JP3865185B2 - 半導体装置とその試験装置及び試験方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置とその試験装置及び試験方法に関し、さらに詳しくは、多種類の信号を入出力するための多数の信号端子を備えた半導体装置と、その半導体装置を試験するための試験装置及び試験方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＬＳＩチップの高集積化・多実装化に伴い半導体装置の多ピン化が進み、その端子数は数百ピンに達し、千ピンを超えるような場合もある。例えば、図１（ａ）に示すように、半導体装置（以下において、単に「ＩＣ」とも言う。）１の実装面１ａに、例えばハンダボール３０がマトリックス状に配列されたボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）型のＩＣにおいては、ハンダボール３０即ち端子が、例えば、５００ピンを超えるものが製品化されている。ここで、ハンダボール３０はそれぞれ電源端子３１あるいは入出力信号端子３２としての機能を有している。
【０００３】
このようなＩＣにおける機能試験は、ＩＣを試験ボード上に搭載し、各信号端子を試験信号供給端子に電気的に接続することにより行われるが、ＩＣ側の信号端子数が試験ボード上の試験信号供給端子の数を大幅に超過しているため、１個の試験ボードで全ての信号端子を試験することができないという問題を有している。特に、入出力特性等を確認するＤＣ試験（Direct Current Test ）では、確実に被測定端子に電気的なコンタクトを必要とするため、大きな問題となっている。
【０００４】
なお、上記「ＤＣ試験」とは、直流的方法で把握できる現象を測定する試験の総称であり、重要なものにオペレーション電流やスタンバイ電流、基板電流などの電流測定、入出力端子リーク測定、導通試験等がある。このうち、入出力端子リーク試験や導通試験は、直接、被測定端子とコンタクトをとる必要があり、これらの試験端子数がＬＳＩテスタにより一度に試験できる数を超えると、複数回に分けて試験する必要が生じると共に、全ての端子を試験するためには測定冶具等も複数おこさなくてはならなくなるのが実状である。また、ＤＣ試験は一時試験（ＰＴ）や最終試験（ＦＴ）には欠かせない重要な試験であり、ＡＣ試験と対を成すものである。
そこで、上記のような問題を解決するＩＣの試験方法の一例について、図１から図３を参照して説明する。
【０００５】
なお、ここでは図１（ａ）に示したようなＩＣ１の回路機能の試験方法、特に同一機能を有する複数のＩＣを連続して試験する場合について、図２に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、ステップＳ２１では、図１（ｂ）に示すように、ＩＣ１の実装面１ａ上の電源端子３１及び入出力信号端子３２を、例えば境界線Ｌ１, Ｌ２（図中点線）で区画して、便宜的に任意の数の領域Ｒ１〜Ｒ４を規定する。なお、これらの各領域に含まれる各種の信号端子の数は、それぞれ試験ボード上に設けられた対応する試験信号供給端子の数を超えないように設定される。
【０００６】
また、これらの領域Ｒ１〜Ｒ４は各々試験対象領域として取り扱われる。ここで、各領域Ｒ１〜Ｒ４は境界線Ｌ１, Ｌ２により任意に区画されるため、各領域内の信号端子の配置とその種類は領域毎に異なっている。
次いで、ＩＣ１を所定の試験ボード上に搭載する。ここで、試験対象となる領域を例えば領域Ｒ１とした場合、試験ボードにはこの領域Ｒ１に設けられた信号端子の配置及びその種類に対応して試験信号供給端子及び配線が備えられている。
【０００７】
以下にＩＣの試験ボードへの搭載状態について、図３を参照して詳しく説明する。図３は、図１に示されたＩＣ１を試験ボード２ａ, ２ｂに搭載したところを、試験ボードの下側から見た場合の透視図である。なお、図１と同等の構成部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
ステップＳ２２においては、ステップＳ２１で分割し区画した領域のうち図１（ｂ）に示された領域Ｒ１が試験対象領域に設定され、ステップＳ２２ｂでは領域Ｒ１用の試験ボード２ａが試験装置に装着される。この試験ボード２ａは、図３（ａ）に示されるように、領域Ｒ１に備えられた電源端子３１及び入出力信号端子３２の配置及び種類に応じて試験信号供給端子３３が設けられており、ステップＳ２４において、領域Ｒ１に備えられた電源端子３１及び入出力信号端子３２が、配線３４により試験ボード２ａ上の試験信号供給端子３３に接続される。なお、ステップＳ２３において、ＩＣ１の試験ボード２ａへの搭載に先立って、領域Ｒ１用の試験プログラムがロードされる。
【０００８】
即ち、領域Ｒ１における信号端子の配置とその種類に応じて、電源端子３１及び入出力信号端子３２を対応する試験信号供給端子３３に接続するための配線３４が成された領域Ｒ１専用の試験ボード２ａが用いられる。
次いで、ステップＳ２５においては、ロードされた領域Ｒ１用の試験プログラムに基いて、試験信号供給端子３３及び配線３４を介して所定の電源電流が電源端子３１に、また、入力信号等が所定の入出力信号端子３２にそれぞれ印加され、領域Ｒ１についての機能試験が行われる。そして、ステップＳ２６では、所定の入出力信号端子３２から出力された出力信号により領域Ｒ１における機能試験の結果が判定される。ここに於いて、機能が不良であると判定されたＩＣは、ステップＳ２７で不良品として以後の機能試験の対象から除外される。一方、機能が良好であると判定されたＩＣは、試験ボードから離脱され、ステップＳ２８で全てのＩＣの試験が完了したか否かが判断される。
【０００９】
そして、全てのＩＣの試験が完了していない場合には、ステップＳ２４に戻り、他の未試験のＩＣが同一の試験ボード２ａ上に搭載されて、ステップＳ２５からステップＳ２６に従って機能試験が繰り返される。一方、領域Ｒ１について全てのＩＣの試験が完了した場合には、ステップＳ２９で全領域Ｒ１〜Ｒ４について機能試験が完了したか否かが判断される。
【００１０】
ここで、全領域Ｒ１〜Ｒ４について試験が完了した場合には機能試験を終了する。一方、全領域Ｒ１〜Ｒ４について試験が完了していない場合には、ステップＳ２２へ戻り、図３（ｂ）に示されるように、例えば次の試験対象領域として領域Ｒ２を設定する。そして、ステップＳ２２ｂで領域Ｒ１用の試験ボード２ａに代えて領域Ｒ２用の試験ボード２ｂが試験装置に装着され、この領域Ｒ２用の試験ボード２ｂにＩＣを搭載して、領域Ｒ２の電源端子３１と入出力信号端子３２とを配線３４により試験信号供給端子３３に接続する。そして、領域Ｒ２用にロードされた試験プログラムにより、領域Ｒ１と同様の機能試験を行う。
【００１１】
このように、ステップＳ２２〜Ｓ２８の一連の手順が、領域Ｒ１から領域Ｒ４に対して繰り返し実行される。
以上のようにして、従来の多ピン化されたＩＣの機能試験においては、試験対象領域毎に機能試験を繰り返し行うことにより、全ての入出力端子の試験を行っていた。即ち、より具体的には、従来においては試験する半導体装置の信号端子を任意の領域に分割していたため、分割された領域毎に各信号端子の配置と種類が異なっていた。そのため、分割された領域毎に対応する専用の試験ボードを作製し、かつ、各領域毎に対応した専用の試験プログラムを作成しなくてはならず、試験コストが増大していた。
【００１２】
そしてさらに、分割された領域毎に、試験において使用される試験ボード及び試験プログラムが異なるため、試験対象領域を変更する度に、異なる試験ボードへの乗せ換えや異なる試験プログラムのロードを行わなければならず、試験工程の数が増加するという問題も抱えていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の問題点を解消するためになされたもので、多数の信号端子を有する半導体装置の機能試験において、その試験工程数及び試験コストの削減を実現するための半導体装置とその試験装置及び試験方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、実装面上に複数の信号端子が設けられた半導体装置であって、前記複数の信号端子が実装面の辺以外の該実装面上に２次元に配置され、前記実装面は複数の領域からなり、該複数の領域を構成する各々の領域に同じ種類の信号が入出力する信号端子を有し、前記複数の領域のうちの一つの領域の信号端子は、該信号端子と同じ種類の信号が入出力する他の領域の信号端子と回転対称の位置にあることを特徴とする半導体装置を提供することによって達成される。
【００１５】
また、本発明の目的は、さらに各々の上記領域には、該領域を試験モードに設定するための試験モード設定信号を入力する試験制御端子が備えられた半導体装置を提供することにより達成される。
【００１６】
また、本発明の目的は、各々の上記領域には、該領域を他の領域と区別するための領域識別信号を出力する領域識別信号端子がさらに備えられた半導体装置を提供することにより達成される。
また、本発明の目的は、上記領域識別信号端子から供給された領域識別信号に応じて、上記領域を選択的に前記試験モードに設定する試験モード設定回路をさらに備えた半導体装置を提供することにより達成される。
【００１８】
また、本発明の目的は、複数の信号端子が実装面の辺以外の該実装面上に２次元に配置され、回転対称の位置にある複数の所定領域内に同じ信号を入出力する信号端子が配置された半導体装置を試験する試験装置であって、前記信号端子が設けられた前記所定領域内の位置によらず、前記信号端子に所定の試験信号を供給することを特徴とする試験装置を提供することにより達成される。
【００１９】
また、本発明の目的は、複数の信号端子が実装面の辺以外の該実装面上に２次元に配置され、複数の領域からなる実装面において同じ信号を入出力する信号端子が回転対称の位置に配置された半導体装置の試験方法であって、前記半導体装置を単一の試験ボードに搭載し、前記複数の領域のうち第一の領域に含まれた前記信号端子を前記試験ボード上の対応する試験信号供給端子に接続するステップと、予め作成された試験プログラムに応じて前記試験信号供給端子に所定の試験信号を供給し前記半導体装置の出力信号を調べるステップと、前記半導体装置を前記試験ボードから離脱させるステップと、前記半導体装置を所定の角度回転させた上で再度前記試験ボードに搭載し、前記複数の領域のうち第二の領域に含まれた前記信号端子を前記試験ボード上の対応する試験信号供給端子に接続するステップと、前記試験プログラムに応じて前記試験信号供給端子に所定の試験信号を供給し、前記半導体装置の出力信号を調べるステップとを有することを特徴とする半導体装置の試験方法を提供することにより達成される。
【００２１】
本発明における上記手段によれば、半導体装置の実装面上に設けられた信号端子は各々回転対称の位置に配置され、かつ、回転対称となる複数の領域に分割しうるため、各領域に共通の試験ボードを用いて半導体装置を所定の角度ずつ回転させて搭載し、各領域を順次試験対象とすることにより、全領域の機能試験を行うことができる。これより、従来のように各領域毎に対応した試験ボードや試験プログラムを作成する必要がなく、試験コストを大幅に削減することができる。
【００２２】
さらに、本発明における上記手段によれば、共通の試験ボードと共通の試験プログラムを使って半導体装置の機能試験を行うことができる。これにより、試験対象領域の変更時に該領域に応じて試験ボードを交換したり試験プログラムを新たにロードするという作業を行う必要がなく、半導体装置の順次装着角度を変えて試験ボードに搭載するだけで、全信号端子の良否を簡易に試験でき、試験工程の数及び試験コストの低減を図ることができることとなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
［実施の形態１］
図４は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の実装面における信号端子の配置を示す図である。図４に示されるように、実施の形態１に係る半導体装置 （ＩＣ）１の実装面においては、試験状態設定（Ｔｅｓｔ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｒｔ；以下「ＴＡＰ」とも記す。）端子１０ａ, １０ｂ、電源端子（ＶＤＤ）１１ａ, １１ｂ、電源端子（ＧＮＤ）１２ａ, １２ｂ、信号入力端子１３ａ, １３ｂ、信号出力端子１４ａ, １４ｂが設けられている。
