JP4970640B2 - スクリーニング方法、スクリーニング装置及び記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は集積回路装置の初期不良品をスクリーニングするためのスクリーニング方法、スクリーニング装置及び記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、集積回路装置の初期不良品を除去する手法として、バーンインテストが知られている。バーンインテストは、例えば、Eugene R. Hnatek著、Integrated Circuit Quality and Reliabilityの７１９ページから７２０ページに記載されるように、高温環境下で電気的なストレスを被集積回路装置に印加することで温度依存性のある故障を比較的短時間で顕在化させる手法であり、故障が顕在化した初期不良品を除去して製品全体の信頼性を向上させるために実施される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、バーンインテストは故障を比較的短時間で顕在化させることができる加速試験であるが、除去すべき故障モードや要求される信頼性によっては、例えば、数百時間〜数千時間の長時間の試験時間を要することがある。したがって、初期不良品をより短時間でスクリーニングすることが可能な手法が望まれている。
【０００４】
また、バーンインテストでは、印加されるストレスによって故障の度合が序々に進行するが、故障が完全に顕在化しないと外部から故障として認識することができないため、集積回路装置に欠陥があってもそれを見出すことができないおそれがあった。
【０００５】
本発明は上記したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、故障が顕在化する前に集積回路装置の故障を検出可能にすると共に、初期不良を短時間で除去することができる集積回路装置のスクリーニング方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明のスクリーニング方法は、
集積回路装置の初期不良品をスクリーニングするためのスクリーニング方法であって、
前記集積回路装置に所定の電源電圧を供給すると共に、所定の周期から成るテスト信号を生成して前記集積回路装置に印加し、
前記集積回路装置に流れる電源電流を観測し、前記集積回路装置に印加されるテスト信号に対応した電源電流のパワースペクトルを算出し、
前記初期不良品を含む複数の集積回路装置の電源電流のパワースペクトルに含まれる基本波及び高調波におけるパワーの平均値及び標準偏差を求め、前記基本波及び前記高調波におけるパワーが、前記平均値から前記標準偏差に予め定められた値を乗じた値以上離れている集積回路装置を前記初期不良品と判定する方法である。
【０００７】
ここで、前記集積回路装置には、予めバーンインを実施しておいてもよい。
【０００８】
または、集積回路装置の初期不良品をスクリーニングするためのスクリーニング方法であって、
前記集積回路装置に対するバーンイン前、バーンイン中、及びバーンイン後に、それぞれ前記集積回路装置に所定の電源電圧を供給すると共に、所定の周期から成るテスト信号を生成して前記集積回路装置に印加し、
前記集積回路装置に流れる電源電流を観測し、前記集積回路装置に印加されるテスト信号に対応した電源電流のパワースペクトルを算出し、
前記集積回路装置に対するバーンイン前、バーンイン中、バーンイン後における電源電流のパワースペクトルの時間変化率を求め、該時間変化率が予め定められた判定基準値よりも大きい集積回路装置を初期不良品と判定する方法である。
【０００９】
一方、本発明のスクリーニング装置は、集積回路装置の初期不良品をスクリーニングするスクリーニング装置であって、
所定の周期から成るテスト信号を生成し、前記集積回路装置に印加するテスト信号生成装置と、
前記集積回路装置に所定の電源電圧を供給するテスト電源と、
前記テスト電源から前記集積回路装置に流れる電源電流を観測し、前記集積回路装置に印加されるテスト信号に対応した電源電流のパワースペクトルを算出するスペクトル解析装置と、
前記スペクトル解析装置で算出されたパワースペクトルのデータを保存する観測データ記憶装置と、
前記観測データ記憶装置に保存されたパワースペクトルのデータを読み出し、前記初期不良品を含む複数の集積回路装置の電源電流のパワースペクトルに含まれる基本波及び高調波におけるパワーの平均値及び標準偏差を求め、前記基本波及び前記高調波におけるパワーが、前記平均値から前記標準偏差に予め定められた値を乗じた値以上離れている集積回路装置を前記初期不良品と判定する判定装置と、
を有する構成である。
【００１０】
このとき、前記集積回路装置は、予めバーンインが実施されたものであることが望ましく、前記判定装置は、前記集積回路装置に対するバーンイン前、バーンイン中、バーンイン後における電源電流のパワースペクトルの時間変化率を求め、該時間変化率が予め定められた判定基準値よりも大きい集積回路装置を初期不良品と判定してもよい。
【００１１】
上記のようなスクリーニング方法及び装置では、集積回路装置に初期不良を起すような何らかの欠陥がある場合には良品と異なる異常な電源電流が流れる。したがって、集積回路装置に印加されるテスト信号に対応した電源電流のパワースペクトルデータを解析することで、パワースペクトルデータのばらつきが正規分布を示す良品と、良品と異なるパワースペクトルデータのばらつきの分布を示す初期不良品とを分別することができる。
【００１２】
また、上記処理を集積回路装置に対するバーンイン前、バーンイン中、バーンイン後でそれぞれ行うことで、集積回路装置に欠陥があった場合に、その欠陥がバーンインによって進行する様子が電源電流のパワースペクトルデータの変化として観測することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明について図面を参照して説明する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
本実施形態のスクリーニング方法及び装置は、ＤＵＴ（被試験集積回路装置）にバーンインによるストレスを印加することなく初期不良品をスクリーニングすることが可能な方法及び装置である。
