JP2005203085A - 内蔵メモリのフェイルを検出するための半導体テスト装置 - Google Patents

内蔵メモリのフェイルを検出するための半導体テスト装置 Download PDF

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Abstract

【課題】内蔵メモリのフェイルを検出するための半導体テスト装置を提供する。
【解決手段】BIST回路はBISTコントローラの制御に応答してアドレスおよび制御信号を発生するアドレスおよび制御信号発生器と、テストデータを発生するテストデータ発生器と、メモリの同一のアドレス領域から出力されたデータが互いに同一であるか否かを判断してメモリのフェイルの可否を検出するフェイル検出器とを含む。
【選択図】 図4

Description

本発明は半導体テスト装置に係り、さらに詳細には半導体集積回路に内蔵されたメモリのフェイルの可否を検出するためのBIST回路に関する。
BIST(Built In Self Test)回路は半導体集積回路に内蔵されたメモリを自動的にテストするための自己診断回路である。BIST回路は内蔵メモリをテストするためにテストデータを印加する。BIST回路は内蔵メモリから出力された値と基準データ値とを比べて内蔵メモリのフェイル(fail)の可否を判断する。
しかし、半導体製造技術の発達によって半導体集積回路設計時、内蔵メモリのサイズが増加することから、内蔵メモリをテストするために付加的に設計されたBIST回路の面積が過度に増加するという問題点が発生している。
図1は半導体集積回路に内蔵されたメモリを自動的にテストするための従来のBIST回路のブロック図である。図1のようなBIST回路は特許文献1に開示されている。
図1を参照すると、BIST回路1はBISTコントローラ100、アドレスおよび制御信号発生器110、テストデータ発生器120、基準データ発生器130、および比較器140を含む。
BISTコントローラ100はアドレスおよび制御信号発生器110、テストデータ発生器120、および基準データ発生器130で必要とする制御信号を発生し、BIST回路1を構成する各ブロックの種々の動作を制御する。
アドレスおよび制御信号発生器110はメモリ11、12、13に入力またはメモリ11、12、13から出力されるデータのアドレスとデータとの入出力動作を制御するための信号を発生する。
テストデータ発生器120はメモリ11、12、13の該当のアドレスに入力されるテストデータを発生する。テストデータはメモリ11、12、13の同一のアドレス領域に同一の値で入力される。すなわち、DIN1[0]=DIN2[0]=DIN3[0]、DIN1[1]=DIN2[1]=DIN3[1]、...、DIN1[7]=DIN2[7]=DIN3[7]、DIN1[8]=DIN2[8]、...、DIN1[23]=DIN2[23]、DIN1[25]、...、DIN1[31]である。ここで、DIN1[0]は第1メモリ11の32個の入力端子のうちから一番目の入力端子に入力されるデータを意味する。そして、DIN1[0]=DIN2[0]=DIN3[0]は第1乃至第3メモリの一番目の入力端子に入力されるデータが全部同一の値であることを意味する。これらは各メモリの同一のアドレス領域に入力される。
基準データ発生器130はメモリ11、12、13から出力されたデータと比較される基準データを発生する。基準データはメモリ11、12、13に入力されるテストデータと同一の値を有する。基準データ発生器130は基準データをラッチするためにフリップフロップを必要とする。基準データ発生器130はメモリ11、12、13のうちで入出力端子数が最も多いメモリの入出力端子数だけのフリップフロップを必要とする。図1で基準データ発生器130は基準データをラッチするために全部で32個のフリップフロップを必要とする。
比較器140はメモリ11、12、13から出力されたデータと基準データ発生器130から発生された基準データとを比べて二つのデータが一致するか否かを判断し、これによりフェイル発生の可否を検出する。比較器140は第1メモリ11のフェイル発生の可否を検出する第1比較器141、第2メモリ12のフェイル発生の可否を検出する第2比較器142、および第3メモリ13のフェイル発生の可否を検出する第3比較器143で構成される。
