JP3138701B2 - 半導体集積回路のテスト方法とその装置 - Google Patents

半導体集積回路のテスト方法とその装置

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JP3138701B2 JP11070408A JP7040899A JP3138701B2 JP 3138701 B2 JP3138701 B2 JP 3138701B2 JP 11070408 A JP11070408 A JP 11070408A JP 7040899 A JP7040899 A JP 7040899A JP 3138701 B2 JP3138701 B2 JP 3138701B2
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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、半導体集積回路の
テスト方法及びその装置に関し、当該半導体集積回路の
動作限界近傍の特性による良否判断を行う半導体集積回
路のテスト方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】今日のCMOS半導体集積回路(以下、
LSIという)技術の進歩に伴ない、この種のLSIの
論理回路の動作速度も大幅に高くなり、一般的なLSI
テスタの動作速度性能を超えるものが多く生産されてい
る。
【0003】したがって、一般的なLSIテスタを用
い、このような高速動作するLSIの内部回路を実際の
使用周波数でテストして、良品の選別を行うことが困難
になっている。LSIテスタでの良品の選別困難の理由
は、テスタ自身の性能に加えて、テスタからLSIにテ
スト波形を供給し、被試験LSIから出力されるテスト
結果波形の観測時に、テスタの端子や被試験LSIのマ
ウント用のボードの容量などでテスト信号が歪むことな
どに起因している。
【0004】このため従来の半導体集積回路のテスト方
法では、デバイスの動作保証範囲内で行い、実際の使用
周波数での性能検証はコンピュータシミュレーションの
みで行い、LSIの選別はLSIテスタで動作可能な低
速の周波数で論理動作を確認することにより行うのが一
般的であった。
【0005】上述した従来の半導体集積回路のテスト回
路およびテスト方法は、被試験LSIの使用周波数が、
LSIテスタの動作性能を超える場合には、LSIテス
タ自身の性能に加えて、LSIテスタからLSIにテス
ト波形を供給し、被試験LSIから出力されるテスト結
果波形の観測時に、LSIテスタの端子や被試験LSI
のマウント用のボードの容量などでテスト信号が歪むこ
となどに起因して、被試験LSIの使用周波数での選別
が困難であるという欠点があり、LSIを実際に使用す
るシステムに組み込み実機試験して不良が見つかること
が多々あった。
【0006】従来のテスト方法としては、回路シミュレ
ーションにより、図5に示すように、被検証回路に一定
の立上り立下りの矩形パルスをIN端子に入力し、その
OUT端子の出力を観測することにより、図6に示すよ
うに、遅延時間Tpdを求めることができ、この被検証回
路の最大遅延パスを求め、その遅延値(Tpd)によっ
て、テスタ選別を行っていた。
【0007】しかし、この従来技術は1パスのみの評価
なので、他の回路に不具合があっても選別が出来ないと
言う問題点があった。
【0008】もう一つの従来の半導体集積回路のテスト
回路およびテスト方法の一例が、特開平9−19700
9号公報に記載されている。
【0009】図7に示すように、この従来の高周波LS
Iのテスト方法は、入力パターン変換回路1と、出力パ
ターン変換回路3と、クロック発生回路4と、コントロ
ール回路5とから構成されている。
【0010】このような構成を有する従来の高周波LS
Iのテスト方法はつぎのように動作する。
【0011】すなわち、予め定めた様式の試験信号パタ
ーンを被検証回路2に供給し、この被検証回路2が前記
試験信号パターンの供給に応答して、出力した試験結果
信号を測定することにより、前記被検証回路2の動作を
試験する半導体集積回路のテスト回路において、第1の
周波数の第1のクロック信号に同期し、予め定めたビッ
ト数の並列データ信号から成る前記試験信号パターンを
前記第1の周波数の整数倍の第2の周波数の第2のクロ
