JP2011064479A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、試験機能を備えた半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device having a test function.
DRAM(Dynamic Random Access Memory)等に代表される半導体装置において、トランジスタ等の素子の集積度の向上は、上昇の一途を辿り、これに伴って、半導体装置に搭載される回路自体も複雑化してきている。その結果、例えば、製品開発にあたって搭載される回路の正当性(良/不良)を評価する時間も増大してきている。 In semiconductor devices typified by DRAM (Dynamic Random Access Memory) and the like, the degree of integration of elements such as transistors has been increasing, and along with this, the circuit itself mounted on the semiconductor device has become more complex. ing. As a result, for example, the time for evaluating the correctness (good / bad) of a circuit mounted in product development has increased.
そこで、評価時間短縮のため、テストの対象となる回路や、特殊な動作を行わせたい回路等(以下、被テスト回路)が、所望の論理レベル(「0」、「1」)或いは電圧レベル(以下、正論理で「0」をLレベル、「1」をHレベルとする)の信号(以下、被測定信号)を出力しているか否かをテストすることを可能とする試験機能(シグネチャ)を備えた半導体装置が開発されてきている。 Therefore, in order to shorten the evaluation time, a circuit to be tested, a circuit to be subjected to a special operation (hereinafter referred to as a circuit under test) has a desired logic level (“0”, “1”) or a voltage level. A test function (signature) that makes it possible to test whether or not a signal (hereinafter referred to as a signal under measurement) is output (hereinafter, “0” is L level and “1” is H level in positive logic). ) Have been developed.
例えば、特許文献1に開示された半導体装置においては、1つの被測定信号が入力されるトランジスタを1つの外部端子へ接続し、該トランジスタに流れる電流を測定することで、被測定信号のHレベル/Lレベルを検出している(特許文献1の図6参照)。
また、特許文献2に開示された半導体装置においても、1つの被測定信号が入力されるインバータ回路を、トランジスタを介して1つの外部端子へ接続し、該トランジスタに電流が流れる場合、被測定信号がLレベルにあることを検出している(特許文献2の図66参照)。
For example, in the semiconductor device disclosed in
Also in the semiconductor device disclosed in
また、特許文献3に開示された半導体装置においては、複数の被測定信号のワイヤードOR論理を取った1つの信号を、1つの外部端子へ出力し、少なくとも1つ被測定信号の論理レベルが「1」にあることを検出している(特許文献3の図3参照)。また、ワイヤードOR論理回路をセレクタ回路とし、被測定信号を順次外部へ出力させるよう制御することも開示されている(特許文献3の第15頁第21行〜第25行参照)。
In the semiconductor device disclosed in
しかしながら、特許文献1及び特許文献2に開示され半導体装置は、1つの被測定信号の論理レベルを、1つの外部端子で検出するものであり、同時に複数の被測定信号の論理レベルを検出できない。従って、外部端子数を越える被測定信号の論理レベルを検出できず、評価すべき被テスト回路の増加に伴い、外部端子の数を増やす必要があり、この端子増加によりチップサイズは増大してしまう問題があった。或いは、外部端子数が限られている場合、検出できる被測定信号の数が限られることになり、被テスト回路の評価を十分に行うことができないという問題があった。
However, the semiconductor devices disclosed in
また、特許文献3に開示され半導体装置は、複数の被測定信号の論理レベルを、1つの外部端子で検出するものではあるが、いずれの被測定信号がHレベルにあるかを検出できない。ここで、上述の様にセレクタ回路を用いたとしても、同時に複数の被測定信号の論理レベルを検出することができない。なぜなら、被測定信号の数に相当する回数だけ外部端子における論理レベルを測定する必要があるからである。従って、同時に複数の被測定信号の論理レベルを検出できないため、評価時間が長くなるという問題があった。
The semiconductor device disclosed in
本発明は、共通の1つの出力端子と、電源電圧または接地電圧のいずれか一方との間に設けられるとともに、複数の内部信号が入力され、互いに電流駆動能力の異なる複数の電流源からなる電流制御回路を備え、電流制御回路は、複数の内部信号の論理レベルを電流測定結果により判定する第1のテスト動作モードにおいて、電源電圧または接地電圧のいずれか一方と出力端子との間に、複数の内部信号の論理レベルの組合せに基づいて、複数の電流源の加算電流を流すことを特徴とする半導体装置である。 The present invention provides a current comprising a plurality of current sources having a plurality of internal signals input and having different current driving capabilities, provided between a common output terminal and either the power supply voltage or the ground voltage. And a current control circuit including a plurality of internal signals between a power supply voltage or a ground voltage and an output terminal in a first test operation mode in which the logic levels of the plurality of internal signals are determined based on a current measurement result. The semiconductor device is characterized in that the addition currents of a plurality of current sources flow based on the combination of the logic levels of the internal signals.
本発明によれば、共通の1つの出力端子により加算電流をモニターし、同時に複数の被測定信号の論理レベルを検出するため、評価すべき被テスト回路の増加に伴い、外部端子の数を増やす必要は生じず、チップサイズの増大を抑制できる。また、同時に複数の被測定信号の論理レベルを検出することができるので、評価時間を短縮することができる。 According to the present invention, the number of external terminals is increased with the increase in the number of circuits under test to be evaluated in order to monitor the addition current with a common output terminal and simultaneously detect the logic levels of a plurality of signals under measurement. There is no necessity, and an increase in chip size can be suppressed. In addition, since the logic levels of a plurality of signals under measurement can be detected simultaneously, the evaluation time can be shortened.
