專利名稱：具有板上表征單元的ic的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路(IC)測試領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在制造期間，特別是在生產(chǎn)周期結(jié)束時(shí)，IC被測試以確保其質(zhì)量和功能。如果在生產(chǎn)周期的任一點(diǎn)發(fā)現(xiàn)IC無法正常運(yùn)行，或具有落在規(guī)定范圍以外的操作參數(shù)，那么它會(huì)被廢棄以便節(jié)省時(shí)間和金錢。
這種測試必須便宜和有效，并且必須使用盡可能少的專門的測試設(shè)備以便最小化測試成本。
除了確定功能性的測試以外，還執(zhí)行其它測試以確定IC的一些操作參數(shù)，例如最大和最小工作電壓和/或溫度，以及最大和最小可用時(shí)鐘頻率。
這些測試能夠?qū)崿F(xiàn)IC的‘表征(characterization)’，并且還用昂貴的測試設(shè)備來執(zhí)行。這種表征使用戶很容易得到IC產(chǎn)品的規(guī)格說明，使他們能夠確定器件對(duì)特定應(yīng)用的適用性。因此，所執(zhí)行的任何表征都必須正確，并且是集成電路器件的生產(chǎn)周期中的重要部分。
但是，由于成本的原因，并非所有的IC都被表征。在當(dāng)前的工藝技術(shù)中，這仍是可以接受的。然而，在未來技術(shù)中，工藝擴(kuò)展將以這樣的方式增加，即單晶片上的管芯將得到不同的物理參數(shù)，因此，表征每個(gè)IC將成為強(qiáng)制性的，以保證得到高質(zhì)量產(chǎn)品。在這種情況下，表征必須足夠便宜，以便它可應(yīng)用于每個(gè)IC。
圖1示出了使用昂貴的測試設(shè)備所執(zhí)行的一般表征過程的結(jié)果。圖1是所謂的‘Shmoo圖’，其示出IC的頻率的表征與所述IC的電源電壓的關(guān)系曲線。特別地，如圖1所示的Shmoo圖是表示當(dāng)例如頻率、電壓、或溫度之類的參數(shù)變化時(shí)特定測試如何通過或失敗，以及該測試如何在所述IC上重復(fù)執(zhí)行的圖。失敗區(qū)域的形狀是有意義的，并且有助于確定失敗的原因。在圖1的Shmoo圖中，通過被顯示為白色正方形，并且失敗被顯示為灰色正方形。正常的電路工作的Shmoo圖示出隨電源電壓增加的更好的高頻性能，如圖1所示。
為使表征測試可行，它們必須被快速執(zhí)行，并且使用盡可能少的測試設(shè)備。但是，正如所提及的，由于新的半導(dǎo)體IC技術(shù)的增加的工藝變換(甚至在單晶片上)，表征測試不可能對(duì)每個(gè)IC產(chǎn)生相同的結(jié)果(即操作參數(shù))。但是，為了確保低生產(chǎn)成本，使用測試設(shè)備在其生產(chǎn)過程結(jié)束時(shí)分別表征每個(gè)IC是不可行的。
US 2001/0035766(Nakajima)公開了用于提供器件(或產(chǎn)品)的表征的方法和器件。該Nakajima文獻(xiàn)公開了，該方法可在IC測試器件中實(shí)施。然而，所嵌入的器件與將要測試的器件是分開的，由于Nakajima專利的方法和器件是針對(duì)另一個(gè)器件的表征的，因此并沒有解決當(dāng)前的表征問題。
因此，需要一種方法和系統(tǒng)，其能夠提供節(jié)省成本并節(jié)省空間的IC表征，并且其避免需要獨(dú)立的、昂貴的和/或大量的測試設(shè)備，以及其為每個(gè)IC提供可靠的表征數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供由可操作用于為器件提供表征數(shù)據(jù)的整體表征單元來表征的半導(dǎo)體器件。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供表征包括功能器件的半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于在半導(dǎo)體器件中提供整體表征單元，并從該整體表征單元中獲得表征數(shù)據(jù)。


圖1是在表征狀態(tài)下的器件的Shmoo圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的IC結(jié)構(gòu)；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面的IC結(jié)構(gòu)；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面的IC結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
圖2示出一個(gè)IC 201，其具有根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的結(jié)構(gòu)。
