JP2957072B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2957072B2
JP2957072B2 JP5319836A JP31983693A JP2957072B2 JP 2957072 B2 JP2957072 B2 JP 2957072B2 JP 5319836 A JP5319836 A JP 5319836A JP 31983693 A JP31983693 A JP 31983693A JP 2957072 B2 JP2957072 B2 JP 2957072B2
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正之 吉山
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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、マトリクスプロービン
グ法においてLSI上の論理回路のレジスタへのデータ
書込技術に関する。
【0002】
【従来の技術】LSI上に様々な機能を持つ論理回路を
形成し、その論理回路が正常に動作しているかどうかを
テストすることは、製品の品質管理上非常に重要であ
る。しかし、回路を高集積化し、回路規模が非常に巨大
になると、テストは非常に難しくなる。特に、順序回路
含むような論理回路では、非常に状態数が多くなり、
非常に手間が掛かる。また、テストポイントも増え、テ
スト用のリードを多く必要になり、パッケージ形状が非
常に大きくなってしまう。そこで、この様な順序回路
含む論理回路が形成されたLSIにおいて、少ないテス
ト用のリードでテストを行えるようにする必要がある。
その手法の一つとして、マトリクスプロービング法があ
る(例えば、「特開平1−179338」など)。
【0003】図3は、マトリクスプロービング法で論理
回路のテストを行えるようにしたLSIチップ110の
概観を示したものである。このLSIチップ110に形
成された論理回路140上に、縦方向にセンスライン1
20が、横方向にプローブライン130が配線されてい
る。センスライン120は、データレジスタ170の内
容を論理回路140のレジスタに転送し、或いは、論理
回路140のレジスタやテストポイントといった内部ノ
ード(符号190)の状態を読みだしてデータレジスタ
170に論理回路140のレジスタの内容を転送する
めのものである。このセンスライン120とデータレジ
スタ170との接続は、センスラインレシーバ160で
制御される。プローブライン130は、センスライン1
20と論理回路140のレジスタやテストポイントとの
接続を制御するためのものであり、プローブラインドラ
イバ180で選択される。選択されたプローブライン1
30上にある内部ノードについて、読みだし或いは書き
込みが行われる。テストコントローラ155は、プロー
ブラインドライバ180,センスラインレシーバ160
を制御するとともにデータレジスタ170の内容の読み
だし,書き込みを行う。このマトリクスプロービング法
によって、テストの回路のために必要な外部接続用のパ
ッド150は、非常に少なくなり、必要なLSIパッケ
ージのリード数は減少する。
【0004】図4は、上記LSI上の論理回路140に
内部ノードの状態を読み出すために設けられたレジスタ
を、プローブライン130(PL0,PL1),センス
ライン120とともに示した回路図である。プローブラ
インPL0,PL1はプローブライン130のうち隣り
合った2本であり、プローブラインPL0は読みだし、
書き込みの両方に用いられ、プローブラインPL1は書
き込みのみに用いられる。
【0005】バッファ210は、互いに反転したクロッ
クCK0,CK1の立上がり又は立ち下がり時にエッジ
でデータDを次段のフリップフロップに出力するもので
ある。インバータ240a,240bは、ループ状に接
続され、フリップフロップを構成する。このループ状の
接続を断続するのがCMOSトランスミッション素子2
30であり、プローブラインPL1がハイのときにCM
OSトランスミッション素子230はオフ、ローのとき
にオンになる。インバータ220はプローブラインPL
1を反転させるためのものである。NMOSトランジス
タ215はセンストランジスタと呼ばれ、センスライン
SLとインバータ240aの入力を接続するためのもの
である。このセンストランジスタは、プローブラインP
L0がハイのときにオンとなる。
【0006】インバータ240a,240bによるマス
タ側のフリップフロップの出力には、バッファ250が
接続され、その次段にはインバータ260a,260b
によるスレーブ側のフリップフロップが接続されてい
る。この次段に接続された非反転バッファ270,反転
バッファ280からフリップフロップの状態が差動出力
Q,QNとして出力されるようになっている。
【0007】読みだし時には、プローブラインPL0が
ハイ、プローブラインPL1がローの状態であり、イン
バータ240a,240bはループ状に接続されてフリ
ップフロップの状態が保たれる。センストランジスタ2
15はオンになり、このフリップフロップの状態がセン
スラインSLに出力される。
【0008】書き込み時の動作は次のようになる。ま
ず、クロックCK0をハイにしてマスタ側のフリップフ
ロップをラッチ状態にする。次に、センスラインSLに
セットすべき値をセットする。そして、プローブライン
PL0,PL1をハイにして、プローブラインPL1に
てマスタ側のフリップフロップをなすインバータ240
a,240bのループをきり、プローブラインPL
てセンスラインSLの値をマスタ側のフリップフロップ
に書き込む。プローブラインPL0,PL1をローにし
