KR101633678B1 - 테스트 데이터 추출 장치 및 방법 - Google Patents

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KR101633678B1
KR101633678B1 KR1020150063206A KR20150063206A KR101633678B1 KR 101633678 B1 KR101633678 B1 KR 101633678B1 KR 1020150063206 A KR1020150063206 A KR 1020150063206A KR 20150063206 A KR20150063206 A KR 20150063206A KR 101633678 B1 KR101633678 B1 KR 101633678B1
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강성호
박재석
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연세대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 3차원 반도체의 테스트 데이터의 추출 시간을 줄일 수 있는 테스트 데이터 추출 장치에 관한 것으로, 본 실시 예에 따른 테스트 데이터 추출 장치는 관통전극 그룹의 관통전극들에 대한 테스트 결과값들을 이용하여 관통전극 그룹의 결함 상태를 나타내는 체크 데이터를 생성하는 체크데이터 생성부(120); 체크 데이터를 이용하여 테스트 결과값들을 추출할 관통전극 그룹을 선택하고, 선택한 관통전극 그룹으로 활성화 신호를 출력하는 제어부(160); 및 활성화 신호에 따라 테스트 결과값들을 추출하는 추출부(180)를 포함한다.

Description

테스트 데이터 추출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR EXTRACTING TEST RESULT DATA}
본 발명은 테스트 데이터 추출 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3차원 반도체의 관통전극들에 대한 테스트 결과 데이터를 추출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 장치는 높은 신뢰도와 안정적인 수율을 보장하기 위하여 테스트를 거치도록 되어 있다. 최근에 대두된 3차원 반도체의 경우, 기존 2차원 반도체와는 다르게 적층 레이어 간에 신호를 전달할 수 있는 관통전극(Through-Silicon-Via, TSV)라는 추가적인 구성요소가 사용된다.
3차원 반도체는 높은 신뢰도를 보장하기 위하여, TSV 테스트 및 수리의 중요성이 크다. TSV 테스트는 레이어 적층 시점을 기준으로, 각 레이어에 대하여 실시하는 적층전 테스트와 3차원 반도체에 전체적으로 실시하는 적층후 테스트로 나뉜다. 적층전 테스트에서는 각 TSV에 개별적으로 테스트 회로를 삽입하여 전하를 충전하고, 그 이후 TSV상의 전하량 변화를 관찰하여 문제가 있는지 확인한다. 적층 후 테스트에서는 간단한 데이터를 레이어 간에 주고받으면서 고장 여부를 살핀다.
내부 회로를 이용한 TSV 테스트 진행시, TSV 고장 여부를 간략한 데이터로 보내게 되는데, 이 데이터는 직렬 연결의 긴 플립플롭 체인에 담겨서 순차적으로 외부로 추출된다. 따라서, TSV 테스트 결과 데이터를 추출할 때에는 3차원 반도체 내부에 존재하는 TSV 수만큼의 쉬프트 동작이 필요하게 된다. 즉 n개의 TSV 세트(관통전극 그룹)가 존재하고, 하나의 TSV 세트가 t개의 관통전극들로 이루어져 있는 경우, n×t 만큼의 쉬프트 동작이 필요하게 되어, 테스트 시간의 대부분은 직렬 플립플롭 체인에 담긴 테스트 결과 데이터를 추출하는데 소모되게 된다.
본 발명은 3차원 반도체 장치의 테스트 결과 데이터의 추출 시간을 줄일 수 있는 테스트 데이터 추출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 테스트 데이터 추출 장치는 관통전극 그룹의 관통전극들에 대한 테스트 결과값들을 이용하여 상기 관통전극 그룹의 결함 상태를 나타내는 체크 데이터를 생성하는 체크데이터 생성부; 상기 체크 데이터를 이용하여 테스트 결과값들을 추출할 관통전극 그룹을 선택하고, 선택한 관통전극 그룹으로 활성화 신호를 출력하는 제어부; 및 상기 활성화 신호에 따라 상기 테스트 결과값들을 추출하는 추출부를 포함한다.
상기 체크데이터 생성부는 상기 테스트 결과값들을 이용하여 상기 관통전극 그룹의 고장 관통전극의 개수에 따라 상기 체크 데이터를 생성하는 체커를 포함할 수 있다.
상기 체크데이터 생성부는 반도체 다이의 적층전 테스트와 적층후 테스트에 따라 모드를 선택하고, 선택된 모드에 따라 테스트 회로 또는 상기 관통전극들로부터 신호를 제공받아 상기 테스트 결과값들을 생성하는 모드 선택기를 더 포함할 수 있다.
상기 테스트 데이터 추출 장치는 복수의 관통전극 그룹으로부터 출력된 복수의 체크 데이터를 요약하여 통합 체크 데이터를 생성하는 데이터 압축부를 더 포함할 수 있다.
상기 데이터 압축부는, 상기 복수의 체크 데이터의 제1 비트정보들을 입력받아 OR 연산을 수행하여 제1 통합 체크 비트를 생성하는 제1 연산부; 상기 복수의 체크 데이터의 제2 비트정보들을 입력받아 OR 연산을 수행하여 제2 통합 체크 비트를 생성하는 제2 연산부; 및 상기 제2 비트정보들을 저장하는 레지스터를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 통합 체크 비트 및 상기 제2 통합 체크 비트에 따라 3차원 반도체 장치의 테스트 결과값들을 출력할지 여부를 결정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제2 비트정보들을 이용하여 상기 테스트 결과값들을 추출할 관통전극 그룹을 선택할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 체크 데이터에 따라 복수개의 관통전극 그룹 중에서 고장 관통전극이 존재하는 동시에 상기 고장 관통전극의 개수가 예비 관통전극의 개수 이하인 관통전극 그룹을 선택하고, 선택한 관통전극 그룹에만 접근하여 테스트결과값들을 추출시킬 수 있다.
상기 추출부는, 복수의 관통전극 그룹에 일대일 대응하도록 구비되고, 상기 테스트 결과값들을 저장하는 복수의 데이터저장체인; 및 상기 제어부의 선택신호에 따라, 상기 복수의 데이터저장체인 중의 적어도 하나를 선택하여 상기 테스트 결과값들을 추출하는 다중화기를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 체크 데이터에 따라 고장 관통전극의 개수가 0인 관통전극 그룹을 제외한 관통전극 그룹의 데이터저장체인을 순차적으로 선택하여 상기 테스트 결과값들을 추출할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 관통전극 그룹의 관통전극들에 대한 테스트 결과값들을 이용하여 상기 관통전극 그룹의 결함 상태를 나타내는 체크 데이터를 생성하는 체크데이터 생성부; 복수의 관통전극 그룹으로부터 출력된 복수의 체크 데이터를 요약하여 통합 체크 데이터를 생성하는 데이터 압축부; 및 상기 통합 체크 데이터에 따라 상기 테스트 결과값들의 추출 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 테스트 데이터 추출 장치가 제공된다.
