JP4599064B2

JP4599064B2 - 遅延故障検査系列の品質評価方法、遅延故障検査系列生成方法および遅延故障シミュレーション方法

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Publication number: JP4599064B2
Application number: JP2004018603A
Authority: JP
Inventors: 貞巳竹岡; 光保太田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2024-01-27
Also published as: JP2004251895A

Description

本発明は、半導体集積回路の遅延故障検査を行う際に使用する検査系列の故障検査能力を表す品質の評価技術に関するものである。

近年の半導体プロセスの微細化技術の急速な進歩によって、半導体集積回路の大規模化、複雑化が急激に進み、これに伴って半導体集積回路の検査が一層困難になっている。この問題に対処するため、半導体集積回路の検査を容易化する手段としてスキャン方式などによる検査容易化設計手法が普及し、縮退故障モデルで表される故障については、これを効率的に検査できるようになった。縮退故障モデルで仮定された故障を検出する場合、故障検出の能力はクロック周波数に依存しないため、従来、スキャンテストを実施する際には、一般的に実動作速度よりも低いクロック周波数を使って行われてきた。

しかし、半導体プロセスの微細化の進歩に伴ってプロセスのばらつきが顕在化し、従来のスキャン方式を使った低いクロック周波数による検査だけでは十分に検査品質を保証することができなくなり、実動作時と同じクロック周波数を使った遅延故障検査技術のような、遅延を考慮した検査が必要とされるようになった。
特開平９−２６９９５９号公報

従来において、遅延故障用の検査系列の品質を表す故障検出率は、次のような計算式で算出されている。

ところで、この故障検出率では、どの遅延故障も重要度が等しいと見なされている。そのため、式（１）の故障検出率は、検査系列の実際の故障検査に対する品質を十分に反映できていない、という問題がある。この問題を図を用いて具体的に説明する。

図１４は、半導体集積回路上に定義した遅延故障の特性を示すための図である。信号経路ｂ₁〜ｂ₆の右側に示した矢印の長さは、それぞれ信号経路の設計上の遅延値を示す。また、図の右側の点線は半導体集積回路の１クロックレートの値を表す。

一般に、信号経路の設計上の遅延値が大きいほど（１クロックレートに近いほど）、この信号経路が遅延故障を生じる可能性が大きい。したがって、図１４において、信号経路ｂ₃が信号経路ｂ₆よりも遅延故障を生じる可能性が大きいことは明らかである。そのため、信号経路ｂ₃に定義した遅延故障を検出する検査は、信号経路ｂ₆に定義した遅延故障を検出する検査に比べて、検査の品質がより高いといえる。

しかし、式（１）による故障検出率では、信号経路ｂ₃上の遅延故障を検出した場合も、信号経路ｂ₆上の遅延故障を検出した場合も、同じく１個の遅延故障を検出したと扱われ、その品質は同等とみなされる。例えば、信号経路ｂ₁〜ｂ₆上にそれぞれ１個ずつ遅延故障を定義したと仮定する。遅延故障を生じる可能性が大きい信号経路ｂ₁〜ｂ₃上の故障を検出した場合に、その故障検出率は、
（３／６）×１００［％］＝５０％
となる。他方、遅延故障を生じる可能性が小さい信号経路ｂ₄〜ｂ₆上の故障を検出した場合も、その故障検出率は、
（３／６）×１００［％］＝５０％
となる。両者は、遅延故障を生じる可能性が異なるのに、故障検出率は互いに等しくなってしまう。

遅延値の大きな信号経路ｂ₁〜ｂ₃上を故障検出する検査と、遅延値の小さな信号経路ｂ₄〜ｂ₆を故障検出する検査とでは、前者の方が品質が高いのは明らかである。したがって、故障検出率の式（１）は、検査の品質を正しく反映していない。結果として、検査に使用する検査系列の品質を誤って評価してしまう。

本発明はこのような問題を解決するために、遅延故障用の検査系列の品質を評価する際に、遅延故障を定義した信号経路上の設計上の遅延値を考慮することによって、遅延故障検査系列の品質をより高精度に評価することのできる遅延故障検査系列の品質評価方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は次のような手段を講じる。

本発明による遅延故障検査系列の品質評価方法は、定義された遅延故障のそれぞれについて重み付けを行う。その遅延故障の重みの総和を比較基準とする。比較対象は、遅延故障検査系列が検出できた遅延故障の重みの総和とする。両者の比、すなわち、比較基準に対する比較対象の比を故障検出率として、遅延故障検査系列の品質を評価するものである。

この構成による作用は次のとおりである。定義された遅延故障の重要度をすべてを等しくみなすのではなく、品質評価に対する影響の度合いの高低に応じて重み付けを行い、重みの総和を指標にした上で故障検出率を算出する。そして、このように算出した故障検出率に基づいて、遅延故障検査系列の品質評価を行うので、実際に故障を発生する可能性が大きい遅延故障の故障検出率への影響度合いを高めることになる。その結果として、遅延故障検査系列の品質評価の精度を向上させることができる。

