JP3049049B1 - 半導体集積回路及びその試験方法 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 機能ブロックを有する半導体集積回路におい
て、少ないレイアウト面積でスタンバイ電流が生じてい
る機能ブロックを簡単に特定できる半導体集積回路及び
その試験方法を提供する。 【解決手段】 複数の機能ブロック１を有する半導体集
積回路において、各機能ブロック１毎に、スイッチ手段
２１と、容量３１と、電圧検出手段４１とを備える構成
とする。容量３１に電源電圧を印加して電荷を蓄積させ
た後、スイッチ手段２１をオフにし、分割電源ライン１
１の電圧低下を電圧検出手段４１によって機能ブロック
１毎に検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路及
びその試験方法に関し、特に、複数の機能ブロックで構
成され、これらの機能ブロック毎のスタンバイ電流を検
出できる半導体集積回路及びその試験方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＡＳＩＣ（Aplication Specific IC）等
のカスタム製品においては、半導体ウエハ上の各半導体
チップに、標準化された複数の機能ブロックを予め形成
しておき、これらの機能ブロック間を配線接続すること
により、所望の回路機能を有する半導体集積回路装置を
短期に製造することが行われている。

【０００３】製造した半導体集積回路装置の特性が設計
仕様に沿っているか否かを検査する場合、非動作時に回
路電流がスタンバイ状態で流れるスタンバイ電流が発生
しているか否かを検査することが行われ、スタンバイ電
流が検出されたときは、その不良が発生している機能ブ
ロックを特定する要請がある。

【０００４】従来、スタンバイ電流が発生している機能
ブロックを特定する方法として、機能ブロック毎の電源
ラインを順次物理的に切断してスタンバイ電流の不具合
箇所の特定を行なっていた。具体的にはＦＩＢ装置（Fo
rcused Ion Beam：集束イオンビーム装置）による切断
を行なう。

【０００５】図４で説明すると、この方法は、スタンバ
イ電流不良が発生していると予測される機能ブロック１
０１，１０２，１０３，・・・の電源ラインＡ点，Ｂ
点，・・・を順次切断していき、切断の都度、切断され
ていない機能ブロックでスタンバイ電流を測定する。不
良が発生しなくなるとその切断した機能ブロックでスタ
ンバイ電流が発生していることが確認できる。不良が発
生しなくなるまで切断と測定を繰り返す。

【０００６】この方法では物理的な切断には時間と手間
が掛かり、完全に切断されたかどうかの確認が困難で、
一度切断してしまうと接続し直すことが非常に困難であ
る。これは機能ブロック毎に電源供給のオン・オフする
機能がないためである。

【０００７】機能ブロック毎に電源供給をする半導体集
積回路の提案として、特開平６−２６８１８２号公報が
ある。この特開平６−２６８１８２号公報の第２図を図
５に示す。

【０００８】この半導体集積回路は、機能ブロックとし
て、マイクロコンピュータ２、ランダムロジック３、Ｒ
ＡＭ４、ＲＯＭ５、マクロセル６の各機能ブロックに電
源電圧を独立して供給する電源供給制御部７を有する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図５からわか
るように、機能ブロック毎に独立して電源電圧を供給す
る電源供給制御部７を設けると、制御部のレイアウト面
積が大きくなってしまい、スタンバイ電流の不良箇所を
特定するためにレイアウト面積を大きくするのはデメリ
ットが大きすぎる。従って、レイアウト面積もそれほど
大きくならないようにスタンバイ電流の不良箇所を簡単
に特定する半導体集積回路が必要である。

【００１０】本発明は上記問題点にかんがみてなされた
ものであり、複数の機能ブロックを有する半導体集積回
路において、少ないレイアウト面積でスタンバイ電流が
生じている機能ブロックを簡単に特定できる半導体集積
回路の提供を目的とする。また、本発明は、かかる半導
体集積回路の試験方法の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の半導体集積回路は、複数の機能ブロ
ックを有する半導体集積回路において、電源端子と前記
機能ブロックとの間の電源ラインをオン・オフするスイ
ッチ手段と、前記機能ブロックと前記スイッチ手段との
間の分割電源ラインに設けられている容量と、前記分割
電源ラインと外部端子とを接続し、前記分割電源ライン
の電圧の低下を検出して前記外部端子に出力する電圧検
出手段とを、前記機能ブロック毎に備える構成としてあ
る。

