JP2962283B2 - 集積回路の故障検出方法及び故障検出装置 - Google Patents

集積回路の故障検出方法及び故障検出装置

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JP2962283B2 JP9155244A JP15524497A JP2962283B2 JP 2962283 B2 JP2962283 B2 JP 2962283B2 JP 9155244 A JP9155244 A JP 9155244A JP 15524497 A JP15524497 A JP 15524497A JP 2962283 B2 JP2962283 B2 JP 2962283B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はCMOS集積回路の
故障検出方法及び故障検出装置に関し、特にトランジス
タのスイッチングおよび容量の充放電による電流を除外
した静的な電源電流すなわち静止電源電流を用いるCM
OS集積回路の故障検出方法及び故障検出装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のCMOS集積回路の故障
検出方法及び検出装置は、作成された集積回路が意図し
た通りに動作するかどうかを検査するため、たとえば特
開平6−118131号公報に示されるように、被試験
集積回路にテストパタンを印加し、各テストパタン毎の
静止電源電流(以下、IDDQと言う)を測定すること
で、集積回路の良、不良を判定している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述のテストパターン
毎のIDDQを測定する方法の第1の問題点は、検査時
間が長時間になるということである。故障検出のための
テストは短時間で実行することが望ましく、テストに長
時間を要することは製造コストの点で大きな問題とな
る。その理由は、テストパターン毎のIDDQの測定に
数ミリ秒を要するため、数万から数十万のアドレスから
構成されるテストパタンの全てのアドレスについてID
DQを測定するテストには数十分を要することになり、
現実的には量産時にはまったく利用できないと思われ
る。
【0004】第2の問題点は、被試験集積回路のIDD
Qの測定から良品、不良品を判断することは容易でない
ことである。その理由は、良品、不良品を判定する閾値
を予め正確に決定することは難しいことにある。集積回
路に流れるIDDQはプロセス条件や回路の状態により
大きく変動するため、IDDQを予めシミュレーション
で求めることは、概略値としては可能であるが正確な値
を求めることは難しい。このため、被試験集積回路のI
DDQの値そのものだけで良品、不良品を明確に区別す
ることはできない。
【0005】本発明の目的は、IDDQを用いて高速に
CMOS集積回路の試験を行う方法及び装置を提供する
ことにあり、また本発明の他の目的はIDDQを用いて
正確に集積回路の良品、不良品の区別を行う方法及び装
置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】被試験集積回路(以下、
DUT(Device Under Test)と言
う)の故障検査を行うため、DUTに異常IDDQ電流
が流れるかどうかを検査する場合には、DUTには故障
が無くても大きなIDDQ電流が流れることがあり、電
流が流れていても正常なIDDQ電流と流れるべきでは
ない異常なIDDQ電流とを区別する必要がある。この
ためDUTと同一のデバイスで予め良品と分かっている
デバイスを参照用DUT(以下リファレンスと言う)と
して用い、リファレンスに流れる電流とDUTに流れる
電流との差分を取ることでDUTに本来流れるべきでは
ない異常IDDQ電流を検出する。すなわちDUTに異
常IDDQ電流が流れていなければ、DUTとリファレ
ンスに流れる電流との差分は0であるが、もし異常ID
DQ電流が流れていれば、両者の差分は0でなくなり、
異常IDDQ電流のみが抽出される。
【0007】また、異常IDDQ電流が流れる可能性が
あるのは、LSIテスタによって印加されるテストパタ
ン中のある1つ以上の特定のパタンのみであり、これを
リアルタイムで検出することは困難なため、テストパタ
ンを繰り返しDUTとリファレンスに印加し、そのとき
の両者に流れる電源電流の差分をスペクトル解析するこ
