JP2000249747A - 半導体試験装置のタイミング信号発生回路 - Google Patents

半導体試験装置のタイミング信号発生回路

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JP2000249747A
JP2000249747A JP2000038050A JP2000038050A JP2000249747A JP 2000249747 A JP2000249747 A JP 2000249747A JP 2000038050 A JP2000038050 A JP 2000038050A JP 2000038050 A JP2000038050 A JP 2000038050A JP 2000249747 A JP2000249747 A JP 2000249747A
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Shigeru Sugamori
茂 菅森
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    • G01R31/28Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/317Testing of digital circuits
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    • G01R31/319Tester hardware, i.e. output processing circuits
    • G01R31/31917Stimuli generation or application of test patterns to the device under test [DUT]
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度変動や電圧変動による影響を受けにく
い半導体試験装置用タイミング信号発生回路を提供す
る。 【解決手段】 第1基準クロックと、その第1基準クロ
ック周期の整数倍の時間を有する粗遅延時間信号を発生
する粗遅延時間形成回路と、上記第1基準クロックより
も所定の倍数だけ周波数の高い第2基準クロックと、上
記第1基準クロック周期以下の微少遅延時間を形成する
第1微少遅延時間形成回路と、上記第1微少遅延時間形
成回路の入力に与えるための選択回路と、上記第1遅延
時間形成回路からの出力信号に、上記第2基準信号クロ
ック周期より小さな微少遅延時間を形成する第2微少時
間形成回路とを有し、上記第1微少遅延時間形成回路と
上記選択回路は、第1の半導体集積回路よりも動作速度
の高い第2の半導体集積回路中に設けられるように構成
している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路等を
試験するための半導体試験装置(テストシステム)に関
し、特にその半導体試験装置に用いる各種のテスト信号
のタイミングを、高いタイミング精度で且つ安定に発生
できるタイミング信号発生回路に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に半導体集積回路を評価するために
は、半導体試験装置から被試験半導体集積回路(以下必
要に応じて「被試験デバイス」という)にテスト信号を
与え、その結果として被試験デバイスから得られる応答
信号をあらかじめ用意された期待値と比較して、所定の
機能が実行されたか否かを判断する。近年の半導体集積
回路の複雑高度化により、被試験デバイスに与えるテス
ト信号量は膨大となり、また各テスト信号は微少なタイ
ミング精度において被試験デバイスに与えるように、そ
のタイミングを設定する必要がある。そのようなタイミ
ングの設定は、タイミング信号発生回路により行われ
る。
【0003】半導体試験装置に用いるテスト信号のタイ
ミング精度は非常に高いことが必要とされ、その精度は
その半導体試験装置に用いている基準クロックの周期よ
りはるかに高い場合が多い。例えば、半導体試験装置の
基準クロックの繰り返しレートは10ナノセカンドであ
るに対し、テスト信号のタイミング精度は0.3ナノセ
カンドである等である。このため、タイミング信号発生
回路では、基準クロックの整数倍のタイミングを発生す
る粗遅延制御部と、基準クロックの1周期より充分に小
