JP2005292062A - Inspection method and manufacturing method for multichip module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マルチチップモジュールの検査方法及び製造方法に関するものである。 The present invention relates to a multichip module inspection method and manufacturing method.
近年の半導体装置の高集積化にともなって、同一の半導体基板に複数の半導体チップを実装し、1つの半導体装置としてパッケージングしたマルチチップモジュールが開発されている。 With the recent high integration of semiconductor devices, multi-chip modules have been developed in which a plurality of semiconductor chips are mounted on the same semiconductor substrate and packaged as one semiconductor device.
このマルチチップモジュールは、出荷前に複数種類の良否判定検査を行い、この良否判定検査で良品と判定されたものだけを出荷するようにしていた。 This multi-chip module is subjected to a plurality of types of pass / fail judgment inspection before shipment, and only those that are determined to be non-defective by the pass / fail judgment inspection are shipped.
この良否判定検査の1つとしてバーンイン検査がある。 There is a burn-in inspection as one of the quality determination inspections.
このバーンイン検査は、マルチチップモジュールに通常の使用時よりも高い温度の下で通常の使用時よりも高い電圧を印加するなどの所定の負荷をかけ、この所定の負荷をかけた状態で所定時間動作させることにより、初期不良を生じたマルチチップモジュールを排除する検査である(たとえば、特許文献1参照。)。 This burn-in inspection applies a predetermined load such as applying a voltage higher than that during normal use to the multichip module at a temperature higher than that during normal use, and with this predetermined load applied for a predetermined time. This is an inspection that eliminates a multichip module that has caused an initial failure by operating (see, for example, Patent Document 1).
このバーンイン検査を行う際は、まず、マルチチップモジュールをバーンインボードに設けたソケットに取付ける。 When performing this burn-in inspection, first, the multichip module is attached to a socket provided on the burn-in board.
このソケットには、マルチチップモジュールの入出力端子の本数と同数の検査用の端子が設けられており、マルチチップモジュールをソケットに取付ける際は、マルチチップモジュールの各入出力端子とソケットの各端子とを正確に位置合わせした後に接続して取付けていた。 This socket has the same number of test terminals as the number of input / output terminals of the multichip module. When installing the multichip module in the socket, each input / output terminal of the multichip module and each terminal of the socket Were attached after being accurately aligned.
次に、マルチチップモジュールを取付けたバーンインボードをバーンイン装置の内部に設置し、マルチチップモジュールに対して上記した所定の負荷をかけた状態で、各端子からマルチチップモジュールに所定の検査信号を入力して所定時間動作させ、正常に動作したマルチチップモジュールだけを良品と判定していた。
ところが、マルチチップモジュールは、複数の半導体チップを有しているため、その入出力端子の本数が単体の半導体チップに比べてはるかに多く、高集積化を図るために入出力端子同士の間隔も非常に狭く形成されている。 However, since the multichip module has a plurality of semiconductor chips, the number of input / output terminals is much larger than that of a single semiconductor chip, and the interval between the input / output terminals is also increased for higher integration. It is very narrow.
そのため、上記従来のバーンイン検査のように、マルチチップモジュールの各入出力端子とソケットの各端子とを接続してバーンイン検査を行うためには、単体の半導体チップ用のソケットよりもはるかに本数が多い端子を有するとともに、各端子同士の間隔をより一層狭く形成したマルチチップモジュール専用のソケットを用いなければならず、単体の半導体チップ用のソケットに比べて非常に高価となってしまい、バーンイン検査に要するコストが増大するおそれがあった。 Therefore, in order to perform burn-in inspection by connecting each input / output terminal of the multichip module and each terminal of the socket as in the conventional burn-in inspection, the number is much larger than the socket for a single semiconductor chip. A socket dedicated to a multi-chip module that has many terminals and the spacing between each terminal is much narrower must be used, making it extremely expensive compared to a socket for a single semiconductor chip, and burn-in inspection There is a possibility that the cost required for the increase.
