JP2012127852A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】外部から供給されるテスト情報をデコーディングし、複数の信号を生成するDFTデコーダ202と、互いに従属接続した複数のDFTレジスタDFTr0〜DFTrnと、複数のDFTレジスタにそれぞれ対応する複数の制御回路(制御回路CKT0〜CKTn)と、複数のレジスタのうちの第1のレジスタ(DFTレジスタDFTr0)に複数の信号(シフトデータTSCANDATA)を供給するセレクタ(セレクタ113)と、セレクタのセレクティング回数を規定するカウンタ(9bitカウンタ112)と、複数の制御回路の数に対応するクロック周期の回数を、複数のレジスタ及びカウンタに供給するシフトクロック生成回路(シフトCK制御回路111)と、を備える。
【選択図】図1
Description
図13及び図14は、テスト回路を備えた半導体装置における問題点を説明するために、本願発明者が作成した図面である。図13は、半導体装置900におけるテスト信号の発生に係る部分を示した回路ブロック図である。図14は、半導体装置900のレイアウト図面である。
図13に示す半導体装置900においては、アドレスラッチ105は、テスト動作の際、コマンドデコーダ102から発生するテストコマンド信号TRSにより、テストコード(アドレス信号address)をラッチする。また、アドレスラッチ105は、ラッチしたテストアドレス信号TA(mビット)を、アドレスプリデコーダ201を介してDFTデコーダ202(Design For Test Decoder)へ出力する。
そして、DFTデコーダ202は、プリデコードされたテストプリアドレス信号TPA(k本の信号)をデコードし、所望のテスト信号DFTIN0〜DTFINnを出力する。また、DFTデコーダ202は、テスト信号DFTIN0〜DFTINnを、テスト信号毎に設けられた専用の配線を介して、テストにおいて他の回路の制御を行う制御回路(Ckt.Aなど)に出力する。ここで、テスト信号DFTIN0〜DFTINn及びそれらが入力される制御回路は、制御すべき回路の数だけ必要となるので、制御すべき回路が多くなれば、テスト信号用の配線数は、例えば図14に示すように数百本になることもある。
図15に示すテスト回路において、第1のレジスタ部107は、複数のレジスタDFTrA0〜DFTrAnで構成されている。また、第2のレジスタ部108は、第1のレジスタ部107と同数のレジスタDFTrB0〜DFTrBnで構成されている。読み出し及び書き込み制御部104内の制御回路CKT0〜制御回路CKTnは、それぞれ第2のレジスタ部108のレジスタDFTrB0〜DFTrBnに接続され、テスト制御信号DFT0〜テスト制御信号DFTnが入力される。制御回路CKT0〜制御回路CKTn各々は、活性レベルのテスト制御信号が入力されると、読み出し及び書き込み制御部104内の他の回路をテストにおいて制御する。
しかしながら、図15に示すテスト回路の構成では、テスト信号の数の2倍のレジスタが必要となることから、テスト動作に係るテスト回路の規模が大きくなり、半導体チップのチップサイズを大きく縮小できないという問題があった。
これにより、複数のテスト信号をデコーダから個々に受け取るレジスタ部(上記第1のレジスタ部)は不要となる。また、第1のレジスタ部を構成するマスタースレーブタイプの複数のフリップフロップの素子数に比べて、本発明のセレクタの素子数は少なくて済むので、デコーダから個々にテスト信号を受け取るレジスタ部(上記第1のレジスタ部)を備えた半導体装置に比べて、テスト回路の回路規模を小さくでき、半導体装置のチップサイズ増大を抑制できる。
図1は、本発明の技術思想を説明するための図であり、本発明の実施形態における半導体装置100の構成のうち、テスト動作に係る回路を抜き出し、その概略を示している。図1においては、後述する半導体装置100のうち、BaundaryScan制御回路211、テスト制御回路212を示している。
BaundaryScan制御回路211は、DFTデコーダ202、シフトCK制御回路111、9bitカウンタ112、及びセレクタ113から構成される。また、テスト制御回路212は、互いに従属接続した複数のDFTレジスタDFTri(0≦i≦n)と、これらの複数のレジスタにそれぞれ対応する複数の制御回路CKT(n−i)から構成される。テストにおいて制御すべき複数の制御回路CKTは数百回路あり、更に、複数の制御回路CKTは、半導体チップの様々な場所に分散して配置されている。複数の制御回路CKTは、記憶素子である複数のメモリセルを含むメモリセルアレイに分散して配置される。複数の制御回路CKTは、メモリセルアレイを制御する周辺回路に分散して配置される。複数の制御回路CKTにそれぞれ対応する複数のDFTレジスタDFTriも同様である。
DFTデコーダ202は、外部から入力されるテスト情報(テストコード信号)に応じて、テスト制御信号DFTiと同じ論理レベルの信号であるテスト信号DFTINiを発生する。
そこで、本発明に係る半導体装置においては、テスト信号DFTINiを制御回路CKTiに直接入力する構成でなく、次の構成をとることにより、テスト信号に必要な配線領域を減らすことを技術思想とする。
9bitカウンタ112は、シフトクロックTMRCKに同期して、セレクタ113のセレクティング回数、すなわち、シフトデータTSCANDATAの出力回数を規定する信号であるシフトデータ選択信号TCNT[8:0]をセレクタ113に出力する。
セレクタ113は、シフトデータ選択信号TCNT[8:0]に基づいて、複数の信号であるテスト信号DFTINiのうちの一つを順次選択し、従属接続した複数のレジスタのうちの第1のレジスタ(DFTレジスタDFTr0)に、シフトデータTSCANDATAとして供給する。
従属接続した複数のDFTレジスタDFTriは、対応する複数の制御回路の数(n+1)に対応したシフトクロックTMRCKが入力されると、シフトデータTSCANDATAをシリアルに伝送する。
これにより、テスト信号DFTIN0はDFTレジスタDFTrnへ、テスト信号DFTIN1はDFTレジスタDFTr(n−1)へ、…、テスト信号DFTIN(n−1)はDFTレジスタDFTr1へ、テスト信号DFTINnはDFTレジスタDFTr0へ転送される。
DFTレジスタDFTr(n−i)各々は、テスト信号DFTINiを保持し、活性レベルのDFT発生信号TMRUPDATE(図1においけるDFT発生信号)が入力されると、テスト信号DFTINiをテスト制御信号DFTiとして、対応する複数の制御回路CKTiに出力する。
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。
クロック発生回路101は、クロック信号CK、クロック信号CKの相補的信号である反転クロック信号/CKと、入力されるクロック信号CK及び反転クロック信号/CKが有効か否かを示すクロックイネーブル信号CKEと、が入力される。また、クロック発生回路101は、入力されるクロック信号CK、反転クロック信号/CK及びクロックイネーブル信号CKEに応じて、半導体装置100の内部回路である読み出し及び書き込み制御部104に、外部クロック信号CKに同期した内部クロック信号を供給する。また、クロック発生回路101は、外部クロック信号CKに同期した内部クロック信号をコマンドデコーダ102に供給する。
また、メモリセルアレイ103は、メモリセルからビット線へ読み出されたデータを増幅する等の動作を行う複数のセンスアンプと、複数のワード線を駆動する複数のワードドライバと、ビット線とIO線を接続する複数のYスイッチを備えている。センスアンプは、読み出し動作において、ビット線上に現れるメモリセルからの微弱なデータ信号を増幅する回路である。また、書き込み動作においては、ビット線を介してメモリセルへデータを書き込む回路である。センスアンプの動作タイミングは、後述のXデコーダ及びXタイミング回路から出力されるセンスアンプ駆動信号により制御される。また、Yスイッチは、開閉のタイミングを、後述のYデコーダ及びYタイミング回路により制御される。IO線は、読み出し動作においては、Yスイッチが開くことにより、ビット線からのデータが読み出され、このデータをメモリセルアレイ103の外に配置される読み出し及び書き込み制御部104へ転送する。また、IO線は、書き込み動作においては、読み出し及び書き込み制御部104からの書き込みデータをビット線へと転送する。