第1乃至第3比較器141、142、143は第1乃至第3メモリ11、12、13から入力されるデータをラッチするためにフリップフロップを必要とする。第1比較器141は第1メモリ11の出力端子数である32個のフリップフロップを必要とする。第2比較器142は第2メモリ12の出力端子数である24個のフリップフロップを必要とする。第3比較器143は第3メモリ13の出力端子数である8個のフリップフロップを必要とする。比較器140は全部で64個のフリップフロップを必要とする。
図1のような従来のBIST回路はすべての内蔵メモリに対して同時にテスト動作を実行するので、テスト時間を減らすのに効果的である。しかし、従来のBIST回路は基準データおよび内蔵メモリから入力されるデータをラッチするためにフリップフロップを必要とする。BIST回路に使用されるフリップフロップの数は内蔵メモリの数が増加すればするほど、さらに多くなる。これは内蔵メモリをテストするために付加的に設計されたBIST回路の面積を過度に増加させる原因になっている。
韓国特許公開公報2003−0054198号
本発明は上述の問題点を解決するために提案されたものであり、本発明の目的はフリップフロップを使用する比較器や基準データ発生器を除去し、小面積で、かつ高速に内蔵メモリをテストできるBIST回路を提供することにある。
本発明の他の目的は比較器や基準データで使用するフリップフロップの数を減らし、小面積のBIST回路を提供することにある。
上述の技術的課題を達成するために本発明によるBIST回路は、半導体集積回路に内蔵された少なくとも一つのメモリをテストするためのテストアルゴリズムを内蔵するBISTコントローラと、前記BISTコントローラの制御に応答してアドレスおよび制御信号を発生するアドレスおよび制御信号発生器と、前記BISTコントローラの制御に応答してテストデータを発生するテストデータ発生器と、前記メモリの同一のアドレス領域から出力されたデータが互いに同一であるか否かを判断して前記メモリのフェイルの可否を検出するフェイル検出器とを含むことを特徴とする。
この実施形態において、前記メモリは同一の入出力端子数を有することを特徴とする。
この実施形態において、前記メモリのうちで入出力端子数が最も多いメモリは少なくとも二つ以上であることを特徴とする。
この実施形態において、前記フェイル検出器は、前記メモリの同一のアドレス領域から出力されたデータが異なる時、フェイル信号としてデータ“1”を発生することを特徴とする。
この実施形態において、前記フェイル検出器は、前記メモリの同一のアドレス領域からデータを受け入れて前記データが異なる場合に、第1フェイル信号を出す複数個の第1ゲート部と、前記複数個の第1ゲート部から前記第1フェイル信号を少なくとも一つ以上を受け入れて第2フェイル信号を出す第2ゲート部とを含むことを特徴とする。
この実施形態において、前記第1ゲート部の各々は、前記メモリの同一のアドレス領域からデータを各々受け入れるANDゲートおよびORゲートと、前記ANDゲートおよびORゲートからデータを受け入れて前記第1フェイル信号を発生するXORゲートとを含むことを特徴とする。
この実施形態において、前記第2ゲート部は、ORゲートであることを特徴とする。
この実施形態において、前記フェイル検出器は、前記メモリの同一のアドレス領域から出力されたデータが異なる時、フェイル信号としてデータ“0”を発生することを特徴とする。
本発明によるBIST回路の他の一面は、半導体集積回路に内蔵された少なくとも一つのメモリを自動的にテストするためのテストアルゴリズムを内蔵するBISTコントローラと、前記BISTコントローラの制御に応答してアドレスおよび制御信号を発生するアドレスおよび制御信号発生器と、前記BISTコントローラの制御に応答してテストデータを発生するテストデータ発生器と、前記BISTコントローラの制御に応答して前記メモリから出力されたデータと比較される基準データを発生する基準データ発生器と、前記メモリの同一のアドレス領域から出力されたデータが互いに同一であるか否かを判断するか、前記メモリから出力されたデータと前記基準データ発生器から発生されたデータとが互いに同一であるか否かを判断して前記メモリのフェイルの可否を検出するフェイル検出器とを含むことを特徴とする。
この実施形態において、前記メモリのうちで入出力端子数が最も多いメモリは一つであることを特徴とする。
この実施形態において、前記基準データは、前記メモリのうちで入出力端子数が最も多いメモリから出力されるデータだけを比較対象とすることを特徴とする。