【００１５】
図１は本発明のスクリーニング装置の第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態のスクリーニング装置は、所定のテスト信号を生成してＤＵＴ４に印加するテスト信号生成装置１と、ＤＵＴ４に所定の電源電圧を供給するテスト電源２と、テスト電源２からＤＵＴ４に流れる電源電流を観測し、ＤＵＴ４に印加されるテスト信号に対応した電源電流のパワースペクトルデータを算出するスペクトル解析装置３と、スペクトル解析装置３で算出されたパワースペクトルデータを保存する観測データ記憶装置５と、観測データ記憶装置５に保存されたパワースペクトルデータを解析し、ＤＵＴ４の初期不良の有無を判定する判定装置６と、テスト信号生成装置１、テスト電源２、スペクトル解析装置３、及び判定装置６の動作をそれぞれ制御する主制御装置７とを有する構成である。なお、主制御装置７は、テスト信号生成装置１、テスト電源２、スペクトル解析装置３、及び判定装置６をそれぞれ制御し、初期不良品をスクリーニングするためのスクリーニング処理を自動で実施するための装置である。したがって、例えば、検査員がテスト信号生成装置１、テスト電源２、スペクトル解析装置３、観測データ記憶装置５及び判定装置６をそれぞれ操作して初期不良品をスクリーニングする場合は無くてもよい。
【００１７】
次に、本発明のスクリーニング方法の原理について図２及び図３を用いて説明する。
【００１８】
図２はＤＵＴに流れる電源電流のパワースペクトルの一例を示すグラフであり、図３は良品及び初期不良品のパワースペクトルデータのばらつきの一例を示すグラフである。なお、図２は、周期Ｔ＝１３．３ｍｓｅｃのテスト信号をＤＵＴ４に印加したときの電源電流のパワースペクトルの様子を示している。
【００１９】
図１に示したテスト電源２からＤＵＴ４に流れる電源電流には、負荷であるＤＵＴ４の内部状態を反映する多くの情報が含まれている。すなわち、初期不良を起すような欠陥、例えば、配線の接続不良やトランジスタの損傷など、何らかの欠陥がある場合には良品と異なる異常な電源電流が流れる。
【００２０】
したがって、ＤＵＴ４に流れる電源電流を解析し、良品と異なる電源電流が流れるＤＵＴ４を見い出すことで初期不良品を検出することができる。本発明では、電源電流を解析する手法として電源電流のパワースペクトルデータを用いる。
【００２１】
ＤＵＴ４に所定時間Ｔのテストパターンから成るテスト信号を周期的に印加するとＤＵＴ４に流れる電源電流も周期Ｔとなる。したがって、電源電流のパワースペクトルは、例えば、図２に示すように基本周波数１／Ｔ（１／１３．３ｍｓｅｃ＝７５Ｈｚ）とその整数倍の高調波を有する波形となる。
【００２２】
ところで、ＤＵＴ４に流れる異常な電源電流のパワースペクトルを検出するためには、良／不良を判定するための判定基準として良品の電源電流のパワースペクトルデータが必要である。しかしながら、初期不良品を含む複数のＤＵＴ４が与えられたときに、試験することなくそれらの中から良品を選定することは困難である。本発明では複数のＤＵＴ４に初期不良品の占める割合が少ないことに着目する。すなわち、ＤＵＴ４の多くは良品であり、スクリーニングすべき初期不良品は少数であることを利用して初期不良品を検出する。
【００２３】
図３に示すように、一般に、良品の電源電流のパワースペクトルデータのばらつき（図２に示したような基本周波数とその高調波のパワーのばらつき）は、集積回路装置の特性の差によって平均値を中心とする正規分布となる。一方、初期不良品の電源電流のパワースペクトルデータのばらつきは異常な電源電流のために良品とは異なった分布になる。したがって、初期不良品を含む複数のＤＵＴ４の電源電流のパワースペクトルのばらつきを求めると、初期不良品は正規分布から大きく外れた値を示す。本発明は、初期不良品を含む複数のＤＵＴ４の電源電流のパワースペクトルデータの分布率を求め、所定の判定基準値よりも大きいＤＵＴ４を初期不良品と判定する。
【００２４】
次に、本実施形態のスクリーニング方法の処理手順について図面を参照して説明する。
【００２５】
図４は本発明のスクリーニング方法の第１の実施の形態の処理手順を示すフローチャートであり、図５は図１に示したテスト信号生成装置が生成するテスト信号の様子を示す模式図である。
【００２６】
図４において、まず、テスト信号生成装置１は、主制御装置７の制御により、所定のテストパターン（テスト信号）を生成し、ＤＵＴ４の所定の入力端子にそれぞれ印加する（ステップＳ１）。
【００２７】
テスト信号生成装置１で生成するテスト信号には、図５（ａ）に示すように所定時間Ｔのテストパターンを１度だけ印加する信号、図５（ｂ）に示すように所定時間Ｔのテストパターンを連続して複数回印加する信号、あるいは図５（ｃ）に示すように所定時間Ｔのテストパターンを休止期間Ｔ０を挟んで複数回印加する信号等がある。
【００２８】
また、テスト電源２は、主制御装置７の制御により、ＤＵＴ４の電源端子にスペクトル解析装置３を介して所定の電源電圧を供給する（ステップＳ２）。
【００２９】
テスト電源２からＤＵＴ４に供給する電源電圧には、所定の一定電圧、時間変化する電源電圧、あるいはテスト信号に同期して時間変化する電源電圧等がある。
【００３０】
次に、スペクトル解析装置３は、主制御装置７の制御により、テスト電源２からＤＵＴ４に流れる電源電流を観測し（ステップＳ３）、ＤＵＴ４に流れる電源電流のパワースペクトルデータを算出する（ステップＳ４）。
【００３１】
スペクトル解析装置３は、予め定められたサンプリングタイミング毎にＤＵＴ４の電源電流の値（サンプリングデータ）を取り込み、サンプリングデータから電源電流のパワースペクトルを算出する。具体的には、離散フーリエ変換(Discrete Fourier Transform: DFT)、あるいは高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform: FFT)を行う。
【００３２】
なお、ＤＵＴ４に印加されるテスト信号が図５（ａ）に示すように所定時間Ｔのテストパターンが１回だけ印加される信号の場合、ＤＵＴ４に流れる電源電流は周期性を持たない。しかしながら、テスト信号の印加されている期間Ｔ、あるいはテスト信号印加後の一定期間Ｔ１を含むＴ＋Ｔ１を１周期と見なして電源電流のパワースペクトルが算出される。その場合、電源電流のパワースペクトルデータは、基本周波数１／Ｔ、あるいは１／（Ｔ＋Ｔ１）と、その整数倍の高調波を含むデータとなる。
