JP2004317352A - 電子回路装置およびその動作試験方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の半導体チップがバンプにより接続されたSIPにおいて、組み立て前で効率よく動作試験を行え、組み立て後にもバンプによる接続状態試験などの試験を行うことができる電子回路装置とその動作試験方法を提供する。
【解決手段】第1半導体集積回路10と第1テスト回路11を有し、第1テスト回路に接続するパッドから第1テスト回路を介して第1半導体集積回路の動作試験ができる第1半導体チップ1と、第2半導体集積回路20と第2テスト回路21とを有し、第2テスト回路に接続するパッドから第2テスト回路を介して第1半導体集積回路の動作試験ができる第2半導体チップ2とが、バンプBPにより接続されたSIPであり、第2テスト回路に接続するパッドから第2テスト回路、バンプおよび第1テスト回路を介してバンプによる第1テスト回路と第2テスト回路の接続状態の試験などができる構成とする。
【選択図】 図2
【解決手段】第1半導体集積回路10と第1テスト回路11を有し、第1テスト回路に接続するパッドから第1テスト回路を介して第1半導体集積回路の動作試験ができる第1半導体チップ1と、第2半導体集積回路20と第2テスト回路21とを有し、第2テスト回路に接続するパッドから第2テスト回路を介して第1半導体集積回路の動作試験ができる第2半導体チップ2とが、バンプBPにより接続されたSIPであり、第2テスト回路に接続するパッドから第2テスト回路、バンプおよび第1テスト回路を介してバンプによる第1テスト回路と第2テスト回路の接続状態の試験などができる構成とする。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の実施の形態】
本発明は電子回路装置およびその動作試験方法に関し、特に複数の半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積された電子回路装置およびその動作試験方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
デジタルビデオカメラ、デジタル携帯電話、あるいはノートパソコンなど、携帯用電子機器の小型化、薄型化、軽量化に対する要求は強くなる一方であり、これに応えるために近年のVLSIなどの半導体装置においては3年で7割の縮小化を実現してきた一方で、このような半導体装置をプリント配線基板上に実装した電子回路装置としても、実装基板(プリント配線基板)上の部品実装密度をいかに向上させるかが重要な課題として研究および開発がなされてきた。
【0003】
例えば、半導体装置のパッケージ形態としては、DIP(Dual Inline Package )などのリード挿入型から表面実装型へと移行し、さらには半導体チップのパッド電極にはんだや金などからなるバンプ(突起電極)を設け、フェースダウンでバンプを介して配線基板に接続するフリップチップ実装法が開発された。
【0004】
さらに、複数個の半導体チップを単一の実装基板上に実装するSIP(System
In Package )へと開発が進んでいる。
図6は、上記のSIPにおける回路構成を示す模式図である。半導体チップ間の接続はワイヤボンディングにより行われている。
例えば、第1半導体チップ100には、入力回路110aと出力回路110bを含む第1半導体集積回路が設けられている。ここで、説明を簡単にするため、第1半導体集積回路のうち入力回路110aと出力回路110bを除く回路を第1主回路と称することにする。第1半導体集積回路は半導体チップの目的や構成などにより異なり、その詳細については省略している。入力回路110aと出力回路110bはそれぞれフリップフロップFFを含んでおり、例えばそれらが直列にn(nは自然数)段接続されてスキャンパス回路を構成する。図面上は入力回路および出力回路についてそれぞれ1つずつ示している。
上記のフリップフロップFFは、クロック信号により動作タイミングが制御され、例えば2系統の入力信号から選択信号に応じて選択した2系統の出力信号を出力する。
さらに第1半導体チップには、パッド111a,111b、および、バッファ112a,112bが設けられている。
第1半導体集積回路への入力信号は、パッド111aおよびバッファ112aを介して入力回路110aへと伝達される。
第1半導体集積回路からの出力信号は、出力回路110bからバッファ112bおよびパッド111bを介して外部へと伝達される。
【0005】
一方、同様にして、例えば、第2半導体チップ200には、入力回路210aと出力回路210bを含む第2半導体集積回路が設けられている。ここで、上記と同様に第2半導体集積回路のうち入力回路210aと出力回路210bを除く回路を第2主回路と称することにする。第2半導体集積回路は半導体チップの目的や構成などにより異なり、その詳細については省略している。入力回路210aと出力回路210bはそれぞれフリップフロップFFを含んでおり、例えばそれらが直列にn(nは自然数)段接続されてスキャンパス回路を構成する。図面上は入力回路および出力回路についてそれぞれ1つずつ示している。
さらに第2半導体チップには、パッド211a,211b、および、バッファ212a,212bが設けられている。
第1半導体集積回路への入力信号は、パッド211aおよびバッファ212aを介して入力回路210aへと伝達される。
第1半導体集積回路からの出力信号は、出力回路210bからバッファ212bおよびパッド211bを介して外部へと伝達される。
【0006】
上記の第1半導体チップ100に設けられた入力用のパッド111aと第2半導体チップ200に設けられた出力用のパッド211bとがワイヤボンディングWBにより接続されており、また、第2半導体チップ200に設けられた入力用のパッド211aと第1半導体チップ100に設けられた出力用のパッド111bとがワイヤボンディングWBにより接続されている。
【0007】
上記の構成のSIPにおいて、各半導体チップの動作の試験や組み合わせた時の動作の試験を行うには、各半導体チップのパッドに針状の形状を有する動作試験用のテスト端子を接触させる空間があるので、第1半導体チップ100に設けられた入出力用のパッド(111a,111b)あるいは第2半導体チップ200に設けられた入出力用のパッド(211a,211b)に動作試験用のテスト端子を接触させ、それぞれの半導体チップに直接信号を入出力して行う。
【0008】
第1半導体チップ100あるいは第2半導体チップ200の動作試験は、例えば以下のように行われる。
入力回路および出力回路において、スキャンモードで動作して入力データが順次出力側にシフトされ、テストパターンが作成される。
テストパターンが作成された後、システムモードで動作して、上記の入力回路および出力回路と第1主回路との信号の受け渡しが行われる。即ち、入力回路から第1主回路にテストパターンが入力され、上記テストパターンに応じて第1主回路において所定の処理がなされ、処理の結果が出力回路に転送される。
システムモード動作の後、入力回路および出力回路は再びスキャンモードで動作することによって、データが順次出力側にシフトされて出力される。
【0009】
また、例えば特許文献1には、図7の模式図に示すように、単一の実装基板300上に第1半導体チップ100と第2半導体チップ200を実装するSIP形態の電子回路装置が開示されている。
第1半導体チップ100には、第1半導体チップ100内に設けられた第1半導体集積回路に接続するように外部ピン接続用のバンプBP100aとチップ間接続用のバンプBP100bが設けられており、バンプ形成面を実装基板300側に向けるフェースダウン方式で実装されている。
また、第2半導体チップ200には、第2半導体チップ200内に設けられた第2半導体集積回路に接続するように外部ピン接続用のバンプBP200aとチップ間接続用のバンプBP200bが設けられており、バンプ形成面を実装基板300側に向けるフェースダウン方式で実装されている。
ここで、外部ピン接続用のバンプBP100aと外部ピン接続用のバンプBP200aは個々に実装基板に形成された端子300aに引き出されており、一方、チップ間接続用のバンプBP100bとチップ間接続用のバンプBP200bは、実装基板300内の配線により接続されながら、端子300aに引き出されている。
【0010】
上記の構成のSIPにおいて、各半導体チップの動作の試験や組み合わせた時の動作の試験を行うには、実装基板300に設けられた端子300aに動作試験用のテスト端子を接触させて行う。
【0011】
【特許文献1】
特開平11−145375号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数の半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積されたSIP形態の電子回路装置は、バンプを介して半導体チップが接続された後においては、バンプによる半導体チップ間の間隙が狭いために動作試験用のテスト端子を接触させることが困難となり、バンプによる両半導体チップ間の接続状態の試験を行うことができなくなってしまう。
図8は、単純に半導体チップ間をバンプで接続したSIPにおける回路構成を示す模式図である。実質的に図6に示すSIPと同様の構成の第1半導体チップ100および第2半導体チップ200間の接続がバンプ(BPx,BPy)により行われている。上記のように第1半導体チップ100および第2半導体チップ200間がバンプで接続され、さらに例えば第2半導体チップ200がさらに実装基板に実装される構成であるとすると、バンプ部分にテスト端子を接触させることができないため、バンプによる両半導体チップ間の接続状態の試験を行うことができない。また、第2半導体チップ200については実装基板300の端子に動作試験用のテスト端子を接触させることで動作試験を行うことができるが、第1半導体チップ100についての動作試験は不可能である。
