DE3830573A1

DE3830573A1 - Halbleitereinrichtung

Info

Publication number: DE3830573A1
Application number: DE3830573A
Authority: DE
Inventors: Gary R Gouldsberry; Mark E Fitzpatrick
Original assignee: Gazelle Microcircuits Inc
Current assignee: Gazelle Microcircuits Inc
Priority date: 1987-09-10
Filing date: 1988-09-08
Publication date: 1989-04-13
Also published as: GB8821206D0; JPH01163685A; US4853628A; GB2209871A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnungs- Testeinrichtung und insbesondere auf eine Teststruktur, die Teil eines integrierten Schaltungschips ist und die das Testen einer Halbleiteranordnung über deren Anordnungs- Anschlußstifte ermöglicht.

Es dürfte ohne weiteres erkennbar sein, daß das Testen einer Halbleiteranordnung über deren Anordnungs-Anschlußstifte in hohem Maße vorteilhaft ist. Dies würde ein geeignetes Testen der Anordnung bzw. Einrichtung in ihrer zusammengebauten Umgebung ermöglichen, so daß eine bedeutungsvolle Testinformation erzielt werden kann. Es wäre außerdem von Vorteil, daß dies durch die Anwendung einer Ein-Chip-Testanordnung erzielt wird, was ferner gestattet, daß nach Durchführung des Testes verschiedene Parameter der Schaltung zur Erzielung optimaler Leistung eingestellt werden können, wobei der Schaltungsteil, der (erforderlichenfalls) eingestellt worden ist, unter normalen Bedingungen ohne eine Verschlechterung in Bezug auf seine optimale Ausführungs-Situation arbeitet.

Bisher sind die vorstehend aufgeführten Ziele nicht erreicht worden. Obwohl verschiedene Einrichtungen Ein-Chip- Schaltungselemente enthalten, die mit den Anschlußstiften der betreffenden Einrichtungen verbunden sind (in Fig. 1 ist eine Eingangs-Durchgangs-Diode gezeigt, Fig. 2 veranschaulicht eine Großintegrations-TTL-(Transistor-Transistor- Logik)-Eingangsanordnung, und Fig. 3 zeigt eine TTL-Eingangsanordnung - sämtliche Figuren sind mit Stand der Technik bezeichnet), findet sich indessen keine Offenbarung auf eine Testanordnung, die mit einem Schaltungsteil als Teil einer Halbleiteranordnung verbunden ist, um den Test des Schaltungsteiles über die Anschlußstifte der Anordnung zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung bereitzustellen, die das Testen einer Halbleiterschaltungsanordnung über deren Anschlußstifte ermöglicht, um eine relevante Schaltungsinformation zu liefern.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe in weitem Sinne durch eine Halbleitereinrichtung mit einem Schaltungsteil und einer Vielzahl von Anschlußstiften, umfassend eine Testanordnung als Teil der betreffenden Einrichtung, wobei diese Testanordnung mit zumindest einem der Anschlußstifte der betreffenden Einrichtung verbunden ist. Die betreffende Testanordnung liefert im Gebrauch eine elektrische Information bezüglich des Schaltungsteiles.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 bis 3 veranschaulichen in schematischen Darstellungen verschiedene bekannte Schaltungen;

Fig. 4 zeigt in einem Schaltplan eine erste Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 bis 11 zeigen verschiedene alternative Ausführungsformen der Erfindung.

Nunmehr werden die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. In Fig. 4 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt und mit 50 be zeichnet.

Die Erfindung ist Teil einer Halbleitereinrichtung 48, und in der Tat handelt es sich um eine Ein-Chip-Testanordnung 50, die Teil einer integrierten Schaltung 52 ist, welche ferner einen Schaltungsteil 54 umfassen kann, der mit der Testanordnung 50 und einem Schaltungsteil 56 verbunden ist, welcher nicht mit der Testanordnung 50 verbunden ist. Die Testanordnung bzw. Teststruktur 50 ist mit einem Paar von Einrichtungs-Anschlußstiften 58, 60 verbunden, wie dies auch der Schaltungsteil 54 ist. Die betreffende Testanordnung kann die Form irgendeines Schaltungsteiles aus einer Anzahl von Schaltungsteilen einer integrierten Schaltung aufweisen. Andererseits ist der Schaltungsteil 56 als ein Schaltungsteil gezeigt, der nicht in irgendeiner Weise mit der Testanordnung verbunden ist, jedoch dennoch Teil derselben integrierten Schaltung 52 ist, welche den Schaltungsteil 54 und die Testanordnung 50 enthält.