【００３３】
また、ＤＵＴ４に印加されるテスト信号が図５（ｂ）に示すように所定時間Ｔのテストパターンが周期的に印加される信号の場合、ＤＵＴ４の電源電流も周期Ｔで流れる。したがって、電源電流のパワースペクトルデータは、基本周波数１／Ｔと、その整数倍の高調波を含むデータとなる。
【００３４】
さらに、ＤＵＴ４に印加されるテスト信号が図５（ｃ）に示すように休止期間(Ｔ０)を挟んで所定時間Ｔのテストパターンが周期的に印加される信号の場合、テスト信号の印加周期はＴ＋Ｔ０となり、ＤＵＴ４の電源電流もＴ＋Ｔ０の周期で流れる。この場合、電源電流のパワースペクトルデータは、基本周波数１／（Ｔ＋Ｔ０）と、その整数倍の高調波を含むデータとなる。
【００３５】
スペクトル解析装置３で算出されたパワースペクトルデータは、各ＤＵＴ４毎に観測データ記憶装置５に保存される（ステップＳ５）。
【００３６】
次に、判定装置６は、主制御装置７の制御により、観測データ記憶装置５に保存された各ＤＵＴ４のパワースペクトルデータを読み出し、ＤＵＴ４の初期不良の有無を判定する（ステップＳ６）。
【００３７】
以下に判定装置６で実行する判定処理について具体的に説明する。
【００３８】
図６は図１に示したスクリーニング装置のパワースペクトルデータの測定結果の一例を示すテーブル図である。
【００３９】
例えば、図６に示すように、スペクトル解析装置３によってｓａｍｐ１からｓａｍｐ３３までの３３個のＤＵＴ４のパワースペクトルデータが算出されたとする。なお、図６には、パワースペクトルの基本周波数、及びその１０次高調波までの値をそれぞれ示している。また、基準周波数及び各高調波における電源電流のパワースペクトルデータの平均値と標準偏差も示している。
【００４０】
ここで、パワースペクトルデータの標準偏差をσとし、初期不良品の判定基準をパワースペクトルデータの平均値から５σ以上離れた値とすると、枠で囲んだｓａｍｐ２２の１、２、３、５、７、１０次の各高調波のパワーがその平均値から５σ以上離れている。したがって、この場合は、ｓａｍｐ２２を初期不良品であると判定する。なお、初期不良品であるか否かの判定基準は、平均値から５σ以上に限定する必要はなく、パワースペクトルデータの測定値に応じて適宜設定すればよい。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態のスクリーニング方法によれば、ＤＵＴ４にバーンインを実施することなく初期不良を検出することができるため、バーンイン時間が不要になり、短時間で初期不良品を除去することができる。
【００４２】
（第２の実施の形態）
次に本発明のスクリーニング方法の第２の実施の形態について説明する。
【００４３】
本実施形態のスクリーニング方法は、ＤＵＴに短時間バーンインを行った後、第１の実施の形態と同様の装置及び方法を用いて初期不良を判定する方法である。スクリーニング装置の構成及びその処理手順は第１の実施の構成と同様であるため、その説明は省略する。
【００４４】
本実施形態のスクリーニング方法によれば、ＤＵＴに初期不良が存在する場合に、ＤＵＴに対して短時間バーンインを実施することで、その初期不良の原因である欠陥が進行するため、第１の実施の形態よりも初期不良を確実に検出することができる。
【００４５】
（第３の実施の形態）
次に本発明のスクリーニング方法の第３の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００４６】
本実施形態のスクリーニング方法は、ＤＵＴに対するバーンイン前、バーンイン中、及びバーンイン後の電源電流をそれぞれ観測し、電源電流のパワースペクトルデータをそれぞれ算出して初期不良の有無を判定する方法である。
【００４７】
したがって、本実施形態では図５のフローチャートで示した第１の実施形態と同様の処理手順をバーンイン前、バーンイン中、及びバーンイン後において実施し、各々のパワースペクトルデータを観測データ記憶装置に保存する。そして、判定装置は、各ＤＵＴの電源電流のパワースペクトルデータの、バーンイン前、バーンイン中、及びバーンイン後における時間変化率を算出し、予め定められた判定基準値以上の時間変化率を示すＤＵＴを初期不良品として判定する。スクリーニング装置のその他の構成及び処理手順は第１の実施の構成と同様であるため、その説明は省略する。
【００４８】
図７はバーンイン実施によるＤＵＴの電源電流のパワースペクトルデータの変化の一例を示すグラフである。
【００４９】
図７に示すように、良品は、初期不良となるような欠陥がないため、バーンインを実施しても劣化がほとんどない。また、電源電流のパワースペクトルデータも変化しないか、あるいは変化してもごくわずかである。
【００５０】
一方、初期不良品は、欠陥が存在するために、その欠陥がバーンインによって進行していく。そのため電源電流のパワースペクトルデータも大きく変化して時間変化率が大きくなる。すなわち、欠陥の存在するＤＵＴの電源電流のパワースペクトルデータはバーンインの実施によって大きく変化するため、バーンイン実施による電源電流のパワースペクトルの時間変化率によって初期不良品を検出することができる。
【００５１】
本実施形態のスクリーニング方法によれば、ＤＵＴに欠陥があった場合に、その欠陥がバーンインによって進行する様子が電源電流のパワースペクトルデータの変化として観測することができる。したがって、初期不良品の劣化の進行具合が分かるため、初期不良品のスクリーニングをより正確に行うことができる。
【００５２】
（第４の実施の形態）
次に本発明のスクリーニング方法の第４の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００５３】
図８は本発明のスクリーニング装置の第４の実施の形態の構成を示すブロック図であり、図９は図８に示したコンピュータの一構成例を示すブロック図である。
【００５４】
図８に示すように、本実施形態のスクリーニング装置は、図１に示した観測データ記憶装置、判定装置、及び主制御装置をコンピュータ８に置き換えた構成である。その他の構成は第１の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
