JP3201328B2 - 回路装置の試験方法 - Google Patents

回路装置の試験方法

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  • Tests Of Electronic Circuits (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回路装置の試験方
法に関し、特に、多層配線構造を有する回路装置におい
て回路の故障解析を容易に行うことができる回路装置の
試験方法に関する。
【0002】
【従来の技術】回路の開発期間を短縮するために、故障
解析技術は極めて重要な技術の一つである。ところが、
故障解析は回路の大規模化に伴ってますます困難なもの
となっている。その理由の一つとして、回路を構成する
プリント配線板および基板に搭載した半導体集積回路の
配線層数の増大が挙げられる。現在、代表的な中多層プ
リント配線板の配線層数は5〜9層であり、また、半導
体集積回路においても5〜6層の配線が実用化してい
る。このように、配線層の数が増大したことにより、プ
リント配線板および半導体集計回路の電気的試験におい
て、下層配線の電気的情報を得ることが困難となり、故
障解析を行う上で大きな障害となっている。
【0003】この問題を解決するために、半導体集積回
路の例でみると、例えば、特開昭60−187037号
公報に開示されているように、所定の回路上観測部に最
上層の配線層で形成したプローブ用パッドを接続し、半
導体集積回路の製造後に電位測定を行う試験方法が提案
されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
60−187037号公報に開示される回路の試験方法
によれば、所定の回路上観測部に、単に、プロービング
用のパッドを接続した構成であるため、回路動作上の不
良が観測された観測部に対し、電位測定やI−V特性等
の電気的特性試験を行っても、この観測部に接続した前
段素子と後段素子の両者および両素子からこの観測部ま
での配線の影響が混在した状態での電気的情報しか得ら
れず、不良の原因が観測部に対して前段素子側にある
か、後段素子側にあるか、あるいは両者にあるか判別す
ることができないという問題がある。
【0005】従って、本発明の目的は、回路動作上の不
良の箇所を判別することによって、故障解析を容易に行
うことができる回路装置の試験方法を提供することにあ
る。
【0006】
【0007】以上の構成において、回路上観測部の配線
にはバイアおよび/あるいはプローブ用のパッドが電気
的に接続されていることが望ましく、回路上観測部の配
線は2つの部分に切断可能な長さに形成されていること
が望ましい。
【0008】
【課題を解決するための手段】 発明は、上記目的を達
成するため、回路を構成する素子を多層配線により電気
的に接続した回路装置を試験する方法であって、所定の
回路上観測部の前段素子と後段素子とを電気的に接続す
る配線を回路上観測部の配線として最上層に形成してお
き、試験に先立って、回路上観測部の配線を切断するこ
とにより、前段素子側と後段素子側との電気的接続を切
り離し、電気的接続を切り離した前段素子側と後段素子
側とでそれぞれ独立に試験を行うことを特徴とする回路
装置の試験方法を提供するものである。
【0009】以上の構成において、後段素子側の試験と
して、後段素子に電気的に接続されている側の回路上観
測部の配線を介して所定の電気信号を入力することによ
り動作の試験を行うことが望ましく、回路上観測部の配
線にはバイアおよび/あるいはプローブ用のパッドが電
気的に接続されていることが望ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明
の第1の実施の形態に係るプリント配線板の回路装置を
示す図であり、(a)はその平面模式図、(b)は
(a)のA−A線の断面模式図である。
【0011】図において、(n−2)層配線3aは、
(n−2)層配線3b,(n−1)層配線2bおよびn
層(最上層)配線1aとの接触を避けるため、ベリード
バイア4aを介して(n−1)層配線2aに接続され、
