JP2006269901A - 半導体集積回路、およびボンディングオプションパッドの検査方法 - Google Patents

半導体集積回路、およびボンディングオプションパッドの検査方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 ボンディングオプションパッドを直接制御し、ボンディング不良等の故障検出を確実に行なうことができる、半導体集積回路を提供する。
【解決手段】 ボンディングオプションパッド1を抵抗器2aを介して回路内の電源VDDに接続するPchトランジスタ2と、ボンディングオプションパッド1を抵抗器3aを介して回路内のVSS(GND)に接続するNchトランジスタ3を設け、ボンディングオプションパッド1をリードフレームのVDDまたはVSS端子に接続した状態で、Pchトランジスタ2とNchトランジスタ3を交互にON、OFFさせ(ボンディングオプションパッドを直接制御し)、その際に流れる電流を測定し、故障を判定する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、複数の回路機能の中から1つの回路機能を選択(または、回路機能を制限)するためのボンディングオプション機能を備えた半導体集積回路装置に関し、特に、外部端子に直接接続されないボンディングオプションパッドを直接制御してボンディングオプションパッドの不良等を検出することができる、半導体集積回路、およびボンディングオプションパッドの検査方法に関する。
半導体集積回路(単に、「LSI」ともいう)においては、製品開発の効率化と市場要求に対応するために、1チップに複数の回路機能を備えるとともに、それらを選択するための切り換え手段としてボンディングオプションパッド(PAD:端子)を設けているものがある。
図2は、半導体集積回路のボンディングオプションパッドについて説明するための図である。図2に示す半導体集積回路は、ボンディングオプション方式の半導体集積回路の例であり、半導体基板10上に複数の回路機能を有する半導体集積回路11を形成し、この半導体集積回路11内の選択可能な回路機能に対応したボンディングオプションパッド12を設けている。なお、このボンディングオプションパッド12は、半導体集積回路11内の選択可能な回路機能の数に応じて複数設けられる場合もある。
そして、このボンディングオプションパッド12を、ワイヤ13により、リードフレームのVDDあるいはVSS(GND)に選択的に接続することにより、半導体集積回路11が有する回路機能を選択する。
LSIの完成品検査工程では、ボンディングオプションパッド12ついては、電気的に固定された状態になっており、外部端子からは、論理信号1/0(VDD/GNDレベルの信号)の切り替え制御ができないように構成されている。そのため、完成品での論理的なファンクションテストによって、間接的にボンディングオプションパッド12の良否を判別するのが一般的であった。
しかしながら、論理的なファンクションテストのみでGO/NG(合格/不合格)判定を行なった場合、ボンディングの不良や、ボンディングオプションパッド12に接続される内部プルアップまたはプルダウン抵抗等に故障があり、ボンディングオプションパッド12がハイインピーダンス状態となった場合などには、論理的なファンクションテストだけでは正確に故障検出ができない場合がある。このため、ボンディングオプションパッド12を直接制御して検査する方法が求められていた。
なお、このような問題に関連する従来技術として、ボンディング不良などによる半導体集積回路としての特性不良を選別する集積回路装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この従来技術は、半導体集積回路内の複数の回路機能ブロックが、それぞれボンディングオプションパッドとGND用パッドを備え、各GND用パッドが数オームのGND基板抵抗(チップ抵抗)で接続されるとともに、各GND用パッドが外部のGNDリードに接続される半導体集積回路において、各々の回路機能ブロックに対応するGND用パッドを同一の外部GNDリードにボンディング接続した時に、ある回路機能ブロックのGND用パッドがGNDリードからはずれていても、当該回路機能ブロックのGND用パッドはGND基板抵抗(チップ抵抗)で接続されているため、集積回路装置の選定工程においては選別できず、不良特性を持ったままの集積回路装置が市場に出てしまうという欠点を解決することを目的としたものである。