【００５５】
図９に示すように、コンピュータ８は、プログラムにしたがって所定の処理を実行する処理装置１０と、処理装置１０に対してコマンドや情報等を入力するための入力装置２０と、処理装置１０の処理結果をモニタするための出力装置３０とを有する構成である。
【００５６】
処理装置１０は、ＣＰＵ１１と、ＣＰＵ１１の処理に必要な情報を一時的に記憶する主記憶装置１２と、ＣＰＵ１１に、テスト信号生成装置、テスト電源、及びスペクトル解析装置を制御させるための制御プログラムが記録された記録媒体１３と、スペクトル解析装置が算出したＤＵＴに流れる電源電流のパワースペクトルデータを保存する観測データ記憶装置１４と、主記憶装置１２、記録媒体１３及び観測データ記憶装置１４とのデータ転送を制御するメモリ制御インタフェース部１５と、入力装置２０及び出力装置３０とのインタフェース装置であるＩ／Ｏインタフェース部１６と、テスト信号生成装置、テスト電源、及びスペクトル解析装置とデータの送受信を行うための通信制御装置１７とを備え、それらがバス１８を介して接続された構成である。
【００５７】
処理装置１０は、記録媒体１３に記録された制御プログラムにしたがって、第１の実施の形態〜第３の実施の形態と同様に、テスト信号生成装置、テスト電源、及びスペクトル解析装置の動作をそれぞれ制御すると共に、観測データ記憶装置、及び判定装置の処理を実行する。なお、記録媒体１３は、磁気ディスク、半導体メモリ、光ディスクあるいはその他の記録媒体であってもよい。
【００５８】
本実施形態のような構成であっても、第１の実施の形態〜第３の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているので、以下に記載する効果を奏する。
【００６０】
集積回路装置に所定の電源電圧を供給すると共に、所定の周期から成るテスト信号を生成して集積回路装置に印加し、集積回路装置に流れる電源電流を観測し、集積回路装置に印加されるテスト信号に対応した電源電流のパワースペクトルデータを算出し、初期不良品を含む複数の集積回路装置の電源電流のパワースペクトルデータの分布率を求め、パワースペクトルデータが所定の判定基準値よりも大きい集積回路装置を初期不良品と判定することで、集積回路装置にバーンインを実施することなく初期不良を検出することができるため、バーンイン時間が不要になり、短時間で初期不良品を除去することができる。
【００６１】
また、集積回路装置に予め短時間バーンインを実施しておくことで、その初期不良の原因である欠陥が進行するため、初期不良を確実に検出することができる。
【００６２】
さらに、集積回路装置に対するバーンイン前、バーンイン中、バーンイン後における電源電流のパワースペクトルデータの変化率を求めることで、集積回路装置に欠陥があった場合に、その欠陥がバーンインによって進行する様子が電源電流のパワースペクトルデータの変化として観測することができる。したがって、初期不良品の劣化の進行具合が分かるため、該変化率が所定の判定基準値よりも大きい集積回路装置を初期不良品と判定することで、初期不良品のスクリーニングをより正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスクリーニング装置の第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】ＤＵＴに流れる電源電流のパワースペクトルの一例を示すグラフである。
【図３】良品及び初期不良品の特性のパワースペクトルデータのばらつきの一例を示すグラフである。
【図４】本発明のスクリーニング方法の第１の実施の形態の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図１に示したテスト信号生成装置が生成するテスト信号の様子を示す模式図である。
【図６】図１に示したスクリーニング装置のパワースペクトルデータの測定結果の一例を示すテーブル図である。
【図７】バーンイン実施によるＤＵＴの電源電流のパワースペクトルデータの変化の一例を示すグラフである。
【図８】本発明のスクリーニング装置の第４の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示したコンピュータの一構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ テスト信号生成装置
２ テスト電源
３ スペクトル解析装置
４ ＤＵＴ
５、１４ 観測データ記憶装置
６ 判定装置
７ 主制御装置
８ コンピュータ
１０ 処理装置
１１ ＣＰＵ
１２ 主記憶装置
１３ 記録媒体
１５ メモリ制御インタフェース部
１６ Ｉ／Ｏインタフェース部
１７ 通信制御装置
１８ バス
２０ 入力装置
３０ 出力装置
【発明の属する技術分野】
本発明は集積回路装置の初期不良品をスクリーニングするためのスクリーニング方法、スクリーニング装置及び記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、集積回路装置の初期不良品を除去する手法として、バーンインテストが知られている。バーンインテストは、例えば、Eugene R. Hnatek著、Integrated Circuit Quality and Reliabilityの７１９ページから７２０ページに記載されるように、高温環境下で電気的なストレスを被集積回路装置に印加することで温度依存性のある故障を比較的短時間で顕在化させる手法であり、故障が顕在化した初期不良品を除去して製品全体の信頼性を向上させるために実施される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、バーンインテストは故障を比較的短時間で顕在化させることができる加速試験であるが、除去すべき故障モードや要求される信頼性によっては、例えば、数百時間〜数千時間の長時間の試験時間を要することがある。したがって、初期不良品をより短時間でスクリーニングすることが可能な手法が望まれている。
【０００４】
また、バーンインテストでは、印加されるストレスによって故障の度合が序々に進行するが、故障が完全に顕在化しないと外部から故障として認識することができないため、集積回路装置に欠陥があってもそれを見出すことができないおそれがあった。
【０００５】