상기 제어부는 상기 체크 데이터를 이용하여, 복수개의 관통전극 그룹 중에서, 고장 관통전극이 존재하는 동시에 상기 고장 관통전극의 개수가 예비 관통전극의 개수 이하인 관통전극 그룹을 선택하고, 선택한 관통전극 그룹으로 활성화 신호를 출력할 수 있다.
상기 테스트 데이터 추출 장치는 상기 활성화 신호에 따라 상기 테스트 결과값들을 추출하는 추출부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 체크 데이터에 따라 고장 관통전극의 개수가 0인 관통전극 그룹을 제외한 관통전극 그룹의 데이터저장체인을 순차적으로 선택하여 상기 테스트 결과값들을 추출할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 관통전극 그룹의 관통전극들에 대한 테스트 결과값들을 이용하여 상기 관통전극 그룹의 결함 상태를 나타내는 체크 데이터를 생성하는 단계; 상기 체크 데이터를 이용하여 테스트 결과값들을 추출할 관통전극 그룹을 선택하고, 선택한 관통전극 그룹으로 활성화 신호를 출력하는 단계; 및 상기 활성화 신호에 따라 상기 테스트 결과값들을 추출하는 단계를 포함하는 테스트 데이터 추출 방법이 제공된다.
상기 테스트 데이터 추출 방법은 복수의 관통전극 그룹으로부터 출력된 복수의 체크 데이터를 요약하여 통합 체크 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 통합 체크 데이터에 따라 상기 복수의 관통전극 그룹의 테스트 결과값들을 출력할지 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 테스트 결과값들을 출력할지 여부를 결정하는 단계는, 상기 복수의 체크 데이터를 분석하여 복수개의 관통전극 그룹 중에서 고장 관통전극이 존재하는 동시에 상기 고장 관통전극의 개수가 예비 관통전극의 개수 이하인 관통전극 그룹을 선택하고, 선택한 관통전극 그룹에만 접근하여 테스트 결과값들을 순차적으로 추출시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 관통전극 그룹의 관통전극들에 대한 테스트 결과값들을 이용하여 상기 관통전극 그룹의 결함 상태를 나타내는 체크 데이터를 생성하는 단계; 복수의 관통전극 그룹으로부터 출력된 복수의 체크 데이터를 요약하여 통합 체크 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 통합 체크 데이터에 따라 상기 테스트 결과값들의 추출 여부를 판단하는 단계를 포함하는 테스트 데이터 추출 방법이 제공된다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 3차원 반도체의 테스트 데이터의 추출 시간을 줄일 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테스트 데이터 추출 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 테스트 데이터 추출 장치를 구성하는 체크데이터 생성부를 좀 더 자세히 보여주는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테스트 데이터 추출 장치를 구성하는 모드 선택기를 좀 더 자세히 보여주는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 테스트 데이터 출력 장치를 구성하는 체커의 예시적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 테스트 데이터 추출 장치를 구성하는 데이터 압축부를 좀 더 자세히 보여주는 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테스트 데이터 추출 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따라 테스트 결과값들을 추출하는 과정을 설명하기 위한 구성도이다.
도 8은 네 개의 관통전극 그룹과, 네 개의 관통전극 그룹의 체크 데이터로부터 통합 체크 데이터를 얻은 것을 보여주는 개념도이다.
도 9는 도 8의 실시 예에서 모든 관통전극 그룹에 고장 관통전극이 존재하지 않는 경우의 통합 체크 데이터 산출 결과를 보여주는 개념도이다.
도 10은 첫번째 관통전극 그룹에 하나의 고장 관통전극이 존재하고, 네번째 관통전극 그룹에 3개의 고장 관통전극이 존재하는 경우의 통합 체크 데이터 산출 결과를 보여주는 개념도이다.
도 11은 첫번째 관통전극 그룹에 하나의 고장 관통전극이 존재하고, 세번째 관통전극 그룹에 하나의 고장 관통전극이 존재하는 경우의 통합 체크 데이터 산출 결과를 보여주는 개념도이다.
도 12a 및 도 12b는 도 11의 실시 예에서, 테스트 데이터를 추출하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 적층된 반도체 다이들 간에 8개의 관통전극 그룹이 존재하는 3차원 반도체를 보여주는 개념도이다.
도 14는 8개의 관통전극 그룹과, 8개의 관통전극 그룹의 체크 데이터로부터 통합 체크 데이터를 얻은 것을 보여주는 개념도이다.
도 15는 도 14의 실시예에서 모든 관통전극 그룹에 고장 관통전극이 존재하지 않는 경우의 통합 체크 데이터 산출 결과를 보여주는 개념도이다.
도 16은 첫번째 및 네번째 관통전극 그룹에 하나의 고장 관통전극이 존재하고, 일곱번째 관통전극 그룹에 2개의 고장 관통전극이 존재하는 경우의 통합 체크 데이터 산출 결과를 보여주는 개념도이다.
도 17은 세번째 관통전극 그룹에 하나의 고장 관통전극이 존재하고, 여섯번째 관통전극 그룹에 하나의 고장 관통전극이 존재하는 경우의 통합 체크 데이터 산출 결과를 보여주는 개념도이다.
도 18a 및 도 18b는 도 17의 실시 예에서, 테스트 결과 데이터를 추출하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서 전체에서 사용되는 '~부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위로서, 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. 그렇지만 '~부'가 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.
일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소와 '~부'에서 제공하는 기능은 복수의 구성요소 및 '~부'들에 의해 분리되어 수행될 수도 있고, 다른 추가적인 구성요소와 통합될 수도 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 테스트 데이터 추출 장치는 반도체 다이들이 적층된 3차원 반도체의 테스트에 따른 테스트 결과 데이터를 추출하는 장치이다. 3차원 반도체는 관통전극 그룹을 복수개 포함할 수 있다. 관통전극 그룹은 적층된 반도체 다이(die)들 간에 신호를 전달할 수 있는 관통전극들을 포함한다. 이때, 같은 관통전극 그룹에 속한 관통전극들은 상호 간에 신호 코딩을 대체할 수 있도록 마련된다. 즉 관통전극 그룹은 신호 코딩을 대체할 수 있는 관통전극들의 집합을 의미할 수 있다. 관통전극들은 고장 관통전극을 대체하기 위한 예비 관통전극들을 포함한다. 즉 예비 관통전극들은 같은 관통전극 그룹 내의 고장 관통전극의 수리를 위하여 여분으로 구비된다.