【００２４】
すなわち、図４に示されるように、ＩＣ１の実装面を境界線Ｌによって領域Ｒ１，Ｒ２に分割すると、実装面上の領域Ｒ１内のＴＡＰ端子１０ａ、電源端子 （ＶＤＤ）１１ａ、電源端子（ＧＮＤ）１２ａ、信号入力端子１３ａ、信号出力端子１４ａは、領域Ｒ２内のＴＡＰ端子１０ｂ、電源端子（ＶＤＤ）１１ｂ、電源端子（ＧＮＤ）１２ｂ、信号入力端子１３ｂ、信号出力端子１４ｂとの間で、ＩＣ１の外形中心点１５を回転中心として、１８０度回転移動した場合に実装面上の配置が一致し、かつ、同じ位置にくる端子の種類も一致するように設けられている。即ち、実装面上の端子の配置は、外形中心点１５を回転中心として１８０度の回転対称となっている。
【００２５】
なお、ＴＡＰ端子１０ａ, １０ｂは、試験状態制御信号を入力する端子で、領域Ｒ１, Ｒ２の各領域内に一つずつ設けられ、他の端子と同じように外形中心点１５を回転中心として１８０度回転した時同じ位置になるよう配置されている。次に、本発明の実施の形態１に係る半導体装置に備えられた機能試験回路の構成について、図５を参照して説明する。図５に示されるように、本実施の形態に係る半導体装置は、ＴＡＰ端子１０ａ, １０ｂと、ＴＡＰコントローラ２０ａと、スキャン回路２３と、領域Ｒ１, Ｒ２にそれぞれ設けられスキャン回路２３から出力される制御信号が入力される入出力端子２２ａ, ２２ｂとを有している。なお、ＴＡＰコントローラ２０ａにはテストモードを制御する信号ＴＭＳと、テスト用クロック信号ＴＣＫとが入力される。
【００２６】
そして、スキャン回路２３は、ＴＡＰコントローラ２０ａからのクロック信号に基いて、順次入出力端子２２ａ, ２２ｂの状態を制御する信号が保持・出力されるフリップフロップ回路２１ａ, ２１ｂを有している。
このような試験回路を有するＩＣにおいて、試験対象となる領域Ｒ１, Ｒ２のＴＡＰ端子１０ａあるいはＴＡＰ端子１０ｂを介して、試験状態を設定するための制御信号がＴＡＰコントローラ２０ａに入力されると、試験対象となる領域側の試験回路、例えば領域Ｒ１側のみ活性化されて、所定の基準クロックに基いてフリップフロップ回路２１ａにより各入出力端子２２ａが順次試験状態に設定され、さらに、他方の非試験対象とされる領域Ｒ２の各入出力端子２２ｂについては、内部回路との間に電流経路が生じないような状態、例えば、ハイインピーダンス状態に設定される。
【００２７】
また、スキャン回路２３により入出力端子２２ａ, ２２ｂを介して内部回路に試験信号を印加するスキャンパスの順序についても、二つの領域Ｒ１, Ｒ２で同じになるように設定されている。
図６は、実装面上の任意の領域を試験状態に設定して機能試験を行うための回路をより具体的に示した図である。図６に示されるように、この回路は領域Ｒ１に対応して入出力端子２２ａとバウンダリースキャンレジスタＢＲａとを備え、領域Ｒ２に対応して入出力端子２２ｂとバウンダリースキャンレジスタＢＲｂとを備える。また、テストモードを制御する信号ＴＭＳとテスト用クロック信号ＴＣＫとが入力される試験制御回路２０ｂを備え、試験制御回路２０ｂとバウンダリースキャンレジスタＢＲａとの間にはトランスファゲートＴＧ１が、試験制御回路２０ｂとバウンダリースキャンレジスタＢＲｂとの間にはトランスファゲートＴＧ２がそれぞれ備えられる。ここで、トランスファゲートＴＧ１はＴＡＰ端子１０ａに供給された信号により制御され、トランスファゲートＴＧ２はＴＡＰ端子１０ｂに供給された信号により制御される。この回路においては、試験制御回路２０ｂからバウンダリースキャンレジスタＢＲａ, ＢＲｂへ、テストのための命令信号およびデータ（信号ＴＤＩ）が供給される。ここで例えば、領域Ｒ１が試験対象とされる場合には、ＴＡＰ端子１０ａにハイレベルの信号が供給されるためトランスファゲートＴＧ１がオンし、バウンダリースキャンレジスタＢＲａに信号ＴＤＩが伝達される。これにより、領域Ｒ１に設けられた入出力端子２２ａが順次試験状態に設定され、所望の機能試験が行われることになる。一方、この時ＴＡＰ端子１０ｂにはロウレベルの信号が供給されるため、トランスファゲートＴＧ２はオフし、バウンダリースキャンレジスタＢＲｂに信号ＴＤＩは伝達されない。なお、バウンダリースキャンレジスタＢＲａから出力されたデータなどの信号ＴＤＯは、試験制御回路２０ｂに入力される。
【００２８】
次に、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の試験方法について、図７に示されるフローチャートを参照しつつ説明する。なお、ここでは特に、同一機能を有する複数のＩＣを連続して試験する場合について説明する。
まず最初に、ステップＳ１１では、ＩＣ１の実装面上の端子群を例えば境界線Ｌにより区画して二つの領域Ｒ１, Ｒ２を規定する。ここで、各領域Ｒ１, Ｒ２における端子数は、その種類毎に、試験ボードに設けられた試験端子の数を超えないものとされる。
【００２９】
次に、ステップＳ１２では、試験プログラムがロードされ、ステップＳ１３では、試験対象領域が設定される。
そして、ステップＳ１４において、ＩＣ１を試験ボード上に搭載する。ここで、試験対象とする領域をいずれの領域に設定していても、実装面上の端子は回転対称に配置されているため、どの領域を試験対象とするかによらず一種類の試験ボードと一つの試験プログラムのみにより、全ての端子についてステップＳ１５における機能試験を行うことができる。
【００３０】
以下において、ＩＣの試験ボードへの搭載状態について、図８を参照して詳しく説明する。図８は、ＩＣ１を試験ボード２に搭載した時に、これを試験ボード２の裏側から見た透視図である。図８（ａ）に示されるように、領域Ｒ１を試験対象領域に設定した場合、半導体装置１は、図４に示された領域Ｒ１側を図面上方とする向きで試験ボード２に搭載される。そして、領域Ｒ１内に設けられた各端子が、試験ボード上の対応する試験端子１６に配線１７により接続される。
【００３１】
次に、ステップＳ１５においては、ロードした全領域共通の試験プログラムに基き、たとえば電源端子（ＶＤＤ）１１ａには所定の電源電流が、また、信号入力端子１３ａには入力信号がそれぞれ試験端子１６を介して印加される。そして、ステップＳ１６において、信号出力端子１４ａから出力される信号により領域Ｒ１の機能の良否を判定する。この判定において、不良と判断されたＩＣは、ステップＳ１７において不良品として以後の機能試験の対象から除外される。
【００３２】
次いで、試験対象となっていたＩＣ１を試験ボード２から取り外し、次ぎの未試験のＩＣを同一の試験ボード２に搭載して、ステップＳ１４からステップＳ１６に従った機能試験が繰り返される。
そして、ステップＳ１８で全てのＩＣに対して領域Ｒ１における機能試験が完了したものとされた場合は、ステップＳ１３に戻り、図８（ｂ）に示されるように、次の試験対象領域として領域Ｒ２が設定される。次ぎに、ステップＳ１４において共通の試験ボード２に、ＩＣ１をその領域Ｒ２側を図面の上方にして、すなわちＩＣ１を１８０度回転させて搭載する。そして、領域Ｒ２内の各種端子を配線１７により試験端子１６に接続して、ステップＳ１５において領域Ｒ１の場合と同様な機能試験が行われる。
【００３３】
このようにして、ステップＳ１９で全ての領域Ｒ１, Ｒ２について機能試験が完了したものとされた場合は、機能試験を終了する。
このように、本実施の形態１に係る半導体装置とその試験方法によれば、半導体装置の実装面上に信号端子が１８０度の回転対称となるように設けられ、かつ、半導体装置内部のスキャン回路においてはスキャンパスを通す順序が各領域について同一になるように設定されているため、ＩＣに設けられた端子の数が試験ボードの端子数を超える場合であっても、一つの共通した試験ボード及び試験プログラムを用いて、半導体装置の試験ボードへの搭載角度を１８０度変えるという簡易な操作により、分割された全ての領域についての機能試験及び全ての入出力端子のＤＣ試験ができ、試験コストを大幅に抑えることができる。そしてさらに、試験工数の削減も図ることができる。
［実施の形態２］
図９は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の実装面における信号端子の配置を示す図である。図９に示されるように、実施の形態２に係る半導体装置 （ＩＣ）１の実装面は、境界線Ｌ１, Ｌ２によって領域ＲＡ〜ＲＤに４分割され、領域ＲＡには試験制御端子９ａ、電源端子（ＶＤＤ）１１ａ、電源端子（ＧＮＤ）１２ａ、信号入力端子１３ａ、信号出力端子１４ａが設けられている。
【００３４】
また、これらの端子は、上記実施の形態１に係る半導体装置の実装面と同様に、ＩＣ１の外形中心点１５を回転中心として、９０度回転移動した場合に回転前後で実装面上の配置が一致し、かつ、同じ位置にくる端子の種類も一致するように設けられている。即ち、実装面上の端子の配置は、外形中心点１５を回転中心として９０度の回転対称となっている。
【００３５】
図１０は、図９に示された半導体装置１が搭載された試験ボード２の構成を示す図である。図１０に示されるように、試験ボード２にはＩＣ１の実装面上に設けられた各端子に対応して備えられた端子１９ｂと、試験テスタチャネルと接続されるコネクト端子１８ｂとが備えられており、各々の端子１９ｂとそれらに対応するコネクト端子１８ｂとは配線１７ｂにより接続されている。ここにおいて、試験プログラムに基いた試験信号が試験テスタ（図示していない）からコネクト端子１８ｂに供給され、分割された領域毎に機能試験が実施される。
［実施の形態３］
しかしながら、上記実施の形態１または２に係る半導体装置及びその試験方法においては、以下のような問題がある。
【００３６】
第一に、上記実施の形態１または２に係る半導体装置は、順次所定の角度回転させて試験ボードに装着することにより、一つの試験プログラムで全ての試験領域を調べることができるので、試験の結果がどの領域のものであるかを区別できず、全ての試験領域について機能試験を行ったか否かについても判別できない。また第二に、実装面上の端子は、外形中心点について回転対称となるように配置されるため、チップ設計時の端子配置に大きな制約が課されるという問題もある。
【００３７】
そこで、上記第一の問題を解消する半導体装置とその試験方法について、本実施の形態３において説明する。図１１は、本発明の実施の形態３に係る半導体装置の実装面における信号端子の配置を示す図である。図１１に示されるように、実施の形態３に係る半導体装置（ＩＣ）１の実装面は、境界線Ｌ１, Ｌ２によって領域ＲＡ〜ＲＤに分割され、各領域には試験制御端子９ａ、電源端子（ＶＤＤ）１１ａ、電源端子（ＧＮＤ）１２ａ、信号入力端子１３ａ、信号出力端子１４ａが設けられ、かつ、インデックス端子５が備えられる。
【００３８】
そして、各領域内の端子は、外形中心点１５を回転中心として９０度回転移動した場合に実装面上の配置が一致し、かつ、同じ位置にくる端子の種類も一致するように設けられている。即ち、実装面上の端子の配置は、外形中心点１５を回転中心として９０度の回転対称となっている。
ここで、インデックス端子５は、ある領域を他の領域と区別するための領域識別信号を出力する端子で、他の端子と同じように外形中心点１５を回転中心として９０度回転した時同じ位置にくるよう各領域ＲＡ〜ＲＤ内に一つずつ配置されている。なお、領域識別信号は分割されたある領域の機能試験の結果が、どの領域のものであるかを認識するためのものである。
【００３９】
図１２は、領域識別信号生成回路の構成を示す図である。図１２に示されるように、この回路は電源ノードＮＤと、電源ノードＮＤとインデックス端子５との間に接続された抵抗１１Ｃとを備えるものである。ここで、抵抗１１Ｃの大きさは領域毎に異なるものとされるため、インデックス端子５から出力される領域識別信号の電圧は領域ごとに相違する。従って、領域識別信号の電圧を測定することにより、得られた機能試験の結果がどの領域のものであるかが識別される。
【００４０】
