JP2954076B2 - 半導体集積回路ウェハ及びその試験方法 - Google Patents

半導体集積回路ウェハ及びその試験方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路ウ
ェハ及びその試験方法に関する。
【0002】
【従来の技術】装置としての半導体集積回路(LSI)
は、外部から電力の供給を受け或いは外部と信号をやり
取りするために、多数の端子リード(ピン)を備えてい
る。それらの端子は、チップ上に形成された電極(パッ
ド)と、電気的に接続されている。チップには、リード
の数に対応して多数のパッドが形成されており、チップ
は、端子からパッドを通して外部から供給される電力に
基づいて、外部から入力される信号を処理し、その処理
の結果の信号を外部に出力することになる。従って、通
常「前工程」と呼ばれるウェハ処理工程(例えばシリコ
ン単結晶基板のような半導体基板に、多数のチップを形
成する工程)終了後で未だ個別のチップに分割する前の
ウェハ状態でも、各チップ上の各パッドに、例えばプロ
ーブカードなどを用いて外部から電気的接触を取ること
で、各チップの電気的試験を行なうことができることに
なる。実際、LSIの製造においては、ウェハ処理工程
の最終段階で、上記のような方法で、ウェハ上の各チッ
プに対して直流特性の良否判定や交流特性の試験を実施
し、合格したチップだけを「後工程」と呼ばれる組立工
程に移行させることが、一般的に行われている。
【0003】その場合、ウェハ上の全てのチップに対
し、チップ上の全てのパッドに同時にプローブを接触さ
せること、すなわちウェハ上の全パッドに同時に外部か
ら接触を取ることが、試験の効率、精度の点から望まし
い。しかし、現状では、製造技術上の制限から、プロー
ブカードの側で用意できるプローブの数は、上記の条件
を満足できるほど多くはない。
【0004】そこで、従来、各チップに対してはプロー
ブを接触させるパッドの数を減らすことにより、同時に
試験できるチップの数を確保するという方法が採用され
ている。そのような従来の試験方法の一例が、特開平4
−322441号公報に開示されている。図4に、上記
公報記載の発明を適用したウェハ上の多数のメモリチッ
プのうちの一チップのレイアウト図を示す。又、図5
に、そのメモリチップの具体的なブロック図を示す。図
4を参照すると、この図に示されるチップ21には、こ
のチップがなすべき本来のメモリ動作のための回路の他
に、セルフテストを行なうためのセルフテスト回路20
が設けられている。このセルフテスト回路20は、図示
はされていないが別に設けられた電極パッドに外部から
入力されるテスト始動信号に応じて、チップ上に設けら
れた多数のパッドそれぞれに入力される信号(これらの
信号は、本来のメモリ動作に用いられる信号である)の
うちの幾つかを用いてチップのセルフテストを行なう。
図5を参照して、図中にテスト制御回路及びパターンR
OM50で示される回路ブロックが、上記のセルフテス
ト回路20に相当する。図5に示されるメモリチップ4
1では、ウェハ状態でのチップの試験のために特に入力
されるテスト始動信号TSに基づき、本来のメモリ動作
に用いられる電源電圧や信号のうち、高位電源電圧
CC,低位電源電圧VSS,ロウアドレスストローブ信号
▽RAS(▽は、反転を意味する上バーの代用。以下、
同じ),データアウト信号DOUT を用いて、チップの直
流試験、交流試験が行われる。このような方法によれ
ば、例えば4M×1タイプのDRAMの場合、本来の外
部端子数は18ピンであるところを、5ピン(パッド)
という少ないピン数でウェハ状態のチップの試験を行な
うことができる。
【0005】ところで、上記公報記載の発明は、ウェハ
状態で各チップのスタンバイ消費電流、動作時消費電流
およびACファンクションの試験を行おうとするもので
あるが、本発明はこれとは異なって、ウェハ状態で、チ
ップの各外部端子(パッド)におけるリーク電流を測定
しょうとするものである。しかしながら、この場合、試
験の精度、能率を高めようとすると、ウェハ上の全チッ
プに対し、チップ上の全パッドに同時にプローブを接触
させることが望ましいこと及び、これに対し現状ではプ
ローブの本数に限度があり、上記の条件を満足すること
が困難である点で、上述の特開平4−322441号公
報におけると同じ状況にある。従って、そのようなリー
ク電流試験に対しても、上記公報記載の発明におけると
同様な、各チップ内のパッドに接触させるプローブ数を
少なくして一度に測定できるチップ数を確保するという
