JP2006313797A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接続パッドに接続された第１の回路部とテストが必要とされた第２の回路部とを有する半導体装置及びその製造方法に関し、パッド数を削減できる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、接続パッドに接続された第１の回路部と、接続パッドに接続された第２の回路部と、接続パッドと第２の回路部との間に直列に接続されたフューズとを有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体装置及びその製造方法に係り、特に、接続パッドに接続された第１の回路部とテストが必要とされた第２の回路部とを有する半導体装置及びその製造方法に関する。

電源用ＩＣなど、サーマルシャットダウンなどの温度検出回路を搭載した半導体装置では、ウェハ検査で動作チェックが行われている。

図７は従来の温度検出回路の一例のブロック構成図を示す。

従来の温度検出回路１は、基準電圧源１１、定電流源１２、ダイオードＤ１〜Ｄｎ、コンパレータ１３から構成されている。

基準電圧源１１は、基準電圧Ｖref0を生成する。基準電圧源１１で生成された基準電圧Ｖref0は、コンパレータ１３の非反転入力端子に印加されている。定電流源１２は、電源電圧Ｖddから定電流を生成する。定電流源１２で生成された定電流は、接地に向かって順方向となるように互いに直列に接続されているダイオードＤ１〜Ｄｎに供給される。

定電流源１２とダイオードＤ１〜Ｄｎとの接続点は、コンパレータ１３の反転入力端子に接続されており、コンパレータ１３の反転入力端子には、（ｎ×Ｖf）が印加される。ダイオードＤ１〜Ｄｎは、温度に応じて順方向電圧Ｖfが低下する。これにより、温度に応じたコンパレータ１３の反転入力端子の電圧が低下することになる。

よって、温度が上昇することにより、コンパレータ１３の反転入力端子の電圧が低下する。コンパレータ１３の反転入力端子の電圧が低下して、基準電圧Ｖref0より小さくなるとコンパレータ１３の出力がハイレベルになる。コンパレータ１３の出力がハイレベルになったときに、過熱状態であると判断して、サーマルシャットダウンを行う。

このとき、実際に温度を制御して、温度検出回路１の動作を検査すると、温度調整が困難であり、正確な検査が行えない。よって、通常、専用のテストパッドＰtestを設け、温度に応じた電圧が変化するノードであるコンパレータ１３の反転入力端子に接続する。テストパッドＰtestの電圧を変え、コンパレータ１３の出力を監視することにより、温度検出回路１の動作を検査していた。

例えば、マイコンなどにおいても温度検出回路の検査用に専用のテスト端子を設けたものがあった（例えば、特許文献１参照）。
特開平０７−０６４９５６号公報

しかるに、従来の半導体装置に搭載される温度検出回路では、その動作を検査するためにテストパッドを設けており、パッドは回路などに比べてサイズが大きく、これによって、チップ面積が大きくなるなどの課題があった。この傾向は、回路が縮小されるとより顕著になる。このため、半導体装置においては、パッドの数を極力削減することを求められている。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、パッド数を削減できる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、接続パッドに接続された第１の回路部と、接続パッドに接続された第２の回路部と、接続パッドと第２の回路部との間に直列に接続されたフューズとを有することを特徴とする。

第２の回路部は、接続パッドを回路の動作をテストするためのテストパッドとして用いることを特徴とする。

第１の回路部は、第２の回路部のテスト時に停止状態とすることが可能な構成とされたことを特徴とする。

第２の回路部は、温度に応じて印加電圧が変化するｐｎ接合素子と、ｐｎ接合素子に印加される電圧と基準電圧とを比較することにより過熱状態を検出する比較回路とを有し、接続パッドは、ｐｎ接合素子と比較回路との接続点に接続されたことを特徴とする。

また、本発明は、接続パッドに接続された第１の回路部と、接続パッドに接続された第２の回路部と、接続パッドと第２の回路部との間に直列に接続されたフューズとを有する半導体装置の製造方法であって、第１の回路部を停止状態として、接続パッドにテスト信号を供給し、第２の回路部をテストし、第２の回路部のテストが終了した後、フューズを切断することを特徴とする。

