JP4644966B2 - 半導体試験方法 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は半導体試験方法に関し、特にテストパターンの入力信号を半導体デバイスに供給し、正常動作での内部状態とフェイルしたときの内部状態とを比較することにより半導体デバイスの不良回路箇所を特定する半導体試験方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、半導体デバイスは大規模、複雑化してきた。このような状況に合わせテストも困難になってきており、テストの容易化を行うことが種々考えられている。
【0003】
従来において、半導体デバイスに一定の動作周波数でテストパターンを入力し、このテストパターンにより出力される期待値と実際の出力されるデータとを比較し、これらが一致するか否かにより半導体デバイスの内部回路の正常、不良を判断する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記の半導体試験方法で不良箇所を特定するには、テストパターンが半導体デバイスの回路内を伝播した後の、出力されたデータの情報から類推して行わなければならない。テストパターンは、半導体デバイスの回路内を伝播する際拡散されるため、伝播した後のデータからでは、不良箇所を特定することは困難である。
【0005】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、半導体デバイスの不良箇所を容易に特定することができる半導体試験方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、テストパターンをテストサイクルに同期させて半導体デバイスに入力し、前記半導体デバイスからの出力信号に応じてフェイルが発生したか否かを判定する半導体試験方法において、前記テストサイクルのうちの任意のサイクルを狭めて前記テストパターンを入力し、前記半導体デバイスにフェイルが発生したか否かを検出し、前記半導体デバイスがフェイルしたとき、フェイルの発生したテストサイクルで動作を停止し、前記動作が停止された時の前記半導体デバイスの回路内の信号状態を取得し、前記動作が停止された時のテストサイクルの箇所と同じテストサイクルの箇所で前記半導体デバイスが正常動作したときの前記半導体デバイスの回路内の信号状態を取得し、フェイルしたときのテストサイクルの1サイクル前の前記半導体デバイスの回路内の信号状態と、前記正常動作したときの前記半導体デバイスの回路内の信号状態と、前記動作が停止されたときの前記半導体デバイスの回路内の信号状態とを比較し、不良回路内の不良パスを特定する手順を有することを特徴とする半導体試験方法が提供される。
【0007】
上記方法によれば、フェイルしたときのテストサイクルの1サイクル前の半導体デバイスの回路内の信号状態と、正常動作したときの半導体デバイスの回路内の信号状態と、動作が停止されたときの半導体デバイスの回路内の信号状態とを比較することにより不良パスを特定する。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明の半導体試験方法の手順の流れを示した図である。
【0009】
まず、半導体デバイスにテストパターンをテストサイクルに同期させ任意のテストサイクルの周波数を狭めて半導体デバイスに入力する(S1)。そして入力されたテストパターンの出力データの期待値と、実際に半導体デバイスが出力した出力データとを比較しフェイルが発生しているか否かを検出する(S2)。フェイルが発生していない場合は、次のテストサイクルのテストパターンを入力する(S1)。
【0010】
あるテストサイクルで半導体デバイスがフェイルした時、テストパターンの入力、半導体デバイスの動作を停止し、フェイルした半導体デバイスの回路内の信号状態を固定する(S3)。
【0011】
固定された状態の半導体デバイスの回路内の信号状態を取得する(S4)。
次に半導体デバイスが正常動作するテストパターンを入力する。このときテストサイクルは、フェイルにより停止したテストサイクルの箇所と同じテストサイクルの箇所で停止させる。ここでテストサイクルの箇所とは、例えばテストパターンは1〜n個のデータからなり1からnまで順番に半導体デバイスに入力され、この順番の番号を示す。続いて、半導体デバイスの回路内の信号状態を取得する(S5)。
【0012】
次にフェイルにおける半導体デバイスの回路内の信号状態と、正常動作における半導体デバイスの回路内の信号状態を比較する。比較して異なった信号状態の箇所により半導体デバイスの内部回路の不良箇所を特定する(S6)。