【００１２】このような構成の発明によれば、機能ブロ
ックとスイッチ手段との間の分割電源ラインに設けられ
ている容量に電源電圧を印加して電荷を蓄積させた後、
スイッチ手段をオフにすると、容量が周囲から分離して
浮遊状態となり、スタンバイ電流が発生しなければ容量
によって分割電源ラインの電圧が維持され、スタンバイ
電流が発生していれば電圧がすぐに低下するので、この
電圧低下を電圧検出手段によって機能ブロック毎に検出
することにより、機能ブロック毎のスタンバイ不良を検
出できる。また、部品構成が少なく、レイアウト面積も
それほど大きくならない。

【００１３】請求項２記載の半導体集積回路は、請求項
１記載の半導体集積回路において、前記電圧検出手段が
インバータである構成としてある。このような構成の発
明によれば、インバータはレイアウト面積が小さいた
め、回路のレイアウト面積で有利である。

【００１４】請求項３記載の半導体集積回路は、請求項
１又は２記載の半導体集積回路において、前記外部端子
と前記電圧検出手段との間に前記電圧検出手段の出力を
選択する選択回路を有する構成としてある。このような
構成の発明によれば、スタンバイ電流を試験する間だけ
電圧検出手段の出力を選択できる。

【００１５】請求項４記載の半導体集積回路の試験方法
は、複数の機能ブロックを有する半導体集積回路であっ
て、電源端子と前記機能ブロックとの間の電源ラインを
オン・オフするスイッチ手段と、前記機能ブロックと前
記スイッチ手段との間の分割電源ラインに設けられてい
る容量と、前記分割電源ラインと外部端子とを接続し、
前記分割電源ラインの電圧の低下を検出して前記外部端
子に出力する電圧検出手段とを、前記機能ブロック毎に
備える半導体集積回路の試験方法において、前記容量に
電源電圧を前記電源ラインから印加した後、各機能ブロ
ックの前記スイッチ手段をオフ状態にして前記分割電源
ラインを浮遊状態にする第１ステップと、前記電圧検出
手段からの出力を検出する第２ステップとを有する。

【００１６】このような発明によれば、第１ステップで
機能ブロックとスイッチ手段との間の分割電源ラインに
設けられている容量に電源電圧を印加して電荷を蓄積さ
せた後、スイッチ手段をオフにして分割電源ラインを浮
遊状態にすると、スタンバイ電流が発生しなければ容量
によって分割電源ラインの電圧が維持され、スタンバイ
電流が発生していれば電圧がすぐに低下するので、第２
ステップでこの電圧低下を電圧検出手段によって機能ブ
ロック毎に検出することにより、機能ブロック毎のスタ
ンバイ不良を検出できる。

【００１７】請求項５記載の半導体集積回路の試験方法
は、請求項４記載の半導体集積回路の試験方法におい
て、前記第２ステップが、前記第１ステップの終了から
スタンバイ電流を検出できる時間内に行われる。

【００１８】これは、容量の電荷がスタンバイ電流とな
って引き抜かれるまで時間が必要であり、また、あまり
時間が経過するとスタンバイ電流が発生していない機能
ブロックの容量まで電荷が無くなり、電圧が低下するた
めである。

【００１９】請求項６記載の半導体集積回路の試験方法
は、請求項５記載の半導体集積回路装置の試験方法にお
いて、前記第１ステップを全ての前記機能ブロックに対
して同時に行う。

【００２０】このような発明によれば、一斉にスイッチ
手段をオフにすることにより、所定時間内に分割電源ラ
インの電圧低下を測定し、スタンバイ電流を検出するこ
とができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の半導体集
積回路の一実施形態を示す構成図である。この半導体集
積回路は、ＡＳＩＣ等の複数の機能ブロック１〜ｎを有
する半導体集積回路である。

【００２２】各機能ブロック１〜機能ブロックｎは、そ
れぞれ電源端子１００と電源ラインで接続され、この電
源ラインには電源端子１００から機能ブロック１〜機能
ブロックｎへの電源供給のオン・オフを制御端子１１０
で切替えできるスイッチ２１〜スイッチ２ｎが設けられ
ている。これにより、スイッチ２１〜スイッチ２ｎと機
能ブロック１〜機能ブロックｎとの間の電源ラインは、
スイッチ２１〜スイッチ２ｎのオフにより周囲から分離
された浮遊状態の分割電源ライン１１〜分割電源ライン
１ｎとなる。

