JP2003347413A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
ッファに、通常信号配線に干渉しない配線によってテス
ト信号を入力する半導体装置を提供する。 【解決手段】 半導体装置10は、外部信号を入出力す
る8つのI/Oモジュール51〜58を、内部回路領域
11に有する。外部入出力パッド14から入力されるテ
スト信号は、内部入出力パッドと同層に形成され、2つ
の隣接する内部入出力パッドの間を直線状に通過する内
部テスト配線23、24によって各I/Oモジュール5
1〜58に入力される。
Description
更に詳しくは、BGA(Ball Grid Array)等のパッケ
ージに搭載される半導体装置に関する。
プチップ型の半導体装置(ICチップ)は、半導体装置
の外周に沿って設けられた周辺部入出力パッドと、フリ
ップチップのバンプとして構成される内部入出力パッド
とを有する。通常、I/Oバッファは、周辺部に設けら
れ、周辺部に設けられた入出力パッドを介して外部信号
を入出力する。一般に、外部信号の電圧は、半導体装置
の内部回路の電圧よりも高く、ノイズ等の影響が大きい
ため、I/Oバッファは内部回路に隣接しないことが好
ましい。
入出力パッド側から見た平面図として示している。半導
体装置10は、内部回路領域11と、内部回路領域11
を囲む周辺領域12とから構成される。内部回路領域1
1は、行列状に配列された、フリップチップ型半導体装
置のバンプとして構成される内部入出力パッド13を備
える。内部入出力パッド13は、最上層で配線される電
源配線20によって列方向(y方向)に互いに接続さ
れ、内部回路を構成する内部コア(コアデバイス)に電
源を供給する。電源配線20は、例えば、高電位配線
(VDD)、及び、低電位配線(VSS)が交互に配置
される。
I/Oバッファ30を試験するためのテストブロック3
1、32などが配置される。周辺部入出力パッド14は
I/Oバッファ等に接続され、半導体装置10に外部か
らの信号を入出力する。テストブロック31、32は、
周辺領域11を周回する周辺テスト配線21、22にそ
れぞれ接続され、周辺部入出力パッド14から入力され
るテスト信号により、I/Oバッファ30の動作試験を
行う。なお、図6では、I/Oバッファ30を一部省略
して図示しており、I/Oバッファ30は、周辺領域1
2に、半導体装置10の内部回路領域11を取り囲むよ
うに多数が配置される。
I/Oバッファ等の一部詳細を示している。周辺領域1
2には、I/Oバッファ30、及び、テストブロック3
1、32が配置される。I/Oバッファ30及びテスト
ブロック31、32は、長方形状のユニットとして構成
され、長方形の長辺で互いに隣接して配置される。I/
Oバッファ30とテストブロック31、32とは、同じ
サイズで設計され、周辺領域12に配置される何れかの
位置のI/Oバッファ30を、テストブロック31、3
2で置き換えることができる。
1、32は、互いに隣接して配置することで、周辺テス
ト配線21、22が接続されるように、その回路が構成
されている。このため、周辺領域12にI/Oバッファ
30、又は、テストブロック31、32を半導体装置1
0の4つの角を除いて隙間なく配置すると、図6に示す
ような周回する周辺テスト配線21、22が得られる。
I/Oバッファ30は、周辺テスト配線21、22に供
給されるテスト信号に応じて、図示しないテスト回路が
機能する。
ファ30は周辺領域12に配置されるため、半導体装置
10の大きさ(外周)に依存して配置できる数が制限さ
れる。このため、内部コアの回路規模に比べて、外部信
号の数が相対的に多い場合には、半導体装置10の大き
さを内部コアの回路規模に合わせるとI/Oバッファ3
0が不足し、I/Oバッファ30を配置する数に半導体
装置10の大きさを合わせると、半導体装置10が無駄
に大きくなるという問題があった。
01−223335号公報には、図6の内部回路領域1
1にI/Oバッファ30をまとめたI/Oモジュールを
配置して内部入出力パッドの一部をI/Oバッファ30
に接続する技術が記載されている。I/Oモジュール
は、ガードバンドで囲まれ、内部コアの領域と分離され
ている。該公報に記載の技術では、内部コアが扱うより
も高い電圧を有する外部信号を入力した場合にも、内部