図１３は、図１１に示される半導体装置１を搭載した試験ボード２の構成を示す図である。図１３に示されるように、試験ボード２の上には分割された四つの領域ＲＡ〜ＲＤのうちの一つの領域ＲＡに含まれた各端子に対応して、電気的コンタクトを得るための端子１９ｂが備えられ、さらに、試験ボード２とテスタチャネル（図示していない）とを接続するためのコネクト端子１８が備えられる。そして、端子１９ｂとコネクト端子１８とは、配線１７ｂにより接続されている。
【００４１】
このような本実施の形態３に係る半導体装置によれば、上記実施の形態１または２に係る半導体装置と同様な効果を奏するが、さらに、インデックス端子５から出力された領域識別信号により機能試験の対象とされた実装面上の領域を特定することができ、全ての試験領域において機能試験を実施したか否かの判断もすることができるようになる。
［実施の形態４］
上記実施の形態３に係る半導体装置の実装面上においては、上記のように、インデックス端子５が外形中心点１５を対称点として９０度の回転対称の位置に配置されているが、必ずしも回転対称の位置に配置される必要はない。そこで以下に、インデックス端子５が、実装面上で非対称に配置されている半導体装置について説明する。
【００４２】
図１４は、本発明の実施の形態４に係る半導体装置の実装面上の端子配置を示す図である。図１４に示されるように、実施の形態４に係る半導体装置の実装面上の端子は、上記実施の形態３に係る半導体装置と同様に回転対称となるように配置されるが、インデックス端子５だけは外形中心点１５について非対称に配置されている点で相違するものである。すなわち、インデックス端子５については、実装面上の回転対称の位置にある複数の領域ＲＸ内に一つずつ設けられるが、それぞれの領域ＲＸ内における位置は領域ＲＡ〜ＲＤごとに自由に定められる。
【００４３】
また、図１５は、図１４に示された半導体装置が搭載された試験ボードの構成を示した図である。なお、図１５は図１４の領域ＲＡを試験対象としている場合を示している。図１５に示されるように、この試験ボードは図１３に示された試験ボードと同様な構成を有するが、試験ボード上の領域ＲＸＢ内にある四つの端子１９ｂが短絡されている点で相違する。従ってこのような試験ボードによれば、半導体装置を９０度ずつ回転させて装着することにより実装面上の領域ＲＡ〜ＲＤを順次試験してゆくとき、各領域毎に一つずつ設けられたインデックス端子５が、試験ボードの領域ＲＸＢ内にある四つの端子１９ｂのうちいずれか一つの端子と電気的に接触することとなれば、各領域について同じ試験プログラムによる機能試験を実現することができる。
【００４４】
なお、上記実施の形態４に係る半導体装置は、インデックス端子５について設計上の自由度を持たせたものであるが、他の端子について設計上の自由度を持たせた半導体装置も同様に考えられる。
また、本実施の形態４に係る半導体装置においては、領域ＲＸ内にインデックス端子５の代わりに定電位を有する既存の端子を一つずつ備えるものであってもよい。即ち、図１６に示されるように、領域ＲＡ内の領域ＲＸにはハイレベルに固定された信号出力端子１４ａが、領域ＲＢ内の領域ＲＸには電源端子（ＶＤＤ）１１ａが、領域ＲＣ内の領域ＲＸにはロウレベルに固定された信号出力端子１４ａが、領域ＲＤ内の領域ＲＸには電源端子（ＧＮＤ）１２ａがそれぞれ備えられる。ここで、電源端子（ＶＤＤ）１１ａの電圧は３．３Ｖ、ハイレベルに固定された信号出力端子１４ａの電圧は２．５Ｖ、ロウレベルに固定された信号出力端子１４ａの電圧は０．４Ｖ、電源端子（ＧＮＤ）１２ａの電圧は０Ｖとされる。従って、領域ＲＸ内にあるこれらの端子の電圧を機能試験時に読み取ることで、試験対象とする領域を識別することができる。
【００４５】
なおこの他にも、分割した領域の試験制御に用いられるスキャン回路や分周回路で生成された信号を領域の識別に利用することも考えられる。即ち、たとえば図１７に示される既存の分周回路２４で生成された信号ＳＡを領域ＲＡ内の領域ＲＸに設けた端子に供給し、信号ＳＢを領域ＲＢ内の領域ＲＸに設けた端子に供給し、信号ＳＣを領域ＲＣ内の領域ＲＸに設けた端子に供給し、信号ＳＤを領域ＲＤ内の領域ＲＸに設けた端子に供給することによって、上記と同様な領域の識別が可能となる。
【００４６】
このように、任意の試験領域を試験している時に試験ボードの定められた端子から領域ごとに特有の電気信号が得られれば、領域の識別が可能となる。
［実施の形態５］
上記の実施の形態に係る半導体装置においては、ＩＣチップ内に所定の電圧を有するインデックス端子を設けることによって、分割された領域の識別を可能としたが、このような端子を設ける代わりにＩＣチップやパッケージの形状を利用して領域の識別をすることも考えられる。
【００４７】
図１８は、パッケージングされた本発明の実施の形態５に係る半導体装置の構成を示す図である。図１８に示されるように、この半導体装置のパッケージＰＫＧは、Ａ領域に近接した角だけを残して他の角は全て切り落とされている。そして図１９は、図１８に示されたパッケージＰＫＧが搭載された試験ボードの構成を示す図である。
【００４８】
図１９に示されるように、この試験ボードは図１３に示された試験ボードと同様な構成を有するが、搭載されるパッケージＰＫＧの四隅の位置にはスイッチ５１ａが備えられる。そして、図中Ｙ１―Ｙ２の断面は図２０に示され、Ｘ１−Ｘ２の断面は図２１に示される。ここで、図２０に示されるように、Ａ領域に近接した角にあるスイッチ５１ａは、そのボタンスイッチＢＳがパッケージＰＫＧにより上から押されてオンし、外部入力信号ＩＮが試験ボードのコネクト端子１８ｂを介してＡ領域に供給される。一方、図２１に示されるように、Ｄ領域に近接した角にあるスイッチ５１ａは、そのボタンスイッチＢＳの上にパッケージＰＫＧが載らず上から押されることがないので、オフ状態にあってＢ領域またはＣ領域に近接した角にあるスイッチ５１ａも同様にオフ状態にある。
【００４９】
このようにして、図２０に示されたスイッチ５１ａだけがオンすることによって、Ａ領域の外部入力信号ＩＮに対する応答が所定のコネクト端子で測定され、試験対象領域がＡ領域であるとの識別がなされることとなる。
なおここで、外部入力信号ＩＮを外部から供給する代わりに、半導体装置内部で用いられる信号を活用することも考えられる。
【００５０】
また、上記実施の形態５に係るパッケージＰＫＧは、図１８に示されるようにＢ領域、Ｃ領域、Ｄ領域のそれぞれに近接した三つの角が切り取られたものであったが、いずれかの領域に近接した一つの角だけを切り取ることによっても、それによりオフするスイッチ５１ａの位置に応じて試験対象領域を識別することができる。
［実施の形態６］
本発明の実施の形態６に係る半導体装置は、上記実施の形態３の所で言及した第二の問題、即ち対称性の要求によるチップ設計時の端子配置の大きな制約を解消したものである。ここで図２２は、本発明の実施の形態６に係る半導体装置の実装面上における端子配置を示す図である。
【００５１】
図２２に示されるように、実装面は境界線Ｌにより領域ＲＡと領域ＲＢとに分割されるが、各領域ＲＡ, ＲＢに含まれる端子の数はいずれも試験ボードで同時に試験できる端子数より少ないものとされる。またこの分割は、各領域ＲＡ, ＲＢにインデックス端子５と試験制御端子９ａとが少なくとも一つずつ含まれるように設定される。なお、図２２に示される半導体装置の実装面に配置された端子の数を種類別に示すと、以下の表１のようになる。
【００５２】
【表１】
【００５３】
表１に示されるように、信号の入力に関してはＡ領域で合計５つ、Ｂ領域で合計６つの端子が存在するが、いずれの領域についても試験ボードによる制限端子数の６以内とされている。以下、信号の出力と電源端子（ＶＤＤ及びＧＮＤ）についても同様であることがわかる。
なお、図２２では領域ＲＡと領域ＲＢとはそれぞれ一続きの領域をなしているが、領域ＲＡまたは領域ＲＢは離散した複数の領域の集合からなるものであっても良い。
【００５４】
図２３は図２２に示された半導体装置が搭載された従来のＡ領域試験用ソケットＳＡの構成を示す図であり、図２４は図２２に示された半導体装置が搭載された従来のＢ領域試験用ソケットＳＢの構成を示す図である。図２３及び図２４に示されるように、Ａ領域及びＢ領域試験用ソケットＳＡ, ＳＢにはそれぞれ、半導体装置１の実装面上の端子とコンタクトするための端子６３ｂ, ６３ｃと、試験ボード（図示していない）とコンタクトするための端子６４ｂ, ６４ｃとを備え、端子６３ｂ, ６３ｃと端子６４ｂ, ６４ｃとは配線６５ｂ, ６５ｃにより接続される。
【００５５】
ここで図２３と図２４とを比較すると、試験ボードとコンタクトする端子６４ｂ, ６４ｃに接続される半導体装置の端子の種類が異なるため、Ａ領域とＢ領域とについて機能試験の為の試験プログラムをそれぞれ別個に用意する必要がある。
これに対し、図２５は本発明の実施の形態６に係るＡ領域試験用ソケットＳＡの構成を示し、図２６は同じくＢ領域試験用ソケットＳＢの構成を示す図である。
【００５６】
ここで図２５に示されるＡ領域試験用ソケットＳＡは、図２３に示されるＡ領域試験用ソケットＳＡと同様な構成を有するが、ダミー端子６６ｂが備えられる点で相違する。これは、表１にも示されるようにＡ領域ではＢ領域より信号を入力する為の端子が一つ少ないので、その数をそろえる為である。従ってここでは、領域ＲＢ内の信号入力端子１３ａがダミー端子６６ｂとして用いられている。
【００５７】
また、図２６に示されるＢ領域試験用ソケットＳＢは、図２４に示されるＢ領域試験用ソケットＳＢと同様な構成を有するが、ダミー端子６６ｃが備えられる点で相違する。これは、表１にも示されるようにＢ領域ではＡ領域より信号を出力する為の端子と電源端子（ＶＤＤ）とがそれぞれ一つずつ少ないので、それらの数をそろえる為である。従ってここでは、領域ＲＡ内の信号出力端子１４ａと電源端子（ＶＤＤ）１１ａとがダミー端子６６ｃとして用いられている。
【００５８】
このように、Ａ領域試験用ソケットとＢ領域試験用ソケットとでダミー端子をそれぞれ設けることにより、双方のソケット上において試験ボードとコンタクトする端子６４ｂ, ６４ｃの種類とその配置が同一とされる。
すなわち、図２３に示された従来のＡ領域試験用ソケットを試験ボードに搭載した場合の構成は図２７に示され、図２４に示された従来のＢ領域試験用ソケットを試験ボードに搭載した場合の構成は図２８に示されるが、これらの図を比較すると、試験ボード２と試験テスタチャネル（図示していない）との接続関係は、試験対象とする領域によって異なっていることがわかる。従って、従来においては分割した領域毎の試験用ソケットを作成し、同時に分割した領域毎の試験プログラムも作成する必要があった。
【００５９】
これに対し、図２９は、図２５に示されたＡ領域試験用ソケットＳＡまたは図２６に示されたＢ領域試験用ソケットＳＢが搭載された試験ボード２の構成を示す図である。図２９に示されるように、本実施の形態６にかかる試験方法によれば、Ａ領域を試験対象とする場合でもＢ領域を試験対象とする場合でも、試験用ソケットを載せ変えるだけで、試験ボード２と試験テスタチャネルとの接続関係を維持することができるので、一つの試験プログラムで全ての領域について機能試験を実施できる。
【００６０】
以下において、本発明の実施の形態６に係る試験方法について、図３０のフローチャートを参照して説明する。
まず、ステップＳ１０１では、図２２に示すように半導体装置１の実装面上の各端子を、例えば境界線Ｌにより区画して領域Ａ，Ｂを規定する。なお、各領域Ａ，Ｂに含まれる端子数は、試験ボードに設けられた端子数を超えないものとされる。
【００６１】
次に、ステップＳ１０２で、試験ボードを試験装置に装着する。なお、試験対象を領域Ａ又は領域Ｂのいずれにする場合であっても、試験ボードとコンタクトするソケットの端子は、図２５と図２６に示されるように、その配置と種類について不変であるので、同一の試験プログラムで機能試験が実施できる。従って、ステップＳ１０３では、試験装置において領域Ａと領域Ｂとに共通の試験プログラムがロードされる。
【００６２】
次に、ステップＳ１０４で、試験対象とする領域を設定する。以下においては、領域Ａを初めに試験対象とする場合について説明する。そして、この場合にはステップＳ１０５で、図２５に示されたＡ領域試験用ソケットＳＡが図２９に示されるように試験ボードに装着される。
そして次ぎのステップＳ１０６では、半導体装置をソケットＳＡを介して試験ボードに搭載する。なお、この状態において、Ａ領域内の各端子が試験ボード上の端子と接続される。
