JP5459259B2 - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ダイナミックバーンイン検査工程を含んだ半導体集積回路装置の製造方法に関する。

従来より、ＩＣやＬＳＩ等の半導体集積回路装置の製品に対してバーンインを実行することにより、製品のトグル率の向上を狙った方法が例えば特許文献１、２で提案されている。なお、トグル率とは、例えばトランジスタのオン／オフ等のように、状態が「１」から「０」に、あるいは、「０」から「１」に変化した割合であり、トグル率が高いほど製品の信頼性が高い。

ここで、バーンイン試験とは、製品に対して温度と電圧の負荷を掛けることにより、製品の初期不良を事前に低減させる方法であり、スクリーニング試験のなかでも初期不良検出に最も有効な試験の一つである。また、バーンインの中でも「ダイナミックバーンイン」は高温下でデバイスを動作させて行う方法であり、市場での使用状態に近づけたスクリーニング試験である。

そして、特許文献１では、テスト用のプログラムが半導体装置のメモリに予め記憶されており、バーンイン時、ＣＰＵとメモリの間ではテスト用のプログラムに基づいて通常動作と同様の動作を行わせる方法が提案されている。

また、特許文献２では、半導体集積回路のＲＯＭに格納されたプログラムを実行することによりマイコンを動作させてバーンインテストを行うと共に、スキャンセルによるスキャンチェーンによって実行するスキャンを用いてバーンインテストを行うことにより、テスト対象から漏れるレジスタを無くす方法が提案されている。

特開２００６−１３８６４５号公報 特開２００２−３４０９８８号公報

しかしながら、上記の特許文献１、２では、バーンインにおける検査条件（例えば、検査プログラム等で使用している検査パターン等）とユーザが実際に製品を動作させる動作条件とは必ずしも一致していない。このため、バーンイン後で行う検査において初期不良の検出率を確保できず、良品と判定された製品が市場において誤動作する可能性がある。

本発明は上記点に鑑み、バーンイン中のトグル率を向上させることにより、バーンイン後で行う検査において初期不良の検出率を上げることができる半導体集積回路装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、複数のアプリケーションのうちのいずれかを実行するアプリケーション実行部（２０）と、複数のアプリケーションのうちのいずれかの実行に応じていずれかが動作する複数の回路ブロック（４０）と、書き換え可能なデータ記憶手段（３３）を含んだバーンイン実行部（３０）と、を備えた半導体集積回路装置の製造方法であって、以下の点を特徴としている。

まず、アプリケーション実行部（２０）に複数のアプリケーションのうちのいずれかを実行させる第１工程を行う。次に、複数の回路ブロック（４０）のうち第１工程で実行中のアプリケーションによって動作している回路ブロック（４０）の動作状態とアプリケーション実行部（２０）の動作状態との各データをデータ記憶手段（３３）に記憶する第２工程を行う。

続いて、第１工程でアプリケーション実行部（２０）が実行していたアプリケーションと同一のアプリケーションをバーンイン実行部（３０）に実行させることにより、複数の回路ブロック（４０）のうち同一のアプリケーションによって動作する回路ブロック（４０）に対してバーンイン動作を行わせる第３工程を行う。第３工程後、第２工程でデータ記憶手段（３３）に記憶したデータに基づいてアプリケーション実行部（２０）および複数の回路ブロック（４０）を元の動作状態に復帰させる第４工程を行う。