特に、複数の半導体チップを同一の半導体基板に実装したマルチチップモジュールの場合には、バーンイン検査によりマルチチップモジュールを構成する半導体チップのうちの1つの半導体チップが不良であると、このマルチチップモジュール全体を廃棄しなければならなかったため、製品の歩留まりが低下するおそれがあった。 In particular, in the case of a multichip module in which a plurality of semiconductor chips are mounted on the same semiconductor substrate, if one of the semiconductor chips constituting the multichip module is defective by burn-in inspection, this multichip module Since the entire product had to be discarded, the product yield could be reduced.
そこで、請求項1に係る本発明では、ウエハ状態の半導体基板に設けた複数のチップ領域に半導体チップをそれぞれ実装した後に、各チップ領域毎に切断して形成されるマルチチップモジュールの検査方法において、各チップ領域に所要の回路とともにJTAG回路を形成しておき、このJTAG回路の検査用端子に所定の信号を入力して各チップ領域に対するバーンイン検査をウエハ状態のままで行うこととした。 Accordingly, in the present invention according to claim 1, in the inspection method of the multichip module formed by cutting each of the chip regions after mounting the semiconductor chips respectively on the plurality of chip regions provided on the semiconductor substrate in the wafer state A JTAG circuit is formed in each chip area together with a required circuit, and a predetermined signal is input to an inspection terminal of the JTAG circuit to perform a burn-in inspection on each chip area in a wafer state.
また、請求項2に係る本発明では、各チップ領域に複数の半導体チップを実装する場合には、個々の半導体チップを実装する度にバーンイン検査を行うこととした。
In the present invention according to
また、請求項3に係る本発明では、ウエハ状態の半導体基板に設けた複数のチップ領域に所要の回路とともにJTAG回路をそれぞれ形成し、各チップ領域に半導体チップを実装した後に、JTAG回路の検査用端子に所定の信号を入力して各チップ領域に対するバーンイン検査をウエハ状態のままで行い、その後、ウエハ状態の半導体基板を各チップ領域毎に切断することとした。
In the present invention according to
本発明は、以下に記載するような効果を奏する。 The present invention has the following effects.
請求項1に係る本発明では、ウエハ状態の半導体基板に設けた複数のチップ領域に半導体チップをそれぞれ実装した後に、各チップ領域毎に切断して形成されるマルチチップモジュールの検査方法において、各チップ領域に所要の回路とともにJTAG回路を形成しておき、このJTAG回路の検査用端子に所定の信号を入力して各チップ領域に対するバーンイン検査をウエハ状態のままで行うこととしたため、バーンイン検査に用いる検査用の端子は、JTAG回路を動作させるための数本の端子だけを用いればよく、マルチチップモジュール専用の高価なソケットを用いる必要がなくなり、バーンイン検査に要するコストを低減することができる。 In the present invention according to claim 1, in the inspection method of the multi-chip module formed by cutting each chip region after mounting the semiconductor chip on each of the plurality of chip regions provided on the semiconductor substrate in the wafer state, Since a JTAG circuit is formed in the chip area together with a required circuit, a predetermined signal is input to the inspection terminal of the JTAG circuit, and the burn-in inspection for each chip area is performed in the wafer state. Only a few terminals for operating the JTAG circuit need be used as the inspection terminals to be used, and it is not necessary to use an expensive socket dedicated to the multichip module, and the cost required for burn-in inspection can be reduced.
さらに、ウエハ状態の半導体基板上に形成した複数のマルチチップモジュールに対して同時にバーンイン検査を行うことができるので、バーンイン検査の検査効率を向上させることができる。 Furthermore, since the burn-in inspection can be simultaneously performed on a plurality of multichip modules formed on the semiconductor substrate in the wafer state, the inspection efficiency of the burn-in inspection can be improved.