【0013】
次に本発明の実施の形態の一例について説明する。
図2は、半導体デバイスの回路図である。半導体デバイス1は、フリップフロップF/F1〜10と、ポートI/O1〜9と、インバータZ1〜3と、AND回路Z4と、バッファZ5〜13と、端子System_CLK、Scan_CLKから構成される。また、回路2はAND回路Z4とバッファZ10からなる部分を示し、パス3はZ10を含みZ4までの配線部分を示す。
【0014】
端子System_CLK、Scan_CLKは、クロックが入力される。このクロックは、半導体デバイス1の内部回路のフリップフロップF/F1〜10に供給される。
【0015】
ポートI/O1〜3は、テストパターンが入力される。
ポートI/O4は、半導体デバイス1の内部状態を示すポートである。フリップフロップF/F1〜3のデータが端子Scan_CLKのクロックに同期して順次出力される。
【0016】
ポートI/O5は、半導体デバイス1の内部状態を示すポートである。フリップフロップF/F4〜6のデータが端子Scan_CLKのクロックに同期して順次出力される。
【0017】
ポートI/O6は、半導体デバイス1の内部状態を示すポートである。フリップフロップF/F7、8のデータが端子Scan_CLKのクロックに同期して順次出力される。
【0018】
ポートI/O7は、半導体デバイス1の内部状態を示すポートである。フリップフロップF/F9、10のデータが端子Scan_CLKのクロックに同期して順次出力される。
【0019】
ポートI/O8、9は、テストパターンが半導体デバイス1の内部の回路を伝播してきたデータを出力するポートである。
フリップフロップF/F1〜10は、端子System_CLKに入力されるクロックに同期してData_In側のデータを入力し、同時に保存していたデータをData_Out側に出力する。また、フリップフロップF/F1〜10は、端子Scan_CLKに入力されたクロックに同期してScan_In側のデータを入力、保存し、保存していたデータをScan_Out側に出力する。
【0020】
インバータZ1〜3は、データの論理を反転し出力する。
AND回路Z4は、入力データのAND演算を行い出力する。
バッファZ5〜13は、入力されたデータをドライブし、論理はそのままの状態で出力する。
【0021】
次に、上記の半導体デバイス1の動作について説明する。
まず、テストパターンは、ポートI/O1〜3に入力される。入力されたデータは、端子System_CLKに入力されるクロックに同期してフリップフロップF/F1〜3に順次入力される。
【0022】
同時に、フリップフロップF/F1〜3のデータは、フリップフロップF/F4〜6へ遷移する。ただし、フリップフロップF/F1の論理は、インバータZ1により逆転された状態で、フリップフロップF/F2の論理はバッファZ5を通過しそのままの状態で、フリップフロップF/F3の論理は、インバータZ2、3を通過するためそのままの状態で遷移する。
【0023】
また同時に、フリップフロップF/F4のデータは、バッファZ6〜9を通過し、論理はそのままの状態でフリップフロップF/F7へ遷移する。フリップフロップF/F5のデータはバッファZ10を通過し、フリップフロップF/F6のデータとAND回路Z4によりAND演算され、フリップフロップF/F8へ遷移する。
【0024】
また同時に、フリップフロップF/F7のデータは、バッファZ11、12を通過し、論理はそのままの状態でフリップフロップF/F9へ遷移する。フリップフロップF/F8のデータは、バッファZ13を通過し、論理はそのままの状態でフリップフロップF/F10へ遷移する。フリップフロップF/F7、8のデータは、バッファZ11、12、そしてZ13を通過し、論理はそのままの状態でフリップフロップF/F9、10へと遷移する。
【0025】
さらに同時に、フリップフロップF/F9、10のデータは、ポートI/O8、9に遷移する。
以上の動作を繰り返すと、ポートI/O1〜3に入力されたテストパターンは、ポートI/O8、9へと次々に遷移していく。また、ある遷移状態のとき、端子Scan_CLKにクロックを入力すると、このクロックに同期して、フリップフロップF/F1、4、7、9の状態がポートI/O4〜7へ、フリップフロップF/F2、5、8、10の状態がフリップフロップF/F1、4、7、9へ、フリップフロップF/F3、6の状態がフリップフロップF/F2、5へ遷移する。順次端子Scan_CLKにクロックを与えるとフリップフロップF/F1〜10の状態が順次I/O4〜7に出力される。
【0026】
以上の動作から半導体デバイス1の内部の状態を知ることができる。