본 발명의 실시 예에 따른 테스트 데이터 추출 장치는 관통전극 그룹들 중에서 테스트 추출이 필요한 관통전극 그룹만을 선택하고, 선택된 관통전극 그룹의 테스트 결과 데이터만을 추출함으로써, 3차원 반도체의 테스트 결과 데이터의 추출에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
일 실시 예로, 테스트 데이터 추출 장치는 테스트 결과를 추출할 필요가 없는 예외 조건을 미리 확인하기 위한 체커(checker)를 각 관통전극 그룹에 추가하여, 테스트 결과를 추출할 필요가 있는 관통전극 그룹의 테스트 결과값들만을 추출함으로써, 테스트 결과의 추출에 소요되는 시간을 획기적으로 줄일 수 있다.
각 관통전극 그룹에 대한 테스트 결과의 추출 필요 여부는 해당 관통전극 그룹에 존재하는 고장 관통전극의 개수로부터 판단될 수 있다. 본 실시 예에서, 테스트 데이터 추출 장치는 고장 관통전극의 개수가 적어도 하나 이상인 동시에, 고장 관통전극의 개수가 예비 관통전극의 개수 이하인 관통전극 그룹, 즉 수리가 필요한 고장 관통전극이 존재하고 예비 관통전극에 의해 수리가 가능한 관통전극 그룹만을 선택하여 테스트 결과를 추출한다.
일 실시 예로, 테스트 데이터 추출 장치는 모든 관통전극 그룹에 고장 관통전극이 존재하지 않거나, 수리가 불가능한 관통전극 그룹이 적어도 하나 존재하는 예외 조건의 경우에는 3차원 반도체 장치의 모든 관통전극 그룹의 테스트 결과를 추출하지 않을 수 있다.
3차원 반도체 장치의 테스트 결과를 추출할지 여부를 판단하기 위해, 서로 다른 관통전극 그룹에 대한 결함 상태를 나타내는 체크 데이터들은 데이터 압축부에 의해 통합 체크 데이터로 요약될 수 있다. 테스트 데이터 추출 장치는 통합 체크 데이터에 의하여 3차원 반도체의 테스트 결과를 추출할지 여부를 판단할 수 있다.
본 실시 예에 따른 테스트 데이터 추출 장치는 적어도 하나의 관통전극 그룹에 고장 관통전극이 존재하는 동시에, 모든 관통전극 그룹의 수리가 가능한 경우에만 3차원 반도체 장치의 테스트 결과를 추출할 수 있다. 이때, 고장 관통전극이 존재하지 않는 관통전극 그룹에 대하여는 테스트 결과가 추출되지 않도록 하여, 테스트 데이터 추출의 효율성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테스트 데이터 추출 장치(100)의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 테스트 데이터 추출 장치(100)는 복수의 체크데이터 생성부(120), 데이터 압축부(140), 제어부(160) 및 추출부(180)를 포함한다.
복수의 체크데이터 생성부(120)는 복수의 관통전극 그룹(TSV Group 1 ~ n)(10)에 일대일 대응하도록 구비될 수 있다. 즉, 체크데이터 생성부(120)는 관통전극 그룹(10)별로 제공될 수 있다. 각 관통전극 그룹(10)은 관통전극들을 포함하고 있다. 관통전극들 중의 일부는 예비 관통전극들로 이루어진다. 예비 관통전극은 관통전극 그룹(10)의 고장 관통전극을 대체(수리)하기 위해 제공될 수 있다.
체크데이터 생성부(120)는 관통전극 그룹(10)의 관통전극들에 대한 테스트 결과값들을 이용하여 관통전극 그룹(10)의 결함 상태에 관한 체크 데이터(Chk_Data)를 생성한다. 일 실시 예로, 체크 데이터(Chk_Data)는 관통전극 그룹(10)의 결함 상태가 3개의 결함 상태 중 어느 것에 해당하는지를 구분하여 나타낼 수 있다. 3개의 결함 상태를 나타내기 위해, 체크 데이터(Chk_Data)는 2비트 데이터로 제공될 수 있다.
일 실시 예로, 체크데이터 생성부(120)는 관통전극 그룹(10)의 관통전극들 중 고장 관통전극의 개수에 따라 체크 데이터(Chk_Data)를 생성할 수 있다. 체크데이터 생성부(120)는 관통전극 그룹에 대한 테스트 결과값이 도출된 이후, 관통전극들에 대한 테스트 결과값들을 이용하여 얻은 해당 관통전극 그룹의 고장 상태를 간단한 2비트의 체크 데이터(Chk_Data) 형태로 데이터 압축부(140) 또는 제어부(160)로 전달한다.
예를 들어, 체크 데이터(Chk_Data)는 관통전극 그룹(10)에 고장 관통전극이 존재하지 않는 경우, 관통전극 그룹(10)에 고장 관통전극이 존재하고 수리가 불가능한 경우(즉 고장 관통전극의 개수가 예비 관통전극의 개수보다 많은 경우), 관통전극 그룹(10)에 고장 관통전극이 존재하고 수리가 가능한 경우(즉 고장 관통전극의 개수가 예비 관통전극의 개수 이하인 경우)를 구분하여 나타낼 수 있다.
체크데이터 생성부(120)는 예를 들어, 관통전극 그룹(10) 내에 고장 관통전극이 없는 경우 2비트 체크 데이터(Chk_Data)로 '00'을 출력하고, 관통전극 그룹(10) 내에 고장 관통전극의 개수가 예비 관통전극(redundancy TSV)의 개수보다 많은 경우 2비트 체크 데이터(Chk_Data)로 '11'을 출력하고, 관통전극 그룹(10) 내에 고장 관통전극의 개수가 하나 이상인 동시에 예비 관통전극의 개수 이하인 경우 2비트 체크 데이터(Chk_Data)로 '01'을 출력할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 테스트 데이터 추출 장치를 구성하는 체크데이터 생성부(120)를 좀 더 자세히 보여주는 구성도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 체크데이터 생성부(120)는 모드 선택기(122)와 체커(124)를 포함한다. 도 2에 도시된 관통전극들(12)은 동일한 관통전극 그룹(10)에 속해 있다.
모드 선택기(122)는 테스트 신호(Test_Sig)에 따라 3차원 반도체 다이들의 적층전 수행되는 테스트 모드 또는 적층후 수행되는 테스트 모드를 선택하고, 선택된 모드에 따라 테스트 회로(14) 또는 관통전극들(12)로부터 신호를 제공받아 테스트 결과값들을 생성한다.
테스트 신호(Test_Sig)는 제어부(160)로부터 제공될 수 있다. 일 실시 예로, 3비트 테스트 신호(Test_Sig)는 1비트의 선택신호(sel_S)와 1비트의 제1 테스트신호(sel_O) 및 1비트의 제2 테스트신호(sel_E)를 포함할 수 있다.