【００６３】
ここにおいて、ステップＳ１０７では、上記試験プログラムに基いて試験ボード上の端子からソケットＳＡを介して、半導体装置の各端子に電源電圧などの各種信号が供給され、Ａ領域についての機能試験が行われる。そして、ステップＳ１０８では、半導体装置のＡ領域から出力される信号により、Ａ領域について半導体装置が良品であるか否かが判断される。
【００６４】
その結果、Ａ領域が不良であると判断された場合は、ステップＳ１０９で、試験対象としている半導体装置を不良品として以後の機能試験の対象から除外する。一方、Ａ領域について良品であると判断された場合は、ステップＳ１１０で全領域の機能試験が完了しているか否かが判断される。そして、ここではＢ領域の機能試験がまだ完了していないのでステップＳ１０４にもどり、半導体装置１がソケットＳＡと共に試験ボードから取り外されて、試験対象として新たに領域Ｂが設定される。
【００６５】
次に、ステップＳ１０５でＢ領域試験用ソケットＳＢが試験ボードに装着される。以下Ａ領域の場合と同様にして、Ｂ領域について機能試験が実施される。ここで、一般に半導体装置の試験ボードに対する載せ替えは自動ハンドラーで行われていることから、この自動ハンドラーによってＡ領域試験用ソケットＳＡをＢ領域試験用ソケットＳＢへ載せ替えることとする。
【００６６】
このようにして、全ての試験対象領域について機能試験を終えるまでステップＳ１０４からステップＳ１１０までを繰り返す。そして、ステップＳ１１０で全試験領域の試験が完了したものと判断された場合は、ステップＳ１１１で全ての半導体装置について機能試験が行われたか否かが判断され、未試験の半導体装置が残っている場合は次ぎの半導体装置の機能試験に移り、ステップＳ１０４に戻る。一方、ステップＳ１１１で全半導体装置について機能試験が完了したものと判断された場合は機能試験を終了する。
【００６７】
なお、上記の試験方法では、ある半導体装置についてその全試験対象領域における機能試験が終了した後に、初めて次ぎの半導体装置の機能試験が行われることになる。従って、一つの試験領域についての試験が完了する度に必要とされるソケットの載せ替えが、時間的あるいはコスト的な負担を招来する場合には、図３１のフローチャートに示される方法で試験することも考えられる。
【００６８】
即ち、図３１に示される試験方法は、機能試験によって一つの領域について良否を判定するステップＳ２０８までは上記の試験方法と同様であるが、以下の点で異なるものである。
ステップＳ２０８である領域について良品であると判断された場合には、その半導体装置がソケットから取り外されると共に、ステップＳ２１０で全ての半導体装置について機能試験が完了したか否かが判断され、未試験の半導体装置がある場合にはステップＳ２０６に戻って次ぎの新たな半導体装置が同じソケットに搭載される。このようにして、全ての半導体装置についてステップＳ２０６からステップＳ２１０までが繰り返されることにより、複数ある試験対象領域のうちの一つの領域について機能試験が完了される。
【００６９】
そして次に、ステップＳ２１１で全領域についての機能試験が完了したか否かが判断され、未試験の領域が残っている場合にはステップＳ２０４に戻り新たな試験対象領域が設定される。これにより、試験ボード上のソケットがステップＳ２０５で新たな試験対象領域に対応したソケットに交換され、全半導体装置についてステップＳ２０６からステップＳ２１０が繰り返される。このようにして、ステップＳ２１１で全領域の機能試験が完了したと判断されると、機能試験を終了する。
【００７０】
ここで、図３１に示された試験方法を図３０に示された試験方法と比較すると、試験用ソケットの交換頻度が極めて少なくなるという利点はあるが、試験すべき全ての半導体装置の最後の試験対象領域の機能試験が行われるまで半導体装置の全試験領域を考慮した良品確認ができないという不利な点がある。従って、ソケット交換の自動化が可能な場合は、図３０に示された試験方法を実施することが望ましい。
【００７１】
しかしながら、図３０あるいは図３１に示されたいずれの試験方法においても、図２に示される従来の試験方法、即ち、複数の試験プログラムにより複数の試験ボードを用いて機能試験を行なう方法と比較すると、図２５あるいは図２６に示されたソケットを用いることで、単一の試験ボードと単一の試験プログラムで試験ボードに設けられた端子数を超えるような多ピン化された半導体装置の機能試験を行うことが可能となる。そして特に、ソケットの交換についても半導体装置の載せ替え同様に自動で交換することとすると、図３０に示された試験方法により全試験領域を考慮しての良品判定が飛躍的に早くできるようになり、不良解析などへのフィードバックの向上を実現することができる。
【００７２】
なお、これまでの説明においては、ＰＧＡ（Pin Grid Array Package）タイプやＢＧＡ（Ball Grid Array Package ）タイプのパッケージについて行ったが、他のタイプのパッケージについても本発明が適用可能であることは言うまでもない。
【００７３】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、従来より簡易に機能試験を行うことができ、かつ、機能試験を行う際のコストの大幅な低減を図ることができる。
また、実装面上の各領域に試験制御端子が備えられることによって、試験対象とする領域毎の活性化が可能となり、機能試験における消費電力の低減を図ることができる。
【００７４】
また、実装面上の各領域に領域識別信号端子が備えられることによって、機能試験の結果がどの領域のものであるかを容易に特定することができ、試験対象とする半導体装置と試験結果との対応付け（トレーサビリティ）や品質管理の向上を実現できる。
また、非対称な形状を有するパッケージを備えることにより、機能試験の対象とする領域の特定を簡易に行うことができる。
【００７５】
また、第一の領域の試験では第一のソケットに搭載し、第二の領域の試験では第二のソケットに搭載して機能試験を実施することにより、試験ボードの各試験信号供給端子に接続される実装面上の端子の種類を一定のものとすることができ、一つの試験ボードと一つの試験プログラムとによって全ての機能試験を行うことで機能試験のコストを下げることができる。
【００７６】
さらに、上記のようなソケットを用いることで、半導体装置の実装面上の信号端子や試験制御端子等をその種類毎に回転対称となるように配置する必要がなく、多ピン化された半導体装置の機能試験を一つの試験ボードと一つの試験プログラムにより行う場合に、端子レイアウトの自由度を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の半導体装置の構成図である。
【図２】従来の試験方法のフローチャートである。
【図３】従来の試験方法を説明する透視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の実装面における信号端子の配置を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る半導体装置に備えられた機能試験回路の構成を示す図である。
【図６】実装面上の任意の領域を試験状態に設定して機能試験を行うための回路をより具体的に示した図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の試験方法を示すフローチャートである。
【図８】ＩＣが搭載された試験ボードを裏側から見た透視図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の実装面における信号端子の配置を示す図である。
【図１０】図９に示された半導体装置が搭載された試験ボードの構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の実装面における信号端子の配置を示す図である。
【図１２】領域識別信号生成回路の構成を示す図である。
【図１３】図１１に示される半導体装置を搭載した試験ボードの構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態４に係る半導体装置の実装面上の端子配置を示す図である。
【図１５】図１４に示された半導体装置が搭載された試験ボードの構成を示した図である。
【図１６】試験対象とする領域を識別するための端子の他の配置例を示す図である。
【図１７】インデックス端子に供給する信号を生成するための分周回路の構成を示す図である。
【図１８】パッケージングされた本発明の実施の形態５に係る半導体装置の構成を示す図である。
【図１９】図１８に示されたパッケージが搭載された試験ボードの構成を示す図である。
【図２０】図１９に示されたスイッチのＹ１−Ｙ２における断面の構成を示す断面図である。
【図２１】図１９に示されたスイッチのＸ１−Ｘ２における断面の構成を示す断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態６に係る半導体装置の実装面上における端子配置を示す図である。
【図２３】図２２に示された半導体装置が搭載された従来のＡ領域試験用ソケットの構成を示す図である。
【図２４】図２２に示された半導体装置が搭載された従来のＢ領域試験用ソケットの構成を示す図である。
【図２５】本発明の実施の形態６に係るＡ領域試験用ソケットの構成を示す図である。
【図２６】本発明の実施の形態６に係るＢ領域試験用ソケットの構成を示す図である。
【図２７】図２３に示された従来のＡ領域試験用ソケットを試験ボードに搭載した場合の構成を示す図である。
【図２８】図２４に示された従来のＢ領域試験用ソケットを試験ボードに搭載した場合の構成を示す図である。
【図２９】図２５に示されたＡ領域試験用ソケットまたは図２６に示されたＢ領域試験用ソケットを試験ボードに搭載した場合の構成を示す図である。
【図３０】本発明の実施の形態６に係る第一の試験方法を示すフローチャートである。
【図３１】本発明の実施の形態６に係る第二の試験方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 半導体装置（ＩＣ）
１ａ 実装面
２, ２ａ, ２ｂ 試験ボード
９ａ 試験制御端子
１０ａ, １０ｂ ＴＡＰ端子
１１ａ, １１ｂ 電源端子（ＶＤＤ）
１２ａ, １２ｂ 電源端子（ＧＮＤ）
１３ａ, １３ｂ 信号入力端子
１４ａ, １４ｂ 信号出力端子
１５ 外形中心点
１６ 試験端子
１７, １７ｂ, ３４, ６５ｂ, ６５ｃ 配線
１８ｂ コネクト端子
１９ｂ, ６４ｂ, ６４ｃ 端子
２０ａ ＴＡＰコントローラ
２０ｂ 試験制御回路
２１ａ, ２１ｂ フリップフロップ回路
２２ａ, ２２ｂ 入出力端子
２３ スキャン回路
２４ 分周回路
３０ ハンダボール
３１ 電源端子
３２ 入出力信号端子
３３ 試験信号供給端子
６３ｂ, ６３ｃ ソケット側端子
６６ｂ ダミー端子
ＢＲａ, ＢＲｂ バウンダリースキャンレジスタ
ＴＧ１, ＴＧ２ トランスファゲート
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置とその試験装置及び試験方法に関し、さらに詳しくは、多種類の信号を入出力するための多数の信号端子を備えた半導体装置と、その半導体装置を試験するための試験装置及び試験方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＬＳＩチップの高集積化・多実装化に伴い半導体装置の多ピン化が進み、その端子数は数百ピンに達し、千ピンを超えるような場合もある。例えば、図１（ａ）に示すように、半導体装置（以下において、単に「ＩＣ」とも言う。）１の実装面１ａに、例えばハンダボール３０がマトリックス状に配列されたボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）型のＩＣにおいては、ハンダボール３０即ち端子が、例えば、５００ピンを超えるものが製品化されている。ここで、ハンダボール３０はそれぞれ電源端子３１あるいは入出力信号端子３２としての機能を有している。
【０００３】