上記において、前記の重みについてはいくつかの態様がある。

１つは、前記‘遅延故障が定義された信号経路のタイミング設計上の要求値’に対する、前記‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’の大きさを示す数値として、前記‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’を用いるものがある。複数の遅延故障ａ₁〜ａ_nがあり、それぞれの設計上の遅延値をＴ₁〜Ｔ_nとする。遅延故障ａ₁〜ａ_nのうち遅延故障検査系列が検出できた遅延故障の設計上の遅延値をｔ₁〜ｔ_mとする（ｍ≦ｎ）。遅延値Ｔ₁〜Ｔ_nの総和をσ_T、遅延値ｔ₁〜ｔ_mの総和をσ_tとすると、故障検出率ηは、η＝σ_t／σ_Tである。

この場合、品質評価に対する影響の度合いが低い遅延故障を除外することはしない。定義されたすべての遅延故障の遅延値を故障検出率に反映する。そのため、遅延故障検査系列の品質評価をさらに高精度なものにできる。

また、前記遅延値Ｔ_i，ｔ_jの代わりに、それぞれ遅延故障ａ_i、ａ_jのゲート段数を用いるのでもよい。

もう１つは、前記重みとして、前記‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’と前記‘遅延故障が定義された信号経路の物理的な経路長’との積を用いるものがある。複数の遅延故障ａ₁〜ａ_nそれぞれの信号経路の物理的な経路長をＱ₁〜Ｑ_nとする。遅延故障検査系列が検出できた遅延故障の信号経路の物理的な経路長をｑ₁〜ｑ_mとする（ｍ≦ｎ）。遅延値Ｔ₁〜Ｔ_nの各々と経路長Ｑ₁〜Ｑ_nの各々の積は、Ｔ₁・Ｑ₁〜Ｔ_n・Ｑ_nである。これら積の総和をσ_Qとする。遅延値ｔ₁〜ｔ_mの各々と経路長ｑ₁〜ｑ_mの各々の積は、ｔ₁・ｑ₁〜ｔ_m・ｑ_mである。これら積の総和をσ_qとする。故障検出率ηは、η＝σ_q／σ_Qである。

この場合も、品質評価に対する影響の度合いが低い遅延故障を除外することはしない。定義されたすべての遅延故障の遅延値を故障検出率に反映する。そしてさらに、遅延値と経路長との２要素を加味する。以上の相乗により、遅延故障検査系列の品質評価を一層高精度なものにできる。

もう１つは、前記重みとして、前記‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’と前記‘遅延故障が定義された信号経路の経路上の物理的な配線面積’との積を用いるものがある。複数の遅延故障ａ₁〜ａ_nそれぞれの信号経路の物理的な配線面積をＨ₁〜Ｈ_nとする。遅延故障検査系列が検出できた遅延故障の信号経路の物理的な配線面積をｈ₁〜ｈ_mとする（ｍ≦ｎ）。遅延値Ｔ₁〜Ｔ_nの各々と配線面積Ｈ₁〜Ｈ_nの各々の積は、Ｔ₁・Ｈ₁〜Ｔ_n・Ｈ_nである。これら積の総和をσ_Hとする。遅延値ｔ₁〜ｔ_mの各々と配線面積ｈ₁〜ｈ_mの各々の積は、ｔ₁・ｈ₁〜ｔ_m・ｈ_mである。これら積の総和をσ_hとする。故障検出率ηは、η＝σ_h／σ_Hである。

この場合も、品質評価に対する影響の度合いが低い遅延故障を除外することはしない。定義されたすべての遅延故障の遅延値を故障検出率に反映する。そしてさらに、遅延値と配線面積との２要素を加味する。以上の相乗により、遅延故障検査系列の品質評価を一層高精度なものにできる。

さらにもう１つは、前記重みとして、次の２つの要素の積を用いるものがある。１つの要素は、前記‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’である。もう１つの要素は、‘遅延故障が定義された信号経路の経路上の物理的な配線面積’に素子面積を加算した結果である。すなわち、
信号経路の設計上の遅延値×（物理的な配線面積＋素子面積）＝重み
とする。

複数の遅延故障ａ₁〜ａ_nそれぞれの信号経路の物理的な配線面積をＨ₁〜Ｈ_nとし、それぞれの素子面積（ゲート面積）をＧ₁〜Ｇ_nとする。遅延故障検査系列が検出できた遅延故障の信号経路の物理的な配線面積をｈ₁〜ｈ_mとし、それぞれの素子面積（ゲート面積）をｇ₁〜ｇ_mとする（ｍ≦ｎ）。配線面積Ｈ₁〜Ｈ_nの各々とゲート面積Ｇ₁〜Ｇ_nの和に、遅延値Ｔ₁〜Ｔ_nの各々を乗算した結果の積は、Ｔ₁・（Ｈ₁＋Ｇ₁）〜Ｔ_n・（Ｈ_n＋Ｇ_n）である。これら積の総和をσ_HGとする。配線面積ｈ₁〜ｈ_nの各々とゲート面積ｇ₁〜ｇ_mの和に、遅延値ｔ₁〜ｔ_mの各々を乗算した結果の積は、ｔ₁・（ｈ₁＋ｇ₁）〜ｔ_m・（ｈ_m＋ｇ_m）である。これら積の総和をσ_hgとする。故障検出率ηは、η＝σ_hg／σ_HGである。