また、請求項2に係る本発明では、各チップ領域に複数の半導体チップを実装する場合には、個々の半導体チップを実装する度にバーンイン検査を行うこととしたため、マルチチップモジュールを製造した後に、マルチチップモジュール全体を廃棄するといったことがなくなり、マルチチップモジュールの歩留まりを向上させることができる。
Further, in the present invention according to
また、請求項3に係る本発明では、ウエハ状態の半導体基板に設けた複数のチップ領域に所要の回路とともにJTAG回路をそれぞれ形成し、各チップ領域に半導体チップを実装した後に、JTAG回路の検査用端子に所定の信号を入力して各チップ領域に対するバーンイン検査をウエハ状態のままで行い、その後、ウエハ状態の半導体基板を各チップ領域毎に切断することとしたため、半導体チップを実装する度にJTAG回路を用いたバーンイン検査を行うことで信頼性の高いマルチチップモジュールを低コストで製造することができる。
In the present invention according to
本発明に係るマルチチップモジュールの製造方法は、まず、ウエハ状態の半導体基板に設けた複数のチップ領域に所要の回路とJTAG回路とをそれぞれ形成する。 In the method for manufacturing a multichip module according to the present invention, first, a required circuit and a JTAG circuit are respectively formed in a plurality of chip regions provided on a semiconductor substrate in a wafer state.
次に、各チップ領域に半導体チップをそれぞれ実装する。 Next, a semiconductor chip is mounted in each chip area.
バーンインボードに半導体基板をウエハ状態のままで取付ける。 A semiconductor substrate is mounted on the burn-in board in a wafer state.
このバーンインボードには、各JTAG回路の5本の検査用端子と接続するための5本の検査用端子を設けている。 This burn-in board is provided with five inspection terminals for connection to the five inspection terminals of each JTAG circuit.
そして、このバーンインボードに設けている各端子とJTAG回路の各検査用端子とを接続させることにより半導体基板をバーンインボードに取付けた後、JTAG回路の検査用端子から所定の信号を入力する。 Then, after connecting the semiconductor substrate to the burn-in board by connecting each terminal provided on the burn-in board and each test terminal of the JTAG circuit, a predetermined signal is inputted from the test terminal of the JTAG circuit.
次に、このバーンインボードをバーンイン装置の内部に設置した後、ウエハ状態のままで複数の半導体チップに対して同時にバーンイン検査を行うようにしている。 Next, after the burn-in board is installed in the burn-in apparatus, a burn-in inspection is simultaneously performed on a plurality of semiconductor chips in the wafer state.
このように、このマルチチップモジュールのバーンイン検査では、バーンイン検査に用いる検査用端子は、JTAG回路を動作させるための5本の検査用端子だけを用いればよく、マルチチップモジュール専用の高価なソケットを用いる必要がなくなり、バーンイン検査に要するコストを削減することができる。 As described above, in the burn-in inspection of the multichip module, only five inspection terminals for operating the JTAG circuit need be used as the inspection terminals used for the burn-in inspection, and an expensive socket dedicated to the multichip module is used. There is no need to use it, and the cost required for burn-in inspection can be reduced.
また、ウエハ状態の半導体基板上に形成した全てのマルチチップモジュールに対して同時にバーンイン検査を行うようにしているため、バーンイン検査の検査効率を向上させることができる。 In addition, since the burn-in inspection is simultaneously performed on all the multichip modules formed on the semiconductor substrate in the wafer state, the inspection efficiency of the burn-in inspection can be improved.
また、各チップ領域に複数の半導体チップを同一平面上に実装したり、或いは、複数の半導体チップを重積して実装する場合には、個々の半導体チップを実装する度にバーンイン検査を行い、前回のバーンイン検査で良品と判定されたチップ領域にのみ順次半導体チップを実装する。 In addition, when mounting a plurality of semiconductor chips on each chip area on the same plane, or mounting a plurality of semiconductor chips stacked, a burn-in inspection is performed each time each semiconductor chip is mounted, Semiconductor chips are sequentially mounted only in the chip area determined to be non-defective in the previous burn-in inspection.
そのため、マルチチップモジュールを製造した後に、マルチチップモジュール全体を廃棄するといったことがなくなるので、半導体基板及び半導体チップを有効に利用することができる。 Therefore, after the multichip module is manufactured, the entire multichip module is not discarded, so that the semiconductor substrate and the semiconductor chip can be used effectively.