IC 201的電源電壓和時(shí)鐘信號(hào)分別由電壓控制器203和時(shí)鐘控制器205控制。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，電壓控制器203可操作用于將可變電源電壓提供到在表征狀態(tài)下的器件(DUC)207，而時(shí)鐘控制器205可操作用于將可變時(shí)鐘信號(hào)提供到DUC 207(即具有可變周期的時(shí)鐘信號(hào))?？刂破?03、205可被有效描述為‘表征參數(shù)控制器’，以便將它們的功能描述為可操作用于控制DUC 207的表征參數(shù)的控制器。
提供測試接口以便為控制器203、205提供指令。在圖2的實(shí)現(xiàn)中，硬件或軟件控制器在IC 201外部是可用的，以便執(zhí)行表征。測試激勵(lì)從外部通過接口施加于DUC 207。時(shí)鐘控制器205還可操作用于從IC201輸出時(shí)鐘信號(hào)，以便使測試激勵(lì)和其對(duì)外界的響應(yīng)同步。
特別地，圖2的系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要測試接口，其可操作用于為電壓控制器203和時(shí)鐘控制器205提供所要求的參數(shù)，以便啟動(dòng)表征過程。通過另外的接口從外部硬件或軟件源向DUC 207提供測試激勵(lì)。
DUC 207提供IC 201的功能性，并且IC 201的所有其它部分，例如電壓控制器203和時(shí)鐘控制器205都是輔助項(xiàng)，它們根據(jù)本發(fā)明在IC 201上提供測試功能性。
分別通過電壓和時(shí)鐘控制器203、205供應(yīng)測試激勵(lì)和可變電壓以及時(shí)鐘信號(hào)的組合允許相對(duì)于由控制器203、205控制的參數(shù)來表征DUC 207。在圖2示出的實(shí)例中，用來執(zhí)行表征的參數(shù)因此是電壓和時(shí)鐘周期。但是，應(yīng)當(dāng)理解，適于形成DUC 207的表征的任何參數(shù)都可由控制器203、205控制。
以這種方式，可在‘芯片內(nèi)’執(zhí)行IC表征，由此提供內(nèi)置芯片表征(BICC)系統(tǒng)。
圖3示出一個(gè)具有根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的IC 301。在表征狀態(tài)下的器件303(DUC)被可操作用于產(chǎn)生測試激勵(lì)并觀察響應(yīng)的內(nèi)置式自測試(BIST)硬件305包圍。BIST的使用在本領(lǐng)域內(nèi)是眾所周知的。本發(fā)明并非直接涉及BIST，因此將不對(duì)此進(jìn)行任何進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
IC 301的電源電壓和時(shí)鐘信號(hào)由電壓控制器307和時(shí)鐘控制器309控制。如同在前的實(shí)施例，電壓控制器307可操作用于將可變電源電壓提供到DUC 303和BIST硬件305，而時(shí)鐘控制器309可操作用于將可變時(shí)鐘信號(hào)提供到DUC 303。時(shí)鐘信號(hào)還被提供到BIST硬件305。控制器307、309都通過使用外部軟件或硬件控制裝置(未示出)來控制?？刂破?07、309通過IC 301的測試接口接收數(shù)據(jù)。
如同前面，DUC 303提供IC 301的功能性，并且IC 301的所有其它部分，例如BIST硬件305、電壓控制器307以及時(shí)鐘控制器309都是輔助項(xiàng)，其提供關(guān)于IC 301的測試功能性。
在圖3的實(shí)現(xiàn)中，外部硬件或軟件控制器用來執(zhí)行表征過程。從內(nèi)部通過BIST模塊309來產(chǎn)生測試激勵(lì)。通過測試接口輸出測試結(jié)果。
采用類似于圖2的系統(tǒng)的方式，控制器307、309可操作用于改變DUC 303的表征參數(shù)。對(duì)于該表征參數(shù)的每一個(gè)值，在DUC 303上執(zhí)行測試。照這樣，執(zhí)行DUC 303的表征，其結(jié)果從IC輸出，如上所述。這些結(jié)果可用來產(chǎn)生與圖1所示相似的Shmoo圖，以便相對(duì)于由控制器307、309控制的參數(shù)(即在圖3的實(shí)例中分別為電壓和時(shí)鐘周期)提供DUC 303的表征。
圖2和圖3的實(shí)現(xiàn)提供了BICC功能性，但需要使用外部(相對(duì)于IC 201、301)軟件或硬件。這樣，由于不需要內(nèi)部全局控制模塊，因此可節(jié)省IC區(qū)域。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的IC 401。在圖4中，BICC系統(tǒng)包括電壓控制器403、時(shí)鐘控制器405、DUC 407、以及由BIST硬件409提供的BIST功能性，與圖3所示的相似。
提供測試接口以便為全局控制器411提供指令。在一種操作方法中，全局控制器411通過該測試接口接收提示，以啟動(dòng)表征過程。該提示可包括對(duì)全局控制器411開始該過程的請(qǐng)求，并且還可包括將在該過程期間被表征的芯片401的參數(shù)。