本発明の課題を解決する技術思想の代表的な一例は、以下に示される。但し、本発明の請求内容はこの技術思想に限られず、本発明の請求項に記載の内容であることは言うまでもない。
近年の半導体装置では、被テスト回路の評価を行うためにシグネチャ回路が内蔵され、その評価動作時には被テスト回路の種々の情報をそのシグネチャ回路を介して外部端子に読み出している。半導体装置の高集積化及び多機能化にともなって、評価すべき内部情報量が増大しているため、多くの情報量を読み出し可能としたシグネチャ回路が必要となっている。また、その際、複数の被測定信号を同時に少ない外部端子に出力して、測定時間の短縮、外部端子数の削減、測定装置、例えばテスタの測定チャネル数の削減をしたい要求がある。
A typical example of the technical idea for solving the problems of the present invention is shown below. However, it goes without saying that the claimed contents of the present invention are not limited to this technical idea, but are the contents described in the claims of the present invention.
In recent semiconductor devices, a signature circuit is built in to evaluate a circuit under test, and various information of the circuit under test is read to an external terminal via the signature circuit during the evaluation operation. As the amount of internal information to be evaluated increases as semiconductor devices become highly integrated and multifunctional, a signature circuit that can read a large amount of information is required. At that time, there is a demand to output a plurality of signals under measurement simultaneously to a small number of external terminals to reduce the measurement time, the number of external terminals, and the number of measurement channels of a measuring apparatus, for example, a tester.
ここで、被テスト回路としては、半導体装置、例えばDRAMのアクセスパスを構成する各論理回路ブロックが考えられる。開発後の初期評価においては、さまざまな動作モードにおいて、被テスト回路が所望の論理レベルの信号を出力していることを確認することにより、設計がうまく行われたかどうかを評価する必要がある。また、近年、半導体プロセスの微細化が押し進められる一方、信頼性の確保が益々重要な課題となっており、各種の信頼性試験が行われている。この信頼性試験で発生した不良を解析する場合、その不良を再現する必要がある。この場合、最終的には、パッケージを開封してシリコンチップを露出させ不良箇所を特定する必要があるが、回路規模が大きいため、特定は困難である。こうした場合、開封によりシリコンチップ上に形成された回路の環境が変わり、不良が再現されなくなる可能性を排除しつつ、複数の被テスト回路のうちのどこまでが所望の論理レベルの信号を出力していることを確認することにより、不良箇所の特定を推定することもできる。 Here, as the circuit under test, each logic circuit block constituting an access path of a semiconductor device, for example, a DRAM can be considered. In the initial evaluation after development, it is necessary to evaluate whether or not the design is successfully performed by confirming that the circuit under test outputs a signal of a desired logic level in various operation modes. In recent years, while miniaturization of semiconductor processes has been promoted, ensuring reliability has become an increasingly important issue, and various reliability tests have been performed. When analyzing a defect generated in the reliability test, it is necessary to reproduce the defect. In this case, finally, it is necessary to open the package and expose the silicon chip to identify the defective portion. However, since the circuit scale is large, the identification is difficult. In such a case, the circuit environment formed on the silicon chip is changed by opening, and the possibility that the defect is not reproduced is output to a desired logic level up to the circuit under test. By confirming that there is a defect, it is possible to estimate the location of the defective portion.
また、近年の半導体装置においては、フューズ回路またはアンチフューズ回路が搭載され、フューズ素子等の導通・非導通状態に対応して設定された情報により、フューズ信号回路等から制御信号を出力し、内部回路の遅延特性を可変させたりすることが行われている。こうした半導体装置に作りつけられた設定情報を、パッケージ封入後にチップ外部から知るため、チップ外部へ出力する必要がある。 Further, in recent semiconductor devices, a fuse circuit or an antifuse circuit is mounted, and a control signal is output from a fuse signal circuit or the like according to information set corresponding to a conduction / non-conduction state of a fuse element, etc. For example, the delay characteristic of a circuit is varied. Since the setting information built in such a semiconductor device is known from outside the chip after the package is enclosed, it is necessary to output it to the outside of the chip.
上述の様に被テスト回路が増加するにつれ、被テスト回路が出力する被測定信号の論理レベルを、外部へ出力するテスト回路が必要となるが、複数の被測定信号をできるだけ少ない測定時間で、少ない外部端子へ出力したいという要求がある。 As the number of circuits under test increases as described above, a test circuit that outputs the logic level of the signal under test output from the circuit under test to the outside is required. There is a demand to output to few external terminals.
そこで、本発明に係る半導体装置においては、異なる能力の複数の電流源にそれぞれ被測定信号を割り当て、一つの測定端子に流れる加算電流を測定し、加算電流に応じた被測定信号の論理の組合せを割り出す。つまり、同時に複数の被測定信号の論理を測定することを技術思想とする。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
Therefore, in the semiconductor device according to the present invention, a signal under measurement is assigned to each of a plurality of current sources having different capacities, an added current flowing through one measurement terminal is measured, and a logic combination of the signals under measurement according to the added current Is determined. That is, the technical idea is to simultaneously measure the logic of a plurality of signals under measurement.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の実施形態に係る半導体装置が備えるテスト回路100の構成図である。図1において、テスト回路100は、電流源11〜14、基準電流源21、OR回路35、セレクタ回路41〜44及び端子容量対策トランジスタ(Nチャネル型MOSトランジスタMn31)を備える。また、テスト回路100は、半導体装置と外部との間で信号の授受を行うために用いられる外部端子INPを、入力初段回路31と共用する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of a