【００２３】機能ブロック１〜機能ブロックｎのそれぞ
れの分割電源ライン１１〜分割電源ライン１ｎにはスタ
ンバイ電流検出用に小さな容量３１〜容量３ｎが接続さ
れている。また、分割電源ライン１１〜分割電源ライン
１ｎには電圧検出手段としてのインバータ４１〜インバ
ータ４ｎが設けられ、このインバータ４１〜インバータ
４ｎは電源端子１００と接続され、電源が供給される。
インバータ４１〜インバータ４ｎの出力５１〜出力５ｎ
は、テスト信号１２０で制御される選択回路６１〜選択
回路６ｎを介して外部端子７１〜外部端子７ｎに接続さ
れる構成になっている。

【００２４】スイッチ２１〜スイッチ２ｎは同じ構成で
あり、その例としてトランスファーがある。トランスフ
ァーの構成を図２に示す。電源供給のオン・オフの切替
を行なうトランスファーの制御はハイレベルとロウレベ
ルを入力するだけでよく、本実施形態では制御端子１１
０からハイレベルとロウレベルを入力し、スイッチ２１
〜スイッチ２ｎを制御するようになっている。

【００２５】分割電源ライン１１〜分割電源ライン１ｎ
はスイッチ２１〜スイッチ２ｎがオフのときは、周囲か
ら分離された浮遊ラインとなる。小さな容量３１〜容量
３ｎは機能ブロック１〜機能ブロックｎの電源電圧レベ
ル保持のためだけに必要であり、機能ブロック１〜機能
ブロックｎのどこかでスタンバイ電流が発生している
と、その機能ブロックに接続されている小さな容量に蓄
えられていた電荷が引き抜かれる。

【００２６】スタンバイ電流が発生していない正常な機
能ブロックでは、小さな容量に電源電圧レベルが保持さ
れたままである。スタンバイ電流が発生しているか否か
を判断するには、スイッチ２１〜スイッチ２ｎを一斉に
オンからオフにし、機能ブロック１〜機能ブロックｎの
分割電源ライン１１〜分割電源ライン１ｎが元の電源電
圧レベルを維持しているか、あるいは電源電圧レベルが
降下しているかを調べればよい。その判断のために機能
ブロック１〜機能ブロックｎの分割電源ライン１１〜分
割電源ライン１ｎにインバータ４１〜インバータ４ｎを
設けている。

【００２７】インバータ４１〜インバータ４ｎは、分割
電源ライン１１〜分割電源ライン１ｎの電圧がハイレベ
ルのときはロウレベルを出力５１〜出力５ｎに出力し、
分割電源ライン１１〜分割電源ライン１ｎの電圧がロウ
レベルのときはハイレベルを出力５１〜出力５ｎに出力
する。

【００２８】選択回路６１〜選択回路６ｎはスタンバイ
電流測定のテスト信号１２０により、他の出力信号から
インバータ４１〜インバータ４ｎの出力５１〜出力５ｎ
を選択し、外部端子７１〜外部端子７ｎに出力する。ま
た、テスト信号１２０は、各機能ブロック１〜機能ブロ
ックｎに接続されている。

【００２９】図１に示した回路構成の動作を図３のタイ
ミングチャートを用いて説明する。但し、機能ブロック
２にスタンバイ電流不良の不具合があり、機能ブロック
１、機能ブロック３〜機能ブロックｎにスタンバイ電流
不良はないものとして分割電源ライン１１，１２、外部
端子７１，７２を代表して図示してある。

【００３０】制御端子１１０は通常ロウレベルであり、
スイッチ２１〜スイッチ２ｎがオンであるため、電源端
子１００と機能ブロック１〜機能ブロックｎの分割電源
ライン１１〜分割電源ライン１ｎとが接続されている。
この状態で電源端子１００に電源を接続し、分割電源ラ
イン１１〜分割電源ライン１ｎは電源電圧が印加され、
容量３１〜３ｎに電荷を蓄える。