そして、本発明は上記の第１工程から第４工程までを、複数のアプリケーション毎に複数繰り返すダイナミックバーンイン検査工程を含んでいることを特徴とする。

このように、アプリケーション実行部（２０）が実行していたアプリケーションと同一のアプリケーションをバーンイン実行部（３０）に実行させると共に、当該アプリケーションによって動作する回路ブロック（４０）に対してバーンイン動作を行わせているので、ユーザが実際に製品を動作させる際のトグル率を向上させることができる。したがって、バーンイン後で行う検査において初期不良の検出率を上げることができる
請求項２に記載の発明では、バーンイン実行部（３０）として、複数のアプリケーションのそれぞれの実行時間を計測するタイマ（３４）が備えられたものを用いる。そして、タイマ（３４）で計測したアプリケーションの実行時間が所定時間に達すると、バーンイン実行部（３０）によって第１工程から第２工程に移行させることを特徴とする。このように、第１工程から第２工程への移行をタイマ（３４）の計測によって管理することができる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、所定時間を複数のアプリケーション毎にタイマ（３４）に設定していることを特徴とする。これによると、実行時間が短いアプリケーションについては、アプリケーションの実行中に所定時間の計測が終了するようにタイマ（３４）の計測時間を設定することができる。これにより、アプリケーションの実行中に第１工程から第２工程に移行させることができる。

請求項４に記載の発明では、外部からの移行指令に従って、バーンイン実行部（３０）によって第１工程から第２工程に移行させることを特徴とする。このように、第１工程から第２工程への移行を外部からの移行指令に従って管理することができる。

請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の発明において、移行指令を受けるための専用端子（８０）を備えた半導体集積回路装置の製造方法であって、専用端子（８０）を介して移行指令を受けると、バーンイン実行部（３０）によって第１工程から第２工程に移行させることを特徴とする。このように、専用端子（８０）への移行指令に従って第１工程から第２工程に移行させることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係る半導体集積回路装置としてのＩＣの構成図である。 ダイナミックバーンイン検査工程の流れを示した図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体集積回路装置としてのＩＣの構成図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る半導体集積回路装置であるＩＣは、予め設定されたアプリケーションを実行するものであり、様々な電子機器に採用されるものである。

図１は、本実施形態に係るＩＣ１０の構成図である。この図に示されるように、ＩＣ１０は、アプリケーション実行部２０、バーンイン実行部３０、アプリリソース４０、およびモードセレクト５０を備えており、各々がデータ・アドレスバス等のバス６０に接続された構成になっている。

アプリケーション実行部２０は、複数のアプリケーション（テスト用ではなく実際にシステムにより動作するアプリケーションソフト）のうちのいずれかを実行する部分であり、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、および書き換え可能なＲＡＭ２３を備えている。ＲＯＭ２２にはアプリケーションを実行するためのプログラムが予め記憶され、ＣＰＵ２１がＲＡＭ２３を利用して各プログラムを実行する。

アプリケーション実行部２０がアプリケーションを実行する際には、当該アプリケーションの実行に必要な回路ブロックを動作させる。この「アプリケーションの実行に必要な回路ブロック」がアプリリソース４０である。ＩＣ１０には様々なアプリケーションを実行するための複数の回路ブロックが設けられており、アプリリソース４０はアプリケーション実行部２０が実行する複数のアプリケーションのうちのいずれかの実行に応じて動作するいずれかの回路ブロックに相当する。すなわち、アプリリソース４０は、アプリケーション毎に動作する複数の回路ブロックである。図１では、複数の回路ブロックをまとめて「アプリリソース４０」としている。

バーンイン実行部３０は、アプリケーション実行部２０が実行していたアプリケーションを実行する検査用ハードウエアであり、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、書き換え可能なＲＡＭ３３、およびタイマ３４を備えている。ＲＯＭ３２には例えばバーンイン動作プログラムが予め記憶されている。バーンイン時にはＣＰＵ３１がアプリケーション実行部２０のＣＰＵ３１に対してＨＡＬＴ（システムの停止）等を指令する。

このバーンイン実行部３０は、ＩＣ１０の製造時においてバーンイン試験の際に動作する部分であり、ＩＣ１０が製品として完成した後に動作することはない。

なお、アプリケーション実行部２０のＲＯＭ２２およびＲＡＭ２３とバーンイン実行部３０のＲＯＭ３２およびＲＡＭ３３とはアドレス空間が異なるので、これらはＨＡＬＴされない。