入力初段回路31は、例えばアドレスバッファ回路であり、外部端子INPを介して、外部アドレス信号が入力される回路である。なお、テスト回路100は、テスト動作モードにおいて、入力されるテスト信号TEST1,TEST2により動作する回路であるが、被テスト回路を含むテスト回路100以外の回路は、通常動作モードにおける読み出し、書き込み動作等の動作を行う。すなわち、テスト回路100は、被テスト回路が被測定信号を出力する際に、被テスト回路と並行して動作する。
The input
電流源11〜14は、電流制御回路を構成し、テスト動作モードにおいて、外部端子INPから、端子容量対策トランジスタ(Nチャネル型MOSトランジスタMn31)を介して、構成する直列接続されたトランジスタのサイズに応じた電流を接地へと流す。
The
電流源11は、Nチャネル型MOSトランジスタMn11a及びNチャネル型MOSトランジスタMn11bを直列接続して構成される。Nチャネル型MOSトランジスタMn11aのドレイン端子はNチャネル型MOSトランジスタMn31のソース端子へ接続され、ゲート端子はセレクタ回路41の出力と接続され、ソース端子はNチャネル型MOSトランジスタMn11bのドレイン端子と接続される。Nチャネル型MOSトランジスタMn11bのドレイン端子はNチャネル型MOSトランジスタMn11aのソース端子へ接続され、ゲート端子はテスト信号TEST1が伝播される配線へ接続され、ソース端子は接地される。
The
電流源12は、Nチャネル型MOSトランジスタMn12a及びNチャネル型MOSトランジスタMn12bを直列接続して構成される。Nチャネル型MOSトランジスタMn12aのドレイン端子はNチャネル型MOSトランジスタMn31のソース端子へ接続され、ゲート端子はセレクタ回路42の出力と接続され、ソース端子はNチャネル型MOSトランジスタMn12bのドレイン端子と接続される。Nチャネル型MOSトランジスタMn12bのドレイン端子はNチャネル型MOSトランジスタMn12aのソース端子へ接続され、ゲート端子はテスト信号TEST1が伝播される配線へ接続され、ソース端子は接地される。
The
電流源13は、Nチャネル型MOSトランジスタMn13a及びNチャネル型MOSトランジスタMn13bを直列接続して構成される。Nチャネル型MOSトランジスタMn13aのドレイン端子はNチャネル型MOSトランジスタMn31のソース端子へ接続され、ゲート端子はセレクタ回路43の出力と接続され、ソース端子はNチャネル型MOSトランジスタMn13bのドレイン端子と接続される。Nチャネル型MOSトランジスタMn13bのドレイン端子はNチャネル型MOSトランジスタMn13aのソース端子へ接続され、ゲート端子はテスト信号TEST1が伝播される配線へ接続され、ソース端子は接地される。
The
電流源14は、Nチャネル型MOSトランジスタMn14a及びNチャネル型MOSトランジスタMn14bを直列接続して構成される。Nチャネル型MOSトランジスタMn14aのドレイン端子はNチャネル型MOSトランジスタMn31のソース端子へ接続され、ゲート端子はセレクタ回路44の出力と接続され、ソース端子はNチャネル型MOSトランジスタMn14bのドレイン端子と接続される。Nチャネル型MOSトランジスタMn14bのドレイン端子はNチャネル型MOSトランジスタMn14aのソース端子へ接続され、ゲート端子はテスト信号TEST1が伝播される配線へ接続され、ソース端子は接地される。なお、上記電流源11〜14各々において、直列接続されるNチャンネル型MOSトランジスタの順番は、いずれのトランジスタのソース端子が接地へ接続されてもよい。
The
ここで、Nチャネル型MOSトランジスタMn11a〜14aのオン抵抗、すなわち、対応する各セレクタからHレベルの信号が入力されたときのオン抵抗は、Nチャネル型MOSトランジスタMn11a、Nチャネル型MOSトランジスタMn12a、Nチャネル型MOSトランジスタMn13a、Nチャネル型MOSトランジスタMn14aの順に小さくなるように、オン抵抗の比が、例えば8:4:2:1となるように、トランジスタサイズが決定されている。これは、Nチャネル型MOSトランジスタMn11a〜14aにおいて、チャネル長Lを一定として、チャネル幅Wをこの順番に1:2:4:8とすることで実現できる。 Here, the on-resistances of the N-channel MOS transistors Mn11a to 14a, that is, the on-resistance when an H level signal is input from the corresponding selector, are N-channel MOS transistor Mn11a, N-channel MOS transistor Mn12a, The transistor size is determined so that the on-resistance ratio is, for example, 8: 4: 2: 1 so that the N-channel MOS transistor Mn13a and the N-channel MOS transistor Mn14a become smaller in this order. This can be realized by making the channel length L constant and the channel width W 1: 2: 4: 8 in this order in the N-channel MOS transistors Mn11a to 14a.
また、Nチャネル型MOSトランジスタMn11b〜14bのオン抵抗、すなわち、Hレベルのテスト信号TEST1が入力されたときのオン抵抗は、全て同じとなり、かつ、Nチャネル型MOSトランジスタMn14aのオン抵抗より十分小さくなるようにトランジスタサイズを設定する。これは、Nチャネル型MOSトランジスタMn14aとチャネル長Lを同じLとし、チャネル幅Wを例えば5〜10倍とすることで実現できる。 The on-resistances of the N-channel MOS transistors Mn11b to 14b, that is, the on-resistance when the H level test signal TEST1 is input are all the same, and are sufficiently smaller than the on-resistance of the N-channel MOS transistor Mn14a. The transistor size is set so that This can be realized by setting the channel length L to be the same as that of the N-channel MOS transistor Mn14a and setting the channel width W to 5 to 10 times, for example.
Nチャネル型MOSトランジスタMn31は、通常動作モードにおいてはオフし、外部端子INPと、電流源11〜14または基準電流源21とを非接続にする端子容量対策トランジスタである。すなわち、通常動作モードにおいてオフすることで、外部端子INPの入力容量を増大させない機能を備える。外部端子INPは、例えば、高速動作が要求されるアドレス信号が入力されるアドレス端子の場合、Nチャネル型MOSトランジスタMn31が通常動作モードにおいてオフしないと、複数アドレス端子の中でこのアドレス端子のみ寄生容量が増大してしまう。その結果、外部端子INPは、他のアドレス端子との信号特性が異なり、入力初段回路31の動作スピードが遅れてしまう。Nチャネル型MOSトランジスタMn31は、かかる遅延を防止するための補償素子(容量対策トランジスタ)である。
The N-channel MOS transistor Mn31 is a terminal capacity countermeasure transistor that is turned off in the normal operation mode and disconnects the external terminal INP from the
また、Nチャネル型MOSトランジスタMn31のオン抵抗、すなわち、テスト動作モードにおけるオン抵抗は、Nチャネル型MOSトランジスタMn14aのオン抵抗より十分小さくなるようにトランジスタサイズを設定する。これは、上記Nチャネル型MOSトランジスタMn11b〜14bと同じく、Nチャネル型MOSトランジスタMn14aとチャネル長Lを同じLとし、チャネル幅Wを例えば5〜10倍とすることで実現できる。 The transistor size is set so that the on-resistance of the N-channel MOS transistor Mn31, that is, the on-resistance in the test operation mode is sufficiently smaller than the on-resistance of the N-channel MOS transistor Mn14a. This can be realized by setting the channel length L to be the same as that of the N-channel MOS transistor Mn14a and the channel width W being 5 to 10 times, for example, like the N-channel MOS transistors Mn11b to 14b.