このようなＩＣにおける機能試験は、ＩＣを試験ボード上に搭載し、各信号端子を試験信号供給端子に電気的に接続することにより行われるが、ＩＣ側の信号端子数が試験ボード上の試験信号供給端子の数を大幅に超過しているため、１個の試験ボードで全ての信号端子を試験することができないという問題を有している。特に、入出力特性等を確認するＤＣ試験（Direct Current Test ）では、確実に被測定端子に電気的なコンタクトを必要とするため、大きな問題となっている。
【０００４】
なお、上記「ＤＣ試験」とは、直流的方法で把握できる現象を測定する試験の総称であり、重要なものにオペレーション電流やスタンバイ電流、基板電流などの電流測定、入出力端子リーク測定、導通試験等がある。このうち、入出力端子リーク試験や導通試験は、直接、被測定端子とコンタクトをとる必要があり、これらの試験端子数がＬＳＩテスタにより一度に試験できる数を超えると、複数回に分けて試験する必要が生じると共に、全ての端子を試験するためには測定冶具等も複数おこさなくてはならなくなるのが実状である。また、ＤＣ試験は一時試験（ＰＴ）や最終試験（ＦＴ）には欠かせない重要な試験であり、ＡＣ試験と対を成すものである。
そこで、上記のような問題を解決するＩＣの試験方法の一例について、図１から図３を参照して説明する。
【０００５】
なお、ここでは図１（ａ）に示したようなＩＣ１の回路機能の試験方法、特に同一機能を有する複数のＩＣを連続して試験する場合について、図２に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、ステップＳ２１では、図１（ｂ）に示すように、ＩＣ１の実装面１ａ上の電源端子３１及び入出力信号端子３２を、例えば境界線Ｌ１, Ｌ２（図中点線）で区画して、便宜的に任意の数の領域Ｒ１〜Ｒ４を規定する。なお、これらの各領域に含まれる各種の信号端子の数は、それぞれ試験ボード上に設けられた対応する試験信号供給端子の数を超えないように設定される。
【０００６】
また、これらの領域Ｒ１〜Ｒ４は各々試験対象領域として取り扱われる。ここで、各領域Ｒ１〜Ｒ４は境界線Ｌ１, Ｌ２により任意に区画されるため、各領域内の信号端子の配置とその種類は領域毎に異なっている。
次いで、ＩＣ１を所定の試験ボード上に搭載する。ここで、試験対象となる領域を例えば領域Ｒ１とした場合、試験ボードにはこの領域Ｒ１に設けられた信号端子の配置及びその種類に対応して試験信号供給端子及び配線が備えられている。
【０００７】
以下にＩＣの試験ボードへの搭載状態について、図３を参照して詳しく説明する。図３は、図１に示されたＩＣ１を試験ボード２ａ, ２ｂに搭載したところを、試験ボードの下側から見た場合の透視図である。なお、図１と同等の構成部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
ステップＳ２２においては、ステップＳ２１で分割し区画した領域のうち図１（ｂ）に示された領域Ｒ１が試験対象領域に設定され、ステップＳ２２ｂでは領域Ｒ１用の試験ボード２ａが試験装置に装着される。この試験ボード２ａは、図３（ａ）に示されるように、領域Ｒ１に備えられた電源端子３１及び入出力信号端子３２の配置及び種類に応じて試験信号供給端子３３が設けられており、ステップＳ２４において、領域Ｒ１に備えられた電源端子３１及び入出力信号端子３２が、配線３４により試験ボード２ａ上の試験信号供給端子３３に接続される。なお、ステップＳ２３において、ＩＣ１の試験ボード２ａへの搭載に先立って、領域Ｒ１用の試験プログラムがロードされる。
【０００８】
即ち、領域Ｒ１における信号端子の配置とその種類に応じて、電源端子３１及び入出力信号端子３２を対応する試験信号供給端子３３に接続するための配線３４が成された領域Ｒ１専用の試験ボード２ａが用いられる。
次いで、ステップＳ２５においては、ロードされた領域Ｒ１用の試験プログラムに基いて、試験信号供給端子３３及び配線３４を介して所定の電源電流が電源端子３１に、また、入力信号等が所定の入出力信号端子３２にそれぞれ印加され、領域Ｒ１についての機能試験が行われる。そして、ステップＳ２６では、所定の入出力信号端子３２から出力された出力信号により領域Ｒ１における機能試験の結果が判定される。ここに於いて、機能が不良であると判定されたＩＣは、ステップＳ２７で不良品として以後の機能試験の対象から除外される。一方、機能が良好であると判定されたＩＣは、試験ボードから離脱され、ステップＳ２８で全てのＩＣの試験が完了したか否かが判断される。
【０００９】
そして、全てのＩＣの試験が完了していない場合には、ステップＳ２４に戻り、他の未試験のＩＣが同一の試験ボード２ａ上に搭載されて、ステップＳ２５からステップＳ２６に従って機能試験が繰り返される。一方、領域Ｒ１について全てのＩＣの試験が完了した場合には、ステップＳ２９で全領域Ｒ１〜Ｒ４について機能試験が完了したか否かが判断される。
【００１０】
ここで、全領域Ｒ１〜Ｒ４について試験が完了した場合には機能試験を終了する。一方、全領域Ｒ１〜Ｒ４について試験が完了していない場合には、ステップＳ２２へ戻り、図３（ｂ）に示されるように、例えば次の試験対象領域として領域Ｒ２を設定する。そして、ステップＳ２２ｂで領域Ｒ１用の試験ボード２ａに代えて領域Ｒ２用の試験ボード２ｂが試験装置に装着され、この領域Ｒ２用の試験ボード２ｂにＩＣを搭載して、領域Ｒ２の電源端子３１と入出力信号端子３２とを配線３４により試験信号供給端子３３に接続する。そして、領域Ｒ２用にロードされた試験プログラムにより、領域Ｒ１と同様の機能試験を行う。
【００１１】
このように、ステップＳ２２〜Ｓ２８の一連の手順が、領域Ｒ１から領域Ｒ４に対して繰り返し実行される。
以上のようにして、従来の多ピン化されたＩＣの機能試験においては、試験対象領域毎に機能試験を繰り返し行うことにより、全ての入出力端子の試験を行っていた。即ち、より具体的には、従来においては試験する半導体装置の信号端子を任意の領域に分割していたため、分割された領域毎に各信号端子の配置と種類が異なっていた。そのため、分割された領域毎に対応する専用の試験ボードを作製し、かつ、各領域毎に対応した専用の試験プログラムを作成しなくてはならず、試験コストが増大していた。
【００１２】
そしてさらに、分割された領域毎に、試験において使用される試験ボード及び試験プログラムが異なるため、試験対象領域を変更する度に、異なる試験ボードへの乗せ換えや異なる試験プログラムのロードを行わなければならず、試験工程の数が増加するという問題も抱えていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の問題点を解消するためになされたもので、多数の信号端子を有する半導体装置の機能試験において、その試験工程数及び試験コストの削減を実現するための半導体装置とその試験装置及び試験方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、実装面上に複数の信号端子が設けられた半導体装置であって、前記複数の信号端子が実装面の辺以外の該実装面上に２次元に配置され、前記実装面は複数の領域からなり、該複数の領域を構成する各々の領域に同じ種類の信号が入出力する信号端子を有し、前記複数の領域のうちの一つの領域の信号端子は、該信号端子と同じ種類の信号が入出力する他の領域の信号端子と回転対称の位置にあることを特徴とする半導体装置を提供することによって達成される。
【００１５】
また、本発明の目的は、さらに各々の上記領域には、該領域を試験モードに設定するための試験モード設定信号を入力する試験制御端子が備えられた半導体装置を提供することにより達成される。
【００１６】
また、本発明の目的は、各々の上記領域には、該領域を他の領域と区別するための領域識別信号を出力する領域識別信号端子がさらに備えられた半導体装置を提供することにより達成される。
また、本発明の目的は、上記領域識別信号端子から供給された領域識別信号に応じて、上記領域を選択的に前記試験モードに設定する試験モード設定回路をさらに備えた半導体装置を提供することにより達成される。
【００１８】
また、本発明の目的は、複数の信号端子が実装面の辺以外の該実装面上に２次元に配置され、回転対称の位置にある複数の所定領域内に同じ信号を入出力する信号端子が配置された半導体装置を試験する試験装置であって、前記信号端子が設けられた前記所定領域内の位置によらず、前記信号端子に所定の試験信号を供給することを特徴とする試験装置を提供することにより達成される。
【００１９】
また、本発明の目的は、複数の信号端子が実装面の辺以外の該実装面上に２次元に配置され、複数の領域からなる実装面において同じ信号を入出力する信号端子が回転対称の位置に配置された半導体装置の試験方法であって、前記半導体装置を単一の試験ボードに搭載し、前記複数の領域のうち第一の領域に含まれた前記信号端子を前記試験ボード上の対応する試験信号供給端子に接続するステップと、予め作成された試験プログラムに応じて前記試験信号供給端子に所定の試験信号を供給し前記半導体装置の出力信号を調べるステップと、前記半導体装置を前記試験ボードから離脱させるステップと、前記半導体装置を所定の角度回転させた上で再度前記試験ボードに搭載し、前記複数の領域のうち第二の領域に含まれた前記信号端子を前記試験ボード上の対応する試験信号供給端子に接続するステップと、前記試験プログラムに応じて前記試験信号供給端子に所定の試験信号を供給し、前記半導体装置の出力信号を調べるステップとを有することを特徴とする半導体装置の試験方法を提供することにより達成される。
【００２１】
本発明における上記手段によれば、半導体装置の実装面上に設けられた信号端子は各々回転対称の位置に配置され、かつ、回転対称となる複数の領域に分割しうるため、各領域に共通の試験ボードを用いて半導体装置を所定の角度ずつ回転させて搭載し、各領域を順次試験対象とすることにより、全領域の機能試験を行うことができる。これより、従来のように各領域毎に対応した試験ボードや試験プログラムを作成する必要がなく、試験コストを大幅に削減することができる。
【００２２】
さらに、本発明における上記手段によれば、共通の試験ボードと共通の試験プログラムを使って半導体装置の機能試験を行うことができる。これにより、試験対象領域の変更時に該領域に応じて試験ボードを交換したり試験プログラムを新たにロードするという作業を行う必要がなく、半導体装置の順次装着角度を変えて試験ボードに搭載するだけで、全信号端子の良否を簡易に試験でき、試験工程の数及び試験コストの低減を図ることができることとなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
［実施の形態１］
図４は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の実装面における信号端子の配置を示す図である。図４に示されるように、実施の形態１に係る半導体装置 （ＩＣ）１の実装面においては、試験状態設定（Ｔｅｓｔ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｒｔ；以下「ＴＡＰ」とも記す。）端子１０ａ, １０ｂ、電源端子（ＶＤＤ）１１ａ, １１ｂ、電源端子（ＧＮＤ）１２ａ, １２ｂ、信号入力端子１３ａ, １３ｂ、信号出力端子１４ａ, １４ｂが設けられている。
【００２４】
すなわち、図４に示されるように、ＩＣ１の実装面を境界線Ｌによって領域Ｒ１，Ｒ２に分割すると、実装面上の領域Ｒ１内のＴＡＰ端子１０ａ、電源端子 （ＶＤＤ）１１ａ、電源端子（ＧＮＤ）１２ａ、信号入力端子１３ａ、信号出力端子１４ａは、領域Ｒ２内のＴＡＰ端子１０ｂ、電源端子（ＶＤＤ）１１ｂ、電源端子（ＧＮＤ）１２ｂ、信号入力端子１３ｂ、信号出力端子１４ｂとの間で、ＩＣ１の外形中心点１５を回転中心として、１８０度回転移動した場合に実装面上の配置が一致し、かつ、同じ位置にくる端子の種類も一致するように設けられている。即ち、実装面上の端子の配置は、外形中心点１５を回転中心として１８０度の回転対称となっている。
【００２５】
