特開 2024-147988 半導体装置及び温度制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024147988

(43)【公開日】2024-10-17

(54)【発明の名称】半導体装置及び温度制御方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/30 20060101AFI20241009BHJP

   G01R 31/3173 20060101ALI20241009BHJP

   G01R 31/28 20060101ALI20241009BHJP

   G01R 31/26 20200101ALI20241009BHJP

【ＦＩ】

G01R31/30

G01R31/3173

G01R31/28 G

G01R31/26 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023060808

(22)【出願日】2023-04-04

(71)【出願人】

【識別番号】598057291

【氏名又は名称】エフサステクノロジーズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002918

【氏名又は名称】弁理士法人扶桑国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中谷 啓吾

【テーマコード（参考）】

2G003

2G132

【Ｆターム（参考）】

2G003AA07

2G003AC01

2G003AD06

2G003AH04

2G003AH08

2G132AA01

2G132AB03

2G132AB14

2G132AC14

2G132AD18

2G132AH07

2G132AK23

2G132AL09

2G132AL21

(57)【要約】

【課題】バーンイン試験を効率的に行う。
【解決手段】並列に接続され、それぞれが領域１～ｎの何れかに配置されたスキャンチェーン回路１３ａ１～１３ａｎを有する半導体装置１０のバーンイン試験時に、温度測定回路１３ｂ１～１３ｂｎは、領域１～ｎの何れかの温度をそれぞれが測定する。温度比較回路１４は、温度測定回路１３ｂ１～１３ｂｎの測定結果に基づいて、領域１～ｎのうちの第１領域と第２領域の温度を比較し、第１比較結果を出力し、動作率調整回路１５は、テストデータを取得し、第１比較結果に基づいて、第１領域の温度が第２領域の温度よりも高い場合、第１領域に配置された第１スキャンチェーン回路または第２領域に配置された第２スキャンチェーン回路に対する、テストデータの供給時間を調整することで、第１領域の回路動作率を下げる、または第２領域の回路動作率を上げる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

並列に接続され、それぞれが複数の領域の何れかに配置された複数のスキャンチェーン回路と、
バーンイン試験時に、前記複数の領域の何れかの温度をそれぞれが測定する複数の温度測定回路と、
前記複数の温度測定回路の測定結果に基づいて、前記複数の領域のうちの第１領域と第２領域の温度を比較し、第１比較結果を出力する温度比較回路と、
テストデータまたはテストクロック信号を取得し、前記第１比較結果に基づいて、前記第１領域の温度が前記第２領域の温度よりも高い場合、前記第１領域に配置された第１スキャンチェーン回路または前記第２領域に配置された第２スキャンチェーン回路に対する、前記テストデータまたは前記テストクロック信号の供給時間を調整することで、前記第１領域の回路動作率を下げる、または前記第２領域の回路動作率を上げる動作率調整回路と、
を有する半導体装置。

【請求項2】

前記動作率調整回路は、前記複数の領域に対応して設けられた複数の調整回路を有し、
前記複数の調整回路のそれぞれは、前記複数のスキャンチェーン回路のうち、対応する領域に配置されたスキャンチェーン回路に対する前記テストデータまたは前記テストクロック信号の前記供給時間を調整する、
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

前記複数の調整回路のそれぞれは、
前記テストクロック信号のクロック数を計数するカウンタと、
設定値を保持する設定値保持回路と、
前記カウンタの計数値と、前記設定値とを比較した第２比較結果を出力する比較器と、
前記第２比較結果に応じて、前記テストデータまたは前記テストクロック信号を、前記スキャンチェーン回路へ供給し、または前記テストデータまたは前記テストクロック信号の前記スキャンチェーン回路への供給を停止するゲート回路と、
を有し、
前記設定値は、前記第１比較結果に基づいて値が増減される、
請求項２に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記第１領域と前記第２領域は、前記複数の領域のうちの隣接する２つの領域から順に選ばれる、請求項１に記載の半導体装置。

【請求項5】

前記第１領域と前記第２領域は、前記複数の領域のうち、温度が試験装置によって制御される第３領域と前記第３領域に隣接する第４領域と、から順に選ばれる、請求項１に記載の半導体装置。

【請求項6】

前記温度比較回路は、前記複数の温度測定回路の測定結果のうちの２つを所定の順序で選択し、選択した２つの測定結果を比較した前記第１比較結果を出力する、請求項１に記載の半導体装置。

【請求項7】

並列に接続され、それぞれが複数の領域の何れかに配置された複数のスキャンチェーン回路を有する半導体装置のバーンイン試験時に、
複数の温度測定回路のそれぞれが、前記複数の領域の何れかの温度を測定し、
温度比較回路が、前記複数の温度測定回路の測定結果に基づいて、前記複数の領域のうちの第１領域と第２領域の温度を比較し、第１比較結果を出力し、
動作率調整回路が、
テストデータまたはテストクロック信号を取得し、
前記第１比較結果に基づいて、前記第１領域の温度が前記第２領域の温度よりも高い場合、前記第１領域に配置された第１スキャンチェーン回路または前記第２領域に配置された第２スキャンチェーン回路に対する、前記テストデータまたは前記テストクロック信号の供給時間を調整することで、前記第１領域の回路動作率を下げる、または前記第２領域の回路動作率を上げる、
温度制御方法。