一旦接收了該提示數(shù)據(jù)，控制器411就可操作用于通過使用控制器403、405改變芯片401的一些參數(shù)(其在這種情況下分別控制電壓和時(shí)鐘信號(hào))。
特別地，已通過測試接口接收必要的提示和表征參數(shù)之后，全局控制器411可操作用于通過使用控制器403、405來改變DUC 407的一些參數(shù)。在圖4所示的實(shí)例中，控制器403、405分別控制DUC 407的電壓和時(shí)鐘信號(hào)，并將因此使DUC 407的表征能夠相對(duì)于IC電源電壓和時(shí)鐘頻率來執(zhí)行。這種表征采用如以上參考圖1所描述的Shmoo圖的形式來有效描繪。
全局控制器411可操作用于對(duì)控制器403、405重復(fù)編程，由此可產(chǎn)生‘虛擬’Shmoo圖。
如圖2和圖3所示的本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方式同樣能夠有利地產(chǎn)生‘虛擬’Shmoo圖，但不是全局控制器為表征參數(shù)控制器提供數(shù)據(jù)，而是通過測試接口用軟件或硬件來提供。
如果在表征過程中使用BIST(圖3和圖4)，則Shmoo圖將僅僅具有通過/失敗信息。但是，如果沒有使用BIST(圖2)，則Shmoo圖還可包括每一測試的故障數(shù)。但是，通常，由本發(fā)明的表征過程產(chǎn)生的虛擬Shmoo圖與使用外部測試設(shè)備產(chǎn)生的那些相同。對(duì)于由測試設(shè)備產(chǎn)生的Shmoo圖來說必需的是，需要外部軟件以便能夠觀察和估計(jì)Shmoo圖。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，雖然參考電壓和時(shí)鐘控制器對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但DUC 403的任何適當(dāng)參數(shù)都可由控制器403、405控制。電壓和時(shí)鐘控制器的使用并非旨在限制，而僅僅是被包括在此以便更好地解釋由本發(fā)明所產(chǎn)生的發(fā)明概念以及特殊優(yōu)點(diǎn)。
如果在IC 401上存在可用的存儲(chǔ)模塊413，則可以將所產(chǎn)生的Shmoo圖保存在存儲(chǔ)器中，因此可以在Shmoo圖產(chǎn)生的結(jié)束時(shí)將其讀出。這將使表征過程加速，因?yàn)閷⒉恍枰诿總€(gè)測量周期之后從IC輸出時(shí)鐘/電壓數(shù)據(jù)。
但是，如果沒有可用的存儲(chǔ)模塊，則直接通過測試接口輸出表征信息。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，以上參考圖2到圖4給出的并在其中示出的實(shí)例被提出是為了更好地解釋由本發(fā)明體現(xiàn)的發(fā)明概念，而并非旨在限制。特別地，應(yīng)當(dāng)理解，在此沒有明確提及的本發(fā)明的替換實(shí)現(xiàn)是可以的。特別地，在芯片內(nèi)和芯片外所執(zhí)行的任務(wù)的確切性質(zhì)(其指示芯片上存在的控制和測試模塊的數(shù)目)可改變，以便例如適應(yīng)特定應(yīng)用，或者節(jié)省芯片空間。因此，以上僅參考附圖所解釋的實(shí)現(xiàn)給出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明概念的IC結(jié)構(gòu)的三個(gè)具體實(shí)例。
權(quán)利要求
1.一種包括功能器件(207)的半導(dǎo)體器件(201)，其由可操作用于為器件(201)提供表征數(shù)據(jù)的整體表征單元(203)來表征。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件(201)，其中整體表征單元(203)可操作用于提供用于控制器件(201)的操作參數(shù)的控制信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件(201)，其中整體表征單元(203)可操作用于提供用于控制器件(201)的電源電壓的控制信號(hào)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的半導(dǎo)體器件(201)，其中整體表征單元(203)可操作用于提供用于控制器件(201)的時(shí)鐘信號(hào)的控制信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1到4中的任何一個(gè)所述的半導(dǎo)體器件(201)，其中功能器件(207)可操作用于接收測試數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件(201)，其中功能器件(207)可操作用于響應(yīng)所述測試數(shù)據(jù)來產(chǎn)生測試響應(yīng)。