この場合も、品質評価に対する影響の度合いが低い遅延故障を除外することはしない。定義されたすべての遅延故障の遅延値を故障検出率に反映する。そしてさらに、配線面積と素子面積と遅延値との３要素を加味する。以上の相乗により、遅延故障検査系列の品質評価をさらに一層高精度なものにできる。

なお、前記の重みとして、さらに欠陥密度を乗ずる場合もある。欠陥密度は、工場での歩留り解析などから統計的に算出されるものである。欠陥密度は、通常は、各遅延故障に対して一定である。しかし、相互間の細かい欠陥密度の差を加味すれば、遅延故障検査系列の品質評価をさらに一層高精度なものにできる。

上記の遅延故障検査系列の品質評価方法に関連して、本発明による遅延故障検査系列生成方法は、生成した遅延故障検査系列に対して、上記いずれかの遅延故障検査系列の品質評価方法を用いて故障検出率の算出を行うものである。これによれば、従来技術に比べて、遅延故障検査系列の生成をより高精度に行うことができる。

また、上記の遅延故障検査系列の品質評価方法に関連して、本発明による遅延故障シミュレーション方法は、与えられた遅延故障検査系列に対して、上記いずれかの遅延故障検査系列の品質評価方法を用いて、故障検出率の算出を行うものである。これによれば、従来技術に比べて、遅延故障のシミュレーションをより高精度に行うことができる。

以上詳述したように、本発明によれば、各‘遅延故障が定義された信号経路上の設計上の遅延値’を考慮することによって、個々の遅延故障の重要度を遅延故障検査系列の品質評価に反映させることができる。その結果、遅延故障検査系列の品質評価の精度を高めることができる。さらには、実際に故障を発生する可能性が大きい遅延故障ほど故障検出率への影響度合いを大きくすることができる。すなわち、そのような故障が検出された場合には故障検出率向上の度合いが大きく、逆に検出されない場合の故障検出率低下の度合いも大きくすることができる。

一般に１つの信号経路上の遅延故障には、立上がり遷移の故障と立下り遷移の故障の２種類があり、遅延故障は信号経路と遷移の種類の組み合わせで表される。しかし、本明細書中では以後、説明の便宜上、遷移の種類は省略して１つの信号経路上には１つの遅延故障が定義されるものとして説明を行う。

（参考例）
本参考例は、遅延故障を検出する上で価値の小さい故障を遅延故障検査系列の品質の対象から除外することによって、遅延故障検査系列の品質評価の精度を向上させる具体的な実施方法についてのものである。

まず最初に、遅延故障検査系列生成処理において生成された遅延故障検査系列に対する品質評価方法の実施例を説明する。

〔遅延故障検査系列の品質評価〕
図１は本発明の参考例の遅延故障検査系列生成方法を示すフローチャートである。１は検査対象である論理回路データ、２は論理回路中に定義する遅延故障定義情報、３は遅延故障検査系列生成操作、４は論理回路の遅延故障を検査するための遅延故障検査系列、５は遅延故障検査系列生成操作の結果得られた故障検出率を示す。

図３は遅延故障検査系列生成操作３の詳細を示すフローチャートである。３１は所定の遅延値Ｄminの設定、３２は全定義故障のうち、各‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’が所定の遅延値Ｄminより小さいものを除外する操作、３３は定義された各遅延故障に対して検査系列を生成する検査系列生成操作、３４は検出された遅延故障数を集計する操作、３５は故障検出率を以下の式で算出する操作を示す。

なお、式（１４）において、全故障数は遅延故障定義情報２で定義された全定義故障から、操作３２において信号経路の設計上の遅延値が所定の遅延値Ｄminよりも小さい信号経路上の故障を除外した数であり、また、検出故障数は全故障のうち検査系列生成操作３３において検査系列生成に成功した故障の数である。

図５は、半導体集積回路上に定義した遅延故障の特性を示すための図である。遅延故障ａ₁〜ａ₆の右側に示した矢印の長さは、それぞれ各‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’の大きさを示し、各矢印の上に添えられた９ｎｓなどの数値はその具体的な遅延値を示す。また、図の右側の点線は半導体集積回路の１クロックレートの値を表す。

