JP4408726B2 - 半導体装置および半導体装置検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体により形成した複数の機能回路を同一チップ内に設けた半導体装置および半導体装置検査方法に関するものである。

従来、半導体により形成された複数の機能回路を１チップ化した半導体装置が広く利用されており、このような従来の半導体装置（特許文献１を参照）は製品化して出荷するまでにチップ内の各機能回路に対して電気的特性などが検査されるが、これらの各機能回路を個々に検査するためには、検査対象となる回路、例えば増幅器を同一チップ内に複数個有する場合は、チップ上に検査対象と同数の検査用電極端子を有する必要がある。また、各回路を個別に検査するため、チップ上に複数個の回路がある場合、複数回の検査を行う必要がある。
特開平６−１４０４８６号公報（第１−３頁、第１図）

しかしながら上記のような従来の半導体装置では、検査対象となる回路を同一チップ内に複数個有する場合には、チップ上に回路と同数の検査用電極端子を必要とするため、半導体チップの面積が増大するという問題点を有していた。

また、検査対象となる複数の回路が同一チップ内にある場合でも、検査対象の各回路に対する検査は個別に行う必要があり、１つの半導体チップに対して複数回の検査を行うことになり、結果的に検査時間が長くなってしまうという問題点も有していた。

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、検査対象となる回路が同一チップ内に複数個ある場合でも、チップ上の検査用電極端子を、検査対象の回路数と同数設けることなく必要最小限に抑えて、半導体チップの面積を削減することができるとともに、チップ上の１つの検査用電極端子に入力した検査信号により、複数回路の電気的特性を測定することができ、検査時間を短縮することができる半導体装置および半導体装置検査方法を提供する。

上記の課題を解決するために、本発明の請求項１記載の半導体装置は、入力された信号を増幅・演算する増幅器を複数設けて半導体チップ化した半導体装置であって、１つの検査用電極端子と、前記検査用電極端子に入力された信号を前記複数個の増幅器に伝達する伝達回路とを備え、前記伝達回路を差動回路で構成したことを特徴とする。

以上により、検査用電極端子に電圧信号を入力すると、その信号を検査信号として差動回路により複数の増幅器の信号入力を行うことができるため、検査用電極端子の数を削減することができる。

また、本発明の請求項２記載の半導体装置検査方法は、請求項１に記載の半導体装置を検査するに際し、前記１つの検査用電極端子に電圧信号を入力し、前記電圧信号を基にして前記複数個の増幅器の電気特性を検査する方法としたことを特徴とする。

以上により、１つの検査信号によって差動回路により複数の増幅器に対する信号入力を行うことができる。

また、本発明の請求項３記載の半導体装置は、請求項１に記載の半導体装置であって、前記検査用電極端子からの信号を任意の増幅器へ切り替えるスイッチ回路を設けた構成としたことを特徴とする。

以上により、１つの検査用電極端子から入力された検査信号を、スイッチ回路の切り替えにより任意の増幅器にのみ入力して、その電気特性を検査することができるため、検査用電極端子の数を削減することができる。

また、本発明の請求項４記載の半導体装置検査方法は、請求項３に記載の半導体装置を検査するに際し、前記１つの検査用電極端子に検査信号を入力し、前記スイッチ回路の切り替えにより、検査対象とする任意の増幅器を選択し、前記任意の増幅器の電気特性を検査する方法としたことを特徴とする。

以上により、１つの検査用電極端子から入力された検査信号を、スイッチ回路の切り替えにより任意の増幅器にのみ入力して、その電気特性を検査することができる。
また、本発明の請求項５記載の半導体装置は、請求項１に記載の半導体装置であって、前記複数の増幅器は異なる複数の信号系統の増幅器群から成り、前記検査用電極端子からの信号を、前記複数の増幅器群から一増幅器群を任意に切り替えて入力するスイッチ回路を設けた構成としたことを特徴とする。

以上により、検査用電極端子から入力された検査信号を、スイッチ回路の切り替えにより任意の系統の増幅器群にのみ入力して、その電気特性を検査することができるため、検査用電極端子の数を削減することができる。

また、本発明の請求項６記載の半導体装置検査方法は、請求項５に記載の半導体装置を検査するに際し、前記１つの検査用電極端子に検査信号を入力し、前記スイッチ回路の切り替えにより、検査対象とする任意の増幅器群を選択し、前記任意の増幅器群の電気特性を検査する方法としたことを特徴とする。

