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用于半導(dǎo)體器件的測試電路和方法
【專利摘要】一種半導(dǎo)體器件，包括：第一裸片；第二裸片，經(jīng)由穿硅通孔TSV與第一裸片耦接；以及測試電路，適用于通過控制流經(jīng)TSV的電流量來測量TSV的電阻。
【專利說明】用于半導(dǎo)體器件的測試電路和方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2013年6月18日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?0-2013-0069603的韓國專利申請(qǐng) 的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用合并于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及一種用于測試穿娃通孔（T虹OU曲-SiIicon-Via, TSV) 的電阻的半導(dǎo)體測試電路，和包括所述半導(dǎo)體測試電路的半導(dǎo)體器件。

【背景技術(shù)】
[0004] 用于半導(dǎo)體集成電路的封裝技術(shù)已經(jīng)不斷地進(jìn)步W滿足對(duì)于半導(dǎo)體集成電路的 小型化和可靠性的要求。由于近來需要產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高性能和小尺寸，所W正研發(fā)不同的層疊 封裝方法。其中之一是H維（3D)半導(dǎo)體器件，通過將多個(gè)芯片層疊在單個(gè)封裝體中來提高 集成度W實(shí)現(xiàn)器件的高集成。
[0005] 層疊技術(shù)意味著將至少兩個(gè)芯片或封裝體垂直堆疊，可W實(shí)現(xiàn)與2D器件(諸如2D 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件)的存儲(chǔ)容量的兩倍多一樣多的存儲(chǔ)容量。除了增大的存儲(chǔ)容量之外，層疊 封裝在安裝密度和安裝空間的效率方面也有優(yōu)勢(shì)。出于該些原因，正加速對(duì)于層疊封裝產(chǎn) 業(yè)的研究和開發(fā)。
[0006] 層疊封裝的個(gè)體半導(dǎo)體芯片經(jīng)由金屬線或穿娃通孔（TSV)而彼此電連接。層疊封 裝中的TSV形成在半導(dǎo)體芯片的內(nèi)部，并且層疊的半導(dǎo)體芯片經(jīng)由TSV而彼此電連接。利 用了能與信號(hào)和電源接口的TSV的層疊封裝由于改善的帶寬而可W具有良好的操作性能， 同時(shí)最小化電流損耗和信號(hào)延遲。
[0007] 因?yàn)榻?jīng)由TSV在層疊芯片之間的可靠連接是重要的，所W測量封裝之后的TSV的 電阻W檢查TSV的連接。對(duì)于TSV的電阻測量，層疊芯片中的第一裸片與特定的測試焊盤 連接，并且層疊芯片的第二裸片提供有測試驅(qū)動(dòng)器。測試驅(qū)動(dòng)器將電源供應(yīng)至TSV，并且流 經(jīng)TSV的電流在測試焊盤處被監(jiān)控。然而，由于在測量中包括的晶體管和因到測試焊盤的 距離而包括的電阻噪聲，所W該種測量幾乎無法測量TSV的電阻。由于在測量中包括的晶 體管的電阻遠(yuǎn)大于TSV的電阻，所W測量誤差變得明顯。歸根結(jié)底，由于誤差來自測量中包 括的晶體管的PVT (工藝、電壓和溫度)，所W難W準(zhǔn)確地測量TSV的電阻。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件可W在封裝之后測試 層疊的芯片的穿娃通孔（TSV)中最小化測量誤差。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件包括；第一裸片；第二裸片，經(jīng)由穿娃 通孔（TSV)與第一裸片禪接；W及測試電路，適用于通過控制流經(jīng)TSV的電流量來測量TSV 的電阻。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件包括：第一裸片；多個(gè)第二裸片，每 個(gè)第二裸片經(jīng)由穿娃通孔（TSV)與第一裸片禪接；電流源，適用于響應(yīng)于第一控制信號(hào)而 供應(yīng)第一電流，并且響應(yīng)于第二控制信號(hào)而供應(yīng)第二電流，第一電流和第二電流流經(jīng)TSV， 并且電流源被設(shè)置在每個(gè)第二裸片中；電流匯聚器，適用于產(chǎn)生測量電壓，所述測量電壓的 電平依賴于第一電流、或者第一電流和第二電流兩者，電流匯聚器被設(shè)置在第一裸片中；W 及電阻測量器，適用于基于測量電壓來測量TSV的電阻。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種用于測量半導(dǎo)體芯片中TSV的電阻的方法，所 述半導(dǎo)體芯片包括在經(jīng)由TSV彼此電連接的第一裸片和第二裸片。