さな単位のタイミングを発生する微少遅延制御部との組
み合わせにより、所望のタイミング信号を発生するよう
にしている。
【0004】そのようなタイミング信号発生回路の従来
例を第1図に示す。第1図の上部は粗遅延制御部であ
り、基準クロックの整数倍のタイミングを発生するよう
に構成され、第1図の下部は微少遅延制御部であり、基
準クロックの1周期より充分に小さな単位のタイミング
を発生するように構成されている。第1図の例では、粗
遅延制御部はカウンタ11、レジスタ12、比較器1
3、フリップフロップ14及びアンドゲート16で構成
されている。
【0005】テストレートの信号により、カウンタ11
がリセットされ、レジスタ12には粗遅延データがロー
ドされる。基準クロックがカウンタ11により計数さ
れ、その計数結果とレジスタ12に設定された粗遅延デ
ータが、比較器13により比較される。両者が一致する
と、比較器13は一致信号を送出し、フリップフロップ
14によりリタイミングされた遅延出力が、アンドゲー
ト16を通して出力される。したがって、アンドゲート
16の出力は、基準クロック周期の整数倍の遅延時間を
有している。この遅延出力は微少遅延制御部により、ク
ロック周期より小さな微少遅延時間が付加される。
【0006】微少遅延制御部は、重み付けされた微少時
間を発生する複数の遅延回路により構成されている。第
1図の例では、微少遅延制御部は、基準クロックの1/
2周期の遅延時間を発生する遅延回路17、基準クロッ
クの1/4周期の遅延時間を発生する遅延回路18を有
している。遅延回路17はアンドゲート21、22、遅
延素子23およびオアゲート24で構成されている。同
様に遅延回路18はアンドゲート25、26、遅延素子
27およびオアゲート28で構成されている。
【0007】遅延素子23と27が、それぞれ上記1/
2周期や1/4周期にほぼ相当する遅延時間を形成す
る。第1図の回路構成からわかるように、微少遅延時間
データにより、各遅延回路の入力信号に、遅延素子によ
る遅延時間を加える通路を取るか否かの、いずれかのア
ンドゲートを指定することにより制御される。この結
果、第1図のタイミング信号発生回路の出力には、時間
精度の高いタイミング信号が得られる。なお、実際の半
導体試験装置に用いる場合には、それら遅延回路は多数
個設けられて、例えば基準クロックの1/32周期の精
度の微少遅延時間が形成されるように構成される。
【0008】ところで、半導体試験装置は極めて大規模
な電子装置であり、そのコストや消費電力の削減の観点
から、内部の電子回路にはCMOS半導体集積回路が多
く用いられている。したがって、第1図に示したタイミ
ング信号発生回路は、一般に大規模なCMOS集積回路
の一部として構成される。例えば、半導体試験装置の構
成要素である、ドライバ波形制御回路や論理比較回路
が、タイミング信号発生回路と同一のCMOS集積回路
に形成される。このため、タイミング信号発生回路の動
作周波数は、CMOS集積回路の動作速度により制限さ
れる。周知のようにCMOS集積回路の動作速度は、M
OS型集積回路の中では高いほうであるが、バイポーラ
やガリウム砒素等による回路と比較すると、さほど高速
ではない。
【0009】また上記の微少遅延部において、各遅延素
子はCMOSトランジスタ回路やCMOSゲート回路を
各種組み合わせて構成される。上記のように、CMOS
集積回路の動作速度はあまり高くないので、タイミング
信号発生回路に使用する基準クロック周波数を充分に高
く出来ず、基準クロックの周期は比較的大きな値とな
る。このため遅延素子の受け持つ遅延時間(例えば基準
クロックの1/2周期や1/4周期等)は大きな値とな
る。この大きな遅延量を形成するために、多数のCMO
Sゲート回路等を従属接続するため、遅延素子により形
成される遅延時間は、電圧変動やジャンクション温度に
より変動が生じやすくなっている。このため、従来のタ
イミング信号発生回路では、タイミング精度を充分に高
く取れない欠点があった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、簡単な回路構成により安定で高精度の微少遅延
時間を発生できる、半導体試験装置用タイミング信号発
生回路を提供することにある。
【0011】本発明の他の目的は、複数の基準クロック
を用いて、微少遅延時間のうち遅延量の大きな部分を高
