JP2004333370A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体装置に内蔵された半導体検査装置のクリティカルパスを通る信号がテスト動作中に変動するときにも、当該半導体検査装置の動作速度をその半導体検査装置によって検査することが可能な半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置1Aは、ALPG10Aと、スキャンレジスタ20a,20b,20cと、被測定デバイス30とを備える。ALPG10Aは、パターン発生器14の後段にフリップフロップ回路15−1,15−2,15−3を設けている。これにより、パターン発生器14におけるアドレス信号ADDの演算とデータスクランブル回路16におけるデータスクランブル演算とは別サイクルになる。
【選択図】 図1
【解決手段】半導体装置1Aは、ALPG10Aと、スキャンレジスタ20a,20b,20cと、被測定デバイス30とを備える。ALPG10Aは、パターン発生器14の後段にフリップフロップ回路15−1,15−2,15−3を設けている。これにより、パターン発生器14におけるアドレス信号ADDの演算とデータスクランブル回路16におけるデータスクランブル演算とは別サイクルになる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体装置に関し、より特定的には、検査機能を有する半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
システムLSI(Large Scale Integration)のような論理LSIにおけるテスト容易化設計手法としては、内部論理回路を構成するフリップフロップ回路を直列に接続し、テストデータを入力して当該内部論理回路の論理状態を検査するスキャンパス方式がよく用いられる。スキャンパス方式以外には、たとえば、ランダムパターン発生器とシグネチャ圧縮器とをテスト回路として半導体チップに搭載し検査するBIST(Built−In Self Test)方式がある。
【0003】
特許文献1に記載された従来の半導体集積回路装置は、自己構成型のメモリを半導体チップ内に設け、テスタHDL(Hardware Description Language)によりその自己構成型のメモリまたは通常のメモリにテスト回路を構成して、半導体チップ内の他のメモリやロジック回路をテストする。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−325800号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に記載された従来の半導体集積回路装置は、テスト回路のクリティカルパスを通る信号がテスト動作中に変動するとき、当該テスト回路の動作速度をそのテスト回路によって検査できないという問題点があった。
【0006】
それゆえに、この発明の目的は、半導体装置に内蔵された半導体検査装置のクリティカルパスを通る信号がテスト動作中に変動するときにも、当該半導体検査装置の動作速度をその半導体検査装置によって検査することが可能な半導体装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明は、検査機能を有する半導体装置であって、被検査装置と、被検査装置の検査および自己の検査を行なう半導体検査装置と、半導体検査装置による検査結果をスキャンアウト前に一時的に保持するスキャンレジスタとを備える。半導体検査装置は、所定の複数データを発生するデータ発生回路と、複数のデータを処理するデータ処理回路と、データ発生回路とデータ処理回路との間に設けられたフリップフロップ回路と、フリップフロップ回路の動作タイミングを制御するクロック発生回路とを含む。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【0009】
[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による半導体装置1Aの概略的な構成を示したブロック図である。
【0010】
図1に示す実施の形態1の半導体装置1Aは、ALPG(Algorithmic Pattern Generator)10Aと、スキャンレジスタ20a,20b,20cと、被測定デバイス30とを備える。
【0011】
ALPG10Aは、半導体装置1Aに内蔵された半導体検査装置の1ブロックであって、被測定デバイス30の検査だけでなく、ALPG10A自身の検査(以下、「ALPG自己診断」と呼ぶ)を行なうこともできる。スキャンレジスタ20a,20b,20cは、いずれもポジティブエッジトリガのフリップフロップ回路である。被測定デバイス30は、一般に、DRAM(Dynamic Random Access Memory),SRAM(Static Random Access Memory)のような記憶装置である。
【0012】
ALPG10Aは、クロック発生器11と、プログラムカウンタ12と、情報保持回路13と、パターン発生器14と、フリップフロップ回路(FF)15−1,15−2,15−3と、データスクランブル回路16と、Lスルーラッチ回路17とを含む。情報保持回路13は、レジスタ,SRAM,フラッシュメモリ,ROM(Read Only Memory)などの記憶装置によって構成される。また、フリップフロップ回路15−1,15−2,15−3は、いずれもポジティブエッジトリガのフリップフロップ回路である。
【0013】
クロック発生器11は、半導体装置1A内の各回路に対してクロック信号を供給する。プログラムカウンタ12は、情報保持回路13にプログラムカウンタ値信号PCを出力する。プログラムカウンタ値信号PCは、情報保持回路13に保持されたインストラクションのうち、どのインストラクションを出力するかを決定する信号である。情報保持回路13は、プログラムカウンタ値信号PCによって指定されたインストラクションをインストラクション信号INSとしてパターン発生器14に出力する。
【0014】
パターン発生器14は、インストラクション信号INSに従って動作し、被測定デバイス制御信号DUT、アドレス信号ADD、スクランブル制御信号SCR、および前データ信号PreDATを出力する。
【0015】
フリップフロップ回路15−1は、被測定デバイス制御信号DUTをいったん取り込んだ後、それをスキャンレジスタ20aに出力する。フリップフロップ回路15−2は、アドレス信号ADDをいったん取り込んだ後、それをスキャンレジスタ20bおよびデータスクランブル回路16に出力する。フリップフロップ回路15−3は、スクランブル制御信号SCRおよび前データ信号PreDATをいったん取り込んだ後、それらをデータスクランブル回路16に出力する。
【0016】
データスクランブル回路16は、アドレス信号ADD、スクランブル制御信号SCR、および前データ信号PreDATを受けて、データ信号DATを出力する。Lスルーラッチ回路17は、データ信号DATをいったん取り込んだ後、それをスキャンレジスタ20cに出力する。
【0017】
スキャンレジスタ20aは、被測定デバイス制御信号DUTをいったん取り込んだ後、それを被測定デバイス30に出力する。スキャンレジスタ20bは、アドレス信号ADDをいったん取り込んだ後、それを被測定デバイス30に出力する。スキャンレジスタ20cは、データ信号DATをいったん取り込んだ後、それを被測定デバイス30に出力する。
【0018】
ALPG自己診断動作時には、プログラムカウンタ12は、情報保持回路13に所定のプログラムカウンタ値信号を出力し、情報保持回路13を介してALPG自己診断動作のインストラクションを指定する。また、クロック発生器11は、ALPG10A内の各回路に対して所定のクロック信号を供給する。
【0019】
ALPG自己診断は、ALPG10Aの走行後スキャンレジスタ20a,20b,20cにそれぞれ保持された信号を、外部のLSIテスタへスキャンアウトすることによって実施される。ALPG自己診断結果が正常であれば、スキャンアウトされた信号はALPG自己診断期待値と一致する。ALPG自己診断期待値は、論理シミュレーションなどによって生成可能である。
【0020】
ALPG10Aの回路動作において、データスクランブル回路16から出力されるデータ信号DATは、パターン発生器14から出力されるアドレス信号ADDに連動して変化する。そのため、実施の形態1の半導体装置1Aのように、ALPG10A走行後のスキャンアウトによってALPG自己診断を行なう場合、ALPG10A走行中にデータ信号DATが正しく出力されているかどうかを観察することができない。