てインバータ240a,240bのループを回復させて
書き込みデータをマスタ側のフリップフロップにラッチ
する。
【0009】この様に、マトリクスプロービング法で
は、内部ノード読出しのために設けられたプローブライ
ン130(PL0,PL1),センスライン120(S
L)及びその交点に形成されたセンストランジスタ21
5を用いて記憶素子(データ保持素子)であるフリップ
フロップやラッチにデータをセットしうるようにしてい
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述の回路では、書き
込み時の動作において、センスラインSLのデータはセ
ンストランジスタ1個だけを介して書き込まれる。この
とき、インバータ240aのドライブは、センストラン
ジスタ(NMOSだがPMOSでもよい)1個だけでな
されるため、基板効果により、センスラインSLのデー
タ「L」または「H」がインバータ240aに十分に伝
達されず、正しいデータの書き込みができない場合が生
じる。また、プローブライン130(PL0,PL1)
のRC時定数が大きいので、書き込む内部ノードの電位
が次段のインバータ240aの入力電圧レベルVIHに近
いため、ノイズが発生し、これが次段のフリップフロッ
プの状態をかえてしまうなど、誤動作を招く恐れがあ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の半導体装置は、ループ状に接続された2つ
のインバータで構成されたレジスタを複数含む論理回路
と、論理回路上に横方向に配置された複数のプローブラ
インと、論理回路上に縦方向に配置された複数のセンス
ラインとを備え、プローブラインのうち隣り合った第1
及び第2のプローブラインでアクセスされたレジスタの
内容をセンスラインにて読出し若しくは変更することに
よって論理回路の動作チェックがなされる半導体装置で
あって、第1のプローブラインからの信号によって2
のインバータのループ状の接続を断つCMOSトランス
ミッション素子と、第2のプローブラインからの信号に
よってセンスラインとインバータの一方とを接続する第
導電型のトランジスタと、第1及び第2のプローブラ
イン両方からの信号によってセンスラインとインバータ
の一方とを接続する第2導電型のトランジスタ(1個だ
けでなく、2個以上の素子で構成される場合も含む)と
を備える。
【0012】
【作用】上記論理回路のレジスタは、1組のプローブラ
インでアクセスされることによって、その内容の読出し
若しくは変更が行われる。ここで、本発明の半導体装置
では、読みだし時には、第2のプローブラインからの信
号により、センスラインとインバータの一方とが第1
電型のトランジスタを介して接続され、センスラインか
らそのレジスタの状態が読み出される。これに対して書
き込み時において次のように動作する。
【0013】まず、第1のプローブラインからの信号に
より、CMOSトランスミッション素子によってこれら
のインバータのループ状の接続が遮断され、同時に、第
2のプローブラインからの信号により、センスラインと
インバータの一方とが第1導電型のトランジスタを介し
て接続される。さらに、書き込み時においては、第1及
び第2のプローブライン両方からの信号があり、この信
号によりセンスラインとインバータの一方とが第2導電
のトランジスタを介して接続される。そして、センス
ラインの状態がインバータへの入力になり、これがレジ
スタの状態になる。書き込み終了後インバータはループ
状に接続され、この状態を保持する。このように、書き
込み時においては、センスラインとインバータの一方と
が第1及び第2導電型のトランジスタという2つの素子
を介して接続されるため、この接続の際のインピーダン
スが十分に低くなることから、センスラインの状態がイ
ンバータへ十分伝達され、レジスタへの書き込みを十分
に行うことができる。
【0014】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
前述の従来例と同一または同等のものについてはその説
明を簡略化し若しくは省略するものとする。
【0015】本発明を用いたLSIチップ110は、前
述の図3とほぼ同様の概観であり、LSIチップ110
に形成された論理回路140上にセンスライン120、
プローブライン130が配線され、データレジスタ17
0,センスラインレシーバ160,プローブライン13
0,プローブラインドライバ180,テストコントロー
ラ155を有する点に付いては同じである。しかし、内
部ノードの状態を読み出すために設けられたレジスタと
プローブライン130(第1及び第2のプローブライン
PL0,PL1),センスライン120との間の回路は
異なっており、図1はこれを示したものである(図4に
対応する)。
【0016】この回路は、データDのラインに対するク
ロックドインバータ210、インバータ240a,24
0bをループ接続したマスタ側のラッチ、CMOSトラ
ンスミッション素子230、インバータ220、クロッ
クインバータ250、インバータ260a,クロックド
インバータ260bによるスレーブ側のラッチ、非反転
バッファ270,反転バッファ280については、図4
と同様であり、差動出力Q,QNとして出力されるよう
になっている。しかし、センスラインSLとインバータ
240aの入力を接続するための回路310が設けられ
ている点が異なっている。この図の回路310は、プロ
ーブラインPL0がハイのときにオンとなるNMOSト
ランジスタ215とPMOSトランジスタ312,31
4及びインバータ316とで構成した場合のものであ
る。
【0017】PMOSトランジスタ312,314は、
プローブラインPL0をインバータ316で反転した信
号と、プローブラインPL1をインバータ220で反転
