JP2021067550A - 半導体装置および半導体装置のバーンインテスト方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バーンインテスト装置からクロック信号を受けて動作する半導体装置において、バーンインテスト時の温度ばらつきを適切に制御できない。【解決手段】半導体装置は、温度センサと、温度センサの測定結果に応じて、スキャンチェーン選択情報を生成するスキャン制御回路と、外部クロック信号およびスキャンチェーン選択情報に基づいて、１または複数のスキャンチェーンクロック信号を生成するクロック制御回路と、テストパターンを生成するパターン生成回路と、複数のスキャンチェーンを有し、スキャンチェーンクロック信号およびテストパターンを受け取るロジック回路と、を備える。クロック制御回路は、各スキャンチェーンに関連付けてスキャンチェーンクロック信号を生成する。バーインテスト中に、ロジック回路は、スキャンチェーンクロック信号に関連付けられたスキャンチェーンにテストパターンを入力する。【選択図】図１

Description

本開示は、半導体装置および半導体装置のバーンインテスト方法に関する。

半導体装置の試験方法の一つとして、バーンインテスト（以下、「ＢＩテスト」と称する）がある。ＢＩテストは、温度と電圧の負荷をかけた状態で半導体装置を所定時間動作させることにより、初期不良品の除去および温度や電圧に対するストレス耐性の評価を行うテストである。ＢＩテストでは、半導体装置に流れる電流によって熱暴走が発生する恐れがある。そのため、特に消費電流量が多い半導体装置では、ＢＩテスト中の温度を適切に制御することが求められる。

例えば、特許文献１には、半導体装置の温度に応じてクロック信号の周波数を変化させることによって、ＢＩテスト中の半導体装置の温度を制御する技術が開示されている。詳細には、半導体装置は、温度センサ、電圧制御発振回路およびユーザロジック回路を備える。電圧制御発振回路は、温度センサからの出力電圧に基づいた周波数を有するクロック信号を生成する。生成されたクロック信号は、ＢＩテスト中の動作クロック信号として、ユーザロジック回路に供給される。

特開２００９−８６２５号公報

しかしながら、特許文献１では、半導体装置に電圧制御発振回路が搭載されることが前提となっている。つまり、ＢＩテスト装置から直接クロック信号を受けて動作する半導体装置には、特許文献１に記載の技術は適用できない。

その他の課題および新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

実施の形態に係る半導体装置は、温度センサと、温度センサの測定結果に応じて、スキャンチェーン選択情報を生成するスキャン制御回路と、外部クロック信号およびスキャンチェーン選択情報に基づいて、１または複数のスキャンチェーンクロック信号を生成するクロック制御回路と、テストパターンを生成するパターン生成回路と、複数のスキャンチェーンを有し、スキャンチェーンクロック信号およびテストパターンを受け取るロジック回路と、を備える。クロック制御回路は、各スキャンチェーンに関連付けてスキャンチェーンクロック信号を生成する。バーインテスト中に、ロジック回路は、スキャンチェーンクロック信号に関連付けられたスキャンチェーンにテストパターンを入力する。

実施の形態によれば、半導体装置毎にＢＩテスト時の温度ばらつきを適切に制御することができ、熱暴走の発生を抑制することができる。

図１は、実施の形態１に係る半導体装置の構成の一例を示すブロック図である。 図２は、実施の形態１に係るスキャンチェーンのスキャン動作を説明するための図である。 図３は、スキャン制御回路およびクロック制御回路の構成の一例を示す図である。 図４は、スキャン制御回路の動作の一例を示すタイミングチャートである。 図５は、実施の形態１に係る半導体装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図６は、実施の形態１の変形例に係る半導体装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図７は、実施の形態２に係る半導体装置の構成の一例を示すブロック図である。 図８は、実施の形態２に係る半導体装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図９は、実施の形態３に係る半導体装置の構成の一例を示すブロック図である。 図１０は、実施の形態３に係る半導体装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図１１は、温度制御情報の一例を示す図である。 図１２は、温度制御情報の別の一例を示す図である。 図１３は、温度制御情報のさらに別の一例を示す図である。 図１４は、実施の形態４に係る半導体装置の構成の一例を示すブロック図である。

以下、実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、明細書および図面において、同一の構成要素または対応する構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面では、説明の便宜上、構成を省略または簡略化している場合もある。また、実施の形態の各々は、他の実施の形態の少なくとも一部と任意に組み合わされてもよい。

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に係る半導体装置１００の構成の一例を示すブロック図である。図１に示されるように、半導体装置１００は、温度センサ１１０、スキャン制御回路１２０、入力端子１３０、クロック制御回路１４０、パターン生成回路１５０およびロジック回路１６０を備える。

温度センサ１１０は、半導体装置１００の温度を測定する。温度センサ１１０は、スキャン制御回路１２０に接続され、半導体装置１００の温度の測定結果をスキャン制御回路１２０へ出力する。

例えば、温度センサ１１０は、ダイオードおよびアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を有する。ダイオードは、半導体装置１００の温度に応じて変化する順方向電圧を出力する。ＡＤＣは、ダイオードから出力された順方向電圧のアナログ値をデジタル値に変換する。順方向電圧のデジタル値、すなわち、半導体装置１００の温度に応じた電圧のデジタル値は、スキャン制御回路１２０へ出力される。

スキャン制御回路１２０は、スキャンチェーン選択レジスタ１２１を有する。スキャンチェーン選択レジスタ１２１は、ロジック回路１６０に含まれるスキャンチェーンを選択するための情報（スキャンチェーン選択情報）を格納する。スキャンチェーン選択情報は複数ビットで構成される。スキャンチェーン選択情報は、温度センサ１１０から受け取った半導体装置１００の温度の測定結果に基づいて変更される。また、スキャン制御回路１２０は、クロック制御回路１４０に接続され、スキャンチェーン選択情報をクロック制御部１４０へ出力する。

入力端子１３０は、外部クロック信号を受け取るための端子である。ＢＩテストは、複数の半導体装置１００を装着したＢＩテスト基板をＢＩテスト装置の内部に取り付けることによって行われる。ＢＩテストを実行中、ＢＩテスト装置は、外部クロック信号を入力端子１３０に供給する。また、入力端子１３０は、クロック制御回路１４０に接続され、外部クロック信号をクロック制御回路１４０へ出力する。

図１では、端子として入力端子１３０のみが示されているが、半導体装置１００は、不図示の他の端子を備える。例えば、半導体装置１００は、ＢＩテスト中にＢＩテスト装置から供給される電源電圧や接地電位を受け取る端子を備える。

クロック制御回路１４０は、スキャン制御回路１２０からのスキャンチェーン選択情報および入力端子１３０からの外部クロック信号に基づいて、１または複数のスキャンチェーンクロック信号を生成する。このとき、クロック制御回路１４０は、ロジック回路１６０に含まれる各スキャンチェーンに関連付けてスキャンチェーンクロック信号を生成する。また、クロック制御回路１４０は、ロジック回路１６０に接続され、１または複数のスキャンチェーンクロック信号をロジック回路１６０へ出力する。

パターン生成回路１５０は、ＢＩテスト中にロジック回路１６０を活性化させるためのテストパターンを生成する。パターン生成回路は、ロジック回路１６０に接続され、生成したテストパターンをロジック回路１６０へ出力する。

ロジック回路１６０は、ＢＩテストにおける被テスト回路の１つであり、複数のスキャンチェーンを有する。ロジック回路１６０は、ＢＩテスト中にスキャンチェーンクロック信号およびテストパターンを受け取る。ロジック回路１６０は、スキャンチェーンクロック信号に応答して、スキャンチェーンクロック信号に関連付けられたスキャンチェーンにテストパターンをスキャンインする。すなわち、ロジック回路１６０は、スキャン動作によって、関連付けされたスキャンチェーンにテストパターンを入力する。これにより、テストパターンが入力されたスキャンチェーンに接続されるロジック回路１６０の一部は、入力されたテストパターンに応じた所定の動作（ＢＩ動作）を行う。一方、テストパターンが入力されなかったスキャンチェーンに接続されるロジック回路１６０の一部は、ＢＩ動作を行わない。