将来的には、高速動作のためにチップ間配線を短く、配線容量を小さくし、さらに構成するチップの多機能化のためにチップ間の接続配線数を増加する傾向となってきており、このため、バンプの大きさが益々微細化され、バンプによる間隙が例えば20μm程度にまで狭められていくので、上記の問題が益々顕在化する。
【0013】
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、従って本発明の目的は、複数の半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積された電子回路装置において、パッケージを組み立てる前の状態で効率よく動作試験を行うことができ、パッケージに組み立てた後にバンプによる接続状態試験などの試験を行うことができる電子回路装置と、その動作試験方法を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の電子回路装置は、複数の半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積された電子回路装置であって、第1半導体集積回路と前記第1半導体集積回路に接続する第1テスト回路とを有し、前記第1テスト回路に接続するパッドの入出力から前記第1テスト回路を介して前記第1半導体集積回路の動作試験が可能である第1半導体チップと、第2半導体集積回路と前記第2半導体集積回路に接続する第2テスト回路とを有し、前記第2テスト回路に接続するパッドの入出力から前記第2テスト回路を介して前記第2半導体集積回路の動作試験が可能である第2半導体チップと、前記第1テスト回路と前記第2テスト回路を接続するバンプとを有し、前記第1半導体チップと前記第2半導体チップが前記バンプにより接続された状態において、前記第2テスト回路に接続するパッドの入出力から、前記第2テスト回路、前記バンプおよび前記第1テスト回路を介して、前記バンプによる前記第1テスト回路と前記第2テスト回路の接続状態の試験が可能である。
【0015】
上記の本発明の電子回路装置は、第1半導体チップおよび第2半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積されてなる。
ここで、第1半導体チップは第1半導体集積回路とこれに接続する第1テスト回路とを有し、第1テスト回路に接続するパッドの入出力から第1テスト回路を介して第1半導体集積回路の動作試験が可能である。
また、第2半導体チップは第2半導体集積回路とこれに接続する第2テスト回路とを有し、第2テスト回路に接続するパッドの入出力から第2テスト回路を介して第1半導体集積回路の動作試験が可能である。
さらに、第1半導体チップと第2半導体チップがバンプにより接続された状態において、第2テスト回路に接続するパッドの入出力から、第2テスト回路、バンプおよび第1テスト回路を介して、バンプによる第1テスト回路と第2テスト回路の接続状態の試験が可能である構成となっている。
【0016】
また、上記の目的を達成するため、本発明の電子回路装置の動作試験方法は、複数の半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積された電子回路装置の動作試験方法であって、第1半導体集積回路と前記第1半導体集積回路に接続する第1テスト回路とを有する第1半導体チップの動作試験においては、前記第1テスト回路に接続するパッドの入出力から前記第1テスト回路を介して行い、第2半導体集積回路と前記第2半導体集積回路に接続する第2テスト回路とを有する第2半導体チップの動作試験においては、前記第2テスト回路に接続するパッドの入出力から前記第2テスト回路を介して行い、前記第1半導体チップと前記第2半導体チップが前記バンプにより接続された状態において、前記第2テスト回路に接続するパッドの入出力から、前記第2テスト回路、前記バンプおよび前記第1テスト回路を介して、前記バンプによる前記第1テスト回路と前記第2テスト回路の接続状態の試験を行う。
【0017】
上記の本発明の電子回路装置の動作試験方法は、複数の半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積された電子回路装置の動作試験方法である。
まず、第1半導体集積回路とこれに接続する第1テスト回路とを有する第1半導体チップの動作試験においては、第1テスト回路に接続するパッドの入出力から第1テスト回路を介して行う。
また、第2半導体集積回路とこれに接続する第2テスト回路とを有する第2半導体チップの動作試験においては、第2テスト回路に接続するパッドの入出力から第2テスト回路を介して行う。
さらに、第1半導体チップと第2半導体チップがバンプにより接続された電子回路装置の動作試験においては、第2テスト回路に接続するパッドの入出力から、第2テスト回路、バンプおよび第1テスト回路を介して、バンプによる第1テスト回路と第2テスト回路の接続状態の試験を行う。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の電子回路装置およびその動作試験方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0019】
図1は本実施形態に係る電子回路装置の構成を示す模式図である。
第1半導体チップ1には、第1半導体チップ1内に設けられた第1半導体集積回路に接続するようにチップ間接続用のバンプBPが設けられており、バンプ形成面を第2半導体チップ2に向けるフェースダウン方式で、第1半導体チップ1と第2半導体チップ2が接続されている。
上記のバンプBPにより接続された第1半導体チップ1と第2半導体チップ2が、第2半導体チップ2側から実装基板3上に実装されている。第2半導体チップ2の外周部に形成された端子2aと実装基板3の実装面側に形成された端子3aがワイヤボンディング4により接続されている。さらに端子3aは実装基板3の内部に設けられた配線により実装基板3の他方側の面に形成された端子3bに接続している。
上記のように、本実施形態に係る電子回路装置は第1半導体チップおよび第2半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積された電子回路装置である。
【0020】
図2(a)は上記の第1半導体チップ1の構成を示す模式図である。
第1半導体集積回路10とこれに接続する第1テスト回路11とを有する。
第1テスト回路11には不図示のパッドが設けられており、このパッドの入出力から第1テスト回路11を介して第1半導体集積回路10の動作試験が可能となっている。上記のパッドは、第1半導体チップの動作試験にのみ使用されるパッドであり、例えばバンプBPの形成面において面積に余裕がある領域に形成される。
【0021】
図2(b)は上記の第2半導体チップ2の構成を示す模式図である。
第2半導体集積回路20とこれに接続する第2テスト回路21とを有する。
第2テスト回路21には不図示のパッドが設けられており、このパッドの入出力から第2テスト回路21を介して第2半導体集積回路20の動作試験が可能となっている。上記のパッドは、第2半導体チップの動作試験にのみ使用されるように専用に設けられているか、あるいは、ノーマルモードで用いる入出力用パッドとテストのときだけ入れ代わるような構成となっている。
【0022】
図2(c)は上記の第1半導体チップ1と第2半導体チップ2がバンプBPで接続されたSIP形態の電子回路装置の構成を示す模式図である。
第1半導体チップ1と第2半導体チップ2がバンプBPにより接続された状態において、第2テスト回路21に接続するパッドの入出力から、第2テスト回路21、バンプBPおよび第1テスト回路11を介して、バンプBPによる第1テスト回路11と第2テスト回路21の接続状態の試験が可能となっている。
【0023】
またさらに、好ましくは、上記の状態において、第2テスト回路21に接続するパッドの入出力から、第2テスト回路21、バンプBPおよび第1テスト回路11を介して、第1半導体集積回路10の動作試験が可能となっている。
【0024】
上記の動作を可能とするために、第1テスト回路11および第2テスト回路21は、好ましくはデータを入力側から出力側へ順次シフトさせるスキャンパス回路を含む。
スキャンパス回路は、例えばフリップフロップがn(nは自然数)段接直列に続されて構成されている。フリップフリップは、クロック信号により動作タイミングが制御され、例えば2系統の入力信号から選択信号に応じて選択した2系統の出力信号を出力する。
【0025】
上記の本実施形態に係る電子回路装置によれば、複数の半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積された電子回路装置において、パッケージを組み立てる前の状態で効率よく動作試験を行うことができ、パッケージに組み立てた後にバンプによる接続状態試験などの試験を行うことができる。
【0026】
上記の本実施形態に係る電子回路装置の動作試験方法について説明する。
第1半導体チップ1の動作試験は、第2半導体チップとバンプにより接続する前に行い、第1テスト回路11に接続するように形成された不図示のパッドに動作試験用のテスト端子を接触させ、ここでの入出力から第1テスト回路11を介して行う。
【0027】
また、第2半導体チップ2の動作試験は、第1半導体チップとバンプにより接続する前に行い、第2テスト回路21に接続するように形成された不図示のパッドに動作試験用のテスト端子を接触させ、ここでの入出力から第2テスト回路21を介して行う。
【0028】
さらに、第1半導体チップ1と第2半導体チップ2がバンプBPにより接続された状態においては、第2テスト回路2に接続する不図示のパッドの入出力から、第2テスト回路21、バンプBPおよび第1テスト回路22を介して、バンプBPによる第1テスト回路11と第2テスト回路21の接続状態の試験を行う。
