JP2005249526A - Semiconductor device inspection method, semiconductor device inspection device, and semiconductor device - Google Patents

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亮一 今田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately perform inspection such as speed evaluation by effectively suppressing fluctuation in power supply voltage for an LSI which is an inspecting object in performing semiconductor inspection. <P>SOLUTION: When starting inspection and selecting clock frequency, the frequency of a function clock CK is slowly changed with the passage of time to prevent the amount of consumed current within the LSI from abruptly changing, thereby suppressing fluctuation in the supply voltage EV. An LSI tester 100 is provided with a clock generation circuit 120 utilizing a PLL synthesizer and a clock frequency adjustment circuit 130. The frequency division ratio N of a variable frequency divider 125 is slowly changed by means of a control signal S1 outputted from the adjustment circuit 130 to actualize a gradual shift in the frequency of the function clock CK. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体装置の検査方法、半導体検査装置および半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device inspection method, a semiconductor inspection device, and a semiconductor device.

図10は、半導体検査装置(LSIテスタ)の電源ユニットの構成例を示すブロック図である。図示されるように、半導体検査装置(LSIテスタ)の電源ユニット301は、可変電圧源302から発生する電源電圧を、ボルテージフォロワ(100%負帰還の演算増幅器)303を介して、被検査対象の半導体装置(DUT)307に与える構成を有する。   FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration example of a power supply unit of a semiconductor inspection apparatus (LSI tester). As shown in the figure, a power supply unit 301 of a semiconductor inspection apparatus (LSI tester) supplies a power supply voltage generated from a variable voltage source 302 via a voltage follower (100% negative feedback operational amplifier) 303 to an object to be inspected. The semiconductor device (DUT) 307 is configured to be provided.

演算増幅器303の出力電圧は、電源ユニット301のフォース端子305を経て半導体装置307の電源端子308に供給される。半導体装置307の電源端子308は、電源ユニット301のセンス端子306を経由して演算増幅器303の反転入力端子と接続され、これにより、負帰還経路が形成される。なお、フォース端子305と電源端子308を結ぶ信号線と、センス端子106と電源端子308を結ぶ信号線とは、半導体装置307の電源端子108の近傍にて短絡される。ボルテージフォロワの出力インピーダンスは極めて低いため、半導体装置307の電源端子308に与えられる電源電圧の変動はすばやく吸収され、したがって、電源電圧の安定化が図られることになる。   The output voltage of the operational amplifier 303 is supplied to the power supply terminal 308 of the semiconductor device 307 through the force terminal 305 of the power supply unit 301. The power supply terminal 308 of the semiconductor device 307 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 303 via the sense terminal 306 of the power supply unit 301, thereby forming a negative feedback path. Note that the signal line connecting the force terminal 305 and the power supply terminal 308 and the signal line connecting the sense terminal 106 and the power supply terminal 308 are short-circuited in the vicinity of the power supply terminal 108 of the semiconductor device 307. Since the output impedance of the voltage follower is extremely low, fluctuations in the power supply voltage applied to the power supply terminal 308 of the semiconductor device 307 are quickly absorbed, and thus the power supply voltage is stabilized.

半導体ファンクションテストにおけるパターン動作時には、半導体検査装置(LSIテスタ)の電源ユニット301によって、半導体装置307の電源端子308の電圧変動を抑制し、安定した電源電圧の下で、テストパターン信号を入力し、期待値判定等を行なう(特許文献1参照)。   During pattern operation in the semiconductor function test, the power supply unit 301 of the semiconductor inspection apparatus (LSI tester) suppresses the voltage fluctuation of the power supply terminal 308 of the semiconductor device 307 and inputs a test pattern signal under a stable power supply voltage. Expected value determination or the like is performed (see Patent Document 1).

特開2001−4692(図1)JP 2001-4692 (FIG. 1)

図10の構成では、半導体検査装置(LSIテスタ)のボルテージフォロワ303から出力される電源電圧は、電源ユニット301のフォロー端子305から外部に出力され、検査対象である半導体装置307の電源端子308の近傍にて帰還経路に分岐し、電源ユニット301のセンス端子306を介して演算増幅器303の反転端子に帰還することになり、負帰還経路の経路長が、必然的に長くなる。ボルテージフォロワは負帰還制御系であるため、電源変動を抑制するためには、ループを何回も回す必要があり、ループ長が長いと、電圧変動を瞬時に抑制することがむずかしくなる。   In the configuration of FIG. 10, the power supply voltage output from the voltage follower 303 of the semiconductor inspection apparatus (LSI tester) is output to the outside from the follow terminal 305 of the power supply unit 301 and the power supply terminal 308 of the semiconductor device 307 to be inspected. Branching to the feedback path in the vicinity and returning to the inverting terminal of the operational amplifier 303 via the sense terminal 306 of the power supply unit 301 inevitably increases the path length of the negative feedback path. Since the voltage follower is a negative feedback control system, it is necessary to rotate the loop many times in order to suppress the power supply fluctuation. If the loop length is long, it is difficult to instantaneously suppress the voltage fluctuation.

一方、システムLSIやメモリ回路のような大規模集積回路において、内部回路が動作すると(ここでは、例えば、CMOS回路を想定する)、スイッチング時に各CMOS素子に貫通電流が流れ、各素子の貫通電流が合算され、結果的に、電源電圧ラインに瞬時に大きな電流が流れる。大電流の急激な変動は、電源ラインにおける電源電圧の揺れ(リンギング)を引き起こす。   On the other hand, when an internal circuit operates in a large-scale integrated circuit such as a system LSI or a memory circuit (here, for example, a CMOS circuit is assumed), a through current flows through each CMOS element at the time of switching. As a result, a large current instantaneously flows in the power supply voltage line. The rapid fluctuation of the large current causes the power supply voltage fluctuation (ringing) in the power supply line.

従来の負帰還制御系を利用した電源電圧の変動抑制手法では、負帰還制御系の動作が、その電源電圧の急激な変動に追従することができず、したがって、電源電圧の揺れを短期間に抑制することができない。近年、電子デバイスの高集積化、高速化が飛躍的に増進し、これに伴い、電源電圧の低電圧化が進み、許容される電圧変動幅(電圧変動マージン)は、きわめて狭くなっている。このような状況下において、半導体検査時に、上述のような電源電圧の大きな変動が生じると、正確な検査(例えば、半導体デバイスの速度評価)をすることができなくなる。   In the conventional method for suppressing fluctuations in the power supply voltage using the negative feedback control system, the operation of the negative feedback control system cannot follow the sudden fluctuations in the power supply voltage. It cannot be suppressed. In recent years, higher integration and higher speed of electronic devices have dramatically increased, and accordingly, the power supply voltage has been lowered, and the allowable voltage fluctuation range (voltage fluctuation margin) has become extremely narrow. Under such circumstances, if a large fluctuation in power supply voltage as described above occurs during semiconductor inspection, accurate inspection (for example, speed evaluation of a semiconductor device) cannot be performed.

図11は、検査対象である半導体装置の動作に伴って大電流の変動が生じた場合に、電源電圧が急激に変動する様子を示す波形図である。図11において、参照符号110は、半導体装置の電源端子の電圧(電源電圧)であり、参照符号111は、半導体装置の電源端子に流れる電流である。   FIG. 11 is a waveform diagram showing a state in which the power supply voltage fluctuates rapidly when a large current fluctuates with the operation of the semiconductor device to be inspected. In FIG. 11, reference numeral 110 is a voltage (power supply voltage) of a power supply terminal of the semiconductor device, and reference numeral 111 is a current flowing through the power supply terminal of the semiconductor device.

図11の下側に示すように、半導体装置の電源電流111が急激にステップ的に変動した場合(時刻t10,時刻t11)、これに応じて、半導体装置の電源電圧110に、大きな変動CおよびDが生じる。電源ラインには、寄生抵抗(R)、寄生抵抗(C)が存在するため、電源電圧の変動は微分波形となる。このような変動を抑制するためには、長いセトリング期間を要するが、検査の高速化の要請から、そのようなセトリング期間を確保することはできない。   As shown in the lower side of FIG. 11, when the power supply current 111 of the semiconductor device suddenly changes stepwise (time t10, time t11), a large fluctuation C and D is generated. Since there are parasitic resistance (R) and parasitic resistance (C) in the power supply line, the fluctuation of the power supply voltage becomes a differential waveform. In order to suppress such fluctuations, a long settling period is required. However, such a settling period cannot be ensured because of a demand for high-speed inspection.