【0021】
さらに、パターン発生器14のアドレス信号演算は他の信号演算よりも複雑な動作を必要とするため、アドレス信号ADDを受けるデータスクランブル回路16を含む経路は、ALPG10Aのクリティカルパスになることが考えられる。データスクランブル回路16を含む経路がクリティカルパスであった場合、ALPG自己診断動作時においてALPG10Aの動作速度を検証することができない。なお、クリティカルパスとは、回路等の最大動作速度を規定する際のボトルネックとなる経路のことである。
【0022】
データスクランブル回路16から出力されるデータ信号DATがアドレス信号ADDに連動して変動し、そのデータスクランブル回路16を含む経路がALPG10Aのクリティカルパスとなる場合、半導体装置1Aの動作速度をALPG自己診断によって検査するには2つの手段が考えられる。
【0023】
1つは、ALPG10A動作中にALPG自己診断を実施することによって、データ信号DATがアドレス信号ADDに連動して変動する影響を受けないようにする手段である。もう1つは、データスクランブル回路16を含む経路がALPG10Aのクリティカルパスとならないようにする手段である。実施の形態1では、後者の手段について以下に説明する。なお、前者の手段は、実施の形態2〜5において説明する。
【0024】
実施の形態1のALPG10Aは、パターン発生器14の後段にフリップフロップ回路15−1,15−2,15−3を設けている。フリップフロップ回路15−1,15−2,15−3は、クロック発生器11からのクロック信号に同期してパターン発生器14からの出力信号を一時的に保持し、次のサイクルにその保持した信号を出力する。そのため、パターン発生器14におけるアドレス信号演算とデータスクランブル回路におけるデータスクランブル演算とは別サイクルになり、データスクランブル回路16を含む経路がALPG10Aのクリティカルパスとなるのを回避することができる。
【0025】
したがって、実施の形態1の半導体装置1Aは、ALPG自己診断動作時において、データスクランブル回路16を含む部分のALPG10Aの動作速度を検証することが可能となる。
【0026】
以上のように、実施の形態1によれば、パターン発生器14の後段にフリップフロップ回路15−1,15−2を設けることによって、ALPG自己診断動作時に、データスクランブル回路16の部分を含むALPG10Aの動作速度を検証することが可能となる。なお、フリップフロップ回路15−3は、スキャンレジスタ20a,20b,20cに入力される各信号が同期するように設けられたものである。
【0027】
[実施の形態2]
実施の形態1の半導体装置1Aは、パターン発生器14の後段にフリップフロップ回路15−1,15−2,15−3を設けるため、ALPG10Aの占有面積が増大する。また、ALPG自己診断の際に、テストベクターが増大し、さらに、外部のLSIテスタの動作速度と半導体装置1Aの動作速度とが同程度の必要があった。これらの問題を解決するための実施の形態を、以下の実施の形態2〜5において説明する。
【0028】
図2は、この発明の実施の形態2による半導体装置1Bの概略的な構成を示したブロック図である。
【0029】
図2に示す実施の形態2の半導体装置1Bは、実施の形態1のALPG10AがALPG10Bに置き換わり、自己診断回路40−1,40−2,40−3が新たに追加された構成となっている。ALPG10Bは、フリップフロップ回路15−1,15−2,15−3が取り除かれた点においてのみ実施の形態1のALPG10Aと異なる。そのため、実施の形態1と重複する部分の説明はここでは繰り返さない。
【0030】
自己診断回路40−1は、ALPG10Bからデータ信号DATを受けてデータ信号DATの検査を行ない、その結果を外部のLSIテスタへスキャンアウトする。同様に、自己診断回路40−2,40−3は、ALPG10Bから被測定デバイス制御信号DUT,アドレス信号ADDのような信号を受けて各々で検査を行ない、その結果を外部のLSIテスタへスキャンアウトする。
【0031】
データ信号DATは、実施の形態1と同じくスキャンレジスタ20cへも出力されるが、実施の形態2では、自己診断回路40−1においてデータ信号DATの処理が行なわれるため、データ信号DATは必ずしもスキャンレジスタ20cへ出力される必要はない。以下に、自己診断回路40−1の実施の形態2における回路構成を示す。
【0032】
図3は、この発明の実施の形態2による自己診断回路40−1Aの回路構成を示した回路図である。なお、図3では、データ信号DATの流れを明らかにするため、ALPG10Bについても図示している。
【0033】
図3に示すように、ALPG10Bのデータスクランブル回路16から出力されるデータ信号DATは、自己診断回路40−1Aに入力される。なお、図3において、ALPB10B内の回路はデータスクランブル回路16のみを図示しており、Lスルーラッチ回路17他の回路の図示は省略している。
【0034】
図3に示す実施の形態2の自己診断回路40−1Aは、XORゲート51と、スキャンモードセレクタ52,54と、フリップフロップ回路53a,53b,53cとを含む。フリップフロップ回路53a,53b,53cは、いずれもポジティブエッジトリガのフリップフロップ回路である。
【0035】
XORゲート51は、データ信号DATおよびフリップフロップ回路53cから出力されるスキャンアウト信号SOUTを受けて排他的論理和演算を行ない、その結果をスキャンモードセレクタ52に出力する。スキャンモードセレクタ52は、XORゲート51からの出力およびスキャンイン信号SINのいずれか一方を選択して、それをフリップフロップ回路53aのデータ端子に出力する。
【0036】
フリップフロップ回路53aは、スキャンモードセレクタ52の出力をいったん取り込んだ後、それをフリップフロップ回路53bのデータ端子に出力する。フリップフロップ回路53bは、フリップフロップ回路53aの出力をいったん取り込んだ後、それをフリップフロップ回路53cのデータ端子に出力する。フリップフロップ回路53cは、フリップフロップ回路53bの出力をいったん取り込んだ後、それをスキャンアウト信号SOUTとして出力する。
【0037】
スキャンモードセレクタ54は、スキャン用クロック信号SCLKおよび通常クロック信号CLKのいずれか一方を選択して、それをフリップフロップ回路53a,53b,53cのクロック端子にそれぞれ出力する。フリップフロップ回路53a,53b,53cは、スキャン用クロック信号SCLKまたは通常クロック信号CLKに同期して動作する。なお、図3の自己診断回路40−1Aでは、フリップフロップ回路53a,53b,53cのように3つのフリップフロップ回路が連結された例を図示しているが、これは一例に過ぎず、一般にn個(nは自然数)のフリップフロップ回路が連結される。
【0038】
次に、自己診断回路40−1AのALPG自己診断動作およびスキャンアウト動作について説明する。
【0039】
ALPG自己診断動作時において、スキャンモードセレクタ52はXORゲート51からの出力を選択し、スキャンモードセレクタ54は通常クロック信号CLKを選択する。
【0040】
XORゲート51、スキャンモードセレクタ52、およびフリップフロップ回路53a,53b,53cはフィードバックループを形成しているため、データ信号DATが正常時と異なる状態になった場合、それがXORゲート51において検知され、フィードバックループにより蓄積される。
【0041】
スキャンアウト動作時において、スキャンモードセレクタ52はスキャンイン信号SINを選択し、スキャンモードセレクタ54はスキャン用クロック信号SCLKを選択する。
【0042】
これにより、ALPG自己診断動作時においてフリップフロップ回路53cからXORゲート51にフィードバックされていた信号は、スキャンアウト信号SOUTとしてスキャンアウトされる。ALPG自己診断動作時にデータ信号DATが正常時と異なる状態になったのかどうかは、スキャンアウト信号SOUTが実施の形態1において説明したALPG自己診断期待値と一致するかどうかによって判断することができる。
【0043】
このように、実施の形態2の半導体装置1Bは、ALPG10B走行中に自己診断回路40−1によってALPG自己診断を行なった後、その結果をスキャンアウトするため、ALPG10B走行中にデータ信号DATが正しく出力されているかどうかを観察することが可能となる。
【0044】