本発明は上記したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、故障が顕在化する前に集積回路装置の故障を検出可能にすると共に、初期不良を短時間で除去することができる集積回路装置のスクリーニング方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明のスクリーニング方法は、
集積回路装置の初期不良品をスクリーニングするためのスクリーニング方法であって、
前記集積回路装置に所定の電源電圧を供給すると共に、所定の周期から成るテスト信号を生成して前記集積回路装置に印加し、
前記集積回路装置に流れる電源電流を観測し、前記集積回路装置に印加されるテスト信号に対応した電源電流のパワースペクトルを算出し、
前記初期不良品を含む複数の集積回路装置の電源電流のパワースペクトルに含まれる基本波及び高調波におけるパワーの平均値及び標準偏差を求め、前記基本波及び前記高調波におけるパワーが、前記平均値から前記標準偏差に予め定められた値を乗じた値以上離れている集積回路装置を前記初期不良品と判定する方法である。
【０００７】
ここで、前記集積回路装置には、予めバーンインを実施しておいてもよい。
【０００８】
または、集積回路装置の初期不良品をスクリーニングするためのスクリーニング方法であって、
前記集積回路装置に対するバーンイン前、バーンイン中、及びバーンイン後に、それぞれ前記集積回路装置に所定の電源電圧を供給すると共に、所定の周期から成るテスト信号を生成して前記集積回路装置に印加し、
前記集積回路装置に流れる電源電流を観測し、前記集積回路装置に印加されるテスト信号に対応した電源電流のパワースペクトルを算出し、
前記集積回路装置に対するバーンイン前、バーンイン中、バーンイン後における電源電流のパワースペクトルの時間変化率を求め、該時間変化率が予め定められた判定基準値よりも大きい集積回路装置を初期不良品と判定する方法である。
【０００９】
一方、本発明のスクリーニング装置は、集積回路装置の初期不良品をスクリーニングするスクリーニング装置であって、
所定の周期から成るテスト信号を生成し、前記集積回路装置に印加するテスト信号生成装置と、
前記集積回路装置に所定の電源電圧を供給するテスト電源と、
前記テスト電源から前記集積回路装置に流れる電源電流を観測し、前記集積回路装置に印加されるテスト信号に対応した電源電流のパワースペクトルを算出するスペクトル解析装置と、
前記スペクトル解析装置で算出されたパワースペクトルのデータを保存する観測データ記憶装置と、
前記観測データ記憶装置に保存されたパワースペクトルのデータを読み出し、前記初期不良品を含む複数の集積回路装置の電源電流のパワースペクトルに含まれる基本波及び高調波におけるパワーの平均値及び標準偏差を求め、前記基本波及び前記高調波におけるパワーが、前記平均値から前記標準偏差に予め定められた値を乗じた値以上離れている集積回路装置を前記初期不良品と判定する判定装置と、
を有する構成である。
【００１０】
このとき、前記集積回路装置は、予めバーンインが実施されたものであることが望ましく、前記判定装置は、前記集積回路装置に対するバーンイン前、バーンイン中、バーンイン後における電源電流のパワースペクトルの時間変化率を求め、該時間変化率が予め定められた判定基準値よりも大きい集積回路装置を初期不良品と判定してもよい。
【００１１】
上記のようなスクリーニング方法及び装置では、集積回路装置に初期不良を起すような何らかの欠陥がある場合には良品と異なる異常な電源電流が流れる。したがって、集積回路装置に印加されるテスト信号に対応した電源電流のパワースペクトルデータを解析することで、パワースペクトルデータのばらつきが正規分布を示す良品と、良品と異なるパワースペクトルデータのばらつきの分布を示す初期不良品とを分別することができる。
【００１２】
また、上記処理を集積回路装置に対するバーンイン前、バーンイン中、バーンイン後でそれぞれ行うことで、集積回路装置に欠陥があった場合に、その欠陥がバーンインによって進行する様子が電源電流のパワースペクトルデータの変化として観測することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明について図面を参照して説明する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
本実施形態のスクリーニング方法及び装置は、ＤＵＴ（被試験集積回路装置）にバーンインによるストレスを印加することなく初期不良品をスクリーニングすることが可能な方法及び装置である。
【００１５】
図１は本発明のスクリーニング装置の第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態のスクリーニング装置は、所定のテスト信号を生成してＤＵＴ４に印加するテスト信号生成装置１と、ＤＵＴ４に所定の電源電圧を供給するテスト電源２と、テスト電源２からＤＵＴ４に流れる電源電流を観測し、ＤＵＴ４に印加されるテスト信号に対応した電源電流のパワースペクトルデータを算出するスペクトル解析装置３と、スペクトル解析装置３で算出されたパワースペクトルデータを保存する観測データ記憶装置５と、観測データ記憶装置５に保存されたパワースペクトルデータを解析し、ＤＵＴ４の初期不良の有無を判定する判定装置６と、テスト信号生成装置１、テスト電源２、スペクトル解析装置３、及び判定装置６の動作をそれぞれ制御する主制御装置７とを有する構成である。なお、主制御装置７は、テスト信号生成装置１、テスト電源２、スペクトル解析装置３、及び判定装置６をそれぞれ制御し、初期不良品をスクリーニングするためのスクリーニング処理を自動で実施するための装置である。したがって、例えば、検査員がテスト信号生成装置１、テスト電源２、スペクトル解析装置３、観測データ記憶装置５及び判定装置６をそれぞれ操作して初期不良品をスクリーニングする場合は無くてもよい。
【００１７】
次に、本発明のスクリーニング方法の原理について図２及び図３を用いて説明する。
【００１８】
図２はＤＵＴに流れる電源電流のパワースペクトルの一例を示すグラフであり、図３は良品及び初期不良品のパワースペクトルデータのばらつきの一例を示すグラフである。なお、図２は、周期Ｔ＝１３．３ｍｓｅｃのテスト信号をＤＵＴ４に印加したときの電源電流のパワースペクトルの様子を示している。