技術思想は、適用できるであろう。
【0006】図6に、上記特開平4−322441号公
報記載の技術を、チップ上のパッドにおけるリーク電流
試験に適用した場合の、チップの平面図を模式的に示
す。この図6は、ウェハ上に多数形成されたチップのう
ちの一つを図示する。図6を参照して、このチップに
は、二つの電極パッド2A,2Bが形成されている。パ
ッド2Aは、電源電圧供給線8(電圧VCC)とグランド
電位供給線9との間に第1トランジスタM1と第2トラ
ンジスタM2とを直列接続した構成の第1出力バッファ
の出力点(二つのトランジスタの直列接続節点)に接続
されている。二つのトランジスタM1,M2はそれぞ
れ、データ出力制御回路10Aにより、導通状態が互い
に逆になるように制御される。パッド2Bは同様に、第
3トランジスタM3と第4トランジスタM4との直列接
続からなる第2出力バッファの出力点に接続されてい
る。二つのトランジスタM3,M4の導通状態は、デー
タ出力制御回路10Bにより制御される。
【0007】ここで、パッド2Aは外部から電気的接触
を取るパッドであり、ここにプローブ4が接触し、更に
テスタ5に接続している。一方、パッド2Bは外部から
の電気的接触のないパッドであり、開放状態にある。図
6において、いま、パッド2Aに接続する方の二つのト
ランジスタM1,M2をオフ状態にし、プローブ4の電
位をグランド電位とすると、第1トランジスタM1のソ
ース・ドレイン間の電位差がVCCとなり、その第1トラ
ンジスタM1におけるリーク電流を試験できる。次に、
プローブ4の電位をVCCにすると、第2トランジスタM
2のソース・ドレイン間の電位差がVCCとなり、その第
2トランジスタでのリーク電流を測定できる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、1チ
ップ当たりの被接触パッド数を減じることによって、同
時に試験できるチップ数を確保、増加させることができ
る。
【0009】しかし、この試験方法では、試験精度と能
率とを両立させることができない。すなわち、パッドの
リーク電流試験に要するプローブの数Nは、ウェハ上の
チップの数nとチップ内のパッドの数mとの積n・mに
よって決まり、供給できるプローブの数が必要な本数よ
り小さいとき、一度でウェハ上の全チップの試験を行お
うとすると、当然、チップ内には、図6中のパッド2B
で示されるような試験できないパッドが発生し、試験精
度が低下してしまう。逆に、チップ内の全てのパッドを
試験しょうとすると、一度では試験できないチップが生
じて、試験の能率が低下してしまう。
【0010】従って、本発明は、ウェハ状態でのチップ
上のパッドにおけるリーク電流試験を、一度の試験で、
ウェハ上の全チップ、チップ内の全パッドに対して行う
ことのできる、試験精度と能率とを両立させることので
きる試験方法を提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体集積
回路ウェハは、半導体基板上に複数のチップを形成する
ためのウェハ処理工程を完了した半導体集積回路ウェハ
であって、ウェハ上の各各のチップは、なすべき信号処
理を行うために外部から供給され又は外部へ送出する電
力又は信号を入、出力するためのそれぞれ異なる複数の
入出力経路と、各各の前記入出力経路を外部と電気的に
接続するために各各の入出力経路の入出力点に一つずつ
配設された複数の接続用電極とを有し、少なくとも二つ
以上の前記接続用電極が、電気的に開放可能な短絡手段
で、互いに短絡されていることを特徴とする。
【0012】本発明の半導体集積回路ウェハの試験方法
は、上記の半導体集積回路ウェハを用い、チップ上の前
記短絡された接続用電極において、前記複数の入出力経
路のリーク電流特性を測定する過程と、前記過程終了後
に前記短絡手段を電気的に開放して、チップ上の各各の
入出力経路を、互いに入出力点が電気的に分離された独
立の入出力経路とする過程とを含むことを特徴とする。
【0013】本発明の半導体集積回路ウェハは、チップ
内にあってプローブに接触されるパッドとプローブに接
触されないパッドとの間が、フューズなどのような切断
可能な手段により、短絡されている。従って、プローブ
に接触されないパッドでも、テスタを測定したと同じ状
態になる。チップ内の各パッドは、上記のフューズをリ
ーク電流試験終了後に切断することで、電気的に独立し
たパッドとなる。従って、後の組立工程での試験あるい
は完成後の実使用に際して、全ての端子を使用しても何
ら問題はない。
【0014】フューズはただ一本の配線のみという、こ