このようにして、半導体装置１００は、スキャン動作によって取り込まれたテストパターンに応じて、ロジック回路１６０を動作（活性化）させる。予め定められたＢＩテスト動作が実行された後、ＢＩテスト装置からＢＩテスト基板を取り出し、各半導体装置１００に初期不良が発生しているか否かの判定が行われる。

図２は、実施の形態１に係るスキャンチェーンのスキャン動作を説明するための図である。図２では、スキャンチェーン選択レジスタ１２１が保持するスキャンチェーン選択情報のビット数を４とし、またロジック回路１６０に含まれるスキャンチェーンの数を４として例示される。しかしながら、スキャンチェーン選択情報のビット数およびスキャンチェーンの数は、これらに限定されない。

図２に示されるように、スキャンチェーン選択レジスタ１２１は、４ビットのスキャンチェーン選択情報（ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４）として“１０１０”を保持する。スキャンチェーン選択情報の各ビットは、ロジック回路１６０の含まれるスキャンチェーンのいずれかに関連付けされている。例えば、図２では、ｂ１がスキャンチェーン１に、ｂ２がスキャンチェーン２に、ｂ３がスキャンチェーン３に、ｂ４がスキャンチェーン４に、それぞれ関連付けされている。

クロック制御回路１４０は、スキャンチェーン選択レジスタ１２１に保持されたスキャンチェーン選択情報“１０１０”に基づいて、外部クロック信号に対するＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。クロック制御回路１４０は、外部クロック信号に対してＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことにより、スキャンチェーン１〜４に関連付けられたスキャンチェーンクロック信号を出力する。

クロック制御回路１４０は、４ビットのスキャンチェーン選択情報のうちの“１”に対応するビット（ｂ１とｂ３）に対して、外部クロック信号を通過させる制御（外部クロック信号に対するＯＮ制御）を行う。一方、クロック制御回路１４０は、４ビットのスキャンチェーン選択情報のうちの“０”に対応するビット（ｂ２とｂ４）に対して、外部クロック信号を通過させない制御（外部クロック信号に対するＯＦＦ制御）を行う。

このようにして、クロック制御回路１４０は、スキャンチェーン１および３に対して、外部クロック信号をスキャンチェーンクロック信号として出力する。一方、クロック制御回路１４０は、スキャンチェーン２および４に対して、外部クロック信号をスキャンチェーンクロック信号として出力しない。すなわち、スキャンチェーン２および４に対しては、スキャンチェーンクロック信号は供給されない。

ロジック回路１６０のスキャンチェーン１および３は、クロック制御回路１４０から供給されるスキャンチェーンクロック信号を受けて、パターン生成回路１５０から出力されるテストパターンをスキャンインする。一方、ロジック回路１６０のスキャンチェーン２および４には、クロック制御回路１４０からスキャンチェーンクロック信号が供給されないので、テストパターンのスキャンインは行われない。

このように、スキャンチェーン１および３は、スキャンチェーン選択情報のｂ１およびｂ３に基づいてスキャン動作を実行し、スキャンチェーン２および４は、スキャンチェーン選択情報のｂ２およびｂ４に基づいてスキャン動作を実行しない。すなわち、スキャンチェーン選択レジスタ１２１に格納されるスキャンチェーン選択情報の各ビットに応じて、スキャン動作が行われるスキャンチェーンを切り替えることができる。

図３は、スキャン制御回路１２０およびクロック制御回路１４０の構成の一例を示す図である。図３に示されるように、スキャン制御回路１２０は、スキャンチェーン選択レジスタ１２１、動作率設定回路１２２、選択回路１２３を備える。

動作率設定回路１２２は、温度センサ１１０、スキャンチェーン選択レジスタ１２１、クロック制御回路１４０および選択回路１２３に接続される。また、動作率設定回路１２２は、ターゲット温度を格納するターゲット温度格納レジスタ１２８を有する。ターゲット温度は、ＢＩテストにおける半導体装置１００の温度の目標値を示す。動作率設定回路１２２は、温度センサ１１０からの半導体装置１００の温度の測定結果およびターゲット温度格納レジスタに格納されたターゲット温度に基づいて動作率設定信号を生成する。生成された動作率設定信号は、選択回路１２３へ出力される。

また、動作率設定回路１２２は、切り替え信号を選択回路１２３およびクロック制御回路１４０へ出力する。切り替え信号は、動作率設定回路１２２から出力された動作率設定信号がスキャンチェーン選択レジスタ１２１に取り込まれるときに信号レベルが変化する信号である。さらに、動作率設定回路１２２は、シフトクロック信号をスキャンチェーン選択レジスタ１２１へ出力する。

選択回路１２３は、動作率設定回路１２２およびスキャンチェーン選択レジスタ１２１に接続され、動作率設定信号およびスキャンチェーン選択レジスタ１２１の出力信号Ｑ４を受け取る。選択回路１２３は、動作率設定回路１２２からの切り替え信号に応じて、動作率設定信号および出力信号Ｑ４のいずれかを選択して、選択した信号をスキャンチェーン選択レジスタ１２１へ出力する。

スキャンチェーン選択レジスタ１２１は、４つのＤフリップフロップ回路（ＤＦＦ）１２４〜１２７を含むシフトレジスタによって構成される。スキャンチェーン選択情報は、シフトレジスタに格納される。各ＤＦＦ１２４〜１２７には、動作率設定回路１２２から出力されるシフトクロック信号が供給される。

ＤＦＦ１２４には、選択回路１２３が接続され、選択回路１２３によって選択された動作率設定信号および出力信号Ｑ４のいずれかの信号が入力される。ＤＦＦ１２４に入力された信号は、シフトクロック信号に応答してＤＦＦ１２４に取り込まれる。ＤＦＦ１２４によって取り込まれた信号は、次段のＤＦＦ１２５に入力されるとともに、出力信号Ｑ１としてクロック制御回路１４０へ出力される。

ＤＦＦ１２４と同様に、ＤＦＦ１２５〜１２７は、シフトクロック信号に応答して前段のＤＦＦの出力を取り込む。取り込まれた信号は、次段のＤＦＦに入力されるとともに、出力信号Ｑ２〜Ｑ４としてクロック制御回路１４０へ出力される。ただし、ＤＦＦ１２７については、次段のＤＦＦがないため、出力信号Ｑ４は、選択回路１２３へ出力される。

このように、スキャンチェーン選択レジスタ１２１に格納されるスキャンチェーン選択情報は、選択回路１２３より出力された信号がＤＦＦ１２４〜１２７にシフトインされた信号であり、各ＤＦＦ１２４〜１２７の出力信号Ｑ１〜Ｑ４としてクロック制御回路１４０へ出力される。

クロック制御回路１４０は、論理積回路１４１〜１４４を含む。各論理積回路１４１〜１４４の入力には、外部クロック信号、切り替え信号およびスキャンチェーン選択情報（出力信号Ｑ１〜Ｑ４）が接続される。論理積回路１４１〜１４４は、切り替え信号および出力信号Ｑ１〜Ｑ４に基づいて、外部クロック信号を出力信号Ｐ１〜Ｐ４として出力する。

詳細には、例えば、論理積回路１４１は、切り替え信号の信号レベルが“１”であり、かつ、出力信号Ｑ１の信号レベルが“１”である場合に、外部クロック信号を出力信号Ｐ１として出力する。論理積回路１４２〜１４４についても、論理積回路１４１と同様に動作する。

このように、各論理積回路１４１〜１４４が外部クロック信号に対するＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことによって、出力信号Ｐ１〜Ｐ４がスキャンチェーンクロック信号として出力される。

図４は、ＢＩテストにおけるスキャン制御回路１２０の動作の一例を示すタイミングチャートである。図４では、主にスキャンチェーン制御レジスタ１２１におけるシフト動作について説明する。図４の横方向は、時間に相当する。図４の縦方向は、シフトクロック信号、切り替え信号、動作率設定信号および出力信号Ｑ１〜Ｑ４が変化するタイミングを示す。

