JP2760157B2 - Lsiテスト方法 - Google Patents

Lsiテスト方法

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JP2760157B2
JP2760157B2 JP3006311A JP631191A JP2760157B2 JP 2760157 B2 JP2760157 B2 JP 2760157B2 JP 3006311 A JP3006311 A JP 3006311A JP 631191 A JP631191 A JP 631191A JP 2760157 B2 JP2760157 B2 JP 2760157B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はLSIのテストに関し、
特にLSIの信頼性加速試験に関する。
【0002】
【従来の技術】LSIの信頼性加速試験(以下、加速試
験と呼ぶ)は、高電圧(通常動作電圧5VのLSIにた
いして例えば6Vの電圧)を印加したLSIを、高温度
の環境に長時間さらすことによって、LSIの初期不良
(故障)を短期に発生させる事を目的としている。この
高電圧、高温度の環境を加速試験環境と呼ぶ。加速試験
環境で故障が発生したことは、加速試験終了後、短時間
内に被テストLSIを通常の環境下でLSIテスタによ
り検出される。
【0003】故障には幾つかの類型があるがここでは加
速試験に関係して、回復性故障と非回復性故障について
考える。回復性故障が上記加速試験環境のように特別な
環境においてのみ再現可能な故障であるのにたいし、非
回復性故障は配線の切断故障のように1度発生すれば上
記環境以外でも、例えば常温に戻しても再現するような
故障である。
【0004】加速試験には上記の加速環境設定を制御で
きるバーンイン炉が使用される。加速試験には、バーン
イン炉のなかにいれるLSIの動作によりつぎの3種類
がある。
【0005】加速試験(1) 被テストLSIに電源だ
けを供給する。
【0006】加速試験(2) 被テストLSIに電源と
クロック信号を供給する。
【0007】加速試験(3) 被テストLSIに電源と
クロック信号以外の信号も供給し、可能なかぎり被テス
トLSIを動作させてテストする。
【0008】加速試験(1)は非回復性故障を短期に発
生させる事を目的としていた。しかし加速試験(1)で
は、電源が供給されているだけなので被テストLSI内
部のゲート状態を制御することができない。つまり加速
試験(1)では被テストLSIは論理的に動作していな
い。従って被テストLSI内部のゲートが活性化(1→
0、0→1の遷移)しないため、例えば切断しかかって
いる配線の両端に電位差を生じていない場合にはその状
態が変化しないので、該配線の切断故障という非回復性
故障を発生させる事ができない。
【0009】加速試験(2)は加速試験(1)を1段階
進めて、クロック信号を被テストLSIにたいして供給
する。したがってクロック信号の配線やクロック信号が
直接入力されているゲートは活性化されて通常動作と等
価となり、これらの部分において非回復性故障を発生さ
せる事が可能になるが、大部分のゲートは活性化されな
いため検出率は向上しない。
【0010】加速試験(3)は、被テストLSIの大部
分のゲートを通常動作時と同等に活性化して動作させ、
被テストLSI内部のすべての部分に潜む非回復性故障
を発生させる事を目的としている。加速試験(3)を実
施する方法としてつぎのような方法が考えられる。マイ
クロプロセッサのように能動的なLSIを被テストLS
Iとして加速試験(3)を行う場合には、被テスト・マ
イクロプロセッサを動作させる為にメモリやメモリ・ア
クセス制御のためのTTLなどのIC・LSIを用いた
簡単なテストシステムつくり、そのテストシステムごと
バーンイン炉の中に入れ、バーンイン炉の外部から電
源、クロック信号、リセット信号などを供給し、このシ
ステムを動作させることによって被テストLSIの大部
分のゲートを通常動作時と同等に活性化して動作させ、
被テストLSI内部のすべての部分に潜む非回復性故障
を発生させる。またマイクロプロセッサの周辺LSIの
ように受動的なLSIを被テストLSIとして加速試験
(3)を行う場合にも同様である。
