JP3186105B2 - 半導体装置のテストモード設定・解除回路 - Google Patents

半導体装置のテストモード設定・解除回路

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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置のテストモー
ド設定・解除回路に関し、特に余剰ピン(NC)ピンに
パルスを与えることにより、複数のテストモードの設定
・解除を行えるテストモード設定・解除回路に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、大容量の半導体メモリなどの半導
体装置においては、本来の動作モード(半導体メモリを
例に取ると、書き込み動作、読み出し動作、記憶保持動
作)に加えて、テストモードと呼ばれる動作モード機能
を有するものが現れてきた。
【0003】まず、このテストモードについて簡単に説
明する。大容量の半導体メモリ、例えば、4メガワード
×1ビット構成のメモリの場合、全てのメモリセルにテ
ストデータの書き込みを行うのに要する時間は、サイク
ル時間を1マイクロ秒とすると、 4×106×1×10-6=4(秒) になる。半導体メモリの検査工程においては、書き込み
動作や読み出し動作を、各種条件毎に行うので、100
種類の条件があれば、例えば、検査に要する時間は次の
ようになる。 4(秒)×100=400(秒) 従って、半導体メモリの大容量化にともない検査時間が
長大となってきた。
【0004】そこで、種々のテストモードが提案されて
おり、代表的なテストモードとしては上記検査時間短縮
のための並列測定テストモードが挙げられる。
【0005】図5〜図6は、4メガワード×1ビット構
成の半導体メモリを示しており、通常モード時は図4に
示す構成で機能するがテストモード時は512キロワー
ド×8ビット構成で動作する。
【0006】すなわち、図5に示すように通常動作モー
ドにおける内部回路はメモリセルアレイを512Kワー
ド(512K個のメモリセル)単位の8ブロック41a
〜41hに分割して使用し、書き込み、読み出しの各動
作においては、それぞれデコーダ回路出力Bi,Bi’
(i=1〜8)により、8個のブロック41a〜41h
中の1ブロックだけが選択される。従って、全ワード
(4メガワード)をスキャンし終わるだけ、512K×
8=4メガ回の選択動作が必要である。
【0007】この半導体メモリがテストモードとなる
と、図6に示されている構成であるかのような内部回路
動作を実現する。書き込み動作は、8個のブロック41
a〜41hに対して同時に実行され、読み出し動作は8
個のブロック41a〜41hからの読み出しデータがす
べて一致しているか否かを一致・不一致検出回路51で
チェックし、例えば、一致の場合“1”、不一致の場合
“0”の論理データがデータ出力端子DOUTに出力され
る。
【0008】このテストモード例においては、通常モー
ドに比べて8倍の並列測定が可能であり、検査時間が通
常動作モードの8分の1にすることができる。例えば、
通常動作モードでは400秒であった検査時間がテスト
モードでは50秒で完了する。
【0009】次に、従来例の通常動作モードからテスト
モードへ移行させる(テストモード設定)方法とテスト
モードから通常動作モードへ復帰する(テストモード解
除)方法について説明する。
【0010】図7は従来のテストモード設定・解除回路
の一例である。余剰ピンNC(NoConnectio
n)ピンにバッファ用インバータ61,62を2段設け
てテストイネーブル信号TEを発生する。かかるテスト
モード設定・解除回路は図8に示されているように、余
剰ピンNCに“L”レベルを与えている間は、通常動作
モードで機能し、余剰ピンNCに“H”レベルを与えて
いるとテストモードに入る。従って、テストモードの設
定は余剰NCピンを“L”レベルから“H”レベルを移
行させて実行し、テストモードの解除は余剰ピンNCを
“H”レベルから“L”レベルへ復帰させることにより
行われる。
【0011】次に、テストイネーブル信号TEの機能を
図5,図6と関連させて簡単に説明する。図4に示す通
常モード時に、テストイネーブル信号は“L”レベルで
あり、Bi,Bi’はデコーダ回路出力として、それぞれ
8本中の1本が選択され、通常動作が実行される。
【0012】一方、図6に示すテストモードの場合、テ
ストイネーブル信号TEは“H”レベルとなり、デコー
ダ回路の出力Biはすべて選択状態となる。一方、Bi’