しかしながら、上記従来技術は、GND用パッドのGNDリードへの接続不良の問題を解決するためのものであり、本発明のようにボンディングオプションパッド自身を直接制御して、その機能の良否判定を行なおうとするものとは、その目的と構成が異なるものである。
特開昭63−296234号公報
上述したように、ボンディングオプションパッドについて、論理的なファンクションテストのみでGO/NG(合格/不合格)判定を行なった場合、ボンディングの不良や、内部プルアップ/プルダウン抵抗等に故障があって、ボンディングオプションパッドがハイインピーダンス状態となった時などには、論理的なファンクションテストだけでは正確に故障検出ができない場合がある。このため、ボンディングオプションパッドを直接制御して検査する方法が求められていた。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、LSIの出荷テスト時に、ボンディングオプションパッドを直接制御し、ボンディング不良等の故障検出を確実に行なうことができる、半導体集積回路、およびボンディングオプションパッドの検査方法を提供することにある。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の半導体集積回路は、ボンディングオプションパッドを有する半導体集積回路であって、前記ボンディングオプションパッドを抵抗器を介して回路内電源と接続する第1のスイッチング手段と、前記ボンディングオプションパッドを抵抗器を介して回路内GNDと接続する第2のスイッチング手段と、前記第1および第2のスイッチング手段を交互にオンオフするスイッチング制御手段とを備えることを特徴とする。
これにより、簡単なテスト回路を付加するだけで、スイッチング手段をON、OFFさせた際に流れる電流値を測定することにより故障判定が行なえるようになり、ボンディングオプションパッドのボンディング不良が確実に検出できる。また、ボンディングオプションパッドに配線接続された内蔵プルアップ抵抗またはプルダウン抵抗の単独故障についても、正確な故障検出が可能になる。
また、本発明の半導体集積回路は、ボンディングオプションパッドを有する半導体集積回路であって、前記ボンディングオプションパッドを抵抗器を介して回路内電源と接続するPchチャネルトランジスタと、前記ボンディングオプションパッドを抵抗器を介して回路内GNDと接続するNchトランジスタと、前記PchトランジスタとNchトランジスタを交互にオンオフするスイッチング制御手段とを備えることを特徴とする。
これにより、簡単なテスト回路を付加するだけで、スイッチング手段をON、OFFさせた際に流れる電流値を測定することにより故障判定が行なえるようになり、ボンディングオプションパッドのボンディング不良が確実に検出できる。また、ボンディングオプションパッドに配線接続された内蔵プルアップ抵抗またはプルダウン抵抗の単独故障についても、正確な故障検出が可能になる。
また、本発明の半導体集積回路は、前記ボンディングオプションパッドには、回路内電源に接続するプルアップ抵抗または回路内GNDに接続するプルダウン抵抗のいずれかが配線接続されていることを特徴とする。
これにより、ボンディングオプションパッドに配線接続されたプルアップ抵抗またはプルダウン抵抗の単独故障について、正確な故障検出が可能になる。
また、本発明のボンディングオプションパッドの検査方法は、ボンディングオプションパッドを有する半導体集積回路における前記ボンディングオプションパッドの検査方法であって、前記ボンディングオプションパッドを第1のスイッチング手段により抵抗器を介して電源と接続するステップと、前記ボンディングオプションパッドを第2のスイッチング手段により抵抗器を介してGNDと接続するステップと、前記ボンディングオプションパッドにプルアップ抵抗またはプルダウン抵抗が接続されていない場合には、該ボンディングオプションパッドを電源あるいはGNDに接続し、前記ボンディングオプションパッドにプルアップ抵抗またはプルダウン抵抗が接続されている場合には、該ボンディングパッドをオープンにするか、または、リードフレームの電源あるいはGNDに接続するステップと、前記第1および第2のスイッチング手段を交互にオンオフするステップと、前記第1のスイッチング手段および第2のスイッチング手段を交互にオンオフさせた際に流れる各電流の電流値を測定するステップと、前記第1のスイッチング手段および第2のスイッチング手段を交互にオンオフさせた際に流れる各電流の電流値が所定の範囲内にあるかを判定し、故障を判定するステップとを有することを特徴とする。