とにより異常IDDQ電流の有無を知ることができる。
すなわち異常IDDQ電流が流れている場合は、テスト
パタンを繰り返し印加することによりその異常IDDQ
電流はテストパタンの繰返し周期T毎に出現する。この
ことは電源電流の差分に1/Tの周波数成分を含むこと
に他ならず、この周波数成分の検出によってDUTに流
れる異常IDDQ電流の有無を検出し、DUTの故障を
検出することができる。
【0008】本発明のCMOS集積回路の故障検出方法
は、被試験集積回路と被試験集積回路と同一の製品であ
って良品である参照用集積回路とに一連のテストパタン
を繰り返し印加し、被試験集積回路と参照用集積回路と
に供給される電源電流の差分情報を観測し、差分情報の
周波数スペクトルのうち、テストパターンが繰り返され
る繰り返し周波数のスペクトル成分の大きさにより、被
試験集積回路の故障の有無を判定する。
【0009】被試験集積回路と参照用集積回路に流れる
電流を電圧に変換し、電圧の差分情報を観測してもよ
い。
【0010】本発明のCMOS集積回路の故障検出装置
は、被試験集積回路と同一の製品であって、良品である
参照用集積回路と、被試験集積回路と参照用集積回路に
それぞれ流れる電源電流の差分を差分情報として出力す
る電流差分ユニットと、電流差分ユニットから出力され
る差分情報のスペクトル解析を行うスペクトル解析ユニ
ットと、差分情報のうち、一連のテストパターンが繰り
返される繰返し周波数のスペクトル成分の大きさにより
被試験集積回路の故障の有無を判定するユニットを有す
る。
【0011】電流差分ユニットの代わりに、被試験集積
回路と参照用集積回路に流れる電流をそれぞれ電圧信号
に変換する二つの電圧変換ユニットと、二つの電圧変換
ユニットから出力される電圧の差分を求め出力する電圧
差分ユニットとを備えてもよい。
【0012】電圧差分ユニットは差動増幅器を備えても
よい。
【0013】電圧変換ユニットは検出抵抗を備えてもよ
い。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施の形
態の故障検出装置の構成例を示すブロック図である。
【0015】図1を参照すると、プログラム格納ユニッ
ト1とテストパタン格納ユニット2はLSIテスタ3に
接続されている。LSIテスタ3はこれらに格納されて
いる情報に基づきDUT4とリファレンス5にテストパ
タンを印加する。DUT4は被試験集積回路であり、リ
ファレンス5はDUT4と同一種類のデバイスで良品と
判定されているデバイスである。DUT4とリファレン
ス5はLSIテスタ3に接続されている。DUT4とリ
ファレンス5は電源7から電流差分ユニット6を通して
電源を供給されている。電流差分ユニット6にはスペク
トル解析ユニット8が接続されている。電流差分ユニッ
ト6ではDUT4に流れる電源電流と、リファレンス5
に流れる電源電流の差分を求め、その情報を差分信号と
してスペクトル解析ユニット8に送る。スペクトル解析
ユニット8では、差分信号の周波数スペクトル解析を行
う。判定器9はスペクトル解析ユニット8に接続され、
周波数スペクトル情報をスペクトル解析ユニット8から
受けとる。判定器9では予め定められた周波数帯域のス
ペクトル値と閾値に基いてDUT4の良品、不良品判定
を行う。なお、閾値は、実験により予め求めておく。
【0016】次に本発明の第1の実施の形態の故障検出
装置の動作について説明する。図2は図1に示す故障検
出装置の動作を示すフローチャートである。LSIテス
タ3はテストパタン格納ユニット2に格納されたテスト
パタン情報と、プログラム格納ユニット1に格納された
テストプログラム情報とからテストパタンを発生させ
る。この発生されたテストパタンが被試験集積回路DU
T4とリファレンス5に同じ条件で印加される(図2の
ステップ101)。リファレンス5はDUT4と同一種
類のデバイスであり、予め良品であると判定されている
もので参照用に使用する。電源7ではDUT4とリファ
レンス5で使用される電源を発生する。この電源は電流
差分ユニット6を通してDUT4とリファレンス5に送
られる。電流差分ユニット6はDUT4に流れる電源電
流と、リファレンス5に流れる電源電流との差分を求め
る(図2のステップ102)。求めた差分情報は、差分
信号としてスペクトル解析ユニット8に送られる。スペ
クトル解析ユニット8では差分信号を周波数スペクトル
解析し、差分信号の周波数スペクトルを求める(図2の
ステップ103)。この情報は判定器9に送られる。判