【００１９】
図１に示したテスト電源２からＤＵＴ４に流れる電源電流には、負荷であるＤＵＴ４の内部状態を反映する多くの情報が含まれている。すなわち、初期不良を起すような欠陥、例えば、配線の接続不良やトランジスタの損傷など、何らかの欠陥がある場合には良品と異なる異常な電源電流が流れる。
【００２０】
したがって、ＤＵＴ４に流れる電源電流を解析し、良品と異なる電源電流が流れるＤＵＴ４を見い出すことで初期不良品を検出することができる。本発明では、電源電流を解析する手法として電源電流のパワースペクトルデータを用いる。
【００２１】
ＤＵＴ４に所定時間Ｔのテストパターンから成るテスト信号を周期的に印加するとＤＵＴ４に流れる電源電流も周期Ｔとなる。したがって、電源電流のパワースペクトルは、例えば、図２に示すように基本周波数１／Ｔ（１／１３．３ｍｓｅｃ＝７５Ｈｚ）とその整数倍の高調波を有する波形となる。
【００２２】
ところで、ＤＵＴ４に流れる異常な電源電流のパワースペクトルを検出するためには、良／不良を判定するための判定基準として良品の電源電流のパワースペクトルデータが必要である。しかしながら、初期不良品を含む複数のＤＵＴ４が与えられたときに、試験することなくそれらの中から良品を選定することは困難である。本発明では複数のＤＵＴ４に初期不良品の占める割合が少ないことに着目する。すなわち、ＤＵＴ４の多くは良品であり、スクリーニングすべき初期不良品は少数であることを利用して初期不良品を検出する。
【００２３】
図３に示すように、一般に、良品の電源電流のパワースペクトルデータのばらつき（図２に示したような基本周波数とその高調波のパワーのばらつき）は、集積回路装置の特性の差によって平均値を中心とする正規分布となる。一方、初期不良品の電源電流のパワースペクトルデータのばらつきは異常な電源電流のために良品とは異なった分布になる。したがって、初期不良品を含む複数のＤＵＴ４の電源電流のパワースペクトルのばらつきを求めると、初期不良品は正規分布から大きく外れた値を示す。本発明は、初期不良品を含む複数のＤＵＴ４の電源電流のパワースペクトルデータの分布率を求め、所定の判定基準値よりも大きいＤＵＴ４を初期不良品と判定する。
【００２４】
次に、本実施形態のスクリーニング方法の処理手順について図面を参照して説明する。
【００２５】
図４は本発明のスクリーニング方法の第１の実施の形態の処理手順を示すフローチャートであり、図５は図１に示したテスト信号生成装置が生成するテスト信号の様子を示す模式図である。
【００２６】
図４において、まず、テスト信号生成装置１は、主制御装置７の制御により、所定のテストパターン（テスト信号）を生成し、ＤＵＴ４の所定の入力端子にそれぞれ印加する（ステップＳ１）。
【００２７】
テスト信号生成装置１で生成するテスト信号には、図５（ａ）に示すように所定時間Ｔのテストパターンを１度だけ印加する信号、図５（ｂ）に示すように所定時間Ｔのテストパターンを連続して複数回印加する信号、あるいは図５（ｃ）に示すように所定時間Ｔのテストパターンを休止期間Ｔ０を挟んで複数回印加する信号等がある。
【００２８】
また、テスト電源２は、主制御装置７の制御により、ＤＵＴ４の電源端子にスペクトル解析装置３を介して所定の電源電圧を供給する（ステップＳ２）。
【００２９】
テスト電源２からＤＵＴ４に供給する電源電圧には、所定の一定電圧、時間変化する電源電圧、あるいはテスト信号に同期して時間変化する電源電圧等がある。
【００３０】
次に、スペクトル解析装置３は、主制御装置７の制御により、テスト電源２からＤＵＴ４に流れる電源電流を観測し（ステップＳ３）、ＤＵＴ４に流れる電源電流のパワースペクトルデータを算出する（ステップＳ４）。
【００３１】
スペクトル解析装置３は、予め定められたサンプリングタイミング毎にＤＵＴ４の電源電流の値（サンプリングデータ）を取り込み、サンプリングデータから電源電流のパワースペクトルを算出する。具体的には、離散フーリエ変換(Discrete Fourier Transform: DFT)、あるいは高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform: FFT)を行う。
【００３２】
なお、ＤＵＴ４に印加されるテスト信号が図５（ａ）に示すように所定時間Ｔのテストパターンが１回だけ印加される信号の場合、ＤＵＴ４に流れる電源電流は周期性を持たない。しかしながら、テスト信号の印加されている期間Ｔ、あるいはテスト信号印加後の一定期間Ｔ１を含むＴ＋Ｔ１を１周期と見なして電源電流のパワースペクトルが算出される。その場合、電源電流のパワースペクトルデータは、基本周波数１／Ｔ、あるいは１／（Ｔ＋Ｔ１）と、その整数倍の高調波を含むデータとなる。
【００３３】
また、ＤＵＴ４に印加されるテスト信号が図５（ｂ）に示すように所定時間Ｔのテストパターンが周期的に印加される信号の場合、ＤＵＴ４の電源電流も周期Ｔで流れる。したがって、電源電流のパワースペクトルデータは、基本周波数１／Ｔと、その整数倍の高調波を含むデータとなる。
【００３４】
さらに、ＤＵＴ４に印加されるテスト信号が図５（ｃ）に示すように休止期間(Ｔ０)を挟んで所定時間Ｔのテストパターンが周期的に印加される信号の場合、テスト信号の印加周期はＴ＋Ｔ０となり、ＤＵＴ４の電源電流もＴ＋Ｔ０の周期で流れる。この場合、電源電流のパワースペクトルデータは、基本周波数１／（Ｔ＋Ｔ０）と、その整数倍の高調波を含むデータとなる。
【００３５】
スペクトル解析装置３で算出されたパワースペクトルデータは、各ＤＵＴ４毎に観測データ記憶装置５に保存される（ステップＳ５）。
【００３６】
次に、判定装置６は、主制御装置７の制御により、観測データ記憶装置５に保存された各ＤＵＴ４のパワースペクトルデータを読み出し、ＤＵＴ４の初期不良の有無を判定する（ステップＳ６）。
【００３７】
以下に判定装置６で実行する判定処理について具体的に説明する。
【００３８】
図６は図１に示したスクリーニング装置のパワースペクトルデータの測定結果の一例を示すテーブル図である。
【００３９】
例えば、図６に示すように、スペクトル解析装置３によってｓａｍｐ１からｓａｍｐ３３までの３３個のＤＵＴ４のパワースペクトルデータが算出されたとする。なお、図６には、パワースペクトルの基本周波数、及びその１０次高調波までの値をそれぞれ示している。また、基準周波数及び各高調波における電源電流のパワースペクトルデータの平均値と標準偏差も示している。