Xデコーダ及びXタイミング回路は、アドレスラッチ105から入力されるロウ・アドレス(内部アドレス信号)をデコードして、デコード結果に応じてメモリセルアレイ103のメモリセルを、ワード線を用いて選択する。また、Xデコーダ及びXタイミング回路は、ビット線の差電位を増幅するセンスアンプの動作タイミングの制御を行う。
Yデコーダ及びYタイミング回路は、アドレスラッチ105から入力されるカラム・アドレス(内部アドレス信号)をデコードして、デコード結果に応じてビット線とIO線の間に介在するYスイッチを選択するタイミング制御等を行う。また、Yデコーダ及びYタイミング回路は、クロック発生回路101から入力される内部クロック信号に同期して、コマンドデコーダ102から入力される内部コマンド信号に応じて、選択したメモリセルからIO線を介してデータを読み出す動作、あるいは、選択したメモリセルにIO線を介してデータを書き込む動作を制御する。また、Yデコーダ及びYタイミング回路は、メモリセルのデータを外部へDQ信号(DQ0〜n)として出力する。また、データ回路は、外部から入力されるDQ信号を、メモリセルへデータとして書き込む。これらの読み出し、書き込み動作も、内部クロック信号に同期して行われる。
制御回路CKTが出力する信号により制御される回路には、タイミングを変える回路(例えば、センスアンプの駆動タイミングを速くする、或いは遅くする回路、その他書き込み読み出しを行う制御に用いる信号制御系にあらかじめ埋め込まれた遅延回路)がある。
また、制御回路CKTが出力する信号により制御される回路には、内部電圧発生電源回路の電圧レベルを変更する回路(例えば、内部電圧発生電源回路に入力される入力リファレンス電圧を制御回路CKTの出力により高い電圧或いは低い電圧に切り替えることのできる回路)がある。
また、制御回路CKTが出力する信号により制御される回路には、制御回路CKTが出力する信号を有効化或いは無効化して回路動作を変える回路(もともと不活性化させていた回路を制御回路CKTが出力する信号により活性化させることのできる、あるいはその逆に、もともと活性化させていた回路を制御回路CKTが出力する信号により不活性化させることのできる回路)がある。
9bitカウンタ112は、9ビットカウンタであり、セレクタ113のセレクティング回数を規定するシフトデータ選択信号TCNT[8:0]を、セレクタ113に対して出力する。
セレクタ113は、カウンタ信号CNT[8:0]に応じて、複数のテスト信号DFTINi(0≦i≦n)を、テスト信号DFTIN0から順次シフトデータTSCANDATAとして、レジスタ部109に出力する。
9bitカウンタ112及びセレクタ113の構成及び動作については、後述する。
さらに、レジスタ部109における複数のDFTレジスタDFTri(0≦i≦n)各々は、DFTデコーダ202からDFTモニタ信号TMRMONが入力されると、読み出し及び書き込み制御部104における制御回路CKT(n−i)に出力したテスト制御信号DFT(n−i)を取り込み保持する。
また、レジスタ部109は、DFTデコーダ202からリセット信号TMRRSTが入力されると初期化される。
なお、これらのレジスタ部109に入力されるレジスタ制御信号(TMRUPDTAE、TMRMON、及びTMRRST)は、デコーダ部106が,テストプリアドレス信号TPAを用いて発生する信号である。
図1に示すように、レジスタ部109は、複数のDFTレジスタDFTri(0≦i≦n)から構成される。DFTレジスタDFTr0は、セレクタ113に接続され、シフトデータTSCANDATAが入力される。DFTレジスタDFTri(1≦i≦n)の入力は、前段のDFTレジスタDFTri−1の出力に接続され、前段のDFTレジスタの出力であるレジスタ出力信号TSFTi−1が入力される。また、最終段のDFTレジスタDFTrnは、不図示の出力バッファ回路(以下バッファ回路DoutBufとする)の入力に接続される。バッファ回路DoutBufの入力には、レジスタ出力信号TSFTnが入力され、バッファ回路DoutBufが活性化されているとき、レジスタ出力信号TSFTnを、半導体装置100が備える外部出力端子DQへ出力する。なお、バッファ回路DoutBufは、デコーダ部106がテストプリアドレス信号TPAを用いて発生する活性レベルのデータシフトステート信号TMRSFTENが入力されると活性化され、非活性レベル(Lレベル)のデータシフトステート信号TMRSFTENが入力されると非活性化されるものとする。
また、複数のDFTレジスタDFTri(0≦i≦n)各々は、レジスタ出力信号TSFTiを出力する端子以外に、制御回路CKTiにテスト制御信号DFT信号(n−i)を出力する端子を備えている。DFTレジスタDFTriは、この端子から、テスト制御信号DFT(n−i)を制御回路CKT(n−i)に出力する(図1参照)。
図3(b)に示すように、DFTレジスタDFTrnは、シフトクロックTMRCKを論理反転し、反転信号TMRCKBを出力するインバータ回路INV301を備えている。
また、図3(b)で示すように、DFTレジスタDFTrnは、Pチャネル型MOSトランジスタQP301、Nチャネル型MOSトランジスタQN301、ナンド回路NAND302、インバータ回路INV303、インバータ回路INV304、Pチャネル型MOSトランジスタQP302、Nチャネル型MOSトランジスタQN302、ナンド回路NAND305、インバータ回路INV306、インバータ回路INV307を備えている。
次に、これらの回路の接続と共に、レジスタ部109のシフト動作について説明する。なお、以下の説明において、リセット信号TMRRSTはLレベル(非活性レベル)であり、リセット信号TMRRSTを論理反転するインバータ回路INV341の出力はHレベルにあるものとして説明する。
これにより、トランスファゲートTG1は、前段のDFTレジスタDFTr(n−1)のレジスタ出力信号TSFTn−1を取り込み、ナンド回路NAND302に転送する。ナンド回路NAND302は、レジスタ出力信号TSFTn−1がHレベルであれば、Lレベルの信号を出力する。インバータ回路INV304は、Lレベルの信号が入力されるので、レジスタの内部ノードN304をHレベルにする。一方、ナンド回路NAND302は、レジスタ出力信号TSFTn−1がLレベルであれば、Hレベルの信号を出力する。インバータ回路INV304は、Hレベルの信号が入力されるので、レジスタの内部ノードN304をLレベルにする。このように、DFTレジスタDFTrnは、シフトクロックTMRCKが活性レベル(Hレベル)にある期間で、前段のDFTレジスタDFTr(n−1)のレジスタ出力信号TSFTn−1を、内部ノードN304に取り込む。
これにより、トランスファゲートTG2は、内部ノードN304の論理レベルを、ナンド回路NAND305に転送する。ナンド回路NAND305は、内部ノードN304がHレベルであれば、Lレベルの信号を出力する。インバータ回路INV307は、Lレベルの信号が入力されるので、レジスタ出力信号TSFTnをHレベルにする。一方、ナンド回路NAND305は、内部ノードN304がLレベルであれば、Hレベルの信号を出力する。インバータ回路INV307は、Hレベルの信号が入力されるので、レジスタ出力信号TSFTnをLレベルにする。このように、DFTレジスタDFTrnは、シフトクロックTMRCKが非活性レベル(Lレベル)になると、内部ノードN304と同じ論理レベルの信号を、自身のレジスタ出力信号TSFTnとして出力する。
また、図3(b)で示すように、DFTレジスタDFTrnは、Pチャネル型MOSトランジスタQP312、Nチャネル型MOSトランジスタQN312、ナンド回路NAND315、インバータ回路INV316、インバータ回路INV317を備えている。