【請求項8】

並列に接続され、それぞれが複数の領域の何れかに配置された複数のスキャンチェーン回路と、
バーンイン試験時に、テストデータまたはテストクロック信号を取得し、前記複数の領域のそれぞれに対して予め設定された設定値に基づいて、前記複数のスキャンチェーン回路に対する、前記テストデータまたは前記テストクロック信号の供給時間を調整することで、前記複数の領域のそれぞれの回路動作率を調整する動作率調整回路と、
を有する半導体装置。

【請求項9】

並列に接続され、それぞれが複数の領域の何れかに配置された複数のスキャンチェーン回路を有する半導体装置のバーンイン試験時に、
動作率調整回路が、
テストデータまたはテストクロック信号を取得し、
前記複数の領域のそれぞれに対して予め設定された設定値に基づいて、前記複数のスキャンチェーン回路に対する、前記テストデータまたは前記テストクロック信号の供給時間を調整することで、前記複数の領域のそれぞれの回路動作率を調整する、
温度制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体装置及び温度制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

製造試験や評価を容易にするために、スキャンチェーンと呼ばれるスキャン機構を含む半導体装置がある。また、半導体装置の試験の１つとして、バーンイン試験がある。バーンイン試験では、試験装置（バーンイン装置などとも呼ばれる）が、半導体装置に高電圧を印加して発熱させる。また、温度が上がりすぎないように、試験装置は冷却機能により半導体装置の温度を制御する。このように半導体装置にストレスをかけた状態で、スキャンチェーンを用いて試験が行われる。バーンイン試験では、通常の試験（常温かつ通常の電圧）に比べて、短い時間で初期不良品を判定することができる。

【0003】

なお、従来、ＬＢＩＳＴ（Logic Built-In Self-Test）回路を組み込んだデバイスであって、テスト中の温度測定値に応答してＬＢＩＳＴ回路の動作を制御して、温度が目標温度範囲になるように制御するものがあった（たとえば、特許文献１参照）。

【0004】

また、従来、テスト時の半導体集積回路の温度を空間的に均一化するようなテストパターンを生成する手法があった（たとえば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６－８４４７２号公報

【特許文献2】国際公開第２０１１／０８６８８４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

半導体装置の回路密度は、場所によってばらつきがある。回路密度が高い場所では、回路密度が低い場所よりも発熱量が大きくなるため、回路密度が低い場所よりも温度が高くなる傾向がある。このため、バーンイン試験において、半導体装置内部の温度を一定に保つことは難しい。半導体装置の劣化は温度が高いほど早く進む性質がある。バーンイン試験において半導体装置全体をある一定以上の度合いで劣化させるためには、一番劣化の進行が遅い場所（つまり温度が低い場所）を温度制御の基準とすることになる。そのため、バーンイン試験の時間が長くなり、試験効率が悪くなる可能性がある。

【0007】

１つの側面では、本発明は、バーンイン試験を効率的に行うことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

１つの実施態様では、並列に接続され、それぞれが複数の領域の何れかに配置された複数のスキャンチェーン回路と、バーンイン試験時に、前記複数の領域の何れかの温度をそれぞれが測定する複数の温度測定回路と、前記複数の温度測定回路の測定結果に基づいて、前記複数の領域のうちの第１領域と第２領域の温度を比較し、第１比較結果を出力する温度比較回路と、テストデータまたはテストクロック信号を取得し、前記第１比較結果に基づいて、前記第１領域の温度が前記第２領域の温度よりも高い場合、前記第１領域に配置された第１スキャンチェーン回路または前記第２領域に配置された第２スキャンチェーン回路に対する、前記テストデータまたは前記テストクロック信号の供給時間を調整することで、前記第１領域の回路動作率を下げる、または前記第２領域の回路動作率を上げる動作率調整回路と、を有する半導体装置が提供される。

【0009】

また、１つの実施態様では、並列に接続され、それぞれが複数の領域の何れかに配置された複数のスキャンチェーン回路と、バーンイン試験時に、テストデータまたはテストクロック信号を取得し、前記複数の領域のそれぞれに対して予め設定された設定値に基づいて、前記複数のスキャンチェーン回路に対する、前記テストデータまたは前記テストクロック信号の供給時間を調整することで、前記複数の領域のそれぞれの回路動作率を調整する動作率調整回路と、を有する半導体装置が提供される。

【0010】

また、１つの実施態様では、温度制御方法が提供される。

【発明の効果】

【0011】

１つの側面では、本発明は、バーンイン試験を効率的に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１の実施の形態の半導体装置の一例を示す図である。