本発明は、半導体検査時において、電源電圧の変動を効果的に抑制し、速度評価等の検査を正確に行なうことを目的とする。   It is an object of the present invention to effectively suppress fluctuations in power supply voltage and accurately perform inspections such as speed evaluation during semiconductor inspection.

本発明の半導体装置の検査方法は、半導体検査装置から検査対象の半導体装置に電源電圧およびクロックを供給する第1のステップと、前記半導体検査装置から供給されるクロックまたは該クロックに基づいて前記半導体装置の内部で生成されるクロックを用いて動作する前記半導体装置の内部回路の消費電流量の時間変化率を抑制する第2のステップとを含む。   According to a semiconductor device inspection method of the present invention, a first step of supplying a power supply voltage and a clock from a semiconductor inspection device to a semiconductor device to be inspected, and a clock supplied from the semiconductor inspection device or the semiconductor based on the clock And a second step of suppressing a time change rate of a current consumption amount of an internal circuit of the semiconductor device that operates using a clock generated inside the device.

電源電圧の変動は、LSI内部の消費電流量の急激な変化に起因して生じる。したがって、半導体装置の内部における消費電流量の、時間に対する変化率を抑制することにより、電源電圧を安定化させることができる。   The fluctuation of the power supply voltage is caused by a sudden change in the current consumption amount in the LSI. Therefore, the power supply voltage can be stabilized by suppressing the rate of change of current consumption in the semiconductor device with respect to time.

本発明において、前記第2のステップは、前記半導体検査装置から供給されるクロックまたは該クロックに基づいて前記半導体装置の内部で生成されるクロックの周波数を制御する。半導体装置の内部回路における消費電流量は、動作クロックの周波数と密接に関係し、動作クロックの周波数が高くなるにつれて消費電流量が増大する。したがって、動作クロックの周波数を急激に切換えると、消費電流量が大きく変動することになる。そこで、動作クロックの周波数の急激な変化を避けるように、周波数制御を行うようにする。これにより、内部回路の消費電流量の変化が緩やかになり、これに伴い、電源電圧の変動が抑制される。   In the present invention, the second step controls a clock supplied from the semiconductor inspection device or a frequency of a clock generated inside the semiconductor device based on the clock. The amount of current consumption in the internal circuit of the semiconductor device is closely related to the frequency of the operation clock, and the amount of current consumption increases as the frequency of the operation clock increases. Therefore, if the frequency of the operation clock is switched suddenly, the amount of current consumption varies greatly. Therefore, frequency control is performed so as to avoid a sudden change in the frequency of the operation clock. As a result, the change in the current consumption amount of the internal circuit becomes gradual, and the fluctuation of the power supply voltage is suppressed accordingly.

また、本発明において、前記第2のステップは、前記半導体検査装置から供給される前記電源電圧の値に基づいて周波数を制御する。帰還制御により、動作クロックの周波数を的確に制御するものである。すなわち、電源電圧値に基づいて、その変動を抑制するように動作クロックの周波数を動的に制御するようにしたものである。   In the present invention, in the second step, the frequency is controlled based on the value of the power supply voltage supplied from the semiconductor inspection apparatus. The frequency of the operation clock is accurately controlled by feedback control. That is, based on the power supply voltage value, the frequency of the operation clock is dynamically controlled so as to suppress the fluctuation.

また、本発明において、前記第2のステップは、前記半導体検査装置から供給されるクロックまたは該クロックに基づいて前記半導体装置の内部で生成されるクロックの前記半導体装置の検査開始時の周波数を抑える。検査開始時には、半導体装置の内部回路が一斉に動作し、大きな電源電圧の変動が生じ易いことから、検査開始時点からの経過時間を、カウンタやタイマ等を用いて計測し、時間経過と共に、クロック周波数を徐々に高めていくものである。これにより、半導体装置の消費電流量の急激な変動が抑えられ、電源電圧の揺れが抑制される。   In the present invention, the second step suppresses the frequency at the start of inspection of the semiconductor device of a clock supplied from the semiconductor inspection device or a clock generated inside the semiconductor device based on the clock. . At the start of inspection, the internal circuits of the semiconductor device operate all at once and large power supply voltage fluctuations are likely to occur. Therefore, the elapsed time from the start of inspection is measured using a counter, timer, etc. The frequency is gradually increased. Thereby, rapid fluctuations in the current consumption of the semiconductor device are suppressed, and fluctuations in the power supply voltage are suppressed.

また、本発明において、前記第2のステップは、前記半導体検査装置から供給されるクロックまたは該クロックに基づいて前記半導体装置の内部で生成されるクロックにより動作する前記半導体装置の内部回路の動作領域の数を制御する。半導体装置の内部回路を複数の動作領域に分け、かつ、各動作領域の動作を個別に制御可能とする。各動作領域を一斉に動作させて検査を行うと、トータルの消費電流量が増え、電流の変動が大きくなってしまうため、検査対象とする動作領域の数を、少しずつ増やす(あるいは少しずつ減らす)ように制御する。これにより、半導体装置における消費電流の急激な変動が抑えられ、電源電圧の揺れが抑制される。   In the present invention, the second step includes an operation region of an internal circuit of the semiconductor device that operates based on a clock supplied from the semiconductor inspection device or a clock generated inside the semiconductor device based on the clock. Control the number of The internal circuit of the semiconductor device is divided into a plurality of operation areas, and the operation of each operation area can be individually controlled. If inspection is performed by operating each operation region at the same time, the total amount of current consumption increases and current fluctuations increase, so the number of operation regions to be inspected is increased (or decreased gradually). ) To control. Thereby, rapid fluctuations in current consumption in the semiconductor device are suppressed, and fluctuations in the power supply voltage are suppressed.

本発明の半導体検査装置は、検査対象の半導体装置に電源電圧およびクロックを供給する手段と、前記検査対象の半導体装置に供給するクロックの周波数を制御する手段とを有する。半導体装置に電源電圧およびクロックを供給する手段の他に、そのクロックの周波数を緩やかに変化させるための手段を、半導体検査装置(LSIテスタ)に設けたものである。   The semiconductor inspection apparatus of the present invention includes means for supplying a power supply voltage and a clock to the semiconductor device to be inspected, and means for controlling the frequency of the clock supplied to the semiconductor device to be inspected. In addition to means for supplying the power supply voltage and clock to the semiconductor device, means for gently changing the frequency of the clock is provided in the semiconductor inspection apparatus (LSI tester).

本発明の半導体装置は、半導体検査装置から供給されるクロックに基づいて前記半導体装置の内部で生成されるクロックの周波数を制御する周波数制御手段を有する。半導体検査装置から供給される動作クロックに基づき、半導体装置の内部で周波数変換を行って動作クロック(内部クロック)を生成する際に、その内部クロックの周波数を制御するための制御手段を、半導体装置に内蔵させるものである。半導体装置内部にて動作クロックの制御を行うため、その分、半導体検査装置(LSIテスタ)の負担が軽減される。   The semiconductor device of the present invention has frequency control means for controlling the frequency of the clock generated inside the semiconductor device based on the clock supplied from the semiconductor inspection device. Control means for controlling the frequency of the internal clock when generating the operation clock (internal clock) by performing frequency conversion inside the semiconductor device based on the operation clock supplied from the semiconductor inspection device. It is built in. Since the operation clock is controlled inside the semiconductor device, the burden on the semiconductor inspection device (LSI tester) is reduced accordingly.