タイマ３４は、バーンイン実行部３０はアプリケーションの実行が開始されてからバーンイン動作に移行するまでの所定時間を計測するものである。タイマ３４が所定時間を計測するとＩＣ１０に設けられたＡＮＤ回路７０にモード信号（バーンイン動作＝「１」）を出力する。モード信号はいわゆる割り込みのための信号である。所定時間は、複数のアプリケーション毎にタイマ３４に設定されている。

モードセレクト５０は、アプリケーションの実行中にバーンイン動作に移行するためにアプリリソース４０の所定の状態を監視する部分である。例えば所定の状態の初期条件は固定されているが、その後は時間変化や組み合わせ変化等を所定の状態としてモードセレクト５０に設定できる。

アプリケーションの実行中にアプリリソース４０が所定の状態になると、ＡＮＤ回路７０に状態移行を示す信号（例えば「１」）が出力される。一方、バーンイン動作を行わせるためのモード信号（バーンイン動作＝「１」）がタイマ３４からＡＮＤ回路７０に入力されると、ＡＮＤ回路７０はバーンイン実行部３０のＣＰＵ３１に状態の監視信号を出力する。アプリケーション実行部２０がこの監視信号を入力したタイミングでバーンイン実行部３０がバーンイン動作を開始するようになっている。

以上が、本実施形態に係るＩＣ１０の構成である。上記のＩＣ１０は、上述のように何らかの電子機器に搭載された状態で使用される。

次に、ＩＣ１０の製造方法について説明する。特に、半導体プロセス等によりＩＣ１０を製造した後もしくはＩＣ１０を製造して電子機器に搭載した後に出荷前に行うバーンイン試験について、図２を参照して説明する。図２は、ダイナミックバーンイン検査工程の流れを示した図である。

バーンイン試験には、所定の専用装置を用いる。本実施形態で行うバーンイン試験は、高温状態だけでなく、電気的ストレス印加および動作を行うダイナミックバーンイン検査工程に相当する。

はじめに、ＩＣ１０に対して電源を投入する。続いて、バーンインモードにおいて、ＩＣ１０のアプリケーション実行部２０によるアプリケーション動作が開始する（第１工程）。まず、図２に示されるように、「アプリ１」が動作する。このアプリ１の動作により、所定の状態を監視する。「所定の状態」の初期条件は固定されており、ＡＮＤ回路７０に状態移行を示す信号（＝「１」）が入力される。

なお、この後に次々とアプリケーションを実行する際にはモードセレクト５０によってそれぞれの所定の状態を監視することができる。すなわち、モードセレクト５０によって所定の状態を任意に設定することができる。

また、アプリ１の実行時間すなわちタイマ３４が計測する所定時間は「Ｔ１」であり、タイマ３４で計測したアプリケーションの実行時間がアプリ１の所定時間に対応するＴ１に達すると、タイマ３４からＡＮＤ回路７０にモード信号（＝１）が入力される。これにより、ＡＮＤ回路７０から出力される状態の監視信号が「１」となり、バーンイン実行部３０によるバーンイン動作に移行する。すなわち、タイマ３４の時間計測が完了すると、バーンイン実行部３０によって次の工程（第２工程）に移行する。

続いて、バーンイン実行部３０のＣＰＵ３１は上記の監視信号（＝１）を入力すると、バーンイン実行部３０の動作が始まる。具体的には、バーンイン実行部３０のＣＰＵ３１がアプリケーション実行部２０のＣＰＵ２１をＨＡＬＴ等で停止する。また、バーンイン実行部３０は、アプリ１によって動作しているアプリリソース４０の動作状態とアプリケーション実行部２０の動作状態との各データをバーンイン実行部３０のＲＡＭ３３に記憶する（第２工程）。つまり、バーンイン実行部３０は、アプリ１によるこれまでの動作状態を一時的に保管する。

この後、バーンイン実行部３０は専用バーンイン動作を行う。アプリ１に対応するバーンイン動作が図２に示される「バーンイン１」である。すなわち、バーンイン実行部３０は、アプリケーション実行部２０が実行していたアプリ１と同一のアプリケーションを実行することにより、アプリリソース４０において同一のアプリケーションによって動作する回路ブロックに対してバーンイン動作を行わせる（第３工程）。

