JP2007232620A - Semiconductor evaluation method, specimen mounting substrate, and semiconductor evaluation device - Google Patents

Semiconductor evaluation method, specimen mounting substrate, and semiconductor evaluation device Download PDF

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裕仁 矢島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To evaluate reliability of a semiconductor device under a condition close to an actual mounting condition. <P>SOLUTION: The semiconductor evaluation device has: a specimen mounting substrate 2 provided with a mounting part with DUTs 1<SB>1</SB>-1<SB>n</SB>mounted thereon, and peripheral circuits connected to the DUTs mounted on the mounting part; a variable electric power source 6 for supplying electric power to the DUTs mounted on the mounting part; a clock generating circuit 7 for supplying a clock to the DUTs mounted on the mounting part; a test pattern generating/measuring circuit 8 for supplying a test pattern to the DUTs mounted on the mounting part, and for measuring outputs from the DUTs; and a control part 10 for controlling the variable electric power source 6 and the clock generating circuit 7. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、IC、LSIなどの半導体デバイス、特に、チップから基板へのリード線の引き出しを必要としないフリップチップ実装が可能な半導体デバイスの信頼性を評価する方法に関する。   The present invention relates to a method for evaluating the reliability of a semiconductor device such as an IC or an LSI, particularly a semiconductor device capable of flip chip mounting that does not require lead wires to be drawn from a chip to a substrate.

電源電圧や動作周波数などのパラメータを変化させて半導体デバイスの信頼性を評価することのできる装置が提案されている(特許文献1参照)。特許文献1に記載の装置は、スタート値、変化量、ストップ値の試験条件データの設定が可能なテスタCPUと、このテスタCPUにて設定された試験条件データを保持するレジスタ部と、このレジスタ部で保持された試験条件データに基づいて、被験体に供給すべきデータを生成するデータ生成部と、このデータ生成部で生成したデータを被験体に供給するためのピンエレクトロニクスとを有する。この装置によれば、被験体である半導体デバイスをピンエレクトロニクスに接続することで、動作周波数を一定として電源電圧を段階的に変化させて、各電圧での半導体デバイスの動作状態を確認したり、また、電源電圧を一定として動作周波数を段階的に変化させて、各動作周波数での半導体デバイスの動作状態を確認したりすることができる。
特開平9−318705号公報
An apparatus that can evaluate the reliability of a semiconductor device by changing parameters such as a power supply voltage and an operating frequency has been proposed (see Patent Document 1). The apparatus described in Patent Document 1 includes a tester CPU that can set test condition data for a start value, a change amount, and a stop value, a register unit that holds test condition data set by the tester CPU, and the register A data generation unit that generates data to be supplied to the subject based on the test condition data held by the unit, and pin electronics for supplying the data generated by the data generation unit to the subject. According to this apparatus, by connecting the semiconductor device that is the subject to the pin electronics, the operation frequency is constant and the power supply voltage is changed stepwise to check the operating state of the semiconductor device at each voltage, In addition, it is possible to check the operation state of the semiconductor device at each operation frequency by changing the operation frequency stepwise while keeping the power supply voltage constant.
JP 9-318705 A

半導体デバイスを搭載した装置上で、実際の動作を行っているうちに、半導体デバイスの動作不良を生じるケースが増加している。このため、半導体デバイスの信頼性評価も、実際の実装形態により近い状態で行うことが要求されるようになってきた。例えば、パーソナルコンピュータや携帯電話機などの電子機器においては、半導体デバイスが搭載されるプリント基板上に、その半導体デバイスと接続される周辺回路(例えば、メモリや各種インターフェース)が一緒に搭載されることが多く、そのような場合は、半導体デバイスと周辺回路をプリント基板上に一緒に搭載した状態で、半導体デバイスの評価を行うことが要求される。特に、フリップチップ実装により半導体デバイスを基板上に搭載する最近の電子機器においては、高機能化や高速化が図られたことにより、半導体デバイスと一緒に周辺回路を搭載した状態で評価を行う必要性がより高いものとなっている。   The number of cases in which a malfunction of a semiconductor device occurs during an actual operation on an apparatus on which the semiconductor device is mounted. For this reason, it has been demanded that the reliability evaluation of semiconductor devices be performed in a state closer to an actual mounting form. For example, in an electronic device such as a personal computer or a mobile phone, a peripheral circuit (for example, a memory or various interfaces) connected to the semiconductor device may be mounted on a printed board on which the semiconductor device is mounted. In many cases, it is required to evaluate a semiconductor device with the semiconductor device and peripheral circuits mounted together on a printed circuit board. In particular, in recent electronic equipment in which a semiconductor device is mounted on a substrate by flip chip mounting, it is necessary to perform evaluation with a peripheral circuit mounted together with the semiconductor device because of higher functionality and higher speed. It has become a higher one.