以上のように、実施の形態2によれば、自己診断回路40−1を新たに設けることによって、ALPG自己診断動作時にデータスクランブル回路16を含む部分の自己診断を実施することができる。また、ALPG自己診断動作時において、データスクランブル回路16の部分を含むALPG10Bの動作速度を検証することが可能となる。
【0045】
さらに、半導体装置1Bの内部にALPG自己診断結果を保持することにより、ALPG自己診断が高速であっても、低速の外部LSIテスタに自己診断結果をスキャンアウトすることが可能となる。
【0046】
[実施の形態3]
この発明の実施の形態3による半導体装置1Bは、図2の実施の形態2による半導体装置1Bと同様なので、ここでは図示および説明を繰り返さない。以下に、自己診断回路40−1の実施の形態3における回路構成を示す。
【0047】
図4は、この発明の実施の形態3による自己診断回路40−1Bの回路構成を示した回路図である。なお、図4では、データ信号DATの流れを明らかにするため、ALPG10Bについても図示している。
【0048】
図4に示すように、ALPG10Bのデータスクランブル回路16から出力されるデータ信号DATは、自己診断回路40−1Bに入力される。なお、図4において、ALPB10B内の回路はデータスクランブル回路16のみを図示しており、Lスルーラッチ回路17他の回路の図示は省略している。
【0049】
図4に示す実施の形態3の自己診断回路40−1Bは、スキャンモードセレクタ61a〜61d,62a〜62dと、フリップフロップ回路63a〜63dと、インバータ64a〜64dとを含む。フリップフロップ回路63a〜63dは、いずれもポジティブエッジトリガのフリップフロップ回路である。
【0050】
スキャンモードセレクタ61aは、データ信号DATおよびスキャン用クロック信号SCLKのいずれか一方を選択して、それをフリップフロップ回路63aのクロック端子に出力する。スキャンモードセレクタ62aは、インバータ64aからの出力およびスキャンイン信号SINのいずれか一方を選択して、それをフリップフロップ回路63aのデータ端子に出力する。フリップフロップ回路63aは、スキャンモードセレクタ62aの出力をいったん取り込んだ後、それをスキャンモードセレクタ62bに出力すると同時に、インバータ64aにも出力する。インバータ64aは、フリップフロップ回路63aからの出力を反転してスキャンモードセレクタ62aに出力する。
【0051】
スキャンモードセレクタ61bは、フリップフロップ回路63aからの出力およびスキャン用クロック信号SCLKのいずれか一方を選択して、それをフリップフロップ回路63bのクロック端子に出力する。スキャンモードセレクタ62bは、インバータ64bからの出力およびフリップフロップ回路63aからの出力のいずれか一方を選択して、それをフリップフロップ回路63bのデータ端子に出力する。フリップフロップ回路63bは、スキャンモードセレクタ62aの出力をいったん取り込んだ後、それをスキャンモードセレクタ62cに出力するのと同時に、インバータ64bにも出力する。インバータ64bは、フリップフロップ回路63bからの出力を反転してスキャンモードセレクタ62bに出力する。
【0052】
スキャンモードセレクタ61c,62c、フリップフロップ回路63c、およびインバータ64cの説明は、スキャンモードセレクタ61b,62b、フリップフロップ回路63b、およびインバータ64bの説明とそれぞれ対応するので、ここでは説明を繰り返さない。
【0053】
スキャンモードセレクタ61d,62d、およびインバータ64dの説明は、スキャンモードセレクタ61b,62b、およびインバータ64bの説明とそれぞれ対応するので、ここでは説明を繰り返さない。フリップフロップ回路63dは、スキャンモードセレクタ62cの出力をいったん取り込んだ後、それをインバータ64dへ出力するのと同時に、スキャンアウト信号SOUTとして出力する。
【0054】
次に、自己診断回路40−1BのALPG自己診断動作およびスキャンアウト動作について説明する。
【0055】
ALPG自己診断動作時において、スキャンモードセレクタ61aはデータ信号DATを選択し、スキャンモードセレクタ61b〜61dはフリップフロップ回路63a〜63cからの出力をそれぞれ選択する。また、スキャンモードセレクタ62a〜62dは、インバータ64a〜64dからの出力をそれぞれ選択する。
【0056】
上記の選択により、フリップフロップ回路63a〜63dは、カウンタとして機能する。なお、図4の自己診断回路40−1Bでは、フリップフロップ回路63a〜63dのように4つのフリップフロップ回路が連結された例を図示しているが、これは一例に過ぎず、一般にn個(nは自然数)のフリップフロップ回路が連結されることにより、nビットカウンタとして機能する。
【0057】
図5は、この発明の実施の形態3による自己診断回路40−1BのALPG自己診断動作を説明するための動作波形図である。
【0058】
図5に示すように、時刻t1,t2,t3においてデータ信号DATが立ち上がるたびに、図4のフリップフロップ回路63a〜63dがデータ信号DATの立上がり回数をカウントする。
【0059】
図4に戻って、スキャンアウト動作時には、スキャンモードセレクタ61a〜61dは、スキャン用クロック信号SCLKを選択する。また、スキャンモードセレクタ62aはスキャンイン信号SINを選択し、スキャンモードセレクタ62b〜62dはフリップフロップ回路63a〜63cからの出力をそれぞれ選択する。
【0060】
上記の選択により、ALPG自己診断動作時においてフリップフロップ回路63dからインバータ64dへ出力されていた信号は、スキャンアウト信号SOUTとしてスキャンアウトされる。ALPG自己診断動作時にフリップフロップ回路63a〜63dでカウントされたデータ信号DATの立上がり回数は、スキャンアウト信号SOUTによって知ることができる。
【0061】
このように、実施の形態3の半導体装置1Bは、ALPG10B走行中に自己診断回路40−1によってALPG自己診断を行なった後、その結果をスキャンアウトするため、ALPG10B走行中にデータ信号DATが正しく出力されているかどうかを観察することが可能となる。
【0062】
以上のように、実施の形態3によれば、自己診断回路40−1を新たに設けることによって、ALPG自己診断動作時にデータスクランブル回路16を含む部分の自己診断を実施することができる。また、ALPG自己診断動作時において、データスクランブル回路16の部分を含むALPG10Bの動作速度を検証することが可能となる。
【0063】
さらに、半導体装置1Bの内部にALPG自己診断結果を保持することにより、ALPG自己診断が高速であっても、低速の外部LSIテスタに自己診断結果をスキャンアウトすることが可能となる。
【0064】
[実施の形態4]
この発明の実施の形態4による半導体装置1Bは、図2の実施の形態2による半導体装置1Bと同様なので、ここでは図示および説明を繰り返さない。以下に、自己診断回路40−1の実施の形態4における回路構成を示す。
【0065】
図6は、この発明の実施の形態4による自己診断回路40−1Cの回路構成を示した回路図である。なお、図6では、データ信号DATの流れを明らかにするため、ALPG10Bについても図示している。
【0066】
図6に示すように、ALPG10Bのデータスクランブル回路16から出力されるデータ信号DATは、自己診断回路40−1Cに入力される。なお、図6において、ALPB10B内の回路はデータスクランブル回路16のみを図示しており、Lスルーラッチ回路17他の回路の図示は省略している。
【0067】
図6に示す実施の形態4の自己診断回路40−1Cは、実施の形態3の自己診断回路40−1Bにゲーテッドクロック発生器71が付加された構成となっている。そのため、実施の形態3と重複する部分の説明はここでは繰り返さない。
【0068】
ゲーテッドクロック発生器71は、データ信号DATおよび通常クロック信号CLKを受け、データ信号DATがHレベルのときには通常クロック信号CLKを出力し、データ信号DATがLレベルのときにはLレベルの信号を出力する。スキャンモードセレクタ61aは、ゲーテッドクロック発生器71からの出力およびスキャン用クロック信号SCLKのいずれか一方を選択して、それをフリップフロップ回路63aのクロック端子に出力する。
【0069】
次に、自己診断回路40−1CのALPG自己診断動作およびスキャンアウト動作について説明する。
【0070】
