半導体集積回路装置の冗長救済方法

【課題】半導体集積回路装置の検査工程において、従来は検出ができなかった半ショート故障や半オープン故障を確実に検出して冗長救済を可能にする。
【解決手段】同一機能を有する被検査回路１０４と冗長回路１０５とがそれぞれ個別の電源ＶＳ１（１０１）とＶＳ２（１０２）に接続されるように半導体集積回路装置を構成し、個別の電源ＶＳ１とＶＳ２における静止電源電流を異常電流検出回路１０６で測定する。被検査回路１０４に半オープン故障や半ショート故障があった場合は静止電源電流が通常規格値や冗長回路１０５より多く流れる事実に基づき、被検査回路１０４の静止電源電流の測定値が異常であった場合は故障と判定し、フューズ回路１０７を用いて故障と判定された被検査回路１０４に対する電源供給経路を切断して冗長回路１０５で置換する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体集積回路装置の冗長救済方法に関し、特に半ショート故障や半オープン故障を確実に検出して冗長救済を可能にする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体集積回路装置の検査においては、機能（ファンクション）テストを実施することにより縮退故障、オープン故障、ショート故障を検出し、冗長救済可能な故障が存在する場合は、故障判定した回路をあらかじめ用意してある冗長救済回路と置換することで救済を実現している。冗長救済回路との置換方法としては、レーザや電圧の印加によりヒューズをカットする方法などがある。
【０００３】
特にメモリとロジックが混在したシステムＬＳＩにおいては、通常ＤＲＡＭにはあらかじめ冗長メモリセルが準備されているが、ロジック部については冗長ロジック部が搭載されていない。その不良救済を可能にするために、メモリに複数のロジック部を接続し、その１つのみを選択し、他のロジック部を切り離すフューズ回路などを備えたものがある。拡散工程後にロジック部を選択することにより、不良ロジック部を切り離して歩留まりを向上させることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、メモリの冗長救済を行うための不良メモリセルの発見を容易にする手法として、メモリセル電源配線を半導体記憶装置全体で利用される電源線から分離してメモリマット毎に個別化し、このメモリセル電源配線を選択的にメモリセル電流測定用の第２の電源配線に接続し、そこに種々の電圧を印加したときの電流を測定することにより、メモリブロック内のＤＣ電流不良内容を解析可能にし、効率的にメモリセルの欠陥救済を施すものがある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−４８６１８号公報
【特許文献２】特許第３２２６４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の半導体集積回路装置の検査では、縮退故障、オープン故障、ショート故障チップの救済は可能だが、半ショート故障や半オープン故障のあるチップを確実に検出することはできず、後工程に行われる静止電源電流テストにおいて不良チップとして判定されていた。その結果、冗長救済可能な半ショート故障や半オープン故障チップが不良品として扱われ、歩留向上の障害となっていた。また、従来の半導体集積回路装置の冗長救済方法では、検査工程が別途必要であるために検査時間が増加し、専用の検査装置が別途必要であるために検査コストが増加するという問題があった。
【０００６】
本発明は、半導体集積回路装置の検査工程において、半ショート故障や半オープン故障を確実に検出して冗長救済を可能にする半導体集積回路装置の冗長救済方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の冗長救済方法は、半導体集積回路装置に搭載された同一機能を有する被検査回路と冗長回路とがそれぞれ個別の電源に接続され、前記個別の電源における静止電源電流の測定値が異常であった場合に被検査回路を故障と判定し、故障と判定された被検査回路を冗長回路で置換するものである。上記構成によれば、被検査回路に半オープン故障や半ショート故障があった場合は静止電源電流が通常より多く流れるため、個別の電源における静止電源電流の測定値の異常を被検査回路の故障と判定することで、半ショート故障や半オープン故障を確実に検出して冗長救済を行うことが可能になる。
【０００８】
さらに本発明は、上記冗長救済方法において、被検査回路と冗長回路とがそれぞれ個別の接地に接続され、前記個別の電源と前記個別の接地との全ての組合せにおいて静止電源電流の測定を行うものである。上記構成によれば、個別の電源と個別の接地との全ての組合せにおいて静止電源電流の測定を行うため、個別の電源を増加させることなく検査対象回路と冗長回路を増やすことが可能となる。