しかしながら、特許文献1に記載の装置においては、被験体である半導体デバイスの端子(例えば電源端子)を単にピンエレクトロニクスに接続する構成であるため、実際の実装形態に近い状態で半導体デバイスを評価することは困難である。   However, in the apparatus described in Patent Document 1, since the terminal (for example, a power supply terminal) of a semiconductor device that is a subject is simply connected to pin electronics, the semiconductor device is evaluated in a state close to an actual mounting form. It is difficult.

本発明の目的は、上記問題を解決し、実際の実装状態に近い状態で、半導体デバイスの信頼性を評価することのできる半導体デバイス評価装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a semiconductor device evaluation apparatus capable of solving the above problems and evaluating the reliability of a semiconductor device in a state close to an actual mounting state.

上記目的を達成するため、本発明は、被験体である半導体デバイスが実装される少なくとも1つのマウント部および該マウント部に実装された半導体デバイスと接続される周辺回路がそれぞれ設けられた被験体実装用基板と、前記マウント部に実装された半導体デバイスに電力を供給するための可変電源と、前記マウント部に実装された半導体デバイスにクロックを供給するための、出力クロックの周波数が可変のクロック発生部と、前記マウント部に実装された半導体デバイスに、該半導体デバイスを動作させるためのテストパターンを供給するとともに、該半導体デバイスの出力を測定するテストパターン発生/測定回路と、前記可変電源の出力電圧および前記クロック発生部の出力クロックの周波数をそれぞれ制御する制御部と、を有する、ことを特徴とする。   To achieve the above object, the present invention provides a subject mounting provided with at least one mount portion on which a semiconductor device as a subject is mounted and a peripheral circuit connected to the semiconductor device mounted on the mount portion. A variable power supply for supplying power to a semiconductor device mounted on the mounting unit, a semiconductor device mounted on the mount unit, and a clock generation with a variable output clock frequency for supplying a clock to the semiconductor device mounted on the mount unit And a test pattern generation / measurement circuit for supplying a test pattern for operating the semiconductor device to the semiconductor device mounted on the mount unit and measuring an output of the semiconductor device, and an output of the variable power supply A control unit for controlling the voltage and the frequency of the output clock of the clock generation unit, respectively. That, characterized in that.

上記の構成によれば、周辺回路を備えた被験体実装用基板上に半導体デバイスを実装して試験を行うので、実際の製品に搭載される形態により近い状態で半導体デバイスの評価を行うことが可能である。   According to the above configuration, since the test is performed by mounting the semiconductor device on the subject mounting board having the peripheral circuit, the semiconductor device can be evaluated in a state closer to the form mounted on the actual product. Is possible.

本発明によれば、実際の製品に搭載される形態により近い状態での試験が可能であるので、従来よりも信頼性の高い半導体デバイスの評価結果を得ることができる。   According to the present invention, it is possible to perform a test in a state closer to a form mounted on an actual product, so that it is possible to obtain an evaluation result of a semiconductor device with higher reliability than in the past.