以下、図１、図３、図５を用いて本参考例を説明する。

まず、与えられた論理回路データ１と遅延故障定義情報２を用いて遅延故障検査系列生成操作３を実行する。遅延故障定義情報２には、図５に示す遅延故障ａ₁〜ａ₆が含まれているものとする。遅延故障検査系列生成操作３では、最初に操作３１で所定の遅延値Ｄminの設定を行う。所定の遅延値Ｄminの値は１クロックレートの値より十分に小さい値を設定する。今、１クロックレートの値が１０ｎｓであり、これに対して所定の遅延値Ｄminの値を３ｎｓと定めたとする。次に、操作３２では、比較判定を行う。全定義故障である遅延故障ａ₁〜ａ₆のうち、遅延故障ａ₆が定義された信号経路の設計上の遅延値は２ｎｓであって所定の遅延値Ｄminよりも小さいため、この遅延故障ａ₆は除外される。その結果、処理の対象となる全故障は遅延故障ａ₁〜ａ₅となる。引き続いて操作３３では、遅延故障ａ₁〜ａ₅に対して検査系列生成操作が行われ、その結果、遅延故障ａ₄およびａ₅のみが検査系列生成に成功（すなわち検出）したとする。この結果から操作３４では検出故障数は２個と集計される。最後に操作３５において、故障検出率が
（２／５）×１００＝４０％
と算出される。そして、故障検出率５のデータと生成された遅延故障検査系列４のデータが出力される。

〔故障シミュレーションの品質評価〕
次に、遅延故障シミュレーション処理における、与えられた遅延故障検査系列に対する品質評価方法の実施例を説明する。

図２は本発明の参考例の遅延故障シミュレーション方法を示すフローチャートである。６は遅延故障シミュレーション操作を示し、それ以外の図１と一致する符号は図１と同一のものを示す。

図４は遅延故障シミュレーション操作６の詳細を示すフローチャートである。図４では、図３の検査系列生成操作３３の代りに故障シミュレーション実行操作３６が行われ、その他の操作は図３と同一である。

以下、図２、図４、図５を用いて本参考例における２番目の実施例を説明する。

まず、与えられた論理回路データ１、遅延故障定義情報２、および遅延故障検査系列４を用いて遅延故障シミュレーション操作６を実行する。遅延故障定義情報２には、図５に示す遅延故障ａ₁〜ａ₆が含まれているものとする。遅延故障シミュレーション操作６では、最初に操作３１で所定の遅延値Ｄminの設定を行う。所定の遅延値Ｄminの値は最初の実施例と同様に３ｎｓと定めたとする。次に、操作３２では、比較判定を行う。全定義故障である遅延故障ａ₁〜ａ₆のうち、遅延故障ａ₆が定義された信号経路の設計上の遅延値は２ｎｓであって所定の遅延値Ｄminよりも小さいため、この遅延故障ａ₆は除外される。その結果、処理の対象となる全故障は遅延故障ａ₁〜ａ₅となる。引き続いて操作３６では、遅延故障ａ₁〜ａ₅に対して遅延故障検査系列４を用いた故障シミュレーションが実行され、その結果、遅延故障ａ₄およびａ₅のみが検出されたとする。この結果から操作３４では検出故障数は２個と集計される。最後に操作３５において、故障検出率が
（２／５）×１００＝４０％
と算出される。最後に故障検出率５のデータが出力される。

〔本参考例の評価〕
次に、本発明と従来技術との比較を行う。

図１３は本発明の図２に相当する部分の、従来技術による遅延故障検査系列生成処理において生成された遅延故障検査系列に対する品質評価方法のフローチャートを示す。図中の図２と一致する符号は図２と同一のものを示す。

以下、図１、図５、図１３を用いて従来技術の動作を説明すると、従来技術では遅延故障定義情報２で与えられた故障はすべて検査系列生成の対象となるため、検査系列生成操作３３では、遅延故障ａ₁〜ａ₆に対して検査系列生成が実行される。ここで、検査系列生成の結果、遅延故障ａ₄〜ａ₆について検査系列生成に成功（すなわち検出）したとする。この結果から操作３４では検出故障数は３個と集計され、操作３５において故障検出率が
（３／６）×１００＝５０％
と算出される。

従来技術で故障検出率を算出した場合、遅延故障ａ₁も遅延故障ａ₆も全く同等に扱われており、実際に遅延故障を生じる可能性が小さい遅延故障ａ₄〜ａ₆のみが検出されて、遅延故障を生じる可能性が大きい遅延故障ａ₁〜ａ₃が未検出である。それにもかかわらず、各遅延故障ごとの遅延故障を生じる可能性（発生確率）が全く考慮されていないために、故障検出率が過剰に高いものとなっている。

しかし本参考例では、実際に遅延故障を生じる可能性が小さい遅延故障ａ₆を排除して検査対象外として除外するため、遅延故障を生じる可能性の大小が故障検出率に反映されて、従来技術よりも低い故障検出率となっており、遅延故障検査系列の品質をより高精度に評価することができる。

（第２の実施の形態）
本実施の形態は、遅延故障を定義した信号経路上の設計上の遅延値を用いて、遅延故障検査系列の品質評価を行うことによって、遅延故障検査系列の品質評価の精度を向上させる具体的な実施方法についてのものである。

図６は、本発明による図１における遅延故障検査系列生成操作３の詳細を示す遅延故障検査系列の品質評価方法を示すフローチャートである。図中の図２と一致する符号は図２と同じものを示す。３３は定義された各遅延故障に対して検査系列を生成する検査系列生成操作、３７は故障検出率を以下の式で算出する操作を示す。

