JP3057787B2 - Lsiのテスト回路 - Google Patents

Lsiのテスト回路

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JP3057787B2
JP3057787B2 JP3074484A JP7448491A JP3057787B2 JP 3057787 B2 JP3057787 B2 JP 3057787B2 JP 3074484 A JP3074484 A JP 3074484A JP 7448491 A JP7448491 A JP 7448491A JP 3057787 B2 JP3057787 B2 JP 3057787B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電界効果型トランジスタ
をもつLSIにおけるテスト回路に関し、特に、順序回
路における状態記憶手段であるラッチ回路の故障を検出
する能力を高めたLSIのテスト回路に関する。
【0002】
【従来の技術】電界効果型トランジスタにより構成され
たLSIにおいては、数千から数万個のトランジスタが
集積されており、規模が大きなことから個々のトランジ
スタの故障を検出して、不良品を除去できる技術が必要
になっている。
【0003】一般に、LSIでは順序回路のものが大多
数であるが、この順序回路は論理の組合わせである組合
わせ回路と、動作状態値を記憶する手段とにより構成さ
れている。この場合に、組合わせ回路においては、その
入力信号の全ての組合わせを試験すれば検査できるが、
動作状態値の記憶手段においては記憶保持の動作である
ため、容易に検査することはできない。
【0004】以下、代表的な記憶手段として、ラッチ回
路の構成を図3に示して説明する。図3のラッチ回路
は、2個のトランジスタ1及び2と、3個のインバータ
3乃至5とで構成されており、ラッチクロック信号C
K,CKB(通常、論理否定値は記号の上にバーを付け
て記すが、便宜上、本明細書では添字Bで論理否定値を
表わす)が夫々トランジスタ1,2のゲートに入力し、
データ入力Dはトランジスタ1に入力し、インバータ4
からデータ出力Qが出力される。
【0005】図3の回路動作は下記表1の真理値表に示
すとおりであり、クロック信号CKが“1”のときにデ
ータ入力Dの値を読み込んで記憶し、クロック信号CK
が“0”の間は記憶値を保持している。
【0006】
【表1】
【0007】ここで、このラッチ回路の検査では、一例
として下記表2に示すテストパターンが用いられる。
【0008】表2のパターン5においては、記憶値が
“0”のときにおけるデータ“1”の読み込みを検査し
ており、トランジスタ1が導通し、インバータ3及び4
が反転することを観測している。表2のパターン8では
記憶値が“1”のときにおけるデータ“0”の読み込み
を検査しており、トランジスタ1の導通とインバータ3
及び4の反転を観測している。表2のパターン3,4及
びパターン6,7においては、夫々記憶値“0”及び
“1”の保持動作を検査しており、トランジスタ1が遮
断し、トランジスタ2が導通して、インバータ3及び5
により正帰還のパスが構成されて、記憶すべき値を保持
していることを観測している。
【0009】
【表2】
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
テストパターンでは、表1の真理値表に示す動作を確認
できるものの、トランジスタが故障したことを仮定した
場合には、故障の全てを検出するということができない
場合がある。
【0011】電界効果型トランジスタで構成されるLS
Iの場合、信号の電位に応じて各部の回路が動作してお
り、トランジスタの入出力容量又は配線容量に蓄えられ
た電荷だけで動作することもある。図3の回路の場合、
表2に示すパターン5とパターン8とで記憶値が反転す
ることが観測されており、トランジスタ1の導通とイン
バータ3及び4の正常動作とを判別でき、変化が無けれ
ば何れかが故障であると判断できる。ところが、表2の
パターン3,4及びパターン6,7で記憶値の保持動作
を観測しているが、トランジスタ2とインバータ3,5
による正帰還パスが正常動作しているか否かは判別でき
ない。
【0012】つまり、インバータ5の出力信号は正帰還
をかけるため、インバータ3の入力信号と同じ位相であ
るので、同じ論理値となり、本来導通状態にあるべきト
ランジスタ2が故障して遮断状態にあっても、トランジ
スタ1とトランジスタ2との接続点及びインバータ3の
入力部分の容量に蓄えられた電荷で動作しているなら
ば、データ出力Qの値は異常な値にならない。従って、
従来、この種の故障をテストパターンにより検出すると
は不可能であった。
【0013】そこで、従来、この問題に対しては、直流
的な正帰還がなされず、容量に蓄えられた電荷による動
作であることに着目して、テスト条件を工夫することに
より、故障を検出していた。つまり、容量に蓄えられた
電荷は放電するものであるという点に着目し、放電しや