【０００９】
また本発明の半導体集積回路装置は、被検査回路と、冗長回路と、個別の電源の供給手段と、被検査回路を冗長回路で置換する冗長救済手段とを搭載し、上記冗長救済方法を実施可能に構成されたものである。上記構成によれば、半導体集積回路装置の個別の電源における静止電源電流の測定値の異常を被検査回路の故障と判定することで、半ショート故障や半オープン故障を確実に検出して冗長救済を行うことができる。
【００１０】
さらに本発明は、上記構成の半導体集積回路装置において、複数の被検査回路に対して１個の冗長回路を対応させて構成されたものである。上記構成によれば、冗長回路を減らしてチップ面積を削減することができる。２個以上の被検査回路が故障と判定された場合は、冗長救済を行わず不良品扱いとする。
【００１１】
さらに本発明は、上記構成の半導体集積回路装置において、静止電源電流を測定して測定値の異常を判定する異常電流検出回路を搭載したものである。さらに本発明は、上記構成の半導体集積回路装置において、異常電流検出回路に静止電源電流の測定値と比較する規格電流回路を備えたものである。上記構成によれば、静止電源電流の測定値と比較する規格電流回路を備えた異常電流検出回路を内部に搭載することにより、チップ面積は増加するが、外部の異常電流検出手段を用意する必要がなく、チップ単体で冗長救済を行うことが可能となる。
【００１２】
さらに本発明は、上記構成の半導体集積回路装置において、冗長救済手段としてヒューズ回路を用いたものである。上記構成によれば、故障と判定された被検査回路に対する電源供給経路をヒューズ回路を用いて切断し、冗長回路で置換することができるため、容易に冗長救済を行うことができる。
【００１３】
さらに本発明は、上記構成の半導体集積回路装置において、個別の電源における被検査回路と冗長回路の静止電源電流の測定値を比較する手段を備え、静止電源電流の測定値が大きい方の回路に対する電源供給経路を切断するものである。上記構成によれば、異常電流ではないが電流値の大きい回路に対してヒューズ回路を用いて電源供給経路を切断し、全体を低消費電力にすることができる。
【００１４】
さらに本発明は、上記構成の半導体集積回路装置において、冗長救済手段としてセレクタ回路等の接続切り換え手段を用いたものである。上記構成によれば、セレクタ回路等の接続切り換え手段により、故障と判定された被検査回路を冗長回路で置換することができるため、低消費電力にすることはできないが、より容易に冗長救済を行うことができる。
【００１５】
さらに本発明は、上記構成の半導体集積回路装置において、故障と判定した被検査回路を冗長救済手段が自動的に冗長回路で置換するテストモードを備えたたものである。上記構成によれば、半導体集積回路装置をテストモードにすることにより、冗長救済手段により自動的に冗長救済が実施されるため、テスト時間を短縮し、テストコストを削減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、機能テストでは確実に検出することができなかった半オープン故障や半ショート故障を確実に検出して救済することが可能となる。これにより、従来は不良チップとして扱っていたものが救済処理され、歩留向上の効果が得られる。また、静止電源電流測定と異常検出を自動的に行うことにより、別工程での救済処理が不要となり、テスト時間を短縮し、テストコストを削減する効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る冗長救済方法を示す半導体集積回路装置の構成図である。図１において、１０１と１０２はそれぞれ半導体検査装置などから入力される個別の電源ＶＳ１とＶＳ２、１０３は接地ＶＳＳ、１０４は検査対象回路Ａ、１０５は検査対象回路Ａ１０４と同等の機能を持つ冗長回路Ｂ、１０６は検査対象回路Ａ１０４と冗長回路Ｂ１０５の静止電源電流を個別に測定し検査対象回路Ａ１０４の異常電流を検出する異常電流検出回路、１０７は異常電流検出回路１０６の結果から検査対象回路Ａ１０４と冗長回路Ｂ１０５を置き換えるヒューズボックスである。
【００１８】
検査対象回路Ａ１０４に半オープン故障や半ショート故障があった場合は、静止電源電流が通常規格値や冗長回路Ｂ１０５より多く流れる。この原理により、異常電流検出回路１０６で静止電源電流値を測定し、電流が通常規格値や冗長回路Ｂ１０５より多く流れた場合に冗長救済が必要と判定し、ヒューズボックス１０７においてフューズを切断することにより救済を行う。
【００１９】