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態である半導体評価装置の概略構成を示すブロック図である。図1を参照すると、本実施形態の半導体評価装置は、被測定デバイス(DUT:Device Under Test )11〜1nが実装される被験体実装基板2、可変電源6、可変クロック発生回路7、テストパターン発生/測定回路8、スイッチ9、制御部10、および恒温槽11からなる。 FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a semiconductor evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the semiconductor evaluation apparatus according to the present embodiment includes a subject mounting board 2 on which devices under test (DUTs) 1 1 to 1 n are mounted, a variable power supply 6, a variable clock generation circuit 7, It comprises a test pattern generation / measurement circuit 8, a switch 9, a control unit 10, and a thermostatic chamber 11.

被験体実装基板2は、実装されるDUT11〜1nと接続される周辺回路が予め設けられている。可変電源6は、被験体搭載基板2上のDUT11〜1nおよび周辺回路に電圧を供給するためのものであって、その出力電圧は、制御部10からの制御信号に従って変化する。可変電源6の出力電圧の可変範囲は、DUTの動作最低電圧から動作最大電圧の範囲を含む。可変クロック発生回路7は、被験体搭載基板2上のDUT11〜1nにクロックを供給するためのものであって、その出力クロックの周波数は、制御部10からの制御信号に従って変化する。可変クロック発生回路7の出力クロックの周波数の可変範囲は、DUTの動作最低周波数から動作最大周波数の範囲を含む。 The subject mounting board 2 is provided with peripheral circuits connected in advance to the DUTs 1 1 to 1 n to be mounted. The variable power supply 6 is for supplying a voltage to the DUTs 1 1 to 1 n and the peripheral circuits on the subject mounting board 2, and its output voltage changes according to a control signal from the control unit 10. The variable range of the output voltage of the variable power source 6 includes a range from the lowest operating voltage of the DUT to the highest operating voltage. The variable clock generation circuit 7 is for supplying a clock to the DUTs 1 1 to 1 n on the subject mounting board 2, and the frequency of the output clock changes according to a control signal from the control unit 10. The variable range of the frequency of the output clock of the variable clock generation circuit 7 includes a range from the lowest operation frequency of the DUT to the highest operation frequency.

スイッチ9は、テストパターン発生/測定回路8とDUT11〜1nとの間の接続を切り替えるスイッチである。テストパターン発生/測定回路8は、DUT11〜1nを動作させるためのテストパターンを発生したり、そのテストパターンを供給したDUTの出力を測定したりする。テストパターン発生/測定回路8で発生したテストパターンは、スイッチ9を介してDUT11〜1nのいずれかに供給される。DUT11〜1nの出力は、スイッチ9を介してテストパターン発生/測定回路8に供給されている。恒温槽11は、被験体実装基板2のDUT11〜1nが実装される領域を収納するように構成されており、槽内の温度を制御部10によって指定された温度に維持することが可能である。 The switch 9 is a switch for switching the connection between the test pattern generation / measurement circuit 8 and the DUTs 1 1 to 1 n . The test pattern generation / measurement circuit 8 generates a test pattern for operating the DUTs 1 1 to 1 n and measures the output of the DUT that has supplied the test pattern. The test pattern generated by the test pattern generation / measurement circuit 8 is supplied to one of the DUTs 1 1 to 1 n via the switch 9. Outputs of DUTs 1 1 to 1 n are supplied to a test pattern generation / measurement circuit 8 via a switch 9. The constant temperature bath 11 is configured to store a region where the DUTs 1 1 to 1 n of the subject mounting board 2 are mounted, and can maintain the temperature in the bath at a temperature specified by the control unit 10. It is.

制御部10は、可変電源6、可変クロック発生回路7、テストパターン発生/測定回路8、スイッチ9および恒温槽11の各部の動作を制御する。   The control unit 10 controls operations of the variable power supply 6, the variable clock generation circuit 7, the test pattern generation / measurement circuit 8, the switch 9, and the thermostatic chamber 11.