本発明の半導体装置は、さらに、半導体検査装置から供給される電源電圧の値に基づいて、前記周波数制御手段を制御する信号を生成するモニタ手段を備える。半導体装置の内部に電源電圧のレベルをモニタするモニタ手段を設け、そのモニタ結果を、動作クロックの周波数調整のための制御信号として出力するようにしたものである。これにより、電源電圧の変動を抑制するように動作クロックの周波数を変化させることができ、負帰還制御による的確な周波数調整を行うことができる。ここで、負帰還制御を高速に行う観点から、負帰還ループの経路長を短くする方がよく、この点では、半導体内部において周波数調整を行う構成を採用することが望ましい。   The semiconductor device of the present invention further includes monitoring means for generating a signal for controlling the frequency control means based on the value of the power supply voltage supplied from the semiconductor inspection apparatus. Monitoring means for monitoring the level of the power supply voltage is provided inside the semiconductor device, and the monitoring result is output as a control signal for adjusting the frequency of the operation clock. As a result, the frequency of the operation clock can be changed so as to suppress fluctuations in the power supply voltage, and accurate frequency adjustment by negative feedback control can be performed. Here, from the viewpoint of performing negative feedback control at high speed, it is better to shorten the path length of the negative feedback loop. In this respect, it is desirable to employ a configuration in which the frequency is adjusted inside the semiconductor.

また、本発明の半導体装置は、半導体装置の検査開始時点からの経過時間を計測する計測手段と、計測値に基づいて、前記半導体検査装置から供給されるクロックまたは該クロックに基づいて前記半導体装置の内部で生成されるクロックの検査開始直後の周波数を抑制する周波数制御手段とを有する。検査開始時の電源電圧の急激な変動を抑制するために、半導体装置の内部に、経過時間を計測し、動作クロックの周波数を制御する周波数制御手段を設けたものである。   According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device including a measuring unit that measures an elapsed time from a test start time of a semiconductor device, a clock supplied from the semiconductor test device based on a measured value, or the semiconductor device based on the clock Frequency control means for suppressing the frequency immediately after the start of the inspection of the clock generated inside. In order to suppress rapid fluctuations in the power supply voltage at the start of the inspection, frequency control means for measuring the elapsed time and controlling the frequency of the operation clock is provided inside the semiconductor device.

また、本発明の半導体装置は、半導体検査装置から供給されるクロックまたは該クロックに基づいて前記半導体装置の内部で生成されるクロックにより動作する前記半導体装置の内部回路の動作領域の数を制御する動作領域数制御手段を有する。半導体装置内部の、複数の動作領域を一斉に動作させて検査を行うと、トータルの消費電流量が増え、電流変動が大きくなってしまうため、検査対象とする動作領域の数を、少しずつ増やす(あるいは少しずつ減らす)ように制御するようにし、そのような動作領域の数の制御を行うための制御手段(動作領域数制御手段)を、半導体装置内に設けるものである。これにより、半導体装置の内部回路の動作電流の急激な変動が抑えられ、電源電圧の揺れが抑制される。   Further, the semiconductor device of the present invention controls the number of operation regions of the internal circuit of the semiconductor device that operates based on a clock supplied from the semiconductor inspection device or a clock generated inside the semiconductor device based on the clock. It has an operation area number control means. When inspection is performed by operating a plurality of operation areas in a semiconductor device at the same time, the total current consumption increases and current fluctuations increase. Therefore, the number of operation areas to be inspected is gradually increased. The semiconductor device is provided with a control means (operation area number control means) for controlling the number of operation areas (or reducing the operation area little by little). Thereby, rapid fluctuations in the operating current of the internal circuit of the semiconductor device are suppressed, and fluctuations in the power supply voltage are suppressed.

また、本発明の半導体装置は、請求項6記載の半導体検査装置を、前記検査対象である半導体装置にBIST(Built In Self Test)回路として搭載する。半導体検査装置が、検査対象である半導体装置に内蔵される場合を考慮し、BIST(Built In Self Test)回路に、動作クロックの周波数を制御する機能を設けるものである。これにより、BIST回路を内蔵する大規模メモリ回路等においても、検査時における電源電圧の変動を最小限に押さえることが可能となる。   According to another aspect of the present invention, a semiconductor inspection apparatus according to claim 6 is mounted as a BIST (Built In Self Test) circuit on the semiconductor device to be inspected. In consideration of the case where the semiconductor inspection device is built in the semiconductor device to be inspected, a function for controlling the frequency of the operation clock is provided in a BIST (Built In Self Test) circuit. As a result, even in a large-scale memory circuit or the like having a built-in BIST circuit, it is possible to minimize fluctuations in the power supply voltage during inspection.

本発明によれば、半導体装置の「動作クロックの周波数」あるいは「動作領域の数」を、ソフトウエアまたはハードウエアにより制御し、半導体装置における「動作電流」の急激な変動を抑制することにより、「電源ラインの電圧変動」を最小限に抑えることが可能となる。   According to the present invention, by controlling the “operating clock frequency” or “number of operating regions” of the semiconductor device by software or hardware, by suppressing the rapid fluctuation of the “operating current” in the semiconductor device, It is possible to minimize “power line voltage fluctuation”.

従来技術では、半導体装置を検査する際に大きな電源電圧変動が生じ、正確に検査を実施することができなかったが、本発明は、電源電圧の変動を極力抑えることが可能となり、これにより、高速化、高集積化により大電流を消費する半導体デバイス(システムLSIや大規模メモリLSI等)に関して、正確な電圧特性の評価、および安定した検査が実現される。   In the prior art, when a semiconductor device is inspected, a large power supply voltage fluctuation occurs, and the inspection cannot be performed accurately, but the present invention can suppress the power supply voltage fluctuation as much as possible. With respect to semiconductor devices (system LSI, large-scale memory LSI, etc.) that consume a large current due to high speed and high integration, accurate voltage characteristic evaluation and stable inspection are realized.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の半導体検査装置(LSIテスタ)の主要な構成の一例を示すブロック図である。LSIテスタ100は、検査対象のLSI(DUT)140に、電源電圧EVと、動作クロックCKを供給しつつ、LSI140の電圧特性の評価、動作速度の評価等を行う。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a main configuration of a semiconductor inspection apparatus (LSI tester) according to the present invention. The LSI tester 100 evaluates the voltage characteristics of the LSI 140, evaluates the operation speed, and the like while supplying the power supply voltage EV and the operation clock CK to the LSI (DUT) 140 to be inspected.

図示されるように、LSIテスタ100は、電源回路110と、PLLシンセサイザを利用した動作クロック生成回路120(A/D変換器121と、位相比較器122と、ローパスフィルタ(LPF)123と、デジタルVCO(124)と、可変分周器(分周比N)125とを含む)と、動作クロックの周波数を動的に制御するクロック周波数調整回路130とを有する。電源電圧EVは、LSI(DUT)140の電源端子142に与えられる。また、動作クロックCKは、LSI140のクロック端子144に与えられる。   As illustrated, the LSI tester 100 includes a power supply circuit 110, an operation clock generation circuit 120 (A / D converter 121, a phase comparator 122, a low-pass filter (LPF) 123, a digital synthesizer), and a digital synthesizer. VCO (124), variable frequency divider (frequency division ratio N) 125), and clock frequency adjustment circuit 130 for dynamically controlling the frequency of the operation clock. The power supply voltage EV is applied to the power supply terminal 142 of the LSI (DUT) 140. The operation clock CK is given to the clock terminal 144 of the LSI 140.

なお、図示されないが、LSIテスタ110は、各種のテストパターンを発生させる機能や、検査対象の半導体装置(LSI)から出力される信号を解析して各種の診断を行う機能をもつ。   Although not shown, the LSI tester 110 has a function of generating various test patterns and a function of performing various diagnoses by analyzing signals output from a semiconductor device (LSI) to be inspected.

先に説明したように、「検査開始直後」、あるいは、「動作クロック(CK)の周波数を切り換えるとき」に、検査対象のLSI(DUT)における消費電流量が急激に変化し、これに起因して、LSI140の電源端子142の電圧変動(すなわち、LSI内部の電源ラインの揺れ)が生じる。   As described above, the amount of current consumption in the LSI (DUT) to be inspected changes abruptly at “immediately after the start of inspection” or “when the frequency of the operation clock (CK) is switched”. As a result, voltage fluctuation of the power supply terminal 142 of the LSI 140 (that is, fluctuation of the power supply line inside the LSI) occurs.