図４に示されるように、期間Ｔ１において、動作率設定回路１２２は、４つのパルス信号を含むシフトクロック信号および信号レベルが“０”である切り替え信号を出力する。また、動作率設定回路１２２は、シフトクロック信号に同期して動作率設定信号を出力する。図４に示される例では、“１００１”に対応する動作率設定信号がシリアルに出力されている。

選択回路１２３は、信号レベルが“０”である切り替え信号を受けて動作率設定回路１２２から出力される動作率設定信号（“１００１”）を選択し、スキャンチェーン選択レジスタ１２１へ出力する。

スキャンチェーン選択レジスタ１２１は、シフトクロック信号に応答して、ＤＦＦ１２４〜１２７によって構成されるシフトレジスタに動作率設定信号（“１００１”）をシフトインする。その結果、スキャンチェーン選択レジスタ１２１は、“１００１”を出力信号Ｑ１〜Ｑ４としてクロック制御回路１４０へ出力する。つまり、スキャンチェーン選択レジスタ１２１は、シフト動作によって“１００１”をスキャンチェーン選択情報として格納するとともに、クロック制御回路１４０へ出力する。

また、このとき、クロック制御回路１４０内の論理積回路１４１〜１４４には、信号レベルが“０”である切り替え信号が入力されているため、論理積回路１４１〜１４４のいずれも外部クロック信号を出力しない。

期間Ｔ２において、動作率設定回路１２２は、シフトクロック信号の出力を止める。そのため、スキャンチェーン選択レジスタ１２１では、シフト動作は行われず、出力信号Ｑ１〜Ｑ４に変化はない。

また、動作率設定回路１２２は、切り替え信号の信号レベルを“０”から“１”に変化させる。つまり、期間Ｔ２では、クロック制御回路１４０の論理積回路１４１〜１４４には、信号レベルが“１”である切り替え信号が入力される。

このとき、信号レベルが“１”である出力信号Ｑ１およびＱ４が入力されている論理積回路１４１および１４４は、外部クロック信号を出力信号Ｐ１およびＰ４として出力し、外部クロック信号に対するＯＮ制御を行う。一方、信号レベルが“０”である出力信号Ｑ２およびＱ３が入力されている論理積回路１４２および１４３は、外部クロック信号を出力信号Ｐ２およびＰ３として出力せず、外部クロック信号に対するＯＦＦ制御を行う。

このようにして、期間Ｔ２では、出力信号Ｐ１およびＰ４はスキャンチェーンクロック信号として出力され、出力信号Ｐ１およびＰ４が入力されるべきスキャンチェーン（例えば、スキャンチェーン１および４）は、スキャン動作を実行する。一方、出力信号Ｐ２およびＰ３はスキャンチェーンクロック信号として出力されず、出力信号Ｐ２およびＰ３が入力されるべきスキャンチェーン（例えば、スキャンチェーン２および３）は、スキャン動作を実行しない。

期間Ｔ３において、動作率設定回路１２２は、１つのパルス信号を含むシフトクロック信号を出力する。このとき、選択回路１２３は、信号レベルが“１”である切り替え信号を受けて、スキャンチェーン選択レジスタ１２１からの出力信号Ｑ４を選択する。すなわち、スキャンチェーン選択レジスタ１２１は、１つのパルス信号を含むシフトクロック信号に応答してシフト動作を行うことにより、スキャンチェーン選択情報（出力信号Ｑ１〜Ｑ４）を“１００１”から“１１００”に変化させる。

スキャンチェーン選択情報が変化したことに依存して、出力信号Ｑ１〜Ｑ４も変化する。そのため、期間Ｔ３では、信号レベルが“１”である出力信号Ｑ１およびＱ２が入力されている論理積回路１４１および１４２は、外部クロック信号を出力信号Ｐ１およびＰ２として出力し、外部クロック信号に対するＯＮ制御を行う。一方、信号レベルが“０”である出力信号Ｑ３およびＱ４が入力されている論理積回路１４３および１４４は、外部クロック信号を出力信号Ｐ３およびＰ４として出力せず、外部クロック信号に対するＯＦＦ制御を行う。

このようにして、期間Ｔ３では、出力信号Ｐ１およびＰ２はスキャンチェーンクロック信号として出力され、出力信号Ｐ１およびＰ２が入力されるべきスキャンチェーン（例えば、スキャンチェーン１および２）は、スキャン動作を実行する。一方、出力信号Ｐ３およびＰ４はスキャンチェーンクロック信号として出力されず、出力信号Ｐ３およびＰ４が入力されるべきスキャンチェーン（例えば、スキャンチェーン３および４）は、スキャン動作を実行しない。

期間Ｔ２とＴ３との間では、スキャンチェーン選択情報に含まれる“１”の数、すなわち、スキャン動作を行うスキャンチェーンの本数は、２本のままであり、変更はない。しかしながら、期間Ｔ２とＴ３の間では、シフト動作により、“１”と“０”の順番が変化するため、スキャン動作の対象となるスキャンチェーンが変更される。つまり、スキャンチェーン選択情報によって関連付けされるスキャンチェーンが変更される。

期間Ｔ４において、動作率設定回路１２２は、４つのパルス信号を含むシフトクロック信号および信号レベルが“０”である切り替え信号を出力する。また、動作率設定回路１２２は、シフトクロック信号に同期して動作率設定信号を出力する。図４に示される例では、“１１０１”に対応する動作率設定信号がシリアルに出力されている。

選択回路１２３は、信号レベルが“０”である切り替え信号を受けて動作率設定回路１２２から出力される動作率設定信号（“１１０１”）を選択し、スキャンチェーン選択レジスタ１２１へ出力する。スキャンチェーン選択レジスタ１２１は、“１１０１”をシフトインするとともに、出力信号Ｑ１〜Ｑ４としてクロック制御回路１４０へ出力する。このとき、クロック制御回路１４０の論理積回路１４１〜１４４には、信号レベルが“０”である切り替え信号が入力されているため、論理回路１４１〜１４４のいずれも外部クロック信号を出力しない。

期間Ｔ５において、動作率設定回路１２２が切り替え信号の信号レベルを“０”から“１”に変化させると、信号レベルが“１”である出力信号Ｑ１、Ｑ３およびＱ４を入力する論理積回路１４１、１４３および１４４は、外部クロック信号をスキャンチェーンクロック信号として出力し、外部クロック信号に対するＯＮ制御を行う。一方、信号レベルが“０”である出力信号Ｑ２を入力する論理積回路１４２は、外部クロック信号をスキャンチェーンクロック信号として出力せず、外部クロック信号に対するＯＦＦ制御を行う。

このようにして、期間Ｔ５では、出力信号Ｐ１、Ｐ３およびＰ４が入力されるべきスキャンチェーン（例えば、スキャンチェーン１、３および４）は、スキャン動作を実行する。一方で、出力信号Ｐ２が入力されるべきスキャンチェーン（例えば、スキャンチェーン２）は、スキャン動作を実行しない。

スキャンチェーン選択情報に含まれる“１”の数、すなわち、スキャン動作を行うスキャンチェーンの本数は、期間Ｔ２およびＴ３では２本であるが、期間Ｔ５では３本に変化する。このように、スキャンチェーンの本数が変更される場合には、スキャンチェーン選択レジスタ１２１は、動作率設定回路１２２から新たな動作率設定信号を受け取り、シフト動作によりその信号を取り込むことで、スキャンチェーン選択情報を変更する。

図５は、実施の形態１に係る半導体装置１００のＢＩテスト方法における動作の一例を示すフローチャートである。図５に示されるように、ステップＳ２０１において、スキャン制御回路１２０の動作率設定回路１２２は、温度センサ１１０から半導体装置１００の温度Ｔの測定結果を取得する。

ステップＳ２０２において、動作率設定回路１２２は、ターゲット温度格納レジスタ１２８に格納されたターゲット温度Ｔａを読み出す。ターゲット温度Ｔａは、ＢＩテストにおける半導体装置１００の温度の目標値である。