この実施形態において、前記フェイル検出器は、前記メモリの同一のアドレス領域から出力されたデータが異なるか、前記メモリから出力されたデータと前記基準データとが異なる時、フェイル信号としてデータ“1”を発生することを特徴とする。
この実施形態において、前記フェイル検出器は、前記メモリの同一のアドレス領域から出力されたデータが異なるか、前記メモリから出力されたデータと前記基準データとが異なる時、フェイル信号としてデータ“0”を発生することを特徴とする。
本発明によるBIST回路によれば、比較器および基準データ発生器を除去するか、比較器および基準データ発生器で使用するフリップフロップの数を減らしてフリップフロップによるオーバーヘッド問題を解決することができる。また、本発明によるBIST回路は小面積で、かつ高速でテスト動作を実行することができる。
以下、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者が本発明の技術的思想を容易に実施することができるほど詳細に説明するために、本発明の最も望ましい実施形態を添付の図面を参照して説明する。
図2は小面積の選択回路を具備したBIST回路のブロック図である。図2を参照すると、BIST回路2はBISTコントローラ200、アドレスおよび制御信号発生器210、テストデータ発生器220、基準データ発生器230、比較器240、および選択回路250を含む。
BISTコントローラ200、アドレスおよび制御信号発生器210、テストデータ発生器220、および基準データ発生器230に対する説明は図1の説明と同様である。
選択回路250はBISTコントローラ200の制御に応答して第1乃至第3メモリのうちのいずれか一つを選択し、選択されたメモリから出力されたデータを比較器240に伝達する。選択回路250は周知のマルチプレクサによって実現することができる。
比較器240はメモリ21、22、23のうちで選択されたメモリから出力されたデータ(Selected Data、SD)と基準データ発生器230から発生された基準データ(Reference Data、RD)とを比べて二つのデータが一致するか否かを判断し、その結果としてフェイル信号(fail)を発生する。
図3は図2の比較器の実施形態を示す回路図である。比較器240はフリップフロップFFi;i=0〜31、XORゲートXORi;i=0〜31、および一つのORゲートで構成される。
比較器240の動作は選択回路250によって第1メモリ21からデータを受け入れると仮定すれば、次のとおりである。
フリップフロップFFi;i=0〜31は第1メモリ21から受け入れたデータSD[i]=DOUT1[i];i=0〜31を一時的にラッチした後に、クロック信号に同期してラッチしたデータを出す。
XORゲートXORi;i=0〜31はフリップフロップから出力されたデータおよび基準データ発生器230から発生されたデータRD[i];i=0〜31を受け入れて、二つのデータ値が一致する場合には、データ“0”を出し、二つのデータ値が異なる場合にはデータ“1”を出す。
ORゲートはXORゲートXORi;i=0〜31から出力されたデータを受け入れ、いずれか一つでもデータ“1”が存在する場合にはフェイル信号(fail)としてデータ“1”を発生する。
比較器240はメモリ21、22、23のうちでデータ出力端子数が最も多い第1メモリ21に適するように設計される。
再び図2を参照すると、BIST回路2はすべてのメモリに対して一つの比較器のみを共有して使うので、フリップフロップによるオーバーヘッドを減らすことができる。図2で、BIST回路2は全部で32個のフリップフロップを必要とする。BIST回路2は図1のBIST回路1に比べてフリップフロップ数が50%も減少する効果がある。しかし、BIST回路2はすべてのメモリに対して順次にテストを実行するのでテストにかかる時間が増加する問題点がある。
図4は本発明によるBIST回路の実施形態を示すブロック図である。BIST回路3は小面積で、かつ高速に内蔵メモリ31、32、33を自動的にテストする。
図4でメモリ31、32、33は同一の入出力端子数を有すると仮定する。すなわち、第1乃至第3メモリは各々32個の入力端子と出力端子とを有する。図1で説明したように、テストデータはメモリ31、32、33の同一のアドレス領域に同一の値が入力される。すなわち、DIN1[0]=DIN2[0]=DIN3[0]、DIN1[1]=DIN2[1]=DIN3[1]、 ... 、DIN1[30]=DIN2[30]=DIN3[30]、DIN1[31]=DIN2[31]=DIN3[31]である。