ALPG自己診断動作時において、スキャンモードセレクタ61aはゲーテッドクロック発生器71からの出力を選択し、スキャンモードセレクタ61b〜61dはフリップフロップ回路63a〜63cからの出力をそれぞれ選択する。また、スキャンモードセレクタ62a〜62dは、インバータ64a〜64dからの出力をそれぞれ選択する。
【0071】
上記の選択により、フリップフロップ回路63a〜63dはカウンタとして機能する。なお、図6の自己診断回路40−1Cでは、フリップフロップ回路63a〜63dのように4つのフリップフロップ回路が連結された例を図示しているが、これは一例に過ぎず、一般にn個(nは自然数)のフリップフロップ回路が連結されることにより、nビットカウンタとして機能する。
【0072】
図7は、この発明の実施の形態4による自己診断回路40−1CのALPG自己診断動作を説明するための動作波形図である。
【0073】
図7に示すように、時刻t1,t2,…,t11において通常クロック信号CLKが立ち上がるたびに、図6のフリップフロップ回路63a〜63dが通常クロック信号CLKの立上がり回数をカウントする。すなわち、フリップフロップ回路63a〜63dは、データ信号DATがHレベルの期間における通常クロック信号CLKの立上がり回数をカウントする。
【0074】
図6に戻って、スキャンアウト動作時には、スキャンモードセレクタ61a〜61dは、スキャン用クロック信号SCLKを選択する。また、スキャンモードセレクタ62aはスキャンイン信号SINを選択し、スキャンモードセレクタ62b〜62dはフリップフロップ回路63a〜63cからの出力をそれぞれ選択する。
【0075】
上記の選択により、ALPG自己診断動作時においてフリップフロップ回路63dからインバータ64dへ出力されていた信号は、スキャンアウト信号SOUTとしてスキャンアウトされる。ALPG自己診断動作時にフリップフロップ回路63a〜63dでカウントされた、データ信号DATがHレベルの期間における通常クロック信号CLKの立上がり回数は、スキャンアウト信号SOUTによって知ることができる。
【0076】
このように、実施の形態4の半導体装置1Bは、ALPG10B走行中に自己診断回路40−1によってALPG自己診断を行なった後、その結果をスキャンアウトするため、ALPG10B走行中にデータ信号DATが正しく出力されているかどうかを観察することが可能となる。
【0077】
なお、ゲーテッドクロック発生器71は、セレクタ回路に置き換えることも可能である。この場合、当該セレクタ回路は、データ信号DATがHレベルのときには通常クロック信号CLKを選択し、データ信号DATがLレベルのときにはLレベルまたはHレベルに固定された出力ピンを選択する。
【0078】
以上のように、実施の形態4によれば、自己診断回路40−1を新たに設けることによって、ALPG自己診断動作時にデータスクランブル回路16を含む部分の自己診断を実施することができる。また、ALPG自己診断動作時において、データスクランブル回路16の部分を含むALPG10Bの動作速度を検証することが可能となる。
【0079】
さらに、半導体装置1Bの内部にALPG自己診断結果を保持することにより、ALPG自己診断が高速であっても、低速の外部LSIテスタに自己診断結果をスキャンアウトすることが可能となる。
【0080】
[実施の形態5]
この発明の実施の形態5による半導体装置1Bは、図2の実施の形態2による半導体装置1Bと同様なので、ここでは図示および説明を繰り返さない。以下に、自己診断回路40−1の実施の形態5における構成を示す。
【0081】
図8は、この発明の実施の形態5による自己診断回路40−1Da,40−1Dbの構成を示したブロック図である。
【0082】
図8(a)の自己診断回路40−1Daは、実施の形態3の自己診断回路40−1Bと実施の形態4の自己診断回路40−1Cとを直列接続することによって構成される。この場合、自己診断回路40−1Bのスキャンアウト信号SOUTの端子を自己診断回路40−1Cのスキャンイン信号SINの端子に接続するか、自己診断回路40−1Cのスキャンアウト信号SOUTの端子を自己診断回路40−1Bのスキャンイン信号SINの端子に接続する。
【0083】
図8(b)の自己診断回路40−1Dbは、実施の形態3の自己診断回路40−1Bと実施の形態4の自己診断回路40−1Cとを並列接続することによって構成される。
【0084】
このように、実施の形態5の自己診断回路40−1Da,40−1Dbは、自己診断回路40−1Bと自己診断回路40−1Cとを直列または並列に接続することにより、自己診断回路40−1Bによる自己診断結果と自己診断回路40−1Cによる自己診断結果とを一度の検査で共に利用することができる。
【0085】
以上のように、実施の形態5によれば、実施の形態3の自己診断回路40−1Bと実施の形態4の自己診断回路40−1Cとを直列または並列に接続して自己診断回路を構成することにより、実施の形態3,4による半導体装置1C,1Dをそれぞれ単独で使用するよりも、ALPG自己診断の検査効率を向上させることができる。
【0086】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0087】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、半導体装置に内蔵された半導体検査装置のクリティカルパスを通る信号がテスト動作中に変動するときにも、当該半導体検査装置の動作速度をその半導体検査装置によって検査することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1による半導体装置1Aの概略的な構成を示したブロック図である。
【図2】この発明の実施の形態2による半導体装置1Bの概略的な構成を示したブロック図である。
【図3】この発明の実施の形態2による自己診断回路40−1Aの回路構成を示した回路図である。
【図4】この発明の実施の形態3による自己診断回路40−1Bの回路構成を示した回路図である。
【図5】この発明の実施の形態3による自己診断回路40−1BのALPG自己診断動作を説明するための動作波形図である。
【図6】この発明の実施の形態4による自己診断回路40−1Cの回路構成を示した回路図である。
【図7】この発明の実施の形態4による自己診断回路40−1CのALPG自己診断動作を説明するための動作波形図である。
【図8】この発明の実施の形態5による自己診断回路40−1Da,40−1Dbの構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
1A,1B 半導体装置、10A,10B ALPG、11 クロック発生器、12 プログラムカウンタ、13 情報保持回路、14 パターン発生器、15−1,15−2,15−3 フリップフロップ回路、16 データスクランブル回路、17 Lスルーラッチ回路、20a,20b,20c スキャンレジスタ、30 被測定デバイス、40−1,40−1A,40−1B,40−1C,40−1Da,40−1Db,40−2,40−3 自己診断回路、51 XORゲート、52,54 スキャンモードセレクタ、53a,53b,53c フリップフロップ回路、61a〜61d,62a〜62d スキャンモードセレクタ、63a〜63d フリップフロップ回路、64a〜64d インバータ、71 ゲーテッドクロック発生器。
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体装置に関し、より特定的には、検査機能を有する半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
システムLSI(Large Scale Integration)のような論理LSIにおけるテスト容易化設計手法としては、内部論理回路を構成するフリップフロップ回路を直列に接続し、テストデータを入力して当該内部論理回路の論理状態を検査するスキャンパス方式がよく用いられる。スキャンパス方式以外には、たとえば、ランダムパターン発生器とシグネチャ圧縮器とをテスト回路として半導体チップに搭載し検査するBIST(Built−In Self Test)方式がある。
【0003】
特許文献1に記載された従来の半導体集積回路装置は、自己構成型のメモリを半導体チップ内に設け、テスタHDL(Hardware Description Language)によりその自己構成型のメモリまたは通常のメモリにテスト回路を構成して、半導体チップ内の他のメモリやロジック回路をテストする。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−325800号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に記載された従来の半導体集積回路装置は、テスト回路のクリティカルパスを通る信号がテスト動作中に変動するとき、当該テスト回路の動作速度をそのテスト回路によって検査できないという問題点があった。