このような構成により、電流源11、電流源12、電流源13、電流源14は、この順番に電流値の比が1:2:4:8の駆動能力(外部端子INPからの電流引き込み能力)を持ち、外部端子INPと接地の間のインピーダンス、すなわちオン抵抗を8:4:2:1とする。
With this configuration, the
基準電流源21は、Nチャネル型MOSトランジスタMn21a及びNチャネル型MOSトランジスタMn21bを直列接続して構成される。Nチャネル型MOSトランジスタMn21aのドレイン端子はNチャネル型MOSトランジスタMn31のソース端子へ接続され、ゲート端子はテスト信号TEST2が伝播される配線へ接続され、ソース端子はNチャネル型MOSトランジスタMn21bのドレイン端子と接続される。Nチャネル型MOSトランジスタMn21bのドレイン端子はNチャネル型MOSトランジスタMn21aのソース端子へ接続され、ゲート端子はテスト信号TEST2が伝播される配線へ接続され、ソース端子は接地される。
The reference
ここで、Nチャネル型MOSトランジスタMn21aのオン抵抗、すなわち、Hレベルのテスト信号TEST2が入力されたときのオン抵抗は、上記Nチャネル型MOSトランジスタMn11aのオン抵抗と同じとなるように、トランジスタサイズが決定されている。これは、Nチャネル型MOSトランジスタMn21aとNチャネル型MOSトランジスタMn11aのチャネル長L及びチャネル幅Wを同一とすることで実現できる。 Here, the on-resistance of the N-channel MOS transistor Mn21a, that is, the on-resistance when the H-level test signal TEST2 is input is the same as the on-resistance of the N-channel MOS transistor Mn11a. Has been determined. This can be realized by making the channel length L and the channel width W of the N-channel MOS transistor Mn21a and the N-channel MOS transistor Mn11a the same.
また、Nチャネル型MOSトランジスタMn21bのオン抵抗、すなわち、Hレベルのテスト信号TEST2が入力されたときのオン抵抗は、上記Nチャネル型MOSトランジスタMn11bのオン抵抗と同じとなるように、トランジスタサイズが決定される。これは、Nチャネル型MOSトランジスタMn21bとNチャネル型MOSトランジスタMn11bのチャネル長L及びチャネル幅Wを同一とすることで実現できる。 The transistor size is set so that the on-resistance of the N-channel MOS transistor Mn21b, that is, the on-resistance when the H-level test signal TEST2 is input is the same as the on-resistance of the N-channel MOS transistor Mn11b. It is determined. This can be realized by making the channel length L and the channel width W of the N-channel MOS transistor Mn21b and the N-channel MOS transistor Mn11b the same.
このような構成により、電流源11と基準電流源21の駆動能力は同じとなり、外部端子INPと接地の間のインピーダンス、すなわちオン抵抗も同じとなる。
With such a configuration, the driving capabilities of the
セレクタ回路41〜44は、不図示の制御信号、例えば外部から入力されるテストコードにより制御され、被測定信号の組合せを選択し、選択された被測定信号を電流源11〜14各々に出力する。図1においては、セレクタ回路41〜44それぞれに入力される被測定信号をAi、Bi、Ci、Di(i=1〜4)で示しており、セレクタ回路41〜44各々は、制御信号により、いずれか一つの被選択信号を電流源11〜14へそれぞれ出力する。なお、以下、セレクタ回路41〜44は、符号iが同一である被測定信号を同時に選択し、電流源11〜14へ出力するものとする。
The
また、被測定信号Ai、Bi、Ci、Diの論理レベルの組合せを、(Ai、Bi、Ci、Di)=(H/L、H/L、H/L、H/L)で表わすものとする。例えばセレクタ回路41〜44は、テスト動作モードにおいて、(A1、B1、C1、D1)=(H、L、H、L)の場合、Hレベルの被測定信号A1をNチャネル型MOSトランジスタMn11aのゲート端子へ、Lレベルの被測定信号A2をNチャネル型MOSトランジスタMn12aのゲート端子へ、Hレベルの被測定信号A3をNチャネル型MOSトランジスタMn13aのゲート端子へ、Lレベルの被測定信号A4をNチャネル型MOSトランジスタMn14aのゲート端子へ、それぞれ出力する。
Further, the combination of the logic levels of the signals under test Ai, Bi, Ci, Di is represented by (Ai, Bi, Ci, Di) = (H / L, H / L, H / L, H / L) To do. For example, in the test operation mode, the
OR回路35は、テスト信号TEST1、テスト信号TEST2の一方がHレベルとなる場合、Nチャネル型MOSトランジスタMn31をオンさせ、外部端子INPと、電流源11〜14または基準電流源21を接続する。
The OR
続いて、以上の様に構成されたテスト回路100について、テスト動作モードにおける動作を説明する。なお、テスト動作モードは、第1のテスト動作モードにおいて、テスト信号TEST1がHレベルとなり、第2のテスト動作モードにおいて、テスト信号TEST2がHレベルとなるものとする。また、以下の説明においては、セレクタ回路41〜44は、第1のテスト動作モードにおいて、被測定信号A1、B1、C1、D1を選択するものとする。また、電流源11、電流源12、電流源13、電流源14の駆動能力は、上述した例のように、この順番に1:2:4:8の比の電流駆動能力を持つものとする。すなわち、電流源11、電流源12、電流源13、電流源14は、外部端子INPと接地の間のインピーダンス、すなわちオン抵抗の比を8:4:2:1とする。
Next, the operation of the
第1のテスト動作モードにおいて、テスト信号TEST1がHレベルとなり、OR回路35はHレベルを出力し、Nチャネル型MOSトランジスタMn31をオンさせる。
また、Nチャネル型MOSトランジスタMn11b、Mn12b、Mn13b、Mn14bはそれぞれのゲート端子の電圧レベルがHレベルとなるので、オンする。
この際、外部端子INPと接地の間のインピーダンスは、被測定信号A1、B1、C1,D1の論理レベルが、それぞれHレベルかLレベルのいずれにあるかにより、電流源11〜14の合成インピーダンスが変化する。すなわち、電流源11〜14の合成インピーダンスは、被測定信号が全てLレベルにある場合から、全てHレベルにある場合まで、合計で16(=24)通りの値をとることとなる。
In the first test operation mode, the test signal TEST1 becomes H level, the
Further, the N-channel MOS transistors Mn11b, Mn12b, Mn13b, and Mn14b are turned on because the voltage levels of their gate terminals are H level.