図2に、被験体実装基板2の構成を示す。図2に示すように、被験体実装基板2は、プリント基板であって、DUT11〜1nが実装される領域2aと、周辺回路20が実装された領域2bとを有する。領域2aには、DUT11〜1nのそれぞれが実装されるマウント部21〜2nが設けられている。 FIG. 2 shows the configuration of the subject mounting board 2. As shown in FIG. 2, the subject mounting board 2 is a printed board, and has a region 2 a where the DUTs 1 1 to 1 n are mounted and a region 2 b where the peripheral circuit 20 is mounted. In the region 2a, mount portions 2 1 to 2 n on which the DUTs 1 1 to 1 n are mounted are provided.

周辺回路20は、マウント部21〜2n上に実装されたDUTと接続される周辺回路である。周辺回路20としては、半導体メモリ(例えばDRAM)や各種インタフェースなどが挙げられる。 The peripheral circuit 20 is a peripheral circuit connected to the DUT mounted on the mount units 2 1 to 2 n . Examples of the peripheral circuit 20 include a semiconductor memory (for example, DRAM) and various interfaces.

DUT11〜1nのそれぞれは、マウント部に実装される側の面に金属バンプを備えた半導体チップであり、マウント部21〜2nのそれぞれには、実装されるDUTのバンプと対応する位置に、金属バンプが設けられている。図3は、マウント部21の構成を示す模式図である。図3に示すように、DUT11は、マウント部21上に互いの金属バンプが接合されるように実装される(フリップチップ実装)。恒温槽11は、領域2aを収容するように設けられる。 Each DUT1 1 to 1 n is a semiconductor chip with metal bumps on the surface of the side to be mounted on the mount portion, each of the mount portion 2 1 to 2 n correspond with the DUT bump implemented Metal bumps are provided at the positions. Figure 3 is a schematic view showing a mounting portion 2 1 of the configuration. As shown in FIG. 3, the DUT 1 1 is mounted on the mount portion 2 1 so that the metal bumps are bonded to each other (flip chip mounting). The thermostat 11 is provided so as to accommodate the region 2a.

なお、図2には示されていないが、被験体実装基板2には、DUTを周辺回路20とともに動作させて評価を行うのに必要な配線が設けられている。配線としては、例えば、可変電源6からマウント部21〜2n上に実装されたDUTに電力を供給するための配線、可変クロック発生回路7からのクロックをマウント部21〜2n上に実装されたDUTに供給するための配線、マウント部21〜2n上に実装されたDUTに対してデータの入出力を行うための配線などがある。周辺回路20が電力を必要とする回路である場合は、その電力を供給するための電源や配線を別途設ける。 Although not shown in FIG. 2, the subject mounting board 2 is provided with wiring necessary for operating the DUT together with the peripheral circuit 20 for evaluation. As the wiring, for example, wiring for supplying power from the variable power source 6 to the DUT mounted on the mount units 2 1 to 2 n and the clock from the variable clock generation circuit 7 are mounted on the mount units 2 1 to 2 n . There are wiring for supplying to the mounted DUT, wiring for inputting / outputting data to / from the DUT mounted on the mount portions 2 1 to 2 n , and the like. When the peripheral circuit 20 is a circuit that requires power, a power supply and wiring for supplying the power are separately provided.

次に、本実施形態の半導体評価装置の動作を説明する。   Next, the operation of the semiconductor evaluation apparatus of this embodiment will be described.

図4に、半導体デバイスの動作周波数と動作電圧の関係を示す。図4に示すように、半導体デバイスの動作周波数は、動作電圧が高いほど高くなる。このような特性を有する半導体デバイスの信頼性の評価における試験条件としては、動作電圧が一定で、周波数を可変とする第1の試験条件と、動作周波数が一定で、動作電圧を可変とする第2の試験条件とが考えられる。   FIG. 4 shows the relationship between the operating frequency and operating voltage of a semiconductor device. As shown in FIG. 4, the operating frequency of the semiconductor device increases as the operating voltage increases. Test conditions for evaluating the reliability of a semiconductor device having such characteristics include a first test condition in which the operating voltage is constant and the frequency is variable, and a first test condition in which the operating frequency is constant and the operating voltage is variable. Two test conditions are considered.

