JP5013387B2 - Integrated circuit device identification method, integrated circuit device manufacturing method, integrated circuit device, semiconductor chip, and mount - Google Patents

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技術分野
この発明は、半導体集積回路装置の識別方法、半導体集積回路装置の製造方法、半導体集積回路装置及び半導体チップに関し、主として半導体集積回路装置又は半導体チップに固有の識別情報を割り当て、個々の半導体集積回路装置又は半導体チップの識別を行う技術に関するものである。
背景技術
半導体集積回路装置は、それに固有の識別情報が付与されていれば、その識別情報に基づいて種々の望むべき利用行為が可能となる。半導体集積回路装置に、その一個一個のようなレベルで固有の識別情報を設定しておくことができるならば、その固有の識別情報の利用の元で、本発明者が明らかにした後で説明するような新しい、製造方法や製品管理技術を提供することができる。
半導体集積回路装置の実使用段階のような段階で不具合が発生したような場合、その半導体集積回路装置から固有の識別情報を得ることができるならば、その不具合をもたらした要因の追求を容易にする。例えば、半導体メーカにとって、半導体集積回路装置の固有の識別情報に基づいて、その製造時期、製造ライン、製造ロット、検査来歴、設計情報、等々の情報を把握できる。それによって、不具合の発生要因の追求が容易になり、その対策も容易になる。
半導体集積回路装置を構成するパッケージに付されるインク印刷法やレーザ刻印法によるようなマーキングは、一種の識別情報とみなされ得る。その種のマーキングは、半導体集積回路装置の製品型名が主体となっているが、その製品型名と共に、年、週などの製造時期のコード表示が含まれることも有る。しかしながら、その種のマーキング表示では、それによって表示可能な情報量の少なさに応じて、工業製品として多量に製造されたり長期間に渡って製造されたりする半導体集積回路装置の一個一個のようなレベルでの固有の識別情報を設定することは困難である。
半導体集積回路装置を構成する半導体チップに対して、ヒューズ素子のようなプログラム可能な素子を設定し、そのプログラム可能な素子に固有の識別情報を与えることを想定することは可能である。しかしその種の想定し得る技術は、元々の半導体集積回路装置がプログラム素子を要しないものであったなら、そのプログラム可能な素子のために新たな製造工程を要してしまい、半導体集積回路装置の製造プロセスの複雑化や、価格の上昇を引き起こしてしまう難点を持つ。半導体集積回路装置が、元々、プログラム可能な素子を持っているなら、新たな製造プロセスの複雑化は無い。その場合であっても、プログラム可能な素子に対して固有の認識情報を書き込むための製造工程の追加や変更が必要となる。
シリコン・シグネチャーと称されるような既知の技術では、製品型名や固有情報を電気的に読み出しできるような形態を持って半導体集積回路装置に書き込むようにされる。しかしながら、その種の技術では、上記と同様にその情報を書き込むための製造工程の追加や変更が必要になる。
本発明者は、本発明を成した後の調査によって、後で説明する本発明に関連するとされるものとして、特開平6−196435号公報、特開平10−055939号公報、特開平11−214274号公報、特開平7−335509号公報、特開平7−050233号公報記載の発明が存在するとの報告を受けた。それら公報に記載の発明は、いずれも、各チップに固有の識別情報を書き込むために、格別な製造工程を要するものと認められる。しかし、それら公報には、後で説明する本発明のように格別の製造工程の追加や変更を必要としないでも済む半導体集積回路装置の識別方法に関する記載は認められない。
したがって、この発明の一つの目的は、簡単な構成で個々の半導体集積回路装置又は半導体チップの識別を可能にした半導体集積回路装置又は半導体チップとその識別方法を提供することにある。この発明の他の目的は、高い信頼性のもとに個々の半導体集積回路装置又は半導体チップの識別を可能にした半導体集積回路装置を提供することにある。この発明の他の目的は、合理的な半導体集積回路装置の製造方法を提供することにある。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
発明の開示
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。すなわち、半導体集積回路装置の製造工程の過程で同一の形態からなる複数の識別要素を形成し、上記複数の識別要素のプロセスバラツキに対応した物理量の相互の大小関係に基づいてかかる半導体集積回路装置又は半導体チップの固有の識別情報として用いる。
発明を実施するための最良の形態
この発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
第1図には、この発明に係る識別番号発生回路の一実施例の基本的回路図が示されている。CMOSインバータ回路INV1〜〜INV4は、半導体集積回路装置の設計及び製造の上では、現実的に制御可能な範囲内において、互いに同じ特性を持つように構成される。複数のインバータを互いに同じ特性にするための本発明に好適な具体的構成は、後の第22図とそれに対する説明との参照によって、より良く理解されるであろう。そこで、互いに同じ特性を得る技術については、以下では、概略的に説明する。
CMOSインバータ回路において、その特性は、概略的には、それを構成するPチャンネル型MOSFETとNチャンネル型MOSFETとの相対的なコンダクタンスによって決まると理解されているであろう。その観点ではチャンネル幅Wとチャンネル長Lとの比W/Lは同じであるがサイズが異なるMOSFETによっても同じ特性のCMOSインバータを構成できると理解され得る。しかしながら、半導体集積回路装置の製造バラツキによる電気特性への影響は、異なったサイズの素子に対しては異なったものとなる。
実施例では、かかる複数のCMOSインバータINV1〜INV4のそれぞれは、好適には、それぞれを構成する素子の相互、すなわちPチャンネル型MOSFETの相互、及びNチャンネル型MOSFETの相互が互いに同じ構造、同じサイズを持って構成される。言うまでもなくそれら素子は、同じ素子は同じプロセスの元で一括製造されると言う半導体集積回路装置の特徴に従って製造される。これによって複数のCMOSインバータINV1〜INV4は、半導体集積回路装置の製造上の加工寸法のバラツキ、各種層の厚さバラツキ、不純物濃度バラツキ等々の製造バラツキによる影響を均等に受けるようにされる。
第1図のように入出力が短絡させられたCMOSインバータ回路の出力電圧は、論理しきい値電圧に到達する。全てのCMOSインバータ回路が、完全に同じ電気的特性を持っていれば、4つのインバータ回路INV1〜INV4の短絡ノードの電位は等しくなる。しかし、これは理想的な状態であり実際の半導体素子においては、僅かな特性の違いが存在するため、各インバータ回路INV1〜INV4の入出力短絡ノード電位すなわち論理しきい値電圧に差が生じる。
CMOSインバータ回路の論理しきい値のバラツキの要因としては、MOSトランジスタ特性のバラツキが支配的であると捉えてよい。そして、MOSトランジスタ特性のバラツキの原因としては、MOSトランジスタのゲート幅や、ゲート絶縁膜膜厚、導電決定不純物濃度とその分布などを挙げることができる。これらのバラツキはマクロ的な部分とミクロ的とに分けることができる。マクロ的な部分としては、同一ロット内の複数のウエハ間のゲート幅バラツキなどである。
本願発明においては、主としてミクロ的な部分のバラツキを利用するものであり、比較的に近接した位置に配置された素子間におけるバラツキを用いる。このようなミクロ的なバラツキは、比較的に近接した素子間にランダムに発生するものとして観測されるからである。
すなわち、第1図のインバータ回路INV1〜INV4の論理しきい値のバラツキもランダムであると考えられる。この論理しきい値のバラツキが、本願の解決しようとする課題である「半導体素子の持つ特徴的な特性のバラツキを固有の識別情報として抽出する」という解決手段の基となっている。CMOSインバータ回路を用いた場合には、論理しきい値に生じるバラツキがNチャンネル型MOSトランジスタの持つバラツキにPチャンネル型MOSトランジスタの持つバラツキが加えれたものと見做すことができ、バラツキ範囲が広くなり識別番号ないし識別情報の発生を効果的に行うようにすることができる。
第1図に示した実施例では、4つのインバータ回路INV1〜INV4の論理しきい値の大きさの順位を判定する。つまり、各CMOSインバータ回路INV1〜INV4の短絡された入出力ノードの電圧(論理しきい値に相当する)をスイッチにより選択して順次にアナログ/デジタルコンバータADCに入力して、量子化された測定値(デジタル信号)をレジスタに格納し、図示しないデジタルコンパレータ等により大きさを比較するものである。
つまり、上記レジスタに格納された4つのCMOSインバータ回路INV1〜INV4のデジタル化された論理しきい値は、その大小がコンパレータ等により比較されて大きい順又は逆に小さい順に並べられる。識別番号発生回路が形成された半導体集積回路装置にCPU等のプロサッサが搭載されていれば、それを用いてソフトウェアより大小比較を行うようにすることもできる。
例えば、CMOSインバータ回路INV1〜INV4に割り当てられた数字1ないし4に対応してデジタル値が格納され、その大小比較によって、例えば1−3−2−4のように順位が決定され、かかる順位1−3−2−4に基づいて識別情報が生成される。
第2図には、この発明に係る識別番号発生回路の他の一実施例の基本的回路図が示されている。この実施例では、アナログコンパレータCOMPが用いられる。この実施例では、前記スイッチにより1個ずつのCMOSインバータ回路INV1〜INV4の論理しきい値に対応した電圧を順次に供給し、それをコンパレータCOMPの参照電位で比較する。この参照電圧を階段状に変化させ、コンパレータの比較結果がロウレベルからハイレベルに変化したときの検出レベルをレジスタに格納して前記CMOSインバータ回路INV1〜INV4の論理しきい値の大きさを比較する方式である。つまり、参照電圧が最も低い電圧でコンパレータの出力信号がロウレベルからハイレベルに変化したものが、最も論理しきい値が小さいと見做される。
前記第1図や第2図に示された識別番号発生回路では、高分解能のアナログ/デジタルコンバータADCや、コンパレータCOMP、階段状電圧発生器等の回路、すなわちデジタル回路、論理回路には無い回路が必要になるものである。
第3図には、この発明に係る識別番号発生回路の他の一実施例の基本的回路図が示されている。この実施例では、実質的にデジタル回路ないしは論理回路を構成する一種のセルを利用するような形態での実施も容易化できるよう考慮されている。この実施例では、4つのCMOSインバータ回路INV1〜INV4の論理しきい値を2個づつ組み合わせてコンパレータCOMPにより比較する。これらのCMOSインバータ回路INV1〜INV4の論理しきい値の比較は、総当り戦(リーグ戦)形式とされる。
第4図は、上記第3図の識別番号発生回路の動作の説明図であり、前記総当り比較結果の一例が示されている。第4図(A)及び(B)では、スイッチY1〜Y4とスイッチX1〜X4をそれぞれ1個ずつオン状態にしたいわば対戦表であり、コンパレータCOMPの非反転入力端子(+)に接続されたスイッチ(Y)で選択されるCMOSインバータ回路の短絡ノード電位(すなわち論理しきい値電圧)から、コンパレータCOMPの反転入力端子(−)に接続されたスイッチ(X)で選択されるCMOSインバータ回路の短絡ノード電位を引いた結果がプラス(ハイレベル)であれば、図中に”+”記号を、マイナス(ロウレベル)であれば”−”記号を記入した。”*”は自己対戦(no match)であるから、無効である。
第4図(A)を見ると、Y1は”+”が3個、すなわち全勝である。次いで、Y2が2個、Y3が1個、Y4は0個(全敗)である。すなわち、CMOSインバータ回路の論理しきい値(VLT)の大きさの順番は”+”数で判定できるからVLT1(INV1の論理しきい値)−VLT2−VLT3−VLT4の順位とされる。
第4図(B)に別の例を示す。ここでは、各CMOSインバータ回路の論理しきい値には明確な差が存在していることを前提としている。つまり、実際のゲームなどでは引き分けや勝数が同じであったりすることがある。引き分けを(=)で示している。このような引き分け(=)があると、Y1とY2が同順位となり、Y3とY4も同順位なってしまい、前記のような順位が付かなくなる。また、この実施例では、16回の比較(ゲーム)を行っているが、nチームによる総当り戦の最少ゲーム数は、n(n−1)/2回で十分であるから実際は6回でもよい。
上記第3図の実施例では、1個のコンパレータと2個の選択回路で構成されており、前記第1図や第2図の実施例に比べて比較的簡便な構成となるが、コンパレータCOMPというアナログ回路を使用するため、ゲートアレイや、ロジックASICのような半導体集積回路装置に形成するときには困難な場合がある。
第5図には、この発明に係る識別番号発生回路の他の一実施例の基本的回路図が示されている。この実施例では、前記第1図ないし第3図の実施例のようにアナログ回路を一切用いず、CMOSロジック回路とMOSFETスイッチだけで構成する基本回路を表わしたものである。
同図のCMOSインバータ回路INV1〜1NV4は、全て同じサイズである。個々のCMOSインバータ回路INV1〜INV4には、それぞれ4つのスイッチが設けられている。スイッチA(A1〜A4)とB(B1〜B4)は連動して同時に開閉する。また、スイッチC(C1〜C4)とD(D1〜D4)も連動して開閉する。
第6図には、第5図の実施例回路を説明するためのスイッチの開閉状態に対応する等価回路が示されている。第5図において、スイッチA1とB1、C2、D2が閉じて(オン状態)いる。スイッチB1により、CMOSインバータ回路INV1の入出力が短絡され、スイッチA1により短絡ノード電圧が共通ノードPに供給される。さらにスイッチC2により共通ノードPの電位がCMOSインバータ回路INV2の入力に印加され、スイッチD2によりCMOSインバータ回路INV2の出力が共通ノードPPに供給される。なお、増幅回路AMP1とAMP2は、INV1〜INV4と合同な形状のCMOSインバータ回路で構成される。