図4を参照すると、BIST回路3はBISTコントローラ300、アドレスおよび制御信号発生器310、テストデータ発生器320、およびフェイル検出器330を含む。BIST回路3は基準データ発生器および比較器を含まず、内蔵メモリに対するテスト動作を実行する。
BISTコントローラ300、アドレスおよび制御信号発生器310、およびテストデータ発生器320に対する説明は図1での説明と同様である。
フェイル検出器330はメモリ31、32、33の同一のアドレス領域から出力されたデータが互いに同一であるか否かを判断して、データが同一ではない場合にはフェイル信号(fail)を発生する。
図5は図4のフェイル検出器の実施形態を示す回路図である。フェイル検出器330はメモリ31、32、33の同一のアドレス領域から出力されたデータを受け入れる第1ゲート部331〜334と、第1ゲート部331〜334から出力されたデータを受け入れてフェイル信号(fail)を出す第2ゲート部335とで構成される。第1ゲート部331〜334はANDゲート、ORゲート、およびXORゲートで構成され、第2ゲート部335は一つのORゲートで構成される。
例として、第1ゲート部331について説明すれば、次のとおりである。第1ゲート部331はメモリ31、32、33から最下位ビットに該当するデータDOUT1[0]、DOUT2[0]、DOUT3[0]を受け入れる。
メモリにフェイルが発生せず、DOUT1[0]=DOUT2[0]=DOUT3[0]=0であれば、ANDゲートとORゲートの出力は各々F1(0)=0、F2(0)=0になり、XORゲートの出力はF3(0)=0になる。もし、DOUT1[0]=DOUT2[0]=DOUT3[0]=1であれば、ANDゲートとORゲートの出力は各々F1(0)=1、F2(0)=1になり、XORゲートの出力はF3(0)=0になる。
しかし、メモリにフェイルが発生して、DOUT1[0]、DOUT2[0]、DOUT3[0]のうちいずれか一つでも異なる値が存在すれば、ANDゲートの出力はF1(0)=0になり、ORゲートの出力はF2(0)=1になって、XORゲートの出力は F3(0)=1になる。
第1ゲート部331〜334の出力のうちのいずれか一つでもデータ値が“1”であれば、第2ゲート部335はデータ値“1”をフェイル信号(fail)として発生する。
再び、図4を参照すると、BIST回路3はメモリ31、32、33の入出力端子数が同一の場合に適する。なぜなら、メモリ31、32、33の同一のアドレス領域から出力されたデータが互いに同一であるか否かを判断するためである。すなわち、メモリ31、32、33から出力されたデータを互いに比べてメモリのフェイルの可否を検出するためである。
さらに、BIST回路3はメモリのうちで入出力端子数が最も多いメモリが少なくとも二つあれば、メモリのフェイルの可否を検出することができる。例えば、図4で第1および第2メモリの入出力端子数は32個であり、第3メモリの入出力端子数が24個である場合にも、BIST回路3を利用してメモリのフェイルの可否を検出することができる。なぜなら、メモリから出力されたデータが二つの以上であれば、互いに比べてフェイルの可否を検出することができるためである。
BIST回路3はメモリに対して同時にテスト動作を実行するので、テスト時間を減らすことができる。そして、BIST回路3は基準データ発生器および比較器を除去してフェイル検出器を使用しているので、フリップフロップによるオーバーヘッド問題も解決される。
図6は本発明によるBIST回路の他の実施形態を示すブロック図である。BIST回路4は小面積で、かつ短時間で内蔵メモリ41、42、43を自動的にテストする。
図6で、メモリ41、42、43は各々異なる入出力端子数を有する。すなわち、前記第1乃至第3メモリは各々32個、24個、8個の入出力端子を有する。図1で説明したように、テストデータはメモリ41、42、43の同一のアドレス領域に同一の値で入力される。すなわち、DIN1[0]=DIN2[0]=DIN3[0]、DIN1[1]=DIN2[1]=DIN3[1]、 ... 、DIN1[7]=DIN2[7]=DIN3[7]、DIN1[8]=DIN2[8]、 ... 、DIN1[23]=DIN2[23]、DIN1[25]、 ... 、DIN1[31]である。
