多芯片封装、测试系统及其操作方法
【专利说明】多芯片封装、测试系统及其操作方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2014年10月1日提交的申请号为10_2014_0132552的韩国专利申请的优先权，其整体内容通过引用合并于此。
技术领域
[0003]本发明的示例性实施例涉及半导体设计技术，且更具体地，涉及一种包括多个半导体芯片的多芯片封装及其操作方法，以及一种测试系统及其操作方法。
【背景技术】
[0004]为了满足用户需求，正在以各种方法开发包括双数据速率同步动态随机存储器(DDR SDRAM)器件的半导体器件。在这些进展中有封装技术，且近来多芯片封装已经被引入。在多芯片封装中，多个半导体芯片被实施于单个芯片中。具有存储器功能的多个存储器芯片被用来增加存储能力，或者具有不同功能的多个半导体芯片被用于提升性能。多芯片封装可以分类为单层多芯片封装和多层多芯片封装。单层多芯片封装通过在平面上安置多个半导体芯片而形成，而多层多芯片封装通过层叠多个半导体芯片而形成。
[0005]当使用多个半导体芯片形成多层多芯片封装时，半导体芯片的输入/输出端子是相互引线键合的。然而，由于引线键合就高速度和噪声而言是不利的，因此使用穿通硅通孔(TSV)将多层多芯片封装中的半导体芯片相互耦合。然而，TSV形成为穿过两个或者更多个半导体芯片，因此在TSV连接中可能出现故障。因此，开发用于检测和修复TSV连接故障的技术是必要的。
【发明内容】
[0006]各种实施例针对一种多芯片封装以及其操作方法，所述多芯片封装能够检测多个穿通硅通孔(TSV)的连接状态，并当TSV中出现连接故障时对连接故障执行修复操作。
[0007]各种实施例针对一种测试系统及其操作方法，所述测试系统能够通过基于来自多芯片封装的TSV的连接状态来计算要修复的目标TSV的数目而控制用于测试操作的命令信号何时被使能的定时。
[0008]依据本发明的一个实施例，一种多芯片封装可以包括:通过正常穿通硅通孔和修复穿通硅通孔相互耦合的多个半导体芯片；适用于检测正常穿通硅通孔和修复穿通硅通孔的连接状态的状态检测器件；以及适用于将正常穿通硅通孔的连接状态与修复穿通硅通孔的连接状态相比较、并控制是否执行修复操作的修复控制器件。
[0009]在测试操作中，测试数据可以被施加于各个正常穿通硅通孔和修复穿通硅通孔。
[0010]状态检测器件可以包括第一正常/故障检测器以及第二正常/故障检测器，所述第一正常/故障检测器适用于接收经由正常穿通硅通孔传送的测试数据并生成第一检测信号，所述第二正常/故障检测器适用于接收经由修复穿通硅通孔传送的测试数据并生成第二检测信号。
[0011]修复控制器件可以包括正常/故障计数器、使能控制器和控制信号生成器，所述正常/故障计数器适用于接收状态检测器件的输出信号并对故障的正常穿通硅通孔的数目以及正常操作的修复穿通硅通孔的数目计数，所述使能控制器适用于将故障的正常穿通硅通孔的数目与正常操作的修复穿通硅通孔的数目相比较并生成使能控制信号，所述控制信号生成器响应于使能控制信号而被使能，适用于生成用于控制正常穿通硅通孔和修复穿通硅通孔的修复操作的修复控制信号。
[0012]依据本发明的另一个实施例，一种操作包括通过正常穿通硅通孔和修复穿通硅通孔相互耦合的多个半导体芯片的多芯片封装的方法，所述方法可以包括:检测正常穿通硅通孔和修复穿通硅通孔的连接状态；以及将正常穿通硅通孔的连接状态与修复穿通硅通孔的连接状态相比较，并控制是否执行修复操作。
[0013]所述操作多芯片封装的方法还可以包括:施加测试数据给各个正常穿通硅通孔和修复穿通硅通孔。
[0014]连接状态的检测可以包括:接收经由正常穿通硅通孔传送的测试数据并生成第一检测信号；以及接收经由修复穿通硅通孔传送的测试数据并生成第二检测信号。
[0015]连接状态的比较可以包括:接收对应于连接状态的检测信号并对故障的正常穿通硅通孔的数目和正常操作的修复穿通硅通孔的数目计数；将故障的正常穿通硅通孔的数目与正常操作的修复穿通硅通孔的数目相比较，并生成使能控制信号；以及响应于使能控制信号以生成用于控制正常穿通硅通孔和修复穿通硅通孔的修复操作的修复控制信号。
[0016]依据本发明的又一个实施例，一种操作包括通过正常穿通硅通孔和修复穿通硅通孔相互耦合的多个半导体芯片的多芯片封装的方法，所述方法可以包括:对各个正常穿通硅通孔和修复穿通硅通孔施加测试数据；基于测试数据来确定故障的正常穿通硅通孔的数目、正常操作的正常穿通硅通孔的数目、故障的修复穿通硅通孔的数目、以及正常操作的修复穿通硅通孔的数目；基于故障的正常穿通硅通孔的数目、正常操作的正常穿通硅通孔的数目、故障的修复穿通硅通孔的数目、和正常操作的修复穿通硅通孔的数目来决定是否执行修复操作以产生决定结果；以及基于决定结果来执行修复操作。
[0017]决定是否执行修复操作，可以将故障的正常穿通硅通孔的数目与正常操作的修复穿通硅通孔的数目相比较。