定器9ではスペクトル情報から、一連のテストパターン
が繰り返される繰返し周波数fのスペクトル値P(f)
と、予め実験により求めてある閾値P0とを比較し、P0
より大きければDUT4は故障であると判定し、そうで
なければ正常であると判定をする(図2のステップ10
4)。
【0017】次に、本発明の第2の実施の形態について
図面を参照して説明する。
【0018】図3は本発明の第2の実施の形態の故障検
出装置の構成を示すブロック図である。図1に示した本
発明による第1の実施の形態における電流差分ユニット
6の代わりに電圧変換ユニット10と電圧差分ユニット
11が設けられている。
【0019】第2の実施の形態では、電源7からDUT
4とリファレンス5に供給される電源電流の大きさを、
それぞれ電圧変換ユニット10において電圧信号に変換
し、電圧差分ユニット11に送っている。電圧差分ユニ
ット11では、送られた電圧信号の差分を求め、スペク
トル解析ユニットに送っている。
【0020】図4は図3に示す故障検出装置の動作を示
すフローチャートである。図2に示す第1の実施の形態
の動作を示すフローチャートと比較し、ステップ102
の代わりにステップ105−107が設けられている。
電源7において発生された電源はDUT4とリファレン
ス5に供給されるが、途中の電圧変換ユニット10にお
いて供給される電源電流の大きさが電圧信号に変換され
て出力される(図4のステップ105と106)。変換
された電圧信号は電圧差分ユニット11に送られる。電
圧差分ユニット11では、それぞれの電圧信号の差分を
求めて出力する(図4のステップ107)。電圧信号の
差分はスペクトル解析ユニット8に送られ、以下第1の
実施の形態での動作と同様にDUT4の良否を判定す
る。
【0021】次に本発明による第3の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0022】第3の実施の形態では、図3に示す故障検
出装置(第2の実施の形態)における電圧変換ユニット
10の代わりに別の電圧変換ユニット10aが設けられ
ている。図5は電圧変換ユニット10aの構成を構成を
示す回路図である。電源電流の経路中にDUT4及びリ
ファレンス5の動作に影響を及ぼさない程度の微少抵抗
値(例えば100オーム以下)を持つ検出抵抗12が設
けられている。検出抵抗12の両端の電圧は検出抵抗1
2に流れる電流の大きさに比例するので、検出抵抗の両
端の電圧を観測することで電流信号を電圧信号に変換す
ることが可能である。
【0023】次に本発明による第4の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0024】第4の実施の形態では、図3に示す故障検
出装置(第2の実施の形態)における電圧差分ユニット
11の代わりに新たに電圧差分ユニット11a設けられ
ている。図6は電圧差分ユニット11aの構成を示すブ
ロック図である。差動増幅器13が設けられ、2つの入
力が接続されている。大きさAを持つ入力信号Aと、大
きさBを持つ入力信号Bは、差動増幅器13により増幅
され、ある定数Kを用いてk(A−B)の大きさの信号
として出力される。
【0025】次に本発明による第4の実施の形態におけ
る電圧差分ユニットの実施例を説明する。
【0026】図7は電圧差分ユニットに設けられた差動
増幅器13の実施例を示す回路図である。A1〜A3は
オペアンプ、R1〜R7は抵抗器である。このとき、R
2=R3、R4=R5=R6=R7ならば、 V0=(1+ 2R2/R1)(V2−V1) である。電圧信号V1とV2の差分が増幅され電圧信号V
0として出力される。
【0027】
【発明の効果】第1の効果は高速に異常IDDQ電流の
有無を検査できることである。その理由は、被試験集積
回路DUTと良品デバイスであるリファレンスとに同時
にテストパタンを繰り返し印加し、そのときの両者に流
れる電源電流の差分をスペクトル解析し、テストパター
ンの繰り返し周波数のスペクトル値の大きさを見ること
でDUTに流れる異常IDDQ電流の有無を判定できる
からである。テストパタンを印加したときの各パタン毎
に流れる電源電流を全てのパタンについて測定するのは
膨大な時間を要するが、単にスペクトルを観測するだけ
ならきわめて短時間の測定時間で済むからである。
【0028】第2の効果は、良品デバイスにおいて流れ
る大きなIDDQ電流が存在していても、正確に異常I