周波数の基準クロックを分周して形成し、遅延量の小さ
な部分をゲート回路の組み合わせにより形成することに
より、極めて安定な遅延時間を形成できる半導体試験装
置用タイミング信号発生回路を提供することにある。
【0012】本発明のさらに他の目的は、複数の基準ク
ロックを用いて、微少遅延時間のうち遅延量の大きな部
分を高周波数の基準クロックを高速動作可能な半導体回
路により分周して形成することにより、極めて安定な遅
延時間を形成できる半導体試験装置用タイミング信号発
生回路を提供することにある。
【0013】本発明のさらに他の目的は、タイミング信
号の遅延時間が、温度変化や電圧変動による影響を受け
にくい、半導体試験装置用タイミング信号発生回路を提
供することにある。
【0014】本発明のさらに他の目的は、正確な遅延時
間を有し、その遅延時間が温度変化や電圧変動による影
響を受けにくいタイミング信号の発生を、低価格の回路
構成により実現できる半導体試験装置用タイミング信号
発生回路を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明のタイミング信号
発生回路では、微少遅延時間のうち遅延量の大きい部分
を高周波数の基準クロックを高速半導体回路により同期
遅延等の分周により形成して、安定で精度の高いタイミ
ング信号を発生する。本発明の半導体デバイスを試験す
るために使用する信号のタイミングを形成するための半
導体試験装置用タイミング信号発生回路は、第1基準ク
ロックと;上記第1基準クロックが与えられ、粗遅延デ
ータに基づいて、その第1基準クロック周期の整数倍の
時間を有する粗遅延時間信号を発生する粗遅延時間形成
回路と;上記第1基準クロックよりも所定の倍数だけ周
波数の高い第2基準クロックと;上記第2基準クロック
が与えられ、その第2基準クロック周期の単位であって
且つ上記第1基準クロック周期以下の微少遅延時間を形
成する第1微少遅延時間形成回路と;上記粗遅延時間信
号を選択信号により指定された上記第1微少遅延時間形
成回路の入力に与えるための選択回路と;上記第1遅延
時間形成回路からの出力信号を受け、その出力信号に微
少遅延データに基づいて、上記第2基準信号クロック周
期より小さな微少遅延時間を形成する第2微少時間形成
回路と;を有し上記粗遅延時間形成回路と上記第2遅延
時間形成回路は、第1の半導体集積回路中に設けられ、
上記第1微少遅延時間形成回路と上記選択回路は、第1
の半導体集積回路よりも動作速度の高い第2の半導体集
積回路中に設けられるように構成したことを特徴とす
る。
【0016】本発明の他の態様は、半導体デバイスを試
験するために使用する信号のタイミングを形成するため
に、半導体試験装置におけるタイミング信号発生方法で
ある。このタイミング発生方法は、粗遅延データに基づ
いて、第1基準クロック周期の整数倍の時間を有する粗
遅延時間信号を発生するステップと、上記第1基準クロ
ックよりも所定の倍数だけ周波数の高い第2基準クロッ
クを用いて、その第2基準クロック周期単位で且つ上記
第1基準クロック周期以下の第1微少遅延時間を形成す
るステップと、上記粗遅延時間信号に所定の上記第1微
少遅延時間を付加するように選択するステップと、上記
第1遅延時間が付加される信号に、上記第2基準信号ク
ロック周期より小さな第2微少時間を付加するステップ
とにより構成される。
【0017】本発明のタイミング信号発生回路は、簡単
な回路構成により、安定で高精度の微少遅延時間を有す
るタイミング信号を発生できる。複数の基準クロックを
用いて、微少遅延時間のうち遅延量の大きな部分を高周
波数の基準クロックを同期遅延等により分周して形成
し、遅延量の小さな部分をゲート回路の組み合わせによ
り形成することにより、極めて安定な遅延時間を形成で
きる。微少遅延時間のうち遅延量の大きな部分を、高周
波数の基準クロックで高速動作可能な半導体回路により
形成する。したがって、本発明のタイミング信号発生回
路により発生されるタイミング信号は、温度変化や電圧
変動による影響を受けにくく、かつ低価格の回路構成に
より実現できる。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面を参照して
説明する。第2図は本発明のタイミング信号発生回路の
概略構成を示す回路ブロック図である。第2図の左上部
は粗遅延制御部15であり、第1図の上部にある従来技
術による粗遅延制御部とほぼ同一である。またこの粗遅