以上により、検査用電極端子から入力された検査信号を、スイッチ回路の切り替えにより任意の系統の増幅器群にのみ入力して、電気特性を検査することができ、また、１つの検査信号によって複数の増幅器の信号入力を行うことができる。

本発明によれば、検査対象となる回路が同一チップ内に複数個ある場合でも、チップ上の検査用電極端子を、検査対象の回路数と同数設けることなく必要最小限に抑えることができる。

そのため、検査用電極端子の数を削減することができ、半導体チップの面積を削減するとともにコストを低減することができる。
また、チップ上の１つの検査用電極端子に入力した検査信号により、複数回路の電気的特性を測定することができるため、検査時間を短縮することができる。なお、前記検査信号により同時に検査することも可能である。

また、カレントミラー回路のミラー係数の調整によって異なる特性の複数回路の電気特性を測定できるため、検査規格の統一が可能となる。
さらに、スイッチ回路の切り替えによって任意の検査対象の回路の測定ができるため、不具合解析の際に、不具合箇所の断定が容易にできる。

さらにまた、検査用電極端子の数を削減できるため端子と基板の間に発生する寄生容量が減り、増幅器１つあたりに影響する寄生容量を低減できるので、増幅器の高周波特性を向上することができる。

以下、本発明の実施の形態を示す半導体装置および半導体装置検査方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の半導体装置および半導体装置検査方法を説明する。

図１は本実施の形態１の半導体装置の構成を示す回路ブロック図である。本実施の形態１の半導体装置は、図１に示すように、増幅器を複数設けて半導体チップ化しており、この半導体チップ１において、検査用電極端子２は伝達回路３に接続し、伝達回路３の各出力を各増幅器４、５、６の入力端子に接続する。なお、図１に示した構成を、１つの半導体チップ内に複数有しても構わない。

次に、半導体チップ１上の複数の増幅器４、５、６の電気特性を検査信号によって測定する検査方法について説明する。
半導体チップ１上の検査用電極端子２に検査信号を入力し、伝達回路３により複数の増幅器４、５、６に信号が各々伝達され、複数の増幅器４、５、６により信号が増幅・演算されて出力される。これらの出力をそれぞれ測定することにより、各増幅器４、５、６の電気特性を評価する。

本実施の形態によれば、検査用電極端子の数の減少により、チップ面積の削減およびコストダウンが可能となる。さらに検査用電極端子と基板の間に発生する寄生容量も低減するため、増幅器１つあたりに影響する寄生容量も低減し、増幅器の高周波特性を向上することができる。また、１つの検査用電極端子２に入力した検査信号を用いて、半導体チップ１上の複数の増幅器４、５、６の電気特性を検査することができ、検査時間の短縮も可能となる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の半導体装置および半導体装置検査方法を説明する。

図２は本実施の形態２の半導体装置の構成を示す回路ブロック図である。図３は本実施の形態２の半導体装置におけるカレントミラー回路の構成を示す回路図である。
本実施の形態２の半導体装置は、図２に示すように、図１の伝達回路３をカレントミラー回路７で構成して半導体チップ化している。また、図３に示すように、検査用電極端子２はカレントミラー回路７に接続し、カレントミラー回路７の各出力端子８、９、１０を各増幅器４、５、６の各入力端子１１、１２、１３に接続する。ただし、図３に示すカレントミラー回路７は一構成例であり、同等の機能を有するカレントミラー回路を用いてもよい。

次に、本実施の形態の半導体装置検査方法について説明する。
図３に示すように、検査用電極端子２に電流信号を入力すると、カレントミラー回路７により、入力された電流はミラーされて端子８、９、１０に同一の電流が流れるので、増幅器４、５、６には入力信号に比例した電流が流れる。このようにして検査用電極端子２に入力された電流信号がミラーされて各増幅器４、５、６に入力されるため、１つの検査用電極端子から１つの増幅器に入力した場合と同等の効果が得られる。