적층전 테스트에서는 각각의 TSV 테스트 회로로부터 테스트 결과값이 도출되고 적층후 테스트에서는 테스트 결과값이 관통전극들로부터 바로 도출된다. 적층후 테스트에서는 테스트 입력이 모두 0 혹은 모두 1, 또는 0과 1이 번갈아 구성될 수 있다. 모드 선택기는 모든 결과값을 공통된 하드웨어로 분석할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테스트 데이터 추출 장치를 구성하는 모드 선택기(122)를 좀 더 자세히 보여주는 구성도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 모드 선택기(122)는 선택기들(1221)과 XOR 논리게이트들(1222)을 포함할 수 있다.
도 3의 예에서, 모드 선택기(122)는 두 계층의 소자로 구성되어 있다. 첫 번째 계층의 소자, 즉 선택기들(1221)은 현재 테스트가 반도체 다이들의 적층전인지 적층후인지를 나타내는 선택신호(sel_S)에 따라 테스트 회로(14) 신호들 또는 관통전극들의 신호들을 선택한다. 예를 들어, 적층전 테스트의 경우, 선택기들(1221)은 테스트 회로(14)의 신호들을 선택하고, 적층후 테스트의 경우, 선택기들(1221)은 관통전극들(12)의 신호들을 선택할 수 있다.
선택기들(1221)에 의해 선택된 신호들은 두 번째 계층의 소자, 즉 XOR 논리게이트들(1222)의 제1 입력단으로 입력된다. 제1 테스트신호(sel_O)는 홀수번째 XOR 논리게이트들(1222)의 제2 입력단으로 입력되고, 제2 테스트신호(sel_E)는 짝수번째 XOR 논리게이트들(1222)의 제2 입력단으로 입력된다.
XOR 논리게이트(1222)는 선택기들(1221)에 의해 선택된 신호와, 제1 테스트신호(sel_O) 또는 제2 테스트신호(sel_E)를 비교하여 테스트 결과값들을 출력한다. 테스트 결과값들은 체커(124)와 추출부(180)의 데이터저장체인(182)으로 제공된다. 테스트 결과값들은 하나의 관통전극 그룹의 관통전극들의 개수에 해당하는 비트를 가질 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 체커(124)는 각 관통전극 그룹(10)의 테스트 결과 데이터가 추출할 가치가 있는지 판단하는 간단한 모듈로서, 고장 관통전극의 개수에 따라 두 비트의 체크 데이터(Chk_Data)를 내보낼 수 있다. 체크 데이터(Chk_Data)는 해당 관통전극 그룹(10)의 테스트 결과가 추출 필수인지 아닌지를 판정하기 위해 산출된다. 체커(124)의 분석 결과(체크 데이터)는 2 비트의 신호로 구성되고, 이는 간단히 {C1, C0}로 나타낼 수 있다. 체커(124)는 아래의 표 1과 같이, 관통전극 그룹(10)의 고장 관통전극의 개수에 따라 체크 데이터를 생성할 수 있다.
조건(N f : 고장 관통전극 개수,
N r : 예비 관통전극 개수)		 C 1 C 0
N f = 0 0 0
0 < N f ≤ N r 0 1
N f > N r 1 1
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 테스트 데이터 출력 장치를 구성하는 체커(124)의 예시적인 구성도이다. 도 4는 4개의 관통전극을 포함하고, 예비 관통전극의 개수가 하나인 관통전극 그룹에 대한 테스트 결과값들로부터 체크 데이터를 생성하기 위한 체커(124)의 예를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 체커(124)는 제1 OR 게이트(1241), 제2 OR 게이트(1242), 제3 OR 게이트(1243), 제1 AND 게이트(1244), 제2 AND 게이트(1245), 제3 AND 게이트(1246), 및 제4 OR 게이트(1247)를 포함할 수 있다.
제1 OR 게이트(1241)는 제2 관통전극에 대한 제2 테스트 결과값(I2)과 제3 관통전극에 대한 제3 테스트 결과값(I3)을 입력받아 OR 연산을 수행한다. 제2 OR 게이트(1242)는 제1 관통전극에 대한 제1 테스트 결과값(I1)과 제1 OR 게이트(1241)의 출력 값을 입력받아 OR 연산을 수행한다. 제3 OR 게이트(1243)는 제2 OR 게이트(1242)의 출력 값과 제4 관통전극에 대한 제4 테스트 결과값(I4)을 입력받아 OR 연산을 수행한다.
제1 AND 게이트(1244)는 제1 테스트 결과값(I1)과 제1 OR 게이트(1241)의 출력 값을 입력받아 AND 연산을 수행한다. 제2 AND 게이트(1245)는 제2 OR 게이트(1242)의 출력 값과 제4 테스트 결과값(I4)을 입력받아 AND 연산을 수행한다. 제3 AND 게이트(1246)는 제2 테스트 결과값(I2)과 제3 테스트 결과값(I3)을 입력받아 AND 연산을 수행한다. 제4 OR 게이트(1247)는 제1 AND 게이트(1244)의 출력 값, 제2 AND 게이트(1245)의 출력 값, 제3 AND 게이트(1246)의 출력 값을 입력받아 OR 연산을 수행한다.
체크 데이터(C1,C0)는 제4 OR 게이트(1247) 및 제3 OR 게이트(1243)의 출력 값으로 이루어질 수 있다. 아래의 표 2는 도 4에 도시된 체커(124)의 진리표를 나타낸다.
I1 I2 I3 I4 C1 C0 고장관통전극개수 예비관통전극개수 테스트데이터
추출여부
0 0 0 0 0 0 0 1 미추출
0 0 0 1 0 1 1 1 추출
0 0 1 0 0 1 1 1 추출
0 1 0 0 0 1 1 1 추출
1 0 0 0 0 1 1 1 추출
0 0 1 1 1 1 2 1 미추출
0 1 0 1 1 1 2 1 미추출
0 1 1 0 1 1 2 1 미추출
0 1 1 1 1 1 3 1 미추출
1 0 0 1 1 1 2 1 미추출
1 0 1 0 1 1 2 1 미추출
1 0 1 1 1 1 3 1 미추출
1 1 0 0 1 1 2 1 미추출
1 1 0 1 1 1 3 1 미추출
1 1 1 0 1 1 3 1 미추출
1 1 1 1 1 1 4 1 미추출
표 2의 진리표에서 확인할 수 있듯이, 체커(124)는 관통전극 그룹의 고장 관통전극의 개수가 0인 경우 체크 데이터 {C1,C0} 로 '00'을 출력한다. 체커(124)는 관통전극 그룹의 고장 관통전극의 개수가 1 이상인 동시에 예비 관통전극의 개수 이하인 경우 체크 데이터 {C1,C0} 로 '01'을 출력한다. 체커(124)는 관통전극 그룹의 고장 관통전극의 개수가 예비 관통전극의 개수를 초과하는 경우 체크 데이터 {C1,C0} 로 '11'을 출력한다.