(n−1)層配線2aは、ブラインドバイア5aに接続
されている。このブラインドバイア5aは、n層(最上
層)配線1bによってブラインドバイア5bに接続さ
れ、ブラインドバイア5bは、(n−1)層配線2cに
接続され、(n−1)層配線2cは、ベリードバイア4
bを介して(n−2)層配線3cに接続されている。な
お、各配線層間は、層間絶縁物6でそれぞれ絶縁されて
いる。
【0012】ここで、仮に、n層(最上層)配線1bに
対して、(n−2)層配線3aを前段素子側とし、(n
−2)層配線3cを後段素子側とすると、前段素子側の
(n−2)層配線3aに電気信号が入力されると、入力
された電気信号は、ベリードバイア4a,(n−1)層
配線2a,ブラインドバイア5a,n層(最上層)配線
1b,ブラインドバイア5b,(n−1)層配線2cお
よびベリードバイア4bを介して(n−2)層配線3c
から出力される構成となっている。この配線構造におい
て、n層(最上層)配線1bは、後述する通り回路装置
の試験のために切断する可能性があるため、何らかの手
段で2つに切断できる程度の配線長を有する必要があ
る。
【0013】次に、本発明の試験方法に関し、図1
(a),(b)を参照して以下に説明する。まず、プリ
ント配線板上に形成された、一つまたは複数の回路上観
測部の電位を所定の回路動作状態において測定し、正常
動作時の電位と比較することにより、各回路上観測部が
正常動作しているか否かを試験する。具体的には、n層
(最上層)配線1b、あるいはブラインドバイア5a,
5bをプロービングして電位測定を行う。
【0014】この結果、正常に動作していない回路上観
測部のうち、その原因が前段素子側にあるのか、または
後段素子側にあるのか、あるいは両方にあるのかという
回路動作不良の原因を特定したい回路上観測部につい
て、n層(最上層)配線1bを切断する。これにより、
ブラインドバイア5aとブラインドバイア5bの電気的
接続を切断する。この後、ブラインドバイア5aとブラ
インドバイア5bをそれぞれプロービングして、電位測
定、I−V特性等所望の電気的特性試験をそれぞれ独立
に行い、正常動作時の特性とそれぞれ比較し、回路動作
不良の原因が回路上観測部に対して前段素子側にある
か、後段素子側にあるか、あるいは両者にあるかを判別
する。
【0015】なお、プリント配線板上にはこのような回
路上観測部が一つまたは複数存在するようになってお
り、図1(a),(b)は、回路解析上重要となる所定
の回路上観測部のうちの一つを代表的な例として示した
ものである。
【0016】図2は、本発明による回路装置の回路上観
測部とその試験方法を示すブロック図であり、(a)は
n層(最上層)配線1bを切断する前のブロック図、
(b)はn層(最上層)配線1bを切断した後のブロッ
ク図である。以下、図2(a),(b)を参照し、前述
した本発明の試験方法を再度詳細に説明する。図2
(a)に示す通り、前段素子8は、(n−2)層配線3
a,n層(最上層)配線1bおよび(n−2)層配線3
cを介して後段素子9に接続されている。ここで、回路
上観測部7において、回路動作上の不良が観測された場
合、動作不良の原因が生じている箇所は以下のようにし
て判定することができる。即ち、図2(b)に示す通
り、まず、n層(最上層)配線1bを切断する。これに
より、前段素子8と後段素子9を電気的に切断する。こ
こで、前段素子8側と後段素子9側における電位測定,
I−V特性等の電気的特性を、電圧計,電流計,カーブ
トレーサ,オシロスコープ等の電気的特性試験器10を
用いてそれぞれ独立に試験する。そして、この電気的特
性試験から得られた電気的特性と正常動作時の特性とを
比較する。この比較により、動作不良の原因が前段素子
8側にあるか、後段素子9側にあるか、あるいは両方に
あるかを判別することができる。
【0017】以上説明した試験は複数の回路上観測部に
ついても行うことができる。ただし、第1の回路上観測
部に対する最上層配線を切断した後に、第2の回路上観
測部に対応する最上層配線を切断して試験を行う際に
は、第1の回路上観測部に対応する最上層配線を切断し
たことによる回路上の影響を考慮して試験するか、ある
いは第一の回路上観測部を電気的に試験前の状態に戻す