特に、初めに比較的安価な半導体チップを実装して1度目のバーンイン検査を行い、その後、このバーンイン検査で良品と判定されたチップ領域だけに比較的高価な半導体チップを実装するようにした場合には、比較的高価な半導体チップを無駄に半導体基板上に実装することを未然に防止することができる。 In particular, when a relatively inexpensive semiconductor chip is first mounted and a first burn-in inspection is performed, and then a relatively expensive semiconductor chip is mounted only on a chip area determined to be a non-defective product by this burn-in inspection. Therefore, it is possible to prevent a relatively expensive semiconductor chip from being mounted on a semiconductor substrate in vain.
そして、このようなバーンイン検査を終了した後、ウエハ状態の半導体基板を各チップ領域毎に切断し、上記したバーンイン検査で良品と判断したしたものだけを選別することによりマルチチップモジュールを製造するようにしている。 Then, after such burn-in inspection is completed, the semiconductor substrate in a wafer state is cut into each chip region, and only those that are judged to be non-defective products by the above-described burn-in inspection are selected to manufacture a multichip module. I have to.
このように、マルチチップモジュールを製造する際、半導体チップを半導体基板上に実装する度にバーンイン検査を行うようにしており、さらにバーンイン検査に用いる検査用端子の本数を減少させることにより、信頼性の高いマルチチップモジュールを低コストで製造することができる。 As described above, when a multichip module is manufactured, a burn-in inspection is performed every time a semiconductor chip is mounted on a semiconductor substrate, and reliability is reduced by reducing the number of inspection terminals used for the burn-in inspection. High multi-chip module can be manufactured at low cost.
以下に、本発明に係るマルチチップモジュールの検査方法及び製造方法について図面を参照しながら具体的に説明する。 Hereinafter, a method for inspecting and manufacturing a multichip module according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
まず、図1に示すように、ウエハ状態の半導体基板(以下、「ウエハ」という。)1の各チップ領域2に、トランジスタやキャパシタなどの所要の回路を形成するとともに、マルチチップモジュール3の入出力端子4とJTAG回路5とを予め形成しておく。
First, as shown in FIG. 1, necessary circuits such as transistors and capacitors are formed in each
このJTAG回路5は、後にチップ領域2に実装する複数の半導体チップのすべての入出力端子と接続する位置にそれぞれ設けたバウンダリスキャンセル(以下、「BSC」という。)6と、このBSC6を制御するJTAGコントローラ7と、検査結果のデータと期待値のデータとを比較するコンパレータ8と、JTAGコントローラ7の制御信号を入力する4本の入力端子と検査結果のデータを出力する1本の出力端子からなるJTAG用インターフェースポート9とから構成している。
This
そして、JTAGコントローラ7と全てのBSC6とコンパレータ8とは全て直列に接続しており、検査用のデータ及び検査結果のデータを転送する経路であるバウンダリスキャンパス(以下、「BSP」という。)10を形成している。
The JTAG
また、JTAGコントローラ7は、JTAG用インターフェースポート9から入力される制御信号に基づいて様々な検査用パターンをBSC6に出力するパターンジェネレータ(図示略)と、コンパレータが出力する比較結果のデータを一時的に格納するレジスタ(図示略)とを有している。
The JTAG
次に、図2に示すように、マルチチップモジュール3の入出力端子4及びJTAG回路5を形成した各チップ領域2に第1の半導体チップであるメモリ11を実装する。
Next, as shown in FIG. 2, a
このとき実装するメモリ11は、メモリ11の全ての入出力端子(図示略)と、これに対応した各BSC6とがそれぞれ接続する位置に実装する。
The
ここで、1度目のバーンイン検査を行う。 Here, the first burn-in inspection is performed.
1度目のバーンイン検査では、まず、各チップ領域2にメモリ11を実装したウエハ1をバーンインボードに取付ける。
In the first burn-in inspection, first, the wafer 1 having the
このとき、バーンインボードは、ウエハ1上の各チップ領域2との接合部にJTAG用インターフェースポート9と接続するための検査用の端子が5本ずつ設けている。
At this time, the burn-in board is provided with five inspection terminals for connection to the
そして、この5本の端子とJTAG用インターフェースポート9の4本の入力端子及び1本の出力端子とを接続させてウエハ1をバーンインボードに取付ける。
Then, the five terminals are connected to the four input terminals and one output terminal of the
このように、各チップ領域2につき5本の端子を用いてウエハ1をバーンインボードに取付けることができるため、従来のように半導体チップの入出力端子と同数の端子を有する非常に高価な専用のソケットを用いる必要がないので、バーンイン検査に要するコストを大幅に削減することができる。
In this way, since the wafer 1 can be attached to the burn-in board using five terminals for each
次に、このバーンインボードに取付けたウエハ1をバーンイン装置の内部に設置し、バーンイン装置の内部の温度を130℃程度まで上昇させる。 Next, the wafer 1 attached to the burn-in board is placed inside the burn-in apparatus, and the temperature inside the burn-in apparatus is raised to about 130 ° C.