At this time, the impedance between the external terminal INP and the ground depends on whether the logic levels of the signals under test A1, B1, C1, and D1 are at the H level or the L level, respectively. Changes. That is, the combined impedance of the
図2は、被測定信号A1、B1、C1、D1のHレベル/Lレベルの組合せと、その際の電流制御回路の合成インピーダンス、電流値I1、電流値I1の基準電流値I0に対する割合を示した図である。
例えば、(A1、B1、C1、D1)=(H、H、H、H)の場合の合成インピーダンスをR0とすれば、図2に示すように、(A1、B1、C1、D1)の組合せによる合成インピーダンスは小さい方から順番に、R0、R0×(15/14)、R0×(15/13)、R0×(15/12)、R0×(15/11)、R0×(15/10)、R0×(15/9)、R0×(15/8)、R0×(15/7)、R0×(15/6)、R0×3、R0×(15/4)、R0×5、R0×(15/2)、R0×15、HiZ(ハイインピーダンス)の16通りの値となる。
FIG. 2 shows the combinations of the measured signals A1, B1, C1, and D1 at the H level / L level, and the resultant impedance of the current control circuit, the current value I1, and the ratio of the current value I1 to the reference current value I0. It is a figure.
For example, if the combined impedance in the case of (A1, B1, C1, D1) = (H, H, H, H) is R0, the combination of (A1, B1, C1, D1) as shown in FIG. The combined impedance by R0, R0 × (15/14), R0 × (15/13), R0 × (15/12), R0 × (15/11), R0 × (15/10) in ascending order. ), R0 × (15/9), R0 × (15/8), R0 × (15/7), R0 × (15/6), R0 × 3, R0 × (15/4), R0 × 5, There are 16 values of R0 × (15/2), R0 × 15, and HiZ (high impedance).
以上の様に、外部端子INPと接地の間のインピーダンスが、被測定信号A1、B1、C1,D1の論理レベルの組合せにより変わるので、第1のテスト動作モードにおいて外部端子INPに電流源、例えばテスタの電流源に接続し、一定電圧を加え電流を測定することで、16種類の測定電流値を取得できる。例えば、(A1、B1、C1、D1)=(H、L、L、L)の場合に流れる電流値を基準電流値I0とすると、図2に示すように、(A1、B1、C1、D1)の組合せにより、16種類の測定電流値は、上記インピーダンスの低い方から順番に、I0×15、I0×14、I0×13、I0×12、I0×11、I0×10、I0×9、I0×8、I0×7、I0×6、I0×5、I0×4、I0×3、I0×2、I0、0となる。 As described above, since the impedance between the external terminal INP and the ground changes depending on the combination of the logic levels of the signals under test A1, B1, C1, and D1, a current source, for example, is connected to the external terminal INP in the first test operation mode. By connecting to a tester current source and applying a constant voltage and measuring the current, 16 types of measured current values can be obtained. For example, assuming that the current value flowing when (A1, B1, C1, D1) = (H, L, L, L) is the reference current value I0, as shown in FIG. 2, (A1, B1, C1, D1) ), The 16 types of measured current values are, in order from the lowest impedance, I0 × 15, I0 × 14, I0 × 13, I0 × 12, I0 × 11, I0 × 10, I0 × 9, I0x8, I0x7, I0x6, I0x5, I0x4, I0x3, I0x2, I0, 0.
一方、第2のテストモードにおいては、上記例の様に、基準電流源21を構成するトランジスタ定数を、電流源11を構成するトランジスタ定数と同じ定数とする場合、基準電流源21に、テスタの電流源を接続し、上記第1の動作モードと同じ電圧を加えた場合、測定電流値はI0となる。
このように、第2の動作モードを設けたのは次の理由からである。すなわち、第1のテスト動作モードにおいては、上述したように、被測定信号の論理レベルの組合せにより、16種類の測定値のうち1つの測定値を取得できる。しかし、取得できる電流値は、テスト回路が搭載される半導体チップの製造ばらつき、例えばNチャネル型MOSトランジスタの閾値電圧(Vt)の出来映えにより変わり得るものである。
On the other hand, in the second test mode, when the transistor constant constituting the reference
The reason for providing the second operation mode in this way is as follows. That is, in the first test operation mode, as described above, one measurement value out of 16 types of measurement values can be acquired by combining the logic levels of the signals under measurement. However, the current value that can be acquired can vary depending on the manufacturing variation of the semiconductor chip on which the test circuit is mounted, for example, the performance of the threshold voltage (Vt) of the N-channel MOS transistor.