ック信号に同期した直列データ信号から成る直列試験パ
ターン信号に変換して、前記被検証回路2に供給する入
力パターン変換回路1と、前記被検証回路2が前記直列
試験パターン信号の供給に応答して、出力した直列試験
結果信号を前記第1のクロック信号に同期した前記ビッ
ト数の並列データ信号から成る前記試験結果信号に変換
する出力パターン変換回路3とを備えていた。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来技術
には、次のような問題点があった。
【0013】第1の問題点は、被検証回路の入出力端子
に対して変換パタンが必要となるので、端子毎に入力パ
ターン変換回路、出力パターン変換回路が必要となるた
め、チップ面積が大きくなるということである。
【0014】第2の問題点は、パタン変換回路、クロッ
ク発生回路(逓倍、分周回路)が挿入されることで、ブ
ロック間配線が増加し、端子間の遅延ばらつきが大きく
なり、誤動作が生じることがあるので、パタン変換回
路、クロック発生回路(逓倍、分周回路)自体の不具合
が発生し、良品率が落ちるということである。
【0015】そこで、本発明は、LSIの回帰直線の範
囲内で電源電圧(以下、VDD)値、温度設定(以下、
Ta)値を厳しくすることで、テスタの周波数を低くし
て選別することが可能となり、テスタの良品選別を所望
の動作周波数でテストするのと同等に確認できる構成を
提供することを課題とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は、被試験回路の
半導体集積回路をテストする半導体集積回路のテスト方
法であって、回路シミュレーションで前記半導体集積回
路の最大動作周波数(以下、fmax)に対する各温度
設定(以下、Ta)値における電源電圧(以下、VD
D)依存性の近似式を求め、前記fmaxがテスタ動作
限界になる前記VDD値を前記近似式から求め、前記近
似式から前記VDD値が求まったかどうかを判定し、前
記VDD値が求まった場合は、設定した前記VDD値に
より高速テストを行い、前記VDD値が求まらない場合
は、前記fmaxが前記テスタ動作限界になる前記Ta
を変更し、前記VDD値を前記近似式から求め、設定
した前記Ta値及び前記VDD値で高速テストを行い、
当該テストによる周波数を当該テスタの動作限界まで低
くして、前記被試験回路の良否を選別することを特徴と
する。
【0017】また、本発明は、被試験回路の半導体集積
回路をテストする半導体集積回路のテスト装置であっ
て、回路シミュレーションによって前記半導体集積回路
の最大動作周波数(以下、fmax)に対する各温度設
定(以下、Ta)値における電源電圧(以下、VDD)
依存性の近似式を求める近似式算出手段と、テスタ動作
限界値の動作周波数が前記fmaxよりも低い場合に、
前記限界値の動作周波数に対応する前記VDD値と前記
Ta値を前記近似式算出手段に基づいて求める手段とを
備えたことを特徴とする。
【0018】また、本発明は、図面によって説明すれ
ば、図2において、回路シミュレーションで製品の最大
動作周波数(以下、fmax)に対する各設定温度Ta
値におけるVDD依存性の近似式を求め(ステップ20
1)、fmaxがテスタ動作限界になるVDD値を、図
3に示す各点が存在する回帰直線範囲内で求め(20
2)、回帰直線範囲内でVDD値が求まったかどうかを
判定し、テスト方法を切り分け(203)、求まった場
合は、設定したVDD値で高速テストを行い(20
6)、求まらない場合は、fmaxがテスタ動作限界に
なるTa値、VDD値を回帰直線範囲内で求め(20
4)、設定したTa値、VDD値で高速テストを行い
(205)、周波数をテスタの動作限界まで低くして、
選別することが可能となり、テスタの良品選別を所望す
る動作周波数でテストするのと同等に確認することを可
能にする。
【0019】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。
【0020】[本実施形態の構成]本発明による実施形
態は、図1を参照すると、回路シミュレーションする手
段101と、回帰分析する手段102と、電源電圧、温
度パラメータ抽出する手段103と、電源電圧制御部1
05と、温度制御部107とから構成されている。