次に、JTAG用インターフェースポート9からJTAGコントローラ7にバーンイン検査用の書き込み制御信号を入力する。
Next, a write control signal for burn-in inspection is input from the
JTAGコントローラ7は、この書き込み制御信号に基づいてパターンジェネレータを起動し、所定の検査パターンをBSP10上のBSC6を介してメモリ11に記憶させる。
The
次に、JTAG用インターフェースポート9からJTAGコントローラ7に読み出し制御信号を入力する。
Next, a read control signal is input from the
JTAGコントローラ7は、この読み出し制御信号に基づいて先ほどメモリ11に記憶させた所定の検査パターンを各BSC6に読み出し、この読み出した所定の検査パターンを検査結果パターンとしてBSP10を通してコンパレータ8に入力する。
Based on this read control signal, the
次に、コンパレータ8は、BSP10から入力された検査結果パターンとメモリ11に記憶させた所定の検査パターンとを各BSC6毎に比較し、この比較結果を比較結果データとしてJTAGコントローラ7に設けたレジスタに格納させる。
Next, the
次に、このメモリ11への検査パターンの記憶と、検査結果パターンの読み出しと、比較結果データの格納とを所定時間のうちに複数回繰り返して行う。
Next, the storage of the inspection pattern in the
そして、所定時間が経過した後に、レジスタに格納した複数の比較結果データをJTAG用インターフェースポート9から外部のホストコンピュータに読み出し、この複数の比較結果データに基づいてメモリの良否判定を行って1度目のバーンイン検査を終了する。
After a predetermined time elapses, a plurality of comparison result data stored in the register is read from the
次に、1度目のバーンイン検査を終了したバーンインボードをバーンイン装置から取り出し、図3に示すように、チップ領域2に第2の半導体チップであるCPU12を実装する。
Next, the burn-in board for which the first burn-in inspection has been completed is taken out from the burn-in apparatus, and the
このとき実装するCPU12は、CPU12の全ての入出力端子(図示略)と、これらに対応したBSC6とがそれぞれ接続する位置に実装する。
The
特に、ここでは、1度目のバーンイン検査で不良と判定されたNGチップ領域13には、CPU12を実装せず、1度目のバーンイン検査で良品と判定されたGOODチップ領域14にのみCPU12を実装するようにしている。
In particular, here, the
そのため、比較的に安価なメモリ11と比較的高価なCPU12とを有するマルチチップモジュール3を製造するにあたって、最終的に比較的安価なメモリ11の不良のために、正常に動作する比較的高価なCPU12を無駄に廃棄するといったことを未然に防止することができる。
Therefore, in manufacturing the
次に、2度目のバーン検査を行う。 Next, a second burn inspection is performed.