なお、ＴＡＰ端子１０ａ, １０ｂは、試験状態制御信号を入力する端子で、領域Ｒ１, Ｒ２の各領域内に一つずつ設けられ、他の端子と同じように外形中心点１５を回転中心として１８０度回転した時同じ位置になるよう配置されている。次に、本発明の実施の形態１に係る半導体装置に備えられた機能試験回路の構成について、図５を参照して説明する。図５に示されるように、本実施の形態に係る半導体装置は、ＴＡＰ端子１０ａ, １０ｂと、ＴＡＰコントローラ２０ａと、スキャン回路２３と、領域Ｒ１, Ｒ２にそれぞれ設けられスキャン回路２３から出力される制御信号が入力される入出力端子２２ａ, ２２ｂとを有している。なお、ＴＡＰコントローラ２０ａにはテストモードを制御する信号ＴＭＳと、テスト用クロック信号ＴＣＫとが入力される。
【００２６】
そして、スキャン回路２３は、ＴＡＰコントローラ２０ａからのクロック信号に基いて、順次入出力端子２２ａ, ２２ｂの状態を制御する信号が保持・出力されるフリップフロップ回路２１ａ, ２１ｂを有している。
このような試験回路を有するＩＣにおいて、試験対象となる領域Ｒ１, Ｒ２のＴＡＰ端子１０ａあるいはＴＡＰ端子１０ｂを介して、試験状態を設定するための制御信号がＴＡＰコントローラ２０ａに入力されると、試験対象となる領域側の試験回路、例えば領域Ｒ１側のみ活性化されて、所定の基準クロックに基いてフリップフロップ回路２１ａにより各入出力端子２２ａが順次試験状態に設定され、さらに、他方の非試験対象とされる領域Ｒ２の各入出力端子２２ｂについては、内部回路との間に電流経路が生じないような状態、例えば、ハイインピーダンス状態に設定される。
【００２７】
また、スキャン回路２３により入出力端子２２ａ, ２２ｂを介して内部回路に試験信号を印加するスキャンパスの順序についても、二つの領域Ｒ１, Ｒ２で同じになるように設定されている。
図６は、実装面上の任意の領域を試験状態に設定して機能試験を行うための回路をより具体的に示した図である。図６に示されるように、この回路は領域Ｒ１に対応して入出力端子２２ａとバウンダリースキャンレジスタＢＲａとを備え、領域Ｒ２に対応して入出力端子２２ｂとバウンダリースキャンレジスタＢＲｂとを備える。また、テストモードを制御する信号ＴＭＳとテスト用クロック信号ＴＣＫとが入力される試験制御回路２０ｂを備え、試験制御回路２０ｂとバウンダリースキャンレジスタＢＲａとの間にはトランスファゲートＴＧ１が、試験制御回路２０ｂとバウンダリースキャンレジスタＢＲｂとの間にはトランスファゲートＴＧ２がそれぞれ備えられる。ここで、トランスファゲートＴＧ１はＴＡＰ端子１０ａに供給された信号により制御され、トランスファゲートＴＧ２はＴＡＰ端子１０ｂに供給された信号により制御される。この回路においては、試験制御回路２０ｂからバウンダリースキャンレジスタＢＲａ, ＢＲｂへ、テストのための命令信号およびデータ（信号ＴＤＩ）が供給される。ここで例えば、領域Ｒ１が試験対象とされる場合には、ＴＡＰ端子１０ａにハイレベルの信号が供給されるためトランスファゲートＴＧ１がオンし、バウンダリースキャンレジスタＢＲａに信号ＴＤＩが伝達される。これにより、領域Ｒ１に設けられた入出力端子２２ａが順次試験状態に設定され、所望の機能試験が行われることになる。一方、この時ＴＡＰ端子１０ｂにはロウレベルの信号が供給されるため、トランスファゲートＴＧ２はオフし、バウンダリースキャンレジスタＢＲｂに信号ＴＤＩは伝達されない。なお、バウンダリースキャンレジスタＢＲａから出力されたデータなどの信号ＴＤＯは、試験制御回路２０ｂに入力される。
【００２８】
次に、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の試験方法について、図７に示されるフローチャートを参照しつつ説明する。なお、ここでは特に、同一機能を有する複数のＩＣを連続して試験する場合について説明する。
まず最初に、ステップＳ１１では、ＩＣ１の実装面上の端子群を例えば境界線Ｌにより区画して二つの領域Ｒ１, Ｒ２を規定する。ここで、各領域Ｒ１, Ｒ２における端子数は、その種類毎に、試験ボードに設けられた試験端子の数を超えないものとされる。
【００２９】
次に、ステップＳ１２では、試験プログラムがロードされ、ステップＳ１３では、試験対象領域が設定される。
そして、ステップＳ１４において、ＩＣ１を試験ボード上に搭載する。ここで、試験対象とする領域をいずれの領域に設定していても、実装面上の端子は回転対称に配置されているため、どの領域を試験対象とするかによらず一種類の試験ボードと一つの試験プログラムのみにより、全ての端子についてステップＳ１５における機能試験を行うことができる。
【００３０】
以下において、ＩＣの試験ボードへの搭載状態について、図８を参照して詳しく説明する。図８は、ＩＣ１を試験ボード２に搭載した時に、これを試験ボード２の裏側から見た透視図である。図８（ａ）に示されるように、領域Ｒ１を試験対象領域に設定した場合、半導体装置１は、図４に示された領域Ｒ１側を図面上方とする向きで試験ボード２に搭載される。そして、領域Ｒ１内に設けられた各端子が、試験ボード上の対応する試験端子１６に配線１７により接続される。
【００３１】
次に、ステップＳ１５においては、ロードした全領域共通の試験プログラムに基き、たとえば電源端子（ＶＤＤ）１１ａには所定の電源電流が、また、信号入力端子１３ａには入力信号がそれぞれ試験端子１６を介して印加される。そして、ステップＳ１６において、信号出力端子１４ａから出力される信号により領域Ｒ１の機能の良否を判定する。この判定において、不良と判断されたＩＣは、ステップＳ１７において不良品として以後の機能試験の対象から除外される。
【００３２】
次いで、試験対象となっていたＩＣ１を試験ボード２から取り外し、次ぎの未試験のＩＣを同一の試験ボード２に搭載して、ステップＳ１４からステップＳ１６に従った機能試験が繰り返される。
そして、ステップＳ１８で全てのＩＣに対して領域Ｒ１における機能試験が完了したものとされた場合は、ステップＳ１３に戻り、図８（ｂ）に示されるように、次の試験対象領域として領域Ｒ２が設定される。次ぎに、ステップＳ１４において共通の試験ボード２に、ＩＣ１をその領域Ｒ２側を図面の上方にして、すなわちＩＣ１を１８０度回転させて搭載する。そして、領域Ｒ２内の各種端子を配線１７により試験端子１６に接続して、ステップＳ１５において領域Ｒ１の場合と同様な機能試験が行われる。
【００３３】
このようにして、ステップＳ１９で全ての領域Ｒ１, Ｒ２について機能試験が完了したものとされた場合は、機能試験を終了する。
このように、本実施の形態１に係る半導体装置とその試験方法によれば、半導体装置の実装面上に信号端子が１８０度の回転対称となるように設けられ、かつ、半導体装置内部のスキャン回路においてはスキャンパスを通す順序が各領域について同一になるように設定されているため、ＩＣに設けられた端子の数が試験ボードの端子数を超える場合であっても、一つの共通した試験ボード及び試験プログラムを用いて、半導体装置の試験ボードへの搭載角度を１８０度変えるという簡易な操作により、分割された全ての領域についての機能試験及び全ての入出力端子のＤＣ試験ができ、試験コストを大幅に抑えることができる。そしてさらに、試験工数の削減も図ることができる。
［実施の形態２］
図９は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の実装面における信号端子の配置を示す図である。図９に示されるように、実施の形態２に係る半導体装置 （ＩＣ）１の実装面は、境界線Ｌ１, Ｌ２によって領域ＲＡ〜ＲＤに４分割され、領域ＲＡには試験制御端子９ａ、電源端子（ＶＤＤ）１１ａ、電源端子（ＧＮＤ）１２ａ、信号入力端子１３ａ、信号出力端子１４ａが設けられている。
【００３４】
また、これらの端子は、上記実施の形態１に係る半導体装置の実装面と同様に、ＩＣ１の外形中心点１５を回転中心として、９０度回転移動した場合に回転前後で実装面上の配置が一致し、かつ、同じ位置にくる端子の種類も一致するように設けられている。即ち、実装面上の端子の配置は、外形中心点１５を回転中心として９０度の回転対称となっている。
【００３５】
図１０は、図９に示された半導体装置１が搭載された試験ボード２の構成を示す図である。図１０に示されるように、試験ボード２にはＩＣ１の実装面上に設けられた各端子に対応して備えられた端子１９ｂと、試験テスタチャネルと接続されるコネクト端子１８ｂとが備えられており、各々の端子１９ｂとそれらに対応するコネクト端子１８ｂとは配線１７ｂにより接続されている。ここにおいて、試験プログラムに基いた試験信号が試験テスタ（図示していない）からコネクト端子１８ｂに供給され、分割された領域毎に機能試験が実施される。
［実施の形態３］
しかしながら、上記実施の形態１または２に係る半導体装置及びその試験方法においては、以下のような問題がある。
【００３６】
第一に、上記実施の形態１または２に係る半導体装置は、順次所定の角度回転させて試験ボードに装着することにより、一つの試験プログラムで全ての試験領域を調べることができるので、試験の結果がどの領域のものであるかを区別できず、全ての試験領域について機能試験を行ったか否かについても判別できない。また第二に、実装面上の端子は、外形中心点について回転対称となるように配置されるため、チップ設計時の端子配置に大きな制約が課されるという問題もある。
【００３７】
そこで、上記第一の問題を解消する半導体装置とその試験方法について、本実施の形態３において説明する。図１１は、本発明の実施の形態３に係る半導体装置の実装面における信号端子の配置を示す図である。図１１に示されるように、実施の形態３に係る半導体装置（ＩＣ）１の実装面は、境界線Ｌ１, Ｌ２によって領域ＲＡ〜ＲＤに分割され、各領域には試験制御端子９ａ、電源端子（ＶＤＤ）１１ａ、電源端子（ＧＮＤ）１２ａ、信号入力端子１３ａ、信号出力端子１４ａが設けられ、かつ、インデックス端子５が備えられる。
【００３８】
そして、各領域内の端子は、外形中心点１５を回転中心として９０度回転移動した場合に実装面上の配置が一致し、かつ、同じ位置にくる端子の種類も一致するように設けられている。即ち、実装面上の端子の配置は、外形中心点１５を回転中心として９０度の回転対称となっている。
ここで、インデックス端子５は、ある領域を他の領域と区別するための領域識別信号を出力する端子で、他の端子と同じように外形中心点１５を回転中心として９０度回転した時同じ位置にくるよう各領域ＲＡ〜ＲＤ内に一つずつ配置されている。なお、領域識別信号は分割されたある領域の機能試験の結果が、どの領域のものであるかを認識するためのものである。
【００３９】
図１２は、領域識別信号生成回路の構成を示す図である。図１２に示されるように、この回路は電源ノードＮＤと、電源ノードＮＤとインデックス端子５との間に接続された抵抗１１Ｃとを備えるものである。ここで、抵抗１１Ｃの大きさは領域毎に異なるものとされるため、インデックス端子５から出力される領域識別信号の電圧は領域ごとに相違する。従って、領域識別信号の電圧を測定することにより、得られた機能試験の結果がどの領域のものであるかが識別される。
【００４０】
図１３は、図１１に示される半導体装置１を搭載した試験ボード２の構成を示す図である。図１３に示されるように、試験ボード２の上には分割された四つの領域ＲＡ〜ＲＤのうちの一つの領域ＲＡに含まれた各端子に対応して、電気的コンタクトを得るための端子１９ｂが備えられ、さらに、試験ボード２とテスタチャネル（図示していない）とを接続するためのコネクト端子１８が備えられる。そして、端子１９ｂとコネクト端子１８とは、配線１７ｂにより接続されている。
【００４１】
このような本実施の形態３に係る半導体装置によれば、上記実施の形態１または２に係る半導体装置と同様な効果を奏するが、さらに、インデックス端子５から出力された領域識別信号により機能試験の対象とされた実装面上の領域を特定することができ、全ての試験領域において機能試験を実施したか否かの判断もすることができるようになる。
［実施の形態４］
上記実施の形態３に係る半導体装置の実装面上においては、上記のように、インデックス端子５が外形中心点１５を対称点として９０度の回転対称の位置に配置されているが、必ずしも回転対称の位置に配置される必要はない。そこで以下に、インデックス端子５が、実装面上で非対称に配置されている半導体装置について説明する。
【００４２】
