반도체 장치, 집적 자기 전류 감지 장치, 전류 감지 방법, 컴퓨터-판독가능한 저장 매체 및 반도체 장치 제조 방법 document_id A220623042525

여러 종류의 공지된 BICS(내장 전류 센서)가 있다. 일부는 미국 특허번호 제 5,963,038호에 개시되어 있으며, 이 특허는 컨덕터 가까이 위치하는 센서를 이용하여 집적회로의 컨덕터를 통하는 전류를 측정함으로써 집적회로에서의 장애를 검출한다. 컨덕터를 통하는 전류에 의해 발생하는 계를 측정하도록 다양한 방식으로 센서를 구성할 수 있다. 개시되어 있는 예로는 홀(Hall) 센서, MR (자기저항) 센서 및 GMR (거대 자기저항) 센서가 있다. 이것은 외부 테스트 장비가 쉽게 액세스할 수 없는 컨덕터 및 컨덕터의 접속부를 테스트할 수 있게 하거나, 하나의 경로만이 도전성을 갖더라도 저항 테스트를 통과하는 병렬 경로들의 각각에서의 장애를 검출할 수 있게 한다. MR 센서는 센서면에서 외부 자계에 의존하는 저항을 갖는다. 상이한 종류들의 MR 센서들이 존재한다. 이방성 자기저항(AMR)에 기초하는 센서들을 자기 기록 헤드용으로 수년간 사용해 왔다. AMR 센서들은 이방성 자기 물질 층을 구비하며 이 층의 저항은 외부 자계의 영향을 받을 수 있기 때문에, 그 층에 흐르는 감지 전류의 변경을 야기한다. 거대 자기저항 (GMR) 센서는 고정 방향의 자기 물질 층(핀 층), 및 외부 자계에 의해 자화 방향이 영향을 받을 수 있는 자기 물질 층(자유 층)을 구비하고, 이것은 측정된 저항의 변경을 야기한다. 종류 및 구성에 의존하여, MR 센서는 센서면에서 한쪽 방향에서 더 민감하고 다른 방향에서 덜 민감하다. 상기 인용 문헌의 센서를 도 1에 도시한다. 센서 저항에 대하여 컨덕터를 통하는 전류로부터의 영향을 최대화하도록 구성한다. 도 1은 컨덕터가 구현된 층 위 또는 그 층 바로 아래에 위치하는 집적회로 층에서 컨덕터(104) 근처에 위치하는 MR (자기저항) 센서(502)를 도시한다. MR 센서(502)는, 센서(502)의 실제 저항을 측정하도록 스루홀들(508, 510)이 접속되는 접속 영역들(504, 506)을 포함한다. 컨덕터(104)를 통한 전류로 인해 센서(502)면을 통해 컨덕터(104) 주위에 그리고 센서(502)면에서의 컨덕터(104)에 수직하게 원형 자계가 발생한다. MR 센서(502)는 이 방향에 민감하며, 이에 따라 컨덕터면에 평행한 센서(502)면을 따라 그 저항을 측정하여, 컨덕터(104)를 통한 직류에 의해 발생하는 자계 세기를 측정한다. 전형적인 AMR 센서 또는 GMR (거대 자기저항) 센서를 이용할 수 있다. 도 2는 상기 인용 문헌으로부터 알려져 있는 집적회로에서 MR 센서의 다른 장치를 나타낸다. MR 센서(602)는 본드 와이어(108)가 접속되어 있는 본드 패드(106) 근처에 배치되어 있다. MR 센서(602)는 센서(602)를 스루홀(608, 610)에 각각 접속시키는 접속 영역들(604, 606)을 구비한다. 본드 와이어(108)를 본드 패드(106)에 부착하는 전형적인 방식은 본드 패드(106) 근처에서 본드 와이어(108)가 본드 패드(106)의 표면에 어느 정도 수직하는 것이다. 이에 따라, 본드 와이어(108)를 통한 전류로 인해 본드 패드(106) 및 MR 센서(602) 면에서 자계(612)가 발생하고, 따라서 MR 센서(602)의 저항이 변경된다. 제 2 MR 센서(614)는 단일 MR 센서보다 자계(612)에 더 민감한 장치를 얻도록 본드 패드의 다른 측에 위치하여 MR 센서(602)와 결합되어도 된다. 도 2에서, MR 센서들은 자계(612)에 수직하게 배치되어 있다. 이들은 어느 위치가 더 민감한지에 따라 자계에 대하여 상이한 각도로 배치되어도 된다. 어느 경우에서든, 센서 층의 저항을 그 층의 면을 따라 여전히 측정하게 된다. 회로의 접속 층에서, 스루홀들(예를 들어, 508 내지 510, 608 내지 610)은, 각 MR 센서들(502, 602)을 내부 검출 회로나 외부 측정점들에 접속시키는 접속 트랙들에 접속된다. 이후, 집적회로 내부에서 검출 회로를 이용하거나 또는 그 집적회로 외부에서 적절한 측정 장치를 이용하여 MR 센서들(502, 602)의 저항을 측정할 수 있다. 이러한 센서들은 고 전류를 감지하는 데 유용하지만, 정지 전류(IDDQ) 테스트와 같은 응용에는 충분히 민감하지 못하다. IDDQ 테스트는, 게이트 산화물 단락, 플로팅 게이트, 및 기존의 장애 모델에 의해서는 적절히 모델링되지 못하거나 종래의 논리 테스트에 의해서는 검출불가능한 브리징 장애와 같은 물리적 결함들의 매우 양호한 커버리지를 나타내었다. 고 품질 및 비용 효율성에 대한 요구로 인해 IDDQ 테스트를 전압 테스트의 보완 테스트로서 널리 사용하게 되었다. 다른 테스트 기술들과 조합하는 경우, 이것은 번인 테스트(burn-in test)를 할 필요가 없다. 그러나, MOSFET 누설 전류는 각각의 기술 노드와 함께 급속히 증가하여, 장애성 회로의 IDDQ 레벨과 장애없는 회로의 IDDQ 레벨들 간의 차이를 좁힌다.