本実施の形態によれば、各増幅器４、５、６に入力信号に比例した電流が流れる状態は、１つの検査用電極端子から電流信号を１つの増幅器に入力した場合と同等になり、１つの検査用電極端子２に入力した検査信号を用いて各増幅器４、５、６をそれぞれ検査することができるため、検査用電極端子の数を減少させることができ、チップ面積の削減およびコストダウンが可能となる。さらに検査用電極端子と基板の間に発生する寄生容量も低減するため、増幅器１つあたりに影響する寄生容量も低減し、増幅器の高周波特性を向上することができる。また、１つの検査用電極端子２に入力した検査信号を用いて、半導体チップ１上の複数の増幅器４、５、６の電気特性を検査することができ、検査時間の短縮も可能となる。

なお、本実施の形態において、各増幅器４、５、６の特性、例えばゲインが異なる場合は、各増幅器４、５、６に入力する電流を、カレントミラー回路７のミラー係数を各増幅器４、５、６の検査に最適な任意の電流量に変えることができる。ミラー係数の調整は、抵抗１８、１９、２０の値およびトランジスタの並列数により行うことができる。

この場合は、検査規格を統一することが可能となり、１つの検査用電極端子２に入力した検査信号を用いた場合でも、各増幅器４、５、６のＤレンジにそれぞれ個別に対応させることができるため、増幅器４、５、６のＤレンジをオーバーしてしまい検査ができなくなるということを防ぐことができる。さらに、検査規格を統一することにより、検査プログラムの作成が容易になり、デバッグが容易になる。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の半導体装置および半導体装置検査方法を説明する。

図４は本実施の形態３の半導体装置の構成を示す回路ブロック図である。図５は本実施の形態３の半導体装置における差動回路の構成を示す回路図である。
本実施の形態３の半導体装置は、図４に示すように、図１の伝達回路３を差動回路１４で構成して半導体チップ化している。また、図５に示すように、検査用電極端子２は差動回路１４に接続し、差動回路１４の各出力端子１５、１６、１７を各増幅器４、５、６の各入力端子１１、１２、１３に接続する。ただし、図５に示す差動回路１４は一構成例であり、同等の機能を有する差動回路を用いてもよい。
次に、本実施の形態の半導体装置検査方法について説明する。

検査用電極端子２に電圧信号を入力し、差動回路１４により電流信号に変換され、複数の増幅器４、５、６に電流信号が各々伝達され、複数の増幅器４、５、６により信号が増幅・演算されて出力される。この出力を測定することにより、各増幅器４、５、６の電気特性を評価する。

本実施の形態によれば、１つの検査用電極端子２に入力した検査信号を用いて各増幅器４、５、６をそれぞれ検査することができるため、検査用電極端子の数を減少させることができ、チップ面積の削減およびコストダウンが可能となる。さらに検査用電極端子と基板の間に発生する寄生容量も低減するため、増幅器１つあたりに影響する寄生容量も低減し、増幅器の高周波特性を向上することができる。また、１つの検査用電極端子２に入力した検査信号を用いて、半導体チップ１上の複数の増幅器４、５、６の電気特性を検査することができ、検査時間の短縮も可能となる。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の半導体装置および半導体装置検査方法を説明する。

図６は本実施の形態４の半導体装置の構成を示す回路ブロック図である。図７は本実施の形態４の半導体装置におけるスイッチ回路とカレントミラー回路の構成を示す回路図である。

本実施の形態４の半導体装置は、図６に示すように、図１の伝達回路３をスイッチ回路２１を接続したカレントミラー回路２２で構成して半導体チップ化している。図６のスイッチ回路２１およびカレントミラー回路２２は、図７のスイッチ回路２３およびカレントミラー回路２４で構成する。図７に示すように、検査用電極端子２はカレントミラー回路２４に接続し、カレントミラー回路２４の各出力端子２５、２６を各増幅器４、５の各入力端子１１、１２に接続する。ただし、図７に示すスイッチ回路２３およびカレントミラー回路２４は一構成例であり、同等の機能を有するスイッチ回路およびカレントミラー回路を用いてもよい。なお、図７では増幅器が２つの場合について説明したが、増幅器の数が３つ以上の場合は、スイッチ回路２３を組み合わせるなどして、スイッチの数を増やすことで実施可能となる。
次に本実施の形態の半導体装置検査方法について説明する。