Pチャネル型MOSトランジスタQP312及びNチャネル型MOSトランジスタQN312で構成するトランスファーゲート(TG3とする)は、DFT発生信号TMRUPDATEが活性レベル(Hレベル)になり、反転信号TMRUPDATEBが活性レベル(Lレベル)になるとオンする。
また、図3(b)で示すように、DFTレジスタDFTrnは、Pチャネル型MOSトランジスタQP322、Nチャネル型MOSトランジスタQN322を備えている。
Pチャネル型MOSトランジスタQP322及びNチャネル型MOSトランジスタQN322で構成するトランスファーゲート(TG4とする)は、DFTモニタ信号TMRMONが活性レベル(Hレベル)になり、反転信号TMRMONBが活性レベル(Lレベル)になるとオンする。
これにより、トランスファゲートTG4は、テスト制御信号DFTn(図中テスト信号 n)を取り込み、ナンド回路NAND302に転送する。ナンド回路NAND302は、テスト制御信号DFTn(図中テスト信号 n)がHレベルであれば、Lレベルの信号を出力する。インバータ回路INV304は、Lレベルの信号が入力されるので、レジスタの内部ノードN304をHレベルにする。一方、ナンド回路NAND302は、テスト制御信号DFTn(図中テスト信号 n)がLレベルであれば、Hレベルの信号を出力する。インバータ回路INV304は、Hレベルの信号が入力されるので、レジスタの内部ノードN304をLレベルにする。このように、DFTレジスタDFTrnは、DFTモニタ信号TMRMONが活性レベル(Hレベル)にある期間で、自身が出力したテスト制御信号DFTn(図中テスト信号 n)を、内部ノードN304に取り込む。
図4においては、シフトクロックTMRCK、レジスタ出力信号TSFTn−3〜レジスタ出力信号TSFTn、DFT発生信号TMRUPDATE、テスト制御信号DFTn−3(図中テスト信号 n−3)〜テスト制御信号DFTn(図中テスト信号 n)の論理レベルの変化を示している。なお、図4は、DFTデコーダ202が、Hレベルのテスト信号DFTIN0、Lレベルのテスト信号DFTIN1、Hレベルのテスト信号DFTIN2、Lレベルのテスト信号DFTIN3を出力する場合の動作を示している。
また、図4において、時刻t1〜時刻t2の期間は、シフトCK制御回路111が出力した(n−2)番目のシフトクロックTMRCKの周期を示す。また、時刻t2〜時刻t3の期間は、シフトCK制御回路111が出力した(n−1)番目のシフトクロックTMRCKの周期を示す。また、時刻t3〜時刻t4の期間は、シフトCK制御回路111が出力した(n)番目のシフトクロックTMRCKの周期を示す。また、時刻t4〜時刻t5の期間は、シフトCK制御回路111が出力した(n+1)番目のシフトクロックTMRCKの周期を示す。
そのため、この状態でDFT発生信号TMRUPDATEを活性レベル(Hレベル)にすると、DFTレジスタDFTri各々において、TG3がオンし、DFTレジスタDFTri各々はテスト制御信号DFT(n−i)を制御回路CKT(n−i)に対して出力する。
図5は、図2に示したシフトCK制御回路111の回路図であり、図6は、図5に示したシフトCK制御回路111の動作を説明するために用いるタイミングチャートである。
図5に示すシフトCK制御回路111は、データシフトステート制御部111aとシフトクロック選択部111bから構成される。
なお、シフトスタート信号TMRCKSTARTは、デコーダ部106が,テストプリアドレス信号TPAを用いて発生する信号である。
インバータ回路INV511は、リセット信号TMRRSTを論理反転し、ナンド回路NAND503の3入力の第2の入力に出力する。
インバータ回路INV521は、シフトクロックTMRCKを論理反転し、ナンド回路NAND522の2入力の一方の入力に出力する。
ナンド回路NAND522の他方の入力には、最終カウント信号が入力される。最終カウント信号は、後述の9bitカウンタ112が、シフトデータ選択信号TCNT[8:0]=n+1を出力したときHレベルになる信号であり、つまり、シフトクロックTMRCKがn+1回発生した後、Hレベルになる信号である。例えば、デコーダ部106が、シフトデータ選択信号TCNTと予め設定された最終カウント値n+1とを比較し、両者が一致したとき、Hレベルの最終カウント信号を出力する。
ナンド回路NAND503の出力は、ナンド回路NAND502の2入力の他方の入力と接続され、ナンド回路NAND502の出力は、ナンド回路NAND503の3入力の第1の入力に接続される。ナンド回路NAND502及びナンド回路NAND503は、セットリセットフリップフロップ(以下、SRFFとする)を構成し、出力からデータシフトステート信号TMRSFTENがテストクロックTCLK0Tに同期する前のSRFF信号TMRSFTRSTBを出力する。
インバータ回路INV504は、SRFF信号TMRSFTRSTBを論理反転し、ラッチ回路LTH503のリセット端子Rに出力する。
なお、シフトクロック選択信号TMRCKSEL[3:0]は、デコーダ部106が,テストプリアドレス信号TPAを用いて発生する信号である。
ナンド回路NAND532の2入力の他方は、テストクロックTCLK0Tが入力される。テストクロックTCLK0Tは、デコーダ部106が,テストプリアドレス信号TPAを用いて、外部クロックCKに基づいて発生するクロックである。
インバータ回路INV533は、ナンド回路NAND532の出力を論理反転して、ラッチ回路LTH501、ラッチ回路LTH502及びラッチ回路LTH503のクロック端子CLK、シフトクロック選択部111bのナンド回路NAND541の2入力の一方の入力へ出力する。
ラッチ回路LTH502は、データ入力端子Dがラッチ回路LTH501のデータ出力端子Qに接続され、ラッチ回路LTH501の出力を保持し、保持したデータをクロック端子CLKに入力されるクロックがLレベルからHレベルになるとデータ出力端子Qから出力する。
ラッチ回路LTH503は、データ入力端子Dがラッチ回路LTH502のデータ出力端子Qに接続され、ラッチ回路LTH502の出力を保持し、保持したデータをクロック端子CLKに入力されるクロックがHレベルからLレベルになるとデータ出力端子Qから出力する。
このように、シフトクロック選択信号TMRCKSEL3の論理によりセレクタの切り替えを行うのは、シフトクロック選択信号TMRCKSEL3がHレベルのときは後述するように、DFT入力シフトクロックによりシフトクロックTMRCKを発生させるため、分周回路の出力を安定化させるための動作マージンが不要となり、それに伴いデータシフトステート信号の活性化までのテストクロックTCLK0Tとの同期期間が不要となるためである。
また、シフトクロック選択信号TMRCKSEL3がHレベルのとき、テストクロックTCLK0Tが供給されても、インバータ回路INV533の出力はLレベル、それに伴い、インバータ回路INV542の出力もLレベルとなるので、後述する分周回路BC501〜分周回路BC503は分周動作を実行しない。
また、最終カウント信号が入力されると、SRFFはリセットされ、SRFF信号TMRSFTRSTBをLレベルにする。そして、シフトクロック選択信号TMRCKSEL3がLレベルのとき、ラッチ回路LTH503はLレベルにリセットされ、セレクタSEL501はラッチ回路LTH503の出力を選択して、データシフトステート信号TMRSFTENを非活性レベル(Lレベル)にする。シフトクロック選択信号TMRCKSEL3がHレベルのとき、セレクタSEL501はSRFF信号TMRSFTRSTBを選択して、データシフトステート信号TMRSFTENを非活性レベル(Lレベル)にする。
インバータ回路INV542は、ナンド回路NAND541の出力を論理反転し、テストクロックTCLK0Tと同一周期の信号(テストクロック1分周のテストクロック)を、分周回路BC501の入力、ナンド回路NAND551の一方の入力に出力する。ナンド回路NAND551の他方の入力はノア回路NOR541の出力に接続される。