第6図の等価回路において、CMOSインバータ回路INV1の入力と出力がオンスイッチB1により短絡させられており、共通ノードPの電位は、オンスイッチA1によりCMOSインバータ回路INV1の論理しきい値となる。CMOSインバータ回路INV2の入力は、オンスイッチC2により共通ノードPが接続されている。CMOSインバータ回路INV1と1NV2が、完全に同じ電気的特性を持っているなら、CMOSインバータ回路INV2の出力が接続される共通ノードPPの電位は、上記共通ノードPのそれと等じになる。同様に増幅回路AMP1とAMP2の出力ノード電位も等しくなる。すなわち、4つのインバータの入出力は全てCMOSインバータ回路INV1の論理しきい値電圧に等しくなる。しかし、これは理想的な状態であり実際の半導体素子においては、僅かな特性の違いが存在するため、各ノードの電位に差が生じてくる。
例えば、CMOSインバータ回路INV1の論理しきい値VLT1とCMOSインバータ回路INV2の論理しきい値VLT2の関係が、
VLT1<VLT2の時、共通ノードPPの電位>共通ノードPの電位となる。逆に、VLT1>VLT2の時、共通ノードPPの電位<共通ノードPの電位となる。
CMOSインバータ回路は、高利得の反転増幅器でもあり、その利得は動作点で変化し、入力電位がCMOSインバータ回路の論理しきい値付近である状態が最大の利得が得られる。一般に、CMOSインバータ回路の論理しきい値付近の反転利得は、数十倍から百倍である。
よって、第6図のCMOSインバータ回路INV1とINV2の論理しきい値の差は、後段のCMOSインバータ回路INV2によって増幅される。つまり、前段のCMOSインバータ回路で発生された論理しきい値電圧は、後段のCMOSインバータ回路による自身の論理しきい値電圧を参照電圧として大小比較と増幅動作が行われる。
さらに、増幅回路AMP2、AMP3によっても増幅され、CMOSインバータ回路INV1とINV2の論理しきい値の差は、CMOSインバータ回路INV2と増幅回路AMP1、AMP2により数万倍に増幅される。最終的にノードQでは、CMOS電源電圧振幅信号を得ることができる。すなわち、2つのCMOSインバータ回路INV1とINV2の論理しきい値の大小比較結果(正負符号)をCMOS振幅信号で検出することができる。
第6図のようにスイッチの開閉の組み含わせを変更することで、容易に全てのCMOSインバータ回路INV1〜INV4の比較を行い、第4図(A)に示したような結果を得ることができる。このように、この実施例回路は、CMOSインバータ回路の論理しきい値の比較に適している。
つまり、CMOSインバータ回路とスイッチとの組み合わせにより、1つのCMOSインバータ回路を論理しきい値電圧の発生源として用いたり、他のCMOSインバータ回路で発生させた論理しきい値電圧を判定する判定回路として用いるものであるので、格別なコンパレータが不要となり、回路構成の大幅な簡素化が可能になる。その上に、CMOSインバータ回路を含めて、全てスイッチ動作するMOSFETで構成されているために、ゲートアレイやロジックASICのような半導体集積回路装置に搭載するときに格別な困難が生じることはない。
第7図には、前記第5図の実施例に対応した具体的一実施例の回路図が示されている。CMOSインバータ回路INV1〜INV4及び増幅回路AMP1,AMP2は合同な形状のCMOSインバータ回路である。この実施例では、前記スイッチとしてNチャンネル型MOSFETが用いられる。そして、これらのスイッチの制御信号Y1〜Y4及びX1〜X4を形成するためのバイナリカウンタ(Binary Counter)とデコーダ(Decoder)が設けられる。
CMOSインバータ回路INV1を例に説明すると以下の通りである。CMOSインバータ回路INV1の入力と出力とを短絡するスイッチMOSFETと、共通ノードPと入力とを接続するスイッチMOSFETとのゲートには制御信号X1が供給される。CMOSインバータ回路INV1の入力と上記共通ノードPとを接続するスイッチMOSFETと、出力と共通ノードPPとを接続するスイッチMOSFETとのゲートには制御信号Y1が供給される。以下、同様に各CMOSインバータ回路INV2〜INV4においても、上記対応するスイッチMOSFETのゲートには制御信号X2〜X4と制御信号Y2〜Y4が供給される。
バイナリカウンタは、リセット信号RESによりリセットされ、クロック信号CLKの供給によりそのパルス数を計数する合計4ビットのバイナリカウンタであり、下位2ビットの計数出力に対応してデコーダによりY1〜Y4の制御信号が形成され、上位2ビットの計数出力に対応してデコーダによりX1〜X4の制御信号が形成される。
第8図には、前記第7図の実施例回路の動作を説明するためのタイミングチャート図が示されいてる。リセット信号RESは、バイナリカウンタを初期化するためのものである。ここでは、リセット中(RES=”H”)及びリセット直後ではバイナリカウンタの出力は全て”1”となっている。そのため、デコーダの出力は、X4とY4が活性状態となっている。リセット解除後の最初のクロックCLKの立ち上がりで、バイナリカウンタは進行(+1)し、全て”0”となる。そのため、デコーダの出力は、制御信号X1とY1が活性状態となる。
これ以降、バイナリカウンタの出力は、クロック信号CLKの立ち上がりタイミングで進行(+1)を繰り返し、第8図に示すようにデコーダが進行する。もちろん、クロック信号CLKの17回目の立ち上がりで再びバイナリカウンタの出力が、全て”0”に戻ることは言うまでもない。しかし、ここでの実施例では、16回の動作で必要な情報が取り出せるので、17回目以降のクロック動作は必要ない。
リセット解除後、クロック信号CLKの立ち上がり毎にバイナリカウンタのカウント動作が進行し、その毎に出力ノードOUTに出てくる情報b1〜b16は、第9図に示す通りである。先に述べたように、CMOSインバータ回路の論理しきい値の差は、増幅回路AMP1、AMP2により増幅され、VLTQy−VLTQx>0のときには、出力端子OUTは”H”(ハイレベル)が出力され、VLTQy−VLTQx<0のときには、出力端子OUTは”L”(ロウレベル)が出力される。
このように4個のCMOSインバータ回路INV1〜INV4の総当たり戦での勝敗結果をそのまま識別信号b1〜b16として利用することができる。上記4個のCMOSインバータ回路INV1〜INV4の総当たり戦での勝敗b1〜b16のうち、自己対戦のものを後述するようにハイレベル又はロウレベルの特定レベルに予め設定されればよい。4個のCMOSインバータ回路に割り当てられた番号1〜4を2ビットの情報に置き換え、それを大きい順に並べた場合には、例えば1−2−3−4のように並べられるから2×4=8ビットのように1/2に圧縮された識別情報を得ることができる。
第10図には、この発明に係る識別番号発生回路の核になるCMOSインバータ回路とスイッチMOSFETからなる単位回路の一実施例の変形例が示されている。第10図の回路では、前記第5図の4つのスイッチMOSFET(A〜D)のそれぞれがCMOSペア型にしたものである。つまり、Nチャンネル型MOSFETとPチャンネル型MOSFETとを並列形態に接続し、そのゲートには相補信号XとX/を供給するものである。
このようにCMOSスイッチを用いた場合には、スイッチMOSFETを通して伝えらる電圧信号がしきい値電圧によって制限されることがないから、電源電圧又は回路の接地電位と上記論理しきい値電圧との電圧差、あるいは電源電圧又は回路の接地電位と共通ノードPPに出力すべき電圧との差電圧が上記スイッチMOSFETのしきい値電圧よりも小さくなるような低電圧で動作する回路には有効である。
第11図には、この発明に係る識別番号発生回路の核になるCMOSインバータ回路とスイッチMOSFETからなる単位回路の他の一実施例の変形例が示されている。第11図の回路では、CMOSインバータ回路の入出力短絡電位を共通ノードPに供給するNチャンネル型のスイッチMOSFETの位置を変更したものである。つまり、入出力が短絡させられるCMOSインバータ回路の出力側と共通ノードPとを接続させるものである。
第12図には、この発明に係る識別番号発生回路の核になるCMOSインバータ回路とスイッチMOSFETからなる単位回路の他の一実施例の変形例が示されている。第12図の回路では、CMOSインバータ回路の入力と電源電圧端子との間に直列形態に接続された2つのPチャンネル型MOSFETが設けられる。これらのPチャンネル型MOSFETのゲートには、選択信号XとYが供給される。この実施例では、CMOSインバータ回路が選択されていない状態、すなわち選択信号XおよびYともに活性化していない時に、Pチャンネル型MOSFETがオン状態となりCMOSインバータ回路の入力を電源電圧のようなハイレベルに固定してCMOSインバータ回路での貫通電流を防止するものである。つまり、CMOSインバータ回路の入力をフローティング状態にさせると、中間電位となってCMOSインバータ回路のNチャンネル型MOSFETとPチャンネル型MOSFETとの間に大きな貫通電流が流れる場合があるので、それを防ぐためのものである。
第13図には、この発明に係る識別番号発生回路の核になるCMOSインバータ回路とスイッチMOSFETからなる単位回路の他の一実施例の変形例が示されている。第13図の回路では、スイッチMOSFETを前記実施例のようなNチャンネル型MOSFETをPチャンネル型MOSFETに変更し、さらに非活性時にCMOSインバータ回路の入力をNチャンネル型MOSFETによりロウレベルに固定するものである。この場合のNチャンネル型MOSFETのゲートに印加される選択信号は、反転信号X/及びY/とされる。
第14図には、この発明に係る識別番号発生回路の核になるCMOSインバータ回路とスイッチMOSFETからなる単位回路の他の一実施例の変形例が示されている。第14図の回路では、前述の自己対戦(no match)時に共通ノードPPが不定、すなわち出力が”H”になるか”L”になるか不安定であることを避けるためにCMOSインバータ回路の入力と回路の接地電位との間に直列形態に接続された2つのNチャンネル型MOSFETを設け、CMOSインバータ回路の入力をロウレベルに固定したものである。
これらのNチャンネル型MOSFETのゲートには、選択信号XとYが供給される。これにより、自己対戦のときには選択信号XとYがハイレベルとなり、入力には回路の接地電位が供給される。CMOSインバータ回路の入力と出力との間に設けられる短絡スイッチは、選択信号Xを受けるNチャンネル型MOSFETと選択信号Yを受けるPチャンネル型MOSFETの直列回路から構成される。これにより、自己対戦のとき入力と出力とが短絡されることはなく、上記入力に供給される固定ロウレベルに対応したハイレベルを出力させることができる。また、前記非選択のときには第12図の実施例と同様に入力は電源電圧のようなハイレベルに固定される。
第15図には、この発明に係る識別番号発生回路の核になるCMOSインバータ回路とスイッチMOSFETからなる単位回路の更に他の一実施例の変形例が示されている。第15図の回路では、前述の自己対戦(no match)時に共通ノードPPが不定、すなわち出力が”H”になるか”L”になるか不安定であることを避けるためにCMOSインバータ回路の入力をハイレベルに固定したものである。前記同様に自己対戦での入力と出力との短絡を避けるために、前記第14図の実施例と同様に短絡スイッチはNチャンネル型MOSFETとPチャンネル型MOSFETの直列回路から構成される。
上記共通ノードPPのレベル不定を避ける目的と効果については後に詳しく述べる。上記第10図ないし第15図で示した各変形例は、組み含わせで実施しても構わない。例えば、第14図のNチャンネル型のスイッチMOSFETをCMOSペア型に置き換えてもよい。
前記第14図と第15図の実施例では、第9図の自己対戦(*)部分に固定情報を埋め込むのに利用できる。もともと自己対戦部分は不定、厳密に言えば、各CMOSインバータ回路と増幅回路AMPの論理しき値の比較結果であったので、その部分の情報を無視しても、他に転用しても識別の能力の低下は起こらない。付加した直列接続のNチャンネル型MOSFETを第14図と第15図のように接地電位又は電源電圧に固定することで、CMOSインバータ回路INV1〜INV4の入力をロウレベル又はハイレベル側に偏らせ、自己対戦部分の出力を任意に設定できる。
近年、ビルドアップ基板と称されるような基板上にベアチップを搭載する形態の半導体集積回路装置技術も発達しつつあり、それにおいてはその外観から製品や出荷時期を特定することが出来なくなりつつあるので、このような製品や出荷時期を特定する固定番号を挿入する必要性が高まるものとなる。つまり、後述するようなシステム・オン・チップ(System on a Chip;SOC)では、ベースチップの上に何が載っているのか、どういう素性の個別チップが組み合わされているのか、逆にどういうチップを組み合わせるのがよいのかなどやはり単品の管理がますます重要になるものであり、上記固定番号の付与は有益なものとなる。
第16図には、この発明に係る識別番号発生回路に用いられるCMOSインバータ回路の一実施例の回路図が示されている。CMOSインバータ回路は、一般的には電源電圧と回路の接地電位との間にPチャンネル型MOSFETとNチャンネル型MOSFETとを直列に設け、ゲートを共通接続して入力とし、共通接続されたドレインを出力として構成できる。前記実施例のCMOSインバータ回路INV1〜INV4や増幅回路AMP1,AMP2は、上記のような2つのMOSFETにより構成することができる。
これに対して、この実施例では2つのPチャンネル型MOSFETと2つのNチャンネル型MOSFETとを用いてCMOSインバータ回路が構成される。2つのNチャンネル型MOSFETは、出力端子と回路の接地電位点との間に並列接続され、2つのPチャンネル型MOSFETは電源電圧と出力端子との間に直列接続される。
この構成は、Nチャンネル型MOSFET側のコンダクタンスが大きく、Pチャンネル型MOSFET側のコンダクタンスが小さくなる。つまり、Pチャンネル型MOSFETの小さなコンダクタンス(大きなオン抵抗値)によって、Nチャンネル型MOSFETに流れる電流を設定する。みかけ上、Nチャンネル型MOSFETに定電流を流すようにすることができるので、CMOSインバータ回路の論理しきい値電圧は、2つのNチャンネル型MOSFETのしきい値電圧が支配的に作用するものとなる。これにより、CMOSインバータ回路の論理しきい値が電源電圧の変動の影響を受けにくくすることができる。
このようにPチャンネル型MOSFETを単なる高抵抗素子として動作させ、Nチャンネル型MOSFETのしきい値電圧が論理しきい値に支配的に作用する構成は、後述する素子特性の劣化(NBTI)の影響を受けにくくできるという利点も生じる。