7.如權(quán)利要求5或6所述的半導(dǎo)體器件(201)，其中功能器件(207)可操作用于從所述整體表征單元(207)接收控制信號(hào)。
8.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件(201)，其中整體表征單元(203)可操作用于將時(shí)鐘信號(hào)從外部提供到所述器件(201)。
9.如前述權(quán)利要求中的任何一個(gè)所述的半導(dǎo)體器件(201)，包括測試接口，并且其中整體表征單元(207)可操作用于通過該測試接口接收數(shù)據(jù)。
10.如前述權(quán)利要求中的任何一個(gè)所述的半導(dǎo)體器件(201)，進(jìn)一步包括可操作用于將控制數(shù)據(jù)提供到整體表征單元(207)的軟件控制裝置。
11.如前述權(quán)利要求中的任何一個(gè)所述的半導(dǎo)體器件(201)，進(jìn)一步包括可操作用于將控制數(shù)據(jù)提供到整體表征單元(207)的硬件控制裝置。
12.如權(quán)利要求10或11所述的半導(dǎo)體器件(201)，其中控制裝置可操作用于通過器件(201)的測試接口將控制數(shù)據(jù)提供到整體表征單元(207)。
13.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件(301)，進(jìn)一步包括可操作用于將測試數(shù)據(jù)提供到功能器件(303)的內(nèi)置式測試硬件(305)。
14.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件(301)，其中內(nèi)置式測試硬件(305)是符合IEEE 1149.1的。
15.如權(quán)利要求13或14所述的半導(dǎo)體器件(301)，包括測試接口，并且其中內(nèi)置式測試硬件(305)可操作用于通過器件(301)的測試接口接收測試數(shù)據(jù)。
16.如權(quán)利要求13到15中的任何一個(gè)所述的半導(dǎo)體器件(301)，其中內(nèi)置式測試硬件(305)可操作用于響應(yīng)提供到所述功能器件(303)的所述測試數(shù)據(jù)來提供測試響應(yīng)數(shù)據(jù)。
17.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體器件(301)，其中內(nèi)置式測試硬件(305)可操作用于從器件(301)輸出所述測試響應(yīng)數(shù)據(jù)。
18.如前述權(quán)利要求中的任何一個(gè)所述的半導(dǎo)體器件(401)，進(jìn)一步包括存儲(chǔ)模塊(413)，其可操作用于存儲(chǔ)器件(401)的表征數(shù)據(jù)。
19.如前述權(quán)利要求中的任何一個(gè)所述的半導(dǎo)體器件(401)，進(jìn)一步包括控制器(411)，其可操作用于將控制數(shù)據(jù)提供到整體表征單元(407)。
20.如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體器件(401)，當(dāng)其附加到權(quán)利要求13時(shí)，其中控制器(411)可操作用于將控制數(shù)據(jù)提供到內(nèi)置式測試硬件。
21.如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體器件(401)，當(dāng)附加到權(quán)利要求18時(shí)，其中控制器(411)可操作用于同存儲(chǔ)模塊(413)通信。
22.如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體器件(401)，其中控制器(411)可操作用于通過器件(401)的測試接口接收數(shù)據(jù)。
23.一種表征包括功能器件(207)的半導(dǎo)體器件(201)的方法，其特征在于在半導(dǎo)體器件(201)中提供整體表征單元(203)，并從該整體表征單元(203)中獲得表征數(shù)據(jù)。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，進(jìn)一步包括提供用來控制器件(201)的操作參數(shù)的控制信號(hào)。
全文摘要
一種用于提供半導(dǎo)體器件(201)的內(nèi)置式表征的系統(tǒng)和方法。該器件設(shè)有內(nèi)置式整體表征單元(203)，其在不需要外部測試設(shè)備的情況下允許表征該器件。
文檔編號(hào)G01R31/316GK1820205SQ200480019482
公開日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2004年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月9日
發(fā)明者K·M·M·范卡姆 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司