れ以上単純化できない構造であるので、それ自体の故障
によって良品率の悪化を招来したり、信頼性を低下させ
ることはない。
【0015】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施
の形態による半導体集積回路ウェハ上に形成された複数
のチップのうちの、一つのチップを模式的に示す図であ
る。図1と図6とを比較すると、本実施の形態によるチ
ップは、電極パッド2Aと電極パッド2Bとを短絡する
フューズ1を備えている点が、図6に示すチップと異な
っている。
【0016】図1を参照して、本実施の形態においてパ
ッドのリーク電流試験を実施するときは、先ず、パッド
2Aにプローブ4を接触させ、テスタ5に接続する。次
に、データ出力制御回路10Aにより、第1出力バッフ
ァを構成する第1トランジスタM1,第2トランジスタ
M2を共にオフ状態にする。又、データ出力制御回路1
0Bにより、第2出力バッファを構成する第トランジ
スタM3,第4トランジスタM4も、共にオフ状態にす
る。この状態でパッド2Aの電位をグランド電位にする
と、第1トランジスタM1のソース・ドレイン間の電位
差が電源電圧VCCになり、このトランジスタにリーク故
障が生じていればテスタ5に電流が流れるので、故障を
検出できる。このとき、もう一つのパッド2Bも、フュ
ーズ1を通してパッド2Aと同電位(この場合は、グラ
ンド電位)にされているので、第3トランジスタM3の
ソース・ドレイン間にも電源電圧VCCが加わる。従っ
て、その第トランジスタにおけるリーク故障も同時に
検出できる。つまり、パッド2Aにプローブを接触さ
せ、グランド電位を供給するだけで、パッド2A,パッ
ド2Bの双方におけるリーク電流試験を、一度に行うこ
とができることになる。
【0017】次に、四つのトランジスタM1,M2,M
3,M4をオフ状態にしたままで、プローブの電位を
電源電圧VCCにする。この場合には、第2トランジスタ
M2,第4トランジスタM4のソース・ドレイン間に電
源電圧VCCが加わることになり、トランジスタM2又は
トランジスタM4におけるリーク故障の有無を検出でき
る。すなわち、この場合も、一つのパッド2Aにプロー
ブを接触させるだけで、両方のパッド2A,2Bにおけ
るリーク電流試験を同時に行うことができることにな
る。
【0018】図2に、本実施の形態によるチップの模式
的平面図を示す。この図は、上述のフューズ1をチップ
のどの領域に配設するかを示す図であって、チップの、
内部回路11が形成されていない縁辺部分の一部を示
す。図2を参照して、フューズ1は、チップの縁辺に形
成される電極パッド2A,2Bの直近の領域に設けられ
ている。フューズ1は細い只一本の配線であるので、チ
ップ上のどの部分に配置するかに対して大きな制限はな
く、図示するように自由にレイアウトできるのである。
【0019】図3に、本実施の形態のウェハを試験する
ときの工程フロー図を示す。図3を参照して、先ず、ス
テップS14(ウェハプロセス工程)で、ウェハに図
1,図2に示すフューズを備えるチップを作り込む。次
に、ステップS15(ウェハテスト1工程)で、ウェハ
の状態で、第1回目の電気的試験(リーク電流試験)を
行う。次いで、ステップS16(フューズ切断工程)
で、図1,図2に示されるフューズ1を切断する。この
工程で、それまで電気的に短絡状態であったパッド2
A,2Bを、互いに独立したパッドとする。その後、ス
テップS17(ウェハテスト2工程)で、第2回目の電
気的試験を実施する。この試験では、本来異なるパッド
2A,2Bどうしが短絡されていたのでは試験できない
ような項目について、試験を行う。このウェハテスト2
工程は、省略しても構わない。この発明の主眼は、リー
ク電流試験を効率的にしかも精度よく行えるようにする
ところにあるからである。そして、先のウェハテスト1
工程でのリーク電流試験結果とウェハテスト2工程での
試験結果とをあわせてチップの良否を判定し、次のステ
ップS18(組立工程)で、試験に合格したチップのみ
をパッケージングする。
【0020】尚、これまでは、出力用のパッドを例にし
て説明したが、本発明はこれに限られるものではない。
装置としてのLSIで使用される全ての外部端子に接続
するパッドに対して、適用可能である。又、異なるパッ
ドどうしを接続する手段は、パッドどうしを電気的に短
絡できるもので、後の工程で電気的に切断可能なもので
あれば、フューズに限定されるものではない。例えば、
不揮発性メモリ素子を利用した、電気的にプログラム可
能な素子でもよい。そのパッドどうしの短絡構造は、図