例を挙げて説明すると、(A1、B1、C1、D1)=(L、H、L、H)の場合、測定電流はI0×10となるが、Nチャネル型MOSトランジスタの閾値電圧が大きく出来上がり、ドレイン電流(Ion)が例えば5%下がった場合、測定電流はI0×9.5と、低い値へずれる。これでは、(H、L、L、H)の場合に流れるI0×9の測定電流値との区別をつけることが困難である。そのため、第2のテスト動作モードにより基準電流源21が外部端子INPに接続されたときの電流値I0を測定するものである。このようにすれば、第1及び第2のテストモードにより、被測定信号のHレベル/Lレベルの組合せを誤差なく求めることができる。
For example, when (A1, B1, C1, D1) = (L, H, L, H), the measured current is I0 × 10, but the threshold voltage of the N-channel MOS transistor is greatly increased. When the drain current (Ion) decreases by, for example, 5%, the measured current shifts to a low value of I0 × 9.5. This makes it difficult to distinguish from the measured current value of I0 × 9 flowing in the case of (H, L, L, H). Therefore, the current value I0 is measured when the reference
具体的には、第1の動作モードによる電流測定値(I1とする)を第2の動作モードによる電流測定値(I0)によって除することによって、すなわち(I1/I0)を求めることによって、図2に示すように(I1/I0)は、0〜15の整数値にほぼ近い値をとり得る。上記例で言えば、(I1/I0)=10となることから、被測定信号の論理レベルの組合せが、(A1、B1、C1、D1)=(L、H、L、H)であることを、より容易に知ることが可能となる。 Specifically, the current measurement value (I1) in the first operation mode is divided by the current measurement value (I0) in the second operation mode, that is, (I1 / I0) is obtained. As shown in FIG. 2, (I1 / I0) can take a value substantially close to an integer value of 0 to 15. In the above example, since (I1 / I0) = 10, the combination of the logic levels of the signals under measurement is (A1, B1, C1, D1) = (L, H, L, H). Can be known more easily.
すなわち、第1及び第2のテストモードにより、2回の電流測定を行い、(I1/I0)を求めることで、製造ばらつきにより生じる測定電流値の誤差を軽減し、図2に示すように、被測定信号の論理レベルの組合せを知ることができる。 That is, by performing current measurement twice in the first and second test modes and obtaining (I1 / I0), an error in the measured current value caused by manufacturing variation is reduced, and as shown in FIG. The combination of the logic levels of the signals under measurement can be known.
このように、本実施形態による半導体装置は、共通の1つの出力端子(外部端子INP)と、電源電圧または接地電圧のいずれか一方との間に設けられるとともに、複数の内部信号(被測定信号A1、B1、C1、D1)が入力され、互いに電流駆動能力の異なる複数の電流源(電流源11〜14)からなる電流制御回路を備え、電流制御回路は、複数の内部信号の論理レベルを電流測定結果により判定する第1のテスト動作モードにおいて、電源電圧または接地電圧のいずれか一方と出力端子との間に、複数の内部信号の論理レベルの組合せに基づいて、複数の電流源の加算電流(0〜I0×15)を流すことを特徴とする半導体装置である。
As described above, the semiconductor device according to the present embodiment is provided between one common output terminal (external terminal INP) and either the power supply voltage or the ground voltage, and a plurality of internal signals (signals to be measured). A1, B1, C1, D1) are input, and a current control circuit including a plurality of current sources (
この発明によれば、共通の1つの出力端子(外部端子INP)により加算電流をモニターし、同時に複数の被測定信号の論理レベルを検出するため、評価すべき被テスト回路の増加に伴い、外部端子の数を増やす必要は生じず、チップサイズの増大を抑制できる。また、同時に複数の被測定信号の論理レベルを検出することができるので、評価時間を短縮することができる。 According to the present invention, the addition current is monitored by one common output terminal (external terminal INP), and the logic levels of a plurality of signals under measurement are detected at the same time. There is no need to increase the number of terminals, and an increase in chip size can be suppressed. In addition, since the logic levels of a plurality of signals under measurement can be detected simultaneously, the evaluation time can be shortened.
また、本発明によれば、外部端子から半導体チップの電源若しくは接地(上記実施例の説明においては接地)へ流れる電流値を測定する構成であり、被測定信号の論理レベルの組合せに基づいて、半導体チップから外部端子に出力電圧を出力する構成ではない。後者の構成をとる場合、上記例で説明すれば、被測定信号のHレベル/Lレベルの組合せに応じて16通りの出力電圧が外部端子に出力されるため、例えばテスタにおいてはコンパレータによる最大15回の判定が必要となり、被測定信号の組合せを知るために要する測定時間が増大する。 In addition, according to the present invention, the current value flowing from the external terminal to the power source or ground of the semiconductor chip (ground in the description of the above embodiment) is measured, and based on the combination of the logic levels of the signal under measurement, It is not the structure which outputs an output voltage from a semiconductor chip to an external terminal. If the latter configuration is adopted, as explained in the above example, 16 output voltages are output to the external terminal according to the combination of the H level / L level of the signal under measurement. Determination is required, and the measurement time required to know the combination of signals under measurement increases.
また、半導体チップの動作電圧の低電圧化に伴い、出力電圧レベルも低下するので、コンパレータによる閾値電圧の設定間隔が狭くなり、1つの端子が受け持つ被測定信号の本数を増やすことができない。これに対し、本発明においては、外部端子INPに流れる電流値でモニター結果(被測定信号の論理レベルの組合わせ)を取得できるので、テスタによる被測定信号に応じた回数の判定は不要となり、測定時間を短縮できる。また、低電圧化によっても、1つの外部端子が受け持つ被測定信号を減らす必要はなく、被測定信号の増大に外部端子の増加なく対応することが可能となる。 Further, as the operating voltage of the semiconductor chip is lowered, the output voltage level is also lowered, so that the setting interval of the threshold voltage by the comparator is narrowed, and the number of signals to be measured held by one terminal cannot be increased. On the other hand, in the present invention, since the monitoring result (combination of the logic levels of the signal under measurement) can be obtained with the current value flowing through the external terminal INP, the determination of the number of times according to the signal under measurement by the tester is unnecessary Measurement time can be shortened. Further, even when the voltage is lowered, it is not necessary to reduce the signal to be measured that one external terminal has, and it is possible to cope with the increase in the signal to be measured without increasing the number of external terminals.