本実施形態では、電源電圧の大きな変動が予想されるタイミング(検査開始直後や動作クロックCKの周波数を切り換える際)において、動作クロック周波数を、所望の周波数にいっきに引き上げる(あるいは引き下げる)のではなく、時間経過と共に徐々に(緩やかに)変化させるという手法(動作クロック周波数の動的管理手法)を採用する。   In the present embodiment, at the timing when a large fluctuation of the power supply voltage is expected (immediately after the start of inspection or when the frequency of the operation clock CK is switched), the operation clock frequency is not increased (or decreased) to a desired frequency at the same time. A method of changing gradually (slowly) with time (dynamic management method of operation clock frequency) is adopted.

LSI140における総消費電流は、動作クロックの周波数が高速化されるほど増大する。したがって、動作クロックの、時間軸上における周波数変化を緩やかにすれば、LSI140における消費電流の変化も緩やかになり、したがって、電源電圧の揺れ(リンギング)も最小限に抑えることができる。   The total current consumption in the LSI 140 increases as the frequency of the operation clock increases. Therefore, if the frequency change of the operation clock on the time axis is made gentle, the change in the current consumption in the LSI 140 becomes gentle, and therefore the fluctuation (ringing) of the power supply voltage can be minimized.

図1のLSIテスタ100は、PLLシンセサイザを用いて動作クロックCKの周波数を変化させる。すなわち、動作クロック生成回路120は、A/D変換器121と、位相比較器122と、ローパスフィルタ(LPF)123と、デジタルVCO(124)と、可変分周器(分周比N)125とで構成されるPLLを内蔵しており、可変分周器の分周比Nを多段階に切り換える(あるいは、連続的に変化させる)ことにより、デジタルVCO124から出力されるクロックCKの周波数を、時間に対して緩やかに変化させることができる。可変分周器125における分周比Nは、クロック周波数調整回路130から出力される制御信号S1により変化する。   The LSI tester 100 of FIG. 1 changes the frequency of the operation clock CK using a PLL synthesizer. That is, the operation clock generation circuit 120 includes an A / D converter 121, a phase comparator 122, a low-pass filter (LPF) 123, a digital VCO (124), a variable frequency divider (frequency division ratio N) 125, The frequency of the clock CK output from the digital VCO 124 is changed over time by switching the frequency dividing ratio N of the variable frequency divider in multiple stages (or continuously changing it). Can be changed gradually. The frequency division ratio N in the variable frequency divider 125 changes according to the control signal S1 output from the clock frequency adjustment circuit 130.

図2は、検査時における電源電圧、電源ラインを流れる電流および動作クロックの周波数の関係を示す波形図である。図2において、参照符号20は、検査対象のLSI(DUT)140の電源端子142における電源電圧の特性を示す特性線であり、参照符号21は、電源端子142に流れる電流(電源ラインの電流)の電流量を示す特性線であり、参照符号22は、LSI(DUT)140に供給される動作クロックCKの周波数特性を示す特性線である。   FIG. 2 is a waveform diagram showing the relationship between the power supply voltage, the current flowing through the power supply line, and the frequency of the operation clock at the time of inspection. In FIG. 2, reference numeral 20 is a characteristic line indicating the characteristic of the power supply voltage at the power supply terminal 142 of the LSI (DUT) 140 to be inspected, and reference numeral 21 is a current flowing through the power supply terminal 142 (current of the power supply line). The reference numeral 22 is a characteristic line indicating the frequency characteristic of the operation clock CK supplied to the LSI (DUT) 140.

検査開始時点(あるいは動作クロックの周波数切換時点)である時刻t1から時刻t2に渡って、動作クロックCKの周波数22を徐々に高めていく。これにより、電源ラインに流れる電流量の変化(特性線21参照)も緩やかとなり(すなわち、電流量が急激に増大せず)、したがって、電源電圧の変動幅aが小さくなる。   The frequency 22 of the operation clock CK is gradually increased from the time t1 which is the inspection start time (or operation clock frequency switching time) to the time t2. As a result, the change in the amount of current flowing through the power supply line (see the characteristic line 21) also becomes gradual (that is, the amount of current does not increase rapidly), and therefore the fluctuation range a of the power supply voltage is reduced.

また、同様に、検査終了時点(あるいは動作クロックの周波数切換時点)である時刻t3から時刻t4に渡って、動作クロックCKの周波数を徐々に低下させていく。これにより、電源ラインに流れる電流の変化も緩やかとなり(すなわち、電流量が急激に減少せず)、電源電圧の変動幅bが小さくなる。   Similarly, the frequency of the operation clock CK is gradually decreased from time t3, which is the time point when the inspection is completed (or when the operation clock frequency is switched), to time t4. As a result, the change in the current flowing through the power supply line also becomes gentle (that is, the amount of current does not decrease rapidly), and the fluctuation width b of the power supply voltage becomes small.

(第2の実施形態)
図3は、本発明の半導体装置(LSI)の主要な構成の一例を示すブロック図である。前掲の実施形態では、LSIテスタにおいて動作クロックの周波数を制御していたが、本実施形態では、半導体装置の内部において、動作クロックの周波数の制御(周波数変換)を行う。すなわち、検査対象のLSI(DUT)140の内部に、動作周波数制御回路142が設けられる。この動作周波数制御回路142は、LSIテスタ100から供給されるクロックCKを分周し、内部回路の動作クロックCLKを生成する。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a main configuration of the semiconductor device (LSI) of the present invention. In the above-described embodiment, the frequency of the operation clock is controlled in the LSI tester. However, in this embodiment, the control of the frequency of the operation clock (frequency conversion) is performed inside the semiconductor device. That is, the operating frequency control circuit 142 is provided inside the LSI (DUT) 140 to be inspected. The operating frequency control circuit 142 divides the clock CK supplied from the LSI tester 100 to generate an operating clock CLK for the internal circuit.

この動作クロックCLKの周波数を、図2の下側の特性線22に示されるとおりに制御する。すなわち、動作クロックCLKの周波数を徐々に増加、あるいは低下させるようにする。これにより、電源ラインに流れる電流の変化が緩やかとなり(すなわち、電流量の急峻な変化が抑制され)、したがって、電源電圧の変動幅を小さくすることができる。   The frequency of the operation clock CLK is controlled as indicated by the lower characteristic line 22 in FIG. That is, the frequency of the operation clock CLK is gradually increased or decreased. As a result, the change in the current flowing through the power supply line becomes gradual (that is, a steep change in the amount of current is suppressed), and therefore the fluctuation range of the power supply voltage can be reduced.

(第3の実施形態)
前掲の実施形態では、動作クロックの周波数を制御していたが、本発明では、半導体装置(LSI)の内部回路を複数の動作領域に分割し、検査対象とする動作領域の数を調整して消費電流の急激な変化を抑制する、という手法を採用する。すなわち、LSIの内部回路を複数のブロック(動作領域)に分け、かつ、各ブロック(動作領域)の動作を個別に制御可能としておく。
(Third embodiment)
In the above-described embodiment, the frequency of the operation clock is controlled. However, in the present invention, the internal circuit of the semiconductor device (LSI) is divided into a plurality of operation regions, and the number of operation regions to be inspected is adjusted. A method of suppressing a rapid change in current consumption is adopted. That is, the internal circuit of the LSI is divided into a plurality of blocks (operation areas), and the operation of each block (operation area) can be individually controlled.

ここで、各ブロック(動作領域)を一斉に動作させて検査を行うと、トータルの消費電流量が増え、検査開始時や検査終了時、あるいは、動作クロックの周波数切換時において、大電流が流れ、電源ラインにおける電流変動が顕著となってしまう。   Here, if each block (operation area) is operated at the same time for inspection, the total current consumption increases, and a large current flows at the start or end of the inspection or when the frequency of the operation clock is switched. , Current fluctuations in the power supply line become noticeable.

したがって、本実施形態では、検査開始時や検査終了時、あるいは、動作クロックの周波数切換時において、検査対象とする回路ブロック(動作領域)の数を、少しずつ増やす(あるいは少しずつ減らす)ように制御する。これにより、LSIの電源ラインを流れる電流の急激な変動が抑えられ、これに伴い、電源電圧の揺れが抑制される。   Therefore, in this embodiment, the number of circuit blocks (operation areas) to be inspected is increased little by little (or gradually reduced) at the start of inspection, at the end of inspection, or at the time of switching the operation clock frequency. Control. As a result, rapid fluctuations in the current flowing through the power supply line of the LSI are suppressed, and accordingly, fluctuations in the power supply voltage are suppressed.