【0029】
またさらに、好ましくは、上記の状態において、第1半導体チップ1と第2半導体チップ2がバンプBPにより接続された電子回路装置の動作試験において、第2テスト回路21に接続する不図示のパッドの入出力から、第2テスト回路21、バンプBPおよび第1テスト回路11を介して、第1半導体集積回路10の動作試験を行う。
【0030】
上記の本実施形態に係る電子回路装置の動作試験方法によれば、複数の半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積された電子回路装置を試験するときに、パッケージを組み立てる前の状態で効率よく動作試験を行うことができ、パッケージに組み立てた後にバンプによる接続状態試験などの試験を行うことができる。
【0031】
(第1実施例)
図3は本実施例のSIP形態の電子回路装置における回路構成を示す模式図である。半導体チップ間の接続はバンプ(図面上5個のバンプBPa〜BPe)により行われている。
第1半導体チップ1には、入力回路10aと出力回路10bを含む第1半導体集積回路と、第1テスト回路11が設けられている。
【0032】
ここで、説明を簡単にするため、第1半導体集積回路のうち入力回路10aと出力回路10bを除く回路を第1主回路と称することにする。第1半導体集積回路は半導体チップの目的や構成などにより異なり、その詳細については省略している。入力回路10aと出力回路10bはそれぞれフリップフロップFFを含んでおり、例えばそれらが直列にn(nは自然数)段接続されてスキャンパス回路を構成する。図面上は入力回路および出力回路についてそれぞれ1つずつ示している。
上記のフリップフロップFFは、クロック信号により動作タイミングが制御され、例えば2系統の入力信号から選択信号に応じて選択した2系統の出力信号を出力する。
【0033】
第1テスト回路11は、フリップフロップ12、ノーマル/シフト選択回路13、スキャン入力選択回路14およびフリップフロップ15を有する。
即ち、ノーマルモード時に第1半導体チップの入力用に用いられるバンプBPdと入力回路10aの間にフリップフロップ15が設けられており、ノーマルモード時に第1半導体チップの出力用に用いられるバンプBPaと出力回路10bの間にフリップフロップ12が設けられている。ノーマル/シフト選択回路13およびスキャン入力選択回路14はこれらフリップフロップ(12,15)に信号を入力するように接続されている。
また、入出力用の専用のパッドとして、スキャン入力選択回路14へ入力するスキャン入力パッド16a、フリップフロップ12からのスキャン出力パッド16b、ノーマル/シフト選択回路13へ入力する選択信号パッド16cが形成されている。
【0034】
一方、同様にして、第2半導体チップ2には、入力回路20aと出力回路20bを含む第2半導体集積回路と、第2テスト回路21が設けられている。
ここで、上記と同様に第2半導体集積回路のうち入力回路20aと出力回路20bを除く回路を第2主回路と称することにする。第2半導体集積回路は半導体チップの目的や構成などにより異なり、その詳細については省略している。入力回路20aと出力回路20bはそれぞれフリップフロップFFを含んでおり、例えばそれらが直列にn(nは自然数)段接続されてスキャンパス回路を構成する。図面上は入力回路および出力回路についてそれぞれ1つずつ示している。
【0035】
第2テスト回路21は、フリップフロップ22、スキャン入力選択回路23およびフリップフロップ24を有する。
即ち、ノーマルモード時に第2半導体チップの入力用に用いられるバンプBPaと入力回路20aの間にフリップフロップ22が設けられており、ノーマルモード時に第2半導体チップの出力用に用いられるバンプBPdと出力回路20bの間にフリップフロップ24が設けられている。スキャン入力選択回路23はこれらフリップフロップ(22,24)に信号を入力するように接続されている。
また、入出力用の専用あるいはノーマルモードで用いる入出力用パッドとテストのときだけ入れ代わるような構成となっているパッドとして、フリップフロップ24へ入力するスキャン入力パッド25a、フリップフロップ22からのスキャン出力パッド25b、ノーマル/シフト選択回路13およびフリップフロップ(22,24)に入力する選択信号パッド25cが形成されている。
【0036】
上記の構成の第1半導体チップ1と第2半導体チップ2がバンプBPa〜BPeにより接続されている。
【0037】
本実施例に係るSIP形態の電子回路装置において、各半導体チップの個別の動作試験は、バンプにより接続する前に以下のようにして行う。
即ち、第1半導体チップ1においては、スキャン入力パッド16a、スキャン出力パッド16bおよび選択信号パッド16cに動作試験用のテスト端子を接触させ、選択信号パッド16cからの選択信号Aを入力して、スキャン入力パッド16aからデータ信号Bをフリップフロップ15を介して第1半導体集積回路の入力回路10aへ順次送り込み、スキャンモードでの動作により入力データを順次出力側にシフトし、テストパターンを作成する。
テストパターンを作成した後、システムモードで動作させ、上記の入力回路および出力回路と第1主回路との信号の受け渡しを行う。即ち、入力回路から第1主回路にテストパターンを入力し、上記テストパターンに応じて第1主回路において所定の処理がなされた結果を出力回路に転送する。
システムモード動作の後、入力回路および出力回路を再びスキャンモードで動作し、順次出力側にシフトして、データ信号Cをスキャン出力パッド16bから出力する。
【0038】
第2半導体チップ2においても同様であり、スキャン入力パッド25a、スキャン出力パッド25bおよび選択信号パッド25cに動作試験用のテスト端子を接触させ、選択信号パッド25cからの選択信号Dを入力して、スキャン入力パッド25aからデータ信号Eを、フリップフロップ24、スキャン入力選択回路23およびフリップフロップ22を介して第2半導体集積回路の入力回路20aへ順次送り込み、スキャンモードでの動作により入力データを順次出力側にシフトしてテストパターンを作成し、システムモード動作により入力回路から第1主回路にテストパターンを入力し、上記テストパターンに応じて第1主回路において所定の処理がなされた結果を出力回路に転送し、さらにスキャンモードで動作して、フリップフロップ24、スキャン入力選択回路23およびフリップフロップ22を介して順次出力側にシフトし、データ信号Fをスキャン出力パッド25bから出力する。
【0039】
また、第1および第2半導体チップ(1,2)をバンプ(BPa〜BPe)で接続してパッケージに組み立てた後に、バンプによる接続状態試験を行う場合は、以下のようにして行う。
ノーマル/シフト選択回路13およびスキャン入力選択回路14への入力は、第2半導体チップ2上のスキャン入力パッド25aおよび選択信号パッド25cからの入力を選択する。スキャン入力パッド25aからデータ信号Eを、フリップフロップ24およびフリップフロップ15を介して、経路Gに伝達し、フリップフロップ12およびフリップフロップ22を介してスキャン出力パッド25bから出力する。
このようにして、経路Gを通過させて試験を行うことで、第1および第2半導体チップ(1,2)間のバンプによる接続状態を試験することができる。経路Gとして、図3のように、第1半導体集積回路を通過しないよう用意すれば、さらに効率よく第1および第2半導体チップ(1,2)間のバンプによる接続状態を試験できる。
【0040】
また、第2テスト回路21、バンプ(BPa〜BPe)および第1テスト回路11を介して、第1半導体集積回路の動作試験を行うこともでき、以下のように行う。
ノーマル/シフト選択回路13およびスキャン入力選択回路14への入力は、第2半導体チップ2上のスキャン入力パッド25aおよび選択信号パッド25cからの入力を選択する。スキャン入力パッド25aからデータ信号Eを、フリップフロップ24およびフリップフロップ15を介して、第1半導体集積回路の入力回路10aへと入力してテストパターンを作成し、システムモード動作で動作させて第1主回路による処理の結果を出力回路に転送し、出力データをフリップフロップ12およびフリップフロップ22を介してスキャン出力パッド25bから出力する。
【0041】
尚、第1および第2半導体チップ(1,2)をバンプ(BPa〜BPe)で接続してパッケージに組み立てたSIP形態としてのノーマルモードにおいては、第2半導体集積回路の出力回路20bからの出力が、フリップフロップ24、バンプBPdおよびフリップフロップ15を介して第1半導体集積回路の入力回路10aへと入力され、第1半導体集積回路の出力回路10bからの出力が、フリップフロップ12、バンプBPaおよびフリップフロップ22を介して第2半導体集積回路の入力回路20aへと入力される。
【0042】
(第2実施例)
図4は本実施例のSIP形態の電子回路装置における回路構成を示す模式図である。半導体チップ間の接続はバンプ(図面上6個のバンプBPa〜BPf)により行われている。
【0043】
実質的に第1実施例のSIP形態の電子回路装置と同様であるが、以下の点で異なっている。
まず、第1半導体チップにおいて、第1テスト回路内に、テストモード選択信号入力パッド16dと、これから信号が入力されるテストモード選択回路17が追加され、さらにテストモード選択回路17からの出力に応じて2系統の入力から一方を選択して出力するMUX選択回路18が追加されている。
第2半導体チップにおいても、第2テスト回路内に、テストモード選択信号入力パッド25dが追加され、テストモード選択信号入力パッド25dからの入力に応じて2系統の入力から一方を選択して出力するMUX選択回路26が追加されている。
また、テストモード選択信号入力パッド25dからの入力は新たに追加されたバンプBPfを介してテストモード選択回路17に入力されるようになっている。
【0044】