【図2】半導体装置における領域分割の一例を示す図である。

【図3】動作率調整回路の一例を示す図である。

【図4】領域１と領域２の温度の比較結果に基づく設定値Ｂの調整例を示す図である。

【図5】温度比較回路の一例を示す図である。

【図6】温度を比較する２領域の選択順序の第１の例を示す図である。

【図7】第１の例の選択順序における設定値更新処理の流れを示す図である。

【図8】温度を比較する２領域の選択順序の第２の例を示す図である。

【図9】第２の例の選択順序における設定値更新処理の流れを示す図である。

【図10】半導体装置内の領域間の温度ばらつきの例を示す図である。

【図11】半導体装置の温度分布の一例を示す図である。

【図12】劣化量と温度との関係を示す図である。

【図13】第２の実施の形態の半導体装置の一例を示す図である。

【図14】第２の実施の形態の半導体装置の動作率調整回路の一例を示す図である。

【図15】第３の実施の形態の半導体装置の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の半導体装置の一例を示す図である。

【0014】

第１の実施の形態の半導体装置１０は、たとえば、ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）チップやＳｏＣ（System-on-a-Chip）などである。半導体装置１０は、テストクロック発生器１１、乱数発生器１２、スキャンチェーン回路１３ａ１，１３ａ２，…，１３ａｎ、温度測定回路１３ｂ１，１３ｂ２，…，１３ｂｎ、温度比較回路１４、動作率調整回路１５を有する。

【0015】

なお、図１では、試験対象の回路（組合せ回路などの被試験回路）は、図示が省略されている。試験対象の回路は、スキャンチェーン回路１３ａ１～１３ａｎに接続され、スキャンチェーン回路１３ａ１～１３ａｎからテストデータを取得して、動作結果をスキャンチェーン回路１３ａ１～１３ａｎに出力する。

【0016】

テストクロック発生器１１は、バーンイン試験を制御する試験装置２０から、バーンイン試験を開始する旨の信号（以下バーンイン開始信号という）を受けると、所定の周期のテストクロック信号を発生する。

【0017】

乱数発生器１２は、試験装置２０から、バーンイン開始信号を受けると、テストクロック信号の周期で、乱数値（０または１）を発生する。乱数値は、スキャンチェーン回路１３ａ１～１３ａｎを介して試験対象の回路に供給されるテストデータとして用いられる。

【0018】

なお、試験装置２０がテストクロック信号やテストデータを発生して、半導体装置１０に供給してもよい。その場合、テストクロック発生器１１や乱数発生器１２は、半導体装置１０になくてもよい。

【0019】

スキャンチェーン回路１３ａ１～１３ａｎは、並列に接続され、それぞれが複数の領域１～ｎの何れかに配置されている。
図２は、半導体装置における領域分割の一例を示す図である。図２には、半導体装置１０の一例であるＬＳＩチップ上の領域分割の例が示されている。

【0020】

図２の例では、半導体装置１０のＸ－Ｙ平面が、３×３のマトリクス状に９つの領域１～９（つまり、ｎ＝９）に分割されている。
この場合、スキャンチェーン回路１３ａ１～１３ａ９は、領域１～９に分割して配置される。たとえば、スキャンチェーン回路１３ａ１は領域１に配置され、スキャンチェーン回路１３ａ２は領域２に配置され、スキャンチェーン回路１３ａ９は領域９に配置される。

【0021】

なお、領域数（分割数）ｎは上記の例（ｎ＝９）に限定されず、また、分割の仕方も図２のような例に限定されるわけではない。たとえば、各領域の大きさや形状が互いに異なっていてもよい。

【0022】

温度測定回路１３ｂ１～１３ｂｎは、バーンイン試験時において、複数の領域１～ｎの何れかの温度をそれぞれが測定する。温度測定回路１３ｂ１～１３ｂｎのそれぞれは、領域１～ｎのうち、温度測定を担当する領域に配置される。

【0023】

図２に示したような領域分割が行われる場合、温度測定回路１３ｂ１～１３ｂ９により、領域１～９の温度が測定される。たとえば、温度測定回路１３ｂ１が領域１に配置され領域１の温度を測定し、温度測定回路１３ｂ２が領域２に配置され領域２の温度を測定し、温度測定回路１３ｂ９が領域９に配置され領域９の温度を測定する。

【0024】

温度比較回路１４は、温度測定回路１３ｂ１～１３ｂｎの測定結果に基づいて、複数の領域１～ｎのうちの第１領域と第２領域の温度を比較し、比較結果を出力する。温度比較回路１４は、温度を比較する２つの領域ごとに設けられていてもよい。温度比較回路１４は、１つ設けられ、温度測定回路１３ｂ１～１３ｂｎの測定結果のうち２つを所定の順序で選択し、選択した２つの測定結果を比較した比較結果（上記第１領域と第２領域の温度の比較結果に相当する）を出力してもよい。

【0025】

第１の実施の形態の半導体装置１０において、動作率調整回路１５は、温度比較回路１４の比較結果に基づいて、領域１～ｎのうちの第１領域の温度が第２領域の温度よりも高い場合、以下のように回路動作率を調整する。