検査用電極端子２に電流信号を入力すると、スイッチ端子２７がＨｉｇｈ（Ｈレベル）のときは、端子２８には電流が流れないため端子２５に電流が流れ、端子２５に接続された端子１１に電流が流れるため、増幅器４に電流信号が伝達される。このとき、端子２９には電流が流れるため端子２６には電流が流れず、端子２６に接続された端子１２にも電流が流れないため、増幅器５には電流信号が伝達されない。

逆にスイッチ端子２７がＬｏｗ（Ｌレベル）のときは、端子２９には電流が流れないため端子２６に電流が流れ、端子２６に接続された端子１２に電流が流れるため、増幅器５に電流信号が伝達される。このとき、端子２８には電流が流れるため端子２５には電流が流れず、端子２５に接続された端子１１にも電流が流れないため、増幅器４には電流信号が伝達されない。

このようにして、スイッチ端子２７の電位レベル（ＨあるいはＬ）を切り替えることにより、任意の増幅器４もしくは５に電流信号が伝達され、その任意の増幅器４もしくは５により信号が増幅・演算されて出力される。この出力を測定することにより、任意の増幅器４もしくは５の電気特性を評価する。

本実施の形態によれば、１つの検査用電極端子２に入力した検査信号を用いて各増幅器４、５をそれぞれ検査することができるため、検査用電極端子の数を減少させることができ、チップ面積の削減およびコストダウンが可能となる。さらに検査用電極端子と基板の間に発生する寄生容量も低減するため、増幅器１つあたりに影響する寄生容量も低減し、増幅器の高周波特性を向上することができる。また、任意の増幅器のみの測定ができるため、不具合解析の際の不具合箇所の断定が容易になる。
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５の半導体装置および半導体装置検査方法を説明する。

本実施の形態５の半導体装置の構成は図６に示す実施の形態４の回路ブロック図と同一である。図８は本実施の形態５の半導体装置におけるスイッチ回路とカレントミラー回路の構成を示す回路図である。

本実施の形態５の半導体装置は、図６に示すように、実施の形態４の半導体装置と同一であり、図１の伝達回路３をスイッチ回路２１を接続したカレントミラー回路２２で構成して半導体チップ化している。また、本実施の形態５の半導体装置では、図６のスイッチ回路２１およびカレントミラー回路２２は、図８のスイッチ回路３０およびカレントミラー回路３１で構成する。図８に示すように、検査用電極端子２はカレントミラー回路３１に接続し、カレントミラー回路３１の各出力端子３２、３３、３４、３５、３６、３７を各増幅器４、５、６、３８、３９、４０の各入力端子１１、１２、１３、４１、４２、４３に接続する。

ただし、図８に示すスイッチ回路３０およびカレントミラー回路３１は一構成例であり、同等の機能を有するスイッチ回路およびカレントミラー回路を用いてもよい。なお、図８では増幅器群が２つの場合について説明したが、増幅器群の数が３つ以上の場合は、スイッチ回路３０を組み合わせるなどして、スイッチの数を増やすことで実施可能となる。

次に本実施の形態の半導体装置検査方法について説明する。
検査用電極端子２に電流信号を入力すると、スイッチ端子４４がＨｉｇｈ（Ｈレベル）のときは、端子４５、４６、４７には電流が流れないため端子３２、３３、３４に電流が流れ、端子３２、３３、３４に接続された端子１１、１２、１３に電流が流れるため、増幅器群４、５、６に電流信号が伝達される。このとき、端子４８、４９、５０には電流が流れるため端子３５、３６、３７には電流が流れず、端子３５、３６、３７に接続された端子４１、４２、４３にも電流が流れないため、増幅器群３８、３９、４０には電流信号が伝達されない。

逆に、スイッチ端子４４がＬｏｗ（Ｌレベル）のときは、端子４８、４９、５０には電流が流れないため端子３５、３６、３７に電流が流れ、端子３５、３６、３７に接続された端子４１、４２、４３に電流が流れるため、増幅器群３８、３９、４０に電流信号が伝達される。このとき、端子４５、４６、４７には電流が流れるため端子３２、３３、３４には電流が流れず、端子３２、３３、３４に接続された端子１１、１２、１３にも電流が流れないため、増幅器群４、５、６には電流信号が伝達されない。