本実施形態の半導体評価装置では、第1または第2の試験条件で、DUTと周辺回路を一緒に動作させた状態で、DUTの評価を行うことができる。   In the semiconductor evaluation apparatus according to the present embodiment, the DUT can be evaluated in a state where the DUT and the peripheral circuit are operated together under the first or second test conditions.

第1の試験条件で評価を行う場合は、制御部10は、可変電源6の出力電圧を一定となるように制御し、可変クロック発生回路7の出力クロックの周波数を段階的に変化させる。さらに、制御部10は、テストパターン発生/測定回路8で生成したテストパターンが、被験体実装基板2上の指定されたDUTに供給されるとともに、そのDUTの出力がテストパターン発生/測定回路8に供給されるように、スイッチ9を制御する。テストパターン発生/測定回路8が、テストパターンとして、例えば、DUTが周辺回路であるDRAMにデータに対してデータの書き込みおよび読み出しを行うようなパターンを生成すれば、DUTと周辺回路を一緒に動作させることができる。出力クロックの周波数は、最初に推奨周波数に設定し、そこから例えば10MHzずつ上げる。   When the evaluation is performed under the first test condition, the control unit 10 controls the output voltage of the variable power supply 6 to be constant, and changes the frequency of the output clock of the variable clock generation circuit 7 stepwise. Further, the control unit 10 supplies the test pattern generated by the test pattern generation / measurement circuit 8 to the designated DUT on the subject mounting board 2 and outputs the DUT as the test pattern generation / measurement circuit 8. The switch 9 is controlled so as to be supplied to. If the test pattern generation / measurement circuit 8 generates a test pattern, for example, a pattern in which data is written to and read from DRAM in which the DUT is a peripheral circuit, the DUT and the peripheral circuit operate together. Can be made. The frequency of the output clock is first set to a recommended frequency and then increased by, for example, 10 MHz.

第2の試験条件で評価を行う場合は、制御部10は、可変クロック発生回路7の出力クロックの周波数を一定となるように制御し、可変電源6の出力電圧を段階的に変化させる。さらに、制御部10は、テストパターン発生/測定回路8で生成したテストパターンが、被験体実装基板2上の指定されたDUTに供給されるとともに、そのDUTの出力がテストパターン発生/測定回路8に供給されるように、スイッチ9を制御する。出力電圧は、最初に推奨電圧に設定し、そこから例えば0.1Vずつ下げる。   When the evaluation is performed under the second test condition, the control unit 10 controls the frequency of the output clock of the variable clock generation circuit 7 to be constant, and changes the output voltage of the variable power supply 6 stepwise. Further, the control unit 10 supplies the test pattern generated by the test pattern generation / measurement circuit 8 to the designated DUT on the subject mounting board 2 and outputs the DUT as the test pattern generation / measurement circuit 8. The switch 9 is controlled so as to be supplied to. The output voltage is first set to the recommended voltage, and then lowered by, for example, 0.1V.

以下、第1の試験条件で評価を行う場合を例に挙げて本実施形態の半導体評価装置の動作を具体的に説明する。   Hereinafter, the operation of the semiconductor evaluation apparatus according to the present embodiment will be specifically described with an example in which the evaluation is performed under the first test condition.