延制御部15に与えられる第1基準クロックCLK1
は、第1図の従来技術に用いられる基準クロックと等価
であるものとする。本発明ではさらに第2基準クロック
CLK2を用いて、微少遅延制御回路における遅延時間
を形成する点に特徴がある。第2図の下部に示す回路は
これら第1基準クロックおよび第2基準クロックを発生
する回路である。第2基準クロックを使用する回路部分
は、後で説明するように、高速の半導体回路により形成
される。
【0019】第2図のタイミング信号発生回路をより詳
細に説明する。第3図(A)−第3図(J)は、第2図
のタイミング信号発生回路の動作を示すタイミングチャ
ートである。粗遅延制御部15は、カウンタ11、レジ
スタ12、比較器13、およびフリップフロップ14で
構成されている。この粗遅延制御部15には、第1基準
クロックが与えられている。第1基準クロックは、クロ
ック発生器58により発生された第2基準クロックCL
K2を、分周器59により1/2Nで分周して形成され
る。以下ではこのNを2、すなわち第1基準クロックは
第2基準クロック周波数の4分の1である場合を例とし
て説明する。また上述のように、第1基準クロックCL
K1は、第1図の従来技術に用いられる基準クロックと
等価であるものとする。第1基準クロックCLK1およ
び第2基準クロックCLK2の波形は、それぞれタイミ
ングチャート第3図(B)および第3図(A)に示され
ている。
【0020】テストレートの信号により、カウンタ11
がリセットされ、レジスタ12にはタイミングデータ中
の粗遅延データがロードされる。第1基準クロックCL
K1がカウンタ11により計数され、その計数結果とレ
ジスタ12に設定された粗遅延データは、比較器13に
より比較される。両者が一致すると、比較器13は一致
信号を送出し、フリップフロップ14によりリタイミン
グされた一致信号が出力される。したがって、フリップ
フロップ14からの一致信号は、第1基準クロック周期
の整数倍の遅延時間を有している。この一致信号の波形
は第3図(E)に示されている。この遅延出力は微少遅
延制御部により、第1基準クロック周期より小さな微少
遅延時間が付加される。
【0021】第2図の微少遅延制御部の中央上部および
右上部の回路は、フリップフロップ31、32とアンド
ゲート33によるリタイミング回路と、デコーダ35お
よびアンドゲート36ー39による選択回路で構成され
ている。リタイミング回路では、粗遅延制御部からの一
致信号を、第2基準クロックCLK2でリタイミングし
て、第3図(F)の出力信号を形成し、それを選択回路
のアンドゲート36ー39に共通に与える。選択回路で
は、デコーダ35に選択信号が与えられて、その選択信
号に基づいて、いずれか1つのアンドゲートがオープン
になり、リタイミング回路からの出力信号を送出する。
この例では、アンドゲートによって選択される信号は4
個なので、デコーダ35の選択信号は2ビットになって
いる。例えば選択信号1、2のデータが”1、0”の場
合は、アンドゲート38の出力から第3図(G)の信号
が選択される。この選択信号は、例えば上記粗遅延デー
タと同様に、タイミングデータ中の適当なビットから得
ることができる。
【0022】第2図の微少遅延制御部の左下回路は、第
1微少遅延時間形成回路であり、フリップフロップ4
1、43、45、47、オアゲート42、44、46、
およびアンドゲート48で構成されている。選択回路の
各アンドゲート出力の*印番号と、第1微少遅延時間形
成回路の各入力の対応する*印番号の間は接続されてい
る。各フリップフロップ41、43、45、47は例え
ばDタイプフリップフロップであり、そのクロック入力
には、第2基準クロックCLK2が印加されている。こ
の各フリップフロップでは、入力データは次のクロック
でラッチされるため、1段のフリップフロップ毎に、第
2基準クロック周期に相当する遅延時間が形成される。
したがって、例えば第3図(G)に示すオアゲート42
に加えられた*2信号は、3段のフリップフロップを経
由することにり、第3図(H)、(I)、(J)のよう
に第2基準クロックの3周期分だけ遅延して、アンドゲ
ート48に与えられる。また例えば*3信号のように、
フリップフロップ41に加えられ場合は、フリップフロ
ップ4段分の遅延、すなわち第2基準クロックの4周期
分遅延する。これは第1基準クロックの1周期に相当す
る。