図4は、本発明の半導体装置(LSI)の主要な構成の他の例を示すブロック図である。図示されるように、LSI(DUT)140の内部は、3つの回路ブロック(動作領域)A,B,Cに分割され、各回路ブロック(動作領域)の動作/非動作を、各々独立に制御することができる。   FIG. 4 is a block diagram showing another example of the main configuration of the semiconductor device (LSI) of the present invention. As shown in the figure, the interior of the LSI (DUT) 140 is divided into three circuit blocks (operation areas) A, B, and C, and the operation / non-operation of each circuit block (operation area) is controlled independently. can do.

各回路ブロック(動作領域)の動作/非動作は、動作領域制御回路150によって制御される。すなわち、動作領域制御回路150は、LSIテスタ100から供給されるクロックCKに基づき、3系統の動作クロックCLK1,CLK2,CLK3を生成し、各々の動作クロックを、3つの回路ブロック(動作領域)A,B,Cの各々に供給すること(および、その供給を停止すること)ができる。   The operation / non-operation of each circuit block (operation area) is controlled by the operation area control circuit 150. That is, the operation area control circuit 150 generates three systems of operation clocks CLK1, CLK2, and CLK3 based on the clock CK supplied from the LSI tester 100, and each of the operation clocks is converted into three circuit blocks (operation areas) A. , B, and C can be supplied (and the supply can be stopped).

3系統の動作クロックCLK1,CLK2,CLK3は、LSIテスタ100から供給されるクロックCKそのものであってもよく、また、そのクロックCKを周波数変換して得られるものでもよい。動作クロックCLK1〜CLK3の供給/供給停止を、適宜、制御することにより、3つの回路ブロック(動作領域)A,B,Cの動作/非動作を個別に制御することができる。   The three operation clocks CLK1, CLK2, and CLK3 may be the clock CK itself supplied from the LSI tester 100, or may be obtained by frequency conversion of the clock CK. The operation / non-operation of the three circuit blocks (operation areas) A, B, and C can be individually controlled by appropriately controlling supply / stop of the operation clocks CLK1 to CLK3.

図5は、検査時における、動作状態にある回路ブロック(動作領域)の数と、電源ラインにおける電流量の変動および電源電圧の変動の関係を示す波形図である。図中、参照符号50は、LSI(DUT)100の電源電圧の変動を示す特性線であり、参照符号51は、LSI(DUT)100の電源ラインに流れる電流量の変動を示す特性線である。   FIG. 5 is a waveform diagram showing the relationship between the number of circuit blocks (operation regions) in the operating state, the fluctuation in the amount of current in the power supply line, and the fluctuation in the power supply voltage at the time of inspection. In the figure, reference numeral 50 is a characteristic line showing fluctuations in the power supply voltage of the LSI (DUT) 100, and reference numeral 51 is a characteristic line showing fluctuations in the amount of current flowing in the power supply line of the LSI (DUT) 100. .

また、図5の下側には、動作状態にある回路ブロック(動作領域)の数を、時刻(期間)と関連付けて示している。ここで、T1(A)という表記は、期間T1において、動作している回路ブロック(動作領域)は、“A”のみであることを示す。他の表記についても同様である。   In the lower part of FIG. 5, the number of circuit blocks (operation areas) in the operation state is shown in association with time (period). Here, the notation T1 (A) indicates that the operating circuit block (operation area) is only “A” in the period T1. The same applies to other notations.

図示されるように、期間T1(時刻t3〜t4)では、回路ブロック(動作領域)Aのみが動作し、期間T2(時刻t4〜t5)では、回路ブロック(動作領域)AおよびBが動作し、期間T3(時刻t5〜t6)では、回路ブロック(動作領域)A,BおよびCが動作し、期間T4(時刻t5〜t7)では、回路ブロック(動作領域)AおよびBが動作し、期間T5(時刻t7〜t8)では、回路ブロック(動作領域)Aのみが動作する。   As illustrated, only the circuit block (operation region) A operates in the period T1 (time t3 to t4), and the circuit blocks (operation regions) A and B operate in the period T2 (time t4 to t5). In the period T3 (time t5 to t6), the circuit blocks (operation areas) A, B and C operate, and in the period T4 (time t5 to t7), the circuit blocks (operation areas) A and B operate. At T5 (time t7 to t8), only the circuit block (operation area) A operates.

このように、一つの検査開始時(図中の時刻t3)において、全回路ブロック(動作領域)を同時に動作状態にするのではなく、少しずつ動作状態に移行させていくことにより、消費電流の変動幅が小さくなる。したがって、電源電圧の変動を抑制することができる。同様に、一つの検査の終了時点(図中の時刻t6)において、全回路ブロック(動作領域)を同時に非動作状態にするのではなく、少しずつ非動作状態に移行させていくことにより、消費電流の変動幅が小さくなる。したがって、電源電圧の変動を抑制することができる。   In this way, at the start of one inspection (time t3 in the figure), the current consumption is reduced by shifting all the circuit blocks (operation areas) to the operation state at the same time, rather than at the same time. The fluctuation range becomes smaller. Therefore, fluctuations in the power supply voltage can be suppressed. Similarly, at the end of one inspection (time t6 in the figure), the entire circuit block (operating area) is not inactivated at the same time, but is gradually shifted to the inoperative state, thereby consuming The fluctuation range of the current is reduced. Therefore, fluctuations in the power supply voltage can be suppressed.

(第4の実施形態)
本実施形態では、動作クロックの周波数を、帰還制御系を用いて制御し、電源電圧の変動を抑制する。図6は、本発明の半導体装置の検査方法(動作クロックの周波数を動的に制御しつつ検査を行う検査方法)を実施するためのシステム構成を示す図である。
(Fourth embodiment)
In this embodiment, the frequency of the operation clock is controlled using a feedback control system to suppress fluctuations in the power supply voltage. FIG. 6 is a diagram showing a system configuration for carrying out a semiconductor device inspection method (inspection method in which inspection is performed while dynamically controlling the frequency of an operation clock) according to the present invention.

図示されるように、この半導体検査システムは、LSIテスタ100と、検査対象のLSI(DUT)140(内部回路143および電源電圧モニタ回路160を内蔵する)と、クロック周波数調整回路170と、で構成される。   As shown in the figure, this semiconductor inspection system includes an LSI tester 100, an inspection target LSI (DUT) 140 (which includes an internal circuit 143 and a power supply voltage monitor circuit 160), and a clock frequency adjustment circuit 170. Is done.

LSIテスタ100は、LSI(DUT)140の内部回路143に、電源電圧(EV)および動作クロック(CK)を供給する。電源電圧モニタ回路160は、LSI(DUT)140における電源電圧(EV)をモニタし、そのモニタ結果を示す信号S7を、クロック周波数調整回路170に送る。クロック周波数調整回路170は、モニタ結果を示す信号S7に基づいて、動作クロック(CK)の周波数を制御するための制御信号S8をLSIテスタ100に送る。これにより、LSI(DUT)140に供給される動作クロックの周波数(CK)が変化する。   The LSI tester 100 supplies a power supply voltage (EV) and an operation clock (CK) to the internal circuit 143 of the LSI (DUT) 140. The power supply voltage monitor circuit 160 monitors the power supply voltage (EV) in the LSI (DUT) 140 and sends a signal S 7 indicating the monitoring result to the clock frequency adjustment circuit 170. The clock frequency adjusting circuit 170 sends a control signal S8 for controlling the frequency of the operation clock (CK) to the LSI tester 100 based on the signal S7 indicating the monitoring result. As a result, the frequency (CK) of the operation clock supplied to the LSI (DUT) 140 changes.

