JPH0688854A - 集積回路における加熱及び温度制御用の方法及び装置 - Google Patents

集積回路における加熱及び温度制御用の方法及び装置

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JPH0688854A
JPH0688854A JP3226193A JP22619391A JPH0688854A JP H0688854 A JPH0688854 A JP H0688854A JP 3226193 A JP3226193 A JP 3226193A JP 22619391 A JP22619391 A JP 22619391A JP H0688854 A JPH0688854 A JP H0688854A
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temperature
circuit
control
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ジェイ． リップ ロバート
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】バーンイン及び温度テスト動作の目的のために
集積回路を加熱し且つその温度を制御する方法及び装置
の提供。 【構成】集積回路は、加熱手段２を組込むことにより内
部的に加熱される。検知及び制御手段３／４も組込むこ
とが可能である。この様な加熱及び制御は、ＩＣへ印加
される外部信号１によって活性化される。既存の部品で
集積回路を加熱するための実際的な手段が設けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は集積回路のテストに関す
るものであって、更に詳細には、昇温状態において、即
ち「バーンイン」条件で集積回路のテストを行なう技術
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】集積回路（ＩＣ）は、不適切な製造に起
因して多様な障害モードに遭遇する。これらの障害のう
ちの幾つかは、ＩＣが高温で動作される場合にのみ発生
する。ある障害は、ＩＣが、その予定された寿命よりも
著しく短い期間の間動作された後にのみ発生する。この
様な障害は「未熟期障害」と呼ばれる。短期間の間高温
でＩＣを動作することは未熟期障害を加速させるので、
この様な条件は、未熟期障害をスクリーニング、即ち選
別するために使用することが可能であり、従って、ＩＣ
をシステム内において実際に使用する前にその様な未熟
期障害を発生する装置を識別し且つ廃棄することが可能
である。
【０００３】高温障害を検知するためには、ＩＣは各Ｉ
Ｃを所定の温度へ上昇させる特別の温度室内において個
別的にテストされる。しかしながら、あるＩＣはそれら
がシステム内に組込まれるまで温度上の動作的な問題を
発揮することがない。ＩＣが高温状態において欠陥性の
ものであるか否かを判別するために、ＩＣの温度をシス
テム環境において制御することは実際的でないことが多
い。特別に温度を制御した温度室内に配置させることの
必要性なしに且つ外部命令の下でＩＣの温度を制御する
ことが可能であることが望ましい。
【０００４】未熟期障害は、「バーンイン（ｂｕｒｎ−
ｉｎ）」と呼ばれるプロセスによってスクリーニング、
即ち選別するのが一般的である。このプロセスにおいて
は、多数のＩＣが特別のバーンインボード上に積載さ
れ、該ボードが特別の温度に制御されたバーンイン炉内
に配置される。次いで、該炉は一週間又はそれ以上のこ
とが多い期間に亘って所定の温度で動作される。ある場
合には、寿命テストが行なわれ、その場合には、バーン
インは１０００時間又はそれ以上に亘って行なわれる。
バーンイン及び寿命テストは、装置コスト及び比較的少
数のＩＣに対して装置を使用することが必要な時間のた
めに高価なプロセスである。
【０００５】温度検知及び制御手段はＩＣにおいて珍し
いものではない。ＩＣの温度を検知し且つ制御信号を発
生するための多数の方法が知られている。しかしなが
ら、これらの回路の何れもが信頼性又はバーンインの目
的のために使用されているものはない。高温又は信頼性
テストのために内部加熱を行なうこと及びＩＣの温度を
制御することは新規な概念である。例えば、「モノリシ
ックＣＭＯＳデジタル温度測定回路（ＭＯＮＯＬＩＴＨ
ＩＣ ＣＭＯＳ ＤＩＧＩＴＡＬ ＴＥＭＰＥＲＡＴＵ
ＲＥ ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ ＣＩＲＣＵＩＴ）」と
いう名称の米国特許第４，１６５，６４２号（Ｒｏｂｅ
ｒｔ Ｊ． Ｌｉｐｐ）においては、ベース・エミッタ
接合を横断しての電圧を測定し且つそれをバンドギャッ
プ基準回路によって発生された基準電圧と比較すること
によって温度が検知されている。デジタル制御出力が発
生される。しかしながら、バーンイン又は信頼性テスト
を行なうために加熱を行ない且つ温度を検知することに
関しては何も言及されていない。「温度安定化停止−再
開始オシレータ（ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ ＳＴＡＢＩ
ＬＩＺＥＤ ＳＴＯＰ−ＲＥＳＴＡＲＴ ＯＳＣＩＬＬ
ＡＴＯＲ）」という名称の米国特許第４，４９７，９９
８号（Ｂｕｒｎｅｌｌ Ｇ． Ｗｅｓｔ）においては、