なお、上記参照符号はあくまでも参考であり、これによって、特許請求の範囲の記載が限定されるものではない。

本発明によれば、第２の回路部の検査用ノードを、フューズを介して第１の回路部のパッドに接続しておき、検査時には、第１の回路部を制御して、パッドを第１の回路部から切断した状態とし、第２の回路部の検査を行い、第２の回路部の検査後、フューズを切断して、第２の回路部をパッドから切断することにより、パッドを第２の回路部と第１の回路部とでパッドとして共用することができ、パッドの数を削減することができ、よって、チップに対して大きな面積が必要となるパッドが削減できるため、チップ面積を大幅に縮小できるなどの特長を有する。

〔全体構成〕
図１は本発明の一実施例のブロック構成図を示す。

本実施例の半導体装置１００は、安定化電源ＩＣであり、半導体基板上に搭載された出力電圧検出回路１１１、制御回路１１２、制御トランジスタ１１３、温度検出回路１１４、低電圧通知回路１１５、フューズ１１６から構成されている。

出力電圧検出回路１１１は、抵抗Ｒ１、Ｒ２を出力パッドＰ１と接地パッドＰ３との間に直列に接続した構成とされており、出力パッドＰ２から出力される出力電圧Ｖoutを抵抗分割し、検出電圧Ｖs1を生成する。出力電圧検出回路１１１で生成された検出電圧Ｖs1は、制御回路１１２に供給される。

制御回路１１２は、検出電圧Ｖs1が所定の電圧となるように制御トランジスタ１１３を制御するとともに、温度検出回路１１４から検出信号が供給されており、検出信号が過熱状態を示す信号のときに、制御トランジスタ１１３をオフして、電流の供給を停止するように制御する。

制御トランジスタ１１３は、入力パッドＰ１と出力パッドＰ２との間にドレイン−ソースが接続されており、ゲートが制御回路１１２に接続されている。

〔温度検出回路１１４〕
図２は温度検出回路１１４のブロック構成図を示す。

温度検出回路１１４は、基準電圧源１２１、電流源１２２、ダイオードＤ1〜Ｄｎ、コンパレータ１２３から構成されている。

基準電圧源１２１は、基準電圧Ｖrefを生成する。基準電圧源１２１で生成された基準電圧Ｖrefは、コンパレータ１２３の非反転入力端子に供給される。電流源１２２は、電源電圧Ｖddから電流を生成する。電流源１２２で生成された電流は、ダイオードＤ１〜Ｄｎに供給される。

ダイオードＤ１〜Ｄｎは、電流源１２２と接地との間に、アノードが電流源１２２側となり、カソードが接地側となるように直列に接続されている。電流源１２２とダイオードＤ１のアノードとの接続点は、コンパレータ１２３の反転入力端子に接続されている。

ダイオードＤ１〜Ｄｎは、各々、温度に応じて順方向電圧Ｖfが変動する。ダイオードＤ１〜Ｄｎは直列に接続されているので、コンパレータ１２３の反転入力端子には、ｎ倍の順方向電圧Ｖfが印加される。温度が変化することによりコンパレータ１２３の反転入力端子の電圧は、ｎ×ΔＶfだけ変化する。このとき、ΔＶfは、ダイオードの温度に応じた順方向電圧の変化量を示している。

コンパレータ１２３の出力は、周囲温度が所定温度より低いときには、ローレベルとされている。温度が上昇し、ダイオードＤ１〜Ｄｎの順方向電圧Ｖfが低下し、コンパレータ１２３の反転入力端子の電圧が基準電圧Ｖrefより低下すると、コンパレータ１２３の出力がハイレベルになる。

温度検出回路１１４の出力は、制御回路１１２に供給されている。制御回路１１２は、温度検出回路１１４の出力がハイレベルになると、制御トランジスタ１１３をオフし、電流の供給を停止する。