Der Schaltungsteil 56 enthält Widerstände 60, 62, 64, 66 und Verbindungspunkte bzw. Anschlußpunkte 67 und 69. Parallel zu dem jeweiligen Widerstand 62, 64, 66 liegt eine abschaltbare bzw. trennbare Verbindung bzw. ein abschaltbares/trennbares Verbindungsglied 68, 70, 72 in Form einer durch Laser programmierbaren Sicherung.

Die Testanordnung 50 weist die Form eines mit dem Anschlußstift 58 verbundenen Widerstands 74, einer mit dem Widerstand 74 verbundenen Diode 76 und einer abschaltbaren Verbindung 80 in Form einer durch Laser programmierbaren Sicherung auf, die mit dem Anschlußstift 60 und der Diode 76 verbunden ist. Der Anschlußstift 58 ist normalerweise der Spannungszuführungsanschluß, an dem ein höheres Potential der Schaltung 52 zugeführt wird, während der Anschlußstift 60 normalerweise der Signalaufnahme- Anschlußstift ist. Die Diode 76 ist in Richtung von dem Anschlußstift 58, der beim Normalbetrieb der Einrichtung 48 auf höherem Potential liegt, zu dem Anschlußstift 60 hin, der auf niedrigerem Potential beim Normalbetrieb der Einrichtung 48 liegt, in Sperrichtung vorgespannt.

Beim Gebrauch der Testanordnung 50 befindet sich die Einrichtung 48 im zusammengebauten Zustand (das Bauteil ist mit 51 bezeichnet), wobei jedoch der Verschluß des Bauteils weggelassen ist, während die Anschlußstifte 58, 60 von irgendeiner Spannungsversorgungs- oder Signalquelle getrennt sind. Zu Testzwecken wird eine Spannung oder ein Strom dem Anschlußstift 60 zugeführt, während der Stift 58 auf Erde gehalten wird. Ein Strom fließt von dem Anschlußstift 60 zu dem Anschlußstift 58 über die Sicherung 80, die Diode 76 und den Widerstand 74; die Diode 76 ist nunmehr in Richtung von dem Anschlußstift 60, der während des Testes auf dem höheren Potential liegt, zu dem Anschlußstift 58 hin, der während des Testes auf dem niedrigeren Potential liegt, in Durchlaßrichtung vorgespannt. Falls die dem Anschlußstift 60 zugeführte Spannung bekannt ist, kann der Strom durch die Testanordnung gemessen werden; wenn umgekehrt der dem Anschlußstift 60 zugeführte Strom bekannt ist, kann die Spannung an der Testanordnung gemessen werden, so daß der Widerstandswert des Widerstands 74 nach folgender Gleichung ermittelt werden kann:

wobei Φ gleich dem Spannungsabfall an der Diode 76 ist. Es sei beispielsweise angenommen, daß bekannt ist, daß der Widerstand 74 einen Istwert von 4 kOhm hat, wenn er gebildet ist, und einen Soll-Zielwert von 5 kOhm aufweist. Dieses Wissen bezüglich des Verhältnisses kann auf die Widerstände der Widerstandskette 60, 62, 64, 66 in Reihe derart angewandt werden, daß der Gesamtwiderstandswert der betreffenden Widerstandskette geeignet gewählt werden kann. Dies bedeutet bei dem gegebenen Beispiel folgendes:

Da der Widerstandswert des Widerstands 74 um 20% niedriger ist als der Soll- oder Zielwert, kann der Schluß gezogen werden, daß der Widerstandswert des Widerstands 60 und jeder Widerstandswert der Widerstände 62, 64, 66 um 20% niedriger ist als der jeweilige individuelle Soll- bzw. Zielwert. Um den Widerstandswert, wie er zwischen den Anschlußpunkten 67 und 69 vorhanden ist, auf den Zielwert von 5 kOhm zu erhöhen, können die Sicherungen 68, 70 und/oder 72 nach Auswahl durchgebrannt werden, um die Widerstände 62, 64, 66 (nach Auswahl) in Reihe zu dem Widerstand 60 zu bringen. Da der Wert jedes dieser Widerstände 62, 64, 66 als eine Charakteristik des Halbleiterfabrikationsprozesses bekannt ist, kann der Gesamt- Zielwiderstandswert zwischen den Anschlußpunkten 67, 69 erzielt werden. In Abhängigkeit davon, ob der Widerstand 74 höher oder niedriger als der Zielwert gemessen ist, wird, worauf hier hinzuweisen ist, in Unterstützung des erreichten Zieles der Wert des Widerstands 60 so gewählt, daß zumindest eine der Sicherungen 68, 70, 72 durchgebrannt werden muß, um den Widerstandswert zu dem Zielwert hin zu verschieben.

Im Anschluß an das zuvor beschriebene Testen und das Durchbrennen einer oder mehrerer der Sicherungen 68, 70, 72 mittels eines Lasers wird die abschaltbare Verbindung in Form der Sicherung 80 mittels eines Lasers durchgebrannt, so daß der mit den Anschlußstiften 58, 60 verbundene Schaltungsteil 54 nunmehr als Teil einer Gesamtschaltung 52 ohne eine Verschlechterung der Arbeitsweise des Schaltungsteiles 54 oder der Gesamtschaltung 52 arbeiten kann. Dies ist in entsprechender Weise der Fall mit dem Schaltungsteil 56, der selbstverständlich nicht in irgendeiner Weise mit der Testanordnung 50 verbunden ist.

Es dürfte ferner einzusehen sein, daß das obige Merkmal, nämlich keine Verschlechterung in der Arbeitsweise der Schaltung 52 sogar in dem Fall erzielt würde, daß der Schaltungsteil 56 mit einem oder mehreren der Anschlußstifte 58, 60 verbunden war (siehe die gestrichelte Linie, welche den Anschlußstift 60 und den Anschlußpunkt 68 verbindet), da das Durchbrennen der Sicherung 80 die Testanordnung 50 von dem Schaltungsteil 56 abtrennen würde, und zwar zusätzlich zur Abtrennung der Testanordnung 50 von dem Schaltungsteil 54, wie dies zuvor beschrieben worden ist, so daß die Testanordnung 50 keine Rolle beim Normalbetrieb der Einrichtung 48 spielt.

Es dürfte somit ohne weiteres einzusehen sein, daß die Testanordnung 50 imstande ist, eine Testinformation in Relation zu den Schaltungsteilen zu liefern, die nicht damit verbunden sind, wie bezüglich des Schaltungsteiles 56, und in Relation zu den damit verbundenen Schaltungsteilen, wie beispielsweise bezüglich des Schaltungsteiles 54. In jedem Falle arbeiten unabhängig davon, ob der Schaltungsteil ursprünglich nicht mit der Testanordnung verbunden war oder ob anschließend der Schaltungsteil von der Testanordnung durch Durchbrennen der Sicherung 80 getrennt worden ist, die Schaltungsteile ohne eine Verschlechterung hinsichtlich der Arbeitsweise der Einrichtung 48 im Vergleich zu einer Einrichtung 48, die keine Testanordnung 50 enthält.

Sofern erwünscht, ist bei der in Blockdiagrammform in Fig. 5 dargestellten Testanordnung 100 A (in der der Block 74 A beispielsweise einen Widerstand und/oder einen Lasteinrichtungs-Transistor enthalten kann) keine Diode vorgesehen, wie sie zuvor beschrieben worden ist, und ferner ist die abschaltbare Verbindung weggelassen. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt, daß der Anschlußstift 58 A nicht als ein Anschlußstift ausgelegt ist für die Aufnahme einer Versorgungsspannung während des Normalbetriebs der Schaltung 48. In dieser Situation ist die Testanordnung 100 A von der Gesamtschaltungseinrichtung 48 nicht abschaltbar; sie ermöglicht dennoch eine geeignete Informationssammlung, und zwar in ähnlicher Art und Weise, wie dies oben beschrieben worden ist.