後述するように、識別番号発生回路をゲートアレイにより構成する場合、Nチャンネル型MOSFETやPチャンネル型MOSFETの素子サイズは決められているので、上記のような複数のMOSFETの組み合わせにより、等価的にNチャンネル型MOSFETとPチャンネル型MOSFETの素子サイズの比を異ならせ、それに対応して論理しきい値の設定を行うようにすることができる。
第17図には、この発明に係る識別番号発生回路の他の一実施例の回路図が示されている。この実施例では、これまで述べてきたランダムな識別番号を発生する機能に、その識別番号の一部を任意の番号に固定化する回路が示されている。前記第7図に示した実施例では、24種類の識別番号を発生することができた。情報ビット数は、自己対戦結果を含めて16ビットである。この実施例回路を簡単に説明すれば、前記第6図に示した1段目CMOSインバータ回路の出力ノード(共通ノード)Pを強制的に任意の値に固定するものである。この場合、1段目と2段目の順番を入れ替えることはできない。
この実施例回路では、前記第7図の実施例回路からCMOCインバータ回路INV1に対応した出力ノードをMOSFETQ11により”H”(=VDD)に固定し、CMOSインバータ回路INV2に対応した出力ノードをMOSFETQ21により”L”(=VSS)に固定するようにするものである。このように固定されたレベル”H”と”L”を形成するMOSFETQ11とQ21は、共通ノードPの入力とならないので、デコード信号Y1とY2は不用である。それ故、バイナリカウンタ回路も3ビット構成とされて、デコーダ回路の出力信号もY3,Y4のように形成される。
第18図には、上記第17図に示した実施例回路の動作を説明するための波形図が示されている。1段目の選択が4通り、2段目の選択が2通りあり、計8通りの出力が得られる。すなわち、情報ビット数は8ビットである。この実施例では、出力信号b1〜b4は、”0”、”0”、”1”、”1”が常に出力される。残りのb5〜b8は、CMOSインバータ回路Q3とQ4の論理しきい値のバラツキによる結果である。この実施例では、2種類の固定番号と、最大2種類のランダム識別番号しか発生しない。
実使用では、固定部とランダム部は任意の大きさを組み合わせることが可能である。固定部は、製品コードを示し、ランダム部はサンプル番号を示すような応用が可能である。また、固定識別番号を情報ビット列に挿入する方法としてはさらにいくつかの方法が考えられる。例えば、第14図、第15図で説明した、自己対戦の部分を置きかえる方法や、重複した対戦(1段目と2段目を入れ替えた比較)の片方を置きかえる方法がある。実際にこれらの回路を実現する場合、識別番号を発生する回路だけでなく、登録や照合システム全体の中でどの部分が機能を負担するかが問題になってくる。しかし、システム全体の中で登録や照合機能は、主にコンピュータのソフトウェアで実現されることになる可能性が高いため、高度な機能も比較的容易に実現できる。
第19図には、この発明に係る識別番号発生回路の他の一実施例のブロック図が示されている。同図の実質的にブロックのみで表示された論理しきい値判定部は、同図に図示されかつ次に説明する電源回路から出力される比較的低電圧かつ安定化された電圧V2によって動作される。
つまり、ゲートに定常的に回路の接地電位が与えられたPチャンネル型MOSFETが負荷手段として動作し、定電圧素子としての作用する直列接続されたダイオード形態の4個のNチャンネル型MOSFETに動作電流を流すようにするものである。これにより、上記直列形態のNチャンネル型MOSFETのゲート,ソース間の定電圧(しきい値電圧)に対応した定電圧V1が形成され、それがNチャンネル型MOSFETのゲート,ソースを介して上記論理しきい値判定部の動作電圧V2として供給される。このような論理しきい値電圧判定部に供給される電圧が定電圧化される。この結果、前記CMOSインバータ回路INV1〜INV4等の論理しきい値は、電源電圧VDDの変動の影響を軽減させられる。これにより、より安定した論理しきい値の判定動作が期待できるものとなる。
なお、本願発明において、このような論理しきい値判定部の動作電圧の定電圧化は必須のものではない。つまり、本願発明では、複数のCMOSインバータ回路の論理しきい値電圧の絶対値を用いるものではなく、個々のCMOSインバータ回路の相互の論理しきい値電圧の差分に対応して識別番号を設定するものである。上記電源電圧の変動は、それぞれのCMOSインバータ回路の論理しきい値電圧に同様に影響を与えるものであるのでその大小関係が大幅に入れ代わるということにはならないからである。
第19図(B)には、MOSFETの経時変化の防御策の具体的回路が示されいてる。MOSトランジスタは、そのしきい値電圧が電界強度と温度とに依存するような電界ストレスによって不所望に変動することが有る。特にNBTI(Negative Bias Temperature Instability)と称される現象は、Pチャンネル型MOSFETで顕著に現われる現象である。この防御策として、目的外の時間においてPMOSのゲートに印加される電圧を高い電圧にする方法がよく用いられる。この実施例では、論理しきい値判定部の回路の接地電位VSSをNチャンネル型MOSFETにより供給し、電源制御信号PONのハイレベルにより論理しきい値判定動作時には、かかるNチャンネル型MOSFETをオン状態にして回路の接地電位VSSを供給する。そして、論理しきい値判定動作以外の時には、電源制御信号PONのロウレベルにしてNチャンネル型MOSFETをオフ状態にするとともに、Pチャンネル型MOSFETをオン状態にして回路の接地電位側にも電源電圧VDDを供給する。そして、次に説明するようにPチャンネル型MOSFETのゲートには、電源電圧VDDを供給するようにゲート電圧を固定電圧にするものである。これにより、Pチャンネル型MOSFETは、ゲート、ドレイン及びソースと基板(チャネル)の全てが電源電圧VDDに等しい同電位となり、上記MOSFETの経時変化による論理しきい値の変動が極力抑えられる。
第20図には、この発明に係る識別番号発生回路の他の一実施例の回路図が示されている。この実施例回路では、上記MOSFETの経時変化による論理しきい値の変動を極力抑えるように各CMOSインバータ回路INV1〜INV4の入力にPチャンネル型MOSFETの直列回路が設けられている。信号RES/がロウレベルにされるリセット時ではCMOSインバータ回路INV1〜INV4の入力を電源電圧に固定する。
つまり、上記信号RES/のロウレベル(論理0)により、バイナリカウンタ回路の計数出力B0〜B3を受けるナンドゲート回路の出力信号が全てハイレベル(論理1)にされる。この結果、デコーダ回路を構成するノアゲート回路の出力信号Y1〜Y4及びX1〜X4が全てロウレベル(論理0)となり、上記各CMOSインバータ回路INV1〜INV4の入力と電源電圧VDDとの間に設けられた直列形態のPチャンネル型MOSFETをオン状態にして電源電圧に固定する。これにより、各CMOSインバータ回路INV1〜INV4を構成するPチャンネル型MOSFETのゲートは、電源電圧VDDが供給される。
さらに、この実施例では上記信号RES/のロウレベルによりオン状態にされるPチャンネル型MOSFETにより増幅回路AMP1とAMP2の入力も電源電圧VDDに固定し、増幅回路を構成するPチャンネル型MOSFETのゲートに上記電圧電圧を供給する。
あるいは、選択信号Y1〜Y4を全てオン状態にして、共通入力ノードPを電源電圧の固定するものであってもよい。いずれにしても、このようにCMOSインバータ回路INV1〜INV4や増幅回路AMP1、AMP2を構成するPチャンネル型MOSFETのゲート電圧を制御するか、識別番号発生回路の電源を全て遮断するかの方法を取ればよい。ただし、電源を全て遮断する方法では、識別番号発生回路を構成するMOSFETが形成される素子領域が他の回路と電気的に分離させることを考慮する必要がある。つまり、上記電源遮断を行ってもMOSFETの基板ゲート(チャネル)に定常的に一定の電圧が印加されることは上記素子特性の劣化の観点から望ましいことではないからである。
一方、このようなNBTIに注意を払うと、通常の信頼度保証が問題となる。つまり、上記のようなストレスを回避する手段を施すことで、いわゆるバーイン工程で行っているプロセス欠陥のスクリーニングができなくなる。本回路の規模は、LSI全体に比べ極めて小さいものとみなしてしまえば問題ないが、スクリーニングが必要なアプリケーションを想定しておくべきである。この場合、バーイン工程などで任意にリセットないし電源の遮断を解除するモードが用意される。
当然、ここでのストレスによって、識別番号が変動することが十分考えらる。しかし、バーイン工程の後で最終識別番号を採取しデータベースに再登録することが可能であり、またバーイン工程で扱われるロットの大きさは、数100〜数1000に限定されるので、大きな識別番号の変動でも影響は小さい。
第21図には、この発明に係る半導体集積回路装置の一実施例の概略ブロック図が示されている。この実施例は、システムLSIに本願識別番号発生回路を搭載した場合の電源制御に向けられている。このシステムLSIは、VDD1とVDD2の2種類の異なる電源を用いるものを例としている。
識別番号発生回路は、動作時にVDD1からの電源供給を受ける。ここで動作時とは、本体LSI回路部1からの識別番号読み出し要求があり、識別番号を送り出す間の時間である。それ以外の状態では、電源の供給は遮断されている。電源の供給を制御する信号が電源制御信号であり、電源制御回路に入力されている。電源制御回路は、電源制御信号がゲートに接続されたNチャンネル型MOSFETとPチャンネル型MOSFETで構成されている。電源制御信号がハイレベルの時、識別番号発生回路の電源はVSSに固定され、さらに識別番号出力信号はロウレベルに固定される。電源制御信号がロウレベルの時、識別番号発生回路にVDD1が供給される。図中の識別番号発生回路部に含まれる回路は、例えば第20図に示されたCMOSインバータ回路の論理しきい値判定回路部、バイナリカウンタ部およびデコーダ部である。また、CMOSインバータ回路の論理しきい値判定回路部のみとし、バイナリカウンタ部およびデコーダ部は本体LSI回路部1に含めても構わない。
第22図には、この発明に係る半導体集積回路装置に好適な一実施例の素子のレイアウト図が示されている。同図の構成は特に制限されないが、いわゆるマスタースライス方式の半導体集積回路装置に好適なレイアウト例として理解して良い。同図では、理解の容易化を図るため、MOSトランジスタを構成するアクテイブ領域の平面パターンのみを示し、金属配線層のような配線層パターンは、図示を省略している。かかる平面パターンであっても、MOSトランジスタが得られるべき回路特性に支配的に影響する点、そして金属配線のような配線が得られるべき回路特性への影響が小さいと言う事情から、技術の本質を良く理解できるであろう。
半導体集積回路装置の基本デバイス構造それ自体は、本発明に直接関係が無いので詳細には説明しないけれども、概略的に説明すると以下のようになる。
すなわち、N型単結晶シリコンからなるような半導体基板が使用され、不純物選択導入技術によってかかる半導体基板表面にN型ウエル領域及びP型ウエル領域が形成されている。半導体基板表面に設けられた酸化シリコン膜からなるようないわゆるフィールド絶縁膜にアクテイブ領域を確定する開孔が設けられ、かかる開孔に露出するN型ウエル領域、P型ウエル領域表面にシリコンの熱酸化法などによってゲート絶縁膜が形成されている。ゲート絶縁膜上及びフィールド絶縁膜上に多結晶シリコン層からなるようなゲート電極層が選択されている。ゲート電極層及びフィールド絶縁膜を実質的な不純物導入マスクとするP型不純物の導入によって、N型ウエル領域表面にPチャンネル型MOSトランジスタのソース領域、ドレイン領域を構成するP型半導体領域が形成されている。同様にゲート電極層及びフィールド絶縁膜を実質的な不純物導入マスクとするN型不純物の導入によって、P型ウエル領域表面にNチャンネル型MOSトランジスタのソース領域、ドレイン領域を構成するN型半導体領域が形成されている。かかる基本デバイス構造に対して、公知の配線層形成技術、絶縁層形成技術によって所望の配線層が形成されている。
第22図において、比較的小さいほぼ方形のパターンが一つのアクテイブ領域を構成している。かかる比較的小さいほぼ方形のパターンと、それに重なるように描かれたそれぞれゲート電極層を意味する所の互いに平行する細長い2つのパターンとによって1つの単位領域が構成されている。例えば、図面の右上端に配置されたところの記号PP、B、Pが付された比較的小さい方形のパターンとそれに重なるように描かれかつそれぞれ記号Y0/、X0/が付された細長い2つのパターンによって単位領域が構成されている。
従って1つのアクティブ領域には、2つの平行するゲート電極層と、かかる2つのゲート電極層に対して自己整合的にアクテイブ領域表面に形成されたソース、ドレイン用半導体領域とによって2つのMOSトランジスタが形成されている。
第22図において、Nチャンネル型MOSトランジスタのための単位領域の複数個、及びPチャンネル型MOSトランジスタのための単位領域の複数個が、図示のように行列状に配列されている。図面上の、最も上方に位置するPチャンネル型MOSトランジスタのための4つの単位領域の列(以下、第1領域列と称する)において、各単位領域は、互いに同じ平面寸法、同じ延長方向、を持って構成される。その第1列の下方に位置するNチャンネル型MOSトランジスタのための4つの単位領域の列(以下、第2領域列と称する)における各単位領域の相互も、互いに同じ平面寸法、同じ延長方向、を持って構成される。上記第1領域列と第2領域列とは、第20図のようなインバータ及びそれに結合されるスイッチMOSトランジスタを構成するためのものとされる。
同様に、第3領域列と第4領域列は、Xデコーダ部を構成するためのものとされ、第5領域列と、第6領域列は、Yデコーダ部を構成するためのものとされる。
第22図のそれぞれ4つずつの単位領域を持って構成された第1領域列から第6領域列までの全体は、また基本繰返し単位とされる。すなわち、得るべき回路規模に応じて、第22図の基本繰返し単位の複数個が、同図の横方向に隣接配置されていく。この構成によると、異なる基本繰返し単位における第1領域列は、レイアウト上も全体として1つの列(全体領域列とも称する)を構成する、同様に第2列以降の各列もそれぞれ全体領域列を構成する。
第22図のレイアウト及び上述のような繰返しレイアウトは、本発明の識別情報形成のための好適な例をなす。