した信号とがゲートに与えられており、プローブライン
PL0,PL1の両方がハイのときにオンとなる。そし
て、このトランジスタは、NMOSトランジスタ215
とともにCMOSトランスミッション素子を構成してい
る。
【0018】読みだし時には、プローブラインPL0が
ハイ即ちイネーブル、プローブラインPL1がローの状
態であり、インバータ240a,240bはループ状に
接続されてフリップフロップの状態が保たれる。NMO
Sトランジスタ215はオンになり、マスタ側ラッチの
状態がセンスラインSLに出力される。また、書き込み
でないのにプローブラインPL1がハイになったとし
ても、PMOSトランジスタ314がオフ状態なので、
誤ってマスタ側フリップフロップの状態がセンスライン
SLに出力されることが防止されている。
【0019】書き込み時の動作は次のようになる。ま
ず、クロックCK0をハイにしてマスタ側のラッチをラ
ッチ状態にする。次に、センスラインSLにセットすべ
き値をセットする。そして、プローブラインPL0,P
L1をハイにして、プローブラインPL1にてマスタ側
のラッチをなすインバータ240a,240bのループ
をきる。ここまでは図4と同様である。プローブライン
PL0及びPL1がハイになることから、NMOSトラ
ンジスタ215だけでなく、PMOSトランジスタ31
2,314もオンになる。このとき、センスラインSL
とインバータ240aとの間は、NMOSトランジスタ
215によるラインとPMOSトランジスタ312,3
14によるラインとで接続されることになる。そのた
め、この間のインピーダンスが図4の場合よりも小さく
なり、センスラインSLのデータ「L」または「H」を
インバータ240aにより十分に伝達し得るようにな
る。また、十分な伝達ができることから、前述したよう
なノイズ発生の恐れも小さくなる。従って、より正しい
データの書き込みができるようになり、より良好なテス
トをし得るようになる。
【0020】この後は図4と同様であり、プローブライ
ンPL0,PL1をオフにしてインバータ240a,
40bのループを回復させて書き込みデータをマスタ側
のラッチにラッチする。この様に、本発明を用いたマト
リクスプロービング法では、内部ノード上のフリップフ
ロップやラッチにデータを正しくセットしうるようにな
り、正しいLSIのテストをし得るようになる。
【0021】本発明は前述の実施例に限らず様々な変形
が可能である。
【0022】PMOSトランジスタ312,314は、
プローブラインPL0,PL1の両方がハイのときにオ
ンとなればよいので、1のデュアルゲートのPMOSト
ランジスタに置き換えることができる。また、プローブ
ラインPL0,PL1の両方がハイのときにオンとなれ
ばよいことから、図2のように、PMOSトランジスタ
313とNANDゲート318を用いることもできる。
【0023】
【発明の効果】以上の通り本発明によれば、書き込み時
においては、センスラインとインバータの一方とが第1
及び第2導電型のトランジスタという2つの素子を介し
て接続されるため、この接続の際のインピーダンスが十
分に低くなることから、センスラインの状態がインバー
タへ十分伝達され、レジスタへの書き込みを十分に行う
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の構成図。
【図2】変形例の構成図。
【図3】LSIの概観図。
【図4】従来例の構成図。
【符号の説明】
215…NMOSトランジスタ、230…CMOSトラ
ンスミッション素子、240a,b…インバータ、31
2,313,314…PMOSトランジスタ。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−62940(JP,A) 特開 昭63−75681(JP,A) 特開 平2−57990(JP,A) 特開 平2−52461(JP,A) 特開 平2−50473(JP,A) 特公 平6−95316(JP,B2) 特公 平7−119790(JP,B2) 特公 平7−69676(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/66 G01R 31/28 H01L 21/822 H01L 27/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ループ状に接続された2つのインバータ
    で構成されたレジスタを複数含む論理回路と、 前記論理回路上に横方向に配置された複数のプローブラ
    インと、 前記論理回路上に縦方向に配置された複数のセンスライ
    ンとを備え、前記プローブラインのうち隣り合った第1
    及び第2のプローブラインでアクセスされた前記レジス
    タの内容を前記センスラインにて読出し若しくは変更す
    ることによって前記論理回路の動作チェックがなされる
    半導体装置であって、 前記レジスタの内容を変更する際に、前記第1のプロー
    ブラインからの信号によってそのレジスタを構成するイ
    ンバータのループ状の接続を断つCMOSトランスミッ
    ション素子と、前記読出しおよび変更の際に、 前記第2のプローブライ
    ンからの信号によって前記センスラインと前記インバー
    タの一方とを導通する第1導電型のトランジスタと、前記変更の際に、 前記第1及び第2のプローブライン両
    方からの信号によって前記センスラインと前記インバー
    タの一方とを導通する1つの第2導電型のトランジスタ
    または直列に接続された複数の第2導電型のトランジス
    タとを備えた半導体装置。
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