さらに、第1半導体チップにおいて、第1半導体集積回路の出力回路10bからの出力が2系統に分岐され、一方の出力Hは第1実施例と同様にフリップフロップ12に入力される。フリップフロップ12の出力は、バンプBPbを介してフリップフロップ22に入力される。フリップフロップ22の出力は、出力パッド25bから出力されるか、あるいはMUX選択回路26に入力される。
出力回路10bからの他方の出力Iは、バンプBPaを介して直接MUX選択回路26に入力される。
ここで、MUX選択回路26は、テストモード選択信号に応じて、出力回路10bからフリップフロップ12、バンプBPbおよびフリップフロップ22を介してした出力と、出力回路10bからの直接の出力Iから、選択して第2半導体集積回路の入力回路20aに入力することができる。
第2半導体集積回路の出力回路20bからも同様に出力Jと出力Kに分岐され、上記の構成と同様に第1半導体集積回路の入力回路10aへ入力される構成となっている。
【0045】
上記の構成において、テストモードにおいては、フリップフロップ12、バンプBPbおよびフリップフロップ22を経由する経路と、フリップフロップ24、バンプBPeおよびフリップフロップ15を経由する経路により、バンプによる接続状態試験、あるいは、第2テスト回路21、バンプおよび第1テスト回路11を介した第1半導体集積回路の動作試験を行うこともできる。
一方、ノーマルモードにおいては、第1半導体集積回路の出力回路10bからの出力Iを直接第2半導体集積回路の入力回路20aに入力し、また、第2半導体集積回路の出力回路20bからの出力Kを直接第1半導体集積回路の入力回路10aに入力することができる。
従って、ノーマルモードにおいて、2段のフリップフロップを回避して接続することができ、ノーマルモードの動作において2クロック分動作が遅れてしまうことを防止することができる。
【0046】
その他、第1実施例と同様に、第1および第2半導体チップ(1,2)をバンプで接続してパッケージに組み立てた後に、バンプによる接続状態試験や、第2テスト回路21、バンプおよび第1テスト回路11を介しての第1半導体集積回路の動作試験を行うことができる。
【0047】
(第3実施例)
図5は本実施例のSIP形態の電子回路装置における回路構成を示す模式図である。半導体チップ間の接続はバンプ(図面上6個のバンプBPa〜BPf)により行われている。
【0048】
実質的に第2実施例のSIP形態の電子回路装置と同様であるが、以下の点で異なっている。
第1半導体チップの第1テスト回路内において、フリップフロップ12から出力Lと出力Mの2系統で出力され、一方の出力Lと第1半導体集積回路の出力回路10bからの出力Iから出力を選択するMUX選択回路19が追加され、その出力がバンプBPaを介してMUX選択回路26に入力される構成となっている。
また、第2半導体チップの第2テスト回路内において、フリップフロップ24から出力Nと出力Oの2系統で出力され、一方の出力Nと第2半導体集積回路の出力回路20bからの出力Kから出力を選択するMUX選択回路27が追加され、その出力がバンプBPdを介してMUX選択回路18に入力される構成となっている。
MUX選択回路26およびMUX選択回路18は、テストモード選択信号入力パッド25dからの入力あるいはテストモード選択回路17からの入力により、2系統の入力から選択して出力する。
【0049】
実施例2の構成において、バンプ(BPa,BPd)はノーマルモードにおいて使用する出力Iと出力Kの伝達に用いられるのみであり、テストモードでは使用されないため、これらのバンプによる接続状態試験を行うことができない。
しかし、本実施例においては、テストモードにおいてもフリップフロップ12からの出力Lを選択してバンプBPaに伝達し、また、フリップフロップ24からの出力Nを選択してバンプBPdに伝達し、それらを観測することで、バンプ(BPa,BPd)に対する接続状態試験を行うことが可能となり、これらのバンプによる接続不良による断線あるいは抵抗値増大を測定することができる。また、これらの接続不良が発見された場合、これらのバンプを介する経路のスピードを測定することにより、接続不良を断線あるいは抵抗値増大のいずれかに分類することができ、パッケージ工程の歩留り改善に関する重要な情報を得ることができる。
【0050】
バンプ(BPa,BPd)に対する接続状態試験を行う場合以外は、第2実施例と同様に、テストモードにおいては、フリップフロップ12からの出力MをバンプBPbおよびフリップフロップ22を介する経路で伝達し、また、フリップフロップ24からの出力OをバンプBPeおよびフリップフロップ15を介する経路で伝達する。ノーマルモードにおいては、第1半導体集積回路の出力回路10bからの出力IをバンプBPaを介して第2半導体集積回路の入力回路20aに入力し、また、第2半導体集積回路の出力回路20bからの出力KをバンプBPdを介して第1半導体集積回路の入力回路10aに入力する。
【0051】
本実施例においても、第1実施例と同様に、第1および第2半導体チップ(1,2)をバンプで接続してパッケージに組み立てた後に、バンプによる接続状態試験や、第2テスト回路21、バンプおよび第1テスト回路11を介しての第1半導体集積回路の動作試験を行うことができる。
【0052】
上記の3つの実施例においては、各半導体チップに対してオーバーヘッドとなる第1テスト回路11および第2テスト回路21の回路としての大きさの程度が異なっている。しかし、オーバーヘッドが大きくなるに従って、ノーマルモード動作への影響を回避したり、ノーマルモードで使用するバンプの全てについてテストモードで接続試験を行うことができるようになる。
従って、各半導体チップの目的や構成などに応じて、オーバーヘッドとなる第1テスト回路11および第2テスト回路21として追加する回路のレベルを選択すればよい。
例えば、ノーマルモードにおいても信号伝達が遅れても構わない場合には、第1実施例の構成を採用し、オーバーヘッドとなる回路を追加する余裕がある場合には、第2実施例あるいは第3実施例の構成を採用する。
【0053】
本発明は上記の実施形態に限定されない。
例えば、第1半導体集積回路や第2半導体集積回路の目的や構成などに限定がなく、複数の半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積されたSIP形態の電子回路装置である限り、いずれの目的および構成にも本発明を適用することができる。
その他、本発明の要旨を逸脱いない範囲で種々の変更が可能である。
【0054】
【発明の効果】
本発明の電子回路装置によれば、複数の半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積された電子回路装置において、パッケージを組み立てる前の状態で効率よく動作試験を行うことができ、パッケージに組み立てた後にバンプによる接続状態試験などの試験を行うことができる。
【0055】
本発明の電子回路装置の動作試験方法によれば、複数の半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積された電子回路装置を試験するときに、パッケージを組み立てる前の状態で効率よく動作試験を行うことができ、パッケージに組み立てた後にバンプによる接続状態試験などの試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の実施形態に係る電子回路装置の構成を示す模式図である。
【図2】図2(a)は本発明の実施形態に係る第1半導体チップの構成を示す模式図であり、図2(b)は第2半導体チップの構成を示す模式図であり、図2(c)は第1半導体チップと第2半導体チップがバンプで接続されたSIP形態の電子回路装置の構成を示す模式図である。
【図3】図3は本発明の第1実施例のSIP形態の電子回路装置における回路構成を示す模式図である。
【図4】図4は本発明の第2実施例のSIP形態の電子回路装置における回路構成を示す模式図である。
【図5】図5は本発明の第3実施例のSIP形態の電子回路装置における回路構成を示す模式図である。
【図6】図6は第1従来例に係るSIPの回路構成を示す模式図である。
【図7】図7は第2従来例に係るSIPの構成を示す模式図である。
【図8】図8は単純に半導体チップ間をバンプで接続したSIPにおける回路構成を示す模式図である。
【符号の説明】
1,100…第1半導体チップ、2,200…第2半導体チップ、2a,3a,3b,300a…端子、3,300…実装基板、4…ワイヤボンディング、10…第1半導体集積回路、10a,110a…入力回路、10b,110b…出力回路、11…第1テスト回路、12,15,22,24,FF…フリップフロップ、13…ノーマル/シフト選択回路、14,23…スキャン入力選択回路、16a,25a…スキャン入力パッド、16b,25b…スキャン出力パッド、16c,25c…選択信号パッド、16d,25d…テストモード選択信号入力パッド、17…テストモード選択回路、18,19,26,27…MUX選択回路、20…第2半導体集積回路、20a,210a…入力回路、20b,210b…出力回路、21…第2テスト回路、111a,111b,211a,211b…パッド、112a,112b,212a,212b…バッファ、BP,BPa〜BPf,BPx,BPy,BP100a,BP100b,BP200a,BP200b…バンプ。
【発明の実施の形態】
本発明は電子回路装置およびその動作試験方法に関し、特に複数の半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積された電子回路装置およびその動作試験方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