これにより、簡単なテスト回路を付加するだけで、スイッチング手段をON、OFFさせた際に流れる電流値を測定することにより故障判定が行なえるようになり、ボンディングオプションパッドのボンディング不良が確実に検出できる。また、ボンディングオプションパッドに接続された内蔵プルアップ抵抗またはプルダウン抵抗の単独故障についても、正確な故障検出が可能になる。
本発明の半導体集積回路においては、ボンディングオプションパッドを抵抗器を介して回路内の電源に接続する第1のスイッチング手段と、ボンディングオプションパッドを抵抗器を介して回路内のGNDに接続する第2のスイッチング手段を設け、ボンディングオプションパッドをリードフレームの電源またはGNDに接続した状態で、第1および第2のスイッチング手段を交互にON、OFFさせ(ボンディングオプションパッドを直接制御し)、その際に流れる電流値を測定するようにしたので、これにより、簡単なテスト回路を付加するだけで、スイッチング手段をON、OFFさせた際に流れる電流値を測定することにより故障判定が行なえるようになり、ボンディングオプションパッドのボンディング不良が確実に検出できる。また、ボンディングオプションパッドに配線接続された内蔵プルアップ抵抗またはプルダウン抵抗の単独故障についても、正確な故障検出が可能になる。
また、本発明の半導体集積回路においては、ボンディングオプションパッドを抵抗器を介して回路内の電源に接続するPchトランジスタと、ボンディングオプションパッドを抵抗器を介して回路内のGNDに接続するNchトランジスタを設け、ボンディングオプションパッドをリードフレームの電源またはGNDに接続した状態で、PchトランジスタとNchトランジスタを交互にON、OFFさせ(ボンディングオプションパッドを直接制御し)、その際に流れる電流値を測定するようにしたので、これにより、簡単なテスト回路を付加するだけで、スイッチング手段をON、OFFさせた際に流れる電流値を測定することにより故障判定が行なえるようになり、ボンディングオプションパッドのボンディング不良が確実に検出できる。また、ボンディングオプションパッドに配線接続された内蔵プルアップ抵抗またはプルダウン抵抗の単独故障についても、正確な故障検出が可能になる。
また、本発明の半導体集積回路においては、前記ボンディングオプションパッドには、回路内の電源に接続するプルアップ抵抗または回路内のGNDに接続するプルダウン抵抗のいずれかが配線接続されているようにし、ボンディングオプションパッドをオープン、あるいはリードフレームの電源またはGNDに接続した状態で、第1および第2のスイッチング手段を交互にON、OFFさせ(ボンディングオプションパッドを直接制御し)、その際に流れる電流値を測定するようしたので、これにより、ボンディングオプションパッドに接続されたプルアップ抵抗またはプルダウン抵抗の単独故障について、正確な故障検出が可能になる。
また、本発明のボンディングオプションパッドの検査方法においては、ボンディングオプションパッドを抵抗器を介して回路内の電源に接続する第1のスイッチング手段と、ボンディングオプションパッドを抵抗器を介して回路内のGNDに接続する第2のスイッチング手段を設け、ボンディングオプションパッドにプルアップ抵抗またはプルダウン抵抗が接続されていない場合は、ボンディングオプションパッドをリードフレームの電源またはGNDに接続した状態で、ボンディングオプションパッドにプルアップ抵抗またはプルダウン抵抗が接続されている場合は、ボンディングオプションパッドをオープンにするか、またはリードフレームの電源またはGNDに接続した状態で、第1および第2のスイッチング手段を交互にON、OFFし(ボンディングオプションパッドを直接制御し)、その際に流れる電流値を測定するようにしたので、これにより、簡単なテスト回路を付加するだけで、スイッチング手段をON、OFFさせた際に流れる電流値を測定することにより故障判定が行なえるようになり、ボンディングオプションパッドのボンディング不良が確実に検出できる。また、ボンディングオプションパッドに接続された内蔵プルアップ抵抗またはプルダウン抵抗の単独故障についても、正確な故障検出が可能になる。