なお、温度検出回路１１４は、コンパレータ１２３の反転入力端子がフューズ１１６を介して低電圧通知回路１１５のパッドＰ４に接続されている。

〔低電圧通知回路１１５〕
図３は低電圧通知回路１１５のブロック構成図を示す。

低電圧通知回路１１５は、基準電圧源１３１及び電圧検出回路１３２、コンパレータ１３３並びに出力トランジスタ１３４から構成されている。

基準電圧源１３１は、基準電圧Ｖref2を生成する。基準電圧源１３１で生成された基準電圧Ｖref2は、コンパレータ１３３の反転入力端子に供給されている。

また、電圧検出回路１３２は、抵抗Ｒ３、Ｒ４をパッドＰ１と接地パッドＰ３との間に直列に接続した構成とされており、パッドＰ１に印加される入力電圧Ｖddを抵抗分割し、検出電圧Ｖs2を生成する。電圧検出回路１３２で生成された検出電圧Ｖs2は、コンパレータ１３３の非反転入力端子に供給される。

コンパレータ１３３は、電源電圧Ｖddに応じた検出電圧Ｖs2と基準電圧Ｖref2とを比較し、電圧Ｖddが基準電圧Ｖref2より小さければ、出力をローレベルとし、入力パッドＰ１に印加される電源電圧Ｖddが基準電圧Ｖref2より大きければ、出力をハイレベルとする。

コンパレータ１３３の出力は出力トランジスタ１３４のゲートに供給される。出力トランジスタ１３４は、ｎチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタから構成されており、ドレインがパッドＰ４に接続され、ソースが接地されている。出力トランジスタ１３４は、コンパレータ１３３の出力がローレベルのときにはオフし、コンパレータ１３３の出力がハイレベルのときにはオンし、パッドＰ４を接地レベルとする。

低電圧通知回路１１５は、パッドＰ１に印加される電源電圧Ｖddが基準電圧Ｖref2より小さく、電圧低下状態になると、出力トランジスタ１３４をオフし、パッドＰ４をハイレベルとし、外部回路に低電圧状態であることを通知する。このように低電圧通知回路１１５は、いわゆる、オープンコレクタ、あるいは、オープンドレイン出力とされている。

〔フューズ１１６〕
フューズ１１６は、パッドＰ４と温度検出回路１１４のコンパレータ１２３の反転入力端子との間に直列に挿入されている。フューズ１１６は、例えば、半導体チップ表面付近に形成された配線パターンであり、レーザなどにより溶断可能な構成とされている。

フューズ１１６は、温度検出回路１１４の検査時には温度検出回路１１４のコンパレータ１２３の反転入力端子とパッドＰ４とを接続する。これによって、入力パッドＰ１を低電圧状態とし、低電圧通知回路１１５の出力トランジスタ１３３をオフ状態とすることにより、パッドＰ４への印加電圧により温度検出回路１１４のコンパレータ１３２の電位を制御できる。

〔製造方法〕
図４は検査システムのブロック構成図を示す。

検査システム２００は、検査装置２１１、駆動装置２１２、プローブ２１３−１〜２１３−４から構成されている。検査装置２１１は、駆動装置２１２を駆動してプローブ２１３をパッドＰ１〜Ｐ４に接触させる。

図５は検査装置２１１のフローチャート、図６は検査動作を説明するための図を示す。

まず、検査装置２１１は、ステップＳ１−１で駆動装置２１２を制御して、図６（Ａ）に示すようにパッドＰ１〜Ｐ４にプローブ２１３−１〜２１３−４を接触させる。

次に、検査装置２１１は、ステップＳ１−２でプローブ２１３−１からパッドＰ１に電圧Ｖ１を印加する。電圧Ｖ１は、検出電圧Ｖs2を基準電圧Ｖref2より小さくする電圧である。パッドＰ１に電圧Ｖ１を印加することにより、検出電圧Ｖs2が基準電圧Ｖref2より小さくなるので、コンパレータ１３３の出力がローレベルとなる。コンパレータの出力がローレベルとなることにより、出力トランジスタ１３４はオフする。これによって、パッドＰ４は、低電圧通知回路１１５側とは切断された状態となる。パッドＰ４から温度検出回路１１４にテスト信号を供給可能となる。