[0018]所述操作多芯片封装的方法还可以包括:基于故障的正常穿通硅通孔的数目、正常操作的正常穿通硅通孔的数目、故障的修复穿通硅通孔的数目、以及正常操作的修复穿通硅通孔的数目来检测执行修复操作所花费的时间。
[0019]依据本发明的再一个实施例，一种测试系统可以包括多芯片封装和测试器件，所述多芯片封装包括:通过正常穿通硅通孔和修复穿通硅通孔相互耦合的多个半导体器件，适用于检测正常穿通硅通孔和修复穿通硅通孔的连接状态的状态检测器件，以及适用于将正常穿通硅通孔的连接状态与修复穿通硅通孔的连接状态相比较、并控制是否执行修复操作的修复控制器件，所述测试器件适用于接收正常穿通硅通孔和修复穿通硅通孔的连接状态并控制何时对多芯片封装执行测试操作。
[0020]测试器件可以包括:适用于接收正常穿通硅通孔的连接状态和修复穿通硅通孔的连接状态、并对故障的正常穿通硅通孔的数目和正常操作的修复穿通硅通孔的数目计数的正常/故障计数器；适用于基于正常/故障计数器的输出信号来计算要修复的目标穿通硅通孔的数目的修复时间计算器；以及适用于基于要修复的目标穿通硅通孔的数目来生成用于控制多芯片封装的操作的命令信号的命令生成器。
[0021]命令信号可以对应于多芯片封装的至少一个操作，且可以基于要修复的目标穿通硅通孔的数目而控制命令信号何时被使能的定时。
[0022]依据本发明的再另一个实施例，提供了一种操作用于多芯片封装的测试系统的方法以及一种测试器件，所述多芯片封装包括通过正常穿通硅通孔和修复穿通硅通孔相互耦合的多个半导体芯片，所述方法可以包括:开始第一测试操作；通过对故障的正常穿通硅通孔的数目、正常操作的正常穿通硅通孔的数目、故障的修复穿通硅通孔的数目、和正常操作的修复穿通硅通孔的数目计数来决定是否执行修复操作；基于故障的正常穿通硅通孔的数目、正常操作的正常穿通硅通孔的数目、故障的修复穿通硅通孔的数目、和正常操作的修复穿通硅通孔的数目来计算执行编程操作所花费时间以产生操作时间计算结果；执行编程操作；以及基于操作时间计算结果而开始第二测试操作。
[0023]操作测试系统的方法还可以包括:基于操作时间计算结果而开始第三测试操作，其中第二测试操作的操作区段与第一测试操作的操作区段不同，而第三测试操作和第一测试操作共享同一操作区段。
[0024]操作测试系统的方法还可以包括:基于执行编程操作所花费的时间来生成对应于第二测试操作和第三测试操作的命令信号。
[0025]执行编程操作所花费时间对应于正常穿通硅通孔中的要修复的目标穿通硅通孔的数目。
[0026]决定是否执行修复操作，可以将故障的正常穿通硅通孔的数目与正常操作的修复穿通硅通孔的数目相比较。
[0027]在决定是否执行修复操作时，可以将故障的正常穿通硅通孔的数目与正常操作的修复穿通硅通孔的数目相比较。
【附图说明】
[0028]图1是图示依据本发明的一个实施例的多芯片封装的方框图。
[0029]图2是图示图1所示的状态检测器件的方框图。
[0030]图3是图示图1所示的修复控制器件的方框图。
[0031]图4示出了描述图3所示的使能控制信号和正常/故障计数器的输出信号之间的关系的表格。
[0032]图5是图示图1所示的多芯片封装的操作的时序图。
[0033]图6是图示依据本发明的一个实施例的测试系统的方框图。
[0034]图7是图示图6所示的测试器件的方框图。
[0035]图8示出了图7所示的测试器件的操作。
[0036]图9是描述图8的测试操作的流程图。
【具体实施方式】
[0037]下面将参考附图对本发明的示例性实施例进行更加详细地描述。然而，本发明可以采用各种形式实现，且不应解释为局限于本文中列出的实施例。确切地说，这些实施例的提供是为了使得本公开更加彻底、完整，并将本发明的范围完全传达给本领域技术人员。贯穿整个公开内容，相同的附图标记贯穿本发明的各图和实施例指代相同的部分。
[0038]图1是图示依据本发明的一个实施例的多芯片封装的方框图。
[0039]参见图1，多芯片封装包括多个半导体芯片110，状态检测器件120和修复控制器件130。在下文中，为了更简单地解释本发明的构思，将使用具有三个半导体芯片111、112和113的多芯片封装的例子。然而，这只是一个例子，本发明可以应用于具有两个或者更多个半导体芯片的多芯片封装。
[0040]第一到第三半导体芯片111、112和113通过多个穿通硅通孔(TSV) TSV_NR和TSV_RP相互耦合并相互共享信号，且通过穿通硅通孔TSV_NR和TSV_RP接收所需的信号。穿通硅通孔TSV_NR和TSV_RP包括正常穿通硅通孔TSV_NR和修复穿通硅通孔TSV_RP。提供正常穿通硅通孔以执行用于初始预期用途的正常操作。额外提供修复穿通硅通孔TSV_RP以替换正常穿通硅通孔TSV_NR中的具有不佳连接状态的穿通硅通孔。图1示出了 3个修复穿通硅通孔TSV_RP以及多于3个的正常穿通硅通孔TSV_NR。
[0041 ] 状态检测器件120检