多芯片封裝、測試系統及其操作方法
【專利說明】多芯片封裝、測試系統及其操作方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2014年10月1日提交的申請號為10_2014_0132552的韓國專利申請的優先權，其整體內容通過引用合并于此。
技術領域
[0003]本發明的示例性實施例涉及半導體設計技術，且更具體地，涉及一種包括多個半導體芯片的多芯片封裝及其操作方法，以及一種測試系統及其操作方法。
【背景技術】
[0004]為了滿足用戶需求，正在以各種方法開發包括雙數據速率同步動態隨機存儲器(DDR SDRAM)器件的半導體器件。在這些進展中有封裝技術，且近來多芯片封裝已經被引入。在多芯片封裝中，多個半導體芯片被實施于單個芯片中。具有存儲器功能的多個存儲器芯片被用來增加存儲能力，或者具有不同功能的多個半導體芯片被用于提升性能。多芯片封裝可以分類為單層多芯片封裝和多層多芯片封裝。單層多芯片封裝通過在平面上安置多個半導體芯片而形成，而多層多芯片封裝通過層疊多個半導體芯片而形成。
[0005]當使用多個半導體芯片形成多層多芯片封裝時，半導體芯片的輸入/輸出端子是相互引線鍵合的。然而，由于引線鍵合就高速度和噪聲而言是不利的，因此使用穿通硅通孔(TSV)將多層多芯片封裝中的半導體芯片相互耦合。然而，TSV形成為穿過兩個或者更多個半導體芯片，因此在TSV連接中可能出現故障。因此，開發用于檢測和修復TSV連接故障的技術是必要的。
【發明內容】
[0006]各種實施例針對一種多芯片封裝以及其操作方法，所述多芯片封裝能夠檢測多個穿通硅通孔(TSV)的連接狀態，并當TSV中出現連接故障時對連接故障執行修復操作。
[0007]各種實施例針對一種測試系統及其操作方法，所述測試系統能夠通過基于來自多芯片封裝的TSV的連接狀態來計算要修復的目標TSV的數目而控制用于測試操作的命令信號何時被使能的定時。
[0008]依據本發明的一個實施例，一種多芯片封裝可以包括:通過正常穿通硅通孔和修復穿通硅通孔相互耦合的多個半導體芯片；適用于檢測正常穿通硅通孔和修復穿通硅通孔的連接狀態的狀態檢測器件；以及適用于將正常穿通硅通孔的連接狀態與修復穿通硅通孔的連接狀態相比較、并控制是否執行修復操作的修復控制器件。
[0009]在測試操作中，測試數據可以被施加于各個正常穿通硅通孔和修復穿通硅通孔。
[0010]狀態檢測器件可以包括第一正常/故障檢測器以及第二正常/故障檢測器，所述第一正常/故障檢測器適用于接收經由正常穿通硅通孔傳送的測試數據并生成第一檢測信號，所述第二正常/故障檢測器適用于接收經由修復穿通硅通孔傳送的測試數據并生成第二檢測信號。
[0011]修復控制器件可以包括正常/故障計數器、使能控制器和控制信號生成器，所述正常/故障計數器適用于接收狀態檢測器件的輸出信號并對故障的正常穿通硅通孔的數目以及正常操作的修復穿通硅通孔的數目計數，所述使能控制器適用于將故障的正常穿通硅通孔的數目與正常操作的修復穿通硅通孔的數目相比較并生成使能控制信號，所述控制信號生成器響應于使能控制信號而被使能，適用于生成用于控制正常穿通硅通孔和修復穿通硅通孔的修復操作的修復控制信號。
[0012]依據本發明的另一個實施例，一種操作包括通過正常穿通硅通孔和修復穿通硅通孔相互耦合的多個半導體芯片的多芯片封裝的方法，所述方法可以包括:檢測正常穿通硅通孔和修復穿通硅通孔的連接狀態；以及將正常穿通硅通孔的連接狀態與修復穿通硅通孔的連接狀態相比較，并控制是否執行修復操作。
[0013]所述操作多芯片封裝的方法還可以包括:施加測試數據給各個正常穿通硅通孔和修復穿通硅通孔。
[0014]連接狀態的檢測可以包括:接收經由正常穿通硅通孔傳送的測試數據并生成第一檢測信號；以及接收經由修復穿通硅通孔傳送的測試數據并生成第二檢測信號。
[0015]連接狀態的比較可以包括:接收對應于連接狀態的檢測信號并對故障的正常穿通硅通孔的數目和正常操作的修復穿通硅通孔的數目計數；將故障的正常穿通硅通孔的數目與正常操作的修復穿通硅通孔的數目相比較，并生成使能控制信號；以及響應于使能控制信號以生成用于控制正常穿通硅通孔和修復穿通硅通孔的修復操作的修復控制信號。
[0016]依據本發明的又一個實施例，一種操作包括通過正常穿通硅通孔和修復穿通硅通孔相互耦合的多個半導體芯片的多芯片封裝的方法，所述方法可以包括:對各個正常穿通硅通孔和修復穿通硅通孔施加測試數據；基于測試數據來確定故障的正常穿通硅通孔的數目、正常操作的正常穿通硅通孔的數目、故障的修復穿通硅通孔的數目、以及正常操作的修復穿通硅通孔的數目；基于故障的正常穿通硅通孔的數目、正常操作的正常穿通硅通孔的數目、故障的修復穿通硅通孔的數目、和正常操作的修復穿通硅通孔的數目來決定是否執行修復操作以產生決定結果；以及基于決定結果來執行修復操作。
[0017]決定是否執行修復操作，可以將故障的正常穿通硅通孔的數目與正常操作的修復穿通硅通孔的數目相比較。