コアに与えるノイズ等の影響を抑制している。このた
め、I/Oバッファ数を確保するために半導体装置10
を大きくする必要がなくなる。
/Oバッファ30は、そのままでは周回する周辺テスト
配線21、22に接続されないため、専用のテスト信号
配線を配線する必要がある。このテスト信号配線を配線
する方法としては、内部コアと同様に自動配線によって
配線する方法が考えられる。I/Oモジュールは、内部
コアと共に内部回路領域に配置されるため、I/Oモジ
ュールに入力するテスト信号配線は、内部コアの信号配
線と同じ配線層を使用して配置することができる。
つのI/Oモジュールに入力するテスト信号配線を自動
配線により接続した例を示している。この半導体装置1
0は、内部回路領域11にI/Oモジュール51〜58
を備える点で、図6に示す半導体装置と相違する。な
お、同図では、図6に示す内部入出力パッド13及び電
源配線20を省略して図示しており、電源配線20は、
I/Oモジュールが配置されない内部入出力パッド間を
列方向(y方向)に相互に接続している。
信号は、周辺領域12を周辺テスト配線21により周回
して、セル41の位置で内部回路領域11に入力する。
また、テストブロック32から入力されたテスト信号
は、周辺領域12を周辺テスト配線22により周回し
て、セル42の位置で内部回路領域11に入力する。内
部テスト配線23、24は、自動配線の配線ルールに従
い、内部コアの配線と共に配線ルートが調整される。な
お、同図における内部回路領域11の配線は、内部テス
ト配線23、24のみを示し、その他の配線は省略して
いる。
断面を示している。半導体装置10は、最上位の配線層
には電源配線20(VDD、VSS)が配置され、その
下側に内部コア61が形成される。その中間の層が、自
動配線処理で配線される配線層である。内部コア61の
通常信号配線と内部テスト配線23、24とが同じ層に
配置されるため、内部コア61の通常信号配線に隣接し
て、内部テスト配線23、24が配線されている。ま
た、限られた配線トラックを、内部コア61の通常信号
配線と内部テスト配線23、24とが共に使用するた
め、配線の制約が大きくなる。このため、内部テスト配
線23、24は、最短距離で効率よく配線することがで
きず、図8に示すような複雑な配線となり、同時に、内
部コア61の通常信号配線は、その配線の自由度が低下
する。
線処理によって配線するためには、セル41、41から
I/Oモジュール51〜58までの接続関係をネットリ
ストして作成する必要があり、自動配線処理が増大して
処理が複雑になるという問題がある。また、内部コア6
1の通常信号配線(通常1.5V)と内部テスト配線2
3、24(通常3.3V)とが、隣接して配置される
と、この部分で配線間にクロストークが発生し、クロス
トークがI/Oバッファ30のテスト結果に影響を与え
る。一般に、電圧値が異なる配線間のクロストークはそ
の検証が難しく、テスト結果の検証が困難になる。
の内部回路領域に設けたI/Oバッファに、簡易な配線
によってテスト信号を入力できる半導体装置を提供する
ことを目的とする。
に、本発明の半導体装置は、それぞれが所定数の入出力
パッドと所定数の入出力バッファユニットとを有する複
数の入出力モジュールを内部回路領域に配置し、前記入
出力バッファユニットに共通のテスト信号を供給するテ
スト配線を備える半導体装置において、前記テスト配線
は、前記入出力モジュール外に配置され、前記入出力パ
ッドと同層に形成されるモジュール外配線と、前記入出
力モジュール内に配置され、前記モジュール外配線と同
層に形成され且つこれから延長して延びる第1のモジュ
ール内配線と、前記第1のモジュール内配線と第1のス
ルーホールを介して接続され、前記複数の入出力バッフ
ァユニットに共通にテスト信号を供給する第2のモジュ
ール内配線とを備えることを特徴とする。
部回路を構成する内部コア(コアデバイス)の通常信号
配線と、外部信号を入出力する入出力(I/O)バッフ
ァに供給するテスト信号の配線とを、異なる配線層に配
線するため、内部コアの通常信号配線の配線設計の自由
度が低下しない。また、テスト信号の配線が、入出力パ
ッドと同じ層に配置されるため、テスト信号の配線のた
めに専用の配線層を設ける必要がない。また、内部コア
の通常配線と、テスト信号の配線との離隔距離が長くで