所述方法包括W下步 驟：將第一電流從第二裸片經(jīng)由TSV供應(yīng)至第一裸片；在第一裸片處測量經(jīng)由TSV的第一 電流；將第一電流和第二電流從第二裸片經(jīng)由TSV供應(yīng)至第一裸片；在第一裸片處測量經(jīng) 由TSV的第一電流和第二電流之和；W及基于測得的第一電流與測得的第一電流和第二電 流之和之間的差來獲得TSV的電阻。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種測試電路包括：電流源單元，適用于供應(yīng)流經(jīng) TSV的可變電流，所述TSV將第一裸片和第二裸片彼此禪接；W及測量塊，適用于基于等式 RTSV= VDD X (蒂芳^來測試TSV的電阻，其中，RTSV表示TSV的電阻，VDD表示電源，Ii 表示第一電流，W及Iln2表示第一電流和第二電流之和，其中，第一電流和第二電流從電流 源單元流出經(jīng)由TSV流至測量塊。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的框圖。
[0014] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖1中所示的半導(dǎo)體器件的詳細(xì)電路圖。
[0015] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖1中所示的半導(dǎo)體器件的詳細(xì)電路圖。
[0016] 圖4是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的框圖。
[0017] 圖5是圖4中所示的半導(dǎo)體器件的詳細(xì)電路圖。
[0018] 圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的信息處理系統(tǒng)的框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019] W下將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。然而，本發(fā)明可W用不同 的方式實(shí)施，而不應(yīng)解釋為局限于本文所列的實(shí)施例。確切地說，提供該些實(shí)施例使得本公 開充分與完整，并向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍。在本公開中，相同的附圖標(biāo)記 在本發(fā)明的不同附圖和實(shí)施例中表示相同編號(hào)的部分。也應(yīng)當(dāng)注意的是，在本說明書中， "連接/禪接"表示一個(gè)部件直接與另一個(gè)部件禪接、或者經(jīng)由中間部件與另一個(gè)部件間接 禪接。另外，只要不在句子中特意提及，單數(shù)形式可W包括復(fù)數(shù)形式。
[0020] 圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的框圖。
[0021] 參見圖1，包括測試電路1000的半導(dǎo)體器件可W包括第一裸片100和第二裸片 200,它們通過穿娃通孔（TSV)彼此禪接。
[0022] 第一裸片100可W是主裸片，而第二裸片200可W是從裸片。
[0023] 測試電路1000可W包括電流源單元210和測量塊110。電流源單元210可W被 設(shè)置在第二裸片100中，而測量塊110可W被設(shè)置在第一裸片100中。電流源單元210可 W包括多個(gè)電流源，并且響應(yīng)于控制信號(hào)（未示出）而將可變電流供應(yīng)至TSV。測量塊110 用從電流源單元210流出的可變電流來測量TSV的電阻。測量塊110可W包括電流匯聚單 元（current sink unit) 130,用于響應(yīng)于控制信號(hào)而產(chǎn)生測量電壓VMEAS,所述測量電壓 VMEAS具有依賴于從電流源單元210流至測量塊110的可變電流的電平。此外，測量塊110 可W包括電阻測量單元150,用于基于測量電壓VMEAS來測量TSV的電阻。
[0024] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖1中所示的半導(dǎo)體器件的詳細(xì)電路圖。
[00巧]設(shè)置在第一裸片100中的各種內(nèi)部電路和設(shè)置在第二裸片200中的對(duì)應(yīng)部分可W 經(jīng)由TSV而彼此傳達(dá)信號(hào)和電力。
[0026] 在第二裸片200中，電流源單元210可W包括；第一電流源211，用于響應(yīng)于第一 控制信號(hào)CSCAN而供應(yīng)第一電流至TSV，W及第二電流源213,用于響應(yīng)于第二控制信號(hào) DSCAN而供應(yīng)第二電流至TSV。第一控制信號(hào)CSCAN和第二控制信號(hào)DSCAN是用于測試操 作的控制信號(hào)。
[0027] 在第一裸片100中，電流匯聚單元130可W產(chǎn)生測量電壓VMEAS，所述測量電壓 VMEAS的電平依賴于從第一電流源211流出的第一電流或者依賴于從第二電流源213流出 的第一電流和第二電流兩者。