図７は信号経路上の配線面積とゲート面積（素子面積）の算出方法を説明するための半導体集積回路のレイアウト図である。５１，５２はフリップフロップ、５３〜５５は論理ゲート（ＡＮＤ論理）、５６〜５９は配線を示す。

図８は遅延故障ａ₁〜ａ₆が定義された信号経路のそれぞれにおける信号経路上の配線面積とゲート面積の合計面積値を示す。遅延故障ａ₁〜ａ₆の右側に示した矢印の長さは、それぞれ各遅延故障が定義された信号経路の面積の合計値の大きさを示し、各矢印の上に添えられた８００μｍ²などはその具体的な値を示す。

図９は遅延故障ａ₁〜ａ₆が定義された信号経路のそれぞれにおける信号経路上の総配線長を示す。遅延故障ａ₁〜ａ₆の右側に示した矢印の長さは、それぞれ各‘遅延故障が定義された信号経路の総配線長’の大きさを示し、各矢印の上に添えられた５０００μｍなどはその具体的な値を示す。

図１０は、半導体集積回路上に定義した遅延故障の特性を示すための図である。図中の図５と一致する記号は図５と同じものを示す。また、遅延故障ａ₁〜ａ₄、遅延故障ａ₅、遅延故障ａ₆の１クロックレートの値は、それぞれ１０ｎｓ、８ｎｓ、２．５ｎｓであり、それぞれ図中に点線で示されている。

図１１は、半導体集積回路上に定義した遅延故障の特性を示すための図である。図中の図５と一致する記号は図５と同じものを示す。また、遅延故障ａ₁〜ａ₄、遅延故障ａ₅〜ａ₆の１クロックレートの値は、それぞれ１０ｎｓ、２．５ｎｓであり、それぞれ図中に点線で示されている。なお、遅延故障ａ₅が定義された信号経路は、３クロック周期の間に信号が伝搬すればよいという、いわゆる３サイクルのマルチサイクルパスであるとする。

以下、図１、図３、図５、図７、図８、図９、図１０、図１１を用いて本実施の形態を説明する。

図１における遅延故障検査系列の品質評価方法全体の操作は、参考例と同一であるので説明を省略し、遅延故障検査系列生成操作３の詳細部分のみの説明を行う。

遅延故障定義情報２で与えられた故障はすべて検査系列生成の対象となるため、検査系列生成操作３３では、遅延故障ａ₁〜ａ₆に対して検査系列生成が実行され、その結果、遅延故障ａ₄〜ａ₆について検査系列生成に成功（すなわち検出）したとする。次に、操作３７では、全定義故障である遅延故障ａ₁〜ａ₆の重みの総和と、検査系列生成操作３３で検出された遅延故障ａ₄〜ａ₆の重みの総和をそれぞれ計算し、式（１５）を使って故障検出率を算出する。

重みの具体例として、図５に示したように各‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’を用いた場合の説明を行う。

〔重みの具体例１〕
重みの具体例として、各‘遅延故障が定義された信号経路のタイミング設計上の要求値’に対する‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’の相対的な値を用いた場合の説明を行う。‘遅延故障が定義された信号経路のタイミング設計上の要求値’とは、ある時間内に遅延故障が定義された信号経路を信号伝搬が終了しなければならない、というような時間的制約の値であり、例えば遅延故障が定義された信号経路に対するクロックレート値や、遅延故障が定義された信号経路がマルチサイクルパスである場合に、その信号経路に対するクロックレートとマルチサイクル数の積で表される値などを示す。ここでは、‘遅延故障が定義された信号経路のタイミング設計上の要求値’としてクロックレートを用いて説明を行う。

例えば遅延故障ａ₁の重みは、この故障が定義される信号経路の設計上の遅延値が９ｎｓであるので、９という数値を重みとして用いる。この場合、操作３７で計算される全定義故障の重みの総和は、
（９＋８＋９＋５＋７＋２）＝４０
であり、検査系列生成操作３３で検出された遅延故障ａ₄〜ａ₆の重みの総和は、
（５＋７＋２）＝１４
である。したがって、故障検出率は式（１５）から、
（１４／４０）×１００＝３５％
と算出される。

本実施の形態では、検出された遅延故障は設計上の遅延値の小さいものが多いため、参考例と同様に従来技術で算出した故障検出率５０％よりも小さい値となっており、より精度の高い遅延故障検査系列の品質評価方法が実現できていることがわかる。また、参考例とは異なり、遅延故障ａ₆のような設計上の遅延値の小さな信号経路上の故障を無視することなく、各‘遅延故障が定義された信号経路の遅延値’を故障検出率に反映することができるため、参考例よりも精度の高い遅延故障検査系列の品質評価方法が実現できる。

なお、本具体例ではクロックレート（１０ｎｓ）に対する各故障が定義される信号経路の設計上の遅延値の相対的な値を用いているが、クロックレートに関係なく絶対的な信号経路の設計上の遅延値を重みとして用いても同様の効果が得られる。