次に検査装置２１１は、ステップＳ１−３でプローブ２１３−４を介してパッドＰ４にテスト電圧Ｖtestを印加する。テスト電圧Ｖtestは、コンパレータ１２３の反転入力端子が過熱状態を示す電圧となる電圧である。検査装置２１１は、ステップＳ１−４で、プローブ２１３−２によりパッドＰ２の電圧を検出する。検査装置２１１は、ステップＳ１−５でパッドＰ２の電圧がゼロであれば、ステップＳ１−６で正常であると判断する。また、検査装置２１１は、ステップＳ１−５でパッドＰ２に電圧が発生していれば、ステップＳ１−７で異常であると判断する。

検査装置２１１は、検査結果、正常であると判断し、検査が終了すると、ステップＳ１−８で図６（Ｂ）に示すようにフューズ１１６にレーザＬを照射して、図６（Ｃ）に示すようにフューズ１１６を溶断する。フューズ１１６を溶断することにより、パッドＰ４から温度検出回路１１４が切断される。これによって、パッドＰ４を低電圧通知回路１１５の出力パッドとして用いることが可能となる。

〔効果〕
本実施例によれば、温度検出回路１１４の検査用ノードを、フューズ１１６を介して低電圧通知回路１１５の出力用パッドＰ２に接続しておき、検査時には、低電圧通知回路１１５を制御して、パッドＰ２を低電圧通知回路１１５から切断した状態とし、温度検出回路１１４の検査を行い、温度検出回路１１４の検査後、フューズ１１６を切断して、温度検出回路１１４をパッドＰ２から切断することにより、パッドＰ２を温度検出回路１１４の検査用パッド、及び、低電圧通知回路１１５の出力パッドとして共用することができ、パッドの数を削減することができる。パッドは、チップに対して大きな面積が必要となるので、パッドを削減することにより、チップ面積を大幅に縮小できる。この傾向は回路が高集積化されるにしたがって顕著になる。

本発明の一実施例のブロック構成図である。 温度検出回路１１４のブロック構成図である。 低電圧通知回路１１５のブロック構成図である。 検査システムのブロック構成図である。 検査装置２１１のフローチャートである。 検査動作を説明するための図である。 従来の温度検出回路の一例のブロック構成図である。

符号の説明

１００ 半導体装置
１１１ 電圧検出回路、１１２ 制御回路、１１３ 制御トランジスタ
１１４ 温度検出回路、１１５ 低電圧通知回路、１１６ フューズ
１２１ 基準電圧源、１２２ 定電流源、１２３ コンパレータ
Ｄ１〜Ｄｎ ダイオード

Claims (5)

1. 接続パッドに接続された第１の回路部と、
   前記接続パッドに接続された第２の回路部と、
   前記接続パッドと前記第２の回路部との間に直列に接続されたフューズとを有することを特徴とする半導体装置。
2. 前記第２の回路部は、前記接続パッドを回路の動作をテストするためのテストパッドとして用いることを特徴とする半導体装置。
3. 前記第１の回路部は、前記第２の回路部のテスト時に停止状態とすることが可能な構成とされたことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。
4. 前記第２の回路部は、温度に応じて印加電圧が変化するｐｎ接合素子と、前記ｐｎ接合素子に印加される電圧と基準電圧とを比較することにより過熱状態を検出する比較回路とを有し、
   前記接続パッドは、前記ｐｎ接合素子と前記比較回路との接続点に接続されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の半導体装置。
5. 接続パッドに接続された第１の回路部と、
   前記接続パッドに接続された第２の回路部と、
   前記接続パッドと前記第２の回路部との間に直列に接続されたフューズとを有する半導体装置であって、
   前記第１の回路部を停止状態として、前記接続パッドにテスト信号を供給し、前記第２の回路部をテストし、前記第２の回路部のテストが終了した後、前記フューズを切断することを特徴とする半導体装置の製造方法。

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