ノア回路NOR541は、4入力の否定論理和回路であり、4入力として、第1入力にシフトクロック選択信号TMRCKSEL0が、第2入力にシフトクロック選択信号TMRCKSEL1が、第3入力にシフトクロック選択信号TMRCKSEL2が、第4入力にシフトクロック選択信号TMRCKSEL3が、それぞれ入力される。
ナンド回路NAND561は、一方の入力がナンド回路NAND551の出力に、他方の入力がナンド回路NAND552の出力に接続され、出力がノア回路NOR571の一方の入力に接続される。
なお、DFT入力シフトCLKは、デコーダ部106が,テストプリアドレス信号TPAを用いて発生する信号である。
ナンド回路NAND562は、第1入力がナンド回路NAND553の出力に、第2入力がナンド回路NAND554の出力に、第3入力がナンド回路NAND555の出力にそれぞれ接続され、出力がノア回路NOR571の他方の入力に接続される。
インバータ回路INV581は、入力がノア回路NOR571の出力に接続され、ノア回路NOR571の出力を論理反転して、シフトクロックTMRCKを出力する。
具体的には、シフトクロック選択部111bは、シフトクロック選択信号TMRCKSEL[3:0]が全てLレベルのとき、Test CLK1分周を選択して、シフトクロックTMRCKを発生する。
また、シフトクロック選択部111bは、シフトクロック選択信号TMRCKSEL0がHレベルであって、他のシフトクロック選択信号TMRCKSEL[3:1]が全てLレベルのとき、Test CLK2分周を選択して、シフトクロックTMRCKを発生する。
また、シフトクロック選択部111bは、シフトクロック選択信号TMRCKSEL1がHレベルであって、他のシフトクロック選択信号TMRCKSEL[3:2]及びシフトクロック選択信号TMRCKSEL0が全てLレベルのとき、Test CLK4分周を選択して、シフトクロックTMRCKを発生する。
また、シフトクロック選択部111bは、シフトクロック選択信号TMRCKSEL2がHレベルであって、他のシフトクロック選択信号TMRCKSEL3及びシフトクロック選択信号TMRCKSEL[1:0]が全てLレベルのとき、Test CLK8分周を選択して、シフトクロックTMRCKを発生する。
また、シフトクロック選択部111bは、シフトクロック選択信号TMRCKSEL3がHレベルであって、他のシフトクロック選択信号TMRCKSEL[2:0]が全てLレベルのとき、DFT入力シフトクロックを選択して、シフトクロックTMRCKを発生する。
なお、シフトクロック選択信号[3:0]の論理レベルの設定については、後述する。
ラッチ回路LTH502は、テストクロックTCLK0TがLレベルの期間に、ラッチ回路LTH501の出力(Hレベル)を取りこみ、テストクロックTCLK0TがHレベルになるとデータ出力端子QをHレベルにする。
シフトクロック選択部111bは、テストクロック1分周のテストクロック(Test
CLK1分周)を選択して、時刻t3まで、テストクロックTCLK0Tと同一周期(1分周)のシフトクロックTMRCKを発生する。
図7は、9bitカウンタ112及びセレクタ113の回路図である。また、図8は、9bitカウンタ112及びセレクタ113の動作を説明するために用いるタイミングチャートである。
図7に示すように、9bitカウンタ112は、インバータ回路INV701及び9ビットカウンタ702から構成される。
9ビットカウンタ702は、クロック入力端子CKにシフトクロックTMRCKが入力され、シフトクロックTMRCKの立上りに同期してカウントアップ動作するカウンタであり、出力端子から9ビットのシフトデータ選択信号TCNT[8:0]を出力する。
インバータ回路INV701は、データシフトステート信号TMRSFTENを論理反転し、9ビットカウンタ702のリセット端子Resetに出力する。
デコーダ703は、シフトデータ選択信号TCNT[2:0]=0のとき、デコード信号TCNT0[0]をLレベル、他のデコード信号TCNT0[7:1]を全てHレベルとする。
また、シフトデータ選択信号TCNT[2:0]=1のとき、デコード信号TCNT0[1]をLレベル、他のデコード信号TCNT0[7:2]及びデコード信号TCNT0[0]を全てHレベルとする。
また、シフトデータ選択信号TCNT[2:0]=2のとき、デコード信号TCNT0[2]をLレベル、他のデコード信号TCNT0[7:3]及びデコード信号TCNT0[1:0]を全てHレベルとする。
また、シフトデータ選択信号TCNT[2:0]=3のとき、デコード信号TCNT0[3]をLレベル、他のデコード信号TCNT0[7:4]及びデコード信号TCNT0[2:0]を全てHレベルとする。
また、シフトデータ選択信号TCNT[2:0]=4のとき、デコード信号TCNT0[4]をLレベル、他のデコード信号TCNT0[7:5]及びデコード信号TCNT0[3:0]を全てHレベルとする。
また、シフトデータ選択信号TCNT[2:0]=5のとき、デコード信号TCNT0[5]をLレベル、他のデコード信号TCNT0[7:6]及びデコード信号TCNT0[4:0]を全てHレベルとする。
また、シフトデータ選択信号TCNT[2:0]=6のとき、デコード信号TCNT0[6]をLレベル、他のデコード信号TCNT0[7]及びデコード信号TCNT0[5:0]を全てHレベルとする。
また、シフトデータ選択信号TCNT[2:0]=7のとき、デコード信号TCNT0[7]をLレベル、他のデコード信号TCNT0[6:0]を全てHレベルとする。
このように、デコーダ703は、入力される3ビットのシフトデータ選択信号TCNT[2:0]の値がi(0≦i≦7)とすると、デコード信号TCNT0[i]をLレベル、他のデコード信号TCNT3を全てHレベルとする。
デコーダ704は、デコーダ703と同様に、入力される3ビットのシフトデータ選択信号TCNT[5:3]の値がj(0≦j≦7)とすると、デコード信号TCNT3[j]をLレベル、他のデコード信号TCNT3を全てHレベルとする。
デコーダ705も、デコーダ703及びデコーダ704と同様に、入力される3ビットのシフトデータ選択信号TCNT[8:6]の値がk(0≦k≦7)とすると、デコード信号TCNT6[k]をLレベル、他のデコード信号TCNT6を全てHレベルとする。
また、第1テスト信号切替部711−1〜第1テスト信号切替部711−37は、第1テスト信号切替部711−0と同様に、それぞれが8つサブ信号切替部S711−i(0≦i≦7)から構成される。
第2テスト信号切替部721−q(0≦q≦3)各々は、インバータ回路INV742−(q×8+j)の出力が入力されるサブ信号切替部S721−j(0≦j≦7)を備え、サブ信号切替部S721−jは、インバータ回路INV742−(q×8+j)の出力をデコード信号TCNT3[j]により選択して、インバータ回路INV751−qに転送する。
また、第2テスト信号切替部721−q(q=4)は、インバータ回路INV742−(q×8+j)の出力が入力されるサブ信号切替部S721−j(0≦j≦5)、及び入力が接地電源電圧VSSに接続されGND電位が入力されるサブ信号切替部S721−j(6≦j≦7)を備え、サブ信号切替部S721−jは、インバータ回路INV742−(q×8+j)の出力またはGND電位をデコード信号TCNT3[j]により選択して、インバータ回路INV751−qに転送する。
第3テスト信号切替部731は、インバータ回路INV752−kの出力が入力されるサブ信号切替部S731−k(0≦k≦4)、及び入力が接地電源電圧VSSに接続されGND電位が入力されるサブ信号切替部S731−k(5≦k≦7)を備え、サブ信号切替部S731−kは、インバータ回路INV752−kの出力またはGND電位をデコード信号TCNT6[k]により選択して、インバータ回路INV761に転送する。
ラッチ回路LTH701は、データ入力端子Dがインバータ回路INV762の出力に接続され、最終選択信号TDFTDATA6を保持し、クロック端子CLKに入力されるクロックがHレベルからLレベルになるとデータ出力端子QからシフトデータTSCANDATAを出力する。