【0023】第2図の微少遅延部の右下回路は、より小
さな遅延量を扱う第2微少遅延時間形成回路51であ
り、アンドゲート52、53、遅延素子54およびオア
ゲート55で構成されている。この回路構成は第1図の
従来技術による微少遅延部の構成と同じであり、粗遅延
制御部15と同じ半導体集積回路で形成される。アンド
ゲート52、53に与えられた微少遅延データにより、
遅延素子54を通過する通路か通過しない通路かのいず
れかが選択がされる。微少遅延データはタイミングデー
タの一部として半導体試験装置内で作成される。実際の
半導体試験装置では、このような所定の重み付けされた
第2遅延時間形成回路が多数従属接続されて、最終的な
タイミング信号を出力する。
【0024】本発明のタイミング信号発生回路では、高
速な第2基準クロックとそれより低速な第1基準クロッ
クの複数のクロックを用いる。第1基準クロックは従来
技術におけるクロックに相当する。第2基準クロックを
扱う部分の回路は、高速動作が可能な半導体集積回路、
例えばバイポーラやガリウム砒素による集積回路により
構成する。他の回路は従来通り大規模なCMOS集積回
路中に含めることができる。バイポーラやガリウム砒素
等による高速集積回路に形成する回路規模は小さいの
で、試験装置全体から見た物理的サイズやコストの増加
は極めて少ない。以上のような構成により、本発明のタ
イミング信号発生回路では、微少遅延時間のうち遅延量
の大きな部分を、高速な基準クロックに同期して発生す
る。このため微少遅延時間の温度や電圧による変動を防
止することができる。遅延量の小さな微少遅延時間は、
従来のように、CMOSゲートの組み合わせにより構成
しても、その素子数は比較的少なくてすむので、温度や
電圧による遅延時間の変動を減少させることができる。
【0025】
【発明の効果】以上のように、本発明のタイミング信号
発生回路は、簡単な回路構成により、安定で高精度の微
少遅延時間を発生できる。複数の基準クロックを用い
て、微少遅延時間のうち遅延量の大きな部分を高周波数
の基準クロックを同期遅延して形成し、遅延量の小さな
部分をゲート回路の組み合わせにより形成することによ
り、極めて安定な遅延時間を形成できる。微少遅延時間
のうち遅延量の大きな部分を、高周波数の基準クロック
で高速動作可能な半導体回路により形成する。したがっ
て、本発明のタイミング信号発生回路により発生される
タイミング信号は、温度変化や電圧変動による影響を受
けにくく、かつ低価格の回路構成により実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の半導体試験装置に用いられているタイミ
ング信号発生回路の概略構成例を示す回路ブロック図で
ある。
【図2】本発明による半導体試験装置用タイミング信号
発生回路の概略構成例を示す回路ブロック図である。
【図3】第2図に示す本発明のタイミング信号発生回路
の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
15 粗遅延制御部 35 デコーダ 51 第2微少遅延時間形成回路 58 クロック発生器 59 分周期

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体デバイスを試験するために使用す
    る信号のタイミングを形成するために半導体試験装置に
    設けられるタイミング信号発生回路において、 第1基準クロックと、 上記第1基準クロックが与えられ、粗遅延データに基づ
    いて、その第1基準クロック周期の整数倍の時間を有す
    る粗遅延時間信号を発生する粗遅延時間形成回路と、 上記第1基準クロックよりも所定の倍数だけ周波数の高
    い第2基準クロックと、 上記第2基準クロックが与えられ、その第2基準クロッ
    ク周期単位であって且つ上記第1基準クロック周期以下
    の微少遅延時間を形成する第1微少遅延時間形成回路
    と、 上記粗遅延時間信号を選択信号により指定された上記第
    1微少遅延時間形成回路の入力に与えるための選択回路
    と、 上記第1遅延時間形成回路からの出力信号を受け、その
    出力信号に微少遅延データに基づいて、上記第2基準信
    号クロック周期より小さな微少遅延時間を形成する第2
    微少時間形成回路と、 を有し、上記粗遅延時間形成回路と上記第2遅延時間形
    成回路は第1の半導体集積回路中に設けられ、上記第1