デジタルビデオカメラ、デジタル携帯電話、あるいはノートパソコンなど、携帯用電子機器の小型化、薄型化、軽量化に対する要求は強くなる一方であり、これに応えるために近年のVLSIなどの半導体装置においては3年で7割の縮小化を実現してきた一方で、このような半導体装置をプリント配線基板上に実装した電子回路装置としても、実装基板(プリント配線基板)上の部品実装密度をいかに向上させるかが重要な課題として研究および開発がなされてきた。
【0003】
例えば、半導体装置のパッケージ形態としては、DIP(Dual Inline Package )などのリード挿入型から表面実装型へと移行し、さらには半導体チップのパッド電極にはんだや金などからなるバンプ(突起電極)を設け、フェースダウンでバンプを介して配線基板に接続するフリップチップ実装法が開発された。
【0004】
さらに、複数個の半導体チップを単一の実装基板上に実装するSIP(System
In Package )へと開発が進んでいる。
図6は、上記のSIPにおける回路構成を示す模式図である。半導体チップ間の接続はワイヤボンディングにより行われている。
例えば、第1半導体チップ100には、入力回路110aと出力回路110bを含む第1半導体集積回路が設けられている。ここで、説明を簡単にするため、第1半導体集積回路のうち入力回路110aと出力回路110bを除く回路を第1主回路と称することにする。第1半導体集積回路は半導体チップの目的や構成などにより異なり、その詳細については省略している。入力回路110aと出力回路110bはそれぞれフリップフロップFFを含んでおり、例えばそれらが直列にn(nは自然数)段接続されてスキャンパス回路を構成する。図面上は入力回路および出力回路についてそれぞれ1つずつ示している。
上記のフリップフロップFFは、クロック信号により動作タイミングが制御され、例えば2系統の入力信号から選択信号に応じて選択した2系統の出力信号を出力する。
さらに第1半導体チップには、パッド111a,111b、および、バッファ112a,112bが設けられている。
第1半導体集積回路への入力信号は、パッド111aおよびバッファ112aを介して入力回路110aへと伝達される。
第1半導体集積回路からの出力信号は、出力回路110bからバッファ112bおよびパッド111bを介して外部へと伝達される。
【0005】
一方、同様にして、例えば、第2半導体チップ200には、入力回路210aと出力回路210bを含む第2半導体集積回路が設けられている。ここで、上記と同様に第2半導体集積回路のうち入力回路210aと出力回路210bを除く回路を第2主回路と称することにする。第2半導体集積回路は半導体チップの目的や構成などにより異なり、その詳細については省略している。入力回路210aと出力回路210bはそれぞれフリップフロップFFを含んでおり、例えばそれらが直列にn(nは自然数)段接続されてスキャンパス回路を構成する。図面上は入力回路および出力回路についてそれぞれ1つずつ示している。
さらに第2半導体チップには、パッド211a,211b、および、バッファ212a,212bが設けられている。
第1半導体集積回路への入力信号は、パッド211aおよびバッファ212aを介して入力回路210aへと伝達される。
第1半導体集積回路からの出力信号は、出力回路210bからバッファ212bおよびパッド211bを介して外部へと伝達される。
【0006】
上記の第1半導体チップ100に設けられた入力用のパッド111aと第2半導体チップ200に設けられた出力用のパッド211bとがワイヤボンディングWBにより接続されており、また、第2半導体チップ200に設けられた入力用のパッド211aと第1半導体チップ100に設けられた出力用のパッド111bとがワイヤボンディングWBにより接続されている。
【0007】
上記の構成のSIPにおいて、各半導体チップの動作の試験や組み合わせた時の動作の試験を行うには、各半導体チップのパッドに針状の形状を有する動作試験用のテスト端子を接触させる空間があるので、第1半導体チップ100に設けられた入出力用のパッド(111a,111b)あるいは第2半導体チップ200に設けられた入出力用のパッド(211a,211b)に動作試験用のテスト端子を接触させ、それぞれの半導体チップに直接信号を入出力して行う。
【0008】
第1半導体チップ100あるいは第2半導体チップ200の動作試験は、例えば以下のように行われる。
入力回路および出力回路において、スキャンモードで動作して入力データが順次出力側にシフトされ、テストパターンが作成される。
テストパターンが作成された後、システムモードで動作して、上記の入力回路および出力回路と第1主回路との信号の受け渡しが行われる。即ち、入力回路から第1主回路にテストパターンが入力され、上記テストパターンに応じて第1主回路において所定の処理がなされ、処理の結果が出力回路に転送される。
システムモード動作の後、入力回路および出力回路は再びスキャンモードで動作することによって、データが順次出力側にシフトされて出力される。
【0009】
また、例えば特許文献1には、図7の模式図に示すように、単一の実装基板300上に第1半導体チップ100と第2半導体チップ200を実装するSIP形態の電子回路装置が開示されている。
第1半導体チップ100には、第1半導体チップ100内に設けられた第1半導体集積回路に接続するように外部ピン接続用のバンプBP100aとチップ間接続用のバンプBP100bが設けられており、バンプ形成面を実装基板300側に向けるフェースダウン方式で実装されている。
また、第2半導体チップ200には、第2半導体チップ200内に設けられた第2半導体集積回路に接続するように外部ピン接続用のバンプBP200aとチップ間接続用のバンプBP200bが設けられており、バンプ形成面を実装基板300側に向けるフェースダウン方式で実装されている。
ここで、外部ピン接続用のバンプBP100aと外部ピン接続用のバンプBP200aは個々に実装基板に形成された端子300aに引き出されており、一方、チップ間接続用のバンプBP100bとチップ間接続用のバンプBP200bは、実装基板300内の配線により接続されながら、端子300aに引き出されている。
【0010】
上記の構成のSIPにおいて、各半導体チップの動作の試験や組み合わせた時の動作の試験を行うには、実装基板300に設けられた端子300aに動作試験用のテスト端子を接触させて行う。
【0011】
【特許文献1】
特開平11−145375号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数の半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積されたSIP形態の電子回路装置は、バンプを介して半導体チップが接続された後においては、バンプによる半導体チップ間の間隙が狭いために動作試験用のテスト端子を接触させることが困難となり、バンプによる両半導体チップ間の接続状態の試験を行うことができなくなってしまう。
図8は、単純に半導体チップ間をバンプで接続したSIPにおける回路構成を示す模式図である。実質的に図6に示すSIPと同様の構成の第1半導体チップ100および第2半導体チップ200間の接続がバンプ(BPx,BPy)により行われている。上記のように第1半導体チップ100および第2半導体チップ200間がバンプで接続され、さらに例えば第2半導体チップ200がさらに実装基板に実装される構成であるとすると、バンプ部分にテスト端子を接触させることができないため、バンプによる両半導体チップ間の接続状態の試験を行うことができない。また、第2半導体チップ200については実装基板300の端子に動作試験用のテスト端子を接触させることで動作試験を行うことができるが、第1半導体チップ100についての動作試験は不可能である。
将来的には、高速動作のためにチップ間配線を短く、配線容量を小さくし、さらに構成するチップの多機能化のためにチップ間の接続配線数を増加する傾向となってきており、このため、バンプの大きさが益々微細化され、バンプによる間隙が例えば20μm程度にまで狭められていくので、上記の問題が益々顕在化する。
【0013】
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、従って本発明の目的は、複数の半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積された電子回路装置において、パッケージを組み立てる前の状態で効率よく動作試験を行うことができ、パッケージに組み立てた後にバンプによる接続状態試験などの試験を行うことができる電子回路装置と、その動作試験方法を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の電子回路装置は、複数の半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積された電子回路装置であって、第1半導体集積回路と前記第1半導体集積回路に接続する第1テスト回路とを有し、前記第1テスト回路に接続するパッドの入出力から前記第1テスト回路を介して前記第1半導体集積回路の動作試験が可能である第1半導体チップと、第2半導体集積回路と前記第2半導体集積回路に接続する第2テスト回路とを有し、前記第2テスト回路に接続するパッドの入出力から前記第2テスト回路を介して前記第2半導体集積回路の動作試験が可能である第2半導体チップと、前記第1テスト回路と前記第2テスト回路を接続するバンプとを有し、前記第1半導体チップと前記第2半導体チップが前記バンプにより接続された状態において、前記第2テスト回路に接続するパッドの入出力から、前記第2テスト回路、前記バンプおよび前記第1テスト回路を介して、前記バンプによる前記第1テスト回路と前記第2テスト回路の接続状態の試験が可能である。
【0015】
上記の本発明の電子回路装置は、第1半導体チップおよび第2半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積されてなる。