具体的には、LSI(DUT)140の電源電圧(EV)の低下が検出された場合には、クロック周波数調整回路170は、動作クロック(CK)の周波数を低速化させるように制御信号S8を出力する(逆に、電源電圧(EV)の上昇が検出された場合には、動作クロック(CK)の周波数を高速化させる)。すなわち、LSI(DUT)140の電源電圧(EV)が瞬時的に低下しているということは、電源ラインを大電流が流れて大きな電圧降下が発生しているということを意味する。   Specifically, when a decrease in the power supply voltage (EV) of the LSI (DUT) 140 is detected, the clock frequency adjustment circuit 170 generates the control signal S8 so as to reduce the frequency of the operation clock (CK). (On the contrary, when an increase in the power supply voltage (EV) is detected, the frequency of the operation clock (CK) is increased). That is, the fact that the power supply voltage (EV) of the LSI (DUT) 140 is instantaneously reduced means that a large voltage drop occurs due to a large current flowing through the power supply line.

したがって、この場合には、動作クロック(CK)を低速化させ、LSI(DUT)140内の回路ブロックに流れる電流の量(消費電流量)を減少させることにより、電源ラインの電圧変動を抑制することができる。負帰還制御を行うことにより、的確な制御を実現することができる。   Therefore, in this case, the operation clock (CK) is slowed down, and the amount of current (consumption current amount) flowing through the circuit block in the LSI (DUT) 140 is reduced, thereby suppressing the voltage fluctuation of the power supply line. be able to. By performing negative feedback control, accurate control can be realized.

(第5の実施形態)
図7は、本発明の半導体装置の検査方法(動作クロックの周波数を動的に制御しつつ検査を行う検査方法)を実施するための、半導体装置の主要な構成を示すブロック図である。本実施形態も、第4の実施形態と同様に、動作クロックの周波数を、帰還制御系を用いて制御して電源電圧の変動を抑制する。ただし、本実施形態では、検査対象であるLSI(DUT)140の内部に電源電圧モニタ回路180を設ける。つまり、LSI140の内部に設けられた電源電圧モニタ回路180が電源ラインの電圧変動を監視し、その監視結果に基づき、動作周波数調整回路182に制御信号S9を出力し、動作周波数調整回路182が、制御信号S9に従って、LSIテスタ100から供給されるクロック(CK)の周波数変換処理を行い、動作クロック(CLK)を生成する。
(Fifth embodiment)
FIG. 7 is a block diagram showing a main configuration of a semiconductor device for carrying out a semiconductor device inspection method (inspection method in which inspection is performed while dynamically controlling the frequency of an operation clock) according to the present invention. In the present embodiment, similarly to the fourth embodiment, the frequency of the operation clock is controlled using a feedback control system to suppress fluctuations in the power supply voltage. However, in this embodiment, the power supply voltage monitor circuit 180 is provided inside the LSI (DUT) 140 to be inspected. That is, the power supply voltage monitor circuit 180 provided in the LSI 140 monitors the voltage fluctuation of the power supply line, and outputs the control signal S9 to the operating frequency adjusting circuit 182 based on the monitoring result. The operating frequency adjusting circuit 182 In accordance with the control signal S9, frequency conversion processing of the clock (CK) supplied from the LSI tester 100 is performed to generate an operation clock (CLK).

制御の具体例は、第4の実施形態と同じであり、例えば、LSI(DUT)140の電源電圧(EV)の低下が検出された場合には、動作クロック(CLK)の周波数が低下し、逆に、電源電圧(EV)の上昇が検出された場合には、動作クロック(CLK)の周波数が上昇する。   A specific example of the control is the same as that in the fourth embodiment. For example, when a decrease in the power supply voltage (EV) of the LSI (DUT) 140 is detected, the frequency of the operation clock (CLK) decreases, Conversely, when an increase in power supply voltage (EV) is detected, the frequency of the operation clock (CLK) increases.

本実施形態の場合、LSIテスタ100側に電源電圧モニタ回路を設ける必要がなく、その分、LSIテスタ100の負担が軽減される。また、LSI140の内部において、電源電圧のモニタ、およびモニタ結果に基づく動作クロックの周波数調整が行われるため、帰還系の経路長が短く、迅速な帰還制御を行うことができる。   In the present embodiment, it is not necessary to provide a power supply voltage monitor circuit on the LSI tester 100 side, and the burden on the LSI tester 100 is reduced accordingly. Further, since the power supply voltage is monitored inside the LSI 140 and the frequency of the operation clock is adjusted based on the monitoring result, the path length of the feedback system is short and prompt feedback control can be performed.

(第6の実施形態)
半導体検査の開始時には、LSI内部の回路ブロックが一斉に動作するため、急激な電源電圧の変動が生じやすく、大きな電源電圧の揺れが生じると、以後の正確な検査ができなくなる。この点に着目し、本実施形態では、LSIの内部において検査開始時点からの経過時間を計測し、時間経過と共に、動作クロックの周波数を徐々に変化させることで消費電流量の急激な変動を防止し、大きな電源電圧の変動を抑制する。
(Sixth embodiment)
At the start of semiconductor inspection, the circuit blocks inside the LSI operate at the same time, so that sudden power supply voltage fluctuations are likely to occur, and if a large power supply voltage fluctuation occurs, subsequent accurate inspection cannot be performed. Focusing on this point, in this embodiment, the elapsed time from the start of the test is measured inside the LSI, and the frequency of the operation clock is gradually changed with the passage of time to prevent rapid fluctuations in the current consumption. And suppresses large fluctuations in power supply voltage.

図8は本発明の半導体装置の検査方法(検査開始時において、動作クロックの周波数を経過時間に応じて制御しつつ検査を行う検査方法)を実施するための、半導体装置の構成を示すブロック図である。図示されるように、検査対象のLSI(DUT)140内には、検査開始時点からの経過時間を計測するためのカウンタ190と、動作周波数調整回路182と、が設けられている。   FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of a semiconductor device for carrying out a semiconductor device inspection method (inspection method in which inspection is performed while controlling the frequency of an operation clock according to the elapsed time at the start of inspection) according to the present invention. It is. As shown in the figure, in the LSI (DUT) 140 to be inspected, a counter 190 for measuring the elapsed time from the inspection start time and an operating frequency adjusting circuit 182 are provided.

LSIテスタ100から供給されるクロック(CK)は、カウンタ190と、動作周波数調整回路182に供給される。カウンタ190は、検査が開始されると、クロック(CK)に同期してカウントを行い、カウント値を動作周波数調整回路182に与える。動作周波数調整回路182は、カウンタ190からのカウント値に基づき、検査開始直後は、動作クロック(CLK)の周波数を低くし、時間経過と共に、徐々に高めていくように制御する。これにより、消費電流量が急激に変化することを防止し、大きな電源電圧の変動が生じるのを抑制することができる。   The clock (CK) supplied from the LSI tester 100 is supplied to the counter 190 and the operating frequency adjusting circuit 182. When the inspection is started, the counter 190 counts in synchronization with the clock (CK) and supplies the count value to the operating frequency adjustment circuit 182. Based on the count value from the counter 190, the operating frequency adjusting circuit 182 controls the frequency of the operating clock (CLK) to be lowered immediately after the start of inspection and gradually increased with time. As a result, it is possible to prevent the current consumption from changing abruptly and to suppress a large fluctuation in the power supply voltage.

(第7の実施形態)
前掲の実施形態では、LSIテスタと、検査対象のLSIとが分離されていることを前提としていたが、本実施形態では、検査回路が、LSI内部に組み込まれていることを想定している。図9は、本発明の半導体装置方法(動作クロックの周波数を動的に変更する方法)を実施するための、テスト回路を内蔵する半導体装置の構成を示すブロック図である。
(Seventh embodiment)
In the above-described embodiment, it is assumed that the LSI tester and the LSI to be inspected are separated, but in this embodiment, it is assumed that the inspection circuit is incorporated in the LSI. FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a semiconductor device incorporating a test circuit for carrying out the semiconductor device method (method of dynamically changing the frequency of the operation clock) of the present invention.