【0006】
それゆえに、この発明の目的は、半導体装置に内蔵された半導体検査装置のクリティカルパスを通る信号がテスト動作中に変動するときにも、当該半導体検査装置の動作速度をその半導体検査装置によって検査することが可能な半導体装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明は、検査機能を有する半導体装置であって、被検査装置と、被検査装置の検査および自己の検査を行なう半導体検査装置と、半導体検査装置による検査結果をスキャンアウト前に一時的に保持するスキャンレジスタとを備える。半導体検査装置は、所定の複数データを発生するデータ発生回路と、複数のデータを処理するデータ処理回路と、データ発生回路とデータ処理回路との間に設けられたフリップフロップ回路と、フリップフロップ回路の動作タイミングを制御するクロック発生回路とを含む。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【0009】
[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による半導体装置1Aの概略的な構成を示したブロック図である。
【0010】
図1に示す実施の形態1の半導体装置1Aは、ALPG(Algorithmic Pattern Generator)10Aと、スキャンレジスタ20a,20b,20cと、被測定デバイス30とを備える。
【0011】
ALPG10Aは、半導体装置1Aに内蔵された半導体検査装置の1ブロックであって、被測定デバイス30の検査だけでなく、ALPG10A自身の検査(以下、「ALPG自己診断」と呼ぶ)を行なうこともできる。スキャンレジスタ20a,20b,20cは、いずれもポジティブエッジトリガのフリップフロップ回路である。被測定デバイス30は、一般に、DRAM(Dynamic Random Access Memory),SRAM(Static Random Access Memory)のような記憶装置である。
【0012】
ALPG10Aは、クロック発生器11と、プログラムカウンタ12と、情報保持回路13と、パターン発生器14と、フリップフロップ回路(FF)15−1,15−2,15−3と、データスクランブル回路16と、Lスルーラッチ回路17とを含む。情報保持回路13は、レジスタ,SRAM,フラッシュメモリ,ROM(Read Only Memory)などの記憶装置によって構成される。また、フリップフロップ回路15−1,15−2,15−3は、いずれもポジティブエッジトリガのフリップフロップ回路である。
【0013】
クロック発生器11は、半導体装置1A内の各回路に対してクロック信号を供給する。プログラムカウンタ12は、情報保持回路13にプログラムカウンタ値信号PCを出力する。プログラムカウンタ値信号PCは、情報保持回路13に保持されたインストラクションのうち、どのインストラクションを出力するかを決定する信号である。情報保持回路13は、プログラムカウンタ値信号PCによって指定されたインストラクションをインストラクション信号INSとしてパターン発生器14に出力する。
【0014】
パターン発生器14は、インストラクション信号INSに従って動作し、被測定デバイス制御信号DUT、アドレス信号ADD、スクランブル制御信号SCR、および前データ信号PreDATを出力する。
【0015】
フリップフロップ回路15−1は、被測定デバイス制御信号DUTをいったん取り込んだ後、それをスキャンレジスタ20aに出力する。フリップフロップ回路15−2は、アドレス信号ADDをいったん取り込んだ後、それをスキャンレジスタ20bおよびデータスクランブル回路16に出力する。フリップフロップ回路15−3は、スクランブル制御信号SCRおよび前データ信号PreDATをいったん取り込んだ後、それらをデータスクランブル回路16に出力する。
【0016】
データスクランブル回路16は、アドレス信号ADD、スクランブル制御信号SCR、および前データ信号PreDATを受けて、データ信号DATを出力する。Lスルーラッチ回路17は、データ信号DATをいったん取り込んだ後、それをスキャンレジスタ20cに出力する。
【0017】
スキャンレジスタ20aは、被測定デバイス制御信号DUTをいったん取り込んだ後、それを被測定デバイス30に出力する。スキャンレジスタ20bは、アドレス信号ADDをいったん取り込んだ後、それを被測定デバイス30に出力する。スキャンレジスタ20cは、データ信号DATをいったん取り込んだ後、それを被測定デバイス30に出力する。
【0018】
ALPG自己診断動作時には、プログラムカウンタ12は、情報保持回路13に所定のプログラムカウンタ値信号を出力し、情報保持回路13を介してALPG自己診断動作のインストラクションを指定する。また、クロック発生器11は、ALPG10A内の各回路に対して所定のクロック信号を供給する。
【0019】
ALPG自己診断は、ALPG10Aの走行後スキャンレジスタ20a,20b,20cにそれぞれ保持された信号を、外部のLSIテスタへスキャンアウトすることによって実施される。ALPG自己診断結果が正常であれば、スキャンアウトされた信号はALPG自己診断期待値と一致する。ALPG自己診断期待値は、論理シミュレーションなどによって生成可能である。
【0020】
ALPG10Aの回路動作において、データスクランブル回路16から出力されるデータ信号DATは、パターン発生器14から出力されるアドレス信号ADDに連動して変化する。そのため、実施の形態1の半導体装置1Aのように、ALPG10A走行後のスキャンアウトによってALPG自己診断を行なう場合、ALPG10A走行中にデータ信号DATが正しく出力されているかどうかを観察することができない。
【0021】
さらに、パターン発生器14のアドレス信号演算は他の信号演算よりも複雑な動作を必要とするため、アドレス信号ADDを受けるデータスクランブル回路16を含む経路は、ALPG10Aのクリティカルパスになることが考えられる。データスクランブル回路16を含む経路がクリティカルパスであった場合、ALPG自己診断動作時においてALPG10Aの動作速度を検証することができない。なお、クリティカルパスとは、回路等の最大動作速度を規定する際のボトルネックとなる経路のことである。
【0022】
データスクランブル回路16から出力されるデータ信号DATがアドレス信号ADDに連動して変動し、そのデータスクランブル回路16を含む経路がALPG10Aのクリティカルパスとなる場合、半導体装置1Aの動作速度をALPG自己診断によって検査するには2つの手段が考えられる。
【0023】
1つは、ALPG10A動作中にALPG自己診断を実施することによって、データ信号DATがアドレス信号ADDに連動して変動する影響を受けないようにする手段である。もう1つは、データスクランブル回路16を含む経路がALPG10Aのクリティカルパスとならないようにする手段である。実施の形態1では、後者の手段について以下に説明する。なお、前者の手段は、実施の形態2〜5において説明する。
【0024】
実施の形態1のALPG10Aは、パターン発生器14の後段にフリップフロップ回路15−1,15−2,15−3を設けている。フリップフロップ回路15−1,15−2,15−3は、クロック発生器11からのクロック信号に同期してパターン発生器14からの出力信号を一時的に保持し、次のサイクルにその保持した信号を出力する。そのため、パターン発生器14におけるアドレス信号演算とデータスクランブル回路におけるデータスクランブル演算とは別サイクルになり、データスクランブル回路16を含む経路がALPG10Aのクリティカルパスとなるのを回避することができる。
【0025】
したがって、実施の形態1の半導体装置1Aは、ALPG自己診断動作時において、データスクランブル回路16を含む部分のALPG10Aの動作速度を検証することが可能となる。
【0026】
以上のように、実施の形態1によれば、パターン発生器14の後段にフリップフロップ回路15−1,15−2を設けることによって、ALPG自己診断動作時に、データスクランブル回路16の部分を含むALPG10Aの動作速度を検証することが可能となる。なお、フリップフロップ回路15−3は、スキャンレジスタ20a,20b,20cに入力される各信号が同期するように設けられたものである。