第22図のレイアウトではなく、同じ領域列を成すべき複数の単位領域が、他の回路を構成する素子領域など挟んで配置されてしまうようなことによって、互いに比較的大きな距離を持って配置されるような場合、次のような難点が生ずる。すなわち複数の単位領域が、半導体集積回路装置の製造条件の変動に基づくようなパターンの寸法のマクロ的な変動もしくはパターン歪みのマクロ的な変動による影響を強く受けるようになり、相対的に大きなパターン形状の相違を生ずることになる。
半導体チップを実装することなどによって半導体チップに与えられてしまう機械的応力は、半導体チップの部分部分によって異なる可能性が大きいので、複数の単位領域の相互では互いに比較的大きく異なったものとなる可能性を持つ。回路に電源電流が流れることによってもたらされる動作温度の上昇は、複数の単位領域相互に対して一様でなくなる。ゲート絶縁膜の厚さや、導入不純物の微妙な濃度変化も、また複数の単位領域相互が比較的離れていることによって比較的大きくなってしまう危険性を持つ。
第22図のレイアウトによる場合、同じ領域列に有る複数の単位領域は、それらが比較的近接して配置され、互いに同じサイズ、同じ方向を持って構成されていることから、上述のような相対的なパターン寸法、パターン歪み、機械的応力、動作温度、膜厚、不純物濃度による影響を受け難い。
いわゆる位相シフトマスク技術は、半導体集積回路装置を構成する回路素子、配線等を、いわゆるサブミクロンレベルに微細化する上での有効な技術と理解される。かかる位相シフトマスク技術では、マスクとする感光材層を感光せしめる際の光の位相差のわずかな変化にも起因して、得るべきパターンの左右形状の相違のように、パターンに非対称性ないしは歪みをもたらすことが有る。第22図のようなレイアウトは、その種のパターン歪みが有っても、複数の単位領域相互の電気特性の偏りを充分に小さくする事が可能である。
上のような観点での構成上の相違とともに、半導体におけるキャリヤ・モビリテイの結晶方位依存性による影響もまた、前述のようなミクロ的な特性を利用する本発明にとっては軽視できないものである。第22図のレイアウトによる場合、第1領域列をなす複数のゲート電極層の全てが互いに同じ方向かつ同じパターンとされていること、同様に第2領域列をなす複数のゲート電極層の全ても互いに同じ方向かつ同じパターンとされていることから、それら第1領域列に属するMOSトランジスタの相互、及び第2領域列に属するMOSトランジスタの相互は、上述の結晶方位性に基づく特性の違いを生じない。
このように、第22図のレイアウトは、半導体集積回路装置の設計上、及び製造上からは、前述のようなマクロ的バラツキないしは特性の偏りが、著しく小さくなるように考慮され、前述のようなミクロ的なバラツキを適切に利用できるように考慮されたものであることが理解されるであろう。
第22図の構成によって得られるMOSトランジスタの電気特性の偏りを更に充分に排除する必要が或る場合には、第22図の基本繰返し単位の複数によって構成される全体配列の端部効果を解消するためのダミー領域を設定することができる。ダミー領域は、上記全体配列の上記端部を、レイアウト的に上記全体配列の内部と対等にするための構成であり、少なくとも上記基本繰返し単位における端部の複数の単位領域を持って構成する事ができる。
この種のダミー領域を設定しない場合には、上記全体配列における端部の外側がどのような構成にされるかによって、かかる端部の加工形状が影響を受けることが有り、また半導体基板とその表面の絶縁膜との間でもたらされる応力のような素子特性に影響を与えかねない力の加わり方が、かかる端部とそれ以外の部分と異なってくることがある。それらは電気特性の偏りをもたらす要因ともなる。上のようなダミー領域を設定する場合には、上述の電気特性の偏りをもたらす要因を充分に排除する。
ダミー領域は、回路として利用しない領域とすることも、電気特性の偏りを留意しなくて良い他の回路を構成するための構成とすることもできる。
第23図には、上記第22図に対応した等価回路図が示されいてる。第22図及び第23図において、端子名および素子番号は対応している。但しデコーダ部については、CMOS論理しきい値検出回路の下(上でもよい)に配置すること以外、特に制約はないので詳細は示していない。第22図のような基本繰返し単位を、平行に配置した場合、素子とで形成されるCMOSインバータ回路は、隣接した同一回路と形状および周囲の環境を一致させることができる。ゲートアレイ方式以外のレイアウト方式では、これと同様に、CMOSインバータ回路部が合同となるように基本繰返し単位をレイアウトするようにすればよい。このようなゲートアレイを用いて回路を構成する場合、前記第16図の実施例のようにすれば、電源電圧変動の影響を軽減しつつ、Nチャンネル型MOSFETのしきい値電圧のバラツキを論理しきい値に支配的に反映させることができる。
第24図には、この発明をダイナミック型RAM(ランダム・アクセス・メモリ;以下単にDRAMという)に適用した場合の一実施例のブロック図が示されいてる。この実施例では、第20図等に示された識別番号発生回路からバイナリカウンタ部およびデコーダ部を省略する。これらのカウンタ部及びデコーダ部に代わりに、それが搭載されるDRAMのロウアドレス信号およびカラムアドレス信号を、前記デコーダ部で形成された信号XとYとして供給して、CMOSインバータ回路の論理しきい値判定回路の選択信号として直接使用するものである。DRAMに対して識別番号の読み出しモードを設定し、回路DFTにより起動信号を生成して、上記読み出しのためのアドレス信号XとYを外部から供給してメモリアレーの選択動作に代えて、識別番号発生回路で生成された識別番号を入出力回路とDQピンを通して出力させる。この場合、アドレス信号XとYの入力順序が任意にできるから、自己対戦部分の固定情報のみを指定して読み出すことも可能となる。あるいは、アドレス信号XとYの入力順序を暗号として入力し、特定のもののみが自己対戦に対応した固定信号あるいは識別番号を出力させることができるようにしてもよい。
この構成は、DRAMの他、他のスタティック型RAMやフラッシュEPROM等のような他の半導体記憶装置あるいは、アドレス端子を持つCPU(マイクロプロセッサ)等のような半導体集積回路装置にも同様に適用することができる。
第25図には、この発明に係る識別番号発生回路を用いた半導体集積回路装置の一実施例の概略構成図が示されている。半導体集積回路装置に識別番号を付与するそもそもの目的は、個々のLSI毎に固有の番号を付けることである。番号を付ける方法は、レーザフューズやフラツシュ(FLASH)メモリなどを使う方法もあるが、特別なプロセスやプログラム工程などが必要となる。
この実施例では、ウエハ状態で本願の識別番号発生回路が発生した識別番号をテスタにより読み出し、ワークステーションで種々のデータなどと関連させて登録する。各LSIが製品となり、パーソナルコンピュータPCなどの電子機器に搭載された後に、LSIから識別番号を読み出す。その時、読み出された識別番号は、同一のLSIであっても、動作環境や条件が登録時と異なっていることがあり、完全に一致する保証はない。しかし、識別番号の食い違いの程度より、同一あるいは同一でないということが推定できる。
本願における識別システムの判定アルゴリズムについて説明する。既に述べているように、本実施例における識別番号は、複数のCMOSインバータ回路の論理しきい値の大きさの順番である。前記実施例のような4個のCMOSインバータ回路を持つ回路を1ユニットと数える。例えば4個のCMOSインバータ回路の論理し含い値の順番(順列の数)は、=4!=4×3×2×1=24通りである。今ここに2ユニットあつた時、この論理しきい値が完全にランダムにばらつくなら、この2ユニツトのCMOSインバータ回路が同じ順番である確率は、約4.2%(=1−23/24)である。
また1ユニットが8個のCMOSインバータ回路で構成された時、その順列の数は、8!=40,320通りである。これが50ユニットあつた時、同じ順番のものが1組以上存在する確率は、約3%(=1−(40320×40319×……×40271)/4032050)である。
1ユニット16個のCMOSインバータ回路ではその組合わせは、16!=2.09E13通りである。このように16の順列とは途方もない数であり、CMOSインバータ回路の論理しきい値がランダムにばらつく時、同じ並び方のものはほとんど存在しないということである。実際、これが100万ユニットあった時、同じ順番のユニットが1組以上存在する確率は、少なくとも5%以下(厳密な計算は桁数が多く困難なためおよその概算による)と推定される。すなわち、乱暴に言つて2,000万ユニットに1組である。このような計算から、実用的な識別番号を完成するには、1ユニットに16個程度のCMOSインバータ回路が必要と考えられる。よつて以降、1ユニット16CMOSインバータ回路を例に説明することにする。
1ユニット16個のCMOSインバータ回路を、第7図のように実現するなら、総当たり比較結果は、自己対戦を含めて256個である。なお今後、1個の比較結果出力を1ビットと呼ぶことにする。
第26図は、16個のCMOSインバータ回路の論理しきい値が、VLTQ1>VLTQ2>…>VLTQ16と連続的に並んでいる最も単純な例である。
第27図は、CMOSインバータ回路の論理しきい値がランダムな場合の例である。2段目のCMOSインバータ回路の論理しきい値が1段目より高い時を”1”、低い時を”0”、また自己対戦は不定”*”としている。2つの例で分かるように、第26図や第27図に対応した回路のOUTのビットパターンは、CMOSインバータ回路の論理しきい値の並び方で特有のパターンに変化する。すなわち、識別番号としてこの出力OUTのビットパターンを直接使用することが最も単純な方式として考えられる。この方法の識別番号情報のビット数、つまりデータ量は256ビットである。
上記ビットパターンとはいわゆる対戦結果表そのものである。一方本願の基になっている考え方は、複数のCMOSインバータ回路の論理しきい値の大きさの順番である。対戦結果表から、大きさの順番の情報だけを取り出せば、扱う情報のデータ量を小さくすることができると考えられる。
第26図及び第27図の下側及び右側には、縦方向及び横方向の”1”または”0”の自己対戦部分を除いた合計数を示している,例えば図第26図及び第27図の下側の”1”の合計をみると、数字の大きさと論理しきい値の大きさの順番が対応している。これは、サッカーや野球といったスポーツのリーグ戦に例えると、強いチームは勝数が多いと同じことである。CMOSインバータ回路で言えば、論理しきい値が高い程、”1”が多いことになる。
勝数あるいは”1”の合計数は、順位と等価なことであるから、CMOSインバータ回路の論理しきい値の大きさの順番を表わすものに、この”1”の合計数を用いることができる。当然”0”の合計数を用いても、横方向の”1”または”0”の含計数を用いても基本的に変わらない。この方法を用いると、情報ビットのデータ量を減らすことができる。各CMOSインバータ回路は、それぞれ0から15までの数で表せることのできる順位を持ち得るので、2進数で4ビット分の情報量が必要である。CMOSインバータ回路は16個あるので、含計64ビット(=4×16)必要である。先の比較結果(対戦結果)表に比べ、256ビットから64ビットへ4分の1にデータ量を減らすことができる。
ここでは、1ユニット16個のCMOSインバータ回路を用いる構成であったが、CMOSインバータ回路数が多い程、この効果は高くなる。例えば、1ユニット32CMOSインバータ回路構成では、比較結果表では1024ビットであるが、順位を用いた場含は、160ビット(=5×32)と6.5分の1になる。別の言い方をすると、比較結果は4倍(=1024/256)に増えるが、順位を用いた情報では2.5倍(=160/64)に抑えられる。このことは、識別システムとしては管理するデータ量が少ないということと、照合に費やされる処理時間を短縮できるという利点がある。
第28図及び第29図には各々、この発明に係る半導体集積回路装置の識別システムにおける照合アルゴリズムの一実施例の構成図が示されている。ここではCMOSインバータ回路の論理しきい値の比較結果情報を用いた方法を説明するが、論理しきい値の大きさの順位を用いる方法も全体の流れは同じである。
第28図には、登録方法が示されている。
▲1▼ 識別番号発生回路から256ビットのCMOSインバータ回路の論理しきい値の比較結果情報を読み出す。
▲2▼ それを識別番号管理台帳に登録し、測定データなどの情報を格納したデータベースと関連付けるために管理番号を設ける。
▲3▼ 登録数を1つ増やす。ここでは、新規に登録される識別番号は、常に登録済みのものと重複しないことが前提だが、新規登録時に登録済みのものとの重複を確認し、何ならかの警告を発するというような手順を追加することも有効である。
第29図は、照合方法が示されている。このシステムでは、登録時と照合時の環境や条件の違いによる識別番号の変動を許容することが特徴である。
▲1▼ 識別番号発生回路から256ビットのCMOSインバータ回路の論理しきい値の比較結果情報を読み出す。これを被識別番号という。
▲2▼ 管理台帳から登録識別番号を順次取り出す。
▲3▼ 登録識別番号と被識別番号を比較する。比較方法については、後述する。
▲4▼ 登録識別番号と被識別番号の比較結果の違いが小さいものを一致候補にする。▲2▼〜▲4▼繰り返すことで、最終的に全ての登録識別番号の中で最も違いが小さいものが同一最有力候補となる。
第30図には、第29図の比較方法の一例の説明図が示されている。被識別番号は、256ビットのCMOSインバータ回路の論理しきい値の比較結果出力の一部である24ビットを取り出して示したものである。識別番号1〜5は、登録識別番号である。その中の網掛け部分は、被識別番号のビットと異なった部分である。右端に不一致ビット数の合計を示す。
第8図を用いて説明したように、識別番号発生回路の”0”、”1”出力パターンは、個々のユニット毎に特有であるから、同一ユニットから出力された識別番号であるかは、パターンを構成するビット数の一致の割合で判定できる。ここでの識別番号は説明のための例に過ぎないが、識別番号5の不一致ビット数が1で、それ以外は5から17と明らかに識別番号5の一致率が際立って高い。よって識別番号5を最有力候補とすることができる。