ステップＳ２０３において、動作率設定回路１２２は、半導体装置１００の温度Ｔとターゲット温度Ｔａとの差分ΔＴ（Ｔ−Ｔａ）を算出する。

ステップＳ２０４において、動作率設定回路１２２は、差分ΔＴがＸ以上であるか否かを判定する。Ｘの値は、ＢＩテスト中に１本のスキャンチェーンに入力されたテストパターンに応じてロジック回路１６０が動作することによって変化する半導体装置１００の温度の大きさ（以下、スキャンチェーン１本分の温度変化分ともいう）を示す。Ｘの値は、例えば、事前のシミュレーションによって算出される。

差分ΔＴがＸ以上であると判定された場合（ステップＳ２０４のＹＥＳ）、処理はステップＳ２０５へ進む。一方、差分ΔＴがＸ以上でないと判定された場合（ステップＳ２０４のＮＯ）、処理はステップＳ２０６へ進む。

ステップＳ２０５において、動作率設定回路１２２は、ＢＩテスト中にスキャン動作をさせるスキャンチェーンの本数を１だけ減少させるように、動作率設定信号を変更する。つまり、半導体装置１００の温度Ｔがターゲット温度Ｔａにスキャンチェーン１本分の温度変化分（Ｘ）を加えた値以上であるため、動作率設定回路１２２は、１本のスキャンチェーンのスキャン動作を停止させる。これにより、ＢＩテスト中の半導体装置１００の温度がターゲット温度Ｔａに対して過度に高くなりすぎないように制御される。

ステップＳ２０６において、動作率設定回路１２２は、差分ΔＴが−Ｘ以下であるか否かを判定する。差分ΔＴが−Ｘ以下であると判定された場合（ステップＳ２０６のＹＥＳ）、処理はステップＳ２０７へ進む。一方、差分ΔＴが−Ｘ以下でないと判定された場合（ステップＳ２０６のＮＯ）、処理はステップＳ２０８へ進む。

ステップＳ２０７において、動作率設定回路１２２は、ＢＩテスト中にスキャン動作を行うスキャンチェーンの本数を１だけ増加させるように、動作率設定信号を変更する。つまり、半導体装置１００の温度Ｔがターゲット温度Ｔａにスキャンチェーン１本分の温度変化分（Ｘ）を引いた値以下であるため、動作率設定回路１２２は、スキャン動作を行うスキャンチェーンを１本増やす。これにより、ＢＩテスト中の半導体装置１００の温度がターゲット温度Ｔａに対して過度に低くなりすぎないように制御する。

このように、差分ΔＴの絶対値がスキャンチェーン１本分の温度変化分（Ｘ）以上である場合には、動作率設定回路１２２は、スキャン動作をさせるスキャンチェーンの数を１本増加または減少させるように、動作率設定信号を変更する。

ステップＳ２０８において、動率設定回路１２２は、動作率設定信号を変更しない。処理がステップＳ２０８に進む場合には、差分ΔＴの絶対値がスキャンチェーン１本分の温度変化の範囲内に収まっていることを意味する。すなわち、半導体装置１００の温度Ｔはターゲット温度Ｔａの近傍であるため、ＢＩテスト中にスキャン動作を行うスキャンチェーンの本数を変更する必要がないと判断される。

ステップＳ２０９において、スキャンチェーン制御レジスタ１２１はシフト動作を行う。ステップＳ２０５またはステップＳ２０７を経由した場合には、スキャンチェーン制御レジスタ１２１は、シフト動作により、新たな動作率設定信号をスキャンチェーン制御情報として取り込む。

また、ステップＳ２０８を経由した場合には、スキャンチェーン制御レジスタ１２１は、シフト動作により、保持しているスキャンチェーン制御情報の“１”と“０”の順序を変更する。

ステップＳ２０９が実行された後、処理は再びステップＳ２０１へ戻る。このように、ターゲット温度Ｔａよりも半導体装置１００の温度が高い場合には、ステップＳ２０４のＹＥＳおよびステップＳ２０５が実行されることにより、半導体装置１００の温度Ｔは徐々にターゲット温度Ｔａに近づくように制御される。一方、ターゲット温度Ｔａよりも半導体装置１００の温度が低い場合には、ステップＳ２０６のＹＥＳおよびステップＳ２０７が実行されることにより、半導体装置１００の温度Ｔは徐々にターゲット温度Ｔａに近づくように制御される。

なお、半導体装置１００に流れる電流値がどのようにばらつくかは予想できないため、動作率設定信号の初期値は、スキャン動作を行うスキャンチェーンの本数とスキャン動作を行わないスキャンチェーンの本数が同数程度になるように設定しておくことが好ましい。当該初期値を用いてＢＩテストが開始された後は、図５に示されたフローに基づき、動作率設定信号は適宜変更される。

このように、実施の形態１によれば、半導体装置１００は、スキャンチェーン制御情報に基づいて、ＢＩテスト装置から供給される外部クロック信号に対するＯＮ／ＯＦＦ制御を実行し、スキャンチェーンクロック信号を生成する。半導体装置１００は、生成されたスキャンチェーンクロック信号を用いて、ＢＩテスト中に所望のスキャンチェーンを動作させることができる。これにより、電圧制御発振回路の搭載の有無にかかわらず、半導体装置毎にＢＩテスト時の温度ばらつきを適切に制御することができ、熱暴走の発生を抑制することができる。なお、電圧制御発振回路を搭載する半導体装置に対しては、クロック制御回路１４０は、外部クロック信号の代わりに、電圧制御発振回路から出力されるクロック信号を受けて、スキャンチェーンクロック信号を生成するようにすればよい。

また、半導体装置１００は、所定期間毎にスキャンチェーン制御情報をシフト動作させることができる。これにより、ＢＩテスト中にロジック回路１６０内の活性化する領域（ＢＩ動作を行う領域）が偏ってしまうことを防止することができる。

上述された実施の形態１では、スキャンチェーン制御情報の各ビットが１本のスキャンチェーンに関連付けられる例が示されたが、実施の形態１の構成はこれに限定されない。スキャンチェーン制御情報の各ビットが複数のスキャンチェーンに関連付けられるようにして、制御を簡素化することも可能である。

［実施の形態１の変形例］
次に、実施の形態１の変形例を説明する。上述した実施の形態１では、動作率設定回路１２２は、差分ΔＴの大きさに応じて、ＢＩテスト中にスキャン動作をさせるスキャンチェーンの本数を１だけ増減させる制御を実行した。しかしながら、動作率設定回路１２２は、差分ΔＴの大きさに応じて、ＢＩテスト中にスキャン動作をさせるスキャンチェーンを複数本同時に増減させることもできる。

図６は、実施の形態１の変形例に係る半導体装置１００のＢＩテスト方法における動作の一例を示すフローチャートである。図５と同一の動作（処理）については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図６に示されるように、ステップＳ２１０において、動作率設定回路１２２は、差分ΔＴが２Ｘ以上であるか否かを判定する。差分ΔＴが２Ｘ以上であると判定された場合（ステップＳ２１０のＹＥＳ）、処理はステップＳ２１１へ進む。一方、差分ΔＴが２Ｘ以上でないと判定された場合（ステップＳ２１０のＮＯ）、処理はステップＳ２１２へ進む。

ステップＳ２１１において、動作率設定回路１２２は、ＢＩテスト中にスキャン動作をさせるスキャンチェーンの本数を２だけ減少させるように、動作設定信号を変更する。つまり、半導体装置１００の温度Ｔがターゲット温度Ｔａにスキャンチェーン２本分の温度変化分（２Ｘ）を加えた値以上であるため、動作率設定回路１２２は、スキャン動作を行うスキャンチェーンを２本減らす。

このように、ＢＩテスト中の半導体装置１００の温度がターゲット温度Ｔａに対して大きく上回る場合には、差分ΔＴの大きさに応じて、スキャン動作させるスキャンチェーンの数を複数本一度に減少させる。

ステップＳ２１２において、動作率設定回路１２２は、差分ΔＴが−２Ｘ以下であるか否かを判定する。差分ΔＴが−２Ｘ以下であると判定された場合（ステップＳ２１２のＹＥＳ）、処理はステップＳ２１３へ進む。一方、差分ΔＴが−２Ｘ以下でないと判定された場合（ステップＳ２１２のＮＯ）、処理はステップＳ２０４へ進む。