は全て非選択状態になり、一致・不一致検出回路51が
活性化される。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】この従来のテストモー
ド設定・解除回路は、単純な構成で実現できるという利
点がある反面、テストモードとしては全てのBiの一致
・不一致の検出という一種類しか選ぶことができないと
いう問題点があった。
【0014】近年の半導体メモリを例にとると、前述の
並列測定のテストモードに加えて、各種のテストモード
が必要になる場合が多くなってきた。たとえば、MOS
トランジスタの短チャネル化に伴うホットキャリアによ
る特性劣化対策として、シリコンチップ内に電源降圧回
路を設けて、外部電源5Vに対して、シリコンチップ内
は4Vに降圧して内部電源とする場合がある。この場
合、内部電源電圧が製造ばらつきに対し、常に4V付近
に設定されるよう、ウェハ検査段階でこの内部電源電圧
をモニタして、4Vに対してのズレが大きい場合、レー
ザートリミングなどの方法により、電源降圧回路の出力
を4V付近に調整する必要がある。そこでこの内部電源
電圧をモニタするテストモードが必要になる。
【0015】他の例としては、冗長回路を搭載した半導
体メモリでは、パッケージ組立後に各完成した製品が冗
長回路を使用した製品か否か、また、冗長回路を使用し
ている場合には何番地のメモリセルに冗長回路を使用し
たかをチェックする必要がある。冗長回路の使用の有無
および置換アドレスの判別にも一種のテストモードが必
要になる。
【0016】以上のように、近年の半導体メモリなどに
おいては、複数のテストモードが必要になってきてお
り、従来例のテストモード設定・解除回路では、一種類
のテストモードにしか対応できず、新たなテストモード
設定・解除回路が要望されていた。
【0017】
【課題を解決するための手段】本願発明の第1の要旨は
通常動作モード時に外部から信号の供給される信号入力
ピンと、前記通常動作モード時に信号の印加されない余
剰ピンとを有する半導体装置に内蔵され、該半導体装置
をテストモードに設定し、該テストモードから前記通常
動作モードに復帰させる半導体装置のテストモード設定
・解除回路において、複数の前記信号入力ピンに供給さ
れる複数の入力信号と前記通常動作モード時及び前記テ
ストモード時に前記余剰ピンに与えられるパルス信号と
を入力し前記パルス信号の遷移に応じて前記複数の入力
信号の論理レベルを判断し判断結果を出力する手段と、
前記判断結果に基づき複数のテストモード制御信号を選
択的に活性化及び非活性化する手段とを有することであ
る。
【0018】本願発明の第2の要旨は通常動作モード時
に外部から信号の供給される複数の信号入力ピンと、通
常動作モード時に信号の印加されない余剰ピンとを有す
る半導体装置に内蔵されたテストモード設定・解除回路
において、余剰ピンに印加され所定時間活性レベルに移
行するパルスに応答し上記信号入力ピンにそれぞれ印加
された複数の入力信号の論理レベルの組合せを判別し該
判別結果に応じて複数のテストモード制御信号のうちの
1つを活性レベルに移行させるテストモード設定部と、
該活性レベルに移行したテストモード制御信号を活性レ
ベルに維持する保持部と、上記パルスに応答し上記複数
の入力信号の論理レベルが所定の組合せであることを検
出すると保持部に保持されているテストモード制御信号
を非活性レベルに復帰させる解除部とを備えたことであ
る。
【0019】
【発明の作用】上記構成に係る半導体装置を複数のテス
トモードの1つに設定するには、複数の信号入力ピンに
該テストモードに対応する論理レベルの組合せの信号を
供給し、パルスを余剰ピンに印加する。上記論理レベル
の組合せが判別され、複数のテストモードの1つに設定
させる。
【0020】テストモードからの復帰は、所定の論理レ
ベルの組合せとし、パルスを余剰ピンに供給すると、こ
れが判別され、通常動作モードに復帰する。
【0021】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図1は本発明の第1実施例に係る半導体装置
のテストモード設定・解除回路を示す回路図である。ま
た、図2〜図3は本実施例の動作を説明するタイミング
図である。
【0022】本実施例のテストモード設定・解除回路
は、チップセレクト信号CS(オーハ゛ーライン)、ライトイネー
ブル信号WE(オーハ゛ーライン)の“L”レベルまたは“H”レ
ベルの論理レベルを組み合わせ、余剰ピンNCに与えた
パルスにより検出して、適宜テストモード設定または解
