JPS6164138A - モノリシツク集積回路 - Google Patents

モノリシツク集積回路

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JPS6164138A
JPS6164138A JP59186803A JP18680384A JPS6164138A JP S6164138 A JPS6164138 A JP S6164138A JP 59186803 A JP59186803 A JP 59186803A JP 18680384 A JP18680384 A JP 18680384A JP S6164138 A JPS6164138 A JP S6164138A
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JP
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teg
pads
internal circuit
decoupling
integrated circuit
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Yoshinobu Natsui
夏井 善信
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/30Structural arrangements specially adapted for testing or measuring during manufacture or treatment, or specially adapted for reliability measurements
    • H01L22/34Circuits for electrically characterising or monitoring manufacturing processes, e. g. whole test die, wafers filled with test structures, on-board-devices incorporated on each die, process control monitors or pad structures thereof, devices in scribe line

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  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は製造パラメータを直接入出力端子からモニタ出
来る様にしたそノリシック集積回路に関する。
(従来の技術) 近年、高密度集積回路の大規模化、高密度化及び高性能
化の進歩は目ざましいものがあシ、これには素子の微細
化、配線の幅及びピッチの縮小によるところが大きい。
素子の微細化に伴って生ずる問題の一つとして最近とみ
に製造パラメータのばらつきがクローズアップされてき
て居シ、特に生産技術の面からいかにばらつきを少なく
するかにせまられている。また、原価低減の手段の一つ
としてウェーハの大口径化も急ピッチで進められてきて
居り、4〜5年はど前には3インテロ径であったものが
今では4イ/チ、5インチ化され一部には既に6インチ
も量産化に入ろうとしている。
ウェーハの大口径化が進むほどにウェーノル内のチップ
間の特性の均一化が難かしくなってきてお9、素子の微
細化とあいまって益々製造ばらつきを抑える事が難しく
なってきている。
もちろん製造工程の途中で時々適宜にウェーハ上の標準
パター/素子の特性チェ、りによシモニタの強化は計ら
れているが、数点の特性チェックによシ拡散口、トある
いはクエーノ・毎の代表特性としているのでプロセスの
複雑化している今日では十分なモニタ方法とは言えなく
、従って製造パラメータの把握精度向上の為にはウェー
I・の製造工程の最終段階に近い所で特性のモニタが必
要となる。
(発明が解決しようとする問題点) この様な最終段階での製造パラメータのモニタ方法とし
ては、半導体テップ上に基準となる素子及び配線等のパ
ターン(以下素子TEGと称す)を内部回路とは別に独
立に配し、これら素子TEGの電流増幅率とか抵抗素子
及び配線系の層抵抗とか、接合部分の耐圧等のチェック
を行って居り、素子TBGの配置方法としてこれまでに
いくつかの方法がとられている。
まず、第1の例として、一般的なものは、第4図に示す
様な素子TEGにミニパッドを設ける例が挙られよう。
電極パッドP1〜P10はチップ内全体回路にアルミパ
ターン配線等で接続されると同時に封入用ケースの外部
端子にアルミ線及び金線等でボンディング接続され、か
つクエーハ状で針を立て、自動測定装置に接続されて試
験時に用いられる通常の電極パッドである。
パッドPm 1〜PmBは素子TEG測定用のミニパッ
ド電極である。ミニパッドPm1〜Pmgには素子TB
Gの例としてNPN トランジスタQNPN。
抵抗素子孔、配線パターンAtがそれぞれ単独に接続さ
れている。この方法はウェーハ状態に於いてこれら素子
TEGの特性をチェックし製造上の特性を把握するもの
である。しかしながら、通常の入出力信号用電極□とし
て使われるパッドPl〜PIOは約50〜【OOμdと