き、クロストークの発生を抑制することができる。
外配線は、隣接する2つのパッド間にそれぞれ配置され
る複数の直線状配線を含むことが好ましく、又は、それ
ぞれが隣接する2つの電源配線の間に配置され、該電源
配線と平行に延びる複数の直線状配線を含むことも好ま
しい。直線状のテスト信号の配線を、隣接する2つの入
出力パッドの間、又は、隣接する2つの電源配線の間に
複数配置することで、内部領域に設けられたI/Oモジ
ュールに、内部コアの通常信号配線と干渉することなく
テスト信号配線を配置できる。
ト配線は、一対のテスト配線を含むことが好ましい。I
/Oバッファに入力するテスト信号が2つあるときに
は、それらをペアにして配置することで、配線設計を容
易にすることができる。
ト配線のそれぞれが、くし形状を有し、該くし形状の歯
に相当する一対のテスト配線の部分が相互に平行に延び
ることが好ましい。2つのテスト配線が交差しないよう
するために、テスト配線は、半導体装置の縁部の一方か
ら他方に向かって配置され、複数のくし歯を有するくし
形状の配線と、縁部の他方から一方に向かって配置さ
れ、複数のくし歯を有するくし形状の配線とで構成し、
一対のテスト配線のくし歯に相当する部分の配線をペア
にして配置することができる。なお、くし形状の配線と
は、一の方向に延びる配線と、その配線から、該一の方
向に直交する方向に分岐する複数の配線とを有する配線
を意味し、くし歯に相当する配線とは、分岐した配線を
意味する。
ュール内配線は、前記第1のモジュール内配線と前記第
1のスルーホールを介して接続される第1の配線部分
と、該第1の配線部分と第2のスルーホールを介して接
続され、前記第1の配線部分と直交して延びる第2の配
線部分とを備えることが好ましい。この場合、2つの第
2の配線部分が、第1のモジュール内配線を挟んで対向
する位置に配置される構成が採用できる。
部分は、各入出力バッファユニット内の配線を直線的に
接続して形成されることが好ましい。I/Oバッファユ
ニットを、互いに隣接するように配置することでユニッ
ト内に配置されたテスト信号配線が相互に接続されるよ
うに構成することで、複雑なネットリスト等の作成を要
することなく、第2の配線部分が簡易に接続される。
ュールはそれぞれ、所定の電位に維持されるガードバン
ドによって区画されることが好ましい。この場合、I/
Oモジュール外に与えるノイズの影響を低減できる。
は、フリップチップ型半導体装置であることが好まし
い。この場合、2列のバンプ間をテスト配線が通過する
構成が採用できる。
施形態例に基づいて、本発明を更に詳細に説明する。図
1は、本発明の一実施形態例の半導体装置を最上層側か
ら見た平面図として示している。また、図2は、図1の
I/Oモジュール51の詳細を示している。半導体装置
10は、一対の内部テスト配線23、24が最上層に配
置されており、かつ、各テスト信号配線がくし状に配置
される点で、図8に示す半導体装置10と相違する。な
お、同図では、図6に示す内部入出力パッド13及び電
源配線20を省略して図示しており、電源配線20は、
I/Oモジュールが配置されない内部入出力パッド間を
列方向(y方向)に相互に接続している。
域11に、図2に示すI/Oモジュール51、及びこれ
と同様な構成を有するI/Oモジュール52〜58を備
える。周辺回路領域12は、I/Oバッファ30及びテ
ストブロック31、32が配置される。一方の内部テス
ト配線23は、テストブロック31、半導体装置10を
周回する周辺テスト配線21、及び、セル41を介して
テスト信号を入力する周辺部入出力パッド14に接続す
る。また、他方の内部テスト配線24は、テストブロッ
ク32、半導体装置10を周回する周辺テスト配線2
2、及び、セル42を介してテスト信号を入力する周辺
部入出力パッド14に接続する。
る。内部回路領域11では、内部コア61に電源VDD
及びVSSがスルーホールを介して接続される。半導体
装置10を周回する周辺テスト配線21は、セル41で
スルーホールを介して上位の配線層に持ち上げられ、内
部回路領域11の最上位の配線層を用いて配線される内
部テスト配線23に接続する。セル42は、セル41と
同様の構成であり、周辺領域12を周回する周辺テスト
配線22を内部テスト配線24に接続する。
ように、セル41で内部回路領域11に向かってy方向
に延び、次いでx方向に延びて、隣接する2つの内部入