すいようにLSIを高温にして検査したり、十分に放電
するように時間をかけて検査する等、テスト条件を工夫
している。
【0014】しかし、高温にすることは熱を発生させる
特殊な装置を必要とする。また、検査時間を長くするこ
とは高価なLSIテスタを使用する時間を増加させ、L
SIの検査にかかる費用を増加させてしまう。従って、
この種の故障であっても、室温で短時間に検査できるテ
スト手段の開発が望まれていた。
【0015】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、トランジスタの遮断故障をラッチ回路出力
に反映させることにより、容易に且つ低コストで検査を
行うことを可能とするLSIのテスト回路を提供するこ
とを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明に係るLSIのテ
スト回路は、回路の動作状態値を記憶するラッチ回路に
おいて、このラッチ回路のデータ入力と記憶値保持のた
めの帰還とを切換えるトランジスタ・スイッチ手段に対
し、記憶値保持のための帰還動作をしている時、記憶す
る論理値の反転値を帰還させる手段により前記トランジ
スタ・スイッチ手段の出力値を変化させて、その値が伝
播したラッチ回路の出力を観測し、その値が変化したこ
とにより、記憶値保持のための帰還が正しく動作してい
ることを試験することを特徴とする。
【0017】
【作用】本発明においては、保持動作の試験時に、ラッ
チ回路にて記憶する論理値の反転値をトランジスタ・ス
イッチ手段に帰還させるので、その遮断故障をラッチ回
路の出力をみて、それが正常動作されないことにより検
出することができる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例について添付の図面を
参照して具体的に説明する。
【0019】図1は本発明の実施例に係るラッチ回路を
示す回路図である。本実施例は、トランジスタ1及び2
と、インバータ3及び4と、ORゲート6と、NAND
ゲート7とで構成されており、図3に示す従来のラッチ
回路のインバータ5をORゲート6とNANDゲート7
に置き換えた構造を有する。このため、図1において、
図3と同様なものに同一符号を付してある。また、入出
力信号としては、従来のデータ入力Dと、クロックC
K,CKB と、データ出力Qとに加え、第1のテスト信
号TEST0と第2のテスト信号TEST1とがある。
【0020】次に、図1に示すラッチ回路の動作につい
て下記表3の真理値表を参照して説明する。通常動作で
は、第1のテスト信号TEST0を“0”に、第2のテ
スト信号TEST1を“1”にして動作させており、O
Rゲート6はインバータ3の出力信号をそのまま伝え、
NANDゲート7はその反転信号を出力し、総合的には
インバータと同じ信号は伝達され、従来のラッチ回路と
同様な動作となる。
【0021】
【表3】
【0022】ここで、第1のテスト信号TEST0を
“1”に、第2のテスト信号TEST1を“1”にして
動作させると、ORゲート6の出力はインバータ3の出
力信号に関係なく“1”となり、NANDゲート7の出
力は“0”となる。このとき、クロック信号CKが
“0”であるならば、トランジスタ2が導通状態である
ため、その信号がデータ出力Qに現れる。
【0023】また、第1のテスト信号TEST0を
“0”に、第2のテスト信号TEST1を“0”にして
動作させると、ORゲート6の出力信号に関係なくNA
NDゲート7の出力は“1”となる。このとき、クロッ
ク信号CKが“0”であるならば、トランジスタ2が導
通状態であるため、その信号がデータ出力Qに現れる。
【0024】従って、前述の2種類のテスト信号を印加
してデータ出力を監視すれば、データ出力Qに前述の信
号が伝達されないことにより、トランジスタ2の遮断故
障を検出できる。その条件が追加されたテストパターン
の一例を下記表4に示す。
【0025】表4のパターン9では第2のテスト信号T
EST1を“0”にして記憶値が“0”であるところ
に、NANDゲート7から“1”を帰還させ、更に表4
のパターン11では第1のテスト信号TEST1を
“1”にして記憶値が“1”であるところに、ORゲー
ト6が“1”を発生してNANDゲート7経由で“0”
を帰還させ、記憶値を反転させている。つまり、ラッチ
回路の記憶値を考慮して、適宜第1及び第2のテスト信
号TEST0及びTEST1を印加して出力を監視すれ
ば、トランジスタ2の遮断故障を検出できることにな
る。
【0026】
【表4】 本発明の主旨は、ラッチ回路内部の正帰還パスに反転値
を発生することにより帰還パス中のトランジスタの遮断
故障を検出することにあり、図1に示す第1の実施例の
ものより少ない本数のテスト信号でこれを実現すること
も可能である。以下、その実施例について、図2を参照
して具体的に説明する。
【0027】図2のラッチ回路は、3個のトランジスタ
1、2及びトランジスタ8と、2個のインバータ3,4