ＩＣの温度を制御するための加熱、検知及び制御手段を
設けることが示されている。しかしながら、この装置
は、オシレータを安定化するために温度を制御するため
に使用されているものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、温度テスト
を行なうために内部的に集積回路を加熱する装置及び方
法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、温度制
御用のバーンイン炉を使用する必要性なしにＩＣのバー
ンインを実施する方法が提供される。本発明の別の目的
とするところは、ＩＣを内部的に加熱することにより高
温障害を検知する方法を提供することである。本発明に
よれば、ＩＣを内部的に加熱するための実際的な回路手
段が提供される。実際的な回路手段は、主にＩＣの既存
の部品を使用するものである。
【０００８】本発明の利点は、ＩＣの温度を上昇させ且
つ制御することが可能であるという点であり、従ってＩ
Ｃは、高価な専用のハードウエアを使用する必要性なし
にバーンインさせることが可能である。更に別の利点
は、ＩＣの温度を上昇させ且つ制御させて、システム内
に埋め込まれた状態でＩＣを高温度で制御することが可
能であるという点である。
【０００９】
【実施例】本発明は、温度制御用の温度室を使用するこ
となしに集積回路の制御型自己加熱を使用して、集積回
路を加熱し且つその温度を制御する幾つかの関連した方
法及び装置を提供している。
【００１０】図１は、本発明の一実施例に基づいて構成
された全体的構成を示したブロック図である。制御／検
知信号１は集積回路５内に存在する加熱手段２を活性化
させるために使用される一つ又はそれ以上の電気信号か
ら構成されている。制御／検知信号１は、予め計算され
た量だけ温度を上昇させるために加熱手段２を適宜活性
化させ且つ脱活性化させることによりオープンループ態
様で集積回路の温度を制御することが可能である。より
正確な温度制御が所望される場合には、検知回路手段３
を付加させることが可能である。制御／検知信号１は、
検知回路手段３からの外部制御手段（不図示）への信号
を担持することが可能であり、それは、温度をより精密
に制御するために加熱手段２を活性化させる。一方、温
度レベルを制御するために外部制御手段の代わりにオン
チップ制御回路手段４を使用することが可能であり、そ
の場合に、制御／検知信号１の制御下とするか、又はそ
れ自身の予め決められたレベルへ制御させることが可能
である。
【００１１】本明細書において記載すべき全ての方法
は、集積回路を介して電源９から接地１０へ流れる電流
を発生させることによって集積回路に熱を発生させるこ
とを必要とし、従って、加熱は電力消費の関数として達
成される。
【００１２】図２（Ａ）は集積回路を加熱するための本
発明の一実施例２０を示している。ベース端子２３を駆
動することによりバイポーラトランジスタ１１がターン
オンされると、抵抗１２及びトランジスタ１１を介して
電源９から接地１０へ電流が流れ、その際に熱が発生さ
れる。電流レベル、従って電力消費は抵抗１２の値によ
って制御される。この実施例２０は、回路温度を固定し
た量だけ上昇させるためにオープンループ態様で動作さ
せることが可能である。一方、加熱量を更に制御するた
めにオン／オフさせてサイクル動作させることが可能で
ある。図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示した実施例２０と類
似した実施例２１を示しているが、この場合は、バイポ
ーラトランジスタ１１の代わりにＭＯＳトランジスタ１
４が設けられている。図２（Ｃ）は図２（Ｂ）に示した
実施例２１に類似した実施例２２を示しているが、抵抗
１３の代わりにＭＯＳトランジスタ１５が設けられてい
る。
【００１３】加熱回路をオン／オフサイクル動作させる
ことにより加熱を制御することに加えて、電流を減少さ
せるためにトランジスタを部分的にターンオンさせるこ
とにより加熱を制御することが可能である。
【００１４】加熱手段の上述した実施例は単に例示的に
示したに過ぎずこれらのもののみに限定することが意図
されている訳ではない。本発明における加熱手段のその
他の実施例は、抵抗、トランジスタ又は本発明の技術的
範囲を逸脱することなしにその他の部品によって実現す
ることも可能である。又、加熱用の電流は共通のオンチ
ップ電力／接地バスから供給することも可能であり、又
は集積回路の他の入力／出力パッドから供給することも
可能である。これらの回路実施例は専用の回路とする
か、又は共用型の機能を有する回路とすることも可能で
ある。
【００１５】集積回路の温度を決定するために使用する
ことの可能な多数の可能な回路及び方法が存在してい
る。ある回路はＩＣ内部の安定な温度依存性部品を使用
している。その一つの回路を図３に示してある。この実
施例においては、トランジスタ３１のベース３２及びエ
ミッタ３３を横断しての電圧が該トランジスタを介して
流れる既知の電流としてモニタされる。ベース・エミッ
タ電圧はトランジスタ３１の温度に比例するので、トラ
ンジスタ３１の温度（それはＩＣの温度であると仮定さ
れる）を決定することが可能である。この実施例におけ
る電流は抵抗３４によって制御される。
【００１６】より複雑な構成は「ＭＯＳ温度検知回路