다시 도 1을 참조하면, 복수의 관통전극 그룹(10)에 구비된 복수의 체크 데이터 생성부(120) 각각으로부터 출력된 체크 데이터(Chk_Data)는 데이터 압축부(140)로 제공된다. 데이터 압축부(140)는 복수의 관통전극 그룹(10)으로부터 출력된 복수의 체크 데이터(Chk_Data)를 요약하여 통합 체크 데이터를 생성한다. 복수의 체크 데이터(Chk_Data)는 OR 연산을 통해 2비트의 통합 체크 데이터로 통합될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 테스트 데이터 추출 장치를 구성하는 데이터 압축부(140)를 좀 더 자세히 보여주는 구성도이다. 도 5를 참조하면, 데이터 압축부(140)는 제1 연산부(142), 제2 연산부(144) 및 레지스터(146)를 포함할 수 있다.
n개의 관통전극 그룹이 존재하는 경우, n개의 체크 데이터 {C11, C01}, {C12, C02}, ..., {C1n, C0n}가 데이터 압축부(140)로 제공된다. 제1 연산부(142)는 n개의 체크 데이터의 제1 비트정보들(상위 비트들)(C11, C12, C13,..., C1n)을 입력받아 OR 연산을 수행하여 제1 통합 체크 비트(CC1)를 생성한다. 제2 연산부(144)는 n개의 체크 데이터의 제2 비트정보들(하위 비트들)(C01, C02, C03,..., C0n)을 입력받아 OR 연산을 수행하여 제2 통합 체크 비트(CC0)를 생성한다.
만약, n개의 모든 관통전극 그룹에서 고장 관통전극이 존재하지 않는 경우, 모든 관통전극 그룹의 체크 데이터는 '00'이므로, 통합 체크 비트(CC1, CC0) 역시 '00'이 된다. 이 경우, 모든 관통전극 그룹에 대한 테스트 데이터는 추출되지 않는다.
만약, n개의 관통전극 그룹 중 적어도 하나의 관통전극 그룹에서 고장 관통전극의 수리가 불가능한 경우, 즉 고장 관통전극의 개수가 예비 관통전극의 개수보다 많은 경우, 통합 체크 비트(CC1, CC0)는 '11'이 된다. 이 경우, 해당 반도체 장치는 복구가 불가능하므로, 모든 관통전극 그룹에 대한 테스트 데이터는 추출되지 않는다. 이 경우, 더이상의 공정 분석이 필요하지 않다면 해당 반도체 제품은 폐기될 수 있다.
n개의 관통전극 그룹 중에서 고장 관통전극이 적어도 하나 이상 존재하고, 모든 관통전극 그룹에서 고장 관통전극의 수리가 가능한 경우, 통합 체크 비트(CC1, CC0)는 '01'이 된다. 이 경우, 3차원 반도체 장치로부터 테스트 결과 데이터가 추출된다. 이때, 모든 관통전극 그룹의 테스트 데이터가 추출되는 것이 아니라, 고장 관통전극이 발생한 관통전극 그룹의 테스트 데이터만이 추출된다.
테스트 데이터의 추출 여부를 결정하고, 테스트 데이터를 추출할 관통전극 그룹을 결정하기 위하여, 통합 체크 비트(CC1, CC0)는 제어부(160)로 제공된다. 모든 수리가 요구되는 관통전극 그룹을 파악할 수 있도록, 레지스터(146)는 제2 비트정보들(C01, C02, C03,..., C0n)을 저장한다.
통합 체크 데이터에 따라 이는 3차원 반도체 장치의 테스트 결과를 추출하는 경우에 있어, 고장 관통전극이 존재하지 않는 관통전극 그룹의 체크 데이터는 '00'이고, 고장 관통전극이 존재하는 관통전극 그룹의 체크 데이터는 '01'이 된다. 따라서, 제어부(160)는 레지스터(146)에 저장된 관통전극 그룹들의 제2 체크 비트 정보들(하위 비트정보들)로부터, 고장 관통전극이 존재하지 않는 관통전극 그룹과 고장 관통전극이 존재하는 관통전극 그룹을 구분할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 제어부(160)는 데이터 압축부(140)로부터 제공된 통합 체크 비트(CC1, CC0)로부터 테스트 결과 추출 여부를 판단한다. 제어부(160)는 고장이 전혀 없는 경우와, 3차원 반도체 장치의 수리가 불가능할 경우에는 3차원 반도체 장치의 테스트 결과 추출을 진행하지 않도록 한다.
제어부(160)는 통합 체크 비트(CC1, CC0)가 '00'이면 모든 관통전극 그룹에 고장 관통전극이 존재하지 않는 것으로 판단하며, 이 경우, 테스트 데이터를 추출하기 위한 활성화 신호(En_Sig)를 어떠한 관통전극 그룹에도 출력하지 않는다. 이에 따라, 모든 관통전극 그룹에 대한 테스트 데이터가 추출되지 않게 된다.
만약, 통합 체크 비트(CC1, CC0)가 '11'이면, 제어부(160)는 고장 관통전극의 수리가 불가능하다고 판단하며, 이 경우에도 테스트 데이터를 추출하기 위한 활성화 신호(En_Sig)를 어떠한 관통전극 그룹에도 전달하지 않는다. 이에 따라, 모든 관통전극 그룹에 대한 테스트 데이터가 추출되지 않게 된다.
만약, 통합 체크 비트(CC1, CC0)가 '01'이면, 제어부(160)는 테스트 데이터를 추출하기 위한 활성화 신호(En_Sig)를 고장 관통전극이 존재하는 관통전극 그룹에만 전달한다. 이에 따라, 활성화 신호(En_Sig)를 전달받은 관통전극 그룹으로부터 테스트 결과 데이터가 추출된다. 이때, 고장 관통전극이 존재하는 관통전극 그룹은 레지스터(146)로부터 제공되는 정보로부터 결정할 수 있다.
이와 같이, 제어부(160)는 관통전극 그룹별로 제공되는 체크 데이터를 이용하여, 복수개의 관통전극 그룹 중에서 고장 관통전극이 존재하는 동시에 고장 관통전극의 개수가 예비 관통전극(redundancy TSV)의 개수 이하인 관통전극 그룹을 선택하고, 선택한 관통전극 그룹에만 접근하여 테스트결과 데이터가 추출되도록 한다. 이에 따라 3차원 반도체의 테스트 데이터 추출 시간이 단축된다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 추출부(180)는 활성화 신호(En_Sig)에 따라 관통전극 그룹(10)의 테스트 결과값들(Test_Rst)을 추출한다. 추출부(180)는 복수의 데이터저장체인(182)과, 다중화기(184)를 포함한다. 복수의 데이터저장체인(182)은 복수의 관통전극 그룹(10)에 일대일 대응하도록 구비되고, 테스트 결과값들(Test_Rst)을 저장한다. 데이터저장체인(182)은 플립플롭 체인(flip-flop chain)으로 제공될 수 있다. 관통전극 그룹(10)의 테스트 결과 데이터는 플립플롭 체인에 저장된다. 플립플롭은 관통전극 그룹의 관통전극들의 개수만큼 직렬 연결될 수 있다.