【００３１】次に、スタンバイ電流測定のテスト信号１
２０をロウレベルからハイレベルにし、これを機能ブロ
ック１〜機能ブロックｎと選択回路６１〜選択回路６ｎ
に入力することでスタンバイ電流を測定できる状態にす
るとともに、選択回路６１〜選択回路６ｎは、出力５１
〜出力５ｎを選択する。このとき、小さな容量３１〜容
量３ｎには電荷が充分に蓄えられており、分割電源ライ
ン１１〜分割電源ライン１ｎの電圧は電源電圧であるか
ら、出力５１〜出力５ｎは全てロウレベルのままであ
る。

【００３２】次に制御端子１１０をロウレベルからハイ
レベルにし、スイッチ２１〜スイツチ２ｎをオンからオ
フに一斉に切り替える。これにより、機能ブロック１〜
機能ブロックｎの分割電源ライン１１〜分割電源ライン
１ｎが周囲から分離された状態となる。スタンバイ電流
が発生している機能ブロック２では、分割電源ライン１
２に接続された小さな容量３２に保持されていた電荷
が、スイッチ２２がオフになった直後からスタンバイ電
流となって引き抜かれる。これによって、スイッチ１２
がオンの状態の電圧レベルが降下し、インバータ４２の
出力５２がロウレベルからハイレベルに変化し、外部端
子７２もロウレベルからハイレベルに変化する。

【００３３】この外部端子７２をモニターすることによ
って、この機能ブロック２でスタンバイ電流不良が発生
していることが確認できる。スタンバイ電流が発生して
いない正常な機能ブロック１，機能ブロック３〜機能ブ
ロックｎにおいては分割電源ライン１１，分割電源ライ
ン１３〜分割電源ライン１ｎに接続された小さな容量３
１，容量３３〜容量３ｎに蓄えられた電荷は、保持され
たままでインバータ４１，インバータ４３〜インバータ
４ｎの出力５１，出力５３〜出力５ｎもロウレベルのま
まで変化せず、外部端子７１，外音締子７３〜外部端子
７ｎもロウレベルのままで変化しないのでスタンバイ電
流不良が発生していないことが確認できる。

【００３４】スタンバイ電流不良有無の判定は、図３の
矢印で示す判定期間内で１回または必要に応じて複数回
行なう。この期間内という制限は、制御端子１１０をロ
ウレベルからハイレベルにした直後からスタンバイ電流
が発生し外部端子７２が反転するまでには伝達の遅延が
あり、また、容量３２の大きさ、スタンバイ電流の大き
さにも依存し、制御端子１１０をロウレベルからハイレ
ベルにした直後に測定はできないためである。また、ス
タンバイ電流不良にはならない程の微量で発生している
場合もあり、時間を長くおくと最終的には正常な機能ブ
ロック１に接続されている外部端子７１もハイレベルに
反転してしまうので、スタンバイ電流不良を判定する期
間は考慮しなければならない。

【００３５】このような半導体集積回路によれば、第１
の効果は、スタンバイ電流がどの機能ブロックで発生し
ているかを容易に知ることができることである。これ
は、機能ブロック毎にスイッチをつけたことと、各機能
ブロックの分割電源ラインに電荷保持のための小さな容
量と判定のためのインバータを接続したことによる。

【００３６】第２の効果は、スタンバイ電流測定を何度
でも正確に繰り返しできることである。これは機能ブロ
ック毎に電源供給のオン・オフをするためのスイッチを
接続したことによる。

【００３７】第３の効果は、小さな容量、インバータを
用いることで、レイアウト面積が大きくならないことで
ある。容量は電源電圧レベルの保持のためだけに必要で
あるので小さな容量でよい。インバータには速い動作ス
ピードは必要なく、電源電圧レベルが降下した際に知ら
せることができればよいからである。

【００３８】第４の効果は、複数の機能ブロックでスタ
ンバイ電流が発生している場合でも、インバータの出力
のレベル判定だけで不良の有無が分かることである。こ
れは機能ブロック毎に電源供給のオン・オフをするため
のスイッチを接続したことと、機能ブロック毎に判定の
ためのインバータを接続したことによる。