図5に、第1の試験条件の評価における制御部10による処理の流れを示す。まず、可変電源6の出力電圧を所定の電圧(推奨電圧)に設定する(ステップ101)。次いで、可変クロック発生回路7の出力クロックの周波数を所定の動作周波数(推奨周波数)に設定する(ステップ102)。次いで、テストパターン発生/測定回路8にてテストパターンを発生させ、そのテストパターンが供給されたDUTの出力を測定させる(ステップ103)。次いで、テストパターン発生/測定回路8による測定結果に基づいて、デバイス動作に問題がないかを判断する(ステップ104)。デバイス動作に問題がなかった場合は、可変クロック発生回路7の出力クロックの周波数を上げて(ステップ105)、ステップ103に移行する。デバイス動作に問題があった場合は、そのときの電圧、周波数を不図示の記憶部に格納し(ステップ106)、処理を終了する。なお、ステップ106の情報記録において、恒温槽の条件(温度、湿度、サイクル数)などの他の情報を一緒に記憶部に格納してもよい。   FIG. 5 shows a flow of processing by the control unit 10 in the evaluation of the first test condition. First, the output voltage of the variable power source 6 is set to a predetermined voltage (recommended voltage) (step 101). Next, the frequency of the output clock of the variable clock generation circuit 7 is set to a predetermined operating frequency (recommended frequency) (step 102). Next, the test pattern generation / measurement circuit 8 generates a test pattern and measures the output of the DUT supplied with the test pattern (step 103). Next, based on the measurement result by the test pattern generation / measurement circuit 8, it is determined whether there is any problem in the device operation (step 104). If there is no problem in device operation, the frequency of the output clock of the variable clock generation circuit 7 is increased (step 105), and the process proceeds to step 103. If there is a problem with device operation, the voltage and frequency at that time are stored in a storage unit (not shown) (step 106), and the process is terminated. In the information recording in step 106, other information such as the temperature chamber conditions (temperature, humidity, cycle number) may be stored together in the storage unit.

記憶部に格納した測定データを別途参照することで、信頼性試験を行った前後で、半導体デバイスの劣化が、どの程度発生しているのかを把握することが可能である。なお、DUTのみで動作するようなテストパターンを生成することで、DUT単体での試験を行うこともできる。   By separately referring to the measurement data stored in the storage unit, it is possible to grasp the degree of deterioration of the semiconductor device before and after the reliability test is performed. Note that by generating a test pattern that operates only with the DUT, it is possible to perform a test with the DUT alone.

以上説明した本実施形態の半導体評価装置によれば、周辺回路を備えた被験体実装基板2上にDUTを実装して試験を行うので、実際の製品に搭載される形態により近い状態での試験が可能である。特に、フリップチップ実装により半導体デバイスを基板上に搭載する最近の電子機器においては、半導体デバイスの評価を行う場合、半導体デバイスと周辺回路を一緒に動作させた状態での評価が必要とされていることから、本実施形態の半導体評価装置は、同一基板上に、フリップチップ実装の半導体デバイスおよび周辺回路を有するので、そのような電子機器における半導体デバイスの評価において特に大きな効果を奏する。   According to the semiconductor evaluation apparatus of the present embodiment described above, the DUT is mounted on the subject mounting board 2 provided with the peripheral circuit and the test is performed. Therefore, the test in a state closer to the form mounted on the actual product. Is possible. In particular, in recent electronic equipment in which a semiconductor device is mounted on a substrate by flip-chip mounting, when the semiconductor device is evaluated, it is necessary to evaluate the semiconductor device and the peripheral circuit operating together. Therefore, the semiconductor evaluation apparatus of the present embodiment has a flip chip mounted semiconductor device and a peripheral circuit on the same substrate, and thus has a particularly great effect in the evaluation of the semiconductor device in such an electronic apparatus.

また、電源およびクロックを可変させることが可能なので、電源およびクロックをそれぞれ可変させたときのダイナミックなデバイスの動作確認を行うことが可能である。   In addition, since the power source and the clock can be varied, it is possible to confirm the operation of the dynamic device when the power source and the clock are varied.

さらに、被験体実装基板は複数のDUTを搭載することができ、スイッチで選択したDUTを周辺回路と一緒に動作させて評価することができるので、評価のたびに、一々、DUTを取り替える必要がない。よって、作業効率も向上する。   Furthermore, since the subject mounting board can be equipped with a plurality of DUTs, and the DUT selected by the switch can be operated together with the peripheral circuit for evaluation, it is necessary to replace the DUT once for each evaluation. Absent. Therefore, work efficiency is also improved.