時刻t1において、シフトCK制御回路111が、データシフトステート信号TMRSFTENを活性レベル(Hレベル)にすると、9bitカウンタ112は、初期値のシフトデータ選択信号TCNT[8:0]=0を出力しており、デコーダ703〜デコーダ705は、それぞれLレベルのデコード信号TCNT0[0]、Lレベルのデコード信号TCNT3[0]、Lレベルのデコード信号TCNT6[0]を出力し、第1テスト信号切替部〜第3テスト信号切替部は、テスト信号DFTIN0(図8においてDFT0で示す)を転送する。セレクタ113は、最終選択信号TDFTDATA6をテスト信号DFTIN0と同じレベルにし、ラッチ回路LTH701からテスト信号DFTIN0をシフトデータTSCANDATAとして出力する。
デコーダ703〜デコーダ705は、シフトデータ選択信号TCNT[8:0]の値に応じて、それぞれデコード信号TCNT0[i]の一つをLレベル、デコード信号TCNT3[j]の一つをLレベル、デコード信号TCNT6[0]の一つをLレベルとする。
第1テスト信号切替部〜第3テスト信号切替部は、テスト信号DFTIN(i+j×8+k×64)の一つを転送する。
セレクタ113は、最終選択信号TDFTDATA6をテスト信号DFTIN(i+j×8+k×64)と同じレベルにし、シフトクロックがHレベルからLレベルになると、ラッチ回路LTH701からテスト信号DFTIN(i+j×8+k×64)をシフトデータTSCANDATAとして出力する。
そして、シフトデータ選択信号TCNT[8:0]=nにより、第1テスト信号切替部〜第3テスト信号切替部は、最後のテスト信号DFTINn(i=7、j=5、k=4)を転送する。
セレクタ113は、時刻t4においてシフトクロックがHレベルからLレベルになると、ラッチ回路LTH701からテスト信号DFTINn(図8においてDFTnで示す)をシフトデータTSCANDATAとして出力する。
セレクタ113は、ラッチ回路LTH701からLレベルの信号をシフトデータTSCANDATAとして出力する。
シフトCK制御回路111は、シフトデータ選択信号TCNT[8:0]=n+1となったので、カウント時刻t6において、データシフトステート信号TMRSFTENを非活性レベル(Lレベル)にする。これにより、9bitカウンタ112はリセットされ、シフトデータ選択信号TCNT[8:0]=0を出力する。
従って、レジスタ部109に、シフトクロックTMRCKが(n+1)回入力されると、シフトクロックTMRCKの(n+1)個目のHレベルの期間に、レジスタ部109を構成する複数のDFTレジスタDFTri各々の内部ノードN304には、DFTデコーダ202が出力したテスト信号DFTIN(n−i)が取り込まれる。つまり、時刻t5においてシフトクロックTMRCKがHレベルからLレベルになる前において、複数のDFTレジスタDFTri各々は、テスト信号DFTIN(n−i)を内部ノードN304に取り込んでいる。
また、シフトクロックTMRCKが(n+1)回入力された後に、シフトクロックTMRCKがLレベルになると(時刻t5)、複数のDFTレジスタDFTri各々は、レジスタ出力信号TSFTiとして、テスト信号DFTIN(n−i)を出力する。
半導体装置100の動作のうち、テスト動作に係る動作について図面を参照して説明する。まず、テストモードへのエントリ動作について、図面を用いて説明する。
図9は、半導体装置のテスト動作のうち、テストモードへのエントリ動作を示すタイミングチャートである。図9(a)は、半導体装置100のテストモードへのエントリ動作を示し、図9(b)は、図13に示す半導体装置900のテストモードへのエントリ動作を示している。
図9(a)は、半導体装置が、外部から入力されるクロック信号CK及びクロック信号CKの相補的信号である反転クロック信号/CK(以下両者合わせて外部CLKとする)に同期して、テストコマンド信号(MRS)及びテストコード信号(address code_A,code_B,code_C,code_D,code_E)を取りこむ動作を示している。このような順番にテストコマンド信号及びテストコード信号を取り込むことで、半導体装置100において、デコーダ部106の出力信号であるテスト信号DFTIN0〜DFTINnのうち、テスト信号TPARA3、TPARA2が、それぞれ対応するDFTレジスタに転送される。また、転送終了後、複数のDFTレジスタDFTri(0≦i≦n)各々は、対応する制御回路CKT(n−i)にテスト制御信号DFT(n−i)を出力し、制御回路CKT(n−i)を活性化する。
特に、シフトCK制御回路111において用いられるテストクロックTCLK0Tは、一例として、デコーダ部106内に外部クロックCLKに同期したテストクロックTCLK0Tを発生するクロック発生回路を配置し、このクロック発生回路がテストコード信号(address code_C)に基づいてテストクロックTCLK0Tを発生する構成とすることができる。また、このクロック発生回路は、1回テストコマンド信号(MRS)及びテストコード信号(address code_C)に基づいて発生したテストプリアドレス信号TPAに応じて、その後外部からテストコマンド信号及びテストコード信号が供給されなくとも(テストコマンド信号がNOPであって、テストコード信号の供給がなくても)、外部クロックCLKに同期したテストクロックTCLK0Tを発生する。
デコーダ部106は、活性レベル(Hレベル)のシフトスタート信号TMRCKSTARTを、シフトCK制御回路111に供給する。
シフトCK制御回路111におけるデータシフトステート制御部111aは、レジスタ部109におけるデータ転送期間を規定する信号であるデータシフトステート信号TMRSFTENを活性レベル(Hレベル)にする。
シフトCK制御回路111におけるシフトクロック選択部111bは、テストクロックTCLK0Tと同一周期(1分周)のシフトクロックTMRCKを発生する。
レジスタ部109のDFTレジスタ各々は、セレクタ113から転送されてくるシフトデータTSCANDATA(テスト信号DFTIN)を、シフトクロックTMRCKの立上りで取りこみ、シフトクロックTMRCKの立下りで次段のDFTレジスタへ出力する。
デコーダ部106は、活性レベル(Hレベル)のDFT発生信号TMRUPDATEを、レジスタ部109のDFTレジスタ各々に供給する。DFT各々レジスタにおいて、TG3がオンし、DFTレジスタ各々は、DFTデコーダ202が出力し、転送動作において最終的に取り込んだテスト信号DFTIN(テスト信号TPARA2、テスト信号TPARA3)を、テスト制御信号(図中テスト信号)として対応する制御回路CKTに対して出力する。
これに対し、本発明は、デコーダが生成する複数のテスト信号を、互いに従属接続した複数のレジスタ各々に転送するとき、セレクタ113は、9bitカウンタ112がシフトクロックTMRCKを計数した結果であるシフトデータ選択信号TCNT[8:0]により、複数のテスト信号DFTINのうちの一つを順次選択して、複数のレジスタのうちの第1のDFTレジスタDFTr0にテスト信号を供給する。つまり、セレクタ113は、カウンタ112によりセレクティング回数が規定され、複数のテスト信号DFTIN全てを複数のレジスタのうちの第1のレジスタに供給する。また、シフトCK制御回路は、複数のレジスタ各々に制御回路の個数分のシフトクロックTMRCKを供給する。シフトクロックTMRCKが供給される複数のDFTレジスタDFTri(0≦i≦n)各々は、シフトクロックTMRCKが供給されるたびに、セレクタ113から供給される複数のテスト信号DFTINiを順次転送し、制御回路CKTiの個数分のシフトクロックTMRCKが供給されると、自己に接続される制御回路CKT(n−i)を活性化するテスト信号DFTIN(n−i)を受け取る。
次に、DFT信号を外部からモニタするDFTモニタモードについて、図面を用いて説明する。
図10は、半導体装置100のテスト動作のうち、テスト制御信号をモニタするDFTモニタモードを説明するために用いるタイミングチャートである。