ステップＳ２１３において、動作率設定回路１２２は、ＢＩテスト中にスキャン動作をさせるスキャンチェーンの本数を２だけ増加させるように、動作設定信号を変更する。つまり、半導体装置１００の温度Ｔがターゲット温度Ｔａにスキャンチェーン２本分の温度変化分（２Ｘ）を除いた値以下であるため、動作率設定回路１２２は、スキャン動作を行うスキャンチェーンを２本増やす。

このように、ＢＩテスト中の半導体装置１００の温度がターゲット温度Ｔａに対して大きく下回る場合には、差分ΔＴの大きさに応じて、スキャン動作させるスキャンチェーンの数を複数本一度に増加させる。

実施の形態１の変形例によれば、差分ΔＴの絶対値が大きい場合、スキャン動作をさせるスキャンチェーンの数を複数本同時に増減させるため、実施例１に比べて、半導体装置１００の温度Ｔをターゲット温度Ｔａにより早く近づけることができる。

なお、上述の実施の形態１の変形例では、２本のスキャンチェーンを同時に増減させる例を示したが、実施の形態１の変形例の構成はこれに限定されない。３本以上のスキャンチェーンを同時に増減させる構成であってもよいことは言うまでもない。

[実施の形態２]
次に、実施の形態２を説明する。実施の形態１に係る半導体装置１００は、ＢＩテスト中にスキャン動作をさせるスキャンチェーンの本数を増減させることにより、半導体装置１００の温度を制御する。これに対し、実施の形態２の半導体装置３００は、スキャンチェーンの本数を増減させることに加えて、スキャンチェーンクロック信号のクロックパルスを増減させることにより、半導体装置３００の温度を制御する。

図７は、実施の形態２に係る半導体装置３００の構成の一例を示すブロック図である。図７に示された構成のうち、図１と同一の機能を有する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図７に示されるように、半導体装置３００は、図１に示された構成に加えて、クロックゲーティング制御回路３１０およびクロックゲーティング回路３２０を備える。

クロックゲーティング制御回路３１０は、クロックゲーティング制御レジスタ３１１を有する。クロックゲーティング制御レジスタ３１１は、クロック制御回路１４０へ供給される外部クロック信号のクロックパルスの割合を制御するための情報（クロックゲーティング制御情報）を格納する。クロックゲーティング制御情報は、温度センサ１１０から受け取った半導体装置１００の温度の測定結果に基づいて、変更される。また、クロックゲーティング制御回路３１０は、クロックゲーティング回路３２０に接続され、クロックゲーティング制御情報をクロックゲーティング回路３２０へ出力する。

クロックゲーティング回路３２０は、入力端子１３０に接続され、外部クロック信号を受け取る。クロックゲーティング回路３２０は、クロックゲーティング制御回路３１０から出力されたクロックゲーティング制御情報に基づいて、クロック制御回路１４０へ出力する外部クロック信号に含まれるクロックパルスの数を調整する。

例えば、クロックゲーティング制御情報が２ビットで構成される場合、クロックゲーティング回路３２０は、クロックゲーティング制御情報“００”を受けて、外部クロック信号に含まれるクロックパルスの数を２５％に減少させるように、クロック制御回路１４０へ出力する外部クロック信号を調整する。この場合、クロックゲーティング回路３２０は、外部クロック信号に含まれるクロックパルスの４つのうち３つを間引くことにより、外部クロック信号を調整する。

また、クロックゲーティング回路３２０は、クロックゲーティング制御情報“０１”を受けて、外部クロック信号に含まれるクロックパルスの数を５０％に減少させるように、クロック制御回路１４０へ出力する外部クロック信号を調整する。この場合、クロックゲーティング回路３２０は、外部クロック信号に含まれるクロックパルスの４つのうち２つを間引くことにより、外部クロック信号を調整する。

また、クロックゲーティング回路３２０は、クロックゲーティング制御情報“１０”を受けて、外部クロック信号に含まれるクロックパルスの数を７５％に減少させるように、クロック制御回路１４０へ出力する外部クロック信号を調整する。この場合、クロックゲーティング回路３２０は、外部クロック信号に含まれるクロックパルスの４つのうち１つを間引くことにより、外部クロック信号を調整する。

なお、クロックゲーティング回路３２０は、クロックゲーティング制御情報“１１”を受けた場合には、外部クロック信号に含まれるクロックパルスの数を調整せずに、クロック制御回路１４０へ外部クロックを出力する。

図８は、実施の形態２に係る半導体装置３００のＢＩテストにおける動作の一例を示すフローチャートである。図５と同一の動作（処理）については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図８に示されるように、ステップＳ４０１において、クロックゲーティング制御回路３１０は、差分ΔＴがＹ以上であるか否かを判定する。Ｙの値は、ＢＩテスト中に外部クロック信号（スキャンチェーンクロック信号）のクロックパルスを２５％増加させることによって変化する半導体装置３００の温度の大きさを示す。Ｙの値は、例えば、事前のシミュレーションによって算出される。

差分ΔＴがＹ以上であると判定された場合（ステップＳ４０１のＹＥＳ）、処理はステップＳ４０２へ進む。一方、差分ΔＴがＹ以上でないと判定された場合（ステップＳ４０１のＮＯ）、処理はステップＳ４０３へ進む。

ステップＳ４０２において、クロックゲーティング制御回路３１０は、クロック制御回路１４０へ出力する外部クロック信号に含まれるクロックパルスの数を２５％だけ減少させるように、クロックゲーティング制御情報を変更する。クロックゲーティング回路３２０は、変更されたクロックゲーティング制御情報に基づいて、クロックパルスの数を２５％減少させた外部クロック信号をクロック制御回路１４０へ出力する。

ステップＳ４０３において、クロックゲーティング制御回路３１０は、差分ΔＴが−Ｙ以下であるか否かを判定する。差分ΔＴが−Ｙ以下であると判定された場合（ステップＳ４０３のＹＥＳ）、処理はステップＳ４０４へ進む。一方、差分ΔＴが−Ｙ以下でないと判定された場合（ステップＳ４０３のＮＯ）、処理はステップＳ２０４へ進む。

ステップＳ４０４において、クロックゲーティング制御回路３１０は、クロック制御回路１４０へ出力する外部クロック信号に含まれるクロックパルスの数を２５％だけ増加させるように、クロックゲーティング制御情報を変更する。クロックゲーティング回路３２０は、変更されたクロックゲーティング制御情報に基づいて、クロックパルスの数を２５％増加させた外部クロック信号をクロック制御回路１４０へ出力する。

実施の形態２では、ＸおよびＹは、Ｘ＜Ｙの関係を有する。例えば、ＢＩテスト中に１本のスキャンチェーンに入力されたテストパターンに応じてロジック回路１６０が動作することによって変化する半導体装置３００の温度を２℃とすると、Ｘの値は２℃となる。また、ＢＩテスト中に外部クロック信号（スキャンチェーンクロック信号）のクロックパルスを２５％増加させることによって変化する半導体装置３００の温度を８℃とすると、Ｙの値は８℃となる。

したがって、半導体装置３００は、まず、差分ΔＴの絶対値がＹ以上であるか否かを判定する。ここで、差分ΔＴの絶対値がＹ以上である場合には、半導体装置３００は、外部クロック信号（スキャンチェーンクロック信号）のクロックパルスの数を調整することにより、半導体装置３００の温度Ｔをターゲット温度Ｔａに近づけるように制御する。半導体装置３００は、差分ΔＴの絶対値がＹ以上でなくなるまで、外部クロック信号（スキャンチェーンクロック信号）のクロックパルスの数を調整する。

差分ΔＴの絶対値がＹ以上ではなくなった後は、半導体装置３００は、差分ΔＴの絶対値がＸ以上であるか否かを判定する。ここで、差分ΔＴの絶対値がＸ以上である場合には、半導体装置は、シフト動作させるスキャンチェーンの本数を増減させることにより、半導体装置３００の温度Ｔをターゲット温度Ｔａに使づけるように制御する。