[0028] 電流源單元210可W包括第一 PMOS晶體管Pl和第二PMOS晶體管P2,它們分別經(jīng) 由柵極響應(yīng)于第一控制信號(hào)CSCAN和第二控制信號(hào)DSCAN而被使能。第一 PMOS晶體管Pl 和第二PMOS晶體管P2中的每個(gè)具有與電源電壓VDD禪接的源極和與TSV禪接的漏極。第 一 PMOS晶體管Pl和第二PMOS晶體管P2響應(yīng)于輸入至柵極的第一控制信號(hào)CSCAN和第二 控制信號(hào)DSCAN而將電源電壓VDD傳送至TSV。
[0029] 電流匯聚單元130可W包括；第一電流匯聚器（current sink)131，用于響應(yīng)于第 一控制信號(hào)CSCAN而基于第一電流產(chǎn)生測量電壓VMEAS ;和第二電流匯聚器133,用于響應(yīng) 于第二控制信號(hào)DSCAN而基于第二電流產(chǎn)生測量電壓VMEAS。
[0030] 第一電流匯聚器131包括第一傳輸口 TGl和第一 NMOS晶體管NI, W響應(yīng)于第一控 制信號(hào)CSCAN和第H NMOS晶體管N3而基于從第一電流源211流出的第一電流產(chǎn)生測量電 壓VMEAS。第一傳輸口 TGl可W禪接在第一 NMOS晶體管Nl的漏極和柵極之間，W形成柵漏 猜位。第一傳輸口 TGl可W響應(yīng)于第一控制信號(hào)CSCAN而被控制。第一 NMOS晶體管Nl具 有禪接在TSV和接地電源VSS之間的漏源路徑。第H NMOS晶體管N3可W具有在第一 NMOS 晶體管Nl的柵極和接地電源VSS之間的漏源路徑。
[0031] 第二電流匯聚器133包括第二傳輸口 TG2和第二NMOS晶體管N2, W響應(yīng)于第二控 制信號(hào)DSCAN和第四NMOS晶體管M而基于從第二電流源213流出的第二電流產(chǎn)生測量電 壓VMEAS。第二傳輸口 TG2可W禪接在第二NMOS晶體管N2的漏極和柵極之間W形成柵漏 猜位。第二傳輸口 TG2可W響應(yīng)于第二控制信號(hào)DSCAN而被控制。第二NMOS晶體管N2具 有禪接在TSV和接地電源VSS之間的漏源路徑。第四NMOS晶體管M可W禪接在第二NMOS 晶體管N2的柵極和接地電源VSS之間。
[0032] 第一控制信號(hào)CSCAN和第二控制信號(hào)DSCAN的反相信號(hào)可W被分別輸入至第H NMOS晶體管N3和第四NMOS晶體管M的柵極。
[0033] 當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?hào)CSCAN和第二控制信號(hào)DSCAN兩者都處于邏輯低電平時(shí)，電流匯 聚單元130變成浮置狀態(tài)。當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?hào)CSCAN或第二控制信號(hào)DSCAN處于邏輯高電平 時(shí)，第一 NMOS晶體管NI和第二NMOS晶體管N2變成柵漏猜位或者電流鏡的驅(qū)動(dòng)器，并且產(chǎn) 生測量電壓VMEAS。
[0034] 電阻測量單元150測量與從第一電流源211流出的第一電流相對(duì)應(yīng)的測量電壓 VMEAS，然后測量與從第一電流源211流出的第一電流和從第二電流源213流出的第二電流 兩者相對(duì)應(yīng)的測量電壓VMEAS。
[0035] 電阻測量單元150可W包括電壓測量器151和電流測量器153。電壓測量器151 可W測量測量電壓VMEAS。電流測量器153可W將測量電壓VMEAS轉(zhuǎn)換成電流水平，并且測 量電流水平。電壓測量器151可W包括焊盤和傳輸口 TG3,并且響應(yīng)于電壓監(jiān)控信號(hào)VSCAN 而將測量電壓VMEAS提供至焊盤。電流測量器153可W包括；偏移消除器155,用于去除測 量電壓VMEAS的偏移；W及傳輸口 TG4,響應(yīng)于電流監(jiān)控信號(hào)ISCAN而操作。
[0036] 電流測量器153還可W包括與偏移消除器155禪接的第H PMOS晶體管P3和第五 NMOS晶體管服。偏移消除器155由OP-AMP形成。偏移消除器155可W輸出將第五NMOS晶 體管N5的柵極GMEAS和漏極DMEAS的電壓電平保持相同的輸出信號(hào)。偏移消除器155的 未反相輸入可W與漏極DMEAS連接，并且偏移消除器155的反相輸入可W與柵極GMEAS連 接。由于偏移消除器155的輸出信號(hào)與第H PMOS晶體管P3的柵極禪接，所W偏移消除器 155可W控制第H PMOS晶體管P3的柵極的電壓。電流可W經(jīng)由焊盤和第H PMOS晶體管 P3來測量，第H PMOS晶體管P3具有被偏移消除器155控制的柵極電壓。
[0037] 當(dāng)電流監(jiān)控信號(hào)ISCAN被使能時(shí)，TSV的測量電壓VMEAS被施加至偏移消除器155 的反相輸入端子和第五NMOS晶體管N5的柵極GMEAS。當(dāng)?shù)谖錘MOS晶體管N5導(dǎo)通時(shí)，電壓 被施加至與未反相輸入端子禪接的漏極DMEAS。當(dāng)?shù)谖錘MOS晶體管N5的柵極GMEAS和漏 極DMEAS的電壓電平變成相同時(shí)，第H PMOS晶體管P3響應(yīng)于施加至PMOS晶體管P3的柵 極的偏移消除器155的輸出信號(hào)而導(dǎo)通。