次に本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の半導体集積回路のボンディングオプションパッド周辺の回路構成例を示す図である。
図1に示すように、ボンディングオプション用の入力パッド(ボンディングオプションパッド)1に接続されるセル内部において、高抵抗(20kΩ〜200kΩ程度)の抵抗器2aを有するPch(Pチャネル)トランジスタ(第1のスイッチング手段)2を介して、ボンディングオプションパッド1を電源(VDD)に配線接続する。また、高抵抗(20kΩ〜200kΩ程度)の抵抗器3aを有するNch(Nチャネル)トランジスタ(第2のスイッチング手段)3を介して、ボンディングオプションパッド1をVSS(GND)に配線接続する。また、内部テスト信号(TEST_l、TEST_2)によって、Pchトランジスタ2およびNchトランジスタ3のオン/オフ制御ができるようにする。この内部テスト信号(TEST_l、TEST_2)は、内部テスト信号生成論理部(スイッチング制御手段)6により生成される。
また、ボンディングオプションパッド1には、プルアップ抵抗器4、又はプルダウン抵抗器5が配線接続されていても良い。この場合は、ボンディングオプション時には外部のリードフレーム端子に接続するかしないかで回路機能を切替える。
内部テスト信号TEST_1、TEST_2は通常動作時には、論理“0”固定で、テスト時のみ必要に応じで論理“1”が設定される。なお、内部テスト信号TEST_lが論理“1”の場合に、Pchトランジスタ2はONし、論理“0”の場合に、Pchトランジスタ2はOFFする。同様にして、内部テスト信号TEST_2が論理“1”の場合に、Nchトランジスタ3はONし、論理“0”の場合に、Nchトランジスタ3はOFFする。
[プルアップ抵抗とプルダウン抵抗のどちらも内蔵しない場合のテスト方法]
ボンディングオプションパッド1に配線接続されるプルアップ抵抗器4もプルダウン抵抗器5のどちらも内蔵せず、ボンディングオプションパッド1が、ワイヤ13により、リードフレームのVDD、またはリードフレームのVSSのリードに必ずボンディングされる場合のテスト方法については、以下のようにする。
最初に、ボンディングオプションパッド1がリードフレームのVDDに接続される場合について説明する。ボンディングオプションパッド1がリードフレームのVDDに接続される場合は、以下の手順によりテストする。
第1番目に、内部テスト信号TEST_1=0、TEST_2=1に設定すると、図1中のNchトランジスタ3がONし、Pchトランジスタ2はOFFとなり、VDD−VSS間に抵抗器3aを介して電流パスができ、電流が流れる。
第2番目に、Nchトランジスタ3の抵抗器3aの抵抗値のバラツキを考慮した電流リミットを設定しておき、LSIをスタティックな状態(LSIの本来の回路機能を作動させない状態)に設定し、テスターで電流値を測定する。なお、電流値の測定については、例えば、「TEST_1=0、TEST_2=0」の場合(Nchトランジスタ3もOFFとなるので抵抗器3aには電流は流れない)の電源電流値と、「TEST_1=0、TEST_2=1」の場合の電源電流値の差分を求め、間接的に抵抗器3aに流れる電流値を求めることもできる。
第3番目に、ボンディング不良がある場合には、電流値がNchトランジスタ3の抵抗器3aのバラツキの範囲を外れてしまうため、テスター検査でスクリーニングすることが可能となる。
第4番目に、TEST_1=1、TEST_2=0に設定すると、図1中のNchトランジスタ3はOFFし、Pchトランジスタ2がONするが、Pchトランジスタ2のソース電位とVDDは同電位であるため、正常であれば電流パスはなく、電流は流れない。
次に、ボンディングオプションパッド1がリードフレームのVSSに接続される場合について説明する。
第1番目に、内部テスト信号TEST_1=1、TEST_2=0に設定すると、図1中のNchトランジスタ3がOFFし、Pchトランジスタ2はONとなり、VDD−VSS間に抵抗器2aを介して電流パスでき、電流が流れる。
第2番目に、Pchトランジスタ2の抵抗器2aの抵抗値のバラツキを考慮した電流リミットを設定しておき、LSIをスタティックな状態に設定し、テスターで電流値を測定する。