さらに、測定系や電源、クロック源は恒温槽の外部に置き、DUTのみで試験可能なので、DUT単体での信頼性試験が可能である。   Furthermore, since the measurement system, the power source, and the clock source are placed outside the thermostat and can be tested only with the DUT, a reliability test can be performed with the DUT alone.

さらに、DUTのみを恒温槽に収容した構成により、DUTを測定や制御が行われる系と切り離すことができ、実際の評価に関係ない部分の影響を受けずに、DUTの評価を行うことができる。これにより、評価結果の信頼性がさらに向上する。   Furthermore, the configuration in which only the DUT is accommodated in the thermostatic chamber allows the DUT to be separated from the system in which the measurement and control are performed, and the DUT can be evaluated without being affected by the parts not related to the actual evaluation. . Thereby, the reliability of the evaluation result is further improved.

また、チップの状態で試験が可能なので、アッセンブリする手間が無い。   Moreover, since the test can be performed in the state of the chip, there is no need to assemble.

また、DUT単体での評価およびDUTと周辺回路を含めた状態での評価が可能であることから、通常の信頼性試験とチップスピードの劣化を同時に調べることが可能である。   In addition, since it is possible to evaluate the DUT alone and in a state including the DUT and the peripheral circuit, it is possible to simultaneously examine the normal reliability test and the deterioration of the chip speed.

なお、上述した実施形態では、フリップチップ実装の半導体デバイスの評価を行うものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。他の実装手法、例えば基板に直接チップを実装するベアチップ実装を行う半導体デバイスの評価にも本発明を適用することができる。   In the above-described embodiment, the semiconductor device that is mounted on a flip chip is evaluated. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to evaluation of semiconductor devices that perform other mounting methods, for example, bare chip mounting in which a chip is directly mounted on a substrate.

本発明の一実施形態である半導体評価装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the semiconductor evaluation apparatus which is one Embodiment of this invention. 図1に示す被験体実装基板の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the test subject mounting board | substrate shown in FIG. 図2に示すマウント部の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the mount part shown in FIG. 半導体デバイスの動作周波数と動作電圧の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the operating frequency of a semiconductor device, and an operating voltage. 動作電圧が一定で、周波数を可変とする試験条件で、半導体デバイスを評価する場合の制御部による処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process by the control part in the case of evaluating a semiconductor device on the test conditions which have a constant operating voltage and variable frequency.

符号の説明Explanation of symbols

1〜1n 被測定デバイス(DUT)
2 被験体実装基板
6 可変電源
7 可変クロック発生回路
8 テストパターン発生/測定回路
9 スイッチ
10 制御部
11 恒温槽
1 1 to 1 n Device under test (DUT)
2 Substrate mounting board 6 Variable power supply 7 Variable clock generation circuit 8 Test pattern generation / measurement circuit 9 Switch 10 Control unit 11 Temperature chamber

Claims (8)