【００３９】第５の効果は、小さな容量を用いること
で、スタンバイ電流が発生している場合はすぐに電源電
圧レベルが降下し、測定時間が短縮できることである。

【００４０】上記実施形態では、スイッチ１１〜スイッ
チ１ｎとしてトランスファーを例にあげたが、トランス
ファーでなくてもオン・オフができるものであれば何で
もよい。また、電源電圧レベルの保持のために小さな容
量３１〜容量３ｎを接続した例を示したが、機能ブロッ
ク１〜機能ブロックｎの分割電源ライン１１〜分割電源
ライン１ｎにある寄生容量が大きい場合や、分割電源ラ
イン１１〜分割電源ライン１ｎに接続するインバータ４
１〜インバータ４ｎの入力部の寄生容量が大きい場合な
ど、電源電圧レベル保持のための容量が既にあるなら、
小さな容量を特に接続しなくても良い。逆に、レイアウ
ト面積が許すなら、大きな容量を接続しても構わない。

【００４１】また、スタンバイ電流判定のためにインバ
ータを接続すると先にあげたが、他の論理ゲートの組み
合わせても構わない。例えば、２入力ＮＡＮＤの１入力
をハイレベルに固定したものや、２入力ＯＲの１入力を
ロウレベルに固定したものでもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体集
積回路によれば、レイアウト面積が少なく、かつ、機能
ブロックで構成される半導体集積回路のスタンバイ電流
が生じている機能ブロックを簡単に特定できる。

【００４３】また、本発明の半導体集積回路の試験方法
によれば、本発明の半導体集積回路を用いてスタンバイ
電流が生じている機能ブロックを簡単に特定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体集積回路の一実施形態を示す構
成図である。

【図２】本発明の半導体集積回路に用いるスイッチの一
例を示す構成図である。

【図３】本発明の半導体集積回路の試験方法を説明する
タイミングチャートである。

【図４】従来の不良機能ブロックを検査する方法を示す
構成図である。

【図５】従来の半導体集積回路を示す平面図である。

【符号の説明】

１，２，３，・・・ｎ 機能ブロック １１，１２，１３，・・・１ｎ 分割電源ライン ２１，２２，２３，・・・２ｎ スイッチ ３１，３２，３３，・・・３ｎ 容量 ４１，４２，４３，・・・４ｎ インバータ ５１，５２，５３，・・・５ｎ インバータ出力 ６１，６２，６３，・・・６ｎ 選択回路 ７１，７２，７３，・・・７ｎ 外部端子 １００ 電源端子 １１０ 制御端子 １２０ テスト信号

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の機能ブロックを有する半導体集積
   回路において、 電源端子と前記機能ブロックとの間の電源ラインをオン
   ・オフするスイッチ手段と、 前記機能ブロックと前記スイッチ手段との間の分割電源
   ラインに設けられている容量と、 前記分割電源ラインと外部端子とを接続し、前記分割電
   源ラインの電圧の低下を検出して前記外部端子に出力す
   る電圧検出手段とを、 前記機能ブロック毎に備えることを特徴とする半導体集
   積回路。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体集積回路におい
   て、 前記電圧検出手段がインバータであることを特徴とする
   半導体集積回路。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の半導体集積回路に
   おいて、 前記外部端子と前記電圧検出手段との間に前記電圧検出
   手段の出力を選択する選択回路を有することを特徴とす
   る半導体集積回路。
4. 【請求項４】 複数の機能ブロックを有する半導体集積
   回路であって、電源端子と前記機能ブロックとの間の電
   源ラインをオン・オフするスイッチ手段と、前記機能ブ
   ロックと前記スイッチ手段との間の分割電源ラインに設
   けられている容量と、前記分割電源ラインと外部端子と
   を接続し、前記分割電源ラインの電圧の低下を検出して
   前記外部端子に出力する電圧検出手段とを、前記機能ブ
   ロック毎に備える半導体集積回路の試験方法において、 前記容量に電源電圧を前記電源ラインから印加した後、
   各機能ブロックの前記スイッチ手段をオフ状態にして前
   記分割電源ラインを浮遊状態にする第１ステップと、 前記電圧検出手段からの出力を検出する第２ステップと
   を有することを特徴とする半導体集積回路の試験方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載の半導体集積回路の試験方
   法において、 前記第２ステップが、前記第１ステップの終了からスタ
   ンバイ電流を検出できる時間内に行われることを特徴と
   する半導体集積回路装置の試験方法。
6. 【請求項６】 請求項５記載の半導体集積回路装置の試
   験方法において、 前記第１ステップを全ての前記機能ブロックに対して同
   時に行うことを特徴とする半導体集積回路装置の試験方
   法。