図１４は、本発明の実施の形態４に係る半導体装置の実装面上の端子配置を示す図である。図１４に示されるように、実施の形態４に係る半導体装置の実装面上の端子は、上記実施の形態３に係る半導体装置と同様に回転対称となるように配置されるが、インデックス端子５だけは外形中心点１５について非対称に配置されている点で相違するものである。すなわち、インデックス端子５については、実装面上の回転対称の位置にある複数の領域ＲＸ内に一つずつ設けられるが、それぞれの領域ＲＸ内における位置は領域ＲＡ〜ＲＤごとに自由に定められる。
【００４３】
また、図１５は、図１４に示された半導体装置が搭載された試験ボードの構成を示した図である。なお、図１５は図１４の領域ＲＡを試験対象としている場合を示している。図１５に示されるように、この試験ボードは図１３に示された試験ボードと同様な構成を有するが、試験ボード上の領域ＲＸＢ内にある四つの端子１９ｂが短絡されている点で相違する。従ってこのような試験ボードによれば、半導体装置を９０度ずつ回転させて装着することにより実装面上の領域ＲＡ〜ＲＤを順次試験してゆくとき、各領域毎に一つずつ設けられたインデックス端子５が、試験ボードの領域ＲＸＢ内にある四つの端子１９ｂのうちいずれか一つの端子と電気的に接触することとなれば、各領域について同じ試験プログラムによる機能試験を実現することができる。
【００４４】
なお、上記実施の形態４に係る半導体装置は、インデックス端子５について設計上の自由度を持たせたものであるが、他の端子について設計上の自由度を持たせた半導体装置も同様に考えられる。
また、本実施の形態４に係る半導体装置においては、領域ＲＸ内にインデックス端子５の代わりに定電位を有する既存の端子を一つずつ備えるものであってもよい。即ち、図１６に示されるように、領域ＲＡ内の領域ＲＸにはハイレベルに固定された信号出力端子１４ａが、領域ＲＢ内の領域ＲＸには電源端子（ＶＤＤ）１１ａが、領域ＲＣ内の領域ＲＸにはロウレベルに固定された信号出力端子１４ａが、領域ＲＤ内の領域ＲＸには電源端子（ＧＮＤ）１２ａがそれぞれ備えられる。ここで、電源端子（ＶＤＤ）１１ａの電圧は３．３Ｖ、ハイレベルに固定された信号出力端子１４ａの電圧は２．５Ｖ、ロウレベルに固定された信号出力端子１４ａの電圧は０．４Ｖ、電源端子（ＧＮＤ）１２ａの電圧は０Ｖとされる。従って、領域ＲＸ内にあるこれらの端子の電圧を機能試験時に読み取ることで、試験対象とする領域を識別することができる。
【００４５】
なおこの他にも、分割した領域の試験制御に用いられるスキャン回路や分周回路で生成された信号を領域の識別に利用することも考えられる。即ち、たとえば図１７に示される既存の分周回路２４で生成された信号ＳＡを領域ＲＡ内の領域ＲＸに設けた端子に供給し、信号ＳＢを領域ＲＢ内の領域ＲＸに設けた端子に供給し、信号ＳＣを領域ＲＣ内の領域ＲＸに設けた端子に供給し、信号ＳＤを領域ＲＤ内の領域ＲＸに設けた端子に供給することによって、上記と同様な領域の識別が可能となる。
【００４６】
このように、任意の試験領域を試験している時に試験ボードの定められた端子から領域ごとに特有の電気信号が得られれば、領域の識別が可能となる。
［実施の形態５］
上記の実施の形態に係る半導体装置においては、ＩＣチップ内に所定の電圧を有するインデックス端子を設けることによって、分割された領域の識別を可能としたが、このような端子を設ける代わりにＩＣチップやパッケージの形状を利用して領域の識別をすることも考えられる。
【００４７】
図１８は、パッケージングされた本発明の実施の形態５に係る半導体装置の構成を示す図である。図１８に示されるように、この半導体装置のパッケージＰＫＧは、Ａ領域に近接した角だけを残して他の角は全て切り落とされている。そして図１９は、図１８に示されたパッケージＰＫＧが搭載された試験ボードの構成を示す図である。
【００４８】
図１９に示されるように、この試験ボードは図１３に示された試験ボードと同様な構成を有するが、搭載されるパッケージＰＫＧの四隅の位置にはスイッチ５１ａが備えられる。そして、図中Ｙ１―Ｙ２の断面は図２０に示され、Ｘ１−Ｘ２の断面は図２１に示される。ここで、図２０に示されるように、Ａ領域に近接した角にあるスイッチ５１ａは、そのボタンスイッチＢＳがパッケージＰＫＧにより上から押されてオンし、外部入力信号ＩＮが試験ボードのコネクト端子１８ｂを介してＡ領域に供給される。一方、図２１に示されるように、Ｄ領域に近接した角にあるスイッチ５１ａは、そのボタンスイッチＢＳの上にパッケージＰＫＧが載らず上から押されることがないので、オフ状態にあってＢ領域またはＣ領域に近接した角にあるスイッチ５１ａも同様にオフ状態にある。
【００４９】
このようにして、図２０に示されたスイッチ５１ａだけがオンすることによって、Ａ領域の外部入力信号ＩＮに対する応答が所定のコネクト端子で測定され、試験対象領域がＡ領域であるとの識別がなされることとなる。
なおここで、外部入力信号ＩＮを外部から供給する代わりに、半導体装置内部で用いられる信号を活用することも考えられる。
【００５０】
また、上記実施の形態５に係るパッケージＰＫＧは、図１８に示されるようにＢ領域、Ｃ領域、Ｄ領域のそれぞれに近接した三つの角が切り取られたものであったが、いずれかの領域に近接した一つの角だけを切り取ることによっても、それによりオフするスイッチ５１ａの位置に応じて試験対象領域を識別することができる。
［実施の形態６］
本発明の実施の形態６に係る半導体装置は、上記実施の形態３の所で言及した第二の問題、即ち対称性の要求によるチップ設計時の端子配置の大きな制約を解消したものである。ここで図２２は、本発明の実施の形態６に係る半導体装置の実装面上における端子配置を示す図である。
【００５１】
図２２に示されるように、実装面は境界線Ｌにより領域ＲＡと領域ＲＢとに分割されるが、各領域ＲＡ, ＲＢに含まれる端子の数はいずれも試験ボードで同時に試験できる端子数より少ないものとされる。またこの分割は、各領域ＲＡ, ＲＢにインデックス端子５と試験制御端子９ａとが少なくとも一つずつ含まれるように設定される。なお、図２２に示される半導体装置の実装面に配置された端子の数を種類別に示すと、以下の表１のようになる。
【００５２】
【表１】
表１に示されるように、信号の入力に関してはＡ領域で合計５つ、Ｂ領域で合計６つの端子が存在するが、いずれの領域についても試験ボードによる制限端子数の６以内とされている。以下、信号の出力と電源端子（ＶＤＤ及びＧＮＤ）についても同様であることがわかる。
なお、図２２では領域ＲＡと領域ＲＢとはそれぞれ一続きの領域をなしているが、領域ＲＡまたは領域ＲＢは離散した複数の領域の集合からなるものであっても良い。
【００５４】
図２３は図２２に示された半導体装置が搭載された従来のＡ領域試験用ソケットＳＡの構成を示す図であり、図２４は図２２に示された半導体装置が搭載された従来のＢ領域試験用ソケットＳＢの構成を示す図である。図２３及び図２４に示されるように、Ａ領域及びＢ領域試験用ソケットＳＡ, ＳＢにはそれぞれ、半導体装置１の実装面上の端子とコンタクトするための端子６３ｂ, ６３ｃと、試験ボード（図示していない）とコンタクトするための端子６４ｂ, ６４ｃとを備え、端子６３ｂ, ６３ｃと端子６４ｂ, ６４ｃとは配線６５ｂ, ６５ｃにより接続される。
【００５５】
ここで図２３と図２４とを比較すると、試験ボードとコンタクトする端子６４ｂ, ６４ｃに接続される半導体装置の端子の種類が異なるため、Ａ領域とＢ領域とについて機能試験の為の試験プログラムをそれぞれ別個に用意する必要がある。
これに対し、図２５は本発明の実施の形態６に係るＡ領域試験用ソケットＳＡの構成を示し、図２６は同じくＢ領域試験用ソケットＳＢの構成を示す図である。
【００５６】
ここで図２５に示されるＡ領域試験用ソケットＳＡは、図２３に示されるＡ領域試験用ソケットＳＡと同様な構成を有するが、ダミー端子６６ｂが備えられる点で相違する。これは、表１にも示されるようにＡ領域ではＢ領域より信号を入力する為の端子が一つ少ないので、その数をそろえる為である。従ってここでは、領域ＲＢ内の信号入力端子１３ａがダミー端子６６ｂとして用いられている。
【００５７】
また、図２６に示されるＢ領域試験用ソケットＳＢは、図２４に示されるＢ領域試験用ソケットＳＢと同様な構成を有するが、ダミー端子６６ｃが備えられる点で相違する。これは、表１にも示されるようにＢ領域ではＡ領域より信号を出力する為の端子と電源端子（ＶＤＤ）とがそれぞれ一つずつ少ないので、それらの数をそろえる為である。従ってここでは、領域ＲＡ内の信号出力端子１４ａと電源端子（ＶＤＤ）１１ａとがダミー端子６６ｃとして用いられている。
【００５８】
このように、Ａ領域試験用ソケットとＢ領域試験用ソケットとでダミー端子をそれぞれ設けることにより、双方のソケット上において試験ボードとコンタクトする端子６４ｂ, ６４ｃの種類とその配置が同一とされる。
すなわち、図２３に示された従来のＡ領域試験用ソケットを試験ボードに搭載した場合の構成は図２７に示され、図２４に示された従来のＢ領域試験用ソケットを試験ボードに搭載した場合の構成は図２８に示されるが、これらの図を比較すると、試験ボード２と試験テスタチャネル（図示していない）との接続関係は、試験対象とする領域によって異なっていることがわかる。従って、従来においては分割した領域毎の試験用ソケットを作成し、同時に分割した領域毎の試験プログラムも作成する必要があった。
【００５９】
これに対し、図２９は、図２５に示されたＡ領域試験用ソケットＳＡまたは図２６に示されたＢ領域試験用ソケットＳＢが搭載された試験ボード２の構成を示す図である。図２９に示されるように、本実施の形態６にかかる試験方法によれば、Ａ領域を試験対象とする場合でもＢ領域を試験対象とする場合でも、試験用ソケットを載せ変えるだけで、試験ボード２と試験テスタチャネルとの接続関係を維持することができるので、一つの試験プログラムで全ての領域について機能試験を実施できる。
【００６０】
以下において、本発明の実施の形態６に係る試験方法について、図３０のフローチャートを参照して説明する。
まず、ステップＳ１０１では、図２２に示すように半導体装置１の実装面上の各端子を、例えば境界線Ｌにより区画して領域Ａ，Ｂを規定する。なお、各領域Ａ，Ｂに含まれる端子数は、試験ボードに設けられた端子数を超えないものとされる。
【００６１】
次に、ステップＳ１０２で、試験ボードを試験装置に装着する。なお、試験対象を領域Ａ又は領域Ｂのいずれにする場合であっても、試験ボードとコンタクトするソケットの端子は、図２５と図２６に示されるように、その配置と種類について不変であるので、同一の試験プログラムで機能試験が実施できる。従って、ステップＳ１０３では、試験装置において領域Ａと領域Ｂとに共通の試験プログラムがロードされる。
【００６２】
次に、ステップＳ１０４で、試験対象とする領域を設定する。以下においては、領域Ａを初めに試験対象とする場合について説明する。そして、この場合にはステップＳ１０５で、図２５に示されたＡ領域試験用ソケットＳＡが図２９に示されるように試験ボードに装着される。
そして次ぎのステップＳ１０６では、半導体装置をソケットＳＡを介して試験ボードに搭載する。なお、この状態において、Ａ領域内の各端子が試験ボード上の端子と接続される。
【００６３】
ここにおいて、ステップＳ１０７では、上記試験プログラムに基いて試験ボード上の端子からソケットＳＡを介して、半導体装置の各端子に電源電圧などの各種信号が供給され、Ａ領域についての機能試験が行われる。そして、ステップＳ１０８では、半導体装置のＡ領域から出力される信号により、Ａ領域について半導体装置が良品であるか否かが判断される。
【００６４】
その結果、Ａ領域が不良であると判断された場合は、ステップＳ１０９で、試験対象としている半導体装置を不良品として以後の機能試験の対象から除外する。一方、Ａ領域について良品であると判断された場合は、ステップＳ１１０で全領域の機能試験が完了しているか否かが判断される。そして、ここではＢ領域の機能試験がまだ完了していないのでステップＳ１０４にもどり、半導体装置１がソケットＳＡと共に試験ボードから取り外されて、試験対象として新たに領域Ｂが設定される。
【００６５】
次に、ステップＳ１０５でＢ領域試験用ソケットＳＢが試験ボードに装着される。以下Ａ領域の場合と同様にして、Ｂ領域について機能試験が実施される。ここで、一般に半導体装置の試験ボードに対する載せ替えは自動ハンドラーで行われていることから、この自動ハンドラーによってＡ領域試験用ソケットＳＡをＢ領域試験用ソケットＳＢへ載せ替えることとする。