除を行うことができ、2種類のテストモード(テストモ
ード“1”とテストモード“2)の制御が可能である。
【0023】以下、詳述する。「テストモード1」への
設定はチップセレクト信号CS(オーハ゛ーライン)が“H”レベ
ル、ライトイネーブル信号WE(オーハ゛ーライン)が“H”レベ
ルの状態で、余剰ピンNCにパルスを与えると、NAN
DゲートG11の出力11が、パルス発生中だけ“L”レ
ベルになり、NチャネルMOSトランジスタQN11及び
PチャネルMOSトランジスタQP11が共にオン状態に
なり、電源電位VCC、すなわち“H”レベルがインバー
タI11の入力に与えられる。その結果、テストモード1
制御信号TE1が、“L”レベルから“H”レベルに遷
移することにより実現される。余剰NCへのパルスが消
えた後も、インバータI11,I12により、I11の入力レ
ベルは“H”レベルに保持されるので、テストモード制
御信号TE1もまた“H”レベルを保持する。
【0024】テストモード1の解除は、チップセレクト
信号CS(オーハ゛ーライン)が“L”レベル、ライトイネーブル
信号WE(オーハ゛ーライン)が“H”レベルの状態にして余剰ピ
ンNCにパルスを与えると、NANDゲートG13の出力
ノード13が、パルス発生中だけ“L”レベルになり、
NチャネルMOSトランジスタQN12、PチャネルMO
SトランジスタQP12が共にオン状態になる。その結
果、接地電位すなわち“L”レベルがインバータI11の
入力に与えられ、その結果、テストモード1制御信号T
E1が“H”レベルから“L”レベルに遷移し、テスト
モード1が解除される。この場合も余剰ピンNCへのパ
ルスが消えた後も、インバータI11,I12により、I11
の入力レベルは“L”レベルに保たれ、テストモード1
制御信号TE1もまた“L”レベルを保持する。
【0025】以上のテストモード1の設定および解除の
タイミングをまとめると、図2の様になる。
【0026】次に、テストモード2への設定はチップセ
レクト信号CS(オーハ゛ーライン)が“H”レベル、ライトイネ
ーブル信号WE(オーハ゛ーライン)が“L”レベルの状態で余剰
ピンNCにパルスを与えることにより、実現される。テ
ストモード1の設定の時との違いはライトイネーブル信
号WE(オーハ゛ーライン)が“H”レベル(オーハ゛ーライン)“L”レベ
ルになった点だけである。また、テストモード2の解除
は、テストモード1の解除と同じ方法により行われる。
テストモード2の設定・解除タイミングをまとめると、
図3のようになる。
【0027】以上述べたように本実施例の回路を用いる
ことにより、2種類のテストモードの設定と解除が実現
できる。尚、テストモード1制御信号TE1を例えば前
述の並列測定用に使用し、テストモード2制御信号TE
2は、例えば、前述の内部電源電圧モニタ用に使用する
こともできる。
【0028】尚、図1においてチップセレクト信号C
S’,CS(オーハ゛ーライン)、ライトイネーブル信号WE’,
WE’(オーハ゛ーライン)の各信号は本来の半導体装置内の他の
回路の制御用に使用しても、テストモードの設定・解除
に影響を与えることはない。
【0029】第1実施例では、NANDゲートG11〜G
12、PチャンネルMOSトランジスタQP11,QP13、N
チャンネルMOSトランジスタQN11,QN12がテストモ
ード設定部を構成し、インバータI11〜I14が保持部を
構成する。また、NANDゲートG13、PチャネルMO
SトランジスタQP12,QP14、NチャンネルMOSトラ
ンジスタQN12,QN14は解除部を構成している。
【0030】本発明の第2実施例の半導体装置のテスト
モード設定・解除回路を図4に示す。
【0031】本実施例は、前述の第1実施例で用いてい
たチップセレクト信号CS(オーハ゛ーライン)、ライトイネーブ
ル入力信号WE(オーハ゛ーライン)だけでなく、アドレス入力信
号のうちの最下位側のビットA0,A1も利用することに
より、テストモード設定・解除のできる種類を増加させ
た回路である。アドレスビットA0,A1から、バッファ
されて作られる内部ビットA0’,A0’(オーハ゛ーライン)、A
1’,A1’(オーハ゛ーライン)は半導体メモリのデコーダ回路に
通常使用されるが、本実施例では、これらの信号の組合
せをテストモード設定回路のNANDゲートG31〜G34
に入力することにより、テストモード制御信号としては
テストモード1制御信号TE1〜テストモード5制御信
号TE5の合計5種類のテストモード制御信号を設定す
ることができる。
【0032】例えば、内部ビットA0’(オーハ゛ーライン),A