(第2実施形態)
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図3は、本発明の他の実施形態に係る半導体装置がテスト回路200の構成図である。なお、図3において、図1と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
図3におけるテスト回路が、図1におけるテスト回路と相違する点は、以下の点である。
(Second Embodiment)
Next, another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a configuration diagram of a
The test circuit in FIG. 3 is different from the test circuit in FIG. 1 in the following points.
すなわち、テスト信号TEST1及びテスト信号TEST2を発生するテスト信号発生回路51が設けられている。また、テスト信号発生回路51は、リセット端子Rを備える。
リセット端子Rは、入力初段回路31aと接続され、リセット信号が入力される構成としている。ここで、入力初段回路31aは、例えば、外部端子INPを介してLレベルの信号が入力されると、半導体チップの動作をリセットする機能を備えた回路である。
テスト回路200は、上述した第1及び第2のテスト動作モードへ移行している間に、動作不具合が生じた場合、リセット信号が入力されることにより、テスト信号TEST1またはテスト信号TEST2をLレベルへ変化させる。これにより半導体装置は、テスト動作モードを終了し、通常動作モードへ移行する。なお、上記動作不具合としては、例えば電流が外部端子INPから流れ込んだことにより接地配線が浮き上がり、半導体チップ内のいずれかの回路ブロックに不具合が生じ、信号伝達がかかる回路ブロックにおいて途絶え、以降の信号が伝達せず、テスト動作モードのリセットができなくなり通常動作モードへ移行することが不可能となる不具合等が考えられる。
That is, a test signal generation circuit 51 for generating the test signal TEST1 and the test signal TEST2 is provided. The test signal generation circuit 51 includes a reset terminal R.
The reset terminal R is connected to the input
When an operation failure occurs during the transition to the above-described first and second test operation modes, the
以上説明した実施形態では基準電流源21を設ける構成としたが、基準電流源21はTEST1が入力される電流源11により代用できる。例えば、Nチャネル型MOSトランジスタMn11aに入力されるセレクタ回路41からの出力をテスト信号TEST2とし、その他のセレクタ回路42〜44からの出力をLレベルになるように制御すればよい。すなわち、上記実施形態の説明において、セレクタ回路41〜44それぞれに入力される被測定信号をAi、Bi、Ci、Di(i=1〜4)とした。セレクタ回路41〜44に、更に、テスト信号TEST2、GND、GND、GND(GNDは接地電圧)の信号を入力される構成とし、第2のテスト動作モードにおいては、テスト信号TEST1もHレベルとすることで、電流源11の電流値を測定し、これを上記基準電流I0としてもよい。すなわち、基準電流源21を設けず、電流源11で代用することができる。
In the embodiment described above, the reference
また、実施形態では、セレクタ回路41〜44それぞれにおいて、4つの信号が入力される構成としたが、この数に限られるものではなく、いくつあってもよい。また、実施形態では、電流源を4台で構成したが、勿論この数に限定されるものではなく、いくつあってもよい。例えば、電流源11の16倍の駆動能力(インピーダンスは1/16倍)の電流源を追加し、合計5台の構成としてもよい。この場合、被測定信号のHレベル/Lレベルの組合せは32通りとなる。また、被測定信号の論理レベルの組合せに応じて、電流制御回路の外部端子と接地または電源との間の合成インピーダンスも32種類となるので、電流測定において32通りの電流値のいずれか1つを取得できる。
In the embodiment, each of the
また、実施形態では、電流源11〜14及び基準電流源21をNチャネル型MOSトランジスタで構成したが、Pチャネル型MOSトランジスタで構成してもよい。また、その際、セレクタ回路41〜44は被測定信号を論理反転し、出力する構成としてもよい。この場合、上記実施形態における説明と同じ被測定信号の論理レベルの組合せにより、テスト回路100、200の電源電圧から外部端子INPへ電流が流れる。そして、外部端子INPで加算電流をモニターすることで、被測定信号の論理レベルの組合せを割り出すことができる。
In the embodiment, the
また、実施形態ではメモリ装置で開示をしたが、本願の基本的技術思想はこれに限られず、例えば、ロジック、CPU、MCU、DSP装置等であっても良い。更に、SIPやPOP(パッケージオンパッケージ)等の半導体装置に適用できる。また、トランジスタは、電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor;FET)であれば良く、MOS(Metal Oxide Semiconductor)以外にもMIS(Metal-Insulator Semiconductor)、TFT(Thin Film Transistor)等の様々なFETに適用できる。また、本発明の構成要素の一部にFET以外のトランジスタ(例えばバイポーラ型トランジスタ)を用いることもできる。更に、NMOSトランジスタ(N型チャネルMOSトランジスタ)は、第1導電型のトランジスタ、PMOSトランジスタ(P型チャネルMOSトランジスタ)は、第2導電型のトランジスタの代表例である。
また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組合せ乃至選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろうと考えられる各種変形、修正を含むことは勿論である。
In the embodiment, the memory device is disclosed. However, the basic technical idea of the present application is not limited thereto, and may be a logic, a CPU, an MCU, a DSP device, or the like. Furthermore, it can be applied to semiconductor devices such as SIP and POP (package on package). The transistor may be a field effect transistor (FET), and may be applied to various FETs such as MIS (Metal-Insulator Semiconductor) and TFT (Thin Film Transistor) in addition to MOS (Metal Oxide Semiconductor). it can. In addition, a transistor other than an FET (for example, a bipolar transistor) can be used as a part of the constituent elements of the present invention. Further, the NMOS transistor (N-type channel MOS transistor) is a representative example of the first conductivity type transistor, and the PMOS transistor (P-type channel MOS transistor) is a representative example of the second conductivity type transistor.