次にテストパターンを半導体デバイス1に入力したときの動作について説明する。
【0027】
図3は半導体デバイスに入力するテストパターンのデータを示した図である。テストパターンのデータ4の枠5内の0,1は、テストパターンとして半導体デバイス1に入力する。
【0028】
入力#1〜3は、ポートI/O1〜3に対応する。
テストサイクル1〜8は端子System_CLKに入力されるクロックに従ってポートI/O1〜3に入力されるテストパターンの順番を示す。
【0029】
クロックレートは、順次入力されるテストパターンのクロック動作周波数である。このクロック動作周波数は、半導体デバイス1の端子System_CLKに入力される。
【0030】
枠6内のH、Lは出力データで、半導体デバイス1に入力されたテストパターンがポートI/O8、9から出力される状態を示す。
出力#A,BはポートI/O8、9に対応する。
【0031】
出力サイクル1〜8は、テストパターンの出力値の順番を示す。
テストサイクル1から順番にテストパターンのデータ4のテストパターンが半導体デバイス1に入力されていく。入力されるテストパターンは、半導体デバイス1の回路を端子System_CLKに入力されるクロックに同期し、論理状態を遷移しながら出力される。半導体デバイス1の入力から出力までフリップフロップが4段あるためテストサイクル5から出力データが得られる。
【0032】
以上より入力したテストパターンから出力されるデータと、予め規定されている出力データの期待値を比較することで半導体デバイス1がフェイルであるか否かを判断できる。
【0033】
次にフェイルが生じる半導体デバイス1で回路のどの箇所が不良であるかを特定する方法について述べる。
図4は順次クロックレートを狭めていくテストパターンのデータの内容を示す図である。テストパターンのデータ7の枠8の0、1は、テストパターンである。
【0034】
入力#1〜3は、ポートI/O1〜3に対応する。
テストサイクル1〜8は端子System_CLKに入力されるクロックに従ってポートI/O1〜3に入力されるテストパターンの順番を示す。
【0035】
クロックレートは、順次入力されるテストパターンのクロック動作周波数である。このクロック動作周波数は、半導体デバイス1の端子System_CLKに入力される。
【0036】
枠9内のH、Lは出力データで、半導体デバイス1に入力されたテストパターンがポートI/O8、9から出力される状態を示す。
出力#A,BはポートI/O8、9に対応する。
【0037】
出力サイクル1〜8は、テストパターンの出力値の順番を示す。
1回目のテストでは、テストサイクル1に6nSecのクロックレートを端子System_CLKに入力し、残りのテストサイクル2〜8は8nSecのクロックレートを入力する。2回目のテストでは、テストサイクル2に6nSecのクロックレートを端子System_CLKに入力し、残りのテストサイクル1および3〜8は8nSecのクロックレートを入力する。このように各テストの回毎にテストパターンのクロックレート6nSecを順次後のテストサイクルにずらしていく。
【0038】
図5は半導体デバイスの回路内の信号状態を示す図である。(a)はフリップフロップF/F1〜10の対応図であり、(b)はフェイル時の信号状態でありログ1、(c)は正常動作時の信号状態でありログ2とする。図5(b)、(c)の0、1の値は、(a)のフリップフロップF/F1〜10の状態に対応する。
【0039】
まず、半導体デバイス1にテストパターンのデータ4のテストパターンをクロックレート6nSecで試験を行った結果、出力サイクル7でフェイルが生じるものとする。また、半導体デバイス1は、テストパターンのデータ4のテストパターンをクロックレート8nSecで試験を行った場合フェイルを生じないものとする。
【0040】
テストパターンのデータ7のテストパターンを半導体デバイス1に入力する。8回目のテストの8サイクル目でフェイルが生じたとする。同時に半導体デバイス1の動作を停止させる。このときの半導体デバイス1の回路内の信号状態を端子Scan_CLKにクロックを入力して読み出す。このようにしてフェイル時の半導体デバイス1の回路内の信号状態ログ1を取得する。
【0041】
次にテストサイクルが8サイクル目のときにフェイルしない状態の半導体デバイス1の回路内の信号状態を取得する。
取得する1つの方法として、半導体デバイス1がフェイルしない条件で再試験をする。テストパターンのデータ4のテストパターンをクロックレート8nSecで入力する。このときテストパターンのデータ7のテストパターンを入力し、フェイルを生じた同じテストサイクルの数(8サイクル目)で半導体デバイス1の動作を停止し、半導体デバイス1の回路内の信号状態を端子Scan_CLKにクロックを入力して読み出す。