【0026】

動作率調整回路１５は、テストデータ（図１の例では乱数発生器１２が発生する乱数値）を取得する。そして、動作率調整回路１５は、第１領域に配置された第１スキャンチェーン回路または第２領域に配置された第２スキャンチェーン回路に対する、テストデータの供給時間を調整する。第１領域の温度が第２領域の温度よりも高い場合、動作率調整回路１５は、供給時間を調整することで、第１領域の回路動作率の回路動作率を下げる、または第２領域の回路動作率を上げる。

【0027】

たとえば、動作率調整回路１５は、第１スキャンチェーン回路へのテストデータの供給を一定期間停止する、または停止する期間を長くすることで、第１領域の回路動作率を下げる。動作率調整回路１５は、第２スキャンチェーン回路へのテストデータの供給を所定期間停止する設定がなされていた場合、その期間を短縮または０にすることで、第２領域の回路動作率を上げてもよい。

【0028】

また、動作率調整回路１５は、テストデータの供給時間を調整することで、第１領域の回路動作率を下げることと、第２領域の回路動作率を上げることの両方を行ってもよい。
テストクロック発生器１１、乱数発生器１２、温度比較回路１４及び動作率調整回路１５の配置場所は特に限定されず、たとえば、領域１～ｎの何れかに配置される。

【0029】

試験装置２０は、半導体装置１０のバーンイン試験を制御する。試験装置２０は、バーンイン試験開始時に、バーンイン開始信号を、半導体装置１０に供給するとともに、半導体装置１０に所定の高電圧を印加し、半導体装置１０を発熱させる。さらに、試験装置２０は、半導体装置１０に設けられた温度測定回路（サーミスタなど）の温度を検出する。そして、試験装置２０は、検出した温度が一定の温度（劣化を促進させるような高い温度）に保たれるように半導体装置１０を冷却する機能を有する。なお、試験装置２０は、温度測定回路１３ｂ１～１３ｂｎの何れかにおける温度の測定結果に基づいて、冷却を行ってもよい。

【0030】

（動作率調整回路１５の例）
図３は、動作率調整回路の一例を示す図である。
動作率調整回路１５は、領域１～ｎに対応して設けられたｎ個の調整回路１５ａ１，１５ａ２，…，１５ａｎを有する。

【0031】

調整回路１５ａ１～１５ａｎのそれぞれは、対応する領域に配置されたスキャンチェーン回路に対するテストデータの供給時間を調整する。たとえば、調整回路１５ａ１は、領域１に配置されたスキャンチェーン回路１３ａ１に対するテストデータの供給時間を調整する。

【0032】

図３には、調整回路１５ａ１の例が示されている。調整回路１５ａ１は、カウンタ１５ｂ１、設定値保持回路１５ｃ１、比較器１５ｄ１、ゲート回路１５ｅ１を有する。
カウンタ１５ｂ１は、テストクロック信号のクロック数を計数し、計数値Ａを出力する。カウンタ１５ｂ１は、所定数（以下Ｎ個とする）のフリップフロップ（以下ＦＦという）をもつＮビットカウンタである。

【0033】

設定値保持回路１５ｃ１は、テストデータの供給時間を調整するための設定値Ｂを保持する。設定値は、温度比較回路１４が出力する比較結果に基づいて値が増減される。設定値保持回路１５ｃ１は、たとえば、アップダウンカウンタなどを用いて実現される。設定値Ｂの更新は、たとえば、カウンタ１５ｂ１が上限値まで計数して計数値が０に戻るたびに行われる。

【0034】

比較器１５ｄ１は、計数値Ａと設定値Ｂとを比較した比較結果を出力する。比較器１５ｄ１は、Ａ＞Ｂであれば１を出力し、Ａ≦Ｂであれば０を出力する。
ゲート回路１５ｅ１は、比較器１５ｄ１が出力する比較結果に応じて、テストデータを、スキャンチェーン回路１３ａ１へ供給し、またはテストデータのスキャンチェーン回路１３ａ１への供給を停止する。なお、テストデータは、乱数発生器１２にバーンイン開始信号が入力されると、乱数発生器１２の端子ＣＬＫに入力されるテストクロック信号に同期して、乱数発生器１２の端子ＯＵＴから出力される。

【0035】

ゲート回路１５ｅ１は、たとえば、比較器１５ｄ１が出力する比較結果と、テストデータとの論理積（ＡＮＤ）を出力するＡＮＤ回路である。比較器１５ｄ１の出力が１である場合には、１または０の乱数値であるテストデータが出力され、比較器１５ｄ１の出力が０である場合には、テストデータの値によらず０が出力される。つまり、比較器１５ｄ１の出力が０である場合、テストデータのスキャンチェーン回路１３ａ１への供給が停止される。