第31図及び第32図には、CMOSインバータ回路の論理しきい値の順位を用いた場合の識別番号の比較方法の一例の説明図が示されている。第31図は一覧表の形式で示され、第32図はグラフの形式で示されている。ここでは被識別番号の素子の順位、つまりCMOSインバータ回路の論理しきい値の並び方は、説明を簡単にするため、素子番号と同じ順番であるとしている。識別番号1は、素子番号8と9が入れ替わっているだけで残りは一致している。被識別番号と比較し、両者の順位の距離の絶対値の含計は2である。識別番号2は、順位がランダムであり、順位の距離の合計は66、平均は、4.13である,この順位の距離の合計の期待値は、理論上85、平均は5.3であるから、順位の距離の含計が2、平均0.125の識別番号1は、極めて同一である可能性が高いといえる。つまり、本方式では、登録時と照合時の環境や条件の違いによる識別番号の変動を許容するため、被識別番号と登録済みの識別番号とのずれの合計がもつとも小さいものを一致の候補とするものである。
第31図及び第32図中の識別番号3は、素子番号1の順位が5段階ずれている。素子番号2〜6は1段階、残りは0である。順位の距離の含計および、平均はそれぞれ10と0.625である。この値を見る限りは、期待値より十分低い値であるため、一致の候補となる可能性が高い。しかし、素子番号1において順位が5段階もずれることは、起こり難い現象であると考えられる。仮にここに識別番号3と同等か、わずかに大きい順位距離を示すものがあった場含、さらに正確な同一性を確認するために、個々の素子の順位距離の最大隔差を判定の要素に加えることが有効である。具体的な判定基準の例としては、「順位距離の合計が16以下である」という基準に「各素子の順位距離が2以下である」といものを追加することである。実際の判定基準は、識別番号発生回路の特性や応用されるシステム毎に異なる。
第31図、第32図は、識別番号のための素子の数、すなわちCMOSインバータ回路数が16の場合を例示している。より高い識別能力を満たすためなどの事情で、識別番号のための素子数を増大したい場合はある。そのためには、例えば第20図に示したような構成を拡張する方法が最も単純な方法の一つとなる。第20図の構成での素子数増大は、その数に対応したCMOSインバータ及びスイッチMOSFETの設定と、その数に対応してのカウンタビット数の設定と、デコーダの設定によって可能となる。素子数増大の更に別な方法としては、例えば16個のCMOSインバータを主として構成された識別番号発生回路の複数個を同一半導体集積回路装置内に配置する方法を取ることができる。
半導体集積回路装置LSIは、前工程から払い出された後、ウエハ状態でのプローブ検査や、パッケージに組立てられた状態での選別試験などで不具合が検出される。メモリや比較的大規模なメモリを混載したロジックLSIなどでは、プローブ検査時に検出された不良メモリセルを予備のメモリセルに置き換える、いわゆる冗長救済技術が取り入れられている。近年の半導体加工技術の微細化や高速化、高性能化にともない、最終選別工程にて製品の不良が多く検出されるということが起こっている。しかも半導体集積回路装置LSIは大規模化しており、このような製造工程の後で不良が発覚することは、コストの増加をもたらし問題である。
そこで、組立て後の製品において検出された不良を、再度救済したいという要求が高まっている。例えばメモリ部を例にすると、バーイン工程などで不良化したチップを集め、不良チップに含まれる劣化ビットを、残りの予備メモリセルで再度救済しようとするものである。
この再救済技術について具体的に検討してみると、救済技術には次の2つの代表的な方法が考えられる。第1の方法は、各LSIに独立な番号を付け、プロープ検査工程の救済情報を全てのメモリチップ毎に管理するものである。再救済を行う時には、メモリチップからチップの番号を取り出し、プロープ検査工程で採取した救済情報を管理コンピュータから引き出し、これを基に未使用メモリセルを割り出し再救済を行うものである。第2の方式は、再救済を行う毎にメモリチップから、最初の救済情報を取り出す方式である。これはいわゆるアドレスロールコールと呼ばれる技術を使うものである。
これらの再救済技術を適用するためには、次のような技術が必要となる。第1の方式では、各メモリチップに独立な番号を付ける必要がある。これはプローブ検査後に行う救済の際に、識別番号をプログラムすることで実現することが可能である。また、第1及び第2の方式とも、再救済時は電気的なプログラムが可能な素子を内蔵する必要がある。電気的なプログラムが可能な素子としては、現在ポリシリコンを電流により溶断する方式や、絶縁膜を高電界で破壊する方式、FLASHメモリを用いる方式などが考えられるが、いずれも工程の増加やプログラミング素子の信頼性、周辺回路の増加などの副作用が考えられる。
上記の方式はいずれも本体LSI内に何らかのプログラミング素子を搭載するものであった。本願発明者においては、別の角度から、両者を別々のチップに分ける第3の方式を検討した。この第3の方式の特徴は、プログラム専用チップに、そのプログラムに適した専用プロセスを適用できることである。この第3の方式においても次のような問題を有する。
1つは、本体LSIとプログラミング専用チップをいかに対応させるかである。この問題の解決方法を、マルチチップモジュールを例に考えてみる。マルチチップモジュールの場合、最終的に両チップはモジュール基板上で1つの半導体集積回路装置になる。しかし各チップは、モジュールに組み立てられるまでは、組み合わせが厳密に管理されていなければならない。これを実現するLSI製造ラインを構築することは容易ではない。そこで、本体LSIに識別番号を付け、モジュール基板上に実装された状態で本体LSIの識別番号を読み出し、プログラミング専用チップにその本体LSIに対応する情報をプログラムする方法が考えられる。
プログラム方法として、例えばレーザ照射装置で切断する技術を用いた場合、かかるレーザ照射切断装置はウエハ状態のチップのフューズを切断することはできるが、パッケージやモジュール上のチップの切断は難しい。何故なら、パッケージやモジュール上のチップのヒューズ座標とレーザビームのアライメントは技術的に困難で、仮にできたとしても個々のチップ毎にアライメントが必要でありスループットが極めて低いためである。そもそも、レーザ照射前に、本体LSIの識別情報をどのように読み出すかも問題である。そのため、プログラミング専用チップは、本体LSIの識別番号の読み出しと、プログラムが同一装置上で連続的に実行可能な、電気的プログラム方式に限られてくる。
よって、上記第3の方法の現実的な形式は、「識別番号を付けた本体LSIと、電気的なプログラミング素子を持つプログラム専用チツプを、マルチチップモジュール上に実装しプログラムする」というものである。しかし、この第3の方式も、いくつかの制約の上に成立し、必ずしもLSIの生産活動において、例えばコストや信頼性の面で最善であるとは限らない。
その制約の一つは、マルチチップモジュールの使用が前提となることである。だが、マルチチップモジュールを使わず、例えば直接ボード上に2つのチップを組み合わせる方法をとることは、さらに非現実的である。
二つめの制約とは、プログラミング専用チップに使うプログラミング素子に、電気的プログラムが可能な、例えばポリシリコンフューズや、FLASHメモリ、FRAMなどのプロセスを用いなければならないことである。これらの素子は、いずれも特殊なプロセスを必要とし、周辺回路の規模が大きく、また信頼性の点でも問題がある考えられる。これらの問題が少なく、また比較的安価な方式としてレーザ切断メタルフューズを用いるプログラミング方式があるが、前述のように、この第3の方式とは相性が良いとはいえない。
三つめの問題は、本体LSIの識別番号のプログラム(刻印)である。このプログラムにも、レーザフューズや、電気的プログラム素子が必要となる。しかし、プログラム専用チップを別チップ化したにも関わらず、本体LSIにも同様のプロセスを追加すると、本体LSIのコストダウンのメリットが減少してしまう。そこで、これらの問題を解決するため、CMOSインバータ回路の論理しきい値のバラツキを用いた識別番号発生回路が極めて有益なものとなる。
第33図には、この発明が適用される半導体集積回路装置の一実施例の構成図が示されている。まず本体LSIのプロープ検査を行う。この時、例えばLSIに搭載されたメモリ部に不良があった場合、不良メモリセルを予備メモリセルに置き換えるための救済情報を作成する。通常の汎用メモリなどでは、この後レーザ救済などを行うが、この実施例の半導体集積回路装置では、本体LSIはそのままダイシングされ組立てられる。さらにその後エージング、選別などの工程で検出された不良情報をプローブ検査時の救済情報に追加する。最終救済情報は、プログラミング専用チップに書き込まれる。本体LSIとプログラム専用チップはマルチチップモジュールとして組み合わせて使用する。
第34図には、この発明が適用される上記マルチチップモジュールの一実施例のブロック図が示されている。本体LSIとプログラム専用チップとは、データ交換制御回路を通してクロックに同期してデータがシリルアルに伝達される。つまり、本体LSIの識別番号発生回路で生成された識別番号は、データ交換制御回路を通してプログラム専用チップに伝えられる。
プログラム専用チップでは、1つのユニット分に対応した複数の登録番号(識別番号)とその欠陥救済情報が一対一に対応してプログラミングデータとして保持されている。プログラム専用チップは、上記本体LSIから前記データ交換制御回路を介して伝えられた識別番号が計数器を介して被識別番号レジスタに登録される。
照合回路は、かかる被識別番号とプログラミングデータの中の登録識別番号との比較照合を行う。この照合動作は、前記第30図ないし第31図に示したアルゴリズムに従って登録時と照合時の環境や条件の違いによる識別番号の変動を許容しつつ判定を行う。一致候補番号が検出されると、プログラミングデータの中のレジスタデータがデータ読み出し回路に読み出される。そして、データ交換制御回路を介して前記識別番号とは逆に、プログラム専用チップから本体LSIに向けて、救済情報が伝えられる。この救済情報は、シリアル/パラレル変換されてデータレジスタに保持され、欠陥救済に用いられる。
プログラム専用チップは、1つのユニットに対応した複数チップの欠陥救済情報を持っているので、1ユニット分の複数の本体LSIに対して1種類のプログラム専用チップが形成されて共通に組み合わされて用いられる。そのため、本体LSIとプログラム専用チップとを一対一に対応させて製造、管理及び組み立てる必要はない。
第35図には、プログラム専用チップの一実施例のブロック図が示されいてる。プログラム専用チップは、特に制限されないが、識別番号解読回路、照合回路及びプログラミングデータとデータ読み出し回路等から構成される。登録識別番号、レジスタデータはフューズのレーザー照射による選択的な切断によって登録される。
照合回路では、前記第30図や第31図の判定アルゴリズムに対応し、減算器を用いて減算結果の絶対値から比較器1で上限値と比較して、乖離検出を行う。比較器2では順次置き換えられる最小累積距離を基準にして上記累算器から出力される累積距離を比較して判定回路により、前記乖離検出信号とともに1〜Nから1つの一致候補番号を出力する。この一致候補番号によりレジスタデータが選択されて、データ読み出し回路に伝えられる。上記データ読み出し回路は、ECC機能(誤り訂正機能)を持つようにされる。これによりデータの信頼性が高められる。
第36図には、本願に係る識別番号発生回路を搭載した半導体集積回

Figure 0005013387
構成図が示されている。この実施例では、本体LSIをDRAMとSRAMが混載された大規模システムLSIとし、プログラム専用チップはレーザ切断メタルフューズの使用を前提としている。以下、図36図を用いて製造工程の流れを説明する。
▲1▼ 本体LSIをプローブ試験テスタにより試験する。DRAMやSRAMの不良メモリセル救済情報、内部電源回路トリミング設定値、ディレイ回路設定値などと一緒に、LSI内の識別番号をホストコンピュータに転送する。ホストコンピュータは、送られた情報やその他の製造管理情報などと連結しデータベースに格納する。
▲2▼ 本体LSIウエハをダイシングする。
▲3▼ 本体LSIのみ、マルチチップモジュール基板に仮実装する。本図では、本体LSIは1つであるが複数であることもある。
▲4▼ 選別試験テスタにより本体LSIから識別番号を読み出し、ホストコンピュータに送る。ホストコンピュータは、識別番号から本体LSIを認識し、個々の本体LSIに必要な情報をテスタに返す。必要な情報とは、上記の不良メモリセル救済情報や、本体LS1識別情報などホストコンピュータによりデータベースで管理されていたものである。これを本体LSIレジスタ情報と呼ぶ。選別試験テスタは、本体LSIレジスタ情報を、例えば不良メモリセル救済情報であれば、本体LSI内の救済回路の救済アドレスレジスタに格納し、内部電源回路設トリミング定値であれば内部回路内のトリミング値設定レジスタに格納する。
選別試験テスタは、本体LSIレジスタ情報設定後、プローブ試験ではできないような高速動作試験などを行う。さらにここで新たに不良になったものについては、その不良情報をホストコンピュータに転送する。ホストコンピュータは、送られた不良情報とで採取した情報を合わせ再救済や調整が可能であるか解析し、再びデータベースに格納する。
▲5▼ プログラム専用チップに、本体LSIに必要なレジスタ情報をプログラムする。さらに必要であれば、製造管理情報や、顧客情報、暗号、機能情報などのプログラムを行う。プログラム専用チップは、1チップに複数の本体LSIの情報を格納できる。例えば、100個の本体LSI分の容量があるとすると、レーザ切断装置は、ホストコンピュータから100個の本体LSI分の識別番号とレジスタ情報を受け取り、受け取った情報をもとに、100個のプログラム専用チップに全て同じ100本体LSI分のレジスタ情報をプログラムする。
ここで、プログラム専用チップのフューズ切断時間を見積もってみる。例えば、1個の本体LSI当たりのプログラムビット数が1000ビット、1個のプログラム専用チップに100本体LS1分格納(登録)できるとすると、1つのプログラム専用チップは10万本(1000×100)のヒューズを搭載する。最新のレーザ切断装置の能力は、毎秒5000パルス以上であるので、約20秒で10万本すなわち1個のプログラム専用チップの切断が可能である。100チップでは、2000秒(33分)である。また、プログラム専用チップの面積は、1つのフューズの大きさを15平方マイクロンとすると、フューズ部だけで1.5平方ミリメートル、周辺回路やパッドを含めると約3平方ミリメートルである。
▲6▼ レーザ切断不良チップを除去するため、プローブ検査を行う。なお本工程の前に、チップを保護する保護膜を付ける工程を付加することもある。検査データパターンは、ホストコンピュータから受け取る。ここで、レーザ切断不良チップが発生することもあるので、前記工程▲5▼でプログラムされるチップ数は、100個よりも多めとする。この数は歩留の実績によって調整する。ここで、プログラム専用チップが本体LSIより少なく不足した場合、余つた本体LSIは回収され別のグループに混成される。逆に、プログラム専用チップが余つた場合は廃棄する。いずれにしても損害になるが、貴重な本体LSIを廃棄するよりは経済的である。