〔重みの具体例２〕
次に、重みの別の具体例を説明する。これは、各‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’と、その信号経路上に欠陥が生じる確率を考慮するものである。この場合、以下の式（１６）で表される重みを使用する。

欠陥発生確率×係数は、故障発生頻度とみなすことができる。

また、欠陥発生確率はさらに以下の式（１７）で表されるものとする。

信号経路上の（配線面積＋ゲート面積）は、図７を例に取ると、フリップフロップ５１，５２間の信号経路上の配線５６〜５９の総面積と、ゲート５３〜５５の総面積の和で算出することができる。このようにして算出した遅延故障ａ₁〜ａ₆が定義された信号経路上の（配線面積＋ゲート面積）の値を図８に示している。

式（１６）の係数の値は本実施例では１とし、また、式（１７）における欠陥密度は、工場での歩留り解析などから統計的に算出されるものとし、ここではその値をαと表記する。αの値が半導体集積回路上で一定と仮定した場合は、式（１５）〜（１７）から、故障検出率は以下の式（１８）で算出される。

ここでは、例えば遅延故障ａ₁の重みは、図５よりこの故障が定義される信号経路の設計上の遅延値９ｎｓと、また、図８より信号経路上の（配線面積＋ゲート面積）の値１０００μｍ²を用いて、
９×１０００＝９０００
として計算される。したがって、操作３７で計算される全定義故障の重みの総和は、
(9×1000+8×600+9×800+5×500+7×600+2×100)=27900
であり、検査系列生成操作３３で検出された遅延故障ａ₄〜ａ₆の重みの総和は、
（５×５００＋７×６００＋２×１００）＝６９００
である。したがって、故障検出率は式（１８）から、
６９００／２７９００×１００＝２４．７％
と算出される。

この例では、検出された遅延故障は設計上の遅延値の小さいものが多いため、参考例と同様に従来技術で算出した故障検出率５０％よりも小さい値となっており、より精度の高い遅延故障検査系列の品質評価方法が実現できていることがわかる。また、参考例のように遅延故障ａ₆のような設計上の遅延値の小さな信号経路上の故障を無視することなく、各‘遅延故障が定義された信号経路の遅延値’を故障検出率に反映することができるため、参考例よりも精度の高い遅延故障検査系列の品質評価方法が実現できる。

〔重みの具体例３〕
次に、重みのさらに別の具体例を説明する。これは、式（１７）における（配線面積＋ゲート面積）の代りに、もっと単純な値である総配線長を用いるものである。この場合、以下の式（１９）で表される重みを使用する。

式（１９）における総配線長は、図７における配線５６〜５９の長さの和で算出することができ、このようにして算出した遅延故障ａ₁〜ａ₆が定義された信号経路上の総配線長の値を図９に示している。

また、式（１７）を式（１９）に置き換えることによって、欠陥密度αの値が半導体集積回路上で一定と仮定した場合は、式（１８）も以下の式（２０）に置き換えられる。

ここでは、例えば遅延故障ａ₁の重みは、図５よりこの故障が定義される信号経路の設計上の遅延値９ｎｓと、また、図９より信号経路上の総配線長の値８０００μｍを用いて、
９×８０００＝７２０００
として計算される。したがって、操作３７で計算される全定義故障の重みの総和は、
(9×8000+8×5000+9×6000+5×3000+7×5000+2×2000)=220000
であり、検査系列生成操作３３で検出された遅延故障ａ₄〜ａ₆の重みの総和は、
（５×３０００＋７×５０００＋２×２０００）＝５４０００
である。したがって、故障検出率は式（２０）から、
５４０００／２２００００×１００＝２４．５％
と算出される。

この例では、検出された遅延故障は設計上の遅延値の小さいものが多いため、参考例と同様に従来技術で算出した故障検出率５０％よりも小さい値となっており、より精度の高い遅延故障検査系列の品質評価方法が実現できていることがわかる。また、参考例のように遅延故障ａ₆のような設計上の遅延値の小さな信号経路上の故障を無視することなく、各‘遅延故障が定義された信号経路の遅延値’を故障検出率に反映することができるため、参考例よりも精度の高い遅延故障検査系列の品質評価方法が実現できる。さらには、この例では式（２０）を用いることによって、式（１８）を用いた場合よりも計算量を小さくすることができる。

〔重みの具体例４〕
次に、重みのさらに別の具体例を説明する。ここでは、半導体集積回路が複数のクロックレートやマルチサイクルパスをもつ場合を取り上げて、‘遅延故障が定義された信号経路のタイミング設計上の要求値’として、遅延故障が定義された信号経路に対するクロックレート値や、信号経路に対するクロックレートとマルチサイクル数の積で表される場合を用いて説明する。また、各‘遅延故障が定義された信号経路のタイミング設計上の要求値’に対する‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’の相対的な値として、各‘遅延故障が定義された信号経路のタイミング設計上の要求値’（具体的にはクロックレート値、クロックレートとマルチサイクル数の積）に対する‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’の比で表される値を用いて説明を行う。