【0036】

図示を省略しているが、調整回路１５ａ２～１５ａｎについても、調整回路１５ａ１と同様の回路構成により実現できる。
なお、図３には、スキャンチェーン回路１３ａ１の例が示されている。スキャンチェーン回路１３ａ１は、直列に接続された複数（図３の例ではｍ個）のスキャンＦＦ１３ｃ１～１３ｃｍを有する。

【0037】

スキャンＦＦ１３ｃ１～１３ｃｍのそれぞれは、テストクロック信号が入力される端子ＣＬＫと、テストデータが入力される端子ＳＩ、テストデータが出力される端子ＳＯを有する。バーンイン試験が開始すると、テストクロック信号に同期して、スキャンＦＦ１３ｃ１～１３ｃｍのそれぞれに、テストデータが設定される。その後、キャプチャ動作によって、スキャンＦＦ１３ｃ１～１３ｃｍに接続される試験対象の回路にテストデータが供給され、試験対象の回路の出力である試験結果がスキャンＦＦ１３ｃ１～１３ｃｍに取り込まれる。その後、試験結果が、最終段のスキャンＦＦ１３ｃｍからシリアルに読み出され、たとえば、試験装置２０において、期待値と比較され、故障の有無が判定される。

【0038】

スキャンチェーン回路１３ａ２～１３ａｎも、スキャンチェーン回路１３ａ１と同様の回路及び機能をもつ。
（温度測定回路１３ｂ１～１３ｂｎの例と設定値Ｂの調整例）
図４は、領域１と領域２の温度の比較結果に基づく設定値の調整例を示す図である。

【0039】

領域１に配置される温度測定回路１３ｂ１は、定電流源１３ｃ１、サーマルダイオード１３ｄ１、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）１３ｅ１を有する。
定電流源１３ｃ１は、電源ＶＤＤと、サーマルダイオード１３ｄ１のアノードとの間に接続されている。サーマルダイオード１３ｄ１のカソードはＧＮＤ（接地電位）となっている。ＡＤＣ１３ｅ１は、サーマルダイオード１３ｄ１のアノードとカソード間の電位をデジタル値に変換し、領域１の温度の測定結果として出力する。

【0040】

温度測定回路１３ｂ２～１３ｂｎについても、温度測定回路１３ｂ１と同様の回路により実現できる。
領域１と領域２の温度の比較結果に基づいて設定値の調整が行われる場合、温度比較回路１４は、温度測定回路１３ｂ１が出力する測定結果（領域１の温度）と、温度測定回路１３ｂ２が出力する測定結果（領域２の温度）とを比較する。

【0041】

領域１の温度＞領域２の温度である場合、温度比較回路１４は、比較結果として、領域１の調整回路１５ａ１の設定値保持回路１５ｃ１の設定値を増やす（たとえば、＋１する）ことを指示する信号を出力する。また、この場合、温度比較回路１４は、比較結果として、領域２の調整回路１５ａ２の設定値保持回路１５ｃ２の設定値を減らす（たとえば、－１する）ことを指示する信号を出力する。

【0042】

領域１の温度＜領域２の温度である場合、温度比較回路１４は、比較結果として、領域１の調整回路１５ａ１の設定値保持回路１５ｃ１の設定値を減らす（たとえば、－１する）ことを指示する信号を出力する。また、この場合、温度比較回路１４は、比較結果として、領域２の調整回路１５ａ２の設定値保持回路１５ｃ２の設定値を増やす（たとえば、＋１する）ことを指示する信号を出力する。設定値の値が大きくなるほど、テストデータのスキャンチェーン回路への供給が停止される期間が長くなる（つまり、テストデータの供給時間が短くなる）。

【0043】

なお、温度比較回路１４は、設定値保持回路１５ｃ１，１５ｃ２の両方ではなく、何れか一方に上記のような信号を出力してもよい。
温度比較回路１４は、温度の比較を行う２つの領域ごとに設けられていてもよいが、以下のように、温度を比較する２つの領域を選択可能な構成を有していてもよい。

【0044】

図５は、温度比較回路の一例を示す図である。
温度比較回路１４は、選択回路１４ａと、比較回路１４ｂを有する。
選択回路１４ａは、温度測定回路１３ｂ１～１３ｂｎが出力する測定結果のうちの２つを所定の順序で選択して、出力する。このような選択は、たとえば、図３に示したようなカウンタ１５ｂ１が上限値まで計数して計数値が０に戻るたびに行われる。選択順序は、予めレジスタなどに設定されていてもよいし、試験装置２０から指示されるようにしてもよい。また、半導体装置１０内の図示しない制御回路から、選択順序が指示されるようにしてもよい。

【0045】

比較回路１４ｂの出力端子には、設定値保持回路１５ｃ１～１５ｃｎが接続されている。比較回路１４ｂは、選択回路１４ａにて選択された２つの測定結果を比較する。比較回路１４ｂは、選択された２つの測定結果が得られる２領域の回路動作率を調整する２つの調整回路の設定値保持回路に対して、図４を用いて説明したような比較結果を出力する。