1,図2に示したような、二つのパッドを一つのフュー
ズで短絡する構造の他にも、例えば三つのパッドを二つ
以上のフューズで接続するというように、複数のパッド
を複数の短絡手段で接続する構造でもよい。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体集
積回路ウェハでは、なすべき信号処理に要する電力又は
信号を外部から入力し又は外部へ出力するために、複数
の外部との接続用電極を有し、その接続用電極のうち
なくとも二つ以上の電極が電気的に開放可能な短絡手段
で短絡されている。これにより本発明によれば、ウェハ
状態でのチップの各パッドに対するリーク電流試験にお
いて、直接試験装置に接続しないパッドについてもリー
ク電流試験を行うことができるので、リーク試験を精度
よくしかも効率的に行うことができる。
【0022】上記の短絡手段は、これをリーク電流試験
終了後に切断するので、それまで短絡されていたパッド
は、以後、電気的に独立したものとなり、その後の全パ
ッドを用いての電気的試験あるいは完成した装置として
のLSIの動作には、何ら支障はない。
【0023】本発明に用いる短絡手段は単なる配線で、
考え得るもっとも単純、最小の構造物であるので、チッ
プ上でのレイアウトに大きな制約を受けるものではな
く、チップの設計あるいは面積を大幅に変更する必要は
ない。又、製造に際して、短絡手段自体の故障に起因す
る良品率の低下や信頼性の悪化は、ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態によるウェハ上に形成さ
れたチップの模式的平面図である。
【図2】図1に示すフューズのチップ上でのレイアウト
を示す平面図である。
【図3】本発明の一実施の形態におけるウェハ状態での
チップのリーク電流試験手順を示すフロー図である。
【図4】従来の技術による半導体メモリウェハ上のチッ
プの平面図である。
【図5】図4に示すチップを、ブロックレベルで表した
図である。
【図6】従来の技術による半導体集積回路ウェハ上のチ
ップの模式的平面図である。
【符号の説明】
1 フューズ 2A,2B パッド 4 プローブ 5 テスタ 8 電源電圧供給線 9 グランド電位供給線 10A,10B データ出力制御回路 11 内部回路

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に複数のチップを形成する
    ためのウェハ処理工程を完了した半導体集積回路ウェハ
    であって、 ウェハ上の各各のチップは、なすべき信号処理を行うた
    めに外部から供給され又は外部へ送出する電力又は信号
    を入、出力するためのそれぞれ異なる複数の入出力経路
    と、各各の前記入出力経路を外部と電気的に接続するた
    めに各各の入出力経路の入出力点に一つずつ配設された
    複数の接続用電極とを有し、 少なくとも二つ以上の前記接続用電極が、電気的に開放
    可能な短絡手段で、互いに短絡されていることを特徴と
    する半導体集積回路ウェハ。
  2. 【請求項2】 前記開放可能な短絡手段がフューズであ
    ることを特徴とする、請求項1記載の半導体集積回路ウ
    ェハ。
  3. 【請求項3】 半導体基板上に複数のチップを形成する
    ためのウェハ処理工程を完了した半導体集積回路ウェハ
    であって、ウェハ上の各各のチップは、外部との電気的
    接続のための複数の電極を有し、少なくとも二つ以上の
    前記電極が電気的に開放可能な短絡手段で短絡されてい
    ることを特徴とする半導体集積回路ウェハにおいて、 前記開放可能な短絡手段が電気的にプログラム可能な不
    揮発性メモリ素子であることを特徴とする半導体集積回
    路ウェハ
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の半導体集積回路ウェハ
    を試験する方法であって、 請求項1に記載の半導体集積回路ウェハを用い、チップ
    上の前記短絡された接続用電極において、前記複数の入
    出力経路のリーク電流特性を測定する過程と、前記過程
    終了後に前記短絡手段を電気的に開放して、チップ上の
    各各の入出力経路を、互いに入出力点が電気的に分離さ
    れた独立の入出力経路とする過程とを含むことを特徴と
    する半導体集積回路ウェハの試験方法。
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