大きく、ある程度太い針でも接触可能な様に設計されて
いるので自動測定装置への接続が容易でちるのに対して
、素子TBG用のミニパッドPml〜Pm8は10〜3
0μ−と小さい為非常に細い針を立てる必要があシ自動
装置への接続は難かしくなる。従って、ウェーハ内の各
チップ金一つ一つ手作業で行わねばならないのでウェー
ハ内のすべてのチップの素子TEGO特性チェ、りをす
るわけにはいかず、数点の素子TEG測定によってクエ
ーハ全体の製造パラメータの代表特性とする。
しかしながら、前述の様に微細素子でかつプロセス複雑
化、クエーハ大口径化が進められて拡散ロット内及びウ
ェーハ内チップ間の特性の均一が困難な昨今では、数点
抜取の手作業特性チェック圧たよりているのでは製造パ
ラメータの把握としては不十分である欠点がある。
この欠点を克服する手段の例として、第5図に示す様な
各チップ毎にウェーハ状態で自動測定が出来る様、素子
TBG専用パ、パッdt〜Pd5t設ける方法がある。
第5図の従来例を参照して説明すると、この方法は封入
用ケースの外部端子へのボンディング用でかつウェーハ
の自動測定出来る様に設計された通常の電極パッドPI
””’PIOの面積と同程度の素子TBG用電極パッド
Pd1〜Pdat−設け、太い針でも接触出来る様にし
てウェーハ内のすべてのテップを測定する様に考えられ
たものである。ウェーハ状態で測定した後のチップはボ
ンディング用パッドP1〜PIGから金属線で封入用ケ
ースの外部リード端子に接続されて製品として完成する
わけであるが、素子TBG用のt極パッドPdl〜Pd
sは外部リード端子に接続されない。
なぜならば、一般の集ff1回路は端子数、端子への機
能割当てが既忙限定されて固定しているものかはとんと
あ)、素子TEG用パッドPd1〜Pd1゜から接続さ
れる余分な端子はなく、よしんばオリジナル製品の場合
自由忙外部端子へ引出す事が出来でも、外形寸法が大き
くなシネ利になるからである。この方法ではチップ毎に
自動測定が可能であるので、第4図の従来例に比べて製
造パラメータの把握としては十分であるが、通常電極パ
ッドP1〜PIOの他に大面積のパッドPd□〜Pda
 ’fc要するのでチップ縮小による原価低減の方向に
反するという欠点があった。
本発明の第1の目的は、第1の従来例の欠点である素子
TEGの自動測定不可という事と、第2の例の欠点であ
るチップ面積が大きくなる事を同時に克服し、各チップ
毎に素子TBGを測定して製造パラメータの把握を十分
にする高品質、高密度のモノリシック集積回路を提供す
ることにある。
本発明の第2の目的は、試験後のチップをケースに封入
した後でも個別に素子TEGの測定を可能にし製造側へ
のフィードパ、りを容易にするモノリフツク集積回路を
提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明のモノリシック集積回路は、半導体チップの内部
回路とチップ封入用ケースの外部端子に共通に接続され
る電極パッドに、前記内部回路の使用電圧範囲以上の電
圧で活性化されるデカップル用素子を介して前記内部回
路とは独立した特性モニタ用素子が接続されていること
を特徴として構成される。
前記デカップル用素子はツェナーダイオードあるいは直
列に接続された複数のダイオードで構成される。
前記特性モニタ用素子はNPN トランジスタ。
PNP トランジスタウ抵抗素子、金属配線、多結晶抵
抗素子、多層配線用スルーホール測定用素子等の栴造を
有する。
(実施例) 次に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
第1図は本発明の一実施例の模式図である。
第1図において、Pl ’= Ploは半導体チップ内
全体回路と封入用ケースの外部電子を接続する電極パッ
ドであり、もちろんクエーハ状態で自動試験装置に端針
で接続し特性試験を行う為の電極バ、ドである。製造パ
ラメータを測定する為の素子TEGは本実施例ではNP
N トランジスタQNPN。
層抵抗測定用基準抵抗素子几、PNPトランジスタQP
NP 、金属配線の配線抵抗測定用Atftチ、グチッ
全体回路とは独立て配置し、全体回路の使用電圧範囲と
デカップルする為のツェナーダイオードzl−Z81介
してそれぞれ電極パッドP2.P3゜P4)P7.P8
1P9に接続されている。ツェナーダイオードz1と2
2はトランジスタQNPNのコレクタ・ベース間を通じ
て相互に背中合せの関係に電極パッドP2+ P3に接
続され、z3とz4は抵抗素子凡の両端に相互に背中合
せとなる様に電極パッドP3.P4に接続されZ、と2
6はPNP )う/ジスタQPNPのエミッタ・ベース
を通じて相互に背中合せとなる様に電極パッドP7e 
P8に接続され、Z7と28は金属配線パターンAtの
両端に背中合せとなる様にP8.P、に接続されている
本実施例では、第4図に示した従来例の素子TEG用ミ
ニパ、パッml’=pmsや第5図に示した従来例の素
子TEG用大面状の電極パッドが不要になっている。
次に、この実施例の動作について、第2図に示すNPN
 トランジスタQNPNの特性図を例にとって説明する
。チップ内部回路の使用電圧範囲内とのデカップル用ツ
ェナーダイオードは、例えばエミ、り・ベースPN接合