DDQ電流を検出できることである。その理由は、被試
験集積回路DUTに流れる電源電流と、DUTと同一の
良品デバイスであるリファレンスとに流れる電源電流と
の差分を取ることにより、異常IDDQ電流のみを抽出
し検出することによる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の故障検出装置の構
成を示すブロック図である。
【図2】図1に示す故障検出装置の動作を示すフローチ
ャートである。
【図3】本発明の第2の実施形態の故障検出装置の構成
を示すブロック図である。
【図4】図2に示す故障検出装置の動作を示すフローチ
ャートである。
【図5】本発明による第3の実施の形態における電圧差
分ユニットの構成を示す回路図である。
【図6】本発明による第4の実施の形態における電圧差
分ユニットの構成を示すブロック図である。
【図7】第4の実施の形態における電圧差分ユニットに
設けられる差動増幅器の実施例を示す回路図である。
【符号の説明】
1 プログラム格納ユニット 2 テストパタン格納ユニット 3 LSIテスタ 4 DUT 5 リファレンス 6 電流差分ユニット 7 電源 8 スペクトル解析ユニット 9 判定器 10 電圧変換ユニット 10a 電圧変換ユニット 11 電圧差分ユニット 11a 電圧差分ユニット 12 検出抵抗 13 差動増幅器 101 テストパタンを繰り返し印加するステップ 102 電流の長さを求めるステップ 103 周波数スペクトルを求めるステップ 104 良、不良を判定するステップ 105 DUTの電流を電圧に変換するステップ 106 リファレンスの電流を電圧に変換するステッ
プ 107 電圧の差分を求めるステップ

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源を接続した集積回路にLSIテスタ
    ーより一連のテストパタンを繰返して印加したときに流
    れる静止電源電流を観測することによりCMOS集積回
    路の故障を検出する集積回路の故障検出方法において、 被試験集積回路と被試験集積回路と同一の製品であって
    良品である参照用集積回路にテストパタンを繰り返し印
    加し、 前記被試験集積回路と前記参照用集積回路にそれぞれ流
    れる電源電流の差分情報を観測し、 前記差分情報の周波数スペクトルのうち、前記一連のテ
    ストパターンが繰り返される繰り返し周波数のスペクト
    ル成分の大きさにより、前記被試験集積回路の故障の有
    無を判定することを特徴とする集積回路の故障検出方
    法。
  2. 【請求項2】 前記被試験集積回路と前記参照用集積回
    路に流れる電流を電圧に変換し、 前記電圧の差分情報を観測する請求項1記載の集積回路
    の故障検出方法。
  3. 【請求項3】 電源を接続した集積回路にLSIテスタ
    より一連のテストパタンを繰り返して印加したときに流
    れる静止電源電流を観測することによりCMOS集積回
    路の故障を検出する集積回路の故障検出装置において、 被試験集積回路と同一の製品であって良品である参照用
    集積回路と、 被試験集積回路と前記参照用集積回路にそれぞれ流れる
    電源電流の差分を差分情報として出力する電流差分ユニ
    ットと、 前記電流差分ユニットから出力される差分情報のスペク
    トル解析を行うスペクトル解析ユニットと、 前記差分情報のうち、前記一連のテストパターンが繰り
    返される繰り返し周波数のスペクトル成分の大きさによ
    り前記被試験集積回路の故障の有無を判定する判定ユニ
    ットを有することを特徴とする集積回路の故障検出装
    置。
  4. 【請求項4】 前記電流差分ユニットの代わりに、前記
    被試験集積回路と前記参照用集積回路に流れる電流をそ
    れぞれ電圧信号に変換する二つの電圧変換ユニットと、 前記二つの電圧変換ユニットから出力される電圧の差分
    を求め出力する電圧差分ユニットを備える請求項3記載
    の集積回路の故障検出装置。
  5. 【請求項5】 前記電圧差分ユニットは差動増幅器を備
    える請求項4記載の集積回路の故障検出装置。
  6. 【請求項6】 前記電圧変換ユニットは検出抵抗を備え
    る請求項4または5に記載の集積回路の故障検出装置。
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