（ＭＯＳ ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＳｅｎｓｉｎｇ Ｃ
ｉｒｃｕｉｔ）」という名称の米国特許第４，７６８，
１７０号（Ｄａｖｉｄ Ｌ． Ｈｏｆｆ）、「温度安定
化停止−再開始オシレータ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｓｔｏｐ−ＲｅｓｔａｒｔＯｓ
ｃｉｌｌａｔｏｒ）」という名称の米国特許第４，４９
７，９９８号（Ｂｕｒｎｅｌｌ Ｇ． Ｗｅｓｔ）、
「モノリシックＣＭＯＳデジタル温度測定回路（Ｍｏｎ
ｏｌｉｔｈｉｃ ＣＭＯＳ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｅｍｐ
ｅｒａｔｕｒｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉ
ｔ）」という名称の米国特許第４，１６５，６４２号
（Ｒｏｂｅｒｔ Ｊ． Ｌｉｐｐ）、及び「ＣＭＯＳ電
圧及び電流基準回路（ＣＭＯＳ Ｖｏｌｔａｇｅ ａｎ
ｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｃｉｒｃｕ
ｉｔ）」という名称の米国特許第４，５９３，２０８号
（Ｐｅｔｅｒ Ｓ． Ｓｉｎｇｌｅ）に記載されてい
る。
【００１７】これらの制御手段及びその他の多数の制御
手段も使用することが可能である。図４を一つの例とし
て使用し、比較器４０の一方の入力端４１を図３に示し
た回路のエミッタ３３へ接続し且つ他方の入力端４２を
基準電圧信号へ接続させることが可能である。この例に
おいては、基準電圧４２は、電源９と接地１０との間の
抵抗４４及び４５によって形成される分圧器によって供
給される。比較器４０の出力信号４３は、例えば、温度
を制御するために、エミッタ２３の電圧によって表わさ
れる温度に従って図２の制御入力端２３，２４又は２５
の何れかを駆動することにより加熱手段をターンオン及
びターンオフさせるために使用することが可能である。
【００１８】ＩＣを高温度へ上昇させる実際的な加熱回
路は集積回路上において実現することは困難である。最
初に、ＩＣ上の典型的な小さな部品に対して必要とされ
る電力従って必要とされる電流は極めて大きなものであ
る。その結果、トランジスタ及び電力分布バスは比較的
大きなものでなければならない。更に、均一な加熱を与
えるためにはＩＣに亘って均一に電力が分布されるべき
である。均一な加熱に対する必要性は、ＩＣ上に１個を
超えた数の加熱手段が設けられるべきであることを示し
ており、且つこれらの加熱手段の各々が比較的大型のも
のであるから、ＩＣ上の大きな面積が必要となる場合が
ある。
【００１９】実際的な加熱回路を製造する方法は、加熱
回路としてＩＣ上の既存の出力バッファを使用すること
である。その場合、ＩＣの出力バッファの部品は、図２
に示したトランジスタ及び抵抗を与えるために使用する
ことが可能である。例えば、図２（Ｃ）における回路
は、出力端子として端子１７を有する出力バッファにお
いて見出だすことが可能である。通常、出力バッファ適
用においては、トランジスタ１５及び１６のうちの一方
がオフであり、一方その他方がオンである。オフトラン
ジスタを部分的に又は完全にオンさせることによって、
電力が消費され、その結果ＩＣが加熱される。出力バッ
ファは、典型的に、ＩＣの内部を取り囲んでいるので、
ＩＣは均一に加熱される。更に、出力バッファは、典型
的に、大型のものであり、且つ、通常、大電力バスへ接
続されており加熱動作のために必要な電流を与える。そ
れらの通常の機能に加えて加熱手段としてそれらを動作
させるためには僅かなエキストラな回路が必要とされる
に過ぎないので、加熱のために出力バッファを使用する
ことはＩＣ上においてほとんど付加的な空間を必要とす
ることはない。
【００２０】実際的な態様で加熱部品を一体化するため
の別の方法は、電力／接地バスの下側にそれらを物理的
に構成することである。該バスの下側のシリコン面積
は、そこに構成された部品を相互接続することが困難で
あるために、あまり使用されることがない。加熱部品は
これらのバスへ直接的に接続されねばならず、且つこれ
らのバスは典型的にＩＣの内部を取り囲んでいるので、
これは理想的な場所である。
【００２１】上述した方法は、同一のパッケージ内に一
体的に組込んだ多数のＩＣを有するハイブリッド回路へ
適用することも可能であり、又は、完全な回路がそれら
が製造される元の半導体ウエハ内に埋設されている多数
の相互接続されたＩＣによって形成されるウエハスケー
ル集積回路へも適用することが可能である。
【００２２】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に基づいて構成された温度
加熱及び制御システムを示したブロック図。
【図２】 （Ａ）乃至（Ｃ）は本発明に基づく加熱回路
手段の三つの実施例を示した各概略図。
【図３】 トランジスタのベース・エミッタ電圧をモニ
タすることにより集積回路の温度を検知する手段３０の
一実施例を示した概略図。
【図４】 図３に示した検知手段３０のベース・エミッ
タ電圧を使用して加熱手段をターンオン及びターンオフ
させることにより温度を制御する手段４０の一実施例を
示した概略図。
【符号の説明】
１ 制御／検知信号 ２ 加熱手段 ３ 検知回路手段 ４ オンチップ制御回路手段 ９ 電源 １０ 接地