例えば図１０に示したように，遅延故障ａ₁〜ａ₄が定義される信号経路のクロックレートが１０ｎｓである場合、遅延故障ａ₁が定義される‘信号経路のタイミング設計上の要求値’は１０ｎｓとみなすことができる。このとき、遅延故障ａ₁の重みは、タイミング設計上の要求値に対する、この故障が定義される信号経路の設計上の遅延値の比、すなわち９ｎｓ／１０ｎｓ＝０．９で表される。同様に遅延故障ａ₅、遅延故障ａ₆のクロックレートは、それぞれ８ｎｓ、２．５ｎｓであるため、遅延故障ａ₅、遅延故障ａ₆の重みは、それぞれ（７ｎｓ／８ｎｓ）＝０．８７５、（２ｎｓ／２．５ｎｓ）＝０．８で表される。この場合、操作３７で計算される全定義故障の重みの総和は、
（０．９＋０．８＋０．９＋０．５＋０．８７５＋０．８）＝４．７７５
である。また、検査系列生成操作３３で検出した遅延故障ａ₄〜ａ₆の重みの総和は、
（５＋０．８７５＋０．８）＝２．１７５
である。したがって、式（１５）から、
（２．１７５／４．７７５）＝４５．５％
と算出される。

また、図１１に示したように、遅延故障ａ₅が定義される信号経路のクロックレートが２．５ｎｓであるが、この信号経路が３サイクルのマルチサイクルパスである場合、遅延故障ａ₅が定義される‘信号経路のタイミング設計上の要求値’は（２．５ｎｓ×３）＝７．５ｎｓとみなすことができる。この場合、遅延故障ａ₅の重みは（７ｎｓ／７．５ｎｓ）＝０．９３３で表わされる。図１１では、他の遅延故障ａ₁〜ａ₄、およびａ₆の重みは図１０の例と同じであるため，操作３７で計算される全定義故障の重みの総和は、
（０．９＋０．８＋０．９＋０．５＋０．９３３＋０．８）＝４．８３３
である。また、検査系列生成操作３３で検出したａ₄〜ａ₆の重みの総和は、
（０．５＋０．９３３＋０．８）＝２．２３３
である。したがって、式（１５）から、
（２．２３３／４．８３３）＝４６．２％
と算出される。

これらの例では、検出した遅延故障は設計上の遅延値の小さいものが多いため，従来技術で算出した故障検出率５０％よりも小さい値となっている。すなわち、より精度の高い遅延故障検査系列の品質評価方法が実現できていることがわかる。

また、参考例とは異なり、遅延故障ａ₆のような設計上の遅延値の小さな信号経路上の故障を無視することはない。各‘遅延故障が定義された信号経路の遅延値’が故障検出率に反映されている。そのため、参考例よりも精度の高い遅延故障検査系列の品質評価方法が実現できる。

なお、本重みの具体例では、信号経路のタイミング設計上の要求値として、クロックレートとマルチサイクルパスの例を取り上げて説明を行ったが、外部端子と半導体集積回路内部との間のＡＣタイミング値など、一般的な他のタイミング制約の値を用いても同様の効果が得られることは明らかである。

なお、本実施の形態で説明した図１の代りに図２を用いて、また、検査系列生成操作３３の代りに故障シミュレーション実行操作３６を用いても、同様の効果が実現できることは明らかである。

また、式（１７）および式（１８）において、（配線面積＋ゲート面積）の代りに単に配線面積のみを使用しても、ほぼ同様の効果が実現できる。

さらに、本実施の形態で用いた信号経路の設計上の遅延値の代わりに、遅延値の簡略的な表現方法として、信号経路のゲート段数を用いても、ほぼ同様の効果が得られる。

（第３の実施の形態）
図１２は本発明の第３の実施の形態の故障検査方法を示すフローチャートである。図中の３〜６の操作は図１および図２の一致する符号と同じものを示し、１０１は遅延故障検出率が検査の要求を満たす値かどうかの判定、１０２は故障検査を示す。

以下、図３、図４、図６、図１２を用いて本実施の形態を説明する。

最初に遅延故障検査系列生成操作３において検査に用いるための遅延故障検査系列４を生成し、次に、遅延故障シミュレーション操作６において遅延故障検査系列４の故障検出率５を算出する。遅延故障シミュレーション操作６では、より詳細には参考例または第２の実施の形態で説明した方法（図３または図６の操作３３を操作３６に置き換えたものを使用）を用いることによって、故障検出率を算出する。次に、操作１０１では、遅延故障シミュレーション操作６から出力された故障検出率５を用いて、故障検出率が検査に求められる値に達しているか否かを判定し、もし結果が肯定的（Ｙｅｓ）であれば故障検査１０２の操作へ移り、否定的（Ｎｏ）であれば、もう一度、遅延故障検査系列生成操作３からやり直すなどして、再度、故障検出率のより高い遅延故障検査系列を生成する操作を行う。