なお、半導体装置３００に流れる電流値がどのようにばらつくかは予想できないため、クロックゲーティング制御情報の初期値は、外部クロック信号に含まれるクロックパルスの数を５０％もしくは７５％に減少させる設定にしておくことが好ましい。当該初期値を用いてＢＩテストが開始された後は、クロックゲーティング制御情報は、温度センサ１１０の測定結果に応じて適宜変更される。

このように、実施の形態２によれば、半導体装置３００は、シフト動作させるスキャンチェーンの本数の調整に加えて、外部クロック信号（スキャンチェーンクロック信号）に含まれるクロックパルスの数を調整することにより、実施の形態１よりも広い範囲でＢＩテスト時の温度ばらつきの制御を行うことができる。

例えば、シフト動作させるスキャンチェーンの数を最少（１本）とした場合でも、半導体装置の温度がターゲット温度まで下がり切らない場合に、外部クロック信号（スキャンチェーンクロック信号）に含まれるクロックパルスの数を間引くことで、温度制御の下限値を広げることができる。

[実施の形態３]
次に、実施の形態３を説明する。実施の形態３に係る半導体装置５００は、温度制御回路５１０を備える点で、実施の形態２に係る半導体装置３００と異なる。

図９は、実施の形態３に係る半導体装置５００の構成の一例を示すブロック図である。図９に示された構成のうち、図１および図７と同一の機能を有する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図９に示されるように、半導体装置５００は、図７に示された構成に加えて、温度制御回路５１０を備える。

温度制御回路５１０は、温度制御情報格納部５１１を有する。温度制御情報格納部５１１は、クロックゲーティング制御情報およびスキャンチェーン選択情報を変化させた時の半導体装置５００の温度の計測結果（温度制御情報）を格納する。

温度制御回路５１０は、温度センサ１１０、クロックゲーティング制御回路３１０およびスキャン制御回路１２０に接続される。温度制御回路５１０は、クロックゲーティング制御情報およびスキャンチェーン制御情報を読み出し、それらの情報を読み出したときの半導体装置５００の温度の測定結果を温度センサ１１０から取得する。温度制御回路５１０は、クロックゲーティング制御情報およびスキャンチェーン制御情報に関連付けて、取得した測定結果を温度制御情報格納部５１１に格納する。

また、温度制御回路５１０は、ターゲット温度格納レジスタ１２８からターゲット温度
Ｔａを読み出す。温度制御回路５１０は、温度制御情報格納部５１１を参照し、ターゲット温度Ｔａに基づいて、クロックゲーティング制御情報およびスキャンチェーン選択情報の最適値を決定する。

クロックゲーティング制御情報およびスキャンチェーン選択情報の最適値は、クロックゲーティング制御レジスタ３１１およびスキャンチェーン制御レジスタ１２１に設定される。クロックゲーティング回路３２０は、クロックゲーティング制御情報の最適値に応じて、クロック制御回路１４０へ出力する外部クロック信号に含まれるクロックパルスの数を調整する。また、クロック制御回路１４０は、スキャンチェーン選択情報の最適値に応じて、スキャンチェーンクロック信号を生成する。

図１０は、実施の形態３に係る半導体装置５００の動作の一例を示すフローチャートである。

図１０に示されるように、ステップＳ６０１において、温度制御回路５１０は、クロックゲーティング制御回路３１０からクロックゲーティング制御情報を、スキャン制御回路１２０からスキャンチェーン選択情報を、温度センサ１１０から半導体装置５００の温度Ｔの測定結果を、それぞれ取得する。温度センサ１１０から取得される測定結果は、クロックゲーティング制御回路３１０およびスキャン制御回路１２０から取得したクロックゲーティング制御情報およびスキャンチェーン選択情報に応じてＢＩテスト動作が実行されたときの半導体装置５００の温度に対応する。

ステップＳ６０２において、温度制御回路５１０は、クロックゲーティング制御情報およびスキャンチェーン選択情報に関連付けて、半導体装置５００の温度Ｔの測定結果を温度制御情報格納部５１１に格納する。

ステップＳ６０３において、温度制御回路５１０は、クロックゲーティング制御情報およびスキャンチェーン選択情報の全ての組合せにおいて、半導体装置５００の温度Ｔの測定が完了したかどうかを確認する。

クロックゲーティング制御情報およびスキャンチェーン選択情報の全ての組合せにおいて、半導体装置５００の温度Ｔの測定が完了したと確認された場合（ステップＳ６０３のＹＥＳ）、処理はステップＳ６０４へ進む。一方、クロックゲーティング制御情報およびスキャンチェーン選択情報の全ての組合せにおいて、半導体装置５００の温度Ｔの測定が完了したと確認されない場合（ステップＳ６０３のＮＯ）、処理はステップＳ６０６へ進む。

ステップＳ６０４において、温度制御回路５１０は、ターゲット温度格納レジスタ１２８に格納されたターゲット温度Ｔａを読み出す。

ステップＳ６０５において、温度制御回路５１０は、温度制御情報格納部５１１を参照し、ターゲット温度Ｔａに近い測定結果を特定する。温度制御回路５１０は、特定した測定結果に関連付けられたクロックゲーティング制御情報およびスキャンチェーン選択情報を最適値として決定する。温度制御回路５１０は、決定したクロックゲーティング制御情報およびスキャンチェーン選択情報の最適値を、クロックゲーティング制御回路３１０のクロックゲーティング制御レジスタ３１１およびスキャン制御回路１２０のスキャンチェーン選択レジスタ１２１に、それぞれ設定する。

ステップＳ６０６において、温度制御回路５１０は、クロックゲーティング制御レジスタ３１１のクロックゲーティング制御情報もしくはスキャンチェーン選択レジスタ１２１のスキャンチェーン選択情報のいずれかを変更するように、クロックゲーティング制御回路３１０もしくはスキャン制御回路１２０を制御する。ステップＳ６０６の実行後、処理はステップＳ６０１へ戻る。

ここで、図１１を参照して、温度制御情報格納部５１１に格納される温度制御情報について説明する。図１１は、温度制御情報の一例を示す図である。図１１に示される例では、クロックゲーティング制御情報は、“１０００”、“１０１０”、“１１１０”および“１１１１”の４値をとり得る。また、スキャンチェーン選択情報は、“１０００”、“１０１０”、“１１１０”および“１１１１”の４値をとり得る。

例えば、クロックゲーティング制御情報“１０００”は、クロック制御回路１４０に供給される外部クロック信号のクロックパルスの数を２５％減少させることを示す。クロックゲーティング制御情報“１０１０”は、クロック制御回路１４０に供給される外部クロック信号のクロックパルスの数を５０％減少させることを示す。クロックゲーティング制御情報“１１１０”は、クロック制御回路１４０に供給される外部クロック信号のクロックパルスの数を７５％減少させることを示す。クロックゲーティング制御情報“１１１１”は、クロック制御回路１４０に供給される外部クロック信号のクロックパルスの数を調整しないことを示す。

また、例えば、スキャンチェーン選択情報“１０００”は、シフト動作させるスキャンチェーンの数を１本とすることを示す。スキャンチェーン選択情報“１０１０”は、シフト動作させるスキャンチェーンの数を２本とすることを示す。スキャンチェーン選択情報“１１１０”は、シフト動作させるスキャンチェーンの数を３本とすることを示す。スキャンチェーン選択情報“１１１１”は、シフト動作させるスキャンチェーンの数を４本とすることを示す。

図１１に示される例では、クロックゲーティング制御情報およびスキャンチェーン選択情報の組合せは、１６（＝４×４）通り存在する。そのため、クロックゲーティング制御情報およびスキャンチェーン選択情報の１６通りの組合せの全てにおいて、温度測定が完了するまで、半導体装置５００の温度Ｔの測定は行われる。

図１１に示されるように、測定結果は、行（スキャンチェーン選択情報）と列（クロックゲーティング制御情報）の対応する位置に格納される。これにより、測定結果は、クロックゲーティング制御情報およびスキャンチェーン選択情報に関連付けて格納される。