【００４０】
ここで、パワースペクトルデータの標準偏差をσとし、初期不良品の判定基準をパワースペクトルデータの平均値から５σ以上離れた値とすると、枠で囲んだｓａｍｐ２２の１、２、３、５、７、１０次の各高調波のパワーがその平均値から５σ以上離れている。したがって、この場合は、ｓａｍｐ２２を初期不良品であると判定する。なお、初期不良品であるか否かの判定基準は、平均値から５σ以上に限定する必要はなく、パワースペクトルデータの測定値に応じて適宜設定すればよい。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態のスクリーニング方法によれば、ＤＵＴ４にバーンインを実施することなく初期不良を検出することができるため、バーンイン時間が不要になり、短時間で初期不良品を除去することができる。
【００４２】
（第２の実施の形態）
次に本発明のスクリーニング方法の第２の実施の形態について説明する。
【００４３】
本実施形態のスクリーニング方法は、ＤＵＴに短時間バーンインを行った後、第１の実施の形態と同様の装置及び方法を用いて初期不良を判定する方法である。スクリーニング装置の構成及びその処理手順は第１の実施の構成と同様であるため、その説明は省略する。
【００４４】
本実施形態のスクリーニング方法によれば、ＤＵＴに初期不良が存在する場合に、ＤＵＴに対して短時間バーンインを実施することで、その初期不良の原因である欠陥が進行するため、第１の実施の形態よりも初期不良を確実に検出することができる。
【００４５】
（第３の実施の形態）
次に本発明のスクリーニング方法の第３の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００４６】
本実施形態のスクリーニング方法は、ＤＵＴに対するバーンイン前、バーンイン中、及びバーンイン後の電源電流をそれぞれ観測し、電源電流のパワースペクトルデータをそれぞれ算出して初期不良の有無を判定する方法である。
【００４７】
したがって、本実施形態では図５のフローチャートで示した第１の実施形態と同様の処理手順をバーンイン前、バーンイン中、及びバーンイン後において実施し、各々のパワースペクトルデータを観測データ記憶装置に保存する。そして、判定装置は、各ＤＵＴの電源電流のパワースペクトルデータの、バーンイン前、バーンイン中、及びバーンイン後における時間変化率を算出し、予め定められた判定基準値以上の時間変化率を示すＤＵＴを初期不良品として判定する。スクリーニング装置のその他の構成及び処理手順は第１の実施の構成と同様であるため、その説明は省略する。
【００４８】
図７はバーンイン実施によるＤＵＴの電源電流のパワースペクトルデータの変化の一例を示すグラフである。
【００４９】
図７に示すように、良品は、初期不良となるような欠陥がないため、バーンインを実施しても劣化がほとんどない。また、電源電流のパワースペクトルデータも変化しないか、あるいは変化してもごくわずかである。
【００５０】
一方、初期不良品は、欠陥が存在するために、その欠陥がバーンインによって進行していく。そのため電源電流のパワースペクトルデータも大きく変化して時間変化率が大きくなる。すなわち、欠陥の存在するＤＵＴの電源電流のパワースペクトルデータはバーンインの実施によって大きく変化するため、バーンイン実施による電源電流のパワースペクトルの時間変化率によって初期不良品を検出することができる。
【００５１】
本実施形態のスクリーニング方法によれば、ＤＵＴに欠陥があった場合に、その欠陥がバーンインによって進行する様子が電源電流のパワースペクトルデータの変化として観測することができる。したがって、初期不良品の劣化の進行具合が分かるため、初期不良品のスクリーニングをより正確に行うことができる。
【００５２】
（第４の実施の形態）
次に本発明のスクリーニング方法の第４の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００５３】
図８は本発明のスクリーニング装置の第４の実施の形態の構成を示すブロック図であり、図９は図８に示したコンピュータの一構成例を示すブロック図である。
【００５４】
図８に示すように、本実施形態のスクリーニング装置は、図１に示した観測データ記憶装置、判定装置、及び主制御装置をコンピュータ８に置き換えた構成である。その他の構成は第１の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
【００５５】
図９に示すように、コンピュータ８は、プログラムにしたがって所定の処理を実行する処理装置１０と、処理装置１０に対してコマンドや情報等を入力するための入力装置２０と、処理装置１０の処理結果をモニタするための出力装置３０とを有する構成である。
【００５６】
処理装置１０は、ＣＰＵ１１と、ＣＰＵ１１の処理に必要な情報を一時的に記憶する主記憶装置１２と、ＣＰＵ１１に、テスト信号生成装置、テスト電源、及びスペクトル解析装置を制御させるための制御プログラムが記録された記録媒体１３と、スペクトル解析装置が算出したＤＵＴに流れる電源電流のパワースペクトルデータを保存する観測データ記憶装置１４と、主記憶装置１２、記録媒体１３及び観測データ記憶装置１４とのデータ転送を制御するメモリ制御インタフェース部１５と、入力装置２０及び出力装置３０とのインタフェース装置であるＩ／Ｏインタフェース部１６と、テスト信号生成装置、テスト電源、及びスペクトル解析装置とデータの送受信を行うための通信制御装置１７とを備え、それらがバス１８を介して接続された構成である。
【００５７】
処理装置１０は、記録媒体１３に記録された制御プログラムにしたがって、第１の実施の形態〜第３の実施の形態と同様に、テスト信号生成装置、テスト電源、及びスペクトル解析装置の動作をそれぞれ制御すると共に、観測データ記憶装置、及び判定装置の処理を実行する。なお、記録媒体１３は、磁気ディスク、半導体メモリ、光ディスクあるいはその他の記録媒体であってもよい。
【００５８】
本実施形態のような構成であっても、第１の実施の形態〜第３の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているので、以下に記載する効果を奏する。