図示されるように、LSI(DU7)140には、内部回路210を検査するための、BIST(Built In Self Test)回路200が搭載されている。BIST回路200には、クロック周波数調整回路204と、LSIテスト回路202が設けられている。LSIテスト回路202は、LSI210に、電源電圧(EV)および動作クロック(CK)を供給すると共に、動作クロック(CK)の周波数を、クロック周波数調整回路204からの制御信号に基づいて動的に変化させることができる。   As shown in the figure, an LSI (DU7) 140 is equipped with a BIST (Built In Self Test) circuit 200 for inspecting the internal circuit 210. The BIST circuit 200 is provided with a clock frequency adjusting circuit 204 and an LSI test circuit 202. The LSI test circuit 202 supplies a power supply voltage (EV) and an operation clock (CK) to the LSI 210 and dynamically changes the frequency of the operation clock (CK) based on a control signal from the clock frequency adjustment circuit 204. Can be made.

本実施形態では、電源電圧の大きな変動が予想されるタイミング(検査開始直後や動作クロックCKの周波数を切り換える際)において、動作クロック(CK)の周波数を、所望の周波数にいっきに引き上げる(あるいは引き下げる)のではなく、時間経過と共に徐々に、緩やかに変化させる。これにより、LSIの消費電流量が急激に変化することを防止し、大きな電源電圧の変動が生じるのを抑制することができる。したがって、BIST回路を内蔵するシステムLSIや大規模メモリLSIにおいても、検査時における電源電圧の変動を抑制することができる。   In the present embodiment, the frequency of the operation clock (CK) is simultaneously raised (or lowered) to a desired frequency at the timing at which a large fluctuation in the power supply voltage is expected (immediately after the start of inspection or when the frequency of the operation clock CK is switched). Instead of changing gradually over time. As a result, it is possible to prevent the amount of current consumption of the LSI from changing suddenly, and to suppress the occurrence of large power supply voltage fluctuations. Therefore, even in a system LSI or a large-scale memory LSI incorporating a BIST circuit, fluctuations in the power supply voltage during inspection can be suppressed.

(第8の実施形態)
前掲の実施形態から明らかなように、本発明では、LSIにおける消費電流量の急激な変化を回避し、電源電圧の変動を抑制する方法を採用する。この方法(半導体装置の検査方法)の内容をまとめると以下のようになる。
(Eighth embodiment)
As is apparent from the above-described embodiments, the present invention employs a method that avoids a rapid change in the amount of current consumption in the LSI and suppresses fluctuations in the power supply voltage. The contents of this method (semiconductor device inspection method) are summarized as follows.

すなわち、本発明の半導体装置の検査方法は、基本的には、半導体検査装置から検査対象の半導体装置に電源電圧およびクロックを供給する第1のステップと、半導体装置の検査の途中において、前記半導体検査装置から供給される前記クロック、あるいは前記クロックに基づいて生成されるクロックにより動作する前記半導体装置内部の動作領域における消費電流量の、時間軸上における急峻な変化を抑制し、これによって前記電源電圧の変動を抑制する第2のステップと、を含むものである。   That is, the semiconductor device inspection method of the present invention basically includes a first step of supplying a power supply voltage and a clock from a semiconductor inspection device to a semiconductor device to be inspected, and the semiconductor device in the middle of the inspection of the semiconductor device. A rapid change on the time axis of the current consumption amount in the operation region inside the semiconductor device that operates based on the clock supplied from the inspection device or a clock generated based on the clock is suppressed, and thereby the power supply And a second step of suppressing voltage fluctuation.

具体的には、上述の第2のステップにおいて、半導体検査装置から供給されるクロック、あるいはそのクロックに基づいて半導体装置の内部にて生成されるクロックの周波数が、急峻に変化することを避けるように制御を行う。あるいは、帰還制御系を構成し、半導体装置の内部において、半導体検査装置から供給される電源電圧の値をモニタし、その電源電圧値の急峻な変化を抑制するように、半導体検査装置から供給されるクロック、あるいは半導体装置の内部において生成されるクロックの周波数を制御する。   Specifically, in the second step described above, it is avoided that the clock supplied from the semiconductor inspection apparatus or the frequency of the clock generated inside the semiconductor apparatus based on the clock changes sharply. To control. Alternatively, a feedback control system is configured, the value of the power supply voltage supplied from the semiconductor inspection device is monitored inside the semiconductor device, and the power supply voltage value is supplied from the semiconductor inspection device so as to suppress a sharp change in the power supply voltage value. Or the frequency of a clock generated inside the semiconductor device.

また、検査開始直後における大きな電圧変動を、簡単な構成でもって効率的に抑制するために、半導体装置内部で検査開始時点からの経過時間を計測し、その計測値に基づき、検査開始直後は、クロックの周波数を低く抑え、時間経過と共に徐々に周波数を高めるように制御する。   In addition, in order to efficiently suppress a large voltage fluctuation immediately after the start of inspection with a simple configuration, the elapsed time from the start of inspection is measured inside the semiconductor device, and based on the measured value, immediately after the start of inspection, The clock frequency is controlled to be low and the frequency is gradually increased with time.

また、クロック周波数を変化させる代わりに、半導体装置内部の回路を複数の動作領域(回路ブロック)に分割し、各動作領域の動作/非動作を個別に制御可能とし、動作状態にある動作領域の数を、時間に対して徐々に変化させることで、消費電流の急激な変化を防止し、電源電圧の変動を抑制することもできる。   In addition, instead of changing the clock frequency, the circuit inside the semiconductor device is divided into a plurality of operation areas (circuit blocks), and the operation / non-operation of each operation area can be individually controlled. By gradually changing the number with respect to time, it is possible to prevent a rapid change in current consumption and to suppress fluctuations in the power supply voltage.

以上説明したように、本実施形態によれば、半導体装置の「動作クロックの周波数」あるいは「動作領域の数」を、ソフトウエアまたはハードウエアにより制御し、半導体装置における「動作電流」の急激な変動を抑制することにより、「電源ラインの電圧変動」を最小限に抑えることが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the “operation clock frequency” or the “number of operation regions” of the semiconductor device is controlled by software or hardware, and the “operation current” in the semiconductor device is rapidly increased. By suppressing the fluctuation, the “voltage fluctuation of the power supply line” can be minimized.

従来技術では、半導体装置を検査する際に大きな電源電圧変動が生じ、正確に検査を実施することができなかったが、本発明は、電源電圧の変動を極力抑えることが可能となり、これにより、高速化、高集積化により大電流を消費する半導体デバイス(システムLSIや大規模メモリ等)に関して、正確な電圧特性の評価、および安定した検査が実現される。また、本発明の検査システムは、比較的構成が簡単であり、実現しやすいというメリットがある。   In the prior art, when a semiconductor device is inspected, a large power supply voltage fluctuation occurs, and the inspection cannot be performed accurately, but the present invention can suppress the power supply voltage fluctuation as much as possible. Accurate voltage characteristic evaluation and stable inspection are realized for semiconductor devices (system LSI, large-scale memory, etc.) that consume a large current due to high speed and high integration. The inspection system of the present invention has a merit that it is relatively simple in configuration and easy to implement.

本発明の半導体装置の検査方法は、半導体装置の「動作クロックの周波数」あるいは「動作領域の数」を、ソフトウエアまたはハードウエアにより制御し、半導体装置における「動作電流」の急激な変動を抑制することにより、「電源ラインの電圧変動」を最小限に抑えることが可能となるという効果を有し、半導体検査装置(LSIテスタやBIST回路等)および半導体装置(システムLSIや大規模メモリ等)として有用である。   According to the semiconductor device inspection method of the present invention, the “operation clock frequency” or “number of operation regions” of the semiconductor device is controlled by software or hardware to suppress rapid fluctuations in “operation current” in the semiconductor device. By doing so, it is possible to minimize the “voltage fluctuation of the power supply line”, and a semiconductor inspection device (LSI tester, BIST circuit, etc.) and semiconductor device (system LSI, large-scale memory, etc.) Useful as.