出力パッド13の間の位置でy方向に分岐する。他方の
内部テスト配線24は、同様に、セル42で内部回路領
域11にy方向に延び、次いでx方向に延びて、隣接す
る2つの内部入出力パッド13の間の位置でy方向に分
岐する。図4は、図1のC−C’断面を示している。内
部テスト配線23、24は、1組となって、隣接する2
つの内部入出力パッド13の間、つまり最上層に配線さ
れた2本の電源配線20の間(VDD電源配線とVSS
電源配線の間)を通過する。
は、16個の内部入出力パッド13、16個のI/Oバ
ッファ30、及び、2つのセル43を有するI/Oバッ
ファ群60を備える。I/Oバッファ群60は、周辺領
域12で使用されるI/Oバッファと同様な構成を持つ
I/Oバッファ30を備え、ガードバンド62でその周
囲が囲まれる。セル43は、各I/Oバッファ30と同
じサイズで設計され、配線27、28及びスルーホール
29によって、内部テスト配線23、24と、バッファ
内テスト配線25、26とを接続する。
配置されたI/Oバッファ30に接続して、各I/Oバ
ッファ30に外部信号を供給する。セル43は、I/O
バッファ30と同様な位置に、バッファ内テスト配線2
5、26を有する。I/Oバッファ群60のバッファ内
テスト信号配線25、26は、図7に示す周辺テスト配
線21、22のように、I/Oバッファ30及びセル4
3を隣接して配置することで互いに接続される。
ュール51を、内部入出力パッド13のy方向の一端か
ら他端へ通過し、I/Oモジュール51外部の内部テス
ト配線23、24と接続する。内部テスト信号配線2
3、24は、I/Oモジュール51の一端及び他端で
は、内部入出力パッド13間に1組ずつ配線され、I/
Oモジュール51の内部では、中央の入出力パッド13
間に、3組を1まとめにして配線される。また、内部テ
スト配線23、24は、セル43が配置される位置で、
スルーホール及び下位の配線層の配線27、28を介し
て、バッファ内テスト配線25、26に接続する。
る。ガードバンド62は、配線層に垂直なビア配線によ
って構成され、VDD及びVSSの電源配線に接続され
て、I/Oバッファ群60の外部の回路及び配線に与え
るノイズを低減する。各内部テスト信号配線23は、セ
ル43で、スルーホールを介してすぐ下の配線27にそ
れぞれ接続する。配線27は、更にスルーホール29を
介して、更に下層に配置されたI/Oバッファ30のバ
ッファ内テスト配線25に接続する。各内部テスト信号
配線24は、同様にスルーホールを介してすぐ下の図2
に示す配線28にそれぞれ接続し、更に下層に配置され
たバッファ内テスト配線26に接続する。
置された各I/Oモジュール51〜58に、最上層の配
線を用いてテスト信号を供給するため、テスト配線の配
線設計が容易である。従来は、図8に示すような配線が
必要となり、自動配線処理において、テスト信号配線の
ために複雑なネットリストを作成する必要があった。し
かし、本実施形態例では、内部テスト信号配線23、2
4は、隣接する2つの内部入出力パッド13の間を1組
にしてy方向に平行に配線すればよいため、複雑なネッ
トリストを作成する必要がない。
ば、図1に示すように、I/Oモジュール51、54、
56のようにy方向に1列に配置することもできるし、
I/Oモジュール52、57のように、x方向に内部入
出力パッド13を1つ分だけずらして配置することもで
きる。つまり、各I/Oモジュール51〜58は、内部
回路領域11内の任意の位置に配置でき、一度位置を決
めた後に、その位置を変更する場合でも、内部配線層の
接続情報を変更する必要がないためにネットリストを変
更する必要がなく、自動配線処理が複雑にならない。
通常信号配線とは、異なる配線層に配線されるため、内
部コアの通常信号配線が、テスト信号配線によって制約
を受けることがない。このため、内部コアの配線の自由
度が増す。また、内部コアの通常信号配線と、内部テス
ト配線23、24とは、十分な離隔距離を保つため、ク
ロストークの影響が少ないため、I/Oバッファ30の
テストに際して、クロストークの影響を検証する必要が
ない。
れ、I/Oバッファ30と同じサイズで設計するため、
図1又は図2で示した位置に限定されず、I/Oバッフ
ァ30が配置可能な所望の位置に配置することができ
る。また、テストブロック31、32は、周辺領域12