本実施の形態によれば、検査対象回路の静止電源電流が異常電流となった場合に異常検出信号を出力し、冗長回路を選択するように異常検出信号を用いてヒューズを切断することにより、冗長救済を自動的に行うことができる。
【００２０】
図４は異常電流検出回路１０６の構成例を示す図である。図４において、１２１は静止電源電流検査により冗長救済を実施するテストモード、１２２はテストモードでオンになるスイッチ、１２３は静止電源電流を異常と判定する検査規格電流、１２４は検査対象回路の静止電源電流値と検査規格電流１２３を比較する比較器、１２５はヒューズの切断に必要な電圧値に変換するレベルシフタ、１０８は冗長回路を有効にするヒューズである。
【００２１】
このような異常電流検出回路の構成により、冗長救済を実施するテストモード以外ではヒューズを切断することがなく、テストモードでは静止電源電流の測定値が検査規格電流値より大きい場合に、自動的にヒューズの切断を行い冗長救済を実施することができる。
【００２２】
図５は異常電流検出回路１０６の他の構成例を示す図であり、図４の比較回路１２４を検査対象回路Ａ１０４または冗長回路Ｂ１０５を選択する選択回路１２６に代えたものである。このように構成することにより、異常電流ではないが電流値の大きい回路に対してヒューズを切断し、全体を低消費電力にすることができる。
【００２３】
図６はヒューズボックス１０７をデータ蓄積回路１０９で置き換えた構成を示す図である。データ蓄積回路１０９は異常電流検出回路１０６で異常となった検査対象回路の情報を保存する回路である。その情報をフラッシュメモリや初期化メモリに品種個別に保有しセレクタ回路切り換え等を行うことで、ヒューズボックス１０７を用いずに冗長救済を行うことが可能である。
【００２４】
図７は本発明の冗長救済方法を実施した半導体集積回路装置の組立後を示した図である。図７において、１３０は組立後のチップ、１３１はＶＳ１用の電源端子、１３２はＶＳ２用の電源端子、１３３は接地端子である。検査対象回路Ａ１０４が不良の場合は、ＶＳ１用電源端子１３１に電源１０１のＰＡＤの配線をしないことやＰＡＤを生成しないことにより、不良な回路に電源が供給されなくなるため消費電力の低減が可能になる。
【００２５】
図８は本発明の冗長救済方法を実施する半導体集積回路装置において、異常電流検出回路１０６をチップ１３０の外部に置く構成とした図である。図８において、１３４は静止電源電流を測定するための各電源の電流値確認用端子、１３５は異常検出回路１０６の結果によりヒューズ切断信号を入力する端子である。このように異常電流検出回路をチップの外部に移すことによりチップ面積を削減することが可能である。
【００２６】
図１０は本発明の冗長救済方法における検査フロー例を示す図である。本検査フローにおいて、２０１は静止電源電流測定、２０２は静止電源電流測定結果による検査対象回路が正常か異常かの判別、２０３は検査対象回路が異常であった場合に実施する冗長救済、２０４は検査対象回路が正常であった場合の製品Ａ、２０５は検査対象回路が異常でかつ冗長救済を実施した製品Ｂである。製品Ｂは検査対象回路が異常なため冗長回路のみが使用可能であるが、製品Ａは検査対象回路も冗長回路も正常なため両方の回路が使用可能である。このような冗長救済方法により、両方の回路が使用可能な製品Ａと片方の回路のみが使用可能な製品Ｂを区別して製造することができる。
【００２７】
図１１は本発明の冗長救済方法における他の検査フロー例を示す図である。本検査フローにおいては、機能検査２１２を実施する前に、まず静止電源電流測定２０１を行い、冗長救済２０３を実施することにより、機能検査後の冗長救済工程を削除し、テスト時間の短縮、テストコスト削減を図ることができる。
【００２８】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２に係る冗長救済方法を示す半導体集積回路装置の構成図である。本実施の形態は、実施の形態１の接地ＶＳＳ１０３を個別の接地ＶＳＳ１（１１１）とＶＳＳ２（１１２）に分割し、個別の電源１０１および１０２と組合せたものである。本実施の形態における他の構成要素は実施の形態１と同じであり、本実施の形態の冗長救済方法を実施した検査フローや半導体集積回路装置の組立に関する技術も実施の形態１と同じであるので、説明を省略する。このように構成することで、個別の電源を増加させることなく、検査対象回路Ａ１０４とは異なる検査対象回路Ｃ１１４と冗長回路Ｄ１１５を追加することができ、冗長救済を自動的に行う回路を増やすことが可能となる。
【００２９】
図３は図２の構成における個別の電源と個別の接地の組合せ方を示す図である。２つの電源ＶＳ１、ＶＳ２と２つの接地ＶＳＳ１、ＶＳＳ２を組合せることで、２つの検査対象回路Ａ、検査対象回路Ｃと２つの冗長回路Ｂ、冗長回路Ｄを設けることができ、検査対象回路Ａと検査対象回路Ｃの２つの回路の救済が可能になる。