【0046】

このような温度比較回路１４を用いることで、温度比較回路１４を温度の比較を行う２つの領域ごとに設けなくてよくなる。
（半導体装置１０の動作例）
図６は、温度を比較する２領域の選択順序の第１の例を示す図である。

【0047】

図６には、領域１～９のうち隣接する２つの領域から順に、温度を比較する２領域が選択される例が示されている。図６の例では、領域１，２、領域２，３、…、領域８，９の順で２領域が選択され、温度の比較が行われている。なお、“Ｍ”は、試験装置２０が検出する温度を測定する温度測定回路を表している。試験装置２０の冷却機能による温度制御が比較的容易になるという理由から、“Ｍ”は、半導体装置１０のＸ－Ｙ面の中心付近に配置されている。図６の例では、“Ｍ”は、領域５に配置されている。つまり、領域５が試験装置２０によって温度制御される領域である。なお、“Ｍ”は、領域５に配置されている温度測定回路１３ｂ５であってもよい。

【0048】

図７は、第１の例の選択順序における設定値更新処理の流れを示す図である。
バーンイン試験の開始時には、設定値保持回路１５ｃ１～１５ｃ９の設定値は、全て０にリセットされる（ステップＳ１０）。このため、テストデータのスキャンチェーン回路１３ａ１～１３ａ９への供給は停止されない。

【0049】

その後、領域１，２の温度比較及び設定値の更新が行われ（ステップＳ１１）、領域２，３の温度比較及び設定値の更新が行われ（ステップＳ１２）、領域３，４の温度比較及び設定値の更新が行われる（ステップＳ１３）。さらに、領域４，５の温度比較及び設定値の更新が行われ（ステップＳ１４）、領域５，６の温度比較及び設定値の更新が行われ（ステップＳ１５）、領域６，７の温度比較及び設定値の更新が行われる（ステップＳ１６）。そして、領域７，８の温度比較及び設定値の更新が行われ（ステップＳ１７）、領域８，９の温度比較及び設定値の更新が行われ（ステップＳ１８）、再び、ステップＳ１１からの処理が、バーンイン試験が終了するまで、繰り返される。

【0050】

なお、設定値の更新は、カウンタ１５ｂ１が上限値まで計数して計数値が０に戻るタイミングで行われるため、必ずしも上記のような順序で更新されていくわけではない。
図８は、温度を比較する２領域の選択順序の第２の例を示す図である。

【0051】

図８の例では、温度を比較する２領域は、領域１～９のうち、“Ｍ”が配置されている領域５と、領域５に隣接する領域１～４，６～９と、から順に選ばれる。たとえば、図８のように、領域１，５、領域２，５、…、領域９，５の順で２領域が選択され、温度の比較が行われる。

【0052】

図９は、第２の例の選択順序における設定値更新処理の流れを示す図である。
バーンイン試験の開始時には、設定値保持回路１５ｃ１～１５ｃ９の設定値は、全て０にリセットされる（ステップＳ２０）。このため、テストデータのスキャンチェーン回路１３ａ１～１３ａ９への供給は停止されない。

【0053】

その後、領域１，５の温度比較及び設定値の更新が行われ（ステップＳ２１）、領域２，５の温度比較及び設定値の更新が行われ（ステップＳ２２）、領域３，５の温度比較及び設定値の更新が行われる（ステップＳ２３）。さらに、領域４，５の温度比較及び設定値の更新が行われ（ステップＳ２４）、領域６，５の温度比較及び設定値の更新が行われ（ステップＳ２５）、領域７，５の温度比較及び設定値の更新が行われる（ステップＳ２６）。そして、領域８，５の温度比較及び設定値の更新が行われ（ステップＳ２７）、領域９，５の温度比較及び設定値の更新が行われ（ステップＳ２８）、再び、ステップＳ２１からの処理が、バーンイン試験が終了するまで、繰り返される。

【0054】

なお、設定値の更新は、カウンタ１５ｂ１が上限値まで計数して計数値が０に戻るタイミングで行われるため、必ずしも上記のような順序で更新されていくわけではない。
領域５の温度は、試験装置２０の冷却機能により、比較的正確に制御される。このため、上記の第２の例のように温度比較及び設定値更新を行うことで、他の領域を領域５の温度に近づけることができる。

【0055】

以上のように、第１の実施の形態の半導体装置１０では、スキャンチェーン回路１３ａ１～１３ａｎは、並列に接続され、それぞれが複数の領域１～ｎの何れかに配置されている。また、半導体装置１０は、バーンイン試験時において、領域１～ｎの何れかの温度をそれぞれが測定する温度測定回路１３ｂ１～１３ｂｎを有する。また、半導体装置１０は、温度測定回路１３ｂ１～１３ｂｎの測定結果に基づいて、領域１～ｎのうちの第１領域と第２領域の温度を比較し、比較結果を出力する温度比較回路１４を有する。さらに、半導体装置１０は、動作率調整回路１５を有する。動作率調整回路１５は、テストデータ（上記の例では０か１の乱数値）を取得する。動作率調整回路１５は、温度比較回路１４が出力する比較結果に基づいて、第１領域の温度が第２領域の温度よりも高い場合、第１領域の回路動作率を下げる、または第２領域の回路動作率を上げる。動作率調整回路１５は、このような回路動作率の変更を、第１領域に配置された第１スキャンチェーン回路または第２領域に配置された第２スキャンチェーン回路に対する、テストデータの供給時間を調整することで行う。