本発明の半導体検査装置(LSIテスタ)の主要な構成の一例を示すブロック図The block diagram which shows an example of the main structures of the semiconductor inspection apparatus (LSI tester) of this invention 検査時における電源電圧、電源ラインを流れる電流および動作クロックの周波数の関係を示す波形図Waveform diagram showing the relationship between the power supply voltage, current flowing through the power supply line, and the frequency of the operating clock during inspection 本発明の半導体装置(LSI)の主要な構成の一例を示すブロック図1 is a block diagram showing an example of a main configuration of a semiconductor device (LSI) of the present invention 本発明の半導体装置(LSI)の主要な構成の他の例を示すブロック図The block diagram which shows the other example of main structures of the semiconductor device (LSI) of this invention 検査時における、動作状態にある回路ブロック(動作領域)の数と、電源ラインにおける電流量の変動および電源電圧の変動の関係を示す波形図Waveform diagram showing the relationship between the number of circuit blocks (operating regions) in the operating state, fluctuations in the amount of current in the power supply line, and fluctuations in the power supply voltage at the time of inspection 本発明の半導体装置の検査方法(動作クロックの周波数を動的に制御しつつ検査を行う検査方法)を実施するためのシステム構成System configuration for implementing semiconductor device inspection method (inspection method in which inspection is performed while dynamically controlling frequency of operation clock) of the present invention 本発明の半導体装置の検査方法(動作クロックの周波数を動的に制御しつつ検査を行う検査方法)を実施するための、半導体装置の主要な構成を示すブロックThe block which shows the main structures of the semiconductor device for enforcing the inspection method (inspection method which inspects while controlling the frequency of an operation clock dynamically) of the semiconductor device of the present invention 本発明の半導体装置の検査方法(検査開始時において、動作クロックの周波数を経過時間に応じて制御しつつ検査を行う検査方法)を実施するための、半導体装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the semiconductor device for enforcing the inspection method (inspection method which inspects while controlling the frequency of an operation clock according to elapsed time at the time of an inspection start) of the semiconductor device of the present invention 本発明の半導体装置方法(動作クロックの周波数を動的に変更する方法)を実施するための、テスト回路を内蔵する半導体装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the semiconductor device which incorporates the test circuit for enforcing the semiconductor device method (method which changes the frequency of an operation clock dynamically) of this invention 半導体検査装置(LSIテスタ)の電源ユニットの構成例を示すブロック図Block diagram showing a configuration example of a power supply unit of a semiconductor inspection apparatus (LSI tester) 検査対象である半導体装置の動作に伴って大電流の変動が生じた場合に、電源電圧が急激に変動する様子を示す波形図Waveform diagram showing how the power supply voltage fluctuates suddenly when a large current fluctuates with the operation of the semiconductor device being inspected

符号の説明Explanation of symbols

100 LSIテスタ(半導体検査装置)
110 電源回路
120 PLLシンセサイザを利用した動作クロック生成回路
121 A/D変換器
122 位相比較器
123 ローパスフィルタ(LPF)
124 デジタルVCO
125 可変分周器(分周比N)
130 クロック周波数調整回路
140 検査対象のLSI(DUT)
142 電源端子
144 クロック端子
100 LSI tester (semiconductor inspection equipment)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 Power supply circuit 120 Operation clock generation circuit using PLL synthesizer 121 A / D converter 122 Phase comparator 123 Low pass filter (LPF)
124 Digital VCO
125 Variable frequency divider (frequency division ratio N)
130 Clock frequency adjustment circuit 140 LSI to be tested (DUT)
142 Power supply terminal 144 Clock terminal

Claims (11)

半導体検査装置から検査対象の半導体装置に電源電圧およびクロックを供給する第1のステップと、
前記半導体検査装置から供給されるクロックまたは該クロックに基づいて前記半導体装置の内部で生成されるクロックを用いて動作する前記半導体装置の内部回路の消費電流量の時間変化率を抑制する第2のステップと、
を含む半導体装置の検査方法。
A first step of supplying a power supply voltage and a clock from a semiconductor inspection device to a semiconductor device to be inspected;
A second method for suppressing a time change rate of a current consumption amount of an internal circuit of the semiconductor device that operates using a clock supplied from the semiconductor inspection device or a clock generated inside the semiconductor device based on the clock. Steps,
A method for inspecting a semiconductor device including:
請求項1記載の半導体装置の検査方法であって、
前記第2のステップは、前記半導体検査装置から供給されるクロックまたは該クロックに基づいて前記半導体装置の内部で生成されるクロックの周波数を制御する半導体装置の検査方法。
An inspection method for a semiconductor device according to claim 1,
The second step is a semiconductor device inspection method for controlling a clock supplied from the semiconductor inspection device or a frequency of a clock generated inside the semiconductor device based on the clock.
請求項2記載の半導体装置の検査方法であって、
前記第2のステップは、前記半導体検査装置から供給される前記電源電圧の値に基づいて周波数を制御する半導体装置の検査方法。
A method for inspecting a semiconductor device according to claim 2,
The second step is a semiconductor device inspection method for controlling a frequency based on a value of the power supply voltage supplied from the semiconductor inspection device.
請求項2記載の半導体装置の検査方法であって、
前記第2のステップは、前記半導体検査装置から供給されるクロックまたは該クロックに基づいて前記半導体装置の内部で生成されるクロックの前記半導体装置の検査開始時の周波数を抑える半導体装置の検査方法。
A method for inspecting a semiconductor device according to claim 2,
The second step is a method of inspecting a semiconductor device that suppresses a frequency at the start of inspection of the semiconductor device of a clock supplied from the semiconductor inspection device or a clock generated inside the semiconductor device based on the clock.
請求項1記載の半導体装置の検査方法であって、
前記第2のステップは、前記半導体検査装置から供給されるクロックまたは該クロックに基づいて前記半導体装置の内部で生成されるクロックにより動作する前記半導体装置の内部回路の動作領域の数を制御する半導体装置の検査方法。
An inspection method for a semiconductor device according to claim 1,
The second step is a semiconductor for controlling the number of operation regions of an internal circuit of the semiconductor device that operates based on a clock supplied from the semiconductor inspection device or a clock generated inside the semiconductor device based on the clock. Device inspection method.
検査対象の半導体装置に電源電圧およびクロックを供給する手段と、
前記検査対象の半導体装置に供給するクロックの周波数を制御する周波数制御手段と、
を有する半導体検査装置。
Means for supplying a power supply voltage and a clock to a semiconductor device to be inspected;
Frequency control means for controlling the frequency of a clock supplied to the semiconductor device to be inspected;
A semiconductor inspection apparatus.
半導体検査装置から供給されるクロックに基づいて前記半導体装置の内部で生成されるクロックの周波数を制御する周波数制御手段を有する半導体装置。   A semiconductor device comprising frequency control means for controlling a frequency of a clock generated inside the semiconductor device based on a clock supplied from a semiconductor inspection device. 半導体検査装置から供給される電源電圧の値に基づいて、前記周波数制御手段を制御する信号を生成するモニタ手段を備える請求項7記載の半導体装置。   8. The semiconductor device according to claim 7, further comprising monitor means for generating a signal for controlling the frequency control means based on a value of a power supply voltage supplied from the semiconductor inspection apparatus. 半導体装置の検査開始時点からの経過時間を計測する計測手段と、
計測値に基づいて、前記半導体検査装置から供給されるクロックまたは該クロックに基づいて前記半導体装置の内部で生成されるクロックの検査開始直後の周波数を抑制する周波数制御手段と、
を有する半導体装置。
A measuring means for measuring an elapsed time from the inspection start time of the semiconductor device;
A frequency control means for suppressing a frequency immediately after the start of inspection of a clock supplied from the semiconductor inspection apparatus based on a measured value or a clock generated inside the semiconductor apparatus based on the clock;
A semiconductor device.
半導体検査装置から供給されるクロックまたは該クロックに基づいて前記半導体装置の内部で生成されるクロックにより動作する前記半導体装置の内部回路の動作領域の数を制御する動作領域数制御手段を有する半導体装置。   A semiconductor device having an operation region number control means for controlling the number of operation regions of an internal circuit of the semiconductor device that operates by a clock supplied from the semiconductor inspection device or a clock generated inside the semiconductor device based on the clock . 請求項6記載の半導体検査装置を、前記検査対象である半導体装置にBIST(Built In Self Test)回路として搭載する半導体装置。   7. A semiconductor device in which the semiconductor inspection device according to claim 6 is mounted as a BIST (Built In Self Test) circuit on the semiconductor device to be inspected.
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