▲7▼ プログラム専用チップをダイシングする。ダイシングされたチップは、工程▲6▼において同一のプログラムがされた100個と余裕分がピックアップされ、本体LSIに対応するグループ(ロット)にまとめられる。
▲8▼ プログラム専用チップをマルチチップモジュールパッケージに実装する。この時、前記工程▲4▼と▲6▼で対応付けられたグループが組み合わされなければならない。しかし、個々の本体LSIとプログラム専用チップを一対一で対応させる必要がないので、従来の組立工程と比べ大幅な工程の変更は必要ない。なお、本実施例では、本組立工程では後の分離
Figure 0005013387
しもこの方法に限定するものではない。
▲9▼ 完成したマルチチップモジュールが最終選別試験される。プログラム専用チツプには、上記実施例では、100チップ分の救済情報が収められて(登録されて)いる。ボード上の本体LSIが立ち上がる際、本体LSIとプログラム専用チップの間でデータ交換が行われる。具体的には、本体LSIから識別番号がプログラム専用チップに送られ、プログラム専用チップは、送られた識別番号と登録された識別番号を比較し、モジュールに実装された本体LSIを認識し、救済情報など必要なレジスタ情報を本体LSIに送る。本体LSIは、送られたレジスタ情報をもとに内部の初期設定を行う。その後、最終試験が行われる。含格したものは、次の封止工程に送られ、不合格のものは、分離工程に送られると同時に、不良情報がホストコンピュータに送られ、再生可能であるか解析される。
Figure 0005013387
る。
Figure 0005013387
れる。
Figure 0005013387
Figure 0005013387
SIから識別番号が読み出され、それに対応する過去のプロープ試験情報、選別試験情報、最終選別試験情報などがホストコンピュータから取り出される。また図示してしないが、この新たな再生可能品について、非再生品と同様にプログラム専用チップが作成され同様の工程を進行する。プログラム専用チップとして、電気的にプログラム可能な素子によるものに置き換えることもできる。この場合、工程数が削減できる。
第37図には、本願に係る識別番号発生回路を搭載した半導体集積回路装置を回路実装ボードに組み立てる場合の一実施例の製造工程▲1▼ない
Figure 0005013387
▲1▼ 本体LSIをプローブ試験テスタにより試験する。DRAMやSRAMの不良メモリセル救済情報、内部電源回路トリミング設定値、ディレイ回路設定値などと一緒に、LSI内の識別番号をホストコンピュータに転送する。ホストコンピュータは、送られた情報やその他の製造管理情報などを連携しデータベースに格納する。
▲2▼ 本体LSIウエハをダイシングする。
▲3▼ 本体LSIをパッケージに組み立てる。
▲4▼ 第36図の工程▲4▼と同じ。
▲5▼ 第36図の工程▲5▼と同じ。
▲6▼ プログラム専用チップをダイシングする。ダイシングされたチップは、第36図の実施例と同様に、本体LSIに対応するグループ(ロット)にまとめられる。
▲7▼ 第36図の工程▲7▼と同じ。
▲8▼ 本体LSIとプログラム専用チップを回路実装ボードに実装する。この時、前記工程▲4▼と▲6▼とで対応付けられたグループが組み合わされなければならない。しかし、個々の本体LSIとプログラム専用チップを一対一で対応させる必要がないので、従来の組立工程と比べ大幅な工程の変更は必要ない。
▲9▼ 完成したボードが実装試験される。ボード上の本体LSIが立ち上がる際、本体LSIとプログラム専用チップの間でデータ交換が行われる。本体LSIまたはプログラム専用チップおよびボード実装にともなう不具合が確認されたものは、分離工程に送られると同時に、不良情報がホストコンピュータに送られ、再生可能であるか解析される。
Figure 0005013387
れる。
Figure 0005013387
る。今回のレジスタ情報は、前回のレジスタ情報に実装試験結果が加えられたものである。
Figure 0005013387
たプログラム専用チップとともに1つの実装ボードに実装され、以降同様の工程を進行する。
Figure 0005013387
なお、ここに示した実施例は、一実施例にすぎず、適用される製品や既存の生産ラインの形態により変化する。
第38図には、本願に係る識別番号発生回路を搭載した半導体集積回
Figure 0005013387
▲1▼ 本体LSIをプローブ試験テスタにより試験する。DRAMやSRAMの不良メモリセル救済情報、内部電源回路トリミング設定値、ディレイ回路設定値などと一緒に、LSI内の識別番号をホストコンピュータに転送する。ホストコンピュータは、送られた情報やその他の製造管理情報などを連携しデータベースに格納する。
▲2▼ 本体LSIウエハをダイシングし、救済可能チップを選別する。
▲3▼ 本体LSIをベビーボードに仮組み立てする。
▲4▼ 組み立て不良などをチェック後に、エージングを行う。このとき、ベビーボード上のチップからは識別番号を読み出し、ホストコンピュータからは個々のチップに対応した救済データを取り出、ベビーボード上のチップに格納させる。
▲5▼ テスタによる選別を行う。
▲6▼ ベビーボードから本体LSIを分離する。
▲7▼ 本体LSIを出荷する。
▲8▼ 顧客にて本体LSIと同時にプログラムデバイスを回路実装ボードに実装する。
▲9▼ 本体LSIから識別番号を取り出す。
Figure 0005013387
上記実装された本体LSIに対応したデータを受け取り、上記プログラムデバイスに転送されてデータを格納する。通信回線を用いずに例えばCDROMのような電子メディアを使って配布してもよい。
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以上の各実施例の半導体集積回路装置の製造方法においては、
(1) 本体LSIとプログラム専用チップの組み合わせは、プログラム専用チップに登録される本体LSI数であるため、一対一の管理が不要となり、生産性が向上するとともに既存の生産設備の変更が少なくて済む。
(2) プログラム専用チップにレーザ切断フューズが使用できる。メタルフューズの他の電気的プログラミング可能な素子に対しての長所は、標準CMOSプロセスに対して変更が小規模、本体LS1の仕様に合わせた設計変更が容易であり、プロセスの世代に依存しないことなどである。標準プロセスからの変更点は、最終配線層形成とパッシベーション工程である。
(3) 本体LSIレジスタは、ラッチ回路でよいので面積が小さく、本体LSIのチップサイズ低減になる。
(4) 本体LSIにチップ識別番号発生回路を搭載すれば、本体チップにプログラマブル素子プロセスを追加する必要がない。
(5) プログラム専用チップの置き換え(リペア)ができる。モジュールやポードに実装後に本体LSIに修正や問題が発生した時、プログラム内容を変更したチップを交換することで対応できる。
(6) ホストコンピュータを中心とした情報の交換を、ネットワークを利用して実現することで離れた場所の製造工場を使用することができ、経済的な生産活動が可能となる。
第40図は、CMOSインバータの論理しきい値のバラツキを乱数発生器に応用した実施例である。より具体的な実施例として、第39図のような特定用途向けLSIを用いて説明する。このLSIは、玩具用ロボットの制御のためである。現在、市販されている玩具用ロボットは、特に愛玩用飼育ロボットなどは工場出荷時点では、画一的な性格を持っている。しかし、それを実際の生物や動物に似せるために、例えばオスかメスという性別、気性、運動能力いった先天的あるいは遺伝的な特徴を持たせることで、それを保有する購入者に対し、さらに生き物としての強い感情を抱かさせることができる。
第40図では、先天的な特徴を、プログラムなしでLSIが製造された時に専用LSIに持たせるための最も単純な回路である。これは、2進数で4ビットの乱数を出力するもので、各ビットの出力値は個々のLSIごとにランダムに発生する,例えば、D0はオスかメスを決定する。D1は気性を、D2とD3は飼い主に対する依存度を4段階で決定する。なお、D0とD1、D2とD3に2種類の回路方式を示しているが、基本的に2つのCMOSインバータの論理しきい値の違いを取り出すことは変わらない。
このような先天的は個性をロボットに持たせることは、他の方法でも可能ではある。例えば、制御プログラムの中身のパラメータを個々に変更することで可能ではある。しかし、それは製造メーカーによりプログラム、つまり人間によって作られたものであるという感覚が否めない。本実施例で示した方法によると、個々の個性は製造したメーカーにもコントロールできないという、いわば「神の摂理」のようなものが感じられて商品としての価値が高まる。
第41図は、企業間の電子部品調達市場における不正行為や様々なトラブルを軽減することを目的とした、本願発明に係るチップ識別番号発生回路の利用例の他の構成図が示されている。
工場から出荷される半導体LSIには、前記のようなチップ識別番号発生回路が組み込まれている。工場すなわちメーカは、出荷品全てのチップ識別番号を採取する。チップ識別番号は、ランダムであるので管理上都合の良いLSI管理番号と対応させる。さらに各種の管理情報、例えば生産ライン名や製造日などと関連付ける。
第41図の▲1▼のように顧客Aに直接納入する場合、製品を梱包したユニット(箱など)番号や顧客番号などの帳票データなどの情報をデータベースの管理情報に追加する。品物を受け取つた顧客Aは、受け入れ検査時にチップ識別番号を全LSIまたは抜き取つたLSIから読み出す。次に顧客Aは、例えばインターネツトなどのネットワークを通じメーカのデータベースにアクセスする。データベースから、入荷したユニツトに含まれるLSIのチップ識別番号を取り出し、入荷したLSIから読み出した識別番号と比較する。識別番号どうしが一致すれば、製品の納入が正しいことが確認できる。この手法は汎用品でも顧客カスタム品でも可能であるが、特にカスタム品の場合有効である。
第41図において、仲介業者(卸業者)が介入する場合を想定してみる。工場出荷は、上記と同じである。受け取った1次卸業者は、通常梱包を開梱しないが、ユニット番号をメーカのサーバに照会すると同時に、次の納品先情報などを登録する。さらに2次、3次の卸業者も同様にする。最終顧客は、前記▲1▼と同様に入荷したLSIの識別番号をLSIから読み出し、メーカのデータベースに照会する。以上のシステムを構築することで次のような効果が期待できる
(1)納入品の取り違えが防止できる。
(2)仲介業者による中古品の入れ替えなどの不正行為を防止できる。
(3)返品による不良品および中古品の再販を防止できる。
(4)流通ルートの確認ができる。
第42図には、この発明に係る半導体集積回路装置の他の一実施例の模試的平面図が示されている。同図は、半導体装置の樹脂封止体の上部を除去した状態の模式的平面図であり、MCP(ulti hip ackage)型と呼称される半導体装置に適用される。この実施例のMCP型半導体装置においては、2つの半導体チップを積層して1つのパッケージに組み込んだものである。このうち半導体集積回路装置10はベースチップとされて第33図、第34図等の本体LSIとされる。そして、その上に搭載された半導体チップ20が前記プログラム専用チップとされる。この実施例のQFP型半導体装置30Aは、2つの半導体チップ(本体LSI10,フログラム専用チップ)を上下に積層し、この2つの半導体チップを1つの樹脂封止体17で封止した構成になっている。
本体LSI10及びプログラム専用チップ20は異なる平面サイズ(外形寸法)で形成され、夫々の平面形状は方形状で形成されている。本実施形態において、本体LSI10の平面形状は例えば4.05[mm]×4.15[mm]の長方形で形成され、プログラム専用チップ20の平面形状は例えば1.99[mm]×1.23[mm]の長方形で形成されている。
本体LSI10及びプログラム専用チップ20は、例えば、単結晶シリコンからなる半導体基板と、この半導体基板の回路形成面上において絶縁層、配線層の夫々を複数段積み重ねた多層配線層と、この多層配線層を覆うようにして形成された表面保護膜(最終保護膜)とを有する構成となっている。
本体LSI10の互いに対向する回路形成面(一主面)10A及び裏面(他の主面)のうちの回路形成面10Aには、複数のボンディングパッド11が形成されている。この複数のボンディングパッド11は、本体LSI10の多層配線層のうちの最上層の配線層に形成されている。最上層の配線層はその上層に形成された表面保護膜で被覆され、この表面保護膜にはボンディングパッド11の表面を露出するボンディング開口が形成されている。
プログラム専用チップ20の互いに対向する回路形成面(一主面)20A及び裏面(他の主面)のうちの回路形成面20Aには、複数のボンディングパッド21が形成されている。この複数のボンディングパッド21は、プログラム専用チップ20の多層配線層のうちの最上層の配線層に形成されている。最上層の配線層はその上層に形成された表面保護膜で被覆され、この表面保護膜にはボンディングパッド21の表面を露出するボンディング開口が形成されている。
本体LSI10のボンディングパッド11及びプログラム専用チップ20のボンディングパッド21の平面形状は、例えば65[μm]×65[μm]の正方形で形成されている。
本体LSI10の複数のボンディングパッド11は、本体LSI10の4つの辺(互いに対向する2つの長辺(10A1,10A2)及び互いに対向する2つの短辺(10A3,10A4))に沿って配列されている。プログラム専用チップ20の複数のボンディングパッド21は、EEPROM用チップ20の4つの辺(互いに対向する2つの短辺(20A1,20A2)及び互いに対向する2つの長辺(20A3,20A4))に沿って配列されている。
プログラム専用チップ20は、プログラム専用チップ20の他の主面である裏面が本体LSI10の回路形成面10Aと向かい合う状態で本体LSI10の回路形成面10A上に配置され、接着層15を介在して本体LSI10の回路形成面10Aに接着固定されている。本実施形態において、接着層15としては例えばポリイミド系の接着用樹脂フィルムを用いている。
本体LSI10は、その裏面がダイパッドと向かい合う状態で、接着層を介在してダイパッドに接着固定されている。ダイパッドには4本の吊りリード6が一体化され、これらのダイパッド5及び4本の吊りリード6で支持体が構成されている。