【0027】
[実施の形態2]
実施の形態1の半導体装置1Aは、パターン発生器14の後段にフリップフロップ回路15−1,15−2,15−3を設けるため、ALPG10Aの占有面積が増大する。また、ALPG自己診断の際に、テストベクターが増大し、さらに、外部のLSIテスタの動作速度と半導体装置1Aの動作速度とが同程度の必要があった。これらの問題を解決するための実施の形態を、以下の実施の形態2〜5において説明する。
【0028】
図2は、この発明の実施の形態2による半導体装置1Bの概略的な構成を示したブロック図である。
【0029】
図2に示す実施の形態2の半導体装置1Bは、実施の形態1のALPG10AがALPG10Bに置き換わり、自己診断回路40−1,40−2,40−3が新たに追加された構成となっている。ALPG10Bは、フリップフロップ回路15−1,15−2,15−3が取り除かれた点においてのみ実施の形態1のALPG10Aと異なる。そのため、実施の形態1と重複する部分の説明はここでは繰り返さない。
【0030】
自己診断回路40−1は、ALPG10Bからデータ信号DATを受けてデータ信号DATの検査を行ない、その結果を外部のLSIテスタへスキャンアウトする。同様に、自己診断回路40−2,40−3は、ALPG10Bから被測定デバイス制御信号DUT,アドレス信号ADDのような信号を受けて各々で検査を行ない、その結果を外部のLSIテスタへスキャンアウトする。
【0031】
データ信号DATは、実施の形態1と同じくスキャンレジスタ20cへも出力されるが、実施の形態2では、自己診断回路40−1においてデータ信号DATの処理が行なわれるため、データ信号DATは必ずしもスキャンレジスタ20cへ出力される必要はない。以下に、自己診断回路40−1の実施の形態2における回路構成を示す。
【0032】
図3は、この発明の実施の形態2による自己診断回路40−1Aの回路構成を示した回路図である。なお、図3では、データ信号DATの流れを明らかにするため、ALPG10Bについても図示している。
【0033】
図3に示すように、ALPG10Bのデータスクランブル回路16から出力されるデータ信号DATは、自己診断回路40−1Aに入力される。なお、図3において、ALPB10B内の回路はデータスクランブル回路16のみを図示しており、Lスルーラッチ回路17他の回路の図示は省略している。
【0034】
図3に示す実施の形態2の自己診断回路40−1Aは、XORゲート51と、スキャンモードセレクタ52,54と、フリップフロップ回路53a,53b,53cとを含む。フリップフロップ回路53a,53b,53cは、いずれもポジティブエッジトリガのフリップフロップ回路である。
【0035】
XORゲート51は、データ信号DATおよびフリップフロップ回路53cから出力されるスキャンアウト信号SOUTを受けて排他的論理和演算を行ない、その結果をスキャンモードセレクタ52に出力する。スキャンモードセレクタ52は、XORゲート51からの出力およびスキャンイン信号SINのいずれか一方を選択して、それをフリップフロップ回路53aのデータ端子に出力する。
【0036】
フリップフロップ回路53aは、スキャンモードセレクタ52の出力をいったん取り込んだ後、それをフリップフロップ回路53bのデータ端子に出力する。フリップフロップ回路53bは、フリップフロップ回路53aの出力をいったん取り込んだ後、それをフリップフロップ回路53cのデータ端子に出力する。フリップフロップ回路53cは、フリップフロップ回路53bの出力をいったん取り込んだ後、それをスキャンアウト信号SOUTとして出力する。
【0037】
スキャンモードセレクタ54は、スキャン用クロック信号SCLKおよび通常クロック信号CLKのいずれか一方を選択して、それをフリップフロップ回路53a,53b,53cのクロック端子にそれぞれ出力する。フリップフロップ回路53a,53b,53cは、スキャン用クロック信号SCLKまたは通常クロック信号CLKに同期して動作する。なお、図3の自己診断回路40−1Aでは、フリップフロップ回路53a,53b,53cのように3つのフリップフロップ回路が連結された例を図示しているが、これは一例に過ぎず、一般にn個(nは自然数)のフリップフロップ回路が連結される。
【0038】
次に、自己診断回路40−1AのALPG自己診断動作およびスキャンアウト動作について説明する。
【0039】
ALPG自己診断動作時において、スキャンモードセレクタ52はXORゲート51からの出力を選択し、スキャンモードセレクタ54は通常クロック信号CLKを選択する。
【0040】
XORゲート51、スキャンモードセレクタ52、およびフリップフロップ回路53a,53b,53cはフィードバックループを形成しているため、データ信号DATが正常時と異なる状態になった場合、それがXORゲート51において検知され、フィードバックループにより蓄積される。
【0041】
スキャンアウト動作時において、スキャンモードセレクタ52はスキャンイン信号SINを選択し、スキャンモードセレクタ54はスキャン用クロック信号SCLKを選択する。
【0042】
これにより、ALPG自己診断動作時においてフリップフロップ回路53cからXORゲート51にフィードバックされていた信号は、スキャンアウト信号SOUTとしてスキャンアウトされる。ALPG自己診断動作時にデータ信号DATが正常時と異なる状態になったのかどうかは、スキャンアウト信号SOUTが実施の形態1において説明したALPG自己診断期待値と一致するかどうかによって判断することができる。
【0043】
このように、実施の形態2の半導体装置1Bは、ALPG10B走行中に自己診断回路40−1によってALPG自己診断を行なった後、その結果をスキャンアウトするため、ALPG10B走行中にデータ信号DATが正しく出力されているかどうかを観察することが可能となる。
【0044】
以上のように、実施の形態2によれば、自己診断回路40−1を新たに設けることによって、ALPG自己診断動作時にデータスクランブル回路16を含む部分の自己診断を実施することができる。また、ALPG自己診断動作時において、データスクランブル回路16の部分を含むALPG10Bの動作速度を検証することが可能となる。
【0045】
さらに、半導体装置1Bの内部にALPG自己診断結果を保持することにより、ALPG自己診断が高速であっても、低速の外部LSIテスタに自己診断結果をスキャンアウトすることが可能となる。
【0046】
[実施の形態3]
この発明の実施の形態3による半導体装置1Bは、図2の実施の形態2による半導体装置1Bと同様なので、ここでは図示および説明を繰り返さない。以下に、自己診断回路40−1の実施の形態3における回路構成を示す。
【0047】
図4は、この発明の実施の形態3による自己診断回路40−1Bの回路構成を示した回路図である。なお、図4では、データ信号DATの流れを明らかにするため、ALPG10Bについても図示している。
【0048】
図4に示すように、ALPG10Bのデータスクランブル回路16から出力されるデータ信号DATは、自己診断回路40−1Bに入力される。なお、図4において、ALPB10B内の回路はデータスクランブル回路16のみを図示しており、Lスルーラッチ回路17他の回路の図示は省略している。
【0049】
図4に示す実施の形態3の自己診断回路40−1Bは、スキャンモードセレクタ61a〜61d,62a〜62dと、フリップフロップ回路63a〜63dと、インバータ64a〜64dとを含む。フリップフロップ回路63a〜63dは、いずれもポジティブエッジトリガのフリップフロップ回路である。
【0050】
スキャンモードセレクタ61aは、データ信号DATおよびスキャン用クロック信号SCLKのいずれか一方を選択して、それをフリップフロップ回路63aのクロック端子に出力する。スキャンモードセレクタ62aは、インバータ64aからの出力およびスキャンイン信号SINのいずれか一方を選択して、それをフリップフロップ回路63aのデータ端子に出力する。フリップフロップ回路63aは、スキャンモードセレクタ62aの出力をいったん取り込んだ後、それをスキャンモードセレクタ62bに出力すると同時に、インバータ64aにも出力する。インバータ64aは、フリップフロップ回路63aからの出力を反転してスキャンモードセレクタ62aに出力する。
【0051】