【0056】

これにより、第１領域の発熱量が下がる、または第２領域の発熱量が上がることで、第１領域と第２領域の温度差が小さくなるように、温度が制御される。したがって、半導体装置１０内における温度のばらつきが抑制される。

【0057】

また、領域１～ｎのうち、第１領域と第２領域として選択する２領域を、たとえば、図６～図９のように所定の順序で選択して、回路動作率の調整処理を繰り返すことで、全領域間における温度のばらつきを抑制できる。

【0058】

半導体装置１０内における温度のばらつきが大きい場合、バーンイン試験の試験時間（ストレス印加時間）は、半導体装置１０の一番温度が低い領域を基準にして、決められる。

【0059】

図１０は、半導体装置内の領域間の温度ばらつきの例を示す図である。（Ａ）は、回路動作率の調整を行わない半導体装置の温度ばらつきを示し、（Ｂ）は、回路動作率の調整を行う半導体装置１０の温度ばらつきを示す。横軸は領域を表し、縦軸は温度を表す。図１０において、領域間で一番低い温度は、基準温度と表記されている。

【0060】

図１１は、半導体装置の温度分布の一例を示す図である。（Ａ）は、回路動作率の調整を行わない半導体装置１０ａの温度分布を示し、（Ｂ）は、回路動作率の調整を行う半導体装置１０の温度の分布を示す。

【0061】

図１１（Ａ）のように、回路動作率の調整を行わない半導体装置１０ａにおいて、線３０の位置では１２０℃、線３１の位置では１１５℃、線３２の位置では１１０℃となっている。これに対して、図１１（Ｂ）のように、回路動作率の調整を行う半導体装置１０において、線３０の位置では１２０℃、線３１の位置では、１１９℃、線３２の位置では、１１８℃となっている。

【0062】

図１２は、劣化量と温度との関係を示す図である。横軸は温度を表し、縦軸は劣化量を表す。
図１０（Ａ）、図１１（Ａ）のように、回路動作率の調整を行わない半導体装置１０ａ、領域による温度のばらつきが大きい。このため、他の領域の温度よりもかなり低い温度の領域が存在する。バーンイン試験においてその領域を十分に劣化させるために、試験時間を長くしなければならない。図１２に示すように、半導体装置の劣化は温度が低いほど遅く進む性質があるためである。

【0063】

これに対して、第１の実施の形態の半導体装置１０は前述のように回路動作率の調整を行うことで、図１０（Ｂ）、図１１（Ｂ）のように領域による温度のばらつきを抑えることができる。これにより、他の領域よりも大幅に低い温度の領域に試験時間を合わせなくてもよくなり、試験時間を短縮でき、バーンイン試験を効率的に行える。

【0064】

また、回路動作率の調整を行わない半導体装置１０ａを用いた場合、製造ばらつきのため図１０（Ａ）のように、半導体装置１０ａの許容温度を超えてしまう領域が存在し、故障につながる可能性がある。しかし、第１の実施の形態の半導体装置１０では、そのような領域は回路動作率が下げられ、温度も下がるため、故障が発生することを防止できる。

【0065】

（第２の実施の形態）
図１３は、第２の実施の形態の半導体装置の一例を示す図である。図１３において、図１に示した要素と同じ要素については同一符号が付されている。

【0066】

第２の実施の形態の半導体装置４０は、動作率調整回路４１が、第１の実施の形態の半導体装置１０の動作率調整回路１５と異なっている。
半導体装置４０において、動作率調整回路４１は、以下のように回路動作率を調整する。動作率調整回路４１は、テストクロック信号を取得する。そして、動作率調整回路４１は、温度比較回路１４の比較結果に基づいて、第１領域に配置された第１スキャンチェーン回路または第２領域に配置された第２スキャンチェーン回路に対する、テストクロック信号の供給時間を調整する。第１領域の温度が第２領域の温度よりも高い場合、動作率調整回路４１は、供給時間を調整することで、第１領域の回路動作率の回路動作率を下げる、または第２領域の回路動作率を上げる。

【0067】

たとえば、動作率調整回路４１は、第１スキャンチェーン回路へのテストクロック信号の供給を一定期間停止する、または停止する期間を長くすることで、第１領域の回路動作率を下げる。動作率調整回路４１は、第２スキャンチェーン回路へのテストクロック信号の供給を所定期間停止する設定がなされていた場合、その期間を短縮または０にすることで、第２領域の回路動作率を上げてもよい。また、動作率調整回路４１は、テストクロック信号の供給時間を調整することで、第１領域の回路動作率を下げることと、第２領域の回路動作率を上げることの両方を行ってもよい。