樹脂封止体17の平面形状は方形状で形成されている。本実施形態において、樹脂封止体17の平面形状は例えば10[mm]×10[mm]の正方形で形成されている。樹脂封止体17は、低応力化を図る目的として、例えばフェノール硬化剤、シリコーンゴム及びフィラー等が添加されたエポキシ系の樹脂で形成されている。この樹脂封止体17の形成においては、大量生産に好適なトランスファモールド法が用いられている。トランスファモールド法は、ポット、ランナー、流入ゲート及びキャビティ等を備えた成形金型を使用し、ポットからランナー及び流入ゲートを通してキャビティの内部に樹脂を注入して樹脂封止体を形成する方法である。
本体LSI10の周囲には、樹脂封止体17の各辺に沿って配列された複数のリード2が配置されている。複数のリード2の夫々は、内部リード部(インナーリード)及びこの内部リード部と一体に形成された外部リード部(アウターリード)を有する構成となっている。各リード2の内部リード部は樹脂封止体17の内部に位置し、外部リード部は樹脂封止体17の外部に位置する。即ち、複数のリード2は、樹脂封止体17の内外に亘って延在している。各リード2の外部リード部は、面実装型リード形状の1つである例えばガルウィング型リード形状に折り曲げ成形されている。
この実施例では、本体LSI10には、前記のようにCMOSインバータ回路の論理しきい値の大小関係で生成される識別番号発生回路を備えている。このようなCMOSインバータ回路を用いた場合には、本体LSIに動作電圧を供給し、識別番号発生回路を動作させるような制御信号の入力が必要である。そのために、簡単な構成ではあるが特別な電源供給装置と信号読み出し装置が必要になる。
半導体集積回路装置が流通経路にあるとき、その識別番号を知りたいて時がしばしば生じ、その環境のもとでは動作電圧の供給ができない場合も考えられる。本願の発明思想は、半導体集積回路装置の製造工程の過程で同一の形態からなる複数の識別要素のプロセスバラツキに対応した物理量の大小関係を判定するものである。半導体集積回路装置では、複数のリードを有し、そのリード幅dは一律になるようにプレス等により形成される。
しかしながら、複数のリードの幅d1,d2等はプロセスバラツキが生じるものとなる。そこで、複数のリードのリード幅d1、d2等を光学装置で測定し、その大小比較を行うことにより、前記CMOSインバータ回路の論理しきい値と同様にプロセスバラツキを利用した識別番号生成に利用するものである。この構成では、測定装置によりリードのリード幅を複数個測定し、その大小関係を判定することで前記同様な半導体集積回路装置に固有の識別番号を判定することができる。
つまり、半導体集積回路装置の出荷前に前記のように16本のリードを決めておいて、そのリードの幅、あるいはリード間のピッチ等を測定し、その位置情報と大小関係をデータベース化して保持させる。リード幅ピッチを測定する場合、リード2がパッケージ17から突出する部分で行うことが望ましい。この測定は、光学装置により単時間で行うことができるから出荷時の識別番号の判定にはさほど時間を要しない。
CMOS回路を搭載しない半導体集積回路装置にも利用できるし、CMOS回路の半導体集積回路装置では、前記CMOSインバータ回路の電気的な識別番号と組み合わせて使用するものであってもよい。このような2通りの物理量のバラツキを総合的に判断して識別番号の判定をより確実にすることができる。
第43図には、この発明に係る識別番号発生回路の他の一実施例の基本的回路図が示されている。前記実施例では、第7図に代表される回路により、複数のCMOSインバータ回路のバラツキの論理しきい値の順番を識別番号とするものであった。これに対して、この実施例では、2つのCMOSインバータ回路INV1とINV2の論理しきい値の比較結果を識別番号の1ビットにするものである。この考えは、前記第40図の実施例でも利用されている。
この実施例では、2つのCMOSインバータ回路INV1とINV2の論理しきい値の比較は、次のようにして行われる。インバータ回路INV1の入力端子と出力端子との間には、短絡用のNチャンネル型MOSFETQ2が設けられる。特に制限されないが、このCMOSインバータ回路INV1の入力端子と電源電圧VDDとの間には、Pチャンネル型MOSFETQ1が設けられる。これらのMOSFETQ1とQ2のゲートには、識別番号回路イネーブル信号ENが供給される。
上記インバータ回路INV1の出力端子は、上記インバータ回路INV2の入力端子に接続される。このインバータ回路INV2の出力信号は、同様なCMOSインバータ回路INV3ないしINV5の縦列回路からなる増幅回路により2値化されて出力端子OUTから識別番号出力が形成される。
識別番号回路イネーブル信号ENがロウレベルとき、回路は非活性状態であり、MOSFETQ1がオン状態となりCMOSインバータ回路INV1の入力端子には電源電圧VDDに対応したハイレベルが供給される。このとき、MOSFETQ2はオフ状態にされ、インバータ回路INV1の出力信号はロウレベルにされ、以下、インバータ回路列INV2〜INV5により、ハイレベル、ロウレベル…のように順次に反転信号が伝達される。
CMOSインバータ回路を構成するMOSFETは、そのゲートバイアス電圧の印加状態によっては、その特性が不所望に変化してしまう可能性を持つ。Pチャンネル型MOSFETとNチャンネル型MOSFETとでは、第19図に対する説明で紹介し、また次の第44図でも説明するようなNBTI現象による影響もあり、Pチャンネル型MOSFETの方が比較的大きな特性変動を生ずる可能性が高い。
第43図の識別番号回路の非活性状態時オン状態となるプルアップ動作のMOSFETQ1は、初段CMOSインバータ回路の貫通電流防止の作用と共に、かかる初段CMOSインバータ回路におけるPチャンネル型MOSFETのゲート電位をそのソース電位すなわち電源電位レベルの高電位に維持させることによって、かかるPチャンネル型MOSFETの特性変動を充分に抑える作用を持つ。
識別番号回路が活性化されるとき、つまり識別番号を生成するときには、上記信号ENがハイレベルにされる。これにより、CMOSインバータ回路INV1は入力と出力とがMOSFETQ2により短絡させられて、その論理しきい値電圧に対応した電圧を生成する。CMOSインバータ回路INV1の論理しきい値に対応した電圧は、CMOSインバータ回路INV2の入力端子に供給される。CMOSインバータ回路INV2は、自身の論理しきい値電圧と上記CMOSインバータ回路INV1の論理しきい値に対応した電圧とを比較する。
上記インバータ回路INV1の論理しきい値がインバータ回路INV2のそれより低い時、その出力電位は、インバータ回路INV2の論理しきい値電圧より高くなる。つづく、インバータ回路INV3、INV3、INV5によって上記インバータ回路INV2の出力信号は増幅され、ノードN5の電位はVSS近くになる。上記とは逆にインバータ回路INV1の論理しきい値がインバータ回路INV2のそれより高い時、その出力電位は、インバータ回路INV2の論理しきい値電圧より低くなる。つづく、インバータ回路INV3、INV3、INV5によつて上記インバータ回路INV2の出力信号は増幅され、ノードN5の電位はVDD近くになる。
第44図には、この発明に係る識別番号発生回路の他の一実施例の回路図が示されている。同図においては、動作に特徴があるので、それを説明するために動作状態1と動作状態2に対応した2つの回路が合わせて示されている。
前記第43図で説明した実施例のように、2つのCMOSインバータ回路INV1,INV2の論理しきい値差により識別情報を得るものでは、その差が小さい時でも出力信号の再現性を保証することが重要である。特にPチャンネル型MOSFETのしきい値電圧(CMOSインバータ回路の論理しきい値ではない)は、近年のデバイスで顕著になつたNBTIという現象により変動することを考慮することが必要である。つまり、NBTIという現象により上記の2つのCMOSインバータ回路のうち、一方のCMOSインバータ回路のPチャンネル型MOSFETのしきい値電圧が変動して、かかるCMOSインバータ回路の論理しきい値も影響を受けて、上記2つのCMOSインバータ回路の論理しきい値差が逆転したのでは、それより生成される識別情報の信頼性が低下するという問題が生じる。
この実施例では、かかる識別番号の再現性の保証と、経時変化に対する耐性を高めるためにラッチと帰還経路を加えたものである。つまり、前記のような増幅回路を構成するインバータ回路INV5の出力信号は、スイッチSW1を介してラッチ回路を構成する入力側のCMOSインバータ回路INV6の入力に伝えられる。このインバータ回路INV6の出力信号はインバータ回路INV7の入力に伝えられ、かかるインバータ回路INV7の出力信号がスイッチSW2を通して上記インバータ回路INV6の入力に帰還される。また、上記インバータ回路INV7の出力信号は、スイッチSW3を介して前記インバータ回路INV1の入力に帰還される。
第44図の動作状態1は、識別情報を生成する動作が示されており、スイッチSW0がオン状態となってCMOSインバータ回路IVN1の入力と出力とを短絡して論理しきい値電圧に対応した電圧を出力ノードN1に生成する。前記のように上記CMOSインバータ回路INV1の論理しきい値に対応された電圧がCMOSインバータ回路INV2に入力されることにより、CMOSインバータ回路INV2の出力ノードN2には、上記論理しきい値電圧の差に対応した電圧が得られ、増幅回路を構成するCMOSインバータ回路INV3〜INV5により増幅される。
インバータ回路INV1の論理しきい値がインバータ回路INV2のそれより低い時、ノードN2の電位は、INV2の論理しきい値電圧より高くなる。つづく、インバータ回路INV3、INV4、INV5によつてINV2の電位と論理しきい値の差は増幅され、ノードN5の電位はVSS近くになる。この時、ラッチ回路のスイッチSW1はオン状態に、スイッチSW2はオフ状態となり、上記オン状態のスイッチSW1を介して増幅信号が伝えられて、インバータ回路INV6の入力ノードN6、インバータ回路INV6の出力ノードN7、インバータ回路INV7の出力ノードN8の電位は、それぞれVSS、VDD,VSSとなる。
第44図の動作状態2は、フィードバック動作が示されており、ラッチ回路のスイッチSW1はオフ状態に、スイッチSW2はオン状態となり上記状態が保持される。スイッチSW0がオフ状態にスイッチSW3がオン状態となり、ノードN8の保持電圧がCMOSインバータ回路IVN1の入力にフィードバックされる。
これにより、インバータ回路INV1のゲート入力は、ノードN8すなわちVSS電位となる。また、INV2のゲート入力は、VDDとなる。つまり、インバータ回路INV1のPチャンネル型MOSFETのゲート電位はVSSである。これは、当該Pチャンネル型MOSFETにとって、NBTIを加速させる条件であり、この状態を長く保持すると当該MOSFETのしきい値(論理しきい値ではない)電圧は徐々に高くなる傾向となる。必ずしも高くなる確証はないが、少なくとも低くなる条件ではない。インバータ回路INV1のPチャンネル型MOSFETのしきい値が高くなるように変動すると、Nチャンネル型MOSFETとの関係で相対的にインバータ回路INV1の論理しきい値電圧は低くなる。
一方、インバータ回路INV2のPチャンネル型MOSFETにとつてみると、ゲート電位はVDDであり、これはNBTIの加速が起こりにくい条件であるため、インバータ回路INV2の論理しきい値電圧の変化は比較的小さい。すなわち、動作状態2が継続されことによってインバータ回路INV1の論理しきい値は低く変動し、インバータ回路INV2のそれを維持するため、相対的にもとのしきいい値の差が拡大されることになる。これにより、論理しきい値の差が小さい場合でも、再現性の低い識別ビットの再現性が上がり、経時変化に対し耐性の高い識別番号発生回路が実現できる。
なお、インバータ回路INV1の論理しきい値がインバータ回路INV2のそれより高い時、ノードN2の電位は、INV2の論理しきい値電圧より低くなる。したがって、フィードバック動作においては、ノードN8は増幅されてVDD電位となる。また、INV2のゲート入力は、VSSとなる。つまり、インバータ回路INV2のPチャンネル型MOSFETのゲート電位はVSSである。これは、当該Pチャンネル型MOSFETにとって、NBTIを加速させる条件であり、前記同様にこの状態を長く保持すると当該MOSFETのしきい値(論理しきい値ではない)電圧は徐々に高くなる傾向となる。必ずしも高くなる確証はないが、少なくとも低くなる条件ではない。インバータ回路INV2のPチャンネル型MOSFETのしきい値が高くなるように変動すると、Nチャンネル型MOSFETとの関係で相対的にインバータ回路INV2の論理しきい値電圧は低くなる。
一方、インバータ回路INV1のPチャンネル型MOSFETにとつてみると、ゲート電位はVDDであり、これはNBTIの加速が起こりにくい条件であるため、インバータ回路INV1の論理しきい値電圧の変化は比較的小さい。すなわち、動作状態2が継続されことによってインバータ回路INV2の論理しきい値は低く変動し、インバータ回路INV1のそれを維持するため、相対的にもとのしきいい値の差が拡大されることになる。これにより、論理しきい値の差が小さい場合でも、再現性の低い識別ビットの再現性が上がり、経時変化に対し耐性の高い識別番号発生回路が実現できる。
第44図において、動作状態2が誤った状態にされてしまうことを防ぐ上で、半導体集積回路装置の電源投入毎のような起動時には、半導体集積回路装置における電源リセット回路もしくはイニシャライズ回路のような回路によって先ず第1動作状態が開始され、その後第2動作状態に移行される。これによって、インバータ回路INV6、INV7それ自体の電源起動特性にかかわらずに、適切なフィードバック動作が可能となる。
第45図には、この発明に係る識別番号発生回路の一実施例の具体的回路図が示されている。この実施例では、前記スイッチSW0〜SW3としてNチャンネル型MOSFETとPチャンネル型MOSFETとが並列接続されてなるCMOSスイッチが用いられる。また、インバータ回路INV2と増幅回路を構成する各インバータ回路INV3〜INV5の各入力端子には、CMOSスイッチと電源電圧VDDにプルアップするPチャンネル型MOSFETが設けられる。
そして、フィードバック制御信号FBは、ラッチ回路のスイッチSW1〜SW3の制御の他に、インバータ回路INV1の入力と出力とを短絡させるスイッチSW0をスイッチ制御にも用いられる。つまり、上記フィードバック信号FBの反転信号を形成するインバータ回路INV10の出力信号は、前記のようなCMOSスイッチSW1〜SW3の制御のための他に、ナンドゲート回路G1の一方の入力に供給される。このナンドゲート回路G1の他方の入力には、前記信号ENが供給されており、ナンドゲート回路G1の出力信号と、インバータ回路INV9で形成された反転信号とによってスイッチSW0の制御を行う。
