JP2002016226A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JP2002016226A
JP2002016226A JP2000198062A JP2000198062A JP2002016226A JP 2002016226 A JP2002016226 A JP 2002016226A JP 2000198062 A JP2000198062 A JP 2000198062A JP 2000198062 A JP2000198062 A JP 2000198062A JP 2002016226 A JP2002016226 A JP 2002016226A
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signal
semiconductor integrated
integrated circuit
circuit device
elements
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JP2000198062A
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Kei Nishioka
圭 西岡
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Rohm Co Ltd
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Rohm Co Ltd
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/317Testing of digital circuits
    • G01R31/3181Functional testing

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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被測定半導体集積回路装置の動作速度より動
作速度の遅いテスターを用いて、内部素子の動作スピー
ドを測定することが可能な半導体集積回路装置を提供す
ること。 【解決手段】 半導体集積回路装置に、バッファなどの
内部素子D1〜Dnを多数個直列に接続して内部素子列
を形成し、この素子列に半導体集積回路装置10の高速
のクロック信号CLKに同期化した信号を印加し、その
クロック信号CLKの1クロック分の期間に信号の伝搬
した個数を数値データとして出力する、測定回路を組み
込んでいる。したがって、外部から測定指令信号GO,
RESとクロック信号CLKを入力するだけで素子スピ
ードを数値データOUTとして出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内部素子のスピー
ドチェックを簡単なテスト装置で行えるようにした半導
体集積回路装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路装置の性能を測定し評価
するために、試験装置(テスター)を用いて、直流テス
ト、スイッチングテスト、ファンクションテストなど種
々の項目のテストが行われる。
【0003】近年、半導体集積回路装置の動作速度が1
00MHz、200MHzと一段と速くなってきてお
り、この半導体集積回路のテストを行うためには、テス
ターの性能も、この動作速度に対応させて向上したもの
とすればよい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、大量に
生産される半導体集積回路装置を速やかに性能測定する
には、多くのテスタを必要とし、急激に向上する半導体
集積回路装置の動作速度に合わせて、それまで使用して
いた全てのテスターを更新することは、負担が大きく大
変である。
【0005】また、実施すべき種々のテスト項目の内、
多くのテスト項目は半導体集積回路装置の動作速度よ
り、動作速度の遅いテスターでも実施することが可能で
あるが、ただ内部素子の動作スピード、則ち半導体集積
回路装置内の信号の伝搬速度をチェックすることができ
ないという問題があった。
【0006】そこで、本発明は、被測定半導体集積回路
装置の動作速度より動作速度の遅いテスターを用いて、
内部素子の動作スピードを測定することが可能な半導体
集積回路装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の半導体集積回
路装置は、内部素子を所定数直列接続してなる測定用素
子列D1〜Dmと、この測定用素子列の所要の複数箇所
にそれぞれラッチ回路を設けたラッチ回路群L1〜Ln
と、このラッチ回路群の各ラッチ回路の出力信号が入力
され、数値情報に変換して出力するデコーダ12と、外
部から供給される動作指令信号に基づいて、同じく外部
から供給されるクロック信号に同期した第1同期化信号
aと前記クロック信号の1クロック分遅延した第2同期
化信号bとを形成し、前記第1同期化信号を前記測定用
素子列の入力端に供給するとともに、前記第2同期化信
号を前記ラッチ回路群に供給するパルス生成回路11と
を、有することを特徴とする。
【0008】本発明の請求項1の半導体集積回路装置に
よれば、内部に素子スピードを自己測定する回路を組み