【００３０】
図９は図２の構成における冗長回路１０５と冗長回路１１５を一つにした構成図である。図９において、１１０は異常電流検出回路１０６の測定結果を選別する異常個数検出回路である。本構成において、救済回路が１つで検査対象回路が２個以上不良となった場合は、不良フラグをたてて不良扱いにする。このように冗長回路を削減することでチップ面積を削減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の冗長救済方法は、半導体集積回路の加工技術の微細化に伴い、機能ファンクションだけでは救済しきれない半断線や半ショートの歩留りを向上させる検査に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冗長救済方法を実施する半導体集積回路装置の構成を示す図。
【図２】本発明の実施の形態２に係る冗長救済方法を実施する半導体集積回路装置の構成を示す図。
【図３】本発明の実施の形態２に係る冗長救済方法を実施する半導体集積回路装置における電源と接地の組合せを示す図。
【図４】本発明の冗長救済方法における異常電流検出回路の構成例を示す図。
【図５】本発明の冗長救済方法における異常電流検出回路の構成例を示す図。
【図６】本発明の冗長救済方法における異常電流検出回路のヒューズボックスをデータ蓄積回路で置き換えた構成を示す図。
【図７】本発明の冗長救済方法を実施した半導体集積回路装置の製品組立図。
【図８】本発明の冗長救済方法を実施する半導体集積回路装置において異常電流検出回路をチップの外部に置く構成とした図。
【図９】本発明の実施の形態２に係る冗長救済方法を実施する半導体集積回路装置において複数の検査対象回路に１つの救済回路を設けた構成を示す図。
【図１０】本発明の冗長救済方法を実施した半導体集積回路装置の検査フロー例を示す図。
【図１１】本発明の冗長救済方法を実施した半導体集積回路装置の検査フロー例を示す図。
【符号の説明】
【００３３】
１０１第１の個別電源ＶＳ１
１０２第２の個別電源ＶＳ２
１０３共通接地ＶＳＳ
１０４検査対象回路Ａ
１０５冗長回路Ｂ
１０６異常電流検出回路
１０７ヒューズボックス
１０８ヒューズ
１０９データ蓄積回路
１１０異常個数検出回路
１１１第１の個別接地ＶＳＳ１
１１２第２の個別接地ＶＳＳ２
１１４検査対象回路Ｃ
１１５冗長回路Ｄ
１２１冗長救済実施の静止電源電流テストモード
１２２テストモード時にオンになるスイッチ
１２３規格電流
１２４比較回路
１２５レベルシフタ
１２６選択回路
１３１ＶＳ１用電源端子
１３２ＶＳ２用電源端子
１３３ＶＳＳ接地端子
１３４電流値出力端子
１３５異常電流結果入力端子

【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査回路と前記被検査回路と同一機能を有する冗長回路とがそれぞれ個別の電源に接続された半導体集積回路装置の冗長救済方法であって、前記個別の電源における静止電源電流の測定値が異常であった場合に前記被検査回路を故障と判定し、故障と判定された前記被検査回路を前記冗長回路で置換する半導体集積回路装置の冗長救済方法。
【請求項２】
前記被検査回路と前記冗長回路とがそれぞれ個別の接地に接続され半導体集積回路装置であって、前記個別の電源と前記個別の接地との全ての組合せにおいて前記静止電源電流の測定を行う請求項１記載の半導体集積回路装置の冗長救済方法。
【請求項３】
被検査回路と、前記被検査回路と同一機能を有する冗長回路と、前記被検査回路及び前記冗長回路にそれぞれ個別の電源を供給する手段と、前記被検査回路を前記冗長回路で置換する冗長救済手段とを備え、複数の被検査回路に対して前記冗長回路を１つ対応させて構成した半導体集積回路装置。
【請求項４】
前記静止電源電流を測定して測定値の異常を判定する異常電流検出回路を備える請求項３記載の半導体集積回路装置。
【請求項５】
前記異常電流検出回路に前記静止電源電流の測定値と比較する規格電流回路を備えた請求項４記載の半導体集積回路装置。
【請求項６】
前記冗長救済手段がヒューズ回路である請求項３記載の半導体集積回路装置。
【請求項７】
個別の電源における前記被検査回路と前記冗長回路の静止電源電流の測定値を比較する手段を備え、前記ヒューズ回路は前記静止電源電流の測定値が大きい方の回路に対する電源供給経路を切断するように作動する請求項６記載の半導体集積回路装置。
【請求項８】
前記冗長救済手段はセレクタ回路等の接続切り換え手段である請求項３記載の半導体集積回路装置。
【請求項９】
前記冗長救済手段は故障と判定した被検査回路を前記冗長回路で置換するテストモードを備えた請求項３記載の半導体集積回路装置。

【図１】