【0011】また加速試験(3)を実現する別の方法と
して、LSIテスタを用いて選別テストと同等のテスト
を加速試験環境下にある被テストLSIに対して実施し
続ける方法がある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の加速試験(1),(2)は、被テストLSI内部
のすべてのゲートを活性化することができないため非回
復性故障の発生率、検出率を向上させる事ができないと
いう欠点がある。
【0013】また従来の加速試験(3)のバーン・イン
炉のなかに被テストLSIをふくむ特別なテストシステ
ムを設けてバーン・イン炉外部からこれを制御する方法
は、被テストLSI以外の、テストシステムを構成する
ためのIC・LSIが上記加速試験環境下でも正常に動
作するという保証が必要である事、またバーンイン炉内
にあるテストシステム上のメモリに炉の外部からプログ
ラムをロードする必要が有る事などを考慮するとこの方
法は現実的ではない。
【0014】加速試験(3)をLSIテスタを用いて実
施する方法は最も理想に近いが、高価なLSIテスタを
長時間(1回の加速試験につき数時間から数十時間)専
有すること、1回の加速試験で同時に試験できる被テス
トLSIの数が多くないことを考えると、この方法はテ
ストのコストが非常に高いという欠点がある。
【0015】本発明の目的は、加速試験中に被テストL
SIの内部ゲートを従来以上に活性化させることによ
り、非回復性故障の発生率を向上させ、フィールド(市
場)での非回復性故障の発生率を低下させるテスト方法
を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明では、マイクロプ
ログラム制御方式を採用しているLSIにおいて、該L
SIの外部から該LSIのテストモードと通常モードと
を切替える切替手段と、入力端子を抵抗器を介して電源
またはグランドにクランプする手段と、制御記憶と、制
御記憶にマイクロアドレスを生成して供給する供給手段
と、マイクロアドレスを入力し1ずつインクリメントす
るなどの変更手段と、LSIの信頼性加速試験環境を作
る事ができ、外部から加速試験環境を制御することので
きるバーン・イン炉に代表される信頼性加速試験手段
と、信頼性加速試験手段の外部から該LSIにクロック
信号とリセット信号を供給する信号供給手段とを有し、
前記供給手段は前記変更手段の出力を入力し、該LSI
にたいして前記信頼性加速試験手段により信頼性加速試
験を実施する際に、信号供給手段により該LSIに信頼
性加速試験手段の外部から電源とクロック信号とリセッ
ト信号を供給し、前記切替手段により該LSIをテスト
モードに設定すると前記供給手段は前記変更手段の出力
を選択することを特徴とする。
【0017】また該LSIおよび該LSIの信頼性加速
試験において、該LSIのデータ端子を抵抗器を介して
電源またはグランドにクランプする手段を有し、該LS
Iにたいして前記信頼性加速試験手段により前記信頼性
加速試験を実施する際に、特定の命令コードをフェッチ
させることを特徴とする。
【0018】かくして、本発明では、バーンイン炉内部
にIC・LSIなどの能動部品を入れることなく、また
加速試験実施期間中にLSIテスタを専有することもな
く、被テストLSIの大部分のゲートを通常動作時と同
等に活性化して動作させ、被テストLSI内部のすべて
の部分に潜む非回復性故障を発生させる加速試験(3)
を実施することができる。
【0019】
【実施例】以下、実施例につき詳述する。
【0020】図1は本発明の一実施例を説明するための
図である。100は信頼性加速試験装置で例えばバーン
イン炉、101は信頼性加速試験装置の信号生成部でバ
ーンイン炉101内の被テストLSIに対して信号路1
02経由でクロック信号を、信号路103経由でリセッ
ト信号を、信号路104経由でテスト信号を供給する。
【0021】105は本発明を実施しているLSIでマ
イクロプログラム制御を行っているマイクロプロセッサ
であり、信頼性加速試験の被テストLSIである。10
6、107はそれぞれマイクロプロセッサ105の電源
端子、グランド端子である。108−7、108−0は
マイクロプロセッサ105のアドレス出力端子であり、
例えば108−7はアドレスのビット7を、108−0