다중화기(184)는 제어부의 선택신호에 따라, 복수의 데이터저장체인(182) 중의 적어도 하나를 선택하여 관통전극 그룹(10)의 테스트 결과값들(Test_Rst)을 추출하여 테스트 분석 장치(TDO/BIST)로 출력한다. 본 실시 예에 의하면, 테스트 결과를 저장하는 플립플롭 체인 연결이 기존의 직렬 구조 대신 병렬 구조를 가지며, 복수의 데이터저장체인(182) 중 추출이 필요한 일부만을 추출하는 선택적 추출 구조를 갖기 때문에, 테스트 데이터의 추출 시간을 크게 줄일 수 있다.
즉 제어부(160)는 통합 체크 데이터에 따라 3차원 반도체 테스트 결과를 추출하는 경우에 있어서, 체크 데이터(Chk_Data)에 따라 고장 관통전극의 개수가 0인 관통전극 그룹을 제외한 관통전극 그룹의 데이터저장체인(182)만을 순차적으로 선택하여 테스트 결과값들(Test_Rst)을 추출한다. 따라서, 관찰이 필요한 데이터가 있는 관통전극 그룹의 체인만을 쉬프트 동작시켜 테스트 결과값을 효율적으로 추출할 수 있다.
본 실시 예에 의하면, 관통전극 그룹에 미리 고장 상황을 판단할 수 있는 구성(체커)을 추가하고, 관통전극 그룹별로 얻은 체크 데이터를 이용하여 테스트 결과를 추출할지 여부 및 테스트 결과를 추출할 관통전극 그룹을 결정하여 테스트 데이터의 추출을 수행함으로써, 불필요한 테스트 결과 데이터의 추출로 인한 테스트 시간과 소모 전력의 낭비를 줄일 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테스트 데이터 추출 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 체크데이터 생성부(120)는 관통전극 그룹별로 구비되어 관통전극 그룹에 대한 결함(고장) 상태를 나타내는 체크 데이터 {C1, C0}를 산출한다(S10).
데이터 압축부(140)는 관통전극 그룹별로 제공된 체크 데이터를 수집, 요약하여 통합 체크 데이터 {CC1, CC0}를 산출한다(S20). 이에 따라, 관통전극 그룹들의 체크 데이터들로부터 얻은 통합 체크 데이터를 이용하여 3차원 반도체의 테스트 결과 추출 여부를 우선적으로 판단할 수 있다.
만약 통합 체크 데이터 {CC1, CC0}가 '00' 인 경우, 모든 관통전극 그룹에 고장이 없는 '양호' 상태로 판단하며, 이때 테스트 결과 데이터는 추출되지 않는다(S40). 만약 통합 체크 데이터가 '11' 인 경우, 적어도 하나의 관통전극 그룹에서 고장 관통전극의 개수가 예비 관통전극의 개수보다 많은 '불량' 상태로 판단하며, 이때에도 테스트 결과 데이터는 추출되지 않는다(S40).
만약 통합 체크 데이터가 '01'인 경우(S30), 제어부(160)는 테스트 결과 데이터를 추출할 관통전극 그룹을 선택한다(S50). 이때, 테스트 결과 데이터를 추출할 관통전극 그룹은 관통전극 그룹들의 체크 데이터들의 하위 비트 정보에 따라 결정될 수 있다. 관통전극 그룹이 선택되면, 추출부(180)는 제어부(160)로부터의 활성화 신호에 따라 해당 관통전극 그룹의 테스트 결과값들만을 추출한다(S60).
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따라 테스트 결과값들을 추출하는 과정을 설명하기 위한 구성도이다. 도 7을 참조하면, 적층된 반도체 다이들 중 상부층(Upper layer)의 관통전극 그룹들 중 추출이 필요한 테스트 결과 데이터가 상부층의 다중화기(184)를 통해 하부층(Lower layer)의 제어부(160)를 통해 하부층의 다중화기의 입력단으로 제공된 후, 하부층의 제어부(160)의 선택신호에 따라 테스트 결과 분석 장치(TAM/BIST)로 출력될 수 있다. 하부층의 관통전극 그룹들 중 추출이 필요한 테스트 결과 데이터 역시 하부층의 제어부(160)의 선택신호에 따라 순차적으로 테스트 결과 분석 장치(TAM/BIST)로 출력될 수 있다.
도 8은 네 개의 관통전극 그룹(G1,G2,G3,G4)과, 네 개의 관통전극 그룹(G1,G2,G3,G4)의 체크 데이터(C01,C02,C03,C04)로부터 통합 체크 데이터(CC0,CC1)를 얻은 것을 보여주는 개념도이다. 이하에서, 각 관통전극 그룹은 5개의 관통전극들을 포함하고 있으며, 예비 관통전극의 개수는 하나인 것으로 가정된다. 5개의 관통전극들 중에서 고장 관통전극은 검은 음영으로 표현되고, 정상 관통전극은 흰색 음영으로 표현된다.
도 9는 모든 관통전극 그룹에 고장 관통전극이 존재하지 않는 경우의 통합 체크 데이터 산출 결과를 보여주는 개념도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 어떠한 관통전극 그룹에도 고장 관통전극이 존재하지 않는 경우, 통합 체크 데이터(CC0,CC1)는 '00'이 되고, 이 경우 관통전극 그룹에 대한 테스트 결과 데이터는 추출되지 않게 된다.
도 10은 첫번째 관통전극 그룹(G1)에 하나의 고장 관통전극이 존재하고, 네번째 관통전극 그룹(G4)에 3개의 고장 관통전극이 존재하는 경우의 통합 체크 데이터 산출 결과를 보여주는 개념도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 예비 관통전극의 개수보다 많은 고장 관통전극을 갖는 관통전극 그룹(G4)이 존재하므로, 통합 체크 데이터(CC0,CC1)는 '11'이 되고, 이 경우 관통전극 그룹에 대한 테스트 데이터는 추출되지 않게 된다.
도 11은 첫번째 관통전극 그룹(G1)에 하나의 고장 관통전극이 존재하고, 세번째 관통전극 그룹(G3)에 하나의 고장 관통전극이 존재하는 경우의 통합 체크 데이터 산출 결과를 보여주는 개념도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 고장 관통전극을 갖는 관통전극 그룹이 존재하고, 수리 불가능한 관통전극 그룹이 존재하지 않는 경우, 통합 체크 데이터(CC0,CC1)는 '01'이 되고, 이 경우 관통전극 그룹에 대한 테스트 데이터가 추출된다.