図10は、半導体装置100が、外部から入力される外部CLKに同期して、テストコマンド信号(MRS)及びテストコード信号(address code_C, code_F, code_D)を取りこみ、レジスタ部109のDFTレジスタDFTri(0≦i≦n)各々が制御回路CKT(n−i)に出力しているテスト制御信号DFT(n−i)を外部出力端子DQにシリアルに出力する場合を示している。
また、上記回路構成における説明に使用した制御信号のうち、DFTモニタ信号TMRMONは、デコーダ部106が,テストコード信号テストプリアドレス信号TPAを用いて発生するものである。
デコーダ部106は、活性レベル(Hレベル)のDFTモニタ信号TMRMONを、デコーダ部106に供給する。
デコーダ部106の複数のDFTレジスタDFTri各々において、活性レベルのDFTモニタ信号TMRMONが入力されるので、トランスファゲートTG4がオンし、DFTレジスタ自身が出力したテスト制御信号DFT(n−i)を、内部ノードN304に取り込む。また、このとき、DFTレジスタDFTri各々は、シフトクロックTMRCKが非活性レベル(Lレベル)にあるので、テスト制御信号DFT(n−i)と同じ論理レベルの信号を、自身のレジスタ出力信号TSFTiとして出力する。従って、時刻t2の後、最終段のDFTレジスタは、レジスタ出力信号TSFTnを出力する。このとき、レジスタ部109の最終段のDFTレジスタDFTrnの出力端子(レジスタ出力信号TSFTnを出力する端子)に接続されたバッファ回路DoutBufは活性化されていないので、バッファ回路DoutBufは、レジスタ出力信号TSFTnを、外部出力端子DQへ出力していない。
シフトCK制御回路111は、DFTデコーダ202から入力されるシフトスタート信号TMRCKSTARTが活性レベル(Hレベル)になると、データシフトステート信号TMRSFTENを活性レベル(Hレベル)にし、9bitカウンタ112のリセット状態を解除する。また、シフトCK制御回路111は、テストクロックTCLK0Tと同一周期(1分周)のシフトクロックTMRCKを発生し、複数のレジスタ(DFTレジスタDFTr0〜DFTレジスタDFTrn)及び9bitカウンタ112に供給する。
また、時刻t3において、デコーダ部106は、データシフトステート信号TMRSFTENがHレベルになると、レジスタ部109の最終段のDFTレジスタDFTrnの出力端子(レジスタ出力信号TSFTnを出力する端子)に接続されたバッファ回路DoutBufを活性化する。
これにより、バッファ回路DoutBufは、DFTデコーダ202が最初にセレクタ113に供給したテスト信号DFTIN0(図10においてDFT0で示す)を、外部出力端子DQへ出力する。
このレジスタ出力信号TSFTiは、DFTデコーダ202がセレクタ113を介して複数のDFTレジスタDFTriに供給したテスト信号DFTINiと同一レベルの信号である。
最終段のDFTレジスタDFTrnは、シフトクロックTMRCKがn回供給され、各シフトクロックTMRCKの立下りで、DFTレジスタDFTri(1≦i≦n)各々が制御回路CKT(n−i)に出力したテスト信号DFTIN(n−i)を、レジスタ出力信号TSFTnとして、バッファ回路DoutBufへ出力する。
バッファ回路DoutBufは、テスト信号DFTIN1〜テスト信号DFTINn(図10においてDFT1、DFT2で示す)を、外部出力端子DQへ順次出力する。
次に、外部から供給されるクロックCLKが高速であった場合でもシフト動作が正常に行えるよう、シフトクロックTMRCKを分周してレジスタ部に供給するシフトクロック選択モードについて説明する。
図11は、半導体装置100のテスト動作のうち、シフトクロック選択モードを説明するために用いるタイミングチャートである。
図11は、半導体装置100が、外部から入力される外部CLKに同期して、テストコマンド信号(MRS)及びテストコード信号(address code_G, code_D,code_H, code_L, code_E)を取りこみ、シフトクロック入力モードによりシフトクロックTMRCKの周期を任意に設定し、シフトクロックTMRCKをレジスタ部109に供給する場合を示している。
なお、シフトクロック選択信号TMRCKSEL[3:0]の論理レベルは、以下に説明するように、デコーダ部106が,テストコード信号テストプリアドレス信号TPAを用いて規定するものである。
また、周期を任意に設定する場合のDFT入力シフトCLKの立上り及び立下り時刻は、以下に説明するように、デコーダ部106が,テストコード信号テストプリアドレス信号TPAを用いて規定するものである。
半導体装置100が、外部から入力される外部CLKに同期して、テストコマンド信号(MRS)及びテストコード信号(address code_G)を取りこむと、コマンドデコーダ102は、アドレスラッチ105に対して、内部クロック信号に同期したテストコマンド信号TRSを出力する。また、アドレスラッチ105は、外部から入力されるアドレス信号(address code_F)をテストコマンド信号TRSに同期してラッチし、デコーダ部106へテストアドレス信号TAを供給する。
デコーダ部106は、シフトクロック選択信号TMRCKSEL[3:0]のうち、シフトクロック選択信号TMRCKSEL[0]を活性レベル(Hレベル)にする。
この状態で、引き続き、半導体装置100が、テストコマンド信号(MRS)及びテストコード信号(address code_C)と、テストコマンド信号(MRS)及びテストコード信号(address code_D)を取りこむと、シフトクロック選択部111bは、テストクロックTCLK0Tの2倍の周期(2分周)のシフトクロックを選択し、シフトクロックTMRCKを発生する。レジスタ部109のシフト動作は、この2分周のシフトクロックTMRCKで実行される。
従って、上述のテストクロックTCLK0Tを用いたシフトクロックTMRCKの周期変更とは異なり、半導体装置100は、4回のテストコマンド信号(MRS)及びテストコード信号(address code_G)取り込みに続いて、テストコマンド信号(MRS)及びテストコード信号(address code_C)を取り込む必要がない(TCLK Enableは不要)。
時刻t1〜時刻t2の間に、半導体装置100が、上記テストコマンド信号(MRS)及びテストコード信号(address code_G)の組合せを4回続けて取りこむ。デコーダ部106は、シフトクロック選択信号TMRCKSEL[3]を活性レベル(Hレベル)にし、シフトクロック選択部111bにおいて、DFT入力シフトクロックが入力されるNAND回路555を選択する。
なお、DFT入力シフトクロックによりシフトクロックTMRCKを発生させるため、シフトCK制御回路111内の分周回路の出力を安定化させるための動作マージンが不要となり、それに伴いデータシフトステート信号の活性化までのテストクロックとの同期期間が不要となる。そのため、デコーダ部106は、DFT入力シフトクロックを制御回路CKTの数(n+1)だけ発生し、シフトCK制御回路111に供給すればよい。シフトCK制御回路111は、制御回路CKTの数(n+1)のシフトクロックTMRCKを発生する。
なお、シフトCK制御回路111において、シフトクロック選択信号TMRCKSEL[3]は活性レベル(Hレベル)であるので、分周回路BC501〜分周回路BC503の動作は停止しており、デコーダ部106によるテストクロックTCLK0Tの供給は必要ない。そのため、上述したテストテストモードへのエントリ動作、DFTモニタモードの様に、半導体装置100は、テストコマンド信号(MRS)及びテストコード信号(address code_D)を取り込む前に、テストコマンド信号(MRS)及びテストコード信号(address code_C)を取り込む必要はない。
なお、テストコマンド(MRS)及びテストコード信号(TEST#)は、例えば半導体試験装置(テスタ)が半導体装置100に供給する信号であり、テストコマンド及びテストコード信号の入力時刻は任意に設定できる。従って、DFT入力シフトクロックのHレベルを規定するテストコマンド(MRS)及びテストコード信号(address code_H:第1のテスト情報)と、DFT入力シフトクロックのLレベルを規定するテストコマンド(MRS)及びテストコード信号(address code_L:第2のテスト情報)の入力時刻を任意にとることで、シフトクロックTMRCKの周期を任意に設定することができる。