込んでいるから、外部から測定指令信号とクロック信号
を入力するだけで素子スピードを数値出力することがで
きる。これにより、被測定半導体集積回路装置の動作速
度より動作速度の遅いテスターを用いて、内部素子の動
作スピードを測定することが可能となる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
に係る半導体集積回路装置について、図1〜図3を参照
して説明する。
【0010】図1は、本発明の第1の実施の形態に係る
半導体集積回路装置の測定時の全体の概念図であり、図
2は半導体集積回路装置に組み込まれている測定回路を
示す図であり、また図3は、図2の測定回路の動作を説
明するタイミングチャートである。
【0011】図1において、半導体集積回路装置10は
その内部に内部素子の動作スピードを測定するための測
定回路が組み込まれている。この半導体集積回路装置1
0にクロック発振器20から、半導体集積回路装置10
の本来の動作速度を持つクロック信号CLK、例えば、
100MHzが供給される。テスター30は、動作速度
が、例えば10MHz程度の遅いテスターであり、この
テスター30から測定を開始するための動作指令信号で
あるテスト信号GO及びリセット信号RESが半導体集
積回路装置10に供給され、また半導体集積回路装置1
0から測定終了信号DONE及び測定結果である出力信
号OUTがテスター30に出力される。
【0012】図2において、内部素子D1〜Dmは、半
導体集積回路装置10に設けられている素子を代表する
素子或いは標準サンプルとしてバッファとされており、
これが所定個数として例えば120個直列に接続され
て、測定用素子列を構成している。この測定用素子列の
入力端に、第1同期化信号aが入力され、この第1同期
化信号aが順次遅延しながら測定用素子列を伝搬してい
く。この内部素子D1〜Dmは、それぞれが半導体素子
としての動作部分や、コンタクト部分、アルミ配線部分
などから構成されており、信号の伝搬に素子1個当たり
所定の遅延を有することになる。したがって、この内部
素子D1〜Dmとしては、バッファに限ることなく、半
導体集積回路装置10に設けられている素子の平均的な
遅延時間を持つ素子を選定したり、或いは遅延時間が長
いと思われる素子を選定するなど、任意の素子を選定す
ることができる。
【0013】ラッチ回路L1〜Lnは、前記測定用素子
列の所要の複数箇所d1〜dnにそれぞれデータ端子D
が接続され、クロック端子Cに共通の第2同期化信号b
が入力され、各出力端子Qがデコーダ12に接続され
て、ラッチ回路群を構成している。このラッチ回路の個
数及び前記測定用素子列への接続箇所は、図2では前記
測定用素子列の前半部分には接続せず、後半部分の測定
用素子の所定個数毎としている。しかし、この個数及び
接続箇所は、想定される条件や、必要とする測定上の分
解能などから、前記測定用素子列の前半部分から設けて
もよいし、また測定用素子毎に設けることとしてもよ
い。
【0014】デコーダ12は、ラッチ回路L1〜Lnの
ラッチ信号Q1〜Qnが入力され、第3同期化信号cの
入力時にラッチ信号Q1〜Qnをデコードして、数値情
報として出力信号OUTを発生する。この時、第3同期
化信号cを測定終了信号DONEとして、出力信号OU
Tとともに、半導体集積回路装置10の外部、則ちテス
ター30へ出力する
【0015】これら図2に示される測定回路は、全て半
導体集積回路装置10に組み込まれる。この図2の測定
回路は、内部素子D1〜Dmを120個とした場合に、
回路規模は約400〜500素子程度必要となるが、通
常半導体集積回路装置10には多くの素子、例えば10
万素子程度、が作り込まれるから、この測定回路を組み
込むことに格別の制限を受けることはない。
【0016】さて、以上のように構成されている本発明
の動作について、図3のタイミングチャートも参照しつ
つ、説明する。
【0017】クロック発振器20で発生されたクロック
信号CLKが半導体集積回路装置10のパルス生成回路
11に入力されている。このクロック信号CLKは、半
導体集積回路装置10の本来の動作速度である例えば1
00MHzとされている。
【0018】この状態で、パルス生成回路11にテスタ
ー30から動作指令信号としてリセット信号RES、テ
スト信号GOが供給され、パルス生成回路11は、リセ
ット信号RESが一旦HレベルからLレベルに変化し、
テスト信号GOがLレベルからHレベルに変化し、その
後リセット信号RESが再びLレベルからHレベルに変
化したとき、その後のクロック信号CLKの立ち上がり
t4で同期化し、この時点で立ち上がる第1同期化信号
aを発生する。また、第1同期化信号aから1クロック
分遅れた第2同期化信号b、及びさらに第2同期化信号
bから1クロック分遅れた第3同期化信号cをそれぞれ
発生する。
【0019】パルス生成回路11から発生された第1同
期化信号aは、直列接続された内部素子D1〜Dmに時
点t4で印加され、各内部素子D1〜Dmで遅延されな
がら順次伝搬していく。伝搬された内部素子の出力はH
レベルとなるからラッチ回路L1〜Lnのデータ端子D
の入力も、内部素子D1〜Dmでの遅延伝搬とともに、
順次Hレベルとなっていく。
【0020】時点t4から時間がクロック信号CLKの
1クロック分経過し時点t5となったとき、第2同期化
信号bがHレベルになり、全てのラッチ回路L1〜Ln