    微少遅延時間形成回路と上記選択回路は、第1の半導体
    集積回路よりも動作速度の高い第2の半導体集積回路中
    に設けられるように構成した、タイミング信号発生回
    路。
  2. 【請求項2】 上記第1基準クロックは上記第2基準ク
    ロックの周波数を分周器により整数分の1に分周して形
    成する請求範囲1項に記載のタイミング信号発生回路。
  3. 【請求項3】 上記粗遅延時間形成回路は、 第1基準クロックを計数するカウンタと、 上記粗遅延データを設定するレジスタと、 そのカウンタの計数値とレジスタに設定された粗遅延デ
    ータを比較して両者が一致したとき一致信号を送出する
    比較器と、 を有する請求範囲1項に記載のタイミング信号発生回
    路。
  4. 【請求項4】 上記選択回路は、上記選択信号を解読す
    るデコーダとそのデコーダからの信号により開閉制御さ
    れる複数のアンドゲートにより構成される請求範囲1項
    に記載のタイミング信号発生回路。
  5. 【請求項5】 上記粗遅延時間形成回路と上記選択回路
    の間に、上記第2基準クロックでタイミング調整するた
    めのリタイミング回路をさらに有する請求範囲1項に記
    載のタイミング信号発生回路。
  6. 【請求項6】 上記第1遅延時間形成回路は複数の従属
    接続されたフリップフロップを有し、その各フリップフ
    ロップは、上記第2基準クロックに同期して入力データ
    をラッチすることにより、第2基準クロックの周期に等
    しい遅延時間を形成する請求範囲1項に記載のタイミン
    グ信号発生回路。
  7. 【請求項7】 上記第1遅延時間形成回路は複数の従属
    接続されたフリップフロップを有し、その各フリップフ
    ロップの入力には、上記選択回路で選択された粗遅延時
    間信号が与えられ、その粗遅延時間信号を、上記第2基
    準クロックに同期して入力データをラッチすることによ
    り、第2基準クロックの周期に等しい遅延時間を単位と
    する微少遅延時間を形成する請求範囲1項に記載のタイ
    ミング信号発生回路。
  8. 【請求項8】 上記第1の半導体集積回路はCMOSに
    より構成され、上記第2の半導体集積回路はバイポーラ
    またはガリウム砒素により構成される請求範囲1項に記
    載のタイミング信号発生回路。
  9. 【請求項9】 上記第2微少遅延時間形成回路はCMO
    Sゲートを複数個組み合わせて構成した遅延素子を有す
    る請求範囲8項に記載のタイミング信号発生回路。
  10. 【請求項10】 半導体デバイスを試験するために使用
    する信号のタイミングを形成するための半導体試験装置
    におけるタイミング信号発生方法であって、 粗遅延データに基づいて、第1基準クロック周期の整数
    倍の時間を有する粗遅延時間信号を発生するステップ
    と、 上記第1基準クロックよりも所定の倍数だけ周波数の高
    い第2基準クロックを用いて、その第2基準クロック周
    期単位で且つ上記第1基準クロック周期以下の第1微少
    遅延時間を形成するステップと、 上記粗遅延時間信号に選択された値の上記第1微少遅延
    時間を付加するように選択するステップと、 上記第1遅延時間が付加された信号に、上記第2基準信
    号クロック周期より小さな第2微少時間を付加するステ
    ップと、 よりなるタイミング信号発生方法。
  11. 【請求項11】 第1基準クロックのクロック周期単位
    に遅延を行なわせる粗遅延データと、該第1基準クロッ
    ク未満の微小遅延を行う微小遅延データとにより所定に
    遅延させたタイミング信号を発生する半導体試験装置の
    タイミング信号発生回路において、 該第1基準クロックに同期して発生し、該第1基準クロ
    ックの整数倍のクロック周波数で発生する第2基準クロ
    ックと、 該微小遅延データの中で該第2基準クロックのクロック
    周期単位の遅延量データ部分に対しては該第2基準クロ
    ックを用いてクロック周期単位の遅延を行なわせる遅延
    回路を備えることを特徴とする半導体試験装置のタイミ
    ング信号発生回路。
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