また、ターゲット温度Ｔａが１２５℃であるとすると、図１１に示される例では、ハッチングされた部分の１２５．１℃がターゲット温度Ｔａに近い測定結果として特定される。そのため、温度制御回路５１０は、クロックゲーティング制御情報“１１１０”およびスキャンチェーン選択情報“１０１０”を最適値として決定する。

実施の形態３に係る半導体装置５００では、ＢＩテスト動作を開始した初期に、クロックゲーティング制御情報およびスキャンチェーン選択情報を変化させながら、半導体装置５００の温度を測定し、その結果を温度制御情報として温度制御情報格納部５１１に格納する。温度制御情報が格納された後は、ターゲット温度Ｔａに近い測定結果を温度制御情報から抽出することにより、半導体装置５００は、適切なクロックゲーティング情報およびスキャンチェーン選択情報をより早く設定することができる。その結果、半導体装置５００は、早期に適切な温度でのＢＩテストを実行することができる。

なお、上述の実施の形態３では、クロックゲーティング情報およびスキャンチェーン選択情報の全ての組合せにおいて、半導体装置５００の温度Ｔを測定したが、必ずしもすべての組合せにおいて、温度測定を実行する必要はない。温度測定を実行する前に、温度制御回路５１０はターゲット温度Ｔａを取得し、温度測定を実行中に測定結果がターゲット温度Ｔａを超えた時点で、温度制御回路５１０は温度測定の実行処理を中止するようにしてもよい。

図１２は、温度制御情報の別の一例を示す図である。図１２に示される例では、半導体装置５００の温度Ｔの測定結果が低いと想定されるクロックゲーティング制御情報“１０００”およびスキャンチェーン選択情報“１０００”から温度測定の処理が実行される。その後、図１１に示される矢印の順に従って、クロックゲーティング制御情報およびスキャンチェーン選択情報を変化させながら、半導体装置５００の温度Ｔの測定が行われる。

クロックゲーティング制御情報“１１１０”およびスキャンチェーン選択情報“１０１０”になったとき、半導体装置５００の温度Ｔの測定結果は、１２５．１℃となり、ターゲット温度Ｔａを超える。このタイミングで、温度制御回路５１０は、クロックゲーティング制御情報“１１１０”およびスキャンチェーン選択情報“１０１０”を最適値として決定し、ここで半導体装置５００の温度Ｔの測定は中止となる。そのため、不要な温度測定の処理が実行されることを回避することができる。

また、図１３は、温度制御情報のさらに別の一例を示す図である。図１３に示される例では、クロックゲーティング制御情報“１０００”およびスキャンチェーン選択情報“１０００”の設定にて、１回目の半導体装置５００の温度Ｔの測定が実行され、測定結果として、１１１．５℃が得られる。また、クロックゲーティング制御情報“１１１０”およびスキャンチェーン選択情報“１１１１”の設定にて、２回目の半導体装置５００の温度Ｔの測定が実行され、測定結果として、１２８．５℃が得られる。

温度制御回路５１０は、各設定における温度変動量情報を保持し、２つの測定結果と温度変動量情報とに基づいて、ターゲット温度Ｔａに近い測定値が得られるクロックゲーティング制御情報“１１１０”およびスキャンチェーン選択情報“１０１０”を推測する。推測して得られたクロックゲーティング制御情報“１１１０”およびスキャンチェーン選択情報“１０１０”は最適値として決定される。これにより、半導体装置５００の温度Ｔの測定時間をさらに短縮することができる。

[実施の形態４]
上述の実施の形態１ないし３では、ＢＩテスト中に半導体装置のユーザロジック回路を活性化させ、予め定められたＢＩテスト動作が実行された後、半導体装置に初期不良が発生しているか否かの判定を行う。これに対し、ＢＩテスト中に半導体装置からの出力信号をモニタしながら、ＢＩテストを実行するモニタＢＩという手法がある。モニタＢＩでは、ＢＩテスト装置は、ＢＩテスト動作中に半導体装置から出力される信号を期待値と比較し、出力信号が期待値と一致しない半導体装置を不良と判定する。

上述の実施の形態１にモニタＢＩを適用する場合には、半導体装置１００は、ロジック回路１６０から出力される各スキャンチェーンの出力結果をマージし、マージされた出力結果を不図示の出力端子からＢＩテスト装置へ出力することが想定される。この場合、ＢＩテスト装置は、半導体装置１００から出力されたマージされた出力結果を期待値と比較して良否判定を行う。

しかしながら、実施の形態１に係る半導体装置１００は、スキャンチェーン選択情報に基づいてテストパターンが入力されるスキャンチェーンが決まるため、マージされた出力結果には、テストパターンが入力されているスキャンチェーンの出力結果とテストパターンが入力されていないスキャンチェーンの出力結果が混在することになる。ＢＩテスト装置が保持する期待値は、全てのスキャンチェーンにテストパターンが入力されているときの出力結果の期待値に対応するため、実施の形態１に係る半導体装置１００のマージされた出力結果は、ＢＩテスト装置が保持する期待値と異なる。そのため、実施の形態１に係る半導体装置１００には、モニタＢＩを適用することができない。そこで、実施の形態４では、この問題を解決するための半導体装置７００の構成および動作について説明する。

図１４は、実施の形態４に係る半導体装置７００の構成の一例を示すブロック図である。図１４に示された構成のうち、図１と同一の機能を有する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１４に示されるように、半導体装置７００は、図１に示された構成に加えて、出力結果マージ回路７１０および出力端子７２０を備える。

出力結果マージ回路７１０は、ロジック回路１６０に接続され、ロジック回路１６０の各スキャンチェーンの出力結果を受け取る。また、出力マージ回路７１０は、スキャン制御回路１２０に接続され、スキャンチェーン選択情報を受け取る。

出力結果マージ回路７１０は、スキャンチェーン制御情報に基づいて、テストパターンが入力されていないスキャンチェーンを特定する。出力結果マージ回路７１０は、正常動作時の各スキャンチェーンの出力結果を予め保持する。出力結果マージ回路７１０は、テストパターンが入力されていないスキャンチェーンの出力結果を、正常動作時のスキャンチェーンの出力結果に置き換える。

出力結果マージ回路７１０は、テストパターンが入力されているスキャンチェーンの出力結果と置き換えられたスキャンチェーンの出力結果をマージする。マージされた出力結果は、出力端子７２０を介して、ＢＩテスト装置へ出力される。

例えば、４本のスキャンチェーン１〜４がロジック回路１６０に含まれており、スキャンチェーン１および３にテストパターンが入力されていない場合には、出力結果マージ回路７１０は、スキャンチェーン１および３の出力結果を、予め保持する正常動作時のスキャンチェーン１および３の出力結果に置き換える。出力結果マージ回路７１０は、スキャンチェーン２および４の出力結果と、置き換えられたスキャンチェーン１および３の出力結果と、をマージする。

このように、実施の形態４によれば、テストパターンが入力されていないスキャンチェーンの出力は、正常動作時のスキャンチェーンの出力に置き換えられた後、マージされ、ＢＩテスト装置へ出力される。したがって、半導体装置７００の温度制御のために活性化されるスキャンチェーンの数が増減したとしても、モニタＢＩにおける期待値判定の処理を適切に行うことができる。

なお、実施の形態４では、実施の形態１に係る半導体装置１００にモニタＢＩを適用する場合を例示した。しかしながら、実施の形態２に係る半導体装置３００もしくは実施の形態３に係る半導体装置５００にモニタＢＩを適用することも無論可能である。

また、実施の形態１ないし４では、半導体装置の構成および機能を、図１、７、９および１４のブロック図を参照して説明したが、これらの図中のブロックの機能は、回路（ハードウェア）だけではなく、ソフトウェアによっても実現されることができる。例えば、図１のスキャン制御回路１２０の機能の一部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が所定のプログラムを実行することで実現可能である。図７のクロックゲーティング制御回路３１０、図９の温度制御回路５１０および図１４の出力結果マージ回路の機能の一部についても、ＣＰＵが所定のプログラムを実行することで実現可能である。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