バーンイン動作は、ＲＡＭ３３に一時保管したアプリ１の動作状態のデータを用いてアプリ１で動作していた回路ブロックに対してデータ組み合わせ動作を行うものであり、実動作でのトグル率を確保するための動作である。これにより、アプリ１によって実際に動作するアプリリソース４０（回路ブロック）に対して、データの組み合わせの中でのストレス印加を行うことができ、ＩＣ１０の実使用に合った検査を行うことができる。

バーンイン１の動作が完了すると、アプリ１の保管データの復帰を行う。すなわち、バーンイン実行部３０は、ＲＡＭ３３に記憶したアプリ１の動作状態のデータに基づいてアプリケーション実行部２０およびアプリリソース４０（回路ブロック）を元の動作状態に復帰させる（第４工程）。これにより、図２に示されるように、アプリ１動作の最終状態はアプリ２動作の開始状態に移行する。このとき、「アプリ２」の実行時においてバーンイン動作への状態移行の条件を決め、モードセレクト５０に設定する。

続いて、ＩＣ１０のアプリケーション実行部２０によるアプリ２の動作が開始する（第１工程）。そして、この第１工程から第４工程までをアプリ２に対して実行する。ここで、図２に示されるように、アプリ２に対応する所定時間は「Ｔ２」である。したがって、タイマ３４の計測時間がＴ２に達すると、第１工程から第２工程に移行する。

上記のように、第１工程から第４工程までの一連の工程を複数のアプリケーション毎に複数繰り返す。すなわち、アプリ２のバーンイン動作が完了すれば、アプリ２動作の最終状態はアプリ３動作の開始状態に移行する。この後、図２に示されるように、アプリ３の実行（所定時間；Ｔ３）およびバーンイン動作を行う。このように、アプリケーションの実行とバーンイン動作とを繰り返し行う。

こうして、ＩＣ１０もしくはＩＣ１０を含んだ電子機器のダイナミックバーンイン検査工程が完了する。この後、他の不良検査等の所定の検査を行い、良品と判定すれば出荷を行うこととなる。

以上説明したように、本実施形態では、ダイナミックバーンイン検査工程において、アプリケーション実行部２０が実行していたアプリケーションと同一のアプリケーションをバーンイン実行部３０に実行させることが特徴となっている。これにより、アプリケーションによって動作するアプリリソース４０に対してバーンイン実行部３０が様々なデータの組み合わせによるバーンイン動作を行わせるので、ユーザが実際にＩＣ１０を含んだ製品を動作させる際のトグル率を向上させることができる。したがって、バーンイン後で行う検査において初期不良の検出率を上げることができる
また、実際のアプリケーションの実行中（第１工程）にバーンイン動作（第２工程）への移行を、タイマ３４による所定時間の計測によって管理している。そして、本実施形態では所定時間をアプリケーション毎に設定しているので、各アプリケーションの実行中にそれぞれバーンイン動作に移行させることができる。したがって、実行時間が短いアプリケーションについては、アプリケーションの実行終了後に所定時間の計測が終了するようなことはなく、アプリケーションの実行中に確実にバーンイン動作に移行させることができる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、アプリリソース４０が特許請求の範囲の「複数の回路ブロック」に対応し、バーンイン実行部３０のＲＡＭ３３が特許請求の範囲の「データ記憶手段」に対応する。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。第１実施形態では、第１工程から第２工程への移行すなわち割り込みをタイマ３４の所定時間の計測によって行っていたが、本実施形態ではこれを外部からの移行指令によって行うことが特徴となっている。

図１は、本実施形態に係るＩＣ１０の構成図である。この図に示されるように、本実施形態では、ＩＣ１０は移行指令としてモード信号（バーンイン動作＝「１」）が入力される専用端子８０を備えている。この専用端子８０はＡＮＤ回路７０に接続されている。なお、本実施形態では外部からの指令によってバーンイン動作に移行するようにしているため、バーンイン実行部３０にはタイマ３４は設けられていない。