(エミ、りがアノード側に、ベースがカソード側に対応
)で構成すれば通常7〜8V程度のツェナー電圧を有す
る。第2図の特性はトランジスタの代表的な特性例であ
るコレクタ・エミッタ間電圧VOE+対コレクタ電流工
0特であシ、電極パッドP3に電流IP3を流し込んで
やれば電流増幅率を乗じた電流がコレクタ1流として電
極パッドP2から流れる。但し、ツェナーダイオードZ
lの活性化電圧は7〜8■であるので、電極パッドP2
からみた電圧VP2 =Vz t #7〜8vまでは電
流が零である。もちろんパッドP3から電流を流し込む
時もVpa < Vzr :; 7〜8Vでは電流が零
である。すなわち、電極パッドP2.P3からみて、7
〜8 V以下では完全な無限大のインピーダンスであシ
、例えば電極P1〜Ploに接続されているチップ内回
路がTTLの様な使用電王範囲一0.5〜5.5■の回
路であればトランジスタQNPN eツェナーダイオー
ドZ 1 e Z2は完全にオフしており実使用状態に
同等影響を与えない。
又、抵抗素子凡の抵抗値を測定する場合も、第3図に示
す様に、電極パッドP3と24間に電圧印加又はt流を
流し込んで抵抗値B〔Ω〕を測定するわけであるが、パ
ッドP3−P4間の電圧VP3−VP4 (V)がツェ
ナーダイオードの活性化電圧VZ3+VZ4=7〜8V
 1では電流が零であシ、第2図にて説明したNPN 
トランジスタの例と同様に、TTLの使用電圧範囲−0
,5〜5.5■に対してはツェナーダイオードz3+z
4*抵抗素子Rは完全にオフしておプ、実使用状態に何
のさまたげにもならない。
mt図の素子TBG例であるPNP トランジスタQP
NPや配線パターン人tKついても前述したトランジス
タQNPNや抵抗素子凡の場合と同様の事が言える。す
なわち、素子TBGt−デカップル用ツェナーダイオー
ドを介して内部回路の入出力電極パッドP工〜PIOの
任意の位置に接続して通常の回路動作機能パッドと素子
TBG用バ、パッ共用する事が出来、従来例の素子TE
G専用電極パッドが不要となる。
な卦10本実施例では10個の電極パッドを例にと9説
明してきたが、電極数はもちろん任意であシ、又素子T
EGi接続する為のパッド位置及び該素子TEGを構成
する素子も本実施例のNPNトランジスタQNPN p
抵抗素子R,PNPトランジスタQPNP e配線パタ
ーンAtに限定されるものではない。
(発明の効果) 以上説明した様に、本発明によれば、半導体チ、グ内回
路の入出力信号用電極パッドと製造パラメータモニタ用
素子TEGt−接続する電極パッドを共用出来る事で該
素子TEG専用としての余分す電極パッドt−要しない
のでチア1面積を大きくする事なしに該素子TEGのテ
ップ毎自動測定が可能になるので回路全体の特性と素子
TEGとのl対lの対比が出来る事で製造パラメータの
十分な把握が出来るとともに、プロセスへのフィードバ
ックが容易になるという効果がある。又、回路機能とし
ての試験は合格しても、素子TUGのチップ毎の測定に
よシ製造パラメータの分布のすそにあたるチップは予め
チップ個々のレベルで除去できるので品質の均一化され
九七ノリフ、り集積回路を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第り図は本発明の一実施例の模式図、第2図及び第3図
は第1図に示す実施例の素子TEGの特性図、第4図及
び第5図は従来の素子TEGを搭載した半導体チップの
第1及び第2の例の模式図である。 1・・・・・・チップ、At・・・・・・配線パターン
、P1〜PIO・・・・・・チップ内回路と外部端子接
続用電極パッド、2m1〜Pm8・・・・・・素子TB
G専用ミニ電極パ。 ド、Pdt〜Pd8・・・・・・素子TEG専用電極パ
ッド、QNPN・・・・・・NPN トランジスタ、Q
PNP・・・・・・PNPトランジスタ、几・・・・・
・層抵抗測定用抵抗素子。 $/Tgi −茅 2 図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体チップの内部回路とチップ封入用ケースの
    外部端子に共通に接続される電極パッドに、前記内部回
    路の使用電圧範囲以上の電圧で活性化されるデカップル
    用素子を介して前記内部回路とは独立した特性モニタ用
    素子が接続されていることを特徴としたモノリシック集
    積回路。
  2. (2)デカップル用素子がツェナーダイオードで構成さ
    れている特許請求の範囲第(1)項記載のモノリシック
    集積回路。
  3. (3)デカップル用素子が直列に接続された複数のダイ
    オードで構成されている特許請求の範囲第(1)項記載
    のモノリシック集積回路。
  4. (4)特性モニタ用素子がNPNトランジスタ、PNP
    トランジスタ、抵抗素子、金属配線、多結晶シリコン抵
    抗素子、多層配線用スルーホール測定用素子等の構造を
    有する特許請求の範囲第(1)項記載のモノリシック集
    積回路。
JP59186803A 1984-09-06 1984-09-06 モノリシツク集積回路 Granted JPS6164138A (ja)

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