はアドレスのビット0を示す。109−7、109−
3、109−0はデータ端子であり、109−7はデー
タのビット7、109−3はデータのビット3、109
−0はデータのビット0を示す。110は抵抗器であ
る。114はテスト信号入力端子、113はリセット信
号入力端子である。112はクロック信号入力端子であ
る。111はリセット信号、クロック信号、テスト信号
以外の入力端子、例えばバス・ホールド要求信号や割込
み要求信号などマイクロプロセッサ105の内部のマイ
クロプログラム処理をはじめとする動作の制御に直接影
響を及ぼす入力信号用の端子である。115は内部バ
ス、116は命令デコーダでデータ端子から内部バス1
15経由で命令を取込んでデコードする。命令デコーダ
116がF016をフェッチすると、それをNOP(No
Operation)命令の命令コードとしてデコー
ドする。つまりマイクロプロセッサ105のNOP命令
の命令コードはF016である。117、118は命令デ
コーダ116の出力信号炉である。119はアドレス生
成部で、命令デコーダ116における命令のデコードの
結果の情報を信号路117経由で受取り、オペランドア
クセスや命令フェッチのためのアドレスを生成する。1
20はマイクロアドレス制御部で、121はインクリメ
ンタである。マイクロアドレス制御部120は、命令デ
コーダ116の出力118とインクリメンタ121の出
力、リセット信号、テスト信号を入力とする。118は
命令デコーダ116における命令のデコードの結果、実
行する命令に対応するマイクロプログラムのスタートア
ドレス情報をマイクロアドレス制御部120へ伝える。
インクリメンタ121はマイクロアドレス制御部120
の出力を入力し、1だけ加算して出力する。122は制
御記憶である。制御記憶122はマイクロアドレス制御
部120が生成し出力するマイクロアドレスに対応する
制御コードを出力する。制御記憶122にはマイクロア
ドレス空間の全空間分が半導体チップ上に実装されてい
るとは限らない。実装されていないマイクロアドレスが
制御記憶122へ入力された場合には、制御記憶122
からはMNOP(マイクロプログラムにおけるNo O
Peration命令)のマイクロコードが出力され
る。123は制御記憶の出力する制御コードをデコード
するマイクロデコーダである。124はマイクロデコー
ダ123の出力の中の1つで、EOM(EndOf M
icro−procedureの略)信号と呼ばれ、1
つのマイクロオプロシージャが終了したことを示す信号
である。125はマイクロプロセッサ105のデータ処
理部で、毎クロック制御記憶123から取りだされた制
御情報がマイクロデコーダでデコードされて生成される
信号により制御される。
【0022】次に加速試験時における、被テストLSI
の端子の処理について述べる。
【0023】被テストLSIの電源端子106は加速試
験装置により制御される電源に抵抗器を介して接続され
る。抵抗器を介して接続される理由は、電源投入時など
にしばしば発生するサージ電圧などから被テストLSI
を保護すること、電源電流を制限することである。被テ
ストLSIの電源電流が大きい場合には、被テストLS
Iと直列に接続される抵抗器での電圧降下分を考慮して
抵抗値を決定する必要があるが、数Ω程度の抵抗値の抵
抗器を使用することが多い。グランド端子107は、加
速試験装置により制御されるグランドに直接接続され
る。
【0024】CMOSの被テストLSIの加速試験時に
は入力端子をハイ・レベルまたはロー・レベルに固定す
る、言換えると0Vまたは電源電圧(例えば5V)を入
力する必要がある。入力端子も何も接続せずに放置する
と、入力端子には中間レベル(例えばCMOSレベル・
インターフェースのLSIにおいて2V程度)の電圧が
印加されたのと等価の状態となる。その入力端子から信
号を入力する入力バッファのPチャネル・トランジスタ
とNチャネル・トランジスタのゲートに2V程度の信号
が入力されると、Pチャネル・トランジスタとNチャネ
ル・トランジスタは共にオフせず、Pチャネル・トラン
ジスタとNチャネル・トランジスタを介して半導体チッ
プ上で電源からグランドへ貫通電流が流れ、被テストL
SIのその入力部(入力バッファおよび外部端子までの
配線など)に損傷を与えることになる。この貫通電流は