必要(例えば、図1(a),(b)におけるブラインド
バイア5aとブラインドバイア5bをジャンパー線等で
再接続する必要)がある。
【0018】なお、試験対象となる回路上観測部として
は、上記以外に、例えば、プリント配線板に実装した半
導体集積回路の外部端子、回路の動作を制御する制御端
子、回路のデータ処理対象となるデータ入力端子、ある
いは回路のデータ処理結果であるデータ出力端子等が考
えられる。しかし、もちろんこれらに限られるものでは
なく、試験対象となる回路の機能を考慮して自由に設定
することができる。また、この実施の形態においては、
前段素子8および後段素子9をそれぞれ1つのものとし
て説明したが、複数の場合であっても同様である。
【0019】次に、本発明の他の試験方法について、図
1(a),(b)を参照して説明する。説明の便宜上、
仮に、回路上観測部であるn層(最上層)配線1bに対
して(n−2)層配線3aを前段素子側、(n−2)層
配線3cを後段素子側とする。まず、試験対象とする所
定の回路上観測部に対応するn層(最上層)配線1bを
切断する。次に、(n−2)層配線3cと電気的に接続
されているブラインドバイア5bに任意の電気信号を入
力することにより、(n−2)層配線3cに接続した後
段素子を含む回路に関し所望の動作試験を行う。即ち、
前段素子側の配線との電気的接続を切断することによ
り、ブラインドバイア5bに任意の電気信号を入力する
ことができ、(n−2)層配線3cに接続した後段素子
を含む回路に関し、所望の動作試験を行うことが可能と
なる。
【0020】図3は、上記した他の試験方法を説明する
ブロック図であり、(a)はn層(最上層)配線1bを
切断する前のブロック図、(b)はn層(最上層)配線
1bを切断した後のブロック図を示す。図3(a)に示
す通り、制御信号発生器13の構成要素である前段素子
11は(n−2)層配線3a,n層(最上層)配線1
b,(n−2)層配線3cを介して試験対象の回路14
の構成要素である後段素子12に接続されている。ここ
で、制御信号発生器13の故障あるいは(n−2)層配
線3aの配線の不具合等により、試験対象の回路14に
正常な制御信号が入力されなかったとする。この場合、
図3(b)に示す通り、n層(最上層)配線1bを切断
し、(n−2)層配線3cを介して外部信号発生源15
から正常な制御信号を試験対象の回路14に入力するこ
とにより、試験対象の回路14の動作試験が実施可能と
なる。
【0021】図4は、本発明の第2の実施の形態に係る
半導体集積回路の回路装置を示す図であり、(a)はそ
の平面模式図、(b)は(a)のA−A線における断面
模式図を示す。
【0022】図において、(n−2)層配線18aは、
(n−2)層配線18b,(n−1)層配線17b,
(n−1)層配線17cおよびn層(最上層)配線16
aとの接触を避けるため、スルーホール20aを介して
(n−1)層配線17aに接続され、(n−1)層配線
17aはスルーホール20bを介してn層(最上層)配
線16bに接続されている。このn層(最上層)配線1
6bはスルーホール20cを介して(n−1)層配線1
7dに接続され、(n−1)層配線17dはスルーホー
ル20dを介して(n−2)層配線18cに接続されて
いる。また、n層(最上層)配線16bの両端には、回
路試験においてプロービングが可能なように、それぞれ
最上層配線層で形成したプローブ用パッド19a,19
bが接続されている。なお、各配線層間は、層間絶縁物
21でそれぞれ絶縁されている。
【0023】この、第2の実施の形態における試験の手
順も、第1の実施の形態と基本的には同一であるが、第
1の実施の形態では、試験対象としているプリント配線
板の最小加工寸法が、代表的な中多層プリント配線板に
おいて50μm程度であるのに対し、第2の実施の形態
では、半導体集積回路の最小加工寸法は0.5μm程度
と微小であるため、試験を実施する上で必要となる事項
が2つある。
【0024】まず第1に、所定の回路上観測部に対して
前段素子側と後段素子側にそれぞれプローブ用パッド1
9a,19bを設ける必要があることである。その理由
は、半導体集積回路の配線およびスルーホール等は0.