のクロック端子CにHレベルの信号が印加される。した
がって、第2同期化信号bの立ち上がりにより、各ラッ
チ回路L1〜Lnではその時点のデータ端子Dの入力状
態d1〜dnをラッチし、ラッチ信号Q1〜Qnをデコ
ーダ12に供給する。
【0021】さらに時間がクロック信号CLKの1クロ
ック分経過し時点t6となったとき、第3同期化信号c
がHレベルになり、デコーダ12は第2同期化信号bの
Hレベルへの立ち上がり時点のラッチ信号Q1〜Qnを
デコードし、例えば3ビットの測定信号として数値で表
現された出力信号OUTを出力する。この出力信号OU
Tは、直流信号であり、第3同期化信号cをそのまま使
用した測定終了信号DONEとともに、テスター30に
供給する。
【0022】さて、この信号の遅延時間を測定した内部
素子D1〜Dmは、半導体集積回路装置10に作り込ま
れている素子を、代表する素子、例えばバッファ、であ
り、また当然に同一の製造工程にて形成されているか
ら、この測定結果は半導体集積回路装置10に作り込ま
れている素子の特性を示すものであると言える。
【0023】したがって、テスター30では、実際に半
導体集積回路装置10に作り込まれている素子構成と、
3ビットの数値データでの測定結果に基づいて、半導体
集積回路装置10の良品/不良品の判定を行うことがで
き、さらに、その余裕値或いは限界値も把握することが
できる。
【0024】この測定終了後は、次の被測定半導体集積
回路装置10がセットされ、次々と測定が行われること
になる。
【0025】なお、図3のタイミングチャートでは、1
クロック内(t4〜t5)に最終の内部素子Dmまで、
第1同期化信号aが伝搬した場合の例を示しているが、
当然に1クロック内(t4〜t5)に最終の内部素子D
mまで第1同期化信号aが伝搬せず、途中の内部素子ま
でしか伝搬しない場合もある。
【0026】このように、本発明の実施の形態に係る半
導体集積回路装置は、バッファなどの内部素子D1〜D
nを多数個直列に接続して内部素子列を形成し、この素
子列に半導体集積回路装置10の高速のクロック信号C
LKに同期化した信号を印加し、そのクロック信号CL
Kの1クロック分の期間に信号の伝搬した個数を数値デ
ータとして出力する測定回路を組み込んでいる。したが
って、外部から測定指令信号GO,RESとクロック信
号CLKを入力するだけで素子スピードを数値データと
して出力することができから、被測定半導体集積回路装
置10の動作速度より動作速度の遅いテスター30を用
いて、内部素子の動作スピードを測定することができ
る。
【0027】また、以上の説明では、クロック発振器2
0で発生するクロック信号CLKは、半導体集積回路装
置10の本来の動作速度を持つクロック信号CLK、例
えば、100MHzとしているが、このクロック信号C
LKをさらに高い周波数例えば120MHzとして、同
様に伝搬遅延時間を測定してもよい。逆に、クロック発
振器20で発生するクロック信号CLKを、半導体集積
回路装置10の本来の動作速度を持つクロック信号CL
Kより低い周波数例えば80MHzとして、同様に伝搬
遅延時間を測定してもよい。これらの場合には、それぞ
れの周波数における測定された数値データを利用して、
半導体集積回路装置10の動作速度の余裕値、限界値な
どをさらに細かく分析することができる。
【0028】
【発明の効果】本発明の請求項1の半導体集積回路装置
によれば、内部に素子スピードを自己測定する回路を組
み込むことにより、外部から測定指令信号とクロック信
号を入力するだけで素子スピードを数値出力することが
でき、被測定半導体集積回路装置の動作速度より動作速
度の遅いテスターを用いて、内部素子の動作スピードを
測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る半導体集積回路装置
の測定時の全体の概念図。
【図2】本発明の実施の形態に係る半導体集積回路装置
に組み込まれている測定回路を示す図。
【図3】本発明の実施の形態に係る測定回路の動作を説
明するタイミングチャート。
【符号の説明】
10 半導体集積回路装置 20 クロック発振器 30 テスター 11 パルス生成回路 12 デコーダ CLK クロック信号 RES リセット信号 GO テスト信号 D1〜Dm 内部素子 L1〜Ln ラッチ回路 Q1〜Qn ラッチ信号 DONE 測定終了信号 OUT 出力信号 a 第1同期化信号 b 第2同期化信号 c 第3同期化信号

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部素子を所定数直列接続してなる測定
    用素子列と、 この測定用素子列の所要の複数箇所にそれぞれラッチ回
    路を設けたラッチ回路群と、 このラッチ回路群の各ラッチ回路の出力信号が入力さ
    れ、数値情報に変換して出力するデコーダと、 外部から供給される動作指令信号に基づいて、同じく外
    部から供給されるクロック信号に同期した第1同期化信
    号と前記クロック信号の1クロック分遅延した第2同期
    化信号とを形成し、前記第1同期化信号を前記測定用素
    子列の入力端に供給するとともに、前記第2同期化信号
    を前記ラッチ回路群に供給するパルス生成回路とを、有
    することを特徴とする半導体集積回路装置。
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