数時間から数百時間に及ぶ加速試験の通電期間中に絶え
ず流れ続けることになる。つまり高信頼性の製品出荷の
ために初期不良を発生させ、出荷前に不良品を発生する
目的のために実施される加速試験において、被テストL
SIの入力部に過剰のストレスを与えることになり、こ
の加速試験そのものの意義が全くなくなる。従って入力
端子、特に本例におけるリセット信号、クロック信号、
テスト信号以外の入力端子は加速試験時での被テストL
SIの内部動作を考慮して、抵抗器を介して電源に、ま
たは直接グランドに接続される。入力信号を抵抗器を介
して電源電圧にクランプする理由は、電源投入時などに
しばしば発生するサージ電圧などから入力部(入力バッ
ファおよび外部端子までの配線)を保護するためであ
る。入力信号を電源電圧にクランプするための抵抗器の
抵抗値は、数KΩから数十KΩのものが望ましい。例え
ば被テストLSIのマイクロプロセッサ105の割込み
要求入力信号がハイ・レベルでアクティブであれば、割
込み要求入力端子はグランドに直接接続し、加速試験中
はインアクティブにする。また例えば111がマイクロ
プロセッサ105のバス・ホールド要求入力信号で、1
11がロー・レベルでアクティブであれば、バス・ホー
ルド要求入力端子は抵抗110を介して電源電圧にクラ
ンプし、加速試験中はインアクティブにする。本例にお
けるテスト信号入力端子114、リセット信号入力端子
113、クロック信号入力端子112には信頼性加速試
験装置の信号生成部101から中間レベルに留らない電
圧レベルの信号が入力される。
【0025】加速試験の被テストLSIの出力端子を無
負荷にしても加速試験のための動作に影響はない。本例
の被テストLSIであるマイクロプロセッサ105にお
いてアドレスは出力信号である。しかし第1図に示すよ
うに出力端子であるアドレス端子を抵抗器を介してグラ
ンドに接続することによりアドレス端子に負荷を接続
し、アドレスを出力する時に出力バッファに電流を駆動
させて、出力バッファおよび出力バッファからアドレス
端子までの配線部分の加速試験を行なうことができる。
他の出力端子もアドレス端子と同様に抵抗器を介してグ
ランドに接続する。出力信号を抵抗器を介してクランプ
する理由は、出力部(出力バッファおよび外部出力端子
までの配線など)を保護するためである。たとえば出力
信号端子を抵抗器を介してグランドに接続するときに、
出力端子からハイ・レベルの信号が出力されると、外部
電源端子→半導体チップ上にある出力バッファのPチャ
ネル・トランジスタ→半導体チップ上の配線→パッド→
外部端子→外部の抵抗器→外部のグランドのパスで電流
が流れる。この電流を抵抗器で制限して出力部を保護す
る。出力信号のクランプのための抵抗器の抵抗値は、数
KΩから数十KΩのものが望ましい。
【0026】加速試験の被テストLSIの入出力端子に
対しては、入出力端子が入力端子として動作する時に中
間レベルの電圧を入力しないこと、出力端子として動作
する時に負荷を接続することを目的として、前記入力端
子、出力端子と同様に、各入出力端子をそれぞれ抵抗器
で電源またはグランドにクランプする。入出力信号のク
ランプのための抵抗器の抵抗値も、数KΩから数十KΩ
のものが望ましい。本例の被テストLSIであるマイク
ロプロセッサ105においてデータは入出力信号であ
る。本例ではデータのビット7からビット4までのデー
タ端子は抵抗器を介して電源に、データのビット3から
ビット0までのデータ端子は抵抗器を介してグランドに
クランプされている。
【0027】次にマイクロプロセッサ105のリセット
直後の動作について説明する。マイクロプロセッサ10
5のリセット信号113として充分な長さのハイ・レベ
ルのパルスが入力されると、アドレス生成部119は予
め決められたアドレスを生成してアドレス端子から外部
へ出力する。命令デコーダ116はリセット直後にアド
レス生成部119が出力したアドレスから命令をフェッ
チしてデコードし、処理を始める。マイクロアドレス制
御部120はリセット時の処理を行うマイクロプロシー
ジャ(リセット・マイクロプロシージャ)の先頭アドレ
ス情報を生成してマイクロアドレスとして制御記憶12
2へ出力する。リセット・マイクロプロシージャでの一
連のマイクロプログラム制御が終了時点でデコーダ12