第3番目に、ボンディング不良がある場合には、電流値がPchトランジスタ2の抵抗器2aのバラツキの範囲を外れてしまうため、テスター検査でスクリーニングすることが可能となる。
第4番目に、TEST_1=0、TEST_2=1に設定すると、図1中のPchトランジスタ2はOFFし、Nchトランジスタ3がONするが、Nchトランジスタ3のソース電位とVSSは同電位であるため、正常であれば電流パスはなく、電流は流れない。
[プルアップ抵抗またはプルダウン抵抗を内蔵する場合のテスト方法]
次に、プルアップ抵抗器4またはプルダウン抵抗器5を内蔵する場合のテスト方法について説明する。
最初に、プルアップ抵抗器4を内蔵し、ボンディングオプションパッド1がリードフレームのVSS(GND)に接続される場合のテスト方法は、以下のようになる。
第1番目に、プルアップ抵抗器4を介して、VDD−VSSの間に電流パスができる。
第2番目に、プルアップ抵抗器4のバラツキを考慮した電流リミットを設定しておき、LSIをスタティックな状態に設定し、テスターで、プルアップ抵抗器4を介してVDD−VSS間に流れる電流値を測定する。
第3番目に、プルアップ抵抗器4がバラツキの範囲を外れるか、ボンディング不良があった場合には、電流値が異常値を示すため、テスター検査でスクリーニングが可能となる。
次に、プルダウン抵抗器5を内蔵し、ボンディングオプションパッド1がリードフレームのVDDに接続される場合のテスト方法は、以下のようになる。
第1番目に、プルダウン抵抗器5を介して、VDD−VSSの間に電流パスができる。
第2番目に、プルダウン抵抗器5のバラツキを考慮した電流リミットを設定しておき、LSIをスタティックな状態に設定し、テスターで、プルダウン抵抗器5を介してVDD−VSS間に流れる電流値を測定する。
第3番目に、プルダウン抵抗器5がバラツキの範囲を外れるか、ボンディング不良があった場合には、電流値が異常値を示すため、テスター検査でスクリーニングが可能となる。
次に、プルアップ抵抗器4を内蔵し、ボンディングオプションパッド1をリードフレームと無接続にする場合のテスト方法は、以下のようになる。
第1番目に、内部テスト信号TEST_1=0、TEST_2=1に設定することにより、図1中のPchトランジスタ2がOFFし、Nchトランジスタ3がONすることにより、プルアップ抵抗器4とNchトランジスタ3と抵抗器3aを介して、VDD−VSS間に電流パスができる。
第2番目に、プルアップ抵抗器4とNchトランジスタ3の抵抗器3aバラツキを考慮した電流リミットを設定しておき、LSIをスタティックな状態に設定し、テスターでVDD−VSS間の電流値を測定する。
第3番目に、内蔵プルアップ抵抗器4、またNchトランジスタ3の抵抗器3aがバラツキの範囲を外れれば、テスターでエラーと判定し、スクリーニングが可能となる。
第4番目に、内部テスト信号TEST_1=1、TEST_2=0に設定した場合は、Pchトランジスタ2がONし、Nchトランジスタ3がOFFするが、正常であれば電流パスはなく、電流は流れない。
次に、プルダウン抵抗器5を内蔵し、ボンディングオプションパッド1をリードフレームと無接続にする場合のテスト方法は、以下のようになる。
第1番目に、内部テスト信号TEST_1=1、TEST_2=0に設定することにより、図1中のPchトランジスタ2がONし、Nchトランジスタ3がOFFすることにより、プルダウン抵抗器5とPchトランジスタ2と抵抗器2aを介しVDD−VSS間に電流パスができる。
第2番目に、プルダウン抵抗器5とPchトランジスタ2の抵抗器2aのバラツキを考慮した電流リミットを設定しておき、LSIをスタティックな状態に設定し、テスターでVDD−VSS間の電流値を測定する。
第3番目に、プルダウン抵抗器5、またPchトランジスタ2の抵抗器2aがバラツキの範囲を外れれば、テスターでエラーと判定し、スクリーニングが可能となる。
第4番目に、内部テスト信号TEST_1=0、TEST_2=1に設定した場合は、Pchトランジスタ2がOFFし、Nchトランジスタ3がONするが、正常であれば電流パスはなく、電流は流れない。
なお、上記プルアップ抵抗器4およびプルダウン抵抗器5の抵抗値のバラツキは、プロセスパラメータのコーナーサンプルで、温度と電圧を変化させて、予めバラツキの範囲を把握しておく。