専用端子８０は、移行指令を出す外部装置に接続されている。そして、複数のアプリケーション毎に、外部装置がアプリケーションの実行中に専用端子８０を介して移行指令すなわちモード信号をＩＣ１０に入力する。これにより、第１工程から第２工程に移行させる。外部装置は、アプリケーション毎に移行指令を出す。

以上のように、ＩＣ１０に専用端子８０を設け、この専用端子８０から移行指令を受けることでダイナミックバーンイン検査工程における第１工程から第２工程への移行を管理することができる。この場合、外部からの指令によってバーンイン動作への移行が可能となるので、ＩＣ１０に予めタイマ３４を設ける必要がなく、移行指令の条件等の設定の自由度も増やすことができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態で示されたＩＣ１０の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、半導体集積回路装置としてＩＣ１０を例に説明したが、ＬＳＩ等の大規模集積回路に適用することもできる。

また、第１実施形態では、所定時間はアプリケーション毎に異なっているが、これは所定時間の設定の一例である。したがって、所定時間がアプリケーション毎に同じであっても良い。これは、第２実施形態において専用端子８０に外部指令を入力するタイミングについても言える。すなわち、専用端子８０が外部指令を受けるタイミングはアプリケーション毎に異なっていても良いし、アプリケーション毎に同じでも良い。

１０ ＩＣ
２０ アプリケーション実行部
３０ バーンイン実行部
３３ ＲＡＭ
３４ タイマ
４０ アプリリソース
８０ 専用端子

Claims (5)

1. 複数のアプリケーションのうちのいずれかを実行するアプリケーション実行部（２０）と、
   前記複数のアプリケーションのうちのいずれかの実行に応じていずれかが動作する複数の回路ブロック（４０）と、
   書き換え可能なデータ記憶手段（３３）を含んだバーンイン実行部（３０）と、
   を備えた半導体集積回路装置の製造方法であって、
   前記アプリケーション実行部（２０）に前記複数のアプリケーションのうちのいずれかを実行させる第１工程と、
   前記複数の回路ブロック（４０）のうち前記第１工程で実行中のアプリケーションによって動作している回路ブロック（４０）の動作状態と前記アプリケーション実行部（２０）の動作状態との各データを前記データ記憶手段（３３）に記憶する第２工程と、
   前記第１工程で前記アプリケーション実行部（２０）が実行していたアプリケーションと同一のアプリケーションを前記バーンイン実行部（３０）に実行させることにより、前記複数の回路ブロック（４０）のうち前記同一のアプリケーションによって動作する回路ブロック（４０）に対してバーンイン動作を行わせる第３工程と、
   前記第３工程後、前記第２工程で前記データ記憶手段（３３）に記憶したデータに基づいて前記アプリケーション実行部（２０）および前記複数の回路ブロック（４０）を元の動作状態に復帰させる第４工程と、を含んでおり、
   前記第１工程から前記第４工程までを、前記複数のアプリケーション毎に複数繰り返すダイナミックバーンイン検査工程を含んでいることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
2. 前記バーンイン実行部（３０）として、前記複数のアプリケーションのそれぞれの実行時間を計測するタイマ（３４）が備えられたものを用い、
   前記タイマ（３４）で計測したアプリケーションの実行時間が所定時間に達すると、前記バーンイン実行部（３０）によって前記第１工程から前記第２工程に移行させることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路装置の製造方法。
3. 前記所定時間を前記複数のアプリケーション毎に前記タイマ（３４）に設定していることを特徴とする請求項２に記載の半導体集積回路装置の製造方法。
4. 外部からの移行指令に従って、前記バーンイン実行部（３０）によって前記第１工程から前記第２工程に移行させることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路装置の製造方法。
5. 前記移行指令を受けるための専用端子（８０）を備えた半導体集積回路装置の製造方法であって、
   前記専用端子（８０）を介して前記移行指令を受けると、前記バーンイン実行部（３０）によって前記第１工程から前記第２工程に移行させることを特徴とする請求項４に記載の半導体集積回路装置の製造方法。

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