ここで、第1半導体チップは第1半導体集積回路とこれに接続する第1テスト回路とを有し、第1テスト回路に接続するパッドの入出力から第1テスト回路を介して第1半導体集積回路の動作試験が可能である。
また、第2半導体チップは第2半導体集積回路とこれに接続する第2テスト回路とを有し、第2テスト回路に接続するパッドの入出力から第2テスト回路を介して第1半導体集積回路の動作試験が可能である。
さらに、第1半導体チップと第2半導体チップがバンプにより接続された状態において、第2テスト回路に接続するパッドの入出力から、第2テスト回路、バンプおよび第1テスト回路を介して、バンプによる第1テスト回路と第2テスト回路の接続状態の試験が可能である構成となっている。
【0016】
また、上記の目的を達成するため、本発明の電子回路装置の動作試験方法は、複数の半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積された電子回路装置の動作試験方法であって、第1半導体集積回路と前記第1半導体集積回路に接続する第1テスト回路とを有する第1半導体チップの動作試験においては、前記第1テスト回路に接続するパッドの入出力から前記第1テスト回路を介して行い、第2半導体集積回路と前記第2半導体集積回路に接続する第2テスト回路とを有する第2半導体チップの動作試験においては、前記第2テスト回路に接続するパッドの入出力から前記第2テスト回路を介して行い、前記第1半導体チップと前記第2半導体チップが前記バンプにより接続された状態において、前記第2テスト回路に接続するパッドの入出力から、前記第2テスト回路、前記バンプおよび前記第1テスト回路を介して、前記バンプによる前記第1テスト回路と前記第2テスト回路の接続状態の試験を行う。
【0017】
上記の本発明の電子回路装置の動作試験方法は、複数の半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積された電子回路装置の動作試験方法である。
まず、第1半導体集積回路とこれに接続する第1テスト回路とを有する第1半導体チップの動作試験においては、第1テスト回路に接続するパッドの入出力から第1テスト回路を介して行う。
また、第2半導体集積回路とこれに接続する第2テスト回路とを有する第2半導体チップの動作試験においては、第2テスト回路に接続するパッドの入出力から第2テスト回路を介して行う。
さらに、第1半導体チップと第2半導体チップがバンプにより接続された電子回路装置の動作試験においては、第2テスト回路に接続するパッドの入出力から、第2テスト回路、バンプおよび第1テスト回路を介して、バンプによる第1テスト回路と第2テスト回路の接続状態の試験を行う。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の電子回路装置およびその動作試験方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0019】
図1は本実施形態に係る電子回路装置の構成を示す模式図である。
第1半導体チップ1には、第1半導体チップ1内に設けられた第1半導体集積回路に接続するようにチップ間接続用のバンプBPが設けられており、バンプ形成面を第2半導体チップ2に向けるフェースダウン方式で、第1半導体チップ1と第2半導体チップ2が接続されている。
上記のバンプBPにより接続された第1半導体チップ1と第2半導体チップ2が、第2半導体チップ2側から実装基板3上に実装されている。第2半導体チップ2の外周部に形成された端子2aと実装基板3の実装面側に形成された端子3aがワイヤボンディング4により接続されている。さらに端子3aは実装基板3の内部に設けられた配線により実装基板3の他方側の面に形成された端子3bに接続している。
上記のように、本実施形態に係る電子回路装置は第1半導体チップおよび第2半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積された電子回路装置である。
【0020】
図2(a)は上記の第1半導体チップ1の構成を示す模式図である。
第1半導体集積回路10とこれに接続する第1テスト回路11とを有する。
第1テスト回路11には不図示のパッドが設けられており、このパッドの入出力から第1テスト回路11を介して第1半導体集積回路10の動作試験が可能となっている。上記のパッドは、第1半導体チップの動作試験にのみ使用されるパッドであり、例えばバンプBPの形成面において面積に余裕がある領域に形成される。
【0021】
図2(b)は上記の第2半導体チップ2の構成を示す模式図である。
第2半導体集積回路20とこれに接続する第2テスト回路21とを有する。
第2テスト回路21には不図示のパッドが設けられており、このパッドの入出力から第2テスト回路21を介して第2半導体集積回路20の動作試験が可能となっている。上記のパッドは、第2半導体チップの動作試験にのみ使用されるように専用に設けられているか、あるいは、ノーマルモードで用いる入出力用パッドとテストのときだけ入れ代わるような構成となっている。
【0022】
図2(c)は上記の第1半導体チップ1と第2半導体チップ2がバンプBPで接続されたSIP形態の電子回路装置の構成を示す模式図である。
第1半導体チップ1と第2半導体チップ2がバンプBPにより接続された状態において、第2テスト回路21に接続するパッドの入出力から、第2テスト回路21、バンプBPおよび第1テスト回路11を介して、バンプBPによる第1テスト回路11と第2テスト回路21の接続状態の試験が可能となっている。
【0023】
またさらに、好ましくは、上記の状態において、第2テスト回路21に接続するパッドの入出力から、第2テスト回路21、バンプBPおよび第1テスト回路11を介して、第1半導体集積回路10の動作試験が可能となっている。
【0024】
上記の動作を可能とするために、第1テスト回路11および第2テスト回路21は、好ましくはデータを入力側から出力側へ順次シフトさせるスキャンパス回路を含む。
スキャンパス回路は、例えばフリップフロップがn(nは自然数)段接直列に続されて構成されている。フリップフリップは、クロック信号により動作タイミングが制御され、例えば2系統の入力信号から選択信号に応じて選択した2系統の出力信号を出力する。
【0025】
上記の本実施形態に係る電子回路装置によれば、複数の半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積された電子回路装置において、パッケージを組み立てる前の状態で効率よく動作試験を行うことができ、パッケージに組み立てた後にバンプによる接続状態試験などの試験を行うことができる。
【0026】
上記の本実施形態に係る電子回路装置の動作試験方法について説明する。
第1半導体チップ1の動作試験は、第2半導体チップとバンプにより接続する前に行い、第1テスト回路11に接続するように形成された不図示のパッドに動作試験用のテスト端子を接触させ、ここでの入出力から第1テスト回路11を介して行う。
【0027】
また、第2半導体チップ2の動作試験は、第1半導体チップとバンプにより接続する前に行い、第2テスト回路21に接続するように形成された不図示のパッドに動作試験用のテスト端子を接触させ、ここでの入出力から第2テスト回路21を介して行う。
【0028】
さらに、第1半導体チップ1と第2半導体チップ2がバンプBPにより接続された状態においては、第2テスト回路2に接続する不図示のパッドの入出力から、第2テスト回路21、バンプBPおよび第1テスト回路22を介して、バンプBPによる第1テスト回路11と第2テスト回路21の接続状態の試験を行う。
【0029】
またさらに、好ましくは、上記の状態において、第1半導体チップ1と第2半導体チップ2がバンプBPにより接続された電子回路装置の動作試験において、第2テスト回路21に接続する不図示のパッドの入出力から、第2テスト回路21、バンプBPおよび第1テスト回路11を介して、第1半導体集積回路10の動作試験を行う。
【0030】
上記の本実施形態に係る電子回路装置の動作試験方法によれば、複数の半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積された電子回路装置を試験するときに、パッケージを組み立てる前の状態で効率よく動作試験を行うことができ、パッケージに組み立てた後にバンプによる接続状態試験などの試験を行うことができる。
【0031】
(第1実施例)
図3は本実施例のSIP形態の電子回路装置における回路構成を示す模式図である。半導体チップ間の接続はバンプ(図面上5個のバンプBPa〜BPe)により行われている。
第1半導体チップ1には、入力回路10aと出力回路10bを含む第1半導体集積回路と、第1テスト回路11が設けられている。
【0032】
ここで、説明を簡単にするため、第1半導体集積回路のうち入力回路10aと出力回路10bを除く回路を第1主回路と称することにする。第1半導体集積回路は半導体チップの目的や構成などにより異なり、その詳細については省略している。入力回路10aと出力回路10bはそれぞれフリップフロップFFを含んでおり、例えばそれらが直列にn(nは自然数)段接続されてスキャンパス回路を構成する。図面上は入力回路および出力回路についてそれぞれ1つずつ示している。
上記のフリップフロップFFは、クロック信号により動作タイミングが制御され、例えば2系統の入力信号から選択信号に応じて選択した2系統の出力信号を出力する。
【0033】
第1テスト回路11は、フリップフロップ12、ノーマル/シフト選択回路13、スキャン入力選択回路14およびフリップフロップ15を有する。
即ち、ノーマルモード時に第1半導体チップの入力用に用いられるバンプBPdと入力回路10aの間にフリップフロップ15が設けられており、ノーマルモード時に第1半導体チップの出力用に用いられるバンプBPaと出力回路10bの間にフリップフロップ12が設けられている。ノーマル/シフト選択回路13およびスキャン入力選択回路14はこれらフリップフロップ(12,15)に信号を入力するように接続されている。