と、XNORゲート9とで構成されており、従来のラッ
チ回路のインバータ3とインバータ4との間にトランジ
スタ8が挿入され、XNORゲート9により記憶値の帰
還パスが構成された構造を有する。そして、入出力信号
として、従来のデータ入力Dと、クロックCK,CKB
と、データ出力Qとに加えて、第3のテスト信号TES
T2がある。
【0028】ここで、XNOR回路9は、入力信号の値
が一致していれば出力信号は“1”となり、入力信号は
“0”となるもので、第3のテスト信号TEST2が
“1”であるなら入力信号であるインバータ4の出力を
そのまま伝え、第3のテスト信号TEST2が“0”で
あるならば、入力信号を反転した値を発生する。従っ
て、第3のテスト信号TEST2は、ラッチ回路内部の
帰還パスの状態を制御することになり、その値が“0”
であるときに記憶値の反転値を帰還させる意味を持つ。
なお、トランジスタ8は第3のテスト信号TEST2の
指示による負帰還で発振が起こることを防止するための
もので、第3のテスト信号TEST2が“0”のとき、
インバータ3からインバータ4への信号伝達を遮断す
る。
【0029】次に上述の如く構成された回路の動作につ
いて、下記表5の真理値表を参照して説明する。通常動
作では、第3のテスト信号TEST2を“1”にして動
作させており、XNORゲート9はインバータ4の出力
信号をそのまま伝えて、正帰還のパスが構成され、従来
のラッチ回路と同様な動作となる。
【0030】
【表5】 但し、↑は信号が“0”から“1”に変化したことを
示す。ここで、第3のテスト信号TEST2を“0”に
すると、XNORゲート9により記憶値の反転信号が発
生して帰還パスに伝達されるが、トランジスタ8が遮断
しているため、データ出力Qは変化しない。続いて、第
3のテスト信号TEST2が“1”になると、即ち信号
として立ち上がると、トランジスタ8が導通してデータ
出力Qが変化し反転する。
【0031】従って、クロック信号CKが“0”である
ときに、第3のテスト信号TEST2を“0”とするこ
とによって、ラッチ信号回路の記憶値の反転値をトラン
ジスタ2に帰還させることができ、トランジスタ2の遮
断故障の検出に利用できる。
【0032】この図2のラッチ回路におけるテストパタ
ーンを下記表6に示す。上述の説明から明らかなよう
に、表6のパターン10からパターン12にてトランジ
スタ2の遮断故障を検出すること可能である。
【0033】
【表6】
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ラッチ回路の帰還トランジスタの遮断故障を論理回路の
動作が正常になされなかったことにより検出できる。こ
のため、従来のように回路の容量に蓄積された電荷を放
電させるような条件下でLSIを検査するという必要が
ない。
【0035】つまり、本発明のLSIのテスト回路で
は、室温にて検査が可能であると共に、従来のように検
査の時間を長くとる必要がない。検査時間を例に説明す
ると、容量に蓄えられた電荷が放電するには1秒程度の
時間が必要であり、従来の回路では表2のテストパター
ンで8秒の時間が必要であるのに対し、本発明の回路で
は実際の動作と同じ速度で検査できるため、表4及び表
6のテストパターンであっても12マイクロ秒の時間で
済み、6桁(100万分の1)の時間差がある。そし
て、上述の実施例では、1個のラッチ回路で説明した
が、実際のLSIでは数百から数千個のラッチ回路が含
まれているため、テストパターンの量は膨大である。こ
のため、本発明による検査時間の短縮の効果は極めて有
益である。従って、本発明は、低コストの検査で、より
多くの故障を検出して除去することができ、不良が少な
い高品質のLSIを供給することができるという優れた
効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係るラッチ回路を示す
回路図である。
【図2】本発明の第2実施例に係るラッチ回路を示す回
路図である。
【図3】従来のラッチ回路を示す回路図である。
【符号の説明】
1,2,8;トランジスタ 3,4,5;インバータ 6;ORゲート 7;NANDゲート 9;XNORゲート

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回路の動作状態値を記憶するラッチ回路
    において、このラッチ回路のデータ入力と記憶値保持の
    ための帰還とを切換えるトランジスタ・スイッチ手段に
    対し、記憶値保持のための帰還動作をしている時、記憶
    する論理値の反転値を帰還させる手段により前記トラン
    ジスタ・スイッチ手段の出力値を変化させて、その値が
    伝播したラッチ回路の出力を観測し、その値が変化した
    ことにより、記憶値保持のための帰還が正しく動作して
    いることを試験することを特徴とするLSIのテスト回
    路。
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