1’(オーハ゛ーライン)を入力するNANDゲートをG31とし、
内部ビットA0’,A1’(オーハ゛ーライン)を入力するNAND
ゲートをG32、内部ビットA0(オーハ゛ーライン),A1’を入力
するNANDゲートをG33、内部ビットA0’,A1’を
入力するNANDゲートをG34とすると、各NANDゲ
ートG31〜G34に付随するインバータI31が5つのテス
トモード制御信号の1つをアクティブにする。
【0033】尚、テストモード解除については、前述の
第1実施例と同じ方法にて行われるので、説明は省略す
る。尚、前述の各実施例では、余剰ピンNCに与えられ
るパルスは全て“L”レベルをノーマルとした上向きパ
ルスであったが、逆に“H”レベルをノーマルとした下
向きパルスとしても同様の回路が構成できることはいう
までもない。
【0034】また、半導体装置をプリント基板に実装し
たときに、余剰ピンNCピンが未接続になる場合に備え
て、シリコンチップ上で、余剰ピンNCピンと接地の間
に、例えば10メガオーム程度の抵抗を付加するなど、
本発明の主旨を満たす種々の応用例が可能である。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、複数の信
号入力ピンの論理レベルの組合せを余剰ピンNCに与え
られるパルスにより検出することにより、複数のテスト
モード制御信号の設定・解除が可能になるという効果を
有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す回路図である。
【図2】第1実施例のテストモード1におけるタイミン
グ図である。
【図3】第1実施例のテストモード2におけるタイミン
グ図である。
【図4】本発明の第2実施例を示す回路図である。
【図5】従来例の通常動作モードを示すブロック図であ
る。
【図6】従来例のテストモードを説明するためのブロッ
ク図である。
【図7】従来例のテストモード信号発生回路を示す回路
図である。
【図8】従来例のタイミング図である。
【符号の説明】
G11,G12,G13,G31,G32,G33,G34 NAND
ゲート I11,I12,I13,I14,I31,I32 インバータ QN11,QN12,QN13,QN14,QN31,QN32 Nチャネ
ルMOSトランジスタ QP11,QP12,QP13,QP14,QP31,QP32 Pチャネ
ルMOSトランジスタ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 通常動作モード時に外部から信号の供給
    される信号入力ピンと、前記通常動作モード時に信号の
    印加されない余剰ピンとを有する半導体装置に内蔵さ
    れ、該半導体装置をテストモードに設定し、該テストモ
    ードから前記通常動作モードに復帰させる半導体装置の
    テストモード設定・解除回路において、複数の前記信号
    入力ピンに供給される複数の入力信号と前記通常動作モ
    ード時及び前記テストモード時に前記余剰ピンに与えら
    れるパルス信号とを入力し前記パルス信号の遷移に応じ
    て前記複数の入力信号の論理レベルを判断し判断結果を
    出力する手段と、前記判断結果に基づき複数のテストモ
    ード制御信号を選択的に活性化及び非活性化する手段と
    を有することを特徴とする半導体装置のテストモード設
    定・解除回路。
  2. 【請求項2】 通常動作モード時に外部から信号の供給
    される複数の信号入力ピンと、通常動作モード時に信号
    の印加されない余剰ピンとを有する半導体装置に内蔵さ
    れたテストモード設定・解除回路において、余剰ピンに
    印加され所定時間活性レベルに移行するパルスに応答し
    上記信号入力ピンにそれぞれ印加された複数の入力信号
    の論理レベルの組合せを判別し該判別結果に応じて複数
    のテストモード制御信号のうちの1つを活性レベルに移
    行させるテストモード設定部と、該活性レベルに移行し
    たテストモード制御信号を活性レベルに維持する保持部
    と、上記パルスに応答し上記複数の入力信号の論理レベ
    ルが所定の組合せであることを検出すると保持部に保持
    されているテストモード制御信号を非活性レベルに復帰
    させる解除部とを備えたことを特徴とする半導体装置の
    テストモード設定・解除回路。
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