도 12a 및 도 12b는 도 11의 실시 예에서, 테스트 데이터를 추출하는 방식을 설명하기 위한 도면이다. 제어부(160)는 체크 데이터를 저장한 레지스터로부터 정보를 제공받아, 수리가 필요한 관통전극 그룹(G1, G3)을 인식하게 되고, 도 12a에 도시된 바와 같이, 첫번째 관통전극 그룹(G1)으로 활성화 신호를 출력하여 첫번째 관통전극 그룹(G1)의 테스트 결과를 추출한 후, 도 12b에 도시된 바와 같이, 세번째 관통전극 그룹(G3)으로 활성화 신호를 출력하여 세번째 관통전극 그룹(G3)의 테스트 결과를 추출한다.
도 13은 적층된 반도체 다이(Layer 1, Layer 2) 간에 8개의 관통전극 그룹(G1~G8)이 존재하는 3차원 반도체를 보여주는 개념도이고, 도 14는 8개의 관통전극 그룹(G1~G8)과, 8개의 관통전극 그룹(G1~G8)의 체크 데이터(C01~C08)로부터 통합 체크 데이터(CC0,CC1)를 얻은 것을 보여주는 개념도이다. 이하에서, 각 관통전극 그룹은 5개의 관통전극들을 포함하고 있으며, 예비 관통전극의 개수는 하나인 것으로 가정된다. 5개의 관통전극들 중에서 고장 관통전극은 검은 음영으로 표현되고, 정상 관통전극은 흰색 음영으로 표현된다.
도 15는 모든 관통전극 그룹(G1~G8)에 고장 관통전극이 존재하지 않는 경우의 통합 체크 데이터 산출 결과를 보여주는 개념도이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 어떠한 관통전극 그룹에도 고장 관통전극이 존재하지 않는 경우, 통합 체크 데이터(CC0,CC1)는 '00'이 되고, 이 경우 관통전극 그룹들(G1~G8)에 대한 테스트 결과 데이터는 추출되지 않게 된다.
도 16은 첫번째 및 네번째 관통전극 그룹(G1,G3)에 하나의 고장 관통전극이 존재하고, 일곱번째 관통전극 그룹(G7)에 2개의 고장 관통전극이 존재하는 경우의 통합 체크 데이터 산출 결과를 보여주는 개념도이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 예비 관통전극의 개수보다 많은 고장 관통전극을 갖는 관통전극 그룹(G7)이 존재하므로, 통합 체크 데이터(CC0,CC1)는 '11'이 되고, 이 경우 관통전극 그룹들(G1~G8)에 대한 테스트 결과 데이터는 추출되지 않게 된다.
도 17은 세번째 관통전극 그룹(G3)에 하나의 고장 관통전극이 존재하고, 여섯번째 관통전극 그룹(G6)에 하나의 고장 관통전극이 존재하는 경우의 통합 체크 데이터 산출 결과를 보여주는 개념도이다. 도 17에 도시된 바와 같이, 고장 관통전극을 갖는 관통전극 그룹이 존재하고, 수리 불가능한 관통전극 그룹이 존재하지 않는 경우, 통합 체크 데이터(CC0,CC1)는 '01'이 되고, 이 경우 테스트 데이터가 추출된다.
도 18a 및 도 18b는 도 17의 실시 예에서, 테스트 데이터를 추출하는 방식을 설명하기 위한 도면이다. 제어부(160)는 체크 데이터를 저장한 레지스터로부터 정보를 제공받아, 수리가 필요한 관통전극 그룹(G3, G7)을 인식하게 되고, 도 18a에 도시된 바와 같이, 세번째 관통전극 그룹(G3)으로 활성화 신호를 출력하여 세번째 관통전극 그룹(G3)의 테스트 결과를 추출한 후, 도 18b에 도시된 바와 같이, 일곱번째 관통전극 그룹(G7)으로 활성화 신호를 출력하여 일곱번째 관통전극 그룹(G7)의 테스트 결과를 추출한다.
관통전극의 고장 발생 확률을 독립적이라 가정하고, 8개의 관통전극으로 이루어진 40개의 관통전극 그룹으로 구성된 반도체 회로와, 10개의 관통전극으로 이루어진 50개의 관통전극 그룹으로 구성된 반도체 회로에 대하여, 본 발명의 실시 예에 따라 테스트 데이터 추출에 소요시간을 시뮬레이션(예비 관통전극의 개수는 하나 또는 두 개)을 통해 산출한 결과, 본 실시 예의 경우 기존 방식의 테스트 추출 시간과 비교하여 최소 1/2 최대 1/50 수준으로 테스트 시간이 획기적으로 단축되는 것으로 확인되었다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
10: 관통전극 그룹
12: 관통전극
14: 테스트 회로
100: 테스트 데이터 추출 장치
120: 체크데이터 생성부
122: 모드 선택기
124: 체커
140: 데이터 압축부
142: 제1 연산부
144: 제2 연산부
146: 레지스터
160: 제어부
180: 추출부
182: 데이터저장체인
184: 다중화기

Claims (20)

  1. 관통전극 그룹의 관통전극들에 대한 테스트 결과값들을 이용하여 상기 관통전극 그룹의 결함 상태를 나타내는 체크 데이터를 생성하는 체크데이터 생성부;
    상기 체크 데이터를 이용하여 테스트 결과값들을 추출할 관통전극 그룹을 선택하고, 선택한 관통전극 그룹으로 활성화 신호를 출력하는 제어부; 및
    상기 활성화 신호에 따라 상기 테스트 결과값들을 추출하는 추출부를 포함하는 테스트 데이터 추출 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 체크데이터 생성부는 상기 테스트 결과값들을 이용하여 상기 관통전극 그룹의 고장 관통전극의 개수에 따라 상기 체크 데이터를 생성하는 체커를 포함하는 테스트 데이터 추출 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 체크데이터 생성부는 반도체 다이의 적층전 테스트와 적층후 테스트에 따라 모드를 선택하고, 선택된 모드에 따라 테스트 회로 또는 상기 관통전극들로부터 신호를 제공받아 상기 테스트 결과값들을 생성하는 모드 선택기를 더 포함하는 테스트 데이터 추출 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    복수의 관통전극 그룹으로부터 출력된 복수의 체크 데이터를 요약하여 통합 체크 데이터를 생성하는 데이터 압축부를 더 포함하는 테스트 데이터 추출 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 데이터 압축부는,
    상기 복수의 체크 데이터의 제1 비트정보들을 입력받아 OR 연산을 수행하여 제1 통합 체크 비트를 생성하는 제1 연산부;
    상기 복수의 체크 데이터의 제2 비트정보들을 입력받아 OR 연산을 수행하여 제2 통합 체크 비트를 생성하는 제2 연산부; 및
    상기 제2 비트정보들을 저장하는 레지스터를 포함하는 테스트 데이터 추출 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 통합 체크 비트 및 상기 제2 통합 체크 비트에 따라 3차원 반도체 장치의 테스트 결과값들을 출력할지 여부를 결정하는 테스트 데이터 추출 장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제2 비트정보들을 이용하여 상기 테스트 결과값들을 추출할 관통전극 그룹을 선택하는 테스트 데이터 추출 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 체크 데이터에 따라 복수개의 관통전극 그룹 중에서 고장 관통전극이 존재하는 동시에 상기 고장 관통전극의 개수가 예비 관통전극의 개수 이하인 관통전극 그룹을 선택하고, 선택한 관통전극 그룹에만 접근하여 테스트결과값들을 추출시키는 테스트 데이터 추출 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 추출부는,
    복수의 관통전극 그룹에 일대일 대응하도록 구비되고, 상기 테스트 결과값들을 저장하는 복수의 데이터저장체인; 및
    상기 제어부의 선택신호에 따라, 상기 복수의 데이터저장체인 중의 적어도 하나를 선택하여 상기 테스트 결과값들을 추출하는 다중화기를 포함하는 테스트 데이터 추출 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 체크 데이터에 따라 고장 관통전극의 개수가 0인 관통전극 그룹을 제외한 관통전극 그룹의 데이터저장체인을 순차적으로 선택하여 상기 테스트 결과값들을 추출하는 테스트 데이터 추출 장치.