１００、３００、５００、７００： 半導体装置
１１０： 温度センサ
１２０： スキャン制御回路
１２１： スキャンチェーン選択レジスタ
１２２： 動作率設定回路
１２３： 選択回路
１２４、１２５、１２６、１２７： Ｄフリップフロップ回路
１２８： ターゲット温度格納レジスタ
１３０： 入力端子
１４０： クロック制御回路
１４１、１４２、１４３、１４４： 論理積回路
１５０： パターン生成回路
１６０： ロジック回路
３１０： クロックゲーティング制御回路
３１１：クロックゲーティング制御レジスタ
３２０： クロックゲーティング回路
５１０： 温度制御回路
５１１： 温度制御情報格納部
７１０： 出力結果マージ回路
７２０： 出力端子

Claims (13)

1. 半導体装置の温度を測定し、測定した温度を測定結果として出力する温度センサと、
   前記測定結果に応じて、スキャンチェーン選択情報を生成するスキャン制御回路と、
   外部クロック信号および前記スキャンチェーン選択情報に基づいて、１または複数のスキャンチェーンクロック信号を生成するクロック制御回路と、
   テストパターンを生成するパターン生成回路と、
   複数のスキャンチェーンを有し、前記スキャンチェーンクロック信号および前記テストパターンを受け取るロジック回路と、を備え、
   前記クロック制御回路は、各スキャンチェーンに関連付けて前記スキャンチェーンクロック信号を生成し、
   バーンインテスト中に、前記ロジック回路は、前記スキャンチェーンクロック信号に応答して、前記スキャンチェーンクロック信号に関連付けられた前記スキャンチェーンに前記テストパターンを入力する、
   半導体装置。
2. 請求項１に記載の半導体装置であって、
   前記テストパターンが入力された前記スキャンチェーンに接続される前記ロジック回路の一部は、前記バーンインテスト中に前記テストパターンに応じた所定の動作を行う、
   半導体装置。
3. 請求項１の半導体装置であって、
   前記スキャン制御回路は、前記測定結果と前記バーンインテストにおける前記半導体装置の温度の目標値であるターゲット温度との差分に基づいて、前記スキャンチェーン選択情報を変更し、
   前記クロック制御回路は、変更された前記スキャンチェーン選択情報に応じて、前記スキャンチェーンクロック信号の数を増加または減少させる、
   半導体装置。
4. 請求項３に記載の半導体装置であって、
   前記スキャン制御回路は、前記差分の絶対値が前記バーンインテスト中に１本の前記スキャンチェーンに入力された前記テストパターンに応じて前記ロジック回路が動作することによって変化する前記半導体装置の温度以上である場合には、前記テストパターンを入力する前記スキャンチェーンの数を１本増加または減少させるように、前記スキャンチェーン選択情報を変更する、
   半導体装置。
5. 請求項１に記載の半導体装置であって、
   スキャン制御回路は、シフトレジスタによって構成され、前記スキャンチェーン選択情報を格納するスキャンチェーン選択レジスタを備え、
   前記シフトレジスタは、前記シフトレジスタの出力が前記シフトレジスタの入力に接続するように構成され、
   前記スキャンチェーン選択情報は、複数ビットで構成され、前記シフトレジスタのシフト動作によって、前記複数ビットの順序が変更される、
   半導体装置。
6. 請求項５に記載の半導体装置であって、
   前記クロック制御回路は、前記複数ビットの順序が変更された前記スキャンチェーン選択情報に応じて、前記スキャンチェーンクロック信号に関連付ける前記スキャンチェーンを変更する、
   半導体装置。
7. 請求項１に記載の半導体装置であって、
   前記測定結果に応じて、クロックゲーティング制御情報を生成するクロックゲーティング制御回路と、
   前記クロックゲーティング制御情報に基づいて、前記外部クロック信号のクロックパルスの数を調整し、前記クロックパルスの数が調整された前記外部クロック信号を前記クロック制御回路へ出力するクロックゲーティング回路と、をさらに備える、
   半導体装置。
8. 請求項７に記載の半導体装置であって、
   温度制御情報格納部を有する温度制御回路をさらに備え、
   前記温度制御回路は、
   前記クロックゲーティング制御回路および前記スキャン制御回路から、前記クロックゲーティング制御情報および前記スキャンチェーン選択情報を読み出し、
   前記クロックゲーティング制御情報および前記スキャンチェーン選択情報を読み出したときの前記測定結果を前記温度センサから取得し、
   取得した前記測定結果を、読み出した前記クロックゲーティング制御情報およびスキャンチェーン選択情報に関連付けて、温度制御情報として前記温度制御情報格納部に格納し、
   前記温度制御情報および前記バーンインテストにおける前記半導体装置の温度の目標値であるターゲット温度に基づいて、前記クロックゲーティング制御情報および前記スキャンチェーン選択情報の最適値を決定する、
   半導体装置。
9. 請求項１に記載の半導体装置であって、
   前記ロジック回路の各スキャンチェーンの出力結果および前記スキャンチェーン選択情報を受け取る出力結果マージ回路をさらに備え、
   前記出力結果マージ回路は、
   前記スキャンチェーン選択情報に基づいて、前記スキャンチェーンクロック信号に応答して前記テストパターンが入力されていないスキャンチェーンを特定し、
   特定したスキャンチェーンの出力結果を、正常動作時のスキャンチェーンの出力結果に置き換え、
   前記スキャンチェーンクロック信号に応答して前記テストパターンが入力されているスキャンチェーンの出力結果および置き換えられたスキャンチェーンの出力結果をマージする、
   半導体装置。
10. 複数のスキャンチェーンを有するロジック回路を備える半導体装置のバーンインテスト方法であって、
    前記半導体装置の温度を測定して、測定した温度を測定結果として出力するステップと、
    前記測定結果に応じて、スキャンチェーン選択情報を生成するステップと、
    外部クロック信号および前記スキャンチェーン選択情報に基づいて、各スキャンチェーンに関連付けて１または複数のスキャンチェーンクロック信号を生成するステップと、
    テストパターンを生成するステップと、
    前記スキャンチェーンクロック信号に応答して、前記スキャンチェーンクロック信号に関連付けられた前記スキャンチェーンに前記テストパターンを入力するステップと、を備える、
    半導体装置のバーンインテスト方法。
11. 請求項１０に記載の半導体装置のバーンインテスト方法であって、
    前記スキャンチェーン選択情報を生成するステップは、前記測定結果とバーンインテストにおける前記半導体装置の温度の目標値であるターゲット温度との差分に基づいて、前記スキャンチェーン選択情報を変更するステップを含み、
    前記スキャンチェーンクロック信号を生成するステップは、変更された前記スキャンチェーン選択情報に応じて、前記スキャンチェーンクロック信号の数を増加または減少させるステップを含む、
    半導体装置のバーンインテスト方法。
12. 請求項１０に記載の半導体装置のバーンインテスト方法であって、
    前記スキャンチェーン選択情報は、複数ビットで構成され、
    前記スキャンチェーン選択情報を生成するステップは、前記スキャンチェーン選択情報の前記複数ビットの順序を変更するステップを含み、
    前記スキャンチェーンクロック信号を生成するステップは、前記複数ビットの順序が変更された前記スキャンチェーン選択情報に応じて、前記スキャンチェーンクロック信号に関連付ける前記スキャンチェーンを変更するステップを含む、
    半導体装置のバーンインテスト方法。
13. 請求項１０に記載の半導体装置のバーンインテスト方法であって、
    前記測定結果に応じて、クロックゲーティング制御情報を生成するステップと、
    前記クロックゲーティング制御情報に基づいて、前記外部クロック信号のクロックパルスの数を調整するステップと、をさらに備え、
    前記スキャンチェーンクロック信号を生成するステップは、前記クロックパルスの数が調整された前記外部クロック信号および前記スキャンチェーン選択情報に基づいて、各スキャンチェーンに関連付けて前記１または複数のスキャンチェーンクロック信号を生成する、
    半導体装置のバーンインテスト方法。

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