以上説明したように、本発明の半導体集積回路においては、簡単なテスト回路を付加するだけで、論理的なファンクションテストに加えて、電流測定により故障検出が行なえるようになり、ボンディングオプションパッド1のボンディング不良や、ボンディングオプションパッドに接続された内蔵プルアップ抵抗器4またはプルダウン抵抗器5の単独故障についても、正確な故障検出が可能になる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の半導体集積回路は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
本発明は、簡単なテスト回路を付加するだけで、ボンディングオプションパッドを直接制御して、ボンディングオプションパッドのボンディング不良や、ボンディングオプションパッドに配線接続された内蔵プルアップ抵抗またはプルダウン抵抗の故障を、正確に検出できる効果を奏するので、本発明は、半導体集積回路、およびボンディングオプションパッドの検査方法等に有用である。
本発明の半導体集積回路のボンディングオプションパッド周辺の回路構成例を示す図である。 半導体集積回路のボンディングオプションパッドについて説明するための図である。
符号の説明
1、12…ボンディングオプションパッド、2…Pchトランジスタ、2a…Pchトランジスタの抵抗器、3…Nchトランジスタ、3a…Nchトランジスタの抵抗器、4…プルアップ抵抗器、5…プルダウン抵抗器、6…内部テスト信号生成論理部、10…半導体基板、11…半導体集積回路、13…ワイヤ

Claims (4)

  1. ボンディングオプションパッドを有する半導体集積回路であって、
    前記ボンディングオプションパッドを抵抗器を介して回路内電源と接続する第1のスイッチング手段と、
    前記ボンディングオプションパッドを抵抗器を介して回路内GNDと接続する第2のスイッチング手段と、
    前記第1および第2のスイッチング手段を交互にオンオフするスイッチング制御手段と
    を備えることを特徴とする半導体集積回路。
  2. ボンディングオプションパッドを有する半導体集積回路であって、
    前記ボンディングオプションパッドを抵抗器を介して回路内電源と接続するPchチャネルトランジスタと、
    前記ボンディングオプションパッドを抵抗器を介して回路内GNDと接続するNchトランジスタと、
    前記PchトランジスタとNchトランジスタを交互にオンオフするスイッチング制御手段と
    を備えることを特徴とする半導体集積回路。
  3. 前記ボンディングオプションパッドには、回路内電源に接続するプルアップ抵抗または回路内GNDに接続するプルダウン抵抗のいずれかが配線接続されていること
    を特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体集積回路。
  4. ボンディングオプションパッドを有する半導体集積回路における前記ボンディングオプションパッドの検査方法であって、
    前記ボンディングオプションパッドを第1のスイッチング手段により抵抗器を介して電源と接続するステップと、
    前記ボンディングオプションパッドを第2のスイッチング手段により抵抗器を介してGNDと接続するステップと、
    前記ボンディングオプションパッドにプルアップ抵抗またはプルダウン抵抗が接続されていない場合には、該ボンディングオプションパッドを電源あるいはGNDに接続し、前記ボンディングオプションパッドにプルアップ抵抗またはプルダウン抵抗が接続されている場合には、該ボンディングパッドをオープンにするか、または、リードフレームの電源あるいはGNDに接続するステップと、
    前記第1および第2のスイッチング手段を交互にオンオフするステップと、
    前記第1のスイッチング手段および第2のスイッチング手段を交互にオンオフさせた際に流れる各電流の電流値を測定するステップと、
    前記第1のスイッチング手段および第2のスイッチング手段を交互にオンオフさせた際に流れる各電流の電流値が所定の範囲内にあるかを判定し、故障を判定するステップと
    を有することを特徴とするボンディングオプションパッドの検査方法。

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