また、入出力用の専用のパッドとして、スキャン入力選択回路14へ入力するスキャン入力パッド16a、フリップフロップ12からのスキャン出力パッド16b、ノーマル/シフト選択回路13へ入力する選択信号パッド16cが形成されている。
【0034】
一方、同様にして、第2半導体チップ2には、入力回路20aと出力回路20bを含む第2半導体集積回路と、第2テスト回路21が設けられている。
ここで、上記と同様に第2半導体集積回路のうち入力回路20aと出力回路20bを除く回路を第2主回路と称することにする。第2半導体集積回路は半導体チップの目的や構成などにより異なり、その詳細については省略している。入力回路20aと出力回路20bはそれぞれフリップフロップFFを含んでおり、例えばそれらが直列にn(nは自然数)段接続されてスキャンパス回路を構成する。図面上は入力回路および出力回路についてそれぞれ1つずつ示している。
【0035】
第2テスト回路21は、フリップフロップ22、スキャン入力選択回路23およびフリップフロップ24を有する。
即ち、ノーマルモード時に第2半導体チップの入力用に用いられるバンプBPaと入力回路20aの間にフリップフロップ22が設けられており、ノーマルモード時に第2半導体チップの出力用に用いられるバンプBPdと出力回路20bの間にフリップフロップ24が設けられている。スキャン入力選択回路23はこれらフリップフロップ(22,24)に信号を入力するように接続されている。
また、入出力用の専用あるいはノーマルモードで用いる入出力用パッドとテストのときだけ入れ代わるような構成となっているパッドとして、フリップフロップ24へ入力するスキャン入力パッド25a、フリップフロップ22からのスキャン出力パッド25b、ノーマル/シフト選択回路13およびフリップフロップ(22,24)に入力する選択信号パッド25cが形成されている。
【0036】
上記の構成の第1半導体チップ1と第2半導体チップ2がバンプBPa〜BPeにより接続されている。
【0037】
本実施例に係るSIP形態の電子回路装置において、各半導体チップの個別の動作試験は、バンプにより接続する前に以下のようにして行う。
即ち、第1半導体チップ1においては、スキャン入力パッド16a、スキャン出力パッド16bおよび選択信号パッド16cに動作試験用のテスト端子を接触させ、選択信号パッド16cからの選択信号Aを入力して、スキャン入力パッド16aからデータ信号Bをフリップフロップ15を介して第1半導体集積回路の入力回路10aへ順次送り込み、スキャンモードでの動作により入力データを順次出力側にシフトし、テストパターンを作成する。
テストパターンを作成した後、システムモードで動作させ、上記の入力回路および出力回路と第1主回路との信号の受け渡しを行う。即ち、入力回路から第1主回路にテストパターンを入力し、上記テストパターンに応じて第1主回路において所定の処理がなされた結果を出力回路に転送する。
システムモード動作の後、入力回路および出力回路を再びスキャンモードで動作し、順次出力側にシフトして、データ信号Cをスキャン出力パッド16bから出力する。
【0038】
第2半導体チップ2においても同様であり、スキャン入力パッド25a、スキャン出力パッド25bおよび選択信号パッド25cに動作試験用のテスト端子を接触させ、選択信号パッド25cからの選択信号Dを入力して、スキャン入力パッド25aからデータ信号Eを、フリップフロップ24、スキャン入力選択回路23およびフリップフロップ22を介して第2半導体集積回路の入力回路20aへ順次送り込み、スキャンモードでの動作により入力データを順次出力側にシフトしてテストパターンを作成し、システムモード動作により入力回路から第1主回路にテストパターンを入力し、上記テストパターンに応じて第1主回路において所定の処理がなされた結果を出力回路に転送し、さらにスキャンモードで動作して、フリップフロップ24、スキャン入力選択回路23およびフリップフロップ22を介して順次出力側にシフトし、データ信号Fをスキャン出力パッド25bから出力する。
【0039】
また、第1および第2半導体チップ(1,2)をバンプ(BPa〜BPe)で接続してパッケージに組み立てた後に、バンプによる接続状態試験を行う場合は、以下のようにして行う。
ノーマル/シフト選択回路13およびスキャン入力選択回路14への入力は、第2半導体チップ2上のスキャン入力パッド25aおよび選択信号パッド25cからの入力を選択する。スキャン入力パッド25aからデータ信号Eを、フリップフロップ24およびフリップフロップ15を介して、経路Gに伝達し、フリップフロップ12およびフリップフロップ22を介してスキャン出力パッド25bから出力する。
このようにして、経路Gを通過させて試験を行うことで、第1および第2半導体チップ(1,2)間のバンプによる接続状態を試験することができる。経路Gとして、図3のように、第1半導体集積回路を通過しないよう用意すれば、さらに効率よく第1および第2半導体チップ(1,2)間のバンプによる接続状態を試験できる。
【0040】
また、第2テスト回路21、バンプ(BPa〜BPe)および第1テスト回路11を介して、第1半導体集積回路の動作試験を行うこともでき、以下のように行う。
ノーマル/シフト選択回路13およびスキャン入力選択回路14への入力は、第2半導体チップ2上のスキャン入力パッド25aおよび選択信号パッド25cからの入力を選択する。スキャン入力パッド25aからデータ信号Eを、フリップフロップ24およびフリップフロップ15を介して、第1半導体集積回路の入力回路10aへと入力してテストパターンを作成し、システムモード動作で動作させて第1主回路による処理の結果を出力回路に転送し、出力データをフリップフロップ12およびフリップフロップ22を介してスキャン出力パッド25bから出力する。
【0041】
尚、第1および第2半導体チップ(1,2)をバンプ(BPa〜BPe)で接続してパッケージに組み立てたSIP形態としてのノーマルモードにおいては、第2半導体集積回路の出力回路20bからの出力が、フリップフロップ24、バンプBPdおよびフリップフロップ15を介して第1半導体集積回路の入力回路10aへと入力され、第1半導体集積回路の出力回路10bからの出力が、フリップフロップ12、バンプBPaおよびフリップフロップ22を介して第2半導体集積回路の入力回路20aへと入力される。
【0042】
(第2実施例)
図4は本実施例のSIP形態の電子回路装置における回路構成を示す模式図である。半導体チップ間の接続はバンプ(図面上6個のバンプBPa〜BPf)により行われている。
【0043】
実質的に第1実施例のSIP形態の電子回路装置と同様であるが、以下の点で異なっている。
まず、第1半導体チップにおいて、第1テスト回路内に、テストモード選択信号入力パッド16dと、これから信号が入力されるテストモード選択回路17が追加され、さらにテストモード選択回路17からの出力に応じて2系統の入力から一方を選択して出力するMUX選択回路18が追加されている。
第2半導体チップにおいても、第2テスト回路内に、テストモード選択信号入力パッド25dが追加され、テストモード選択信号入力パッド25dからの入力に応じて2系統の入力から一方を選択して出力するMUX選択回路26が追加されている。
また、テストモード選択信号入力パッド25dからの入力は新たに追加されたバンプBPfを介してテストモード選択回路17に入力されるようになっている。
【0044】
さらに、第1半導体チップにおいて、第1半導体集積回路の出力回路10bからの出力が2系統に分岐され、一方の出力Hは第1実施例と同様にフリップフロップ12に入力される。フリップフロップ12の出力は、バンプBPbを介してフリップフロップ22に入力される。フリップフロップ22の出力は、出力パッド25bから出力されるか、あるいはMUX選択回路26に入力される。
出力回路10bからの他方の出力Iは、バンプBPaを介して直接MUX選択回路26に入力される。
ここで、MUX選択回路26は、テストモード選択信号に応じて、出力回路10bからフリップフロップ12、バンプBPbおよびフリップフロップ22を介してした出力と、出力回路10bからの直接の出力Iから、選択して第2半導体集積回路の入力回路20aに入力することができる。
第2半導体集積回路の出力回路20bからも同様に出力Jと出力Kに分岐され、上記の構成と同様に第1半導体集積回路の入力回路10aへ入力される構成となっている。
【0045】
上記の構成において、テストモードにおいては、フリップフロップ12、バンプBPbおよびフリップフロップ22を経由する経路と、フリップフロップ24、バンプBPeおよびフリップフロップ15を経由する経路により、バンプによる接続状態試験、あるいは、第2テスト回路21、バンプおよび第1テスト回路11を介した第1半導体集積回路の動作試験を行うこともできる。
一方、ノーマルモードにおいては、第1半導体集積回路の出力回路10bからの出力Iを直接第2半導体集積回路の入力回路20aに入力し、また、第2半導体集積回路の出力回路20bからの出力Kを直接第1半導体集積回路の入力回路10aに入力することができる。
従って、ノーマルモードにおいて、2段のフリップフロップを回避して接続することができ、ノーマルモードの動作において2クロック分動作が遅れてしまうことを防止することができる。
【0046】
その他、第1実施例と同様に、第1および第2半導体チップ(1,2)をバンプで接続してパッケージに組み立てた後に、バンプによる接続状態試験や、第2テスト回路21、バンプおよび第1テスト回路11を介しての第1半導体集積回路の動作試験を行うことができる。
【0047】
(第3実施例)
図5は本実施例のSIP形態の電子回路装置における回路構成を示す模式図である。半導体チップ間の接続はバンプ(図面上6個のバンプBPa〜BPf)により行われている。
【0048】