【0021】コンピュータ100は、回路シミュレーシ
ョンの手段101と、回帰分析の手段102と、電源電
圧、温度パラメータ抽出の手段103とを含む。LSI
テスタ104は、電源電圧制御部105を含む。温度調
整装置106は、温度制御部107を含む。
【0022】これらの手段はそれぞれ概略つぎのような
機能を有する。回路シミュレーションの手段101は、
被試験回路の動作可能な最大周波数fmaxを求める。
回帰分析の手段102は、最大周波数fmaxに対する
各温度設定値Taにおける電源電圧VDD依存性の回帰
直線を求める。
【0023】パラメータ抽出の手段103は、最大周波
数fmaxがLSIテスタ動作範囲内で温度設定値T
a、電源電圧VDDを求める。
【0024】また、被試験回路の半導体回路には、ロジ
ック回路のAND,OR,EX−OR回路等に限らず、
メモリーやアナログ増幅回路等であってもよく、それら
の動作限界近傍における製品の良否判断には、最大動作
周波数fmaxと、電源電圧VDDと、設定温度Taと
をパラメータとして判断できる。
【0025】[本実施形態の動作]次に、図1及び図2
のフローチャートを参照して、本実施形態の全体の動作
について詳細に説明する。
【0026】コンピュータ100の回路シミュレーショ
ンの手段101で、まず、電源電圧VDDと温度Taを
それぞれパラメーターとし、回路シミュレーションでL
SIの最大周波数fmaxを求め、次に回帰分析の手段
102で各Ta値におけるVDD依存性の近似式を求め
る(図2のステップ201)。
【0027】次に、電源電圧、温度パラメータ抽出の手
段103でTa=常温(25℃)におけるfmaxのV
DD依存性の近似式にテスタ動作限界のfmax値を代
入しVDD値を求め(ステップ202)、その次に電源
電圧、温度パラメータ抽出の手段103で回帰直線範囲
内でVDD値が求まったかどうかの判定して、テスト方
法を切り分け(ステップ203)を行い、求まった場合
は、その求めたVDD値をLSIテスタ104の電源制
御部105に入力し、求めたVDD値で設定し高速テス
トを行い(ステップ206)、求まらない場合は、電源
電圧、温度パラメータ抽出の手段103により、fma
xがテスタ動作限界になるようにTa値、VDD値を回
帰直線範囲内で求め(ステップ204)、求めたTa値
は、温度調整装置106の温度制御部107に入力し、
求めたVDD値は、LSIテスタ104の電源制御部1
05に入力し、設定したTa値、VDD値で高速テスト
を行う(ステップ205)。
【0028】次に、具体例を用いて説明する。
【0029】図4に示すように、回路シミュレーション
で、動作周波数fmax条件と、電源電圧VDD条件、
周囲温度Taの条件をそれぞれ変え、複数の観測点
(x、y)をとり、最小二乗法により傾きA(式1)、
y切片B(式2)より、回帰直線(式3),(式4),
(式5)を求める。ここで、観測点(x、y)は、動作
周波数fmaxと電源電圧VDDとを該当させ、第3の
パラメータとして周囲温度Ta条件を設定して、図3に
示すようなグラフを得ることができる。
【0030】
【数1】
【0031】
【数2】
【0032】 Ta=−40℃の時 fmax = A1×VDD + B1 (式3) Ta=25℃の時 fmax = A2×VDD + B2 (式4) Ta=125℃の時 fmax = A3×VDD + B3 (式5) ここで、A1〜A3は電源電圧に対する依存傾向を表す
周波数成分で、B1〜B3は電源電圧が0のときの周波
数成分である。
【0033】次に、図3に示したとおり、例えば、被試
験回路製品60MHz動作を確認するために、テスタ動
作限界40MHzの場合は、VDD=3.1V、Ta=
125℃にパラメータを設定する。
【0034】上記実施形態において、図1に示した各構
成要素は、特にコンピュータ100により供給される電
源電圧や温度制御部に供給される信号は、ハードウェア
によって作成されて供給されてもよいし、ソフトウェア
によって作成されて供給するようにしてもよい。
【0035】
【発明の効果】本発明は、LSIの回帰直線の範囲内で
電源電圧(以下、VDD)値、温度設定(以下、Ta)
値を厳しくすることで低速のテスタで、選別することが
可能となり、良品選別を所望する動作周波数でテストす
るのと同等に確認できる。
【0036】第1の効果は、テスト回路を挿入しなくて