そして、時刻t8において、上記テストモードエントリにおいて説明したように、半導体装置100は、テストコマンド信号(MRS)及びテストコード信号(address code_E)を取りこみ、デコーダ部106はDFT発生信号TMRUPDATEを活性レベルにし、DFTレジスタ各々はテスト制御信号を対応する制御回路CKTに出力する。
次に、DFTレジスタ各々へ転送するテスト信号DFTINをDFTデコーダ202からの出力を使用しないで、HレベルまたはLレベルのデータを任意の順番に入力するモードである転送データ直接入力モードについて説明する。
図12は、半導体装置100のテスト動作のうち、転送データ直接入力モードを説明するために用いるタイミングチャートである。
図12(a)は、半導体装置100が、外部から入力される外部CLKに同期して、テストコマンド信号(MRS)及びテストコード信号(address code_G,code_I,code_D,code_J、code_H,code_L, code_K)を取りこみ、転送データ直接入力モードにより、テスト信号DFTINをDFTレジスタ各々に転送する場合を示している。また、図12(b)は、テスト信号DFTINをDFTレジスタへ転送後、再度データシフト動作を行い、DQ端子からDFTレジスタ各々に転送されたテスト信号DFTINを出力する場合を示している。なお、本モードは先に説明したシフトクロック入力モードを使用している。
また、時刻t3において、デコーダ部106は、レジスタ部109の最終段のDFTレジスタDFTrnの出力端子(レジスタ出力信号TSFTnを出力する端子)に接続されたバッファ回路DoutBufを活性化し、出力端子DQをLレベル(デフォルト)にする。
なお、DFT入力シフトクロックによりシフトクロックTMRCKを発生させるため、シフトCK制御回路111内の分周回路の出力を安定化させるための動作マージンが不要となり、それに伴いデータシフトステート信号の活性化までのテストクロックとの同期期間が不要となるため、シフトクロック入力モードにおいて、シフトクロックTMRCKは制御回路CKTの数だけのクロック数を発生すればよい。
また、シフトデータTSCANDATAをHレベルからLレベルへ変化させるテストコマンド(MRS)及びテストコード信号(address code_K:第5のテスト情報)と、DFT入力シフトクロックのHレベルを規定するテストコマンド(MRS)及びテストコード信号(address code_H:第1のテスト情報)と、DFT入力シフトクロックのLレベルを規定するテストコマンド(MRS)及びテストコード信号(address code_L:第2のテスト情報)を第2の組(Lデータ入力)とする。
半導体装置100に、時刻t4〜時刻t10の間に、任意に第1の組と第2の組のコマンド及びテストコード信号を合計で(n+1)回入力することで、シフトCK制御回路111からシフトクロックTMRCKを(n+1)回発生させる。これにより、半導体装置100は、レジスタ部109においてシフト動作を実行し、デコーダ部106が出力した(n+1)個のテスト信号DFTINを対応するDFTレジスタに転送する。
また、9bitカウンタ112はリセットされ、シフトデータ選択信号TCNT[8:0]は0となる。
また、図12(b)に示すように、データシフトステート信号TMRSFTENがLレベルになり、レジスタ部109の最終段のDFTに接続されたバッファ回路DoutBufは非活性化され、出力端子DQの電位をハイインピーダンス(HiZ)にする。
時刻t10において、コマンドデコーダ102は、テストコマンド(MRS)を取りこみ、アドレスラッチ105に対して、内部クロック信号に同期したテストコマンド信号TRSを出力する。また、アドレスラッチ105は、外部から入力されるアドレス信号(address code_D)をテストコマンド信号TRSに同期してラッチし、デコーダ部106へテストアドレス信号TAを供給する。
デコーダ部106は、活性レベル(Hレベル)のシフトスタート信号TMRCKSTARTを、シフトCK制御回路111に供給する。
以降の動作は上述したDFTモニタモードとシフトクロック選択モードを組み合わせた動作を行う。デコーダ部106は、DFTモニタモードで説明したように、データシフトステート信号TMRSFTENがHレベルになると、レジスタ部109の最終段のDFTレジスタDFTrnの出力端子(レジスタ出力信号TSFTnを出力する端子)に接続されたバッファ回路DoutBufを活性化する。
これにより、バッファ回路DoutBufは、デコーダ部106がセレクタ113に代って最初にレジスタ部109に供給したテスト信号DFTIN0(DFTレジスタDFTrnに取り込まれ、レジスタ出力信号TSFTnを出力する端子から出力されている信号と同一レベルであって、図10においてDFT0で示す)を、外部出力端子DQへ出力する。
なお、図12(b)に示した出力端子DQからの出力を行うことなく、先にレジスタ部109にデータ(テスト信号DFTIN)を入力した後(図12で示す時刻t10)に、上述したDFT発生信号TMRUPDATEをテストコマンド及びテストコード信号を用いてレジスタ部109に入力すれば、DFTレジスタからテスト制御信号を出力させ、制御回路CKTを活性化する(テスト動作モードをセットする)ことも可能である。
本発明の半導体装置の技術思想は、様々な半導体装置に適用することができる。例えば、CPU(Central Processing Unit)、MCU(Micro Control Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、ASSP(Application Specific Standard Product)、メモリ(Memory)等の半導体装置全般に、本発明を適用することができる。このような本発明が適用された半導体装置の製品形態としては、例えば、SOC(システムオンチップ)、MCP(マルチチップパッケージ)やPOP(パッケージオンパッケージ)などが挙げられる。これらの任意の製品形態、パッケージ形態を有する半導体装置に対して本発明を適用することができる。
また、トランジスタは、電界効果トランジスタ(Field Eeffect 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。トランジスタ等の様々なFETに適用できる。更に、装置内に一部のバイポーラ型トランジスタを有しても良い。
更に、NMOSトランジスタ(Nチャネル型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チャネル型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み合わ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。
Claims (15)
- 半導体装置のテスト時に、半導体装置の外部から供給されるテスト情報をデコーディングし、複数の信号を生成するデコーダと、
互いの出力ノードと入力ノードが接続することによって従属に接続した複数のレジスタと、
前記複数のレジスタの出力ノードにそれぞれ対応して接続する複数の制御回路と、
前記複数の信号が供給され、前記複数のレジスタのうちのファーストステージである第1のレジスタの入力ノードに、前記複数の信号のうちの一つの信号をシフトデータとして選択的に供給するセレクタと、
前記セレクタのセレクティング回数を規定し、前記セレクタの時系列な複数回のセレクティング毎に前記複数の信号の選択先を順次切り替えさせるカウンタと、
前記複数の制御回路の数に対応するクロック周期の回数を有するシフトクロックを生成し、前記複数のレジスタ及び前記カウンタに供給するシフトクロック生成回路と、