【００６６】
このようにして、全ての試験対象領域について機能試験を終えるまでステップＳ１０４からステップＳ１１０までを繰り返す。そして、ステップＳ１１０で全試験領域の試験が完了したものと判断された場合は、ステップＳ１１１で全ての半導体装置について機能試験が行われたか否かが判断され、未試験の半導体装置が残っている場合は次ぎの半導体装置の機能試験に移り、ステップＳ１０４に戻る。一方、ステップＳ１１１で全半導体装置について機能試験が完了したものと判断された場合は機能試験を終了する。
【００６７】
なお、上記の試験方法では、ある半導体装置についてその全試験対象領域における機能試験が終了した後に、初めて次ぎの半導体装置の機能試験が行われることになる。従って、一つの試験領域についての試験が完了する度に必要とされるソケットの載せ替えが、時間的あるいはコスト的な負担を招来する場合には、図３１のフローチャートに示される方法で試験することも考えられる。
【００６８】
即ち、図３１に示される試験方法は、機能試験によって一つの領域について良否を判定するステップＳ２０８までは上記の試験方法と同様であるが、以下の点で異なるものである。
ステップＳ２０８である領域について良品であると判断された場合には、その半導体装置がソケットから取り外されると共に、ステップＳ２１０で全ての半導体装置について機能試験が完了したか否かが判断され、未試験の半導体装置がある場合にはステップＳ２０６に戻って次ぎの新たな半導体装置が同じソケットに搭載される。このようにして、全ての半導体装置についてステップＳ２０６からステップＳ２１０までが繰り返されることにより、複数ある試験対象領域のうちの一つの領域について機能試験が完了される。
【００６９】
そして次に、ステップＳ２１１で全領域についての機能試験が完了したか否かが判断され、未試験の領域が残っている場合にはステップＳ２０４に戻り新たな試験対象領域が設定される。これにより、試験ボード上のソケットがステップＳ２０５で新たな試験対象領域に対応したソケットに交換され、全半導体装置についてステップＳ２０６からステップＳ２１０が繰り返される。このようにして、ステップＳ２１１で全領域の機能試験が完了したと判断されると、機能試験を終了する。
【００７０】
ここで、図３１に示された試験方法を図３０に示された試験方法と比較すると、試験用ソケットの交換頻度が極めて少なくなるという利点はあるが、試験すべき全ての半導体装置の最後の試験対象領域の機能試験が行われるまで半導体装置の全試験領域を考慮した良品確認ができないという不利な点がある。従って、ソケット交換の自動化が可能な場合は、図３０に示された試験方法を実施することが望ましい。
【００７１】
しかしながら、図３０あるいは図３１に示されたいずれの試験方法においても、図２に示される従来の試験方法、即ち、複数の試験プログラムにより複数の試験ボードを用いて機能試験を行なう方法と比較すると、図２５あるいは図２６に示されたソケットを用いることで、単一の試験ボードと単一の試験プログラムで試験ボードに設けられた端子数を超えるような多ピン化された半導体装置の機能試験を行うことが可能となる。そして特に、ソケットの交換についても半導体装置の載せ替え同様に自動で交換することとすると、図３０に示された試験方法により全試験領域を考慮しての良品判定が飛躍的に早くできるようになり、不良解析などへのフィードバックの向上を実現することができる。
【００７２】
なお、これまでの説明においては、ＰＧＡ（Pin Grid Array Package）タイプやＢＧＡ（Ball Grid Array Package ）タイプのパッケージについて行ったが、他のタイプのパッケージについても本発明が適用可能であることは言うまでもない。
【００７３】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、従来より簡易に機能試験を行うことができ、かつ、機能試験を行う際のコストの大幅な低減を図ることができる。
また、実装面上の各領域に試験制御端子が備えられることによって、試験対象とする領域毎の活性化が可能となり、機能試験における消費電力の低減を図ることができる。
【００７４】
また、実装面上の各領域に領域識別信号端子が備えられることによって、機能試験の結果がどの領域のものであるかを容易に特定することができ、試験対象とする半導体装置と試験結果との対応付け（トレーサビリティ）や品質管理の向上を実現できる。
また、非対称な形状を有するパッケージを備えることにより、機能試験の対象とする領域の特定を簡易に行うことができる。
【００７５】
また、第一の領域の試験では第一のソケットに搭載し、第二の領域の試験では第二のソケットに搭載して機能試験を実施することにより、試験ボードの各試験信号供給端子に接続される実装面上の端子の種類を一定のものとすることができ、一つの試験ボードと一つの試験プログラムとによって全ての機能試験を行うことで機能試験のコストを下げることができる。
【００７６】
さらに、上記のようなソケットを用いることで、半導体装置の実装面上の信号端子や試験制御端子等をその種類毎に回転対称となるように配置する必要がなく、多ピン化された半導体装置の機能試験を一つの試験ボードと一つの試験プログラムにより行う場合に、端子レイアウトの自由度を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の半導体装置の構成図である。
【図２】従来の試験方法のフローチャートである。
【図３】従来の試験方法を説明する透視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の実装面における信号端子の配置を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る半導体装置に備えられた機能試験回路の構成を示す図である。
【図６】実装面上の任意の領域を試験状態に設定して機能試験を行うための回路をより具体的に示した図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の試験方法を示すフローチャートである。
【図８】ＩＣが搭載された試験ボードを裏側から見た透視図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の実装面における信号端子の配置を示す図である。
【図１０】図９に示された半導体装置が搭載された試験ボードの構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の実装面における信号端子の配置を示す図である。
【図１２】領域識別信号生成回路の構成を示す図である。
【図１３】図１１に示される半導体装置を搭載した試験ボードの構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態４に係る半導体装置の実装面上の端子配置を示す図である。
【図１５】図１４に示された半導体装置が搭載された試験ボードの構成を示した図である。
【図１６】試験対象とする領域を識別するための端子の他の配置例を示す図である。
【図１７】インデックス端子に供給する信号を生成するための分周回路の構成を示す図である。
【図１８】パッケージングされた本発明の実施の形態５に係る半導体装置の構成を示す図である。
【図１９】図１８に示されたパッケージが搭載された試験ボードの構成を示す図である。
【図２０】図１９に示されたスイッチのＹ１−Ｙ２における断面の構成を示す断面図である。
【図２１】図１９に示されたスイッチのＸ１−Ｘ２における断面の構成を示す断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態６に係る半導体装置の実装面上における端子配置を示す図である。
【図２３】図２２に示された半導体装置が搭載された従来のＡ領域試験用ソケットの構成を示す図である。
【図２４】図２２に示された半導体装置が搭載された従来のＢ領域試験用ソケットの構成を示す図である。
【図２５】本発明の実施の形態６に係るＡ領域試験用ソケットの構成を示す図である。
【図２６】本発明の実施の形態６に係るＢ領域試験用ソケットの構成を示す図である。
【図２７】図２３に示された従来のＡ領域試験用ソケットを試験ボードに搭載した場合の構成を示す図である。
【図２８】図２４に示された従来のＢ領域試験用ソケットを試験ボードに搭載した場合の構成を示す図である。
【図２９】図２５に示されたＡ領域試験用ソケットまたは図２６に示されたＢ領域試験用ソケットを試験ボードに搭載した場合の構成を示す図である。
【図３０】本発明の実施の形態６に係る第一の試験方法を示すフローチャートである。
【図３１】本発明の実施の形態６に係る第二の試験方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 半導体装置（ＩＣ）
１ａ 実装面
２, ２ａ, ２ｂ 試験ボード
９ａ 試験制御端子
１０ａ, １０ｂ ＴＡＰ端子
１１ａ, １１ｂ 電源端子（ＶＤＤ）
１２ａ, １２ｂ 電源端子（ＧＮＤ）
１３ａ, １３ｂ 信号入力端子
１４ａ, １４ｂ 信号出力端子
１５ 外形中心点
１６ 試験端子
１７, １７ｂ, ３４, ６５ｂ, ６５ｃ 配線
１８ｂ コネクト端子
１９ｂ, ６４ｂ, ６４ｃ 端子
２０ａ ＴＡＰコントローラ
２０ｂ 試験制御回路
２１ａ, ２１ｂ フリップフロップ回路
２２ａ, ２２ｂ 入出力端子
２３ スキャン回路
２４ 分周回路
３０ ハンダボール
３１ 電源端子
３２ 入出力信号端子
３３ 試験信号供給端子
６３ｂ, ６３ｃ ソケット側端子
６６ｂ ダミー端子
ＢＲａ, ＢＲｂ バウンダリースキャンレジスタ
ＴＧ１, ＴＧ２ トランスファゲート
Claims (6)
- 実装面上に複数の信号端子が設けられた半導体装置であって、
前記複数の信号端子が実装面の辺以外の該実装面上に２次元に配置され、
前記実装面は複数の領域からなり、該複数の領域を構成する各々の領域に同じ種類の信号が入出力する信号端子を有し、
前記複数の領域のうちの一つの領域の信号端子は、該信号端子と同じ種類の信号が入出力する他の領域の信号端子と回転対称の位置にあることを特徴とする半導体装置。 - 前記各々の領域には、該領域を試験モードに設定するための試験モード設定信号を入力する試験制御端子が備えられた請求項１に記載の半導体装置。
- 前記各々の領域には、該領域を他の領域と区別するための領域識別信号を出力する領域識別信号端子がさらに備えられた請求項 1に記載の半導体装置。
- 前記領域識別信号端子から供給された前記領域識別信号に応じて、前記領域を選択的に前記試験モードに設定する試験モード設定回路をさらに備えた請求項３に記載の半導体装置。
- 複数の信号端子が実装面の辺以外の該実装面上に２次元に配置され、回転対称の位置にある複数の所定領域内に同じ信号を入出力する信号端子が配置された半導体装置を試験する試験装置であって、
前記信号端子が設けられた前記所定領域内の位置によらず、前記信号端子に所定の試験信号を供給することを特徴とする試験装置。 - 複数の信号端子が実装面の辺以外の該実装面上に２次元に配置され、複数の領域からなる実装面において同じ信号を入出力する信号端子が回転対称の位置に配置された半導体装置の試験方法であって、
前記半導体装置を単一の試験ボードに搭載し、前記複数の領域のうち第一の領域に含まれた前記信号端子を前記試験ボード上の対応する試験信号供給端子に接続するステップと、
予め作成された試験プログラムに応じて前記試験信号供給端子に所定の試験信号を供給し前記半導体装置の出力信号を調べるステップと、
前記半導体装置を前記試験ボードから離脱させるステップと、
前記半導体装置を所定の角度回転させた上で再度前記試験ボードに搭載し、前記複数の領域のうち第二の領域に含まれた前記信号端子を前記試験ボード上の対応する試験信号供給端子に接続するステップと、
前記試験プログラムに応じて前記試験信号供給端子に所定の試験信号を供給し、前記半導体装置の出力信号を調べるステップとを有することを特徴とする半導体装置の試験方法。
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