Various combinations and selections of various disclosed elements are possible within the scope of the claims of the present invention. That is, the present invention of course includes various modifications and corrections that could be made by those skilled in the art according to the entire disclosure including the claims and the technical idea.
100,200…テスト回路、11,12,13,14…電流源、21…基準電流源、31,31a…入力初段回路、35…OR回路、41,42,43,44…セレクタ回路、INP…外部端子、TEST1,TEST2…テスト信号、Mn11a,Mn11b,Mn12a,Mn12b,Mn13a,Mn13b,Mn14a,Mn14b,Mn21a,Mn21b,Mn31…Nチャネル型MOSトランジスタ、51…テスト信号発生回路、A1,Ai,A2,A3,A4,B1,C1,D1…被測定信号、 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,200 ... Test circuit, 11, 12, 13, 14 ... Current source, 21 ... Reference current source, 31, 31a ... Input first stage circuit, 35 ... OR circuit, 41, 42, 43, 44 ... Selector circuit, INP ... External terminals, TEST1, TEST2 ... test signals, Mn11a, Mn11b, Mn12a, Mn12b, Mn13a, Mn13b, Mn14a, Mn14b, Mn21a, Mn21b, Mn31 ... N-channel MOS transistors, 51 ... test signal generating circuits, A1, Ai, A2 , A3, A4, B1, C1, D1... Signal under measurement,
Claims (7)
前記電流制御回路は、複数の内部信号の論理レベルを電流測定結果により判定する第1のテスト動作モードにおいて、電源電圧または接地電圧のいずれか一方と前記出力端子との間に、前記複数の内部信号の論理レベルの組合せに基づいて、前記複数の電流源の加算電流を流すことを特徴とする半導体装置。 Provided between one common output terminal and either the power supply voltage or the ground voltage, and provided with a current control circuit composed of a plurality of current sources to which a plurality of internal signals are input and have different current drive capabilities ,
In the first test operation mode in which the current control circuit determines the logic levels of the plurality of internal signals based on the current measurement result, the plurality of internal signals are provided between one of a power supply voltage or a ground voltage and the output terminal. A semiconductor device, wherein an addition current of the plurality of current sources is supplied based on a combination of signal logic levels.
前記電流制御回路は、複数の内部信号の論理レベルを電流測定結果により判定する第1のテスト動作モードにおいて、電源電圧または接地電圧のいずれか一方と前記出力端子との間を高インピーダンスとしたまま、電源電圧または接地電圧の他方と前記出力端子との間を、前記複数の内部信号の論理レベルの組合せに基づいて、高インピーダンスから低インピーダンスへとすることを特徴とする半導体装置。 A current control circuit including a plurality of current sources connected to a common output terminal, to which a plurality of internal signals are input, and having different current drive capabilities;
In the first test operation mode in which the logic level of the plurality of internal signals is determined based on the current measurement result, the current control circuit maintains a high impedance between either the power supply voltage or the ground voltage and the output terminal. A semiconductor device characterized in that a gap between the other of the power supply voltage or the ground voltage and the output terminal is changed from a high impedance to a low impedance based on a combination of logic levels of the plurality of internal signals.
前記内部信号がゲートへ入力される第1のトランジスタと、前記第1のテスト動作モードへ移行することを示す第1のテスト信号がゲートへ入力される第2のトランジスタと、が直列接続された直列回路を、電源電圧または接地電圧のいずれか一方と前記出力端子との間に複数並列接続して構成され、
前記第1のテスト動作モードにおいて、前記第1のテスト信号に基づいて活性化されることを特徴とする請求項1または請求項2いずれか一項に記載の半導体装置。 The current control circuit is
A first transistor to which the internal signal is input to the gate and a second transistor to which the first test signal indicating the transition to the first test operation mode is input to the gate are connected in series. A series circuit is configured by connecting in parallel between one of a power supply voltage or a ground voltage and the output terminal,
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is activated based on the first test signal in the first test operation mode. 4.
前記基準電流源は、基準電流を測定する第2のテスト動作モードにおいて、電源電圧または接地電圧のいずれか一方と前記出力端子との間に、基準電流を流すことを特徴とする請求項1乃至請求項3いずれか1項に記載の半導体装置。 A reference current source connected in parallel to the current control circuit;
The reference current source causes a reference current to flow between one of a power supply voltage or a ground voltage and the output terminal in a second test operation mode in which a reference current is measured. The semiconductor device according to claim 3.
前記第2のテスト動作モードへ移行することを示す第2のテスト信号がゲートへ入力される第3のトランジスタと、前記第2のテスト信号がゲートへ入力される第4のトランジスタと、が直列接続された直列回路を、電源電圧または接地電圧のいずれか一方と前記出力端子との間に接続して構成され、
前記第2のテスト動作モードにおいて、前記第2のテスト信号に基づいて活性化されることを特徴とする請求項4記載の半導体装置。 The reference current source is
A third transistor in which a second test signal indicating transition to the second test operation mode is input to the gate and a fourth transistor in which the second test signal is input to the gate are connected in series. The connected series circuit is configured by connecting either the power supply voltage or the ground voltage between the output terminal,
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the semiconductor device is activated based on the second test signal in the second test operation mode.
前記出力端子と前記電流制御回路の間に接続される第5のトランジスタと
を更に備え、
前記第1のテストモードまたは前記第2のテストモードにおいて、前記第5のトランジスタがオンすることを特徴とする請求項1乃至請求項5いずれか1項に記載の半導体装置。 An input circuit connected to the output terminal;
A fifth transistor connected between the output terminal and the current control circuit;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the fifth transistor is turned on in the first test mode or the second test mode.
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