を備える半導体装置。 - 前記デコーダは、前記テスト情報に応じて、シフトスタート信号を生成し、前記シフトクロック生成回路に供給し、
前記シフトクロック生成回路は、データシフトステート制御部とシフトクロック選択部を含み、
前記データシフトステート制御部は、前記シフトスタート信号に対応して、データシフトステート信号を生成し、前記シフトクロック選択部に供給し、
前記シフトクロック選択部は、従属接続した複数の分周回路を含み、前記データシフトステート信号に対応して、外部から供給されるクロックを前記複数の分周回路により分周して、前記クロックまたは前記複数の分周回路各々の出力のうちの一つを前記シフトクロックとして選択し、よって、前記クロック周期の回数分に相当する前記シフトクロックを前記複数のレジスタ及び前記カウンタに供給する、ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 - 前記データシフトステート制御部は、前記セレクタのセレクティング回数が規定する回数に到達すると、前記データシフトステート信号の供給を停止する、ことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
- 前記カウンタは、前記データシフトステート信号に対応し、前記シフトクロックのエッジに同期してカウントアップするシフトデータ選択信号を発生し、
前記セレクタは、前記シフトデータ選択信号をデコードするカウントデコーダを含み、前記カウントデコーダのデコード結果に基づいて、前記複数の信号を前記シフトクロックのエッジに同期して前記シフトデータとして出力し、前記第1のレジスタに供給する、ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の半導体装置。 - 前記シフトデータ選択信号は、それぞれ互いに異なる複数の選択信号から成る複数のグループから成り、
前記カウントデコーダは、複数のサブデコーダから成り、
前記複数のグループは、それぞれ対応する前記複数のサブデコーダが有する複数の入力ノードに供給され、
前記セレクタは、互いの入力ノードと出力ノードが接続することによって従属に接続した複数のスイッチと、前記複数のスイッチのうち最終ステージのスイッチが出力する信号が供給されるラッチ回路と、を含み、
前記複数のサブデコーダが有する複数の出力は、それぞれ対応する前記複数のスイッチの電気的な導通と非導通を制御し、
前記シフトデータ選択信号が示す値に応じて、前記複数のスイッチを選択的に導通させて、前記複数の信号のうちの一つの信号をデータとして前記ラッチ回路へ供給し、
前記ラッチ回路は、前記シフトクロックのエッジに同期して、前記複数のスイッチが出力する前記データを、前記シフトデータとして出力する、ことを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。 - 前記複数のレジスタは、
前記第1のレジスタが、前記セレクタの前記シフトデータを、前記シフトクロックの立上り及び立下りのいずれか一方で取り込み、
残りの前記複数のレジスタが、それぞれ対応する前段のレジスタが出力するデータ信号を、前記シフトクロックの立上り及び立下りのいずれか一方で取り込み、
前記複数のレジスタのうちのラストステージのレジスタを除く残りのレジスタが、それぞれ対応する次段のレジスタに自レジスタが前記いずれか一方で取り込んだデータ信号を、前記シフトクロックの立上り及び立下りのいずれか他方に同期して次段のレジスタに出力する、ことを特徴とする請求項2乃至請求項5のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記デコーダは、前記テスト情報に応じてDFT発生信号を発生し、前記複数のレジスタに供給し、
前記複数のレジスタは、それぞれ対応する前記複数の制御回路に、前記DFT発生信号に対応して、自レジスタが保持するデータをテスト制御信号として出力し、前記制御回路を通常動作モードとは異なるテスト動作モードで動作させる、ことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。 - 前記デコーダは、前記テスト情報に応じてDFTモニタ信号を生成し、前記複数のレジスタに供給し、
前記複数のレジスタは、前記DFTモニタ信号に対応して、自レジスタの出力側のラッチ回路が出力した前記テスト制御信号を自レジスタの入力側のラッチ回路に取り込んで保持する、ことを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。 - 半導体装置の外部と通信するデータ出力端子を備え、
前記複数のレジスタのラストステージのレジスタは、前記データ出力端子に自レジスタが取り込んだデータを出力する、ことを特徴とする請求項6乃至請求項8のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記デコーダは、前記テスト情報に応じて、シフトクロック選択信号を生成し、前記シフトクロック選択部に供給し、
前記シフトクロック選択部は、前記シフトクロック選択信号に応じて、前記クロックまたは前記複数の分周回路各々の出力のうちの一つを前記シフトクロックとして選択する、ことを特徴とする請求項2乃至請求項9のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記シフトクロック選択部は、前記シフトクロック選択信号に応じて、前記シフトクロックの立上り及び立下りが、外部から供給される前記クロックの立上り及び立下りのいずれか一方に同期させられる、ことを特徴とする請求項10に記載の半導体装置。
- 前記デコーダは、前記テスト情報のうちの第1のテスト情報及び第2のテスト情報に基づいて、DFT入力シフトクロックを生成して、前記シフトクロック選択部に出力し、
前記第1のテスト情報は、前記シフトクロックの立上りを規定し、
前記第2のテスト情報は、前記シフトクロックの立下りを規定し、
前記DFT入力シフトクロックは、前記クロックの立上り時に前記テスト情報が前記第1のテスト情報であるとき立上り、前記クロックの立上り時に前記テスト情報が前記第2のテスト情報であるとき立下り、
前記シフトクロック選択部は、前記DFT入力シフトクロックを前記シフトクロックとして出力する、ことを特徴とする請求項11に記載の半導体装置。 - 前記デコーダは、前記テスト情報として、前記セレクタが出力する前記シフトデータに代えて、前記複数のレジスタへのシフトデータの直接入力を指示するコマンド及び該コマンドに対応する第3のテスト情報が供給され、
前記第3のテスト情報に引き続いて供給される前記テスト情報のうちの前記セレクタの出力のハイ論理を規定する第4のテスト情報、または前記テスト情報のうちの前記セレクタの出力のロウ論理を規定する第5のテスト情報に基づいて、前記セレクタの出力をハイ論理またはロウ論理とし、
前記デコーダは、更に、前記セレクタの出力をハイ論理またはロウ論理にそれぞれ維持する期間において、前記第1のテスト情報及び前記第2のテスト情報に基づいて、前記DFT入力シフトクロックを生成して、前記シフトクロック選択部に出力し、
前記シフトクロック選択部は、前記DFT入力シフトクロックを前記シフトクロックとして出力する、ことを特徴とする請求項12に記載の半導体装置。 - 前記シフトクロック選択部は、前記シフトクロック選択信号に対応して、前記複数の分周回路の分周動作を停止する、ことを特徴とする請求項11乃至請求項13のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 複数の記憶セルを含むメモリセルアレイと、
前記メモリセルアレイに隣接して配置され、外部と通信し、前記メモリセルを制御する周辺回路と、をさらに備え、
前記複数の制御回路が、前記メモリセルアレイの領域及び/または前記周辺回路の領域に分散して配置され、前記複数のレジスタが、それぞれ対応する前記複数の制御回路に隣接して配置される、ことを特徴とする請求項1乃至請求項14のいずれか一項に記載の半導体装置。
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