よいので、チップ面積を変えずに高速テストできること
にある。第2の効果は、テスト回路の挿入をしないの
で、ブロック間配線の増加や端子間の遅延ばらつきがな
く、誤動作を生じないため、パタン圧縮回路、クロック
発生回路(逓倍、分周回路)を入れずに、高速テストが
行えるため、良品率低下はない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の動作を示す流れ図
である。
【図3】本発明の第1の実施の形態の動作の具体例を示
す図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態の動作の具体例を示
す表である。
【図5】第1の従来の実施の回路図である。
【図6】第1の従来の実施のタイムチャート図である。
【図7】第2の従来の実施の回路図である。
【符号の説明】
100…コンピュータ 101…回路シミュレーションの手段 102…回帰分析の手段 103…電源電圧、温度パラメータ抽出の手段 104…LSIテスタ 105…電源電圧制御部 106…温度調整装置 107…温度制御部

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被試験回路の半導体集積回路をテストす
    る半導体集積回路のテスト方法であって、 回路シミュレーションで前記半導体集積回路の最大動作
    周波数(以下、fmax)に対する各温度設定(以下、
    Ta)値における電源電圧(以下、VDD)依存性の近
    似式を求め、前記fmaxがテスタ動作限界になる前記
    VDD値を前記近似式から求め、前記近似式から前記V
    DD値が求まったかどうかを判定し、前記VDD値が求
    まった場合は、設定した前記VDD値により高速テスト
    を行い、前記VDD値が求まらない場合は、前記fma
    xが前記テスタ動作限界になる前記Ta値を変更し、
    記VDD値を前記近似式から求め、設定した前記Ta値
    及び前記VDD値で高速テストを行い、当該テストによ
    る周波数を当該テスタの動作限界まで低くして、前記被
    試験回路の良否を選別することを特徴とする半導体集積
    回路のテスト方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の半導体集積回路のテス
    ト方法において、前記VDD依存性の近似式は、前記f
    maxと前記VDDとの最小二乗法により、その傾きと
    切片とを求めることを特徴とする半導体集積回路のテス
    ト方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の半導体集積回路のテス
    ト方法において、前記半導体集積回路は、CMOSタイ
    プのAND又はOR回路を含むことを特徴とする半導体
    集積回路のテスト方法。
  4. 【請求項4】 被試験回路の半導体集積回路をテストす
    る半導体集積回路のテスト装置であって、 回路シミュレーションによって前記半導体集積回路の最
    大動作周波数(以下、fmax)に対する各温度設定
    (以下、Ta)値における電源電圧(以下、VDD)依
    存性の近似式を求める近似式算出手段と、前記テストす
    るテスタの動作限界値の動作周波数が前記fmaxより
    も低い場合に、前記限界値の動作周波数に対応する前記
    VDD値と前記Ta値を前記近似式算出手段に基づいて
    求める手段とを備えたことを特徴とする半導体集積回路
    のテスト装置。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の半導体集積回路のテス
    ト装置において、前記近似式算出手段は前記回路シミュ
    レーションによる前記VDD条件と前記Ta条件と前記
    fmax条件によって最小二乗法により求めることを半
    導体集積回路のテスト装置。
  6. 【請求項6】 請求項4に記載の半導体集積回路のテス
    ト装置において、前記半導体集積回路はCMOSタイプ
    のAND又はOR回路を含むことを特徴とする半導体集
    積回路のテスト装置。
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