In Fig. 6 ist eine Abwandlung der in Fig. 5 dargestellten Anordnung gezeigt; danach ist der Anschlußstift 58 B tatsächlich der Spannungsversorgungsanschluß der Einrichtung 48 bei deren Normalbetrieb. Fig. 7 veranschaulicht eine Abwandlung der in Fig. 6 dargestellten Anordnung mit einer Diode 76 C, wie sie zuvor bei dem Hauptausführungsbeispiel beschrieben worden ist. Fig. 8 veranschaulicht die Testanordnung 100 D der Hauptausführungsform mit einer durch Laser programmierbaren Sicherung 80 D und einer Diode 76 D, wie dies bei der betreffenden Ausführungsform beschrieben worden ist.

In Fig. 9 ist eine Testeinrichtung 100 E ähnlich der zuvor in Fig. 5 gezeigten dargestellt; die vorliegende Ausführungsform weist jedoch ferner eine Diode 76 E auf, wie sie zuvor bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erläutert worden ist. Darüber hinaus ist eine zweite Testanordnung 114 enthalten. Diese Testanordnung 114 liegt zwischen einem Paar von Anschlußstiften 110, 112, deren einer ein gemeinsamer Anschlußstift mit einem der Anschlußstifte 58 E, 60 E, sein kann, wobei zumindest ein Anschlußstift des Paares der Anschlußstifte 58 E, 60 E verschieden ist von einem der Anschlußstifte 110, 112. Der Einfluß einer Testanordnung 114, die lediglich die Diode 116 aufweist (die beiden Dioden 76 E, 116 sind in Richtung von dem höheren Potential zu dem niedrigeren Potential während des Testens in Durchlaßrichtung vorgespannt) ermöglicht es, beide Testanordnungen unabhängig voneinander zu benutzen, um den Wert der Dioden 76 E, 116 zu realisieren und zu kompensieren (die betreffenden Dioden sind durch geeignete Verfahrensschritte weitgehend identisch hergestellt).

Das Prinzip ist dasselbe bei der Anordnung gemäß Fig. 10, die eine Testanordnung 100 F ähnlich der in Fig. 7 gezeigten Testanordnung zwischen zwei Anschlußstiften 58 F, 60 F aufweist. Eine Testanordnung 118 ist dabei vorgesehen, die lediglich eine Diode 120 zwischen zwei Anschlußstiften 122, 124 enthält.

In ähnlicher Weise zeigt Fig. 11 eine Testanordnung 100 G ähnlich der in Fig. 8 gezeigten Testanordnung; die vorliegende Testanordnung ist an zwei Anschlußstiften 58 G, 60 G angeschlossen. Eine weitere Testanordnung 130 ist an zwei Anschlußstiften 125, 126 angeschlossen. Die Testanordnung 130 weist eine Diode 128 und eine abschaltbare Verbindung 132 in Form einer durch Laser programmierbaren Sicherung 132 auf, welche die Diode 128 und den Anschlußstift 126 verbindet. Im Falle der Fig. 11 und 12 sind die Anschlußstifte 58 F, 122, 58 G, 125 als Spannungsversorgungs- Anschlußstifte für die betreffende Einrichtung im Normalbetrieb dargestellt, während in Fig. 9 der Anschlußstift 110 als Signalanschlußstift dargestellt ist.

Demgemäß kann in den Fällen der Fig. 9, 10 und 11 die Auswirkung auf das Testen durch Einschluß einer Diode in jede der Testanordnungen 100 E, 100 F, 100 G kompensiert werden.

Claims

1. Halbleitereinrichtung mit einem Schaltungsteil (54) und einer Vielzahl von Anschlußstiften (58, 60), dadurch gekennzeichnet,
daß eine Testanordnung (50) als Teil der Halbleitereinrichtung vorgesehen und mit zumindest einem Anschlußstift (58, 60) der betreffenden Einrichtung verbunden ist
und daß die Testanordnung (50) im Gebrauch eine elektrische Information bezüglich des Schaltungsteiles (54) liefert.

2. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Testanordnung (50) an einem Paar von Anschlußstiften (58, 60) angeschlossen ist.

3. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Verpackung bzw. ein Bauteil umfaßt.

4. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner Einrichtungen (80) vorgesehen sind, die dafür sorgen, daß der Schaltungsteil (54) ohne eine Verschlechterung der Arbeitsweise der Einrichtung im Vergleich zu einer Einrichtung arbeitet, die ohne eine Testanordnung ist.

5. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Einrichtungen eine abschaltbare Verbindung (80) als Teil der Testanordnung (50) umfassen.

6. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Testanordnung (50) im Gebrauch mit dem Schaltungsteil (54) verbunden ist.

7. Halbleitereinrichrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Testanordnung im Gebrauch nicht mit dem Schaltungsteil (54) verbunden ist.

8. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen, die dafür sorgen, daß der Schaltungsteil (54) ohne eine Verschlechterung der Arbeitsweise der Einrichtung arbeitet, eine abschaltbare bzw. auftrennbare Verbindung als Teil der Testanordnung aufweisen.

9. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Testanordnung (50) ferner eine Diode (76) aufweist, die in Richtung von dem auf höherem Potential während des Testes liegenden Anschlußstift zu dem während des Testes auf niedrigerem Potential liegenden Anschlußstift in Durchlaßrichtung vorgespannt ist.

10. Halbleitereinrichrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die abschaltbare bzw. auftrennbare Verbindung (80) eine durch einen Laser programmierbare Sicherung enthält, die zwischen den beiden Anschlußstiften (58, 60) vorgesehen ist.

11. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Anschlußstifte der Spannungsversorgungs-Anschlußstift beim Betrieb der Einrichtung ist.

12. Halbleitereinrichtung mit einem Schaltungsteil und einer Vielzahl von Anschlußstiften, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß eine erste Testanordnung (z. B. 100 E) vorgesehen ist, die an einem Paar von Anschlußstiften (58 E, 60 E) angeschlossen ist,
daß eine zweite Testanordnung (114) vorgesehen ist, die an einem Paar von Anschlußstiften (110, 112) angeschlossen ist,
daß jede Testanordnung im Gebrauch eine elektrische Information bezüglich des Schaltungsteiles liefert, daß zumindest ein Anschlußstift des ersten Paares von Anschlußstiften verschieden ist von einem Anschlußstift des zweiten Paares von Anschlußstiften,
daß die erste Testanordnung (100 E) eine Lasteinrichtung (74 E) zwischen dem ersten Paar von Anschlußstiften und eine Diode (76 E) aufweist, die in Richtung von dem während des Testens höheres Potential führenden Anschlußstift des ersten Paares von Anschlußstiften zu dem während des Testens das niedrigere Potential führenden Anschlußstift des ersten Paares von Anschlußstiften in Durchlaßrichtung vorgespannt ist,
und daß die zweite Testanordnung (114) eine Diode (116) aufweist, die in Richtung von dem das höhere Potential während des Testens führenden Anschlußstift des zweiten Paares von Anschlußstiften zu dem während des Testens das niedrigere Potential führenden Anschlußstift des zweiten Paares von Anschlußstiften in Durchlaßrichtung vorgespannt ist.

13. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein während des Testens auf niedrigem Potential liegender Anschlußstift der Anschlußstifte ein Spannungsversorgungs-Anschlußstift für die Halbleitereinrichtung ist.

14. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Testanordnung (100 E) einen Teil einer abschaltbaren bzw. auftrennbaren Verbindung aufweist, welche das erste Paar von Anschlußstiften verbindet,
und daß die zweite Testanordnung als einen Teil eine abschaltbare bzw. auftrennbare Verbindung enthält, welche das zweite Paar von Anschlußstiften verbindet.

15. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die abschaltbaren bzw. auftrennbaren Verbindungen durch Laser programmierbare Sicherungen sind.