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 集積回路における品質、信頼性又は診断
    テスト用の装置において、一つ又はそれ以上の制御信号
    を受取る手段が設けられており、前記一つ又はそれ以上
    の制御信号に応答して前記集積回路を加熱する手段が設
    けられており、前記加熱手段が前記集積回路内に埋め込
    まれていることを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において、更に、前記集積回路
    の温度を検知する手段が設けられていることを特徴とす
    る装置。
  3. 【請求項３】 請求項２において、更に、前記検知手段
    によって検知された温度に基づいて前記加熱手段を制御
    する手段が設けられていることを特徴とする装置。
  4. 【請求項４】 請求項１において、前記集積回路が出力
    バッファを有しており、且つ前記加熱手段が前記出力バ
    ッファによって形成されていることを特徴とする装置。
  5. 【請求項５】 集積回路の品質、信頼性又は診断テスト
    用の方法において、一つ又はそれ以上の制御信号を受取
    る手段を用意し、前記一つ又はそれ以上の制御信号に応
    答して前記集積回路を加熱する手段を用意し、前記加熱
    手段が前記集積回路内に埋め込まれていることを特徴と
    する方法。
  6. 【請求項６】 請求項５において、更に、前記集積回路
    の温度を検知する手段を用意するステップを有すること
    を特徴とする方法。
  7. 【請求項７】 請求項６において、更に、前記検知手段
    によって検知された温度に基づいて前記加熱手段を制御
    する手段を用意するステップを有することを特徴とする
    方法。
  8. 【請求項８】 請求項５において、前記集積回路が出力
    バッファを有しており、且つ前記加熱手段が前記出力バ
    ッファによって形成されていることを特徴とする方法。
  9. 【請求項９】 請求項５において、前記集積回路が電力
    バス及び接地バスの実質的に下側に構成された加熱要素
    を有することを特徴とする方法。
  10. 【請求項１０】 ウエハスケール集積回路の品質、信頼
    性又は診断テスト用の方法において、一つ又はそれ以上
    の制御信号を受取る手段を用意し、前記一つ又はそれ以
    上の制御信号に応答して前記ウエハスケール集積回路を
    加熱する手段を用意する、上記各ステップを有してお
    り、前記加熱手段が前記ウエハスケール集積回路に埋め
    込まれていることを特徴とする方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１０において、更に、前記集積
    回路の温度を検知する手段を用意するステップを有する
    ことを特徴とする方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１１において、更に、前記検知
    手段によって検知された温度に基づいて前記加熱手段を
    制御する手段を用意するステップを有することを特徴と
    する方法。
  13. 【請求項１３】 ハイブリッド回路の品質、信頼性又は
    診断テスト用の方法において、一つ又はそれ以上の制御
    手段を受取る手段を用意し、前記一つ又はそれ以上の制
    御信号に応答して前記ハイブリッド回路を加熱する手段
    を用意する、上記各ステップを有しており、前記加熱手
    段が前記ハイブリッド回路に埋め込まれていることを特
    徴とする方法。
  14. 【請求項１４】 請求項１３において、更に、前記ハイ
    ブリッド回路の温度を検知する手段を用意するステップ
    を有することを特徴とする方法。
  15. 【請求項１５】 請求項１４において、更に、前記検知
    手段によって検知された温度に基づいて前記加熱手段を
    制御する手段を用意するステップを有することを特徴と
    する方法。
JP3226193A 1990-09-06 1991-09-05 集積回路における加熱及び温度制御用の方法及び装置 Pending JPH0688854A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/579,770 US5309090A (en) 1990-09-06 1990-09-06 Apparatus for heating and controlling temperature in an integrated circuit chip
US579770 1990-09-06

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JPH0688854A true JPH0688854A (ja) 1994-03-29

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JP3226193A Pending JPH0688854A (ja) 1990-09-06 1991-09-05 集積回路における加熱及び温度制御用の方法及び装置

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