図6を参照すると、BIST回路4はBISTコントローラ400、アドレスおよび制御信号発生器410、テストデータ発生器420、基準データ発生器430、およびフェイル検出器330を含む。BIST回路4は比較器を含まず、メモリに対するテスト動作を実行する。
BISTコントローラ400、アドレスおよび制御信号発生器410、およびテストデータ発生器420に対する説明は図1での説明と同様である。
基準データ発生器430はメモリ41、42、43から出力されたデータと比較される基準データを発生する。図6で、基準データ発生器430は第2および第3メモリ42、43には入力されず、第1メモリ41にだけ入力されるテストデータと同一の基準データ(Reference Data、 RD)を発生する。すなわち、RD[24]=DIN1[24]、 ... 、RD[31]=DIN1[31]である。
フェイル検出器440はメモリ41、42、43の同一のアドレス領域から出力されたデータが互いに同一であるか否かを判断する。また、フェイル検出器440はメモリ41、42、43から出力されたデータが基準データと同一であるか否かを判断する。すなわち、DOUT1[24]=RD[24]、 ... 、DOUT1[31]=RD[31]であるか否かを判断する。フェイル検出器440はデータが同一であるか否かを判断して、同一ではない場合にはフェイル信号(fail)を発生する。
図7は図6のフェイル検出器の実施形態の回路図である。フェイル検出器440はメモリ41、42、43の同一のアドレス領域から出力されたデータを受け入れる第1ゲート部441〜446と、第1ゲート部441〜446から出力されたデータを受け入れてフェイル信号(fail)を出す第2ゲート部447とで構成される。第1ゲート部441〜446はANDゲート、ORゲート、およびXORゲートで構成され、第2ゲート部447は一つのORゲートで構成される。第1ゲート部441〜446および第2ゲート部447に対する説明は図5での説明と同様である。
ただ、第1ゲート部443は第3メモリ43から出力されるデータDOUT3[8]がなく、第1および第2メモリ41、42から出力されるデータDOUT1[8]、DOUT2[8]のみを受け入れて互いに同一であるか否かを判断する。そして、第1ゲート部445は第2および第3メモリ42、43から出力されるデータDOUT2[8]、DOUT3[8]がなく、第1メモリ41から出力されたデータDOUT1[24]のみが入力されるので、比べるデータが存在しない。したがって、第1ゲート部445は基準データ発生器430から基準データRD[24]が入力されてデータDOUT1[24]と同一であるか否かが判断される。
第1ゲート部441〜446の出力のうちのいずれか一つでもデータ値が“1”であれば、第2ゲート部447はデータ値“1”をフェイル信号(fail)として発生する。
BIST回路4はメモリの入出力端子数が互いに異なる場合にも適するだけでなく、メモリに対して同時にテスト動作を実行するので、テスト時間を減らすことができる。そして、比較器に代えてフェイル検出器を使用することによってフリップフロップによるオーバーヘッドも減らすことができる。
本発明の詳細な説明では具体的な実施形態に関して説明したが、本発明の範囲から逸脱しない限度内で様々な変形が可能であることは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲と均等なものまで及ぶ。
内蔵メモリをテストするための従来のBIST回路を示すブロック図である。 小面積の選択回路を具備したBIST回路のブロック図である。 図2の比較器の実施形態の回路図である。 本発明によるBIST回路の実施形態のブロック図である。 図4のフェイル検出器の実施形態の回路図である。 本発明によるBIST回路の他の実施形態のブロック図である。 図6のフェイル検出器の実施形態の回路図である。
符号の説明
1,2,3,4 BIST回路
11,12,13,21,22,23,31,32,33,41,42,43 内蔵メモリ
100,200,300,400 BISTコントローラ
110,210,310,410 アドレスおよび制御信号発生器
120,220,320,420 テストデータ発生器
130,230,430 基準データ発生器
140,240 比較器