3からのEOM信号がアクティブとなり、マイクロアド
レス制御部120は命令デコーダ116から次に実行す
る命令のスタートアドレス情報を取込んでマイクロアド
レスを生成し、制御記憶122へ出力する。
【0028】次に本発明の被テストLSIのテストモー
ドについて述べる。
【0029】まずテスト信号入力114端子には信頼性
加速試験装置の信号生成部101から信号路104を介
してハイ・レベルの信号が入力される。この時被テスト
LSIであるマイクロプロセッサ105はテストモード
で動作する。充分な長さのリセットパルスが入力される
と、マイクロアドレス制御部120はリセット・マイク
ロプロシージャのスタートアドレスをマイクロアドレス
として制御記憶122へ出力する。テスト信号114が
ハイ・レベルであるとき、マイクロアドレス制御部12
0は常にインクリメンタ121の出力を選択してマイク
ロアドレスを制御記憶122へ出力する。つまりこのと
き例えばリセット・マイクロプロシージャが終了してE
OM信号がアクティブになっても、マイクロアドレス制
御部120は命令デコーダ116からのスタートアドレ
ス情報を無視する。従って電源が供給され、信号生成部
101からクロック信号102が入力され、リセット信
号入力端子113へリセット・パルスと、テスト信号入
力端子にハイ・レベルの信号が入力されると、マイクロ
アドレス制御部120はリセット・マイクロプロシージ
ャのスタートアドレスから始めて、テスト信号がハイ・
レベルである期間はマイクロアドレスを1ずつインクリ
メントして制御記憶122へ出力する。このとき制御記
憶122に実装されていないマイクロアドレスが制御記
憶122へ入力されることも発生するが、その場合には
前述のように制御記憶122からはMNOPのマイクロ
コードが出力される。テストモードでは制御記憶122
に格納されているマイクロプログラムを全て実行させる
ことができるので、データ処理部125はマイクロプロ
セッサ105の全ての種類のデータ処理を実行する事が
可能になる。
【0030】例えばマイクロプロセッサ105のマイク
ロアドレスが12ビットで、加速試験中に1MHzのク
ロック信号がマイクロプロセッサ105に入力され、マ
イクロプロセッサ105の1つのマイクロ命令が1クロ
ックで実行されるとすると、マイクロアドレスも1クロ
ックに1ずつインクリメントされる。従って全マイクロ
アドレスが出力されるには0.004秒を要するが、加
速試験時間は通例で数時間以上であるので、加速試験の
期間中に内部処理を繰返し実行し、被テストLSIであ
るマイクロプロセッサ105の内部ゲートを活性化する
ことができる。
【0031】またテストモードでは命令デコーダ116
は外部のデータ端子から命令コードをフェッチするが、
本例では前述したようにデータ端子が電源やグランドに
クランプされているので常にF016をフェッチすること
になる。従って命令デコーダ116は常にNOP命令を
デコードし、アドレス生成部119に対してはアドレス
をインクリメントするように制御するため、テストモー
ドにおいてアドレス生成部はリセット・アドレスから始
めてアドレスを1ずつインクリメントし、マイクロプロ
セッサ105の全アドレス空間のアドレスを出力するこ
とができる。例えばマイクロプロセッサ105のアドレ
スが16ビット、外部データ・バスが8ビットであり、
加速試験中に1MHzのクロック信号がマイクロプロセ
ッサ105に入力され、マイクロプロセッサ105の命
令フェッチ・バス・サイクルが4クロックであるとす
る。
【0032】本例では前述したようにデータ端子が電源
やグランドにクランプされているので、マイクロプロセ
ッサ105は4クロックに1回ずつF016を、つまりN
OP命令コードをフェッチする。従ってアドレスは4ク
ロックに1ずつインクリメントされるので、16ビット
のアドレスがすべて出力されるには、2.6秒を要する
が、加速試験時間は通例で数時間以上であるので、加速
試験の期間中にアドレスを繰返して生成し、被テストL
SIであるマイクロプロセッサ105のアドレス生成部
119およびアドレス端子の出力部を活性化することが
できる。
【0033】図2は本発明の他の実施例を示す図であ
る。
【0034】201は被テストLSIでネクスト・アド
レス方式のマイクロプログラム制御方式を採用している
