト信号処理回路により上記第1テスト信号を伸長してテスト対象半導体集積回路に向けて第2テスト信号を出力し、テスト対象半導体集積回路からの応答信号を圧縮して上記半導体集積回路テスト装置に出力してなることを特徴とする半導体集積回路のテスト方法。 - 請求項1において、
上記半導体集積回路テスト装置は、上記テスト対象半導体集積回路との間で第3テスト信号の授受を行う入出力端子を備え、
上記第3テスト信号に対応した半導体集積回路テスト装置の入出力端子には、ファンクショナル測定リソースが設けられ、上記第2テスト信号に比べて高精度でのテスト信号供給及び応答受信が行われるものであることを特徴とする半導体集積回路のテスト方法。 - 請求項1において、
上記テスト治具には、複数のテスト対象半導体集積回路に対応した複数のテスト信号処理回路を備えてなり、
上記半導体集積回路テスト装置は、複数のテスト対象半導体集積回路を並列にテストを行うことを特徴とする半導体集積回路のテスト方法。 - 請求項3において、
上記半導体集積回路テスト装置は、上記複数のテスト対象半導体集積回路との間で第3テスト信号の授受を行う入出力端子を備え、
上記複数のテスト対象半導体集積回路のそれぞれに対応した第3テスト信号の授受を行う半導体集積回路テスト装置の入出力端子には、ファンクショナル測定リソースが設けられ、上記第2テスト信号に比べて高精度でのテスト信号供給及び応答受信が行われるものであることを特徴とする半導体集積回路のテスト方法。 - 請求項1ないし4のいずれかにおいて、
上記半導体集積回路テスト装置で圧縮された第1テスト信号は、テスト対象半導体集積回路の中の一部のピンまたは信号線に対し同じパターンが複数時刻に渡り連続するパターン群を選び、各群に1つの固定パターンを割り振り、それと変化する信号が組み合わされてなり、
上記テスト治具に設けられたテスト信号処理回路では、上記固定パターンを記憶回路に記憶し、その読み出し信号と上記変化する信号とが組み合われて上記伸長された上記第2テスト信号を形成することを特徴とする半導体集積回路のテスト方法。 - 請求項5において、
上記テスト信号処理回路に設けられた記憶回路は、読み出しポートと書き込みポートとを備える2ポートメモリからなり、
上記記憶回路の上記読み出しポートを用いて読み出された第1固定パターンを用いて上記第2テスト信号を形成する動作と並行して、上記書き込みポートを用いて第2固定パターンの上記記憶回路への書き込み動作が行われることを特徴とする半導体集積回路のテスト方法。 - 請求項5又は6において、
上記テスト信号処理回路は、不定信号の入力が禁止された確定信号パターン圧縮手段と、応答パターンの中で不定の信号値をマスクする手段と、その不定の信号値をマスクする手段にマスクすべきか否かの信号を生成するマスク信号生成手段と、同じパターンが複数時刻に渡り連続するパターン群毎に1パターンを格納するパターン記憶手段と、前記パターン記憶手段から読み出すパターンを切り換える情報を供給するパターン切り換え信号とを備えて、不定信号を含む応答パターン列を圧縮してなることを特徴とする半導体集積回路装置のテスト方法。 - 請求項1ないし7のいずれかにおいて、
上記テスト対象半導体集積回路は、半導体ウェハ上に完成されたものであり、上記テスト治具は、上記半導体ウェハに形成された半導体集積回路の電極との電気的接触を行うプローブを備えたプローブカードとポゴピンを介して接続されるボードを備えることを特徴とする半導体集積回路のテスト方法。 - 半導体ウェハ上に形成され、隣接する複数の半導体チップに対して同時に電気的接触を得るプローブを備えてなり、
上記プローブは、上記複数の半導体チップを1纏まりとして、その周辺から上記半導体チップの電極に延びる第1層目のプローブと、第2層目のプローブから構成され、
上記第1層目のプローブは、各チップの互いに衝突することの無い少なくとも1つの辺に沿って配置される電極に向けて配置され、
上記第2層目のプローブは、各チップの互いに衝突することの無い残りの辺に沿って設けられる電極に向けて配置されることを特徴とするプローブカード。 - 所定の論理回路と、テスト処理回路とを備え、
上記テスト用信号処理回路は、圧縮された第1テスト信号を受けて、それを伸長して上記論理回路に向けて第2テスト信号を出力し、かかる論理回路からの応答信号を圧縮して出力する動作を行うことを特徴とする半導体集積回路装置。 - 半導体集積回路装置テスト装置と、
テスト対象とされる所定の論理回路と、圧縮された第1テスト信号を受けてそれを伸長して上記論理回路に向けて第2テスト信号を出力し、かかる論理回路からの応答信号を圧縮して出力するテスト信号処理回路とを備えた半導体集積回路装置を用い、
上記半導体集積回路テスト装置において圧縮された第1テスト信号を発生させて上記半導体集積回路装置のテスト信号処理回路に伝え、
上記テスト信号処理回路により上記第1テスト信号を伸長してテスト対象の所定の論理回路に向けて第2テスト信号を出力し、テスト対象の所定の論理回路からの応答信号を圧縮して上記半導体集積回路テスト装置に出力してなることを特徴とする半導体集積回路のテスト方法。 - 請求項11において、
上記半導体集積回路テスト装置は、複数のテスト対象半導体集積回路を並列にテストを行うことを特徴とする半導体集積回路のテスト方法。 - 請求項11又は12において、
上記半導体集積回路テスト装置で圧縮された第1テスト信号は、テスト対象の論理回路の中の一部のピンまたは信号線に対し同じパターンが複数時刻に渡り連続するパターン群を選び、各群に1つの固定パターンを割り振り、それと変化する信号が組み合わされてなり、
上記テスト信号処理回路では、上記固定パターンを記憶回路に記憶し、その読み出し信号と上記変化する信号とが組み合われて上記伸長された上記第2テスト信号を形成することを特徴とする半導体集積回路のテスト方法。 - 半導体集積回路テスト装置と、
上記半導体集積回路テスト装置とテスト対象半導体集積回路との間に設けられたテスト処理回路を備えたテスト治具とを用い、
上記半導体集積回路テスト装置において圧縮された第1テスト信号を発生させて上記テスト治具に伝え、
上記テスト治具において、上記テスト信号処理回路により上記第1テスト信号を伸長して半導体ウェハ上に完成されたテスト対象半導体集積回路に向けて第2テスト信号を出力し、テスト対象半導体集積回路からの応答信号を圧縮して上記半導体集積回路テスト装置に出力してなるプロービング工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。 - 請求項14において、
上記テスト治具には、複数のテスト対象半導体集積回路に対応した複数のテスト信号処理回路を備えてなり、
上記半導体集積回路テスト装置は、複数のテスト対象半導体集積回路を並列にテストを行うプロービング工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
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