  11. 관통전극 그룹의 관통전극들에 대한 테스트 결과값들을 이용하여 상기 관통전극 그룹의 결함 상태를 나타내는 체크 데이터를 생성하는 체크데이터 생성부;
    복수의 관통전극 그룹으로부터 출력된 복수의 체크 데이터를 요약하여 통합 체크 데이터를 생성하는 데이터 압축부; 및
    상기 통합 체크 데이터에 따라 상기 테스트 결과값들의 추출 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 테스트 데이터 추출 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 체크 데이터를 이용하여, 복수개의 관통전극 그룹 중에서, 고장 관통전극이 존재하는 동시에 상기 고장 관통전극의 개수가 예비 관통전극의 개수 이하인 관통전극 그룹을 선택하고, 선택한 관통전극 그룹으로 활성화 신호를 출력하는 테스트 데이터 추출 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 활성화 신호에 따라 상기 테스트 결과값들을 추출하는 추출부를 더 포함하는 테스트 데이터 추출 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 추출부는,
    복수의 관통전극 그룹에 일대일 대응하도록 구비되고, 상기 테스트 결과값들을 저장하는 복수의 데이터저장체인; 및
    상기 제어부의 선택신호에 따라, 상기 복수의 데이터저장체인 중의 적어도 하나를 선택하여 상기 테스트 결과값들을 추출하는 다중화기를 포함하는 테스트 데이터 추출 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 체크 데이터에 따라 고장 관통전극의 개수가 0인 관통전극 그룹을 제외한 관통전극 그룹의 데이터저장체인을 순차적으로 선택하여 상기 테스트 결과값들을 추출하는 테스트 데이터 추출 장치.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 데이터 압축부는,
    상기 복수의 체크 데이터의 제1 비트정보들을 입력받아 OR 연산을 수행하여 제1 통합 체크 비트를 생성하는 제1 연산부;
    상기 복수의 체크 데이터의 제2 비트정보들을 입력받아 OR 연산을 수행하여 제2 통합 체크 비트를 생성하는 제2 연산부; 및
    상기 제2 비트정보들을 저장하는 레지스터를 포함하는 테스트 데이터 추출 장치.
  17. 관통전극 그룹의 관통전극들에 대한 테스트 결과값들을 이용하여 상기 관통전극 그룹의 결함 상태를 나타내는 체크 데이터를 생성하는 단계;
    상기 체크 데이터를 이용하여 테스트 결과값들을 추출할 관통전극 그룹을 선택하고, 선택한 관통전극 그룹으로 활성화 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 활성화 신호에 따라 상기 테스트 결과값들을 추출하는 단계를 포함하는 테스트 데이터 추출 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    복수의 관통전극 그룹으로부터 출력된 복수의 체크 데이터를 요약하여 통합 체크 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 통합 체크 데이터에 따라 상기 복수의 관통전극 그룹의 테스트 결과값들을 출력할지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 테스트 데이터 추출 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 테스트 결과값들을 출력할지 여부를 결정하는 단계는, 상기 복수의 체크 데이터를 분석하여 복수개의 관통전극 그룹 중에서 고장 관통전극이 존재하는 동시에 상기 고장 관통전극의 개수가 예비 관통전극의 개수 이하인 관통전극 그룹을 선택하고, 선택한 관통전극 그룹에만 접근하여 테스트 결과값들을 순차적으로 추출시키는 테스트 데이터 추출 방법.
  20. 관통전극 그룹의 관통전극들에 대한 테스트 결과값들을 이용하여 상기 관통전극 그룹의 결함 상태를 나타내는 체크 데이터를 생성하는 단계;
    복수의 관통전극 그룹으로부터 출력된 복수의 체크 데이터를 요약하여 통합 체크 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 통합 체크 데이터에 따라 상기 테스트 결과값들의 추출 여부를 판단하는 단계를 포함하는 테스트 데이터 추출 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190134882A (ko) * 2018-05-04 2019-12-05 연세대학교 산학협력단 Tsv 병렬 테스트 장치 및 방법
US11327109B2 (en) 2018-11-15 2022-05-10 SK Hynix Inc. Stacked semiconductor device and test method thereof

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
'A new TSV Set Architecture for High Reliability', 2013 5th Asia Symposium on Quality Electronic Design(2014) *
'Redundancy TSV와 래퍼셀을 활용한 효율적인 TSV 병렬 테스트 구조 설계', 김화영외 3명, 한국테스트학술대회 논문(2012) *
'온칩 테스트 로직을 이용한 TSV 결함 검출 방법', 안진호, 전기학회논문지 제63권제12호(2014) *
'입력신호 시간 지연을 통한 프리본드 단계 TSV 고장 검출 기법', 안진호외 1명, 한국정보기술학회지 제12권 제6호(2014) *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190134882A (ko) * 2018-05-04 2019-12-05 연세대학교 산학협력단 Tsv 병렬 테스트 장치 및 방법
KR102075018B1 (ko) 2018-05-04 2020-02-10 연세대학교 산학협력단 Tsv 병렬 테스트 장치 및 방법
US11327109B2 (en) 2018-11-15 2022-05-10 SK Hynix Inc. Stacked semiconductor device and test method thereof

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