【0068】

（動作率調整回路４１の例）
図１４は、第２の実施の形態の半導体装置の動作率調整回路の一例を示す図である。図１４において、図３に示した要素と同じ要素については同一符号が付されている。

【0069】

動作率調整回路４１は、領域１～ｎに対応して設けられたｎ個の調整回路４１ａ１，４１ａ２，…，４１ａｎを有する。
調整回路４１ａ１～４１ａｎのそれぞれは、対応する領域に配置されたスキャンチェーン回路に対するテストクロック信号の供給時間を調整する。たとえば、調整回路４１ａ１は、領域１に配置されたスキャンチェーン回路１３ａ１に対するテストクロック信号の供給時間を調整する。

【0070】

図１４には、調整回路４１ａ１の例が示されている。調整回路４１ａ１は、図３に示した調整回路１５ａ１と同様に、カウンタ１５ｂ１、設定値保持回路１５ｃ１、比較器１５ｄ１を有するが、ゲート回路４１ｂ１が、図３のゲート回路１５ｅ１と異なっている。

【0071】

ゲート回路４１ｂ１は、比較器１５ｄ１が出力する比較結果に応じて、テストクロック信号を、スキャンチェーン回路１３ａ１へ供給し、またはテストクロック信号のスキャンチェーン回路１３ａ１への供給を停止する。

【0072】

ゲート回路４１ｂ１は、たとえば、比較器１５ｄ１が出力する比較結果と、テストクロック信号との論理積を出力するＡＮＤ回路である。比較器１５ｄ１の出力が１である場合には、テストクロック信号が出力され、比較器１５ｄ１の出力が０である場合には、テストクロック信号の値によらず０が出力される。つまり、比較器１５ｄ１の出力が０である場合、テストクロック信号のスキャンチェーン回路１３ａ１への供給が停止される。

【0073】

図示を省略しているが、調整回路４１ａ２～４１ａｎについても、調整回路４１ａ１と同様の回路構成により実現できる。
上記のような第２の実施の形態の半導体装置４０においても、第１の実施の形態の半導体装置１０と同様の効果が得られる。つまり、半導体装置４０内における温度のばらつきが抑制され、試験時間を短縮でき、バーンイン試験を効率的に行える。

【0074】

（第３の実施の形態）
図１５は、第３の実施の形態の半導体装置の一例を示す図である。図１５において、図１に示した要素と同じ要素については同一符号が付されている。

【0075】

第３の実施の形態の半導体装置５０の動作率調整回路５１は、バーンイン試験時に、テストデータを取得する。そして、動作率調整回路５１は、領域１～ｎのそれぞれに対して予め設定された設定値に基づいて、スキャンチェーン回路１３ａ１～１３ａｎに対する、テストデータの供給時間を調整することで、領域１～ｎのそれぞれの回路動作率を調整する。

【0076】

動作率調整回路５１は、図３に示したような動作率調整回路１５とほぼ同様の構成であるが、設定値保持回路１５ｃ１に保持される設定値は、固定値となる。領域１～ｎの各領域に対する設定値として、領域間の温度ばらつきが少なくなるような回路動作率になるように、予め最適化された値が用いられる。

【0077】

たとえば、製造ばらつきの少ない種類のＬＳＩで、どの製品でも温度分布が同じである場合に、このような半導体装置５０を適用できる。たとえば、温度が高くなる傾向にある第１領域（たとえば、回路密度が高い領域）に対する設定値を、温度が低くなる傾向にある第２領域に対する設定値よりも大きな値とすることで、第１領域の回路動作率を、第２領域の回路動作率よりも下げられる。

【0078】

このように、半導体装置５０は、領域間の温度ばらつきが抑制されるような温度制御を行うことから、バーンイン試験を効率的に行える。
また、このような半導体装置５０では、図１に示したような、温度測定回路１３ｂ１～１３ｂｎや温度比較回路１４を設けなくてもよい。

【0079】

なお、図１５の例では、動作率調整回路５１は、第１の実施の形態の半導体装置１０の動作率調整回路１５と同様に、テストデータ（乱数値）をスキャンチェーン回路１３ａ１～１３ａｎに供給する時間を調整することで、回路動作率を調整するものである。

【0080】

ただし、第３の実施の形態の半導体装置５０は、第２の実施の形態の半導体装置４０と同様に、テストクロック信号をスキャンチェーン回路１３ａ１～１３ａｎに供給する時間を調整することで、回路動作率を調整する形態であってもよい。

【0081】

以上、実施の形態に基づき、本発明の半導体装置及び温度制御方法の一観点について説明してきたが、これらは一例にすぎず、上記の記載に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0082】

１０ 半導体装置
１１ テストクロック発生器
１２ 乱数発生器
１３ａ１～１３ａｎ スキャンチェーン回路
１３ｂ１～１３ｂｎ 温度測定回路
１４ 温度比較回路
１５ 動作率調整回路
２０ 試験装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】