実質的に第2実施例のSIP形態の電子回路装置と同様であるが、以下の点で異なっている。
第1半導体チップの第1テスト回路内において、フリップフロップ12から出力Lと出力Mの2系統で出力され、一方の出力Lと第1半導体集積回路の出力回路10bからの出力Iから出力を選択するMUX選択回路19が追加され、その出力がバンプBPaを介してMUX選択回路26に入力される構成となっている。
また、第2半導体チップの第2テスト回路内において、フリップフロップ24から出力Nと出力Oの2系統で出力され、一方の出力Nと第2半導体集積回路の出力回路20bからの出力Kから出力を選択するMUX選択回路27が追加され、その出力がバンプBPdを介してMUX選択回路18に入力される構成となっている。
MUX選択回路26およびMUX選択回路18は、テストモード選択信号入力パッド25dからの入力あるいはテストモード選択回路17からの入力により、2系統の入力から選択して出力する。
【0049】
実施例2の構成において、バンプ(BPa,BPd)はノーマルモードにおいて使用する出力Iと出力Kの伝達に用いられるのみであり、テストモードでは使用されないため、これらのバンプによる接続状態試験を行うことができない。
しかし、本実施例においては、テストモードにおいてもフリップフロップ12からの出力Lを選択してバンプBPaに伝達し、また、フリップフロップ24からの出力Nを選択してバンプBPdに伝達し、それらを観測することで、バンプ(BPa,BPd)に対する接続状態試験を行うことが可能となり、これらのバンプによる接続不良による断線あるいは抵抗値増大を測定することができる。また、これらの接続不良が発見された場合、これらのバンプを介する経路のスピードを測定することにより、接続不良を断線あるいは抵抗値増大のいずれかに分類することができ、パッケージ工程の歩留り改善に関する重要な情報を得ることができる。
【0050】
バンプ(BPa,BPd)に対する接続状態試験を行う場合以外は、第2実施例と同様に、テストモードにおいては、フリップフロップ12からの出力MをバンプBPbおよびフリップフロップ22を介する経路で伝達し、また、フリップフロップ24からの出力OをバンプBPeおよびフリップフロップ15を介する経路で伝達する。ノーマルモードにおいては、第1半導体集積回路の出力回路10bからの出力IをバンプBPaを介して第2半導体集積回路の入力回路20aに入力し、また、第2半導体集積回路の出力回路20bからの出力KをバンプBPdを介して第1半導体集積回路の入力回路10aに入力する。
【0051】
本実施例においても、第1実施例と同様に、第1および第2半導体チップ(1,2)をバンプで接続してパッケージに組み立てた後に、バンプによる接続状態試験や、第2テスト回路21、バンプおよび第1テスト回路11を介しての第1半導体集積回路の動作試験を行うことができる。
【0052】
上記の3つの実施例においては、各半導体チップに対してオーバーヘッドとなる第1テスト回路11および第2テスト回路21の回路としての大きさの程度が異なっている。しかし、オーバーヘッドが大きくなるに従って、ノーマルモード動作への影響を回避したり、ノーマルモードで使用するバンプの全てについてテストモードで接続試験を行うことができるようになる。
従って、各半導体チップの目的や構成などに応じて、オーバーヘッドとなる第1テスト回路11および第2テスト回路21として追加する回路のレベルを選択すればよい。
例えば、ノーマルモードにおいても信号伝達が遅れても構わない場合には、第1実施例の構成を採用し、オーバーヘッドとなる回路を追加する余裕がある場合には、第2実施例あるいは第3実施例の構成を採用する。
【0053】
本発明は上記の実施形態に限定されない。
例えば、第1半導体集積回路や第2半導体集積回路の目的や構成などに限定がなく、複数の半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積されたSIP形態の電子回路装置である限り、いずれの目的および構成にも本発明を適用することができる。
その他、本発明の要旨を逸脱いない範囲で種々の変更が可能である。
【0054】
【発明の効果】
本発明の電子回路装置によれば、複数の半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積された電子回路装置において、パッケージを組み立てる前の状態で効率よく動作試験を行うことができ、パッケージに組み立てた後にバンプによる接続状態試験などの試験を行うことができる。
【0055】
本発明の電子回路装置の動作試験方法によれば、複数の半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積された電子回路装置を試験するときに、パッケージを組み立てる前の状態で効率よく動作試験を行うことができ、パッケージに組み立てた後にバンプによる接続状態試験などの試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の実施形態に係る電子回路装置の構成を示す模式図である。
【図2】図2(a)は本発明の実施形態に係る第1半導体チップの構成を示す模式図であり、図2(b)は第2半導体チップの構成を示す模式図であり、図2(c)は第1半導体チップと第2半導体チップがバンプで接続されたSIP形態の電子回路装置の構成を示す模式図である。
【図3】図3は本発明の第1実施例のSIP形態の電子回路装置における回路構成を示す模式図である。
【図4】図4は本発明の第2実施例のSIP形態の電子回路装置における回路構成を示す模式図である。
【図5】図5は本発明の第3実施例のSIP形態の電子回路装置における回路構成を示す模式図である。
【図6】図6は第1従来例に係るSIPの回路構成を示す模式図である。
【図7】図7は第2従来例に係るSIPの構成を示す模式図である。
【図8】図8は単純に半導体チップ間をバンプで接続したSIPにおける回路構成を示す模式図である。
【符号の説明】
1,100…第1半導体チップ、2,200…第2半導体チップ、2a,3a,3b,300a…端子、3,300…実装基板、4…ワイヤボンディング、10…第1半導体集積回路、10a,110a…入力回路、10b,110b…出力回路、11…第1テスト回路、12,15,22,24,FF…フリップフロップ、13…ノーマル/シフト選択回路、14,23…スキャン入力選択回路、16a,25a…スキャン入力パッド、16b,25b…スキャン出力パッド、16c,25c…選択信号パッド、16d,25d…テストモード選択信号入力パッド、17…テストモード選択回路、18,19,26,27…MUX選択回路、20…第2半導体集積回路、20a,210a…入力回路、20b,210b…出力回路、21…第2テスト回路、111a,111b,211a,211b…パッド、112a,112b,212a,212b…バッファ、BP,BPa〜BPf,BPx,BPy,BP100a,BP100b,BP200a,BP200b…バンプ。
Claims (5)
- 複数の半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積された電子回路装置であって、
第1半導体集積回路と前記第1半導体集積回路に接続する第1テスト回路とを有し、前記第1テスト回路に接続するパッドの入出力から前記第1テスト回路を介して前記第1半導体集積回路の動作試験が可能である第1半導体チップと、
第2半導体集積回路と前記第2半導体集積回路に接続する第2テスト回路とを有し、前記第2テスト回路に接続するパッドの入出力から前記第2テスト回路を介して前記第2半導体集積回路の動作試験が可能である第2半導体チップと、
前記第1テスト回路と前記第2テスト回路を接続するバンプと
を有し、
前記第1半導体チップと前記第2半導体チップが前記バンプにより接続された状態において、前記第2テスト回路に接続するパッドの入出力から、前記第2テスト回路、前記バンプおよび前記第1テスト回路を介して、前記バンプによる前記第1テスト回路と前記第2テスト回路の接続状態の試験が可能である
電子回路装置。 - 前記第1半導体チップと前記第2半導体チップが前記バンプにより接続された状態において、前記第2テスト回路に接続するパッドの入出力から、前記第2テスト回路、前記バンプおよび前記第1テスト回路を介して、前記第1半導体集積回路の動作試験が可能である
請求項1に記載の電子回路装置。 - 前記第1テスト回路および前記第2テスト回路は、データを入力側から出力側へ順次シフトさせるスキャンパス回路を含む
請求項1に記載の電子回路装置。 - 複数の半導体チップがバンプにより接続されて積層され、1つのパッケージに集積された電子回路装置の動作試験方法であって、
第1半導体集積回路と前記第1半導体集積回路に接続する第1テスト回路とを有する第1半導体チップの動作試験においては、前記第1テスト回路に接続するパッドの入出力から前記第1テスト回路を介して行い、
第2半導体集積回路と前記第2半導体集積回路に接続する第2テスト回路とを有する第2半導体チップの動作試験においては、前記第2テスト回路に接続するパッドの入出力から前記第2テスト回路を介して行い、
前記第1半導体チップと前記第2半導体チップが前記バンプにより接続された状態において、前記第2テスト回路に接続するパッドの入出力から、前記第2テスト回路、前記バンプおよび前記第1テスト回路を介して、前記バンプによる前記第1テスト回路と前記第2テスト回路の接続状態の試験を行う
電子回路装置の動作試験方法。 - 前記第1半導体チップと前記第2半導体チップが前記バンプにより接続された電子回路装置の動作試験においては、前記第2テスト回路に接続するパッドの入出力から、前記第2テスト回路、前記バンプおよび前記第1テスト回路を介して、前記第1半導体集積回路の動作試験を行う
請求項4に記載の電子回路装置の動作試験方法。
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