従来技術による故障検出率算出を用いた場合は、たとえ高い遅延故障検出率が算出されていても、その数値だけからは遅延故障検査系列の品質が十分高いかどうかが判定できないため、補完するための検査系列または検査手法の検討を行う必要が生じる。しかし、故障検査にかかわる工数の増大と故障検査の品質の不安定さをもたらす原因となる。

これに対して、本発明による遅延故障検査系列の品質評価方法を用いた場合は、算出された遅延故障検出率が遅延故障検査系列の品質を精度良く表しているため、故障検査操作に入ってよいかどうかを容易に判断することができ、故障検査にかかわる工数を小さくすることができ、また、故障検査の品質を安定して高レベルにすることができる。

本発明の参考例の遅延故障検査系列生成方法を示すフローチャート本発明の参考例の遅延故障シミュレーション方法を示すフローチャート本発明の参考例での図１のフローチャートの遅延故障検査系列生成操作を詳細に説明するフローチャート本発明の参考例での図２のフローチャートの遅延故障のシミュレーション操作を詳細に説明するフローチャート本発明の参考例における半導体集積回路上に定義した遅延故障の特性を示す図本発明の第２の実施の形態での図１のフローチャートの遅延故障検査系列生成操作を詳細に説明するフローチャート本発明の第２の実施の形態における信号経路上の配線面積とゲート面積の算出方法を説明するための半導体集積回路のレイアウト図本発明の第２の実施の形態における遅延故障が定義された信号経路のそれぞれにおける信号経路上の配線面積とゲート面積の合計面積値を示す図本発明の第２の実施の形態における遅延故障が定義された信号経路のそれぞれにおける信号経路上の総配線長を示す図本発明の第２の実施の形態における半導体集積回路上に定義した遅延故障の特性を示す図本発明の第２の実施の形態における半導体集積回路上に定義した遅延故障の特性を示す図本発明の第３の実施の形態の故障検査方法を示すフローチャート従来技術における遅延故障検査系列生成方法を説明するフローチャート従来技術における半導体集積回路上に定義した遅延故障の特性を示す図

符号の説明

３１所定の遅延値Ｄminを設定する操作
３２全定義故障のうち所定の遅延値Ｄminよりも遅延値が小さい故障を処理対象から除外する操作
３５操作３２で処理済みの対象故障に対して故障検出率を計算する操作
３７各定義故障について重みを加えて故障検出率を計算する操作

Claims

定義された遅延故障のそれぞれについて重み付けを行い、その遅延故障の重みの総和に対する遅延故障検査系列が検出できた遅延故障の重みの総和の比を故障検出率として、遅延故障検査系列の品質を評価するように構成され、
前記重みとして、前記遅延故障が定義された信号経路のゲート段数を用いるように構成された遅延故障検査系列の品質評価方法。
定義された遅延故障のそれぞれについて重み付けを行い、その遅延故障の重みの総和に対する遅延故障検査系列が検出できた遅延故障の重みの総和の比を故障検出率として、遅延故障検査系列の品質を評価するように構成され、
前記重みとして、前記‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’と前記‘遅延故障が定義された信号経路の物理的な経路長’との積を用いるように構成された遅延故障検査系列の品質評価方法。
定義された遅延故障のそれぞれについて重み付けを行い、その遅延故障の重みの総和に対する遅延故障検査系列が検出できた遅延故障の重みの総和の比を故障検出率として、遅延故障検査系列の品質を評価するように構成され、
前記重みとして、前記‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’と前記‘遅延故障が定義された信号経路の経路上の物理的な配線面積’との積を用いるように構成された遅延故障検査系列の品質評価方法。
前記重みとして、さらに欠陥密度を乗ずるように構成された請求項１から請求項３までのいずれかに記載の遅延故障検査系列の品質評価方法。
定義された遅延故障のそれぞれについて重み付けを行い、その遅延故障の重みの総和に対する遅延故障検査系列が検出できた遅延故障の重みの総和の比を故障検出率として、遅延故障検査系列の品質を評価するように構成され、
前記重みとして、‘遅延故障が定義された信号経路のタイミング設計上の要求値’に対する、前記‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’の比を用いるように構成された遅延故障検査系列の品質評価方法。
前記‘遅延故障が定義された信号経路のタイミング設計上の要求値’は、前記遅延故障が定義された信号経路に対するクロックレートを用いるように構成された請求項５に記載の遅延故障検査系列の品質評価方法。
前記‘遅延故障が定義された信号経路のタイミング設計上の要求値’は、前記遅延故障が定義された信号経路がマルチサイクルパスである場合には、前記遅延故障が定義された信号経路に対するクロックレートとマルチサイクル数の積を用いるように構成された請求項５に記載の遅延故障検査系列の品質評価方法。
生成した遅延故障検査系列に対して、請求項１〜３，５のいずれかに記載の遅延故障検査系列の品質評価方法を用いて故障検出率の算出を行うように構成された遅延故障検査系列生成方法。
与えられた遅延故障検査系列に対して、請求項１〜３，５のいずれかに記載の遅延故障検査系列の品質評価方法を用いて、故障検出率の算出を行うように構成された遅延故障シミュレーション方法。