スキャンモードセレクタ61bは、フリップフロップ回路63aからの出力およびスキャン用クロック信号SCLKのいずれか一方を選択して、それをフリップフロップ回路63bのクロック端子に出力する。スキャンモードセレクタ62bは、インバータ64bからの出力およびフリップフロップ回路63aからの出力のいずれか一方を選択して、それをフリップフロップ回路63bのデータ端子に出力する。フリップフロップ回路63bは、スキャンモードセレクタ62aの出力をいったん取り込んだ後、それをスキャンモードセレクタ62cに出力するのと同時に、インバータ64bにも出力する。インバータ64bは、フリップフロップ回路63bからの出力を反転してスキャンモードセレクタ62bに出力する。
【0052】
スキャンモードセレクタ61c,62c、フリップフロップ回路63c、およびインバータ64cの説明は、スキャンモードセレクタ61b,62b、フリップフロップ回路63b、およびインバータ64bの説明とそれぞれ対応するので、ここでは説明を繰り返さない。
【0053】
スキャンモードセレクタ61d,62d、およびインバータ64dの説明は、スキャンモードセレクタ61b,62b、およびインバータ64bの説明とそれぞれ対応するので、ここでは説明を繰り返さない。フリップフロップ回路63dは、スキャンモードセレクタ62cの出力をいったん取り込んだ後、それをインバータ64dへ出力するのと同時に、スキャンアウト信号SOUTとして出力する。
【0054】
次に、自己診断回路40−1BのALPG自己診断動作およびスキャンアウト動作について説明する。
【0055】
ALPG自己診断動作時において、スキャンモードセレクタ61aはデータ信号DATを選択し、スキャンモードセレクタ61b〜61dはフリップフロップ回路63a〜63cからの出力をそれぞれ選択する。また、スキャンモードセレクタ62a〜62dは、インバータ64a〜64dからの出力をそれぞれ選択する。
【0056】
上記の選択により、フリップフロップ回路63a〜63dは、カウンタとして機能する。なお、図4の自己診断回路40−1Bでは、フリップフロップ回路63a〜63dのように4つのフリップフロップ回路が連結された例を図示しているが、これは一例に過ぎず、一般にn個(nは自然数)のフリップフロップ回路が連結されることにより、nビットカウンタとして機能する。
【0057】
図5は、この発明の実施の形態3による自己診断回路40−1BのALPG自己診断動作を説明するための動作波形図である。
【0058】
図5に示すように、時刻t1,t2,t3においてデータ信号DATが立ち上がるたびに、図4のフリップフロップ回路63a〜63dがデータ信号DATの立上がり回数をカウントする。
【0059】
図4に戻って、スキャンアウト動作時には、スキャンモードセレクタ61a〜61dは、スキャン用クロック信号SCLKを選択する。また、スキャンモードセレクタ62aはスキャンイン信号SINを選択し、スキャンモードセレクタ62b〜62dはフリップフロップ回路63a〜63cからの出力をそれぞれ選択する。
【0060】
上記の選択により、ALPG自己診断動作時においてフリップフロップ回路63dからインバータ64dへ出力されていた信号は、スキャンアウト信号SOUTとしてスキャンアウトされる。ALPG自己診断動作時にフリップフロップ回路63a〜63dでカウントされたデータ信号DATの立上がり回数は、スキャンアウト信号SOUTによって知ることができる。
【0061】
このように、実施の形態3の半導体装置1Bは、ALPG10B走行中に自己診断回路40−1によってALPG自己診断を行なった後、その結果をスキャンアウトするため、ALPG10B走行中にデータ信号DATが正しく出力されているかどうかを観察することが可能となる。
【0062】
以上のように、実施の形態3によれば、自己診断回路40−1を新たに設けることによって、ALPG自己診断動作時にデータスクランブル回路16を含む部分の自己診断を実施することができる。また、ALPG自己診断動作時において、データスクランブル回路16の部分を含むALPG10Bの動作速度を検証することが可能となる。
【0063】
さらに、半導体装置1Bの内部にALPG自己診断結果を保持することにより、ALPG自己診断が高速であっても、低速の外部LSIテスタに自己診断結果をスキャンアウトすることが可能となる。
【0064】
[実施の形態4]
この発明の実施の形態4による半導体装置1Bは、図2の実施の形態2による半導体装置1Bと同様なので、ここでは図示および説明を繰り返さない。以下に、自己診断回路40−1の実施の形態4における回路構成を示す。
【0065】
図6は、この発明の実施の形態4による自己診断回路40−1Cの回路構成を示した回路図である。なお、図6では、データ信号DATの流れを明らかにするため、ALPG10Bについても図示している。
【0066】
図6に示すように、ALPG10Bのデータスクランブル回路16から出力されるデータ信号DATは、自己診断回路40−1Cに入力される。なお、図6において、ALPB10B内の回路はデータスクランブル回路16のみを図示しており、Lスルーラッチ回路17他の回路の図示は省略している。
【0067】
図6に示す実施の形態4の自己診断回路40−1Cは、実施の形態3の自己診断回路40−1Bにゲーテッドクロック発生器71が付加された構成となっている。そのため、実施の形態3と重複する部分の説明はここでは繰り返さない。
【0068】
ゲーテッドクロック発生器71は、データ信号DATおよび通常クロック信号CLKを受け、データ信号DATがHレベルのときには通常クロック信号CLKを出力し、データ信号DATがLレベルのときにはLレベルの信号を出力する。スキャンモードセレクタ61aは、ゲーテッドクロック発生器71からの出力およびスキャン用クロック信号SCLKのいずれか一方を選択して、それをフリップフロップ回路63aのクロック端子に出力する。
【0069】
次に、自己診断回路40−1CのALPG自己診断動作およびスキャンアウト動作について説明する。
【0070】
ALPG自己診断動作時において、スキャンモードセレクタ61aはゲーテッドクロック発生器71からの出力を選択し、スキャンモードセレクタ61b〜61dはフリップフロップ回路63a〜63cからの出力をそれぞれ選択する。また、スキャンモードセレクタ62a〜62dは、インバータ64a〜64dからの出力をそれぞれ選択する。
【0071】
上記の選択により、フリップフロップ回路63a〜63dはカウンタとして機能する。なお、図6の自己診断回路40−1Cでは、フリップフロップ回路63a〜63dのように4つのフリップフロップ回路が連結された例を図示しているが、これは一例に過ぎず、一般にn個(nは自然数)のフリップフロップ回路が連結されることにより、nビットカウンタとして機能する。
【0072】
図7は、この発明の実施の形態4による自己診断回路40−1CのALPG自己診断動作を説明するための動作波形図である。
【0073】
図7に示すように、時刻t1,t2,…,t11において通常クロック信号CLKが立ち上がるたびに、図6のフリップフロップ回路63a〜63dが通常クロック信号CLKの立上がり回数をカウントする。すなわち、フリップフロップ回路63a〜63dは、データ信号DATがHレベルの期間における通常クロック信号CLKの立上がり回数をカウントする。
【0074】
図6に戻って、スキャンアウト動作時には、スキャンモードセレクタ61a〜61dは、スキャン用クロック信号SCLKを選択する。また、スキャンモードセレクタ62aはスキャンイン信号SINを選択し、スキャンモードセレクタ62b〜62dはフリップフロップ回路63a〜63cからの出力をそれぞれ選択する。
【0075】
上記の選択により、ALPG自己診断動作時においてフリップフロップ回路63dからインバータ64dへ出力されていた信号は、スキャンアウト信号SOUTとしてスキャンアウトされる。ALPG自己診断動作時にフリップフロップ回路63a〜63dでカウントされた、データ信号DATがHレベルの期間における通常クロック信号CLKの立上がり回数は、スキャンアウト信号SOUTによって知ることができる。
【0076】
このように、実施の形態4の半導体装置1Bは、ALPG10B走行中に自己診断回路40−1によってALPG自己診断を行なった後、その結果をスキャンアウトするため、ALPG10B走行中にデータ信号DATが正しく出力されているかどうかを観察することが可能となる。
【0077】
なお、ゲーテッドクロック発生器71は、セレクタ回路に置き換えることも可能である。この場合、当該セレクタ回路は、データ信号DATがHレベルのときには通常クロック信号CLKを選択し、データ信号DATがLレベルのときにはLレベルまたはHレベルに固定された出力ピンを選択する。
【0078】