5μm程度であり直接物理的にプロービングすることは
不可能だからである。なお、通常、プローブ用パッドの
寸法は50μm角程度を必要とする。
【0025】第2に、第1の実施の形態において説明し
た通り、試験を実施するにはn層(最上層)配線16b
を切断しなければならず、このためには金属膜をエッチ
ングする必要が生じる。また、複数の回路上観測部につ
いて試験を実施するには、切断したn層(最上層)配線
16bを再度電気的に接続する必要が生じる場合があ
る。このためには金属膜をデポジションする必要があ
る。この2点については、FIB(Focuesd I
on Beam)の金属膜のエッチング機能およびデポ
ジション機能等を用いることで試験を実施することがで
きる。
【0026】なお、半導体集積回路における具体的な回
路上観測部としては、プリント配線板と同じく、回路の
動作を制御する制御端子、回路のデータ処理対象となる
データ入力端子、あるいは回路のデータ処理結果である
データ出力端子の他に、I/Oバッファと内部回路を接
続する配線やマクロの入出力端子等が考えられる。
【0027】なお、本発明は上記の実施の形態に限定さ
れるものでなく、本発明の技術思想の範囲内において、
適宜変更され得ることは明らかである。
【0028】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の回路装
試験方法によれば、所定の回路上観測部の前段素子と
後段素子とを電気的に接続する配線を回路上観測部の配
線として最上層に形成しておき、試験に際しては、回路
上観測部の配線を切断することにより、前段素子側と後
段素子側との電気的接続を切り離し、電気的接続を切り
離した前段素子側と後段素子側とでそれぞれ独立に試験
を行うようにしたので、回路動作不良が観測された回路
上観測部についての不良の原因が、回路上観測部に接続
した前段素子側にあるか、後段素子側にあるかあるいは
両者にあるか判別することが可能であり、これにより不
良箇所の特定に関して重要な情報を得ることができ、故
障解析を容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るプリント配線
板の回路装置を示す図である。
【図2】本発明による回路装置の回路上観測部とその試
験方法を説明するブロック図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る回路装置の他の試験
方法を説明するブロック図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係る半導体集積回
路を示す図である。
【符号の説明】
1a,1b n層(最上層)配線 2a,2b,2c (n−1)層配線 3a,3b,3c (n−2)層配線 4a,4b ベリードバイア 5a,5b ブラインドバイア 6 層間絶縁物 7 回路上観測部 8,11 前段素子 9,12 後段素子 10 電気的特性試験器 13 制御信号発生器 14 試験対象の回路 15 外部信号発生源 16a,16b n層(最上層)配線 17a,17b,17c,17d (n−1)層配線 18a,18b,18c (n−2)層配線 19a,19b プローブ用パッド 20a,20b,20c,20d スルーホール 21 層間絶縁物
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/66 G01R 31/28 H05K 1/02 H05K 3/46

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回路を構成する素子を多層配線により電
    気的に接続した回路装置を試験する方法であって、 所定の回路上観測部の前段素子と後段素子とを電気的に
    接続する配線を前記回路上観測部の配線として最上層に
    形成しておき、 前記試験に先立って、前記回路上観測部の配線を切断す
    ることにより、前記前段素子側と前記後段素子側との電
    気的接続を切り離し、 電気的接続を切り離した前記前段素子側と前記後段素子
    側とでそれぞれ独立に前記試験を行うことを特徴とする
    回路装置の試験方法。
  2. 【請求項2】 前記後段素子側の試験として、前記後段
    素子に電気的に接続されている側の前記回路上観測部の
    配線を介して所定の電気信号を入力することにより動作
    の試験を行う請求項に記載の回路装置の試験方法。
  3. 【請求項3】 前記回路上観測部の配線にバイアが電気
    的に接続されている請求項またはに記載の回路装置
    の試験方法。
  4. 【請求項4】 前記回路上観測部の配線にプローブ用の
    パッドが電気的に接続されている請求項または
    に記載の回路装置の試験方法。
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