被験体である半導体デバイスが実装される少なくとも1つのマウント部および該マウント部に実装された半導体デバイスと接続される周辺回路がそれぞれ設けられた被験体実装用基板と、
前記マウント部に実装された半導体デバイスに電力を供給するための可変電源と、
前記マウント部に実装された半導体デバイスにクロックを供給するための、出力クロックの周波数が可変のクロック発生部と、
前記マウント部に実装された半導体デバイスに、該半導体デバイスを動作させるためのテストパターンを供給するとともに、該半導体デバイスの出力を測定するテストパターン発生/測定回路と、
前記可変電源の出力電圧および前記クロック発生部の出力クロックの周波数をそれぞれ制御する制御部と、を有する、半導体評価装置。
A test subject mounting substrate provided with at least one mount portion on which a semiconductor device as a test subject is mounted and a peripheral circuit connected to the semiconductor device mounted on the mount portion;
A variable power supply for supplying power to the semiconductor device mounted on the mount;
A clock generating unit capable of supplying a clock to a semiconductor device mounted on the mount unit, wherein the output clock frequency is variable;
A test pattern generation / measurement circuit for supplying a test pattern for operating the semiconductor device to the semiconductor device mounted on the mount unit and measuring an output of the semiconductor device;
And a control unit that controls the output voltage of the variable power supply and the frequency of the output clock of the clock generation unit.
前記マウント部は、前記被験体実装用基板上に複数設けられており、
前記テストパターン発生/測定回路と複数の前記マウント部に実装された半導体デバイスのそれぞれとの接続を選択的に切り替えるスイッチと、をさらに有し、
前記制御部は、前記スイッチを制御して、複数の前記マウント部に実装された半導体デバイスのいずれかを選択する、請求項1に記載の半導体評価装置。
A plurality of the mount parts are provided on the subject mounting substrate,
A switch that selectively switches the connection between the test pattern generation / measurement circuit and each of the semiconductor devices mounted on the plurality of mount parts,
2. The semiconductor evaluation apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the switch to select one of a plurality of semiconductor devices mounted on the mount unit.
前記被験体実装用基板の、前記マウント部が形成された領域を収容する恒温槽をさらに有する、請求項1または2に記載の半導体評価装置。   The semiconductor evaluation apparatus according to claim 1, further comprising a thermostatic chamber that accommodates a region of the subject mounting substrate in which the mount portion is formed. 前記半導体デバイスが、前記マウント部に実装される側の面に第1の金属バンプが設けられたチップであり、
前記マウント部は、前記チップに設けられた第1の金属バンプと接合される第2の金属バンプを有する、請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体評価装置。
The semiconductor device is a chip in which a first metal bump is provided on a surface mounted on the mount portion,
4. The semiconductor evaluation apparatus according to claim 1, wherein the mount portion includes a second metal bump bonded to a first metal bump provided on the chip. 5.
半導体デバイスを評価する装置に用いられる被験体実装用基板であって、
被験体である半導体デバイスが実装される少なくとも1つのマウント部と、
前記マウント部に実装された半導体デバイスと接続される周辺回路と、を有する、被験体実装用基板。
A test subject mounting substrate used in an apparatus for evaluating a semiconductor device,
At least one mount portion on which a semiconductor device as a subject is mounted;
A test subject mounting board comprising: a peripheral circuit connected to a semiconductor device mounted on the mount portion.
前記マウント部が形成された領域を収容する恒温槽をさらに有する、請求項5に記載の被験体実装用基板。   The test subject mounting substrate according to claim 5, further comprising a thermostatic chamber that accommodates the region in which the mount portion is formed. 前記半導体デバイスが、前記マウント部に実装される側の面に第1の金属バンプが設けられたチップであり、
前記マウント部は、前記チップに設けられた第1の金属バンプと接合される第2の金属バンプを有する、請求項5または6に記載の被験体実装用基板。
The semiconductor device is a chip in which a first metal bump is provided on a surface mounted on the mount portion,
The test subject mounting substrate according to claim 5, wherein the mount portion includes a second metal bump bonded to a first metal bump provided on the chip.
被験体である半導体デバイスが実装される少なくとも1つのマウント部および該マウント部に実装された半導体デバイスと接続される周辺回路がそれぞれ設けられた被験体実装用基板を用いる半導体評価方法であって、
前記マウント部に実装された半導体デバイスに電圧およびクロックを供給するとともに、該電圧およびクロックの一方を段階的に変化させるステップと、
前記マウント部に実装された半導体デバイスに、該半導体デバイスを動作させるためのテストパターンを供給して、前記段階的に変化させた電圧または周波数毎に、該半導体デバイスの出力を測定するステップと、を含む、半導体評価方法。
A semiconductor evaluation method using a test subject mounting substrate provided with at least one mount part on which a semiconductor device as a test object is mounted and a peripheral circuit connected to the semiconductor device mounted on the mount part,
Supplying a voltage and a clock to the semiconductor device mounted on the mount unit, and changing one of the voltage and the clock stepwise;
Supplying a test pattern for operating the semiconductor device to the semiconductor device mounted on the mount unit, and measuring the output of the semiconductor device for each stepwise changed voltage or frequency; A semiconductor evaluation method.
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