以上のように、実施の形態4によれば、自己診断回路40−1を新たに設けることによって、ALPG自己診断動作時にデータスクランブル回路16を含む部分の自己診断を実施することができる。また、ALPG自己診断動作時において、データスクランブル回路16の部分を含むALPG10Bの動作速度を検証することが可能となる。
【0079】
さらに、半導体装置1Bの内部にALPG自己診断結果を保持することにより、ALPG自己診断が高速であっても、低速の外部LSIテスタに自己診断結果をスキャンアウトすることが可能となる。
【0080】
[実施の形態5]
この発明の実施の形態5による半導体装置1Bは、図2の実施の形態2による半導体装置1Bと同様なので、ここでは図示および説明を繰り返さない。以下に、自己診断回路40−1の実施の形態5における構成を示す。
【0081】
図8は、この発明の実施の形態5による自己診断回路40−1Da,40−1Dbの構成を示したブロック図である。
【0082】
図8(a)の自己診断回路40−1Daは、実施の形態3の自己診断回路40−1Bと実施の形態4の自己診断回路40−1Cとを直列接続することによって構成される。この場合、自己診断回路40−1Bのスキャンアウト信号SOUTの端子を自己診断回路40−1Cのスキャンイン信号SINの端子に接続するか、自己診断回路40−1Cのスキャンアウト信号SOUTの端子を自己診断回路40−1Bのスキャンイン信号SINの端子に接続する。
【0083】
図8(b)の自己診断回路40−1Dbは、実施の形態3の自己診断回路40−1Bと実施の形態4の自己診断回路40−1Cとを並列接続することによって構成される。
【0084】
このように、実施の形態5の自己診断回路40−1Da,40−1Dbは、自己診断回路40−1Bと自己診断回路40−1Cとを直列または並列に接続することにより、自己診断回路40−1Bによる自己診断結果と自己診断回路40−1Cによる自己診断結果とを一度の検査で共に利用することができる。
【0085】
以上のように、実施の形態5によれば、実施の形態3の自己診断回路40−1Bと実施の形態4の自己診断回路40−1Cとを直列または並列に接続して自己診断回路を構成することにより、実施の形態3,4による半導体装置1C,1Dをそれぞれ単独で使用するよりも、ALPG自己診断の検査効率を向上させることができる。
【0086】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0087】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、半導体装置に内蔵された半導体検査装置のクリティカルパスを通る信号がテスト動作中に変動するときにも、当該半導体検査装置の動作速度をその半導体検査装置によって検査することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1による半導体装置1Aの概略的な構成を示したブロック図である。
【図2】この発明の実施の形態2による半導体装置1Bの概略的な構成を示したブロック図である。
【図3】この発明の実施の形態2による自己診断回路40−1Aの回路構成を示した回路図である。
【図4】この発明の実施の形態3による自己診断回路40−1Bの回路構成を示した回路図である。
【図5】この発明の実施の形態3による自己診断回路40−1BのALPG自己診断動作を説明するための動作波形図である。
【図6】この発明の実施の形態4による自己診断回路40−1Cの回路構成を示した回路図である。
【図7】この発明の実施の形態4による自己診断回路40−1CのALPG自己診断動作を説明するための動作波形図である。
【図8】この発明の実施の形態5による自己診断回路40−1Da,40−1Dbの構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
1A,1B 半導体装置、10A,10B ALPG、11 クロック発生器、12 プログラムカウンタ、13 情報保持回路、14 パターン発生器、15−1,15−2,15−3 フリップフロップ回路、16 データスクランブル回路、17 Lスルーラッチ回路、20a,20b,20c スキャンレジスタ、30 被測定デバイス、40−1,40−1A,40−1B,40−1C,40−1Da,40−1Db,40−2,40−3 自己診断回路、51 XORゲート、52,54 スキャンモードセレクタ、53a,53b,53c フリップフロップ回路、61a〜61d,62a〜62d スキャンモードセレクタ、63a〜63d フリップフロップ回路、64a〜64d インバータ、71 ゲーテッドクロック発生器。
Claims (6)
- 検査機能を有する半導体装置であって、
被検査装置と、
前記被検査装置の検査および自己の検査を行なう半導体検査装置と、
前記半導体検査装置による検査結果をスキャンアウト前に一時的に保持するスキャンレジスタとを備え、
前記半導体検査装置は、
所定の複数データを発生するデータ発生回路と、
前記複数のデータを処理するデータ処理回路と、
前記データ発生回路と前記データ処理回路との間に設けられたフリップフロップ回路と、
前記フリップフロップ回路の動作タイミングを制御するクロック発生回路とを含む、半導体装置。 - 検査機能を有する半導体装置であって、
被検査装置と、
前記被検査装置の検査および自己の検査を行なう半導体検査装置と、
前記半導体検査装置の動作中に前記半導体検査装置を検査し、その検査結果を蓄え、スキャンアウトする自己診断回路とを備える、半導体装置。 - 前記自己診断回路は、
排他的論理和回路と、
前記排他的論理和回路から出力される信号を受けて、自己診断動作時に該信号を出力する選択回路と、
前記選択回路の出力を受けて最後段からスキャンアウト信号を出力する、直列接続された複数のフリップフロップ回路とを含み、
前記排他的論理和回路は、前記半導体検査装置から出力される信号および前記複数のフリップフロップ回路の最後段から出力される信号を受ける、請求項2に記載の半導体装置。 - 前記自己診断回路は、
前記半導体検査装置から出力される信号を受けて、自己診断動作時に該信号を出力する選択回路と、
前記選択回路の出力を受けて、前記半導体検査装置から出力される信号の遷移回数を計測し、その結果をスキャンアウト信号として出力するカウンタ回路とを含む、請求項2に記載の半導体装置。 - 前記自己診断回路は、
前記半導体検査装置から出力される信号が一方のレベルのときに該信号を出力する信号発生回路と、
前記信号発生回路から出力される信号を受けて、自己診断動作時に該信号を出力する選択回路と、
前記選択回路の出力を受けて、前記半導体検査装置から出力される信号が一方のレベルの区間におけるクロック信号の遷移回数を計測し、その結果をスキャンアウト信号として出力するカウンタ回路とを含む、請求項2に記載の半導体装置。 - 前記自己診断回路は、
前記半導体検査装置から出力される信号を受けて、自己診断動作時に該信号を出力する選択回路と、
前記選択回路の出力を受けて、前記半導体検査装置から出力される信号の遷移回数を計測し、その結果をスキャンアウト信号として出力するカウンタ回路とを含む第1の自己診断回路と、
前記半導体検査装置から出力される信号が一方のレベルのときに該信号を出力する信号発生回路と、
前記信号発生回路から出力される信号を受けて、自己診断動作時に該信号を出力する選択回路と、
前記選択回路の出力を受けて、前記半導体検査装置から出力される信号が一方のレベルの区間におけるクロック信号の遷移回数を計測し、その結果をスキャンアウト信号として出力するカウンタ回路とを含む第2の自己診断回路とが直列または並列に接続されている、請求項2に記載の半導体装置。
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| JP2003131629A JP2004333370A (ja) | 2003-05-09 | 2003-05-09 | 半導体装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014112111A (ja) * | 2014-03-13 | 2014-06-19 | Renesas Electronics Corp | 半導体集積回路及び電源電圧適応制御システム |
-
2003
- 2003-05-09 JP JP2003131629A patent/JP2004333370A/ja not_active Withdrawn
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