【0042】
他の方法として、回路設計時等に用いたシミュレーションによりフェイルを生じたテストサイクルでの回路内部状態をシミュレーションする。
上記いずれかの方法で得た半導体デバイス1の正常動作時の回路内の信号状態をログ2とする。
【0043】
以上からログ1、ログ2を比較するとフリップフロップF/F8の値が異なっている。よって、回路2の不良により誤ったデータがフリップフロップF/F8に出力され、不良回路の箇所を特定できる。
【0044】
次に回路の不良パスを特定する方法を説明する。
まずフェイルを生じたテストサイクルの1サイクル前の回路内の信号状態を取得する。
【0045】
情報を得る1つの方法として、不良回路がフェイルしない条件で半導体デバイス1を再試験する。フェイルを生じたテストサイクルの1サイクル前(7サイクル目)でテストパターンを停止する。このときの半導体デバイス1の回路内の信号状態を端子Scan_CLKにクロックを入力して読み出す。
【0046】
他の方法として、回路設計時等に用いたシミュレーションによりフェイルを生じたテストサイクルの1サイクル前での回路内の信号状態をシミュレーションする。
【0047】
上記いずれかの方法で得た信号状態とログ1,ログ2を比較することで、半導体デバイス1の回路2内部のパス3を特定することができる。
以上より特別な半導体デバイスの解析ツールがなくても、スキャンフリップフロップを有する回路、通常の測定テストパターンがあれば測定結果の比較のみで解析が完了するため、大規模回路の不良解析をシミュレーションなしで終えることが可能である。
【0048】
また、短時間、低コストで解析ができる。
さらに、解析する回路の内部理論を知ることなく、不良箇所、原因の特定が可能である。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、フェイルしたときのテストサイクルの1サイクル前の半導体デバイスの回路内の信号状態と、正常動作したときの半導体デバイスの回路内の信号状態と、動作が停止されたときの半導体デバイスの回路内の信号状態とを比較するので、類推することなく容易に不良パスを特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体試験方法の手順の流れを示した図である。
【図2】半導体デバイスの回路図である。
【図3】半導体デバイスに入力するテストパターンのデータを示した図である。
【図4】順次クロックレートを狭めていくテストパターンのデータの内容を示した図である。
【図5】半導体デバイスの回路内の信号状態を示す図で、(a)はフリップフロップF/F1〜10の対応図であり、(b)はフェイル時の信号状態、(c)は正常動作時の信号状態を示す。
【符号の説明】
1…半導体デバイス、2…回路、3…パス、4…テストパターンのデータ、5、6…枠、7…テストパターンのデータ、8、9…枠
Claims (3)
- テストパターンをテストサイクルに同期させて半導体デバイスに入力し、前記半導体デバイスからの出力信号に応じてフェイルが発生したか否かを判定する半導体試験方法において、
前記テストサイクルのうちの任意のサイクルを狭めて前記テストパターンを入力し、前記半導体デバイスにフェイルが発生したか否かを検出し、
前記半導体デバイスがフェイルしたとき、フェイルの発生したテストサイクルで動作を停止し、
前記動作が停止された時の前記半導体デバイスの回路内の信号状態を取得し、
前記動作が停止された時のテストサイクルの箇所と同じテストサイクルの箇所で前記半導体デバイスが正常動作したときの前記半導体デバイスの回路内の信号状態を取得し、
フェイルしたときのテストサイクルの1サイクル前の前記半導体デバイスの回路内の信号状態と、前記正常動作したときの前記半導体デバイスの回路内の信号状態と、前記動作が停止されたときの前記半導体デバイスの回路内の信号状態とを比較し、
不良回路内の不良パスを特定する手順を有することを特徴とする半導体試験方法。 - 前記正常動作したときの前記半導体デバイスの回路内の信号状態は、前記半導体デバイスがフェイルしないテストサイクル周期でテストパターンを供給し取得することを特徴とする請求項1記載の半導体試験方法。
- 前記正常動作したときの前記半導体デバイスの回路内の信号状態は、前記半導体デバイスの動作シミュレーションを用いて前記半導体デバイスが正常動作した場合に想定される回路内の信号状態を取得することを特徴とする請求項1記載の半導体試験方法。
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