このようにして、スイッチ端子４４の電位レベル（ＨあるいはＬ）を切り替えることにより、任意の系統の増幅器群４、５、６もしくは３８、３９、４０に電流信号が各々伝達され、それらの任意の系統の増幅器群４、５、６もしくは３８、３９、４０により信号が増幅・演算されて出力される。これらの出力を測定することにより、任意の系統の増幅器群４、５、６もしくは３８、３９、４０の電気特性を評価する。

本実施の形態によれば、１つの検査用電極端子２に入力した検査信号を用いて各増幅器４、５、６および各増幅器３８、３９、４０をそれぞれ検査することができるため、検査用電極端子の数を減少させることができ、チップ面積の削減およびコストダウンが可能となる。さらに検査用電極端子と基板の間に発生する寄生容量も低減するため、増幅器１つあたりに影響する寄生容量も低減し、増幅器の高周波特性を向上することができる。また、任意の増幅器群のみの測定ができるため、不具合解析の際の不具合箇所の断定が容易になる。

本発明の半導体装置および半導体装置検査方法は、検査対象となる回路が同一チップ内に複数個ある場合でも、チップ上の検査用電極端子を、検査対象の回路数と同数設けることなく必要最小限に抑えて、半導体チップの面積を削減することができるとともに、チップ上の１つの検査用電極端子に入力した検査信号により、複数回路の電気的特性を測定することができ、検査時間を短縮することができるものであり、半導体装置として、複数の検査対象の回路などを有する半導体チップなどの検査技術に適用することができる。

本発明の実施の形態１の半導体装置の構成を示す回路ブロック図 本発明の実施の形態２の半導体装置の構成を示す回路ブロック図 同実施の形態２の半導体装置におけるカレントミラー回路の構成回路図 本発明の実施の形態３の半導体装置の構成を示す回路ブロック図 同実施の形態３の半導体装置における差動回路の構成回路図 本発明の実施の形態４の半導体装置の構成を示す回路ブロック図 同実施の形態４の半導体装置におけるスイッチ回路およびカレントミラー回路の構成回路図 本発明の実施の形態５の半導体装置におけるスイッチ回路およびカレントミラー回路の構成回路図

符号の説明

１ 半導体チップ
２ 検査用電極端子
３ 伝達回路
４〜６ 増幅器
７ カレントミラー回路
８〜１３ 端子
１４ 差動回路
１５〜１７ 端子
１８〜２０ 抵抗
２１ スイッチ回路
２２ カレントミラー回路
２３ スイッチ回路
２４ カレントミラー回路
２５、２６ 端子
２７ スイッチ端子
２８、２９ 端子
３０ スイッチ回路
３１ カレントミラー回路
３２〜３７ 端子
３８〜４０ 増幅器
４１〜４３ 端子
４４ スイッチ端子
４５〜５０ 端子

Claims (6)

1. 入力された信号を増幅・演算する増幅器を複数設けて半導体チップ化した半導体装置であって、１つの検査用電極端子と、前記検査用電極端子に入力された信号を前記複数個の増幅器に伝達する伝達回路とを備え、前記伝達回路を差動回路で構成したことを特徴とする半導体装置。
2. 請求項１に記載の半導体装置を検査するに際し、前記１つの検査用電極端子に電圧信号を入力し、前記電圧信号を基にして前記複数個の増幅器の電気特性を検査することを特徴とする半導体装置検査方法。
3. 請求項１に記載の半導体装置であって、前記検査用電極端子からの信号を任意の増幅器へ切り替えるスイッチ回路を設けたことを特徴とする半導体装置。
4. 請求項３に記載の半導体装置を検査するに際し、前記１つの検査用電極端子に検査信号を入力し、前記スイッチ回路の切り替えにより、検査対象とする任意の増幅器を選択し、前記任意の増幅器の電気特性を検査することを特徴とする半導体装置検査方法。
5. 請求項１に記載の半導体装置であって、前記複数の増幅器は異なる複数の信号系統の増幅器群から成り、前記検査用電極端子からの信号を、前記複数の増幅器群から一増幅器群を任意に切り替えて入力するスイッチ回路を設けたことを特徴とする半導体装置。
6. 請求項５に記載の半導体装置を検査するに際し、前記１つの検査用電極端子に検査信号を入力し、前記スイッチ回路の切り替えにより、検査対象とする任意の増幅器群を選択し、前記任意の増幅器群の電気特性を検査することを特徴とする半導体装置検査方法。

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