に配置する例を示したが、これに代えて又は加えて、I
/Oモジュール内に配置することもできる。セル41、
42、43、及び、テストブロック31、32は、それ
ぞれI/Oバッファ30と異なるサイズで設計すること
もできる。
ての隣接する2つの内部入出力パッド13の間に1組に
なって配置する必要はなく、内部テスト配線23、24
を、1組にして内部入出力パッド13間の1つおきに配
置することもできるし、別々にして、内部入出力パッド
13間を1つおきに交互に配置することもできる。ま
た、内部回路領域11の一部を、内部テスト配線23、
24を配置しない領域にすることもできる。内部テスト
配線23、24は、半導体装置の縁部の一方からくし状
に延びる配線と、縁部の他方からくし状に延びる配線と
で構成したが、同じテスト信号が入力されるテスト信号
配線を、半導体装置の双方の縁部から中心付近に向けて
くし状に配置し、他方のテスト信号が入力されるテスト
信号配線を、半導体装置の中央付近でx方向に延びるよ
うに配置し、この配線から双方の縁部に向けて延びるよ
うに配置することもできる。
づいて説明したが、本発明の半導体装置は、上記実施形
態例にのみ限定されるものでなく、上記実施形態例の構
成から種々の修正及び変更を施した半導体装置も、本発
明の範囲に含まれる。
置は、内部領域に配置したI/Oバッファに、入出力パ
ッドと同層の配線を用いてテスト信号を入力するため、
テスト信号配線を簡易にすることができる。テスト信号
配線は、内部コアの通常信号配線が存在する配線層とは
異なる配線層に配置するため、内部回路の通常信号配線
の配線設計の自由度が低下しない。また、テスト信号配
線と内部回路の通常信号配線との間の離隔距離を容易に
長くすることができ、クロストークがテスト結果に及ぼ
す影響を減少することができる。
ッド側から見た平面図。
面図。
及びテストブロックを示す平面図。
た平面図。
Claims (9)
- 【請求項1】 それぞれが所定数の入出力パッドと所定
数の入出力バッファユニットとを有する複数の入出力モ
ジュールを内部回路領域に配置し、前記入出力バッファ
ユニットに共通のテスト信号を供給するテスト配線を備
える半導体装置において、 前記テスト配線は、 前記入出力モジュール外に配置され、前記入出力パッド
と同層に形成されるモジュール外配線と、 前記入出力モジュール内に配置され、前記モジュール外
配線と同層に形成され且つこれから延長して延びる第1
のモジュール内配線と、 前記第1のモジュール内配線と第1のスルーホールを介
して接続され、前記複数の入出力バッファユニットに共
通にテスト信号を供給する第2のモジュール内配線とを
備えることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 前記モジュール外配線は、隣接する2つ
のパッド間にそれぞれ配置される複数の直線状配線を含
む、請求項1に記載の半導体装置。 - 【請求項3】 前記モジュール外配線は、それぞれが隣
接する2つの電源配線の間に配置され、該電源配線と平
行に延びる複数の直線状配線を含む、請求項1に記載の
半導体装置。 - 【請求項4】 前記テスト配線は、一対のテスト配線を
含む、請求項1から3の何れかに記載の半導体装置。 - 【請求項5】 前記一対のテスト配線のそれぞれが、く
し形状を有し、該くし形状の歯に相当する一対のテスト
配線の部分が相互に平行に延びる、請求項4に記載の半
導体装置。 - 【請求項6】 前記第2のモジュール内配線は、前記第
1のモジュール内配線と前記第1のスルーホールを介し
て接続される第1の配線部分と、該第1の配線部分と第
2のスルーホールを介して接続され、前記第1の配線部
分と直交して延びる第2の配線部分とを備える、請求項
1から5の何れかに記載の半導体装置。 - 【請求項7】 前記第2の配線部分は、各入出力バッフ
ァユニット内の配線を直線的に接続して形成される、請
求項6に記載の半導体装置。 - 【請求項8】 前記入出力モジュールはそれぞれ、所定
の電位に維持されるガードバンドによって区画される、
請求項1から7の何れかに記載の半導体装置。 - 【請求項9】 前記半導体装置は、フリップチップ型半
導体装置である、請求項1から8に記載の半導体装置。
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