【００６０】
集積回路装置に所定の電源電圧を供給すると共に、所定の周期から成るテスト信号を生成して集積回路装置に印加し、集積回路装置に流れる電源電流を観測し、集積回路装置に印加されるテスト信号に対応した電源電流のパワースペクトルデータを算出し、初期不良品を含む複数の集積回路装置の電源電流のパワースペクトルデータの分布率を求め、パワースペクトルデータが所定の判定基準値よりも大きい集積回路装置を初期不良品と判定することで、集積回路装置にバーンインを実施することなく初期不良を検出することができるため、バーンイン時間が不要になり、短時間で初期不良品を除去することができる。
【００６１】
また、集積回路装置に予め短時間バーンインを実施しておくことで、その初期不良の原因である欠陥が進行するため、初期不良を確実に検出することができる。
【００６２】
さらに、集積回路装置に対するバーンイン前、バーンイン中、バーンイン後における電源電流のパワースペクトルデータの変化率を求めることで、集積回路装置に欠陥があった場合に、その欠陥がバーンインによって進行する様子が電源電流のパワースペクトルデータの変化として観測することができる。したがって、初期不良品の劣化の進行具合が分かるため、該変化率が所定の判定基準値よりも大きい集積回路装置を初期不良品と判定することで、初期不良品のスクリーニングをより正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスクリーニング装置の第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】ＤＵＴに流れる電源電流のパワースペクトルの一例を示すグラフである。
【図３】良品及び初期不良品の特性のパワースペクトルデータのばらつきの一例を示すグラフである。
【図４】本発明のスクリーニング方法の第１の実施の形態の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図１に示したテスト信号生成装置が生成するテスト信号の様子を示す模式図である。
【図６】図１に示したスクリーニング装置のパワースペクトルデータの測定結果の一例を示すテーブル図である。
【図７】バーンイン実施によるＤＵＴの電源電流のパワースペクトルデータの変化の一例を示すグラフである。
【図８】本発明のスクリーニング装置の第４の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示したコンピュータの一構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ テスト信号生成装置
２ テスト電源
３ スペクトル解析装置
４ ＤＵＴ
５、１４ 観測データ記憶装置
６ 判定装置
７ 主制御装置
８ コンピュータ
１０ 処理装置
１１ ＣＰＵ
１２ 主記憶装置
１３ 記録媒体
１５ メモリ制御インタフェース部
１６ Ｉ／Ｏインタフェース部
１７ 通信制御装置
１８ バス
２０ 入力装置
３０ 出力装置
Claims (5)
- 集積回路装置の初期不良品をスクリーニングするためのスクリーニング方法であって、
前記初期不良品の割合は１／３３以下であり、
前記集積回路装置に所定の電源電圧を供給すると共に、所定の周期から成るテスト信号を生成して前記集積回路装置に印加し、
前記集積回路装置に流れる電源電流を観測し、前記集積回路装置に印加されるテスト信号に対応した電源電流のパワースペクトルを算出し、
前記初期不良品を含む複数の集積回路装置の電源電流のパワースペクトルに含まれる基本波及び高調波におけるパワーの平均値及び標準偏差を求め、前記基本波及び前記高調波におけるパワーが、前記平均値から前記標準偏差に予め定められた値を乗じた値以上離れている集積回路装置を前記初期不良品と判定するスクリーニング方法。 - 前記集積回路装置に、
予めバーンインを実施しておく請求項１記載のスクリーニング方法。 - 集積回路装置の初期不良品をスクリーニングするスクリーニング装置であって、
前記初期不良品の割合は１／３３以下であり、
所定の周期から成るテスト信号を生成し、前記集積回路装置に印加するテスト信号生成装置と、
前記集積回路装置に所定の電源電圧を供給するテスト電源と、
前記テスト電源から前記集積回路装置に流れる電源電流を観測し、前記集積回路装置に印加されるテスト信号に対応した電源電流のパワースペクトルを算出するスペクトル解析装置と、
前記スペクトル解析装置で算出されたパワースペクトルのデータを保存する観測データ記憶装置と、
前記観測データ記憶装置に保存されたパワースペクトルのデータを読み出し、前記初期不良品を含む複数の集積回路装置の電源電流のパワースペクトルに含まれる基本波及び高調波におけるパワーの平均値及び標準偏差を求め、前記基本波及び前記高調波におけるパワーが、前記平均値から前記標準偏差に予め定められた値を乗じた値以上離れている集積回路装置を前記初期不良品と判定する判定装置と、
を有するスクリーニング装置。 - 前記集積回路装置は、
予めバーンインが実施された請求項３記載のスクリーニング装置。 - 所定の周期から成るテスト信号を生成するテスト信号生成装置と、
所定の電源電圧を出力するテスト電源と、
電源電流を観測可能に集積回路装置へ接続される、該電源電流のパワースペクトルを算出するスペクトル解析装置と、
を備え、前記集積回路装置の初期不良品をスクリーニングするためのスクリーニング処理をコンピュータで実行するためのプログラムが記録された記録媒体であって、
前記初期不良品の割合は１／３３以下であり、
前記テスト電源に所定の電源電圧を前記集積回路装置へ供給させると共に、前記テスト信号生成装置に所定の周期から成るテスト信号を前記集積回路装置に印加させ、前記スペクトル解析装置に、前記集積回路装置に印加されるテスト信号に対応した電源電流のパワースペクトルを算出させ、前記初期不良品を含む複数の集積回路装置の電源電流のパワースペクトルに含まれる基本波及び高調波におけるパワーの平均値及び標準偏差を求め、前記基本波及び前記高調波におけるパワーが、前記平均値から前記標準偏差に予め定められた値を乗じた値以上離れている集積回路装置を前記初期不良品と判定するためのプログラムが記録された記録媒体。
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