マイクロプロセッサである。202はマイクロアドレス
制御部で、203は制御記憶122から読み出されたマ
イクロコードのなかのネクスト・アドレス情報を取り出
す信号路である。204はマイクロプロセッサ201が
ネクスト・アドレス方式のマイクロプログラム制御方式
を採用しているにも拘らず、本発明の実施例であらたに
設けられたインクリメンタである。インクリメンタ20
4はマイクロアドレス制御部202から制御記憶122
へ出力されるマイクロアドレスを入力し、1だけインク
リメントしてマイクロアドレス制御部202へ出力す
る。マイクロアドレス制御部202は命令デコーダ11
6からのスタートアドレス情報とインクリメンタ204
の出力と、制御記憶122から読み出されたマイクロコ
ードのなかから取り出されたネクスト・アドレス情報2
03を入力する。マイクロプロセッサ201のテスト信
号入力端子114は抵抗器205を介して電源電圧にク
ランプされている。このときマイクロプロセッサ105
テストモードで動作し、マイクロアドレス制御部202
はインクリメンタ204の出力を選択する。これにより
前実施例と同等の動作が可能となる。
【0035】以上本発明を実施例を用いて説明したが、
本発明のテストモード切替方法、加速試験方法は上記の
実施例に制限されない。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、被テスト
LSIをテスト・モードにし、加速試験中に外部から被
テストLSIにクロック信号とリセット信号のみを与え
るだけで、被テストLSIの大部分の内部ゲートを、被
テストLSIが使用される状態とほぼ同一の動作状況で
活性化することができるため初期不良の発生を促進し、
スクリーニングの効率を向上させ、信頼性の高い製品を
出荷する事ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例のブロック図である。
【図2】本発明の他の実施例を示すブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01R 31/28 G06F 11/22

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マイクロプログラム制御方式を採用してい
    るLSIにおいて、前記LSIの外部から前記LSIの
    テストモードと通常モードとを切替える切替手段と、入
    力端子を電源またはグランドにクランプするクランプ手
    と、制御記憶と、内部アドレスを受け前記制御記憶に
    マイクロアドレスを生成して供給するアドレス供給手段
    と、前記マイクロアドレスが入力されインクリメントし
    て前記アドレス供給手段に入力する変更手段と、前記L
    SIの信頼性加速試験環境を作り外部から加速試験環境
    を制御する信頼性加速試験手段と、前記入力端子から命
    令コードをフェッチして前記内部アドレスを生成する命
    令デコーダとを有し、前記テストモードの際に、前記入
    力端子にクランプ手段によって供給されるデータを前記
    命令コードとしてフェッチしてデコードを行い前記内部
    アドレスを出力すると共に、前記アドレス供給手段は前
    記内部アドレスの入力を無視し前記変更手段のインクリ
    メントされた出力が入力されることを特徴とするLSI
    テスト方法。
  2. 【請求項2】複数の入力端子と、複数の出力端子と、前
    記入力端子に接続されたバスと、前記バスのデータを取
    り込んでデコードを行いその結果情報を出力する命令デ
    コーダと、前記結果情報を受け取りアドレスを前記複数
    の出力端子に出力するアドレス生成部とを備えるLSI
    において、テスト時には前記複数の入力端子をそれぞれ
    電源またはグランドにクランプし、前記複数の入力端子
    に供給されているクランプ電位をデータとして前記バス
    を介して前記命令デコーダに供給し、このデータを前記
    命令デコーダでデコードして前記結果情報を前記出力端
    子に出力することを特徴とするLSIテスト方法。
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