[0038] 該里，第五NMOS晶體管N5可W與電流匯聚單元130中的第一 NMOS晶體管Nl和 第二NMOS晶體管N2大體相同，使得NMOS晶體管Nl、N2 W及服的PVT江藝、電壓W及溫 度)偏斜彼此類似。因而，相同的電流流入NMOS晶體管N1、N2 W及N5,因?yàn)闇y量電壓VMEAS 被施加至具有相同的柵源電壓Ves和相同的漏源電壓Vds的NMOS晶體管Nl、N2 W及N5。換 言之，電流測量器153響應(yīng)于電流監(jiān)控信號(hào)ISCAN而接收測量電壓VMEAS、將測量電壓轉(zhuǎn)換 成具有最小化偏移的電流、W及經(jīng)由焊盤測量TSV的電阻。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，TSV的電阻用響應(yīng)于第一控制信號(hào)CSCAN和第二控制信號(hào) DSCAN流經(jīng)TSV的電流來測量。在測量TSV的電阻的傳統(tǒng)技術(shù)中在測量結(jié)束時(shí)由晶體管引 起的測量誤差可W通過測量基于第一控制信號(hào)CSCAN的電流量和基于第一控制信號(hào)CSCAN 和第二控制信號(hào)DSCAN的電流量來去除。該可W總結(jié)為如下的等式。
[0040] [等式 1]

【權(quán)利要求】
1. 一種半導(dǎo)體器件，包括： 第一裸片； 第二裸片，所述第二裸片經(jīng)由穿硅通孔TSV與所述第一裸片耦接；以及 測試電路，所述測試電路適用于通過控制流經(jīng)所述TSV的電流量來測量所述TSV的電 阻。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述測試電路包括： 電流源單元，所述電流源單元適用于響應(yīng)于控制信號(hào)而供應(yīng)流經(jīng)所述TSV的可變電 流；以及 測量塊，所述測量塊適用于基于所述可變電流而測量所述TSV的電阻。
3. 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述測量塊包括： 電流匯聚單元，所述電流匯聚單元適用于響應(yīng)于所述控制信號(hào)而產(chǎn)生測量電壓，所述 測量電壓具有依賴于所述可變電流的電平；以及 電阻測量單元，所述電阻測量單元適用于基于所述測量電壓來測量所述TSV的電阻。
4. 如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述電阻測量單元包括： 電壓測量器，所述電壓測量器適用于測量所述測量電壓；以及 電流測量器，所述電流測量器適用于將所述測量電壓轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換電流，并且適用于測 量所述轉(zhuǎn)換電流。
5. 如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述電流測量器包括偏移消除器，所述偏移 消除器適用于去除所述測量電壓的偏移。
6. 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述測量塊被設(shè)置在所述第一裸片中。
7. 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述電流源單元被設(shè)置在所述第二裸片中。
8. -種半導(dǎo)體器件，包括： 第一裸片； 多個(gè)第二裸片，每個(gè)所述第二裸片經(jīng)由穿硅通孔TSV與所述第一裸片耦接； 電流源，所述電流源適用于響應(yīng)于第一控制信號(hào)而供應(yīng)第一電流，并且適用于響應(yīng)于 第二控制信號(hào)而供應(yīng)第二電流，所述第一電流和所述第二電流流經(jīng)所述TSV，并且所述電流 源被設(shè)置在每個(gè)所述第二裸片中； 電流匯聚器，所述電流匯聚器適用于產(chǎn)生測量電壓，所述測量電壓具有依賴于所述第 一電流的電平、或者具有依賴于所述第一電流和所述第二電流兩者的電平，所述電流匯聚 器被設(shè)置在所述第一裸片中；以及 電阻測量器，所述電阻測量器適用于基于所述測量電壓來測量所述TSV的電阻。
9. 如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述電流匯聚器包括： 第一電流匯聚器，所述第一電流匯聚器適用于響應(yīng)于所述第一控制信號(hào)而產(chǎn)生與所述 第一電流相對(duì)應(yīng)的所述測量電壓；以及 第二電流匯聚器，所述第二電流匯聚器適用于響應(yīng)于所述第二控制信號(hào)而產(chǎn)生與所述 第二電流相對(duì)應(yīng)的所述測量電壓。
10. 如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述電阻測量器包括： 電壓測量器，所述電壓測量器適用于測量所述測量電壓；以及 電流測量器，所述電流測量器適用于將所述測量電壓轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換電流，并且適用于測 量所述轉(zhuǎn)換電流。
【文檔編號(hào)】G01R27/08GK104237640SQ201310706321
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月18日
【發(fā)明者】李東郁 申請(qǐng)人:愛思開海力士有限公司