2度目のバーンイン検査では、まず、上記したメモリ11とCPU12とを実装したウエハ1を1度目のバーンイン検査の際と同様に再度バーンインボードに取付けた後、バーンイン装置の内部に設置し、その後、このウエハ1に実装したメモリ11とCPU12とに所定の負荷をかける。
In the second burn-in inspection, first, the wafer 1 on which the
次に、メモリ11とCPU12とに所定の負荷をかけた状態で、JTAG用インターフェースポート9からJTAGコントローラ7にCPU12とメモリ11とを動作させる動作制御信号を入力する。
Next, an operation control signal for operating the
JTAGコントローラ7は、この動作制御信号に基づいてCPU12に所定の処理を行わせる。
The
次に、JTAG用インターフェースポート9からJTAGコントローラ7にCPU12の処理結果を読み出すための処理結果読み出し制御信号を入力する。
Next, a processing result read control signal for reading the processing result of the
JTAGコントローラ7は、この処理結果読み出し制御信号に基づいてCPU12が行った所定の処理の結果をCPU12の各入出力端子から対応する各BSC6に処理結果データとして読み出し、BSP10を通してコンパレータ8に入力する。
The
コンパレータ8は、この処理結果データとこの処理の期待値のデータとを比較して、この比較結果を処理結果比較データとしてJTAGコントローラ7に設けたレジスタに格納させる。
The
次に、このCPU12の処理と、処理結果データの読み出しと、処理結果比較データの格納とを所定時間のうちに複数回繰り返し行う。
Next, the processing of the
そして、所定時間が経過した後に、レジスタに格納した複数の処理結果比較データをJTAG用インターフェースポート9から外部のホストコンピュータに読み出し、この複数の処理結果比較データに基づいてCPU12の良否判定を行って2度目のバーンイン検査を終了する。
After a predetermined time has elapsed, a plurality of processing result comparison data stored in the register is read from the
次に、2度目のバーンイン検査を終了したウエハ1をバーンイン装置から取り出した後、ウエハ1をバーンインボードから取り外す。 Next, after the wafer 1 for which the second burn-in inspection has been completed is taken out from the burn-in apparatus, the wafer 1 is removed from the burn-in board.
最後に、図4に示すように、このウエハ1を各チップ領域毎に切断し、1度目及び2度目のバーンイン検査で良品と判定したものだけを選別してマルチチップモジュール3を製造する。
Finally, as shown in FIG. 4, the wafer 1 is cut for each chip region, and only those determined as non-defective products by the first and second burn-in inspections are selected to manufacture the
なお、本実施の形態では、チップ領域2の同一平面上に2個の半導体チップを実装したマルチチップモジュールを例に挙げて説明したが、本発明は、これに限らず、半導体チップの上面にさらに別の半導体チップを重積して実装するマルチチップモジュールに対しても適用することができる。
In the present embodiment, a multichip module in which two semiconductor chips are mounted on the same plane of the
また、バーンイン検査を行う際に半導体チップにかける負荷は、温度に限らず、通常使用時よりも高い電圧を印加したり、通常使用時よりも低い周波数の信号を入力するなど、半導体チップに対して所定のストレスを印加できるものであれば、任意の負荷を用いても良い。 In addition, the load applied to the semiconductor chip when performing burn-in inspection is not limited to temperature, but a voltage higher than that during normal use or a signal having a frequency lower than that during normal use is input to the semiconductor chip. As long as a predetermined stress can be applied, an arbitrary load may be used.
1 ウエハ
2 チップ領域
3 マルチチップモジュール
4 入出力端子
5 JTAG回路
6 バウンダリスキャンセル(BSC)
7 JTAGコントローラ
8 コンパレータ
9 JTAG用インターフェースポート
10 バウンダリスキャンパス(BSP)
11 メモリ
12 CPU
13 NGチップ領域
14 GOODチップ領域
1
7
11
13
Claims (3)
前記各チップ領域に所要の回路とともにJTAG回路を形成しておき、このJTAG回路の検査用端子に所定の信号を入力して前記各チップ領域に対するバーンイン検査をウエハ状態のままで行うことを特徴とするマルチチップモジュールの検査方法。 In the inspection method of a multichip module formed by cutting each chip area after mounting semiconductor chips on a plurality of chip areas provided on a semiconductor substrate in a wafer state,
A JTAG circuit is formed together with a required circuit in each chip area, and a predetermined signal is input to an inspection terminal of the JTAG circuit to perform a burn-in inspection on each chip area in a wafer state. Inspection method for multichip modules.
A JTAG circuit is formed together with a required circuit in a plurality of chip regions provided on a semiconductor substrate in a wafer state, and a semiconductor chip is mounted on each chip region. Then, a predetermined signal is input to an inspection terminal of the JTAG circuit. A method of manufacturing a multi-chip module, wherein the burn-in inspection for each chip region is performed in a wafer state, and then the semiconductor substrate in the wafer state is cut for each chip region.
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