330,440 フェイル検出器
250 選択回路

Claims (13)

  1. 半導体集積回路に内蔵された少なくとも一つのメモリを自動的にテストするための半導体テスト装置において、
    前記メモリをテストするためのテストアルゴリズムを内蔵するBISTコントローラと、
    前記BISTコントローラの制御に応答してアドレスおよび制御信号を発生するアドレスおよび制御信号発生器と、
    前記BISTコントローラの制御に応答してテストデータを発生するテストデータ発生器と、
    前記メモリの同一のアドレス領域から出力されたデータが互いに同一であるか否かを判断して前記メモリのフェイルの可否を検出するフェイル検出器とを含むことを特徴とするBIST回路。
  2. 前記メモリは同一の入出力端子数を有することを特徴とする請求項1に記載のBIST 回路。
  3. 前記メモリのうちで入出力端子数が最も多いメモリは少なくとも二つ以上であることを特徴とする請求項1に記載のBIST回路。
  4. 前記フェイル検出器は、前記メモリの同一のアドレス領域から出力されたデータが異なる時、フェイル信号としてデータ“1”を発生することを特徴とする請求項1に記載のBIST回路。
  5. 前記フェイル検出器は、前記メモリの同一のアドレス領域からデータを受け入れて前記データが異なる場合に第1フェイル信号を出す複数個の第1ゲート部と、
    前記複数個の第1ゲート部から前記第1フェイル信号を少なくとも一つ以上受け入れて第2フェイル信号を出す第2ゲート部とを含むことを特徴とする請求項4に記載のBIST回路。
  6. 前記第1ゲート部の各々は、前記メモリの同一のアドレス領域からデータを各々受け入れるANDゲートおよびORゲートと、
    前記ANDゲートおよびORゲートからデータを受け入れて前記第1フェイル信号を発生するXORゲートとを含むことを特徴とする請求項5に記載のBIST回路。
  7. 前記第2ゲート部は、ORゲートであることを特徴とする請求項6に記載のBIST 回路。
  8. 前記フェイル検出器は、前記メモリの同一のアドレス領域から出力されたデータが異なる時、フェイル信号としてデータ“0”を発生することを特徴とする請求項1に記載のBIST回路。
  9. 半導体集積回路に内蔵された少なくとも一つのメモリを自動的にテストするための半導体テスト装置において、
    前記メモリをテストするためのテストアルゴリズムを内蔵するBISTコントローラと、
    前記BISTコントローラの制御に応答してアドレスおよび制御信号を発生するアドレスおよび制御信号発生器と、
    前記BISTコントローラの制御に応答してテストデータを発生するテストデータ発生器と、
    前記BISTコントローラの制御に応答して前記メモリから出力されたデータと比較される基準データを発生する基準データ発生器と、
    前記メモリの同一のアドレス領域から出力されたデータが互いに同一であるか否かを判断するか、前記メモリから出力されたデータと前記基準データ発生器から発生されたデータとが互いに同一であるか否かを判断して前記メモリのフェイルの可否を検出するフェイル検出器とを含むことを特徴とするBIST回路。
  10. 前記メモリのうちで入出力端子数が最も多いメモリは一つであることを特徴とする請求項9に記載のBIST回路。
  11. 前記基準データは、前記メモリのうちで入出力端子数が最も多いメモリから出力されるデータだけを比較対象とすることを特徴とする請求項9に記載のBIST回路。
  12. 前記フェイル検出器は、前記メモリの同一のアドレス領域から出力されたデータが異なるか、前記メモリから出力されたデータと前記基準データとが異なる時、フェイル信号としてデータ“1”を発生することを特徴とする請求項11に記載のBIST回路。
  13. 前記フェイル検出器は、前記メモリの同一のアドレス領域から出力されたデータが異なるか、前記メモリから出力されたデータと前記基準データとが異なる時、フェイル信号としてデータ“0”を発生することを特徴とする請求項11に記載のBIST回路。
JP2005004502A 2004-01-15 2005-01-11 内蔵メモリのフェイルを検出するための半導体テスト装置 Pending JP2005203085A (ja)

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