[0018]所述操作多芯片封裝的方法還可以包括:基于故障的正常穿通硅通孔的數目、正常操作的正常穿通硅通孔的數目、故障的修復穿通硅通孔的數目、以及正常操作的修復穿通硅通孔的數目來檢測執行修復操作所花費的時間。
[0019]依據本發明的再一個實施例，一種測試系統可以包括多芯片封裝和測試器件，所述多芯片封裝包括:通過正常穿通硅通孔和修復穿通硅通孔相互耦合的多個半導體器件，適用于檢測正常穿通硅通孔和修復穿通硅通孔的連接狀態的狀態檢測器件，以及適用于將正常穿通硅通孔的連接狀態與修復穿通硅通孔的連接狀態相比較、并控制是否執行修復操作的修復控制器件，所述測試器件適用于接收正常穿通硅通孔和修復穿通硅通孔的連接狀態并控制何時對多芯片封裝執行測試操作。
[0020]測試器件可以包括:適用于接收正常穿通硅通孔的連接狀態和修復穿通硅通孔的連接狀態、并對故障的正常穿通硅通孔的數目和正常操作的修復穿通硅通孔的數目計數的正常/故障計數器；適用于基于正常/故障計數器的輸出信號來計算要修復的目標穿通硅通孔的數目的修復時間計算器；以及適用于基于要修復的目標穿通硅通孔的數目來生成用于控制多芯片封裝的操作的命令信號的命令生成器。
[0021]命令信號可以對應于多芯片封裝的至少一個操作，且可以基于要修復的目標穿通硅通孔的數目而控制命令信號何時被使能的定時。
[0022]依據本發明的再另一個實施例，提供了一種操作用于多芯片封裝的測試系統的方法以及一種測試器件，所述多芯片封裝包括通過正常穿通硅通孔和修復穿通硅通孔相互耦合的多個半導體芯片，所述方法可以包括:開始第一測試操作；通過對故障的正常穿通硅通孔的數目、正常操作的正常穿通硅通孔的數目、故障的修復穿通硅通孔的數目、和正常操作的修復穿通硅通孔的數目計數來決定是否執行修復操作；基于故障的正常穿通硅通孔的數目、正常操作的正常穿通硅通孔的數目、故障的修復穿通硅通孔的數目、和正常操作的修復穿通硅通孔的數目來計算執行編程操作所花費時間以產生操作時間計算結果；執行編程操作；以及基于操作時間計算結果而開始第二測試操作。
[0023]操作測試系統的方法還可以包括:基于操作時間計算結果而開始第三測試操作，其中第二測試操作的操作區段與第一測試操作的操作區段不同，而第三測試操作和第一測試操作共享同一操作區段。
[0024]操作測試系統的方法還可以包括:基于執行編程操作所花費的時間來生成對應于第二測試操作和第三測試操作的命令信號。
[0025]執行編程操作所花費時間對應于正常穿通硅通孔中的要修復的目標穿通硅通孔的數目。
[0026]決定是否執行修復操作，可以將故障的正常穿通硅通孔的數目與正常操作的修復穿通硅通孔的數目相比較。
[0027]在決定是否執行修復操作時，可以將故障的正常穿通硅通孔的數目與正常操作的修復穿通硅通孔的數目相比較。
【附圖說明】
[0028]圖1是圖示依據本發明的一個實施例的多芯片封裝的方框圖。
[0029]圖2是圖示圖1所示的狀態檢測器件的方框圖。
[0030]圖3是圖示圖1所示的修復控制器件的方框圖。
[0031]圖4示出了描述圖3所示的使能控制信號和正常/故障計數器的輸出信號之間的關系的表格。
[0032]圖5是圖示圖1所示的多芯片封裝的操作的時序圖。
[0033]圖6是圖示依據本發明的一個實施例的測試系統的方框圖。
[0034]圖7是圖示圖6所示的測試器件的方框圖。
[0035]圖8示出了圖7所示的測試器件的操作。
[0036]圖9是描述圖8的測試操作的流程圖。
【具體實施方式】
[0037]下面將參考附圖對本發明的示例性實施例進行更加詳細地描述。然而，本發明可以采用各種形式實現，且不應解釋為局限于本文中列出的實施例。確切地說，這些實施例的提供是為了使得本公開更加徹底、完整，并將本發明的范圍完全傳達給本領域技術人員。貫穿整個公開內容，相同的附圖標記貫穿本發明的各圖和實施例指代相同的部分。
[0038]圖1是圖示依據本發明的一個實施例的多芯片封裝的方框圖。
[0039]參見圖1，多芯片封裝包括多個半導體芯片110，狀態檢測器件120和修復控制器件130。在下文中，為了更簡單地解釋本發明的構思，將使用具有三個半導體芯片111、112和113的多芯片封裝的例子。然而，這只是一個例子，本發明可以應用于具有兩個或者更多個半導體芯片的多芯片封裝。
[0040]第一到第三半導體芯片111、112和113通過多個穿通硅通孔(TSV) TSV_NR和TSV_RP相互耦合并相互共享信號，且通過穿通硅通孔TSV_NR和TSV_RP接收所需的信號。穿通硅通孔TSV_NR和TSV_RP包括正常穿通硅通孔TSV_NR和修復穿通硅通孔TSV_RP。提供正常穿通硅通孔以執行用于初始預期用途的正常操作。額外提供修復穿通硅通孔TSV_RP以替換正常穿通硅通孔TSV_NR中的具有不佳連接狀態的穿通硅通孔。圖1示出了 3個修復穿通硅通孔TSV_RP以及多于3個的正常穿通硅通孔TSV_NR。
[0041 ] 狀態檢測器件120檢