この実施例回路では、かかる識別番号回路が搭載された半導体集積回路装置又は半導体チップに電源電圧が供給された状態で、信号ENがロウレベルなら、Pチャンネル型MOSFETQ11〜Q15がオン状態となり、各CMOSインバータ回路の入力端子に電源電圧VDDのようなハイレベルを供給する。このとき、信号ENのロウレベルと、インバータ回路INV8による反転信号のハイレベルにより、各CMOSインバータ回路INV2ないしINV5の入力端子に設けられたスイッチがオフ状態になっており、各インバータ回路間の縦列接続が切断されているので、入力端子の電圧レベルは、上記MOSFETQ11〜Q15のオン状態に対応したハイレベルにされる。
このことは、半導体集積回路装置や半導体チップに電源供給が行われた状態で、識別番号を取り出さない状態でのCMOSインバータ回路を構成するPチャンネル型MOSFETのしきい値電圧(CMOSインバータ回路の論理しきい値ではない)がNBTIという現象により変動することを防止する上で有益である。
上記信号ENをロウレベルからハイレベルに変化させると、インバータ回路INV1〜INV5を縦列形態に接続させるスイッチがオン状態となり、ゲート回路G1の出力信号がロウレベルとなってスイッチSW0をオン状態にさせる。これにより、CMOSインバータ回路INV1の論理しきい値電圧と、インバータ回路INV2の論理しきい値電圧との差電圧を増幅した信号がインバータ回路INV5の出力から得られる。信号FBがロウレベルのとき、スイッチSW0がオン状態となっており、かかるインバータ回路INV5の出力信号がラッチ回路を構成するインバータ回路INV6,INV7に取り込まれる。
上記の状態で信号FBをロウレベルからハイレベルに変化させると、ラッチ回路ではスイッチSW1がオフ状態になり、スイッチSW2とSW3がオン状態となり上記取り込んだ識別情報を保持し、かつそれに対応した信号をスイッチSW3を通してインバータ回路INV1の入力に帰還させて、インバータ回路INV1〜INV5の入力電圧を設定して前記のようにNBTIを逆に利用した識別番号の保証ないし安定化を図るようにする。このとき、信号FBのハイレベルによりナンドゲート回路G1の出力信号がハイレベルに戻り、上記インバータ回路INV1の入力と出力とを短絡させていたスイッチSW0をオフ状態にする。
増幅回路を構成するインバータ回路INV4、INV5等は、その入力電圧が論理しきい値電圧との差電圧が大きいので、前記のようにNBTIの影響を実質的に受けることはないと考えられる。しかしながら、インバータ回路INV2、INV3等と同じ回路構成とすることにより、半導体集基板上に回路を形成する上で同じ回路セルを用いることができるので後述するソフトIP技術を利用する上で有益となる。
第46図には、この発明に係る識別番号発生回路の更に他の一実施例の具体的回路図が示されている。この実施例は、前記第44図等に示したような1ビット別識別番号発生回路を拡張したものである。本実施例は、少ない回路素子により8ビットの識別番号を生成する回路に向けられている。
この実施例では、回路図中の全てのCMOSインバータ回路の定数およびレイアウト形状は同一である。つまり、単位回路(セル)は、CMOSインバータ回路と、その入力端子に設けられたCMOSスイッチと、その入力端子と出力端子とを短絡するCMOSスイッチとから構成される。上記入力端子に設けられたCMOSスイッチにより各単位回路が縦列形態に接続される。同図には4個の単位回路が縦列形態に接続される。4つの単位回路のうち初段回路には、上記CMOSスイッチを介して電源電圧が供給される。
上記のような縦列回路が2つ並列に設けられ、対応する位置に配置されたCMOSインバータ回路の2つのCMOSスイッチには、選択信号X0及びその反転信号X0/〜X3及びその反転信号X3/が共通に供給される。これにより、上記単位回路は縦列接続されてなる信号伝達方向と、それと直交する方向にマトリックス状態に配置される。
上記2つの縦列回路の終段回路の出力端子には、スイッチが設けられて、いずれかの縦列回路を選択する選択信号Y0,Y0/及びY1,Y1/が供給される。そして、前記のような増幅回路を構成するインバータ回路INV4とINV5が設けられて出力端子OUTから識別番誤出力が出力される。上記インバータ回路INV4の入力には、前記のようなNBTI対策のために信号PONにより制御されてインバータ回路INV4の入力端子に電源電圧を供給するPチャンネル型MOSFETが設けられる。
第47図には、前記第46図の実施例回路の動作を説明するためのタイミング図が示されている。
1)パワーオン信号PONがロウレベルの時、選択信号は、X0〜X3はロウレベル、その反転信号X0/〜X3/はハイレベルであり、Y0とY1はロウレベルであり、その反転信号Y0/とY1/はハイレベルである。CMOSインバータの出力はそれぞれ、INV00、20及びINV01、INV21とINV4がロウレベル、INV10、INV30及びINV11、INV31及びINV5がハイレベルである。
2)パワーオン信号PONがハイレベルに遷移すると、選択信号X0はハイレベル、X0/はロウレベル、Y0はハイレベル、Y0/はロウレベルとなる。インバータ回路INV00とINV01の入力は、電源電圧VDDから切断され、それぞれの入力と出力が選択信号X0のハイレベル、X0/のロウレベルよりオン状態にされるCMOSスイッチにより短絡され、インバータ回路INV00とINV01の出力電圧は、論理しきい値に対応した電圧となる。
インバータ回路INV00の論理しきい値VLT(INV00)とその次段のインバータ回路INV10の論理しきい値VLT(INV10)の関係が、VLT(INV00)>VLT(INV10)であれば、インバータ回路INV10の出力電圧は、インバータ回路INV10の持つ反転増幅作用により、VSS電位側すなわちロウレベル側に大きく振幅する。逆に、VLT(INV00)<VLT(INV10)であれば、VDD電位側すなわちハイレベル側に大きく振幅する。インバータ回路INV10、INV11の出力振幅は、次段のインバータ回路INV20〜INV30、INV21〜INV31でさらに増幅される。
インバータ回路INV30の出力は、選択信号Y0,Y0/で選択されたCMOSスイッチを通り、さらに2段のCMOSインバータ回路INV4とINV5からなる増幅回路を通り、出力端子OUTに出力される。結局、VLT(INV00)>VLT(INV10)であれば、出力端子OUTにはロウレベルが出力され、VLT(INV00)<VLT(INV10)であれば、出力端子OUTにはハイレベルが出力される。
3)次に選択信号が遷移し、X0がロウレベル(X0/がハイレベル)に、X1がハイレベル(X0/がロウレベル)になる。インバータ回路INV10とINV11の入力は、X1のハイレベル(X0/のロウレベル)により入力端子に設けられたCMOSスイッチがオフ状態となって前段インバータ回路INV00とINV01の出力から切断され、それぞれの入力と出力がCMOSスイッチにより短絡され、インバータ回路INV10とINV11の出力は、論理しきい値となる。インバータ回路INV10の論理しきい値VLT(INV10)とその次段のインバータ回路INV11の論理しきい値VLT(INV11)の関係が、VLT(INV10)>VLT(INV20)であれば、インバータ回路INV20の出力電圧は、インバータ回路INV20の持つ反転増幅作用により、VSS電位側すなわちロウレベル側に大きく振幅する。逆に、VLT(INV10)<VLT(INV20)であれば、インバータ回路INV20の出力電圧は、インバータ回路INV20の持つ反転増幅作用により、VDD電位側すなわちハイレベル側に大きく振幅する。
上記インバータ回路INV20、INV21の出力振幅のそれぞれは、次段のインバータ回路INV30、INV31でさらに増幅される。上記インバータ回路INV30の出力は、選択信号Y0、Y0/で選択されたCMOSスイッチを通り、さらに2段のCMOSインバータ回路INV4とINV5を通り、出力端子OUTに出力される。
結局、VLT(INV10)>VLT(INV20)であれば、出力端子OUTにハイレベルが出力され、VLT(INV10)<VLT(INV20)であれば、出力端子OUTにはロウレベルが出力される。ここで、CMOSインバータ回路の論理しきい値の前後の大小関係と、出力端子OUTの値の対応が、上記2)と3)のケースで逆転している。これは上記CMOSスイッチにより接続されるインバータ回路の数、つまりは論理しきい値電圧差を増幅するCMOSインバータ回路の段数が異なることによるものである。
4)次に選択信号が遷移し、X1がロウレベル(X1/がハイレベル)、X2がハイレベル(X2/がロウレベル)になる。インバータ回路INV20とINV21の入力は、前記同様にCMOSスイッチのオフ状態により前段のインバータ回路INV10とINV11の出力から切断され、それぞれの入力と出力がCMOSスイッチにより短絡され、インバータ回路INV20とINV21の出力は、論理しきい値となる。
以降の動作は、上記2)に準ずる。
5)次に選択信号が遷移し、Xがロウレベル(X2/がハイレベル)、X3がハイレベル(X3/がロウレベル)になる。インバータ回路INV30とINV31の入力は、前記同様にCMOSスイッチがオフ状態となり、前段のインバータ回路INV20とINV21の出力から切断され、それぞれの入力と出力がCMOSスイッチにり短絡され、インバータ回路INV30とINV31の出力は論理しきい値となる。インバータ回路INV30の論理しきい値VLT(INV30)とその次段のインバータ回路INV4の論理しきい値VLT(INV4)の関係が、VLT(INV30)>VLT(INV4)であれば、インバータ回路INV4の出力電圧は、インバータ回路INV5の持つ反転増幅作用により、VSS電位側すなわちロウレベル側に大きく振幅する。逆に、VLT(INV30)<VLT(INV4)であれば、VDD電位側すなわちハイレベル側に大きく振幅する。
結局、VLT(INV30)>VLT(INV4)であれば、出力端子OUTにはハイレベル出力され、VLT(INV30)<VLT(INV4)であれば、出力端子OUTにはロウレベル出力される。
6)次以降の遷移においては、選択信号Y0がロウレベル(Y0/がハイレベル)で、Y1がハイレベル(Y1/がロウレベル)となり、上記2)〜5)に準ずる動作が行われる。これにより、4×2=8ビットからなる識別番号出力が行われる。
この実施例では、識別番号を生成するインバータ回路と増幅回路を兼ねているいることと、読み出し動作により識別番号がシリアルに出力されるという特徴を持つ。これにより、回路の簡素化が可能となり、1つの端子からシリアルに識別番号を出力させる場合に適している。
第48図には、前記図46の実施例に用いられる単位回路の他の一実施例の回路図が示されている。この実施例は、前記のようなNBTI対策が行われるいる。つまり、インバータ回路の入力端子には、前記のようなインバータ回路を縦列接続するためのCMOSスイッチの他、識別番号回路が非活性状態のときに入力端子を前段回路から切り離すためのCMOSスイッチが追加される。そして、入力端には入力端子に電源電圧を供給するためのPチャンネル型MOSFETが設けられる。
この実施例の単位回路では、パワーオン信号PONがロウレベルのとき、つまり電源電圧が供給されて、識別番号発生回路から識別番号を読み出さない時に、かかる信号PONをロウレベルとして、各インバータ回路の入力端子を前記のような選択信号X0,X0/等とは無関係に前段回路から切り離して、Pチャンネル型MOSFETにより電源電圧VDDを供給するものである。
第49図には、この発明に係る識別番号発生回路の更に他の一実施例の回路図が示されている。この実施例は、前記第46図に示した単位回路を1列に縦列接続し、バイナリカウンタとデコーダを用いて選択信号を形成するものである。つまり、バイナリカウンタによりカウントアップクロックを計数し、その計数出力を各単位回路に対応して設けられたデコーダに供給し、前記初段回路から順に選択信号X0(X0/)ないしXn(Xn/)を生成する。
第50図には、この発明に係る識別番号発生回路の更に他の一実施例の回路図が示されている。この実施例は、前記第46図に示した単位回路を1列に縦列接続し、シフトレジスタを用いて選択信号を形成するものである。つまり、各単位回路に対応してシフトレジスタ(1段分)を設けて前記選択信号を順次にシフトして初段の単位回路から順に前記のような選択動作を行わせるようにするものである。
第49図及び第50図のいずれの実施例でも破線で囲んだものを一つの単位回路とすることで、設計や拡張、実装が容易になる。特に第50図の実施例回路においては、識別番号のビット数を拡張する場合、単位回路の縦列接続線、シフトクロック及びリセットからなる3種類の信号線を連結するだけでよいので、チップ実装に関して自由度が高いため、後述するようなソフトIPに好適である。
第51図には、この発明が適用される半導体集積回路装置又は半導体チップの一実施例の回路レイアウト図が示されている。同図は、一般的なシステムLSIチップを模したものであり、チップ周辺部には、通常I/Oセル(入出力回路)が設けられ、内蔵回路はシステムLSIの機能に応じた回路が複数個設けられる。
第52図には、上記I/Oセルの標準的な一実施例のブロック図が示されおり、出力バッファ回路、入力バッファ回路及びこれらに対応して設けられるボンディングパッド(PAD)から構成される。上記出力バッファ回路と入力バッファ回路は、入出力制御信号により制御されて入力動作又は出力動作が行われる。
第53図には、この発明に係る半導体集積回路装置又は半導体チップに設けられるI/Oセルの一実施例の回路レイアウト図が示されている。この実施例では、出力MOSFETを駆動するための出力プリバッファ回路が設けられる。前記第52図の出力バッファ回路は、上記出力プリバッファ回路と出力MOSFETにより構成される。
ワイヤボンディングのためにボンディングPADは、比較的大きな占有面積を持って形成される。これに適合するように出力MOSFET及び出力プリバッファ回路及び入力バッファ回路がレイアウトされる。これにより、ボンディングパッドのピッチに対応してI/Oセルを効率よく配置させることができる。
このようにI/Oセルは、比較的大きな占有面積を持つようにされるので、出力プリバッファ回路又は出力MOSFETの一部に斜線を付したように前記実施例に示したような1ビット識別番号発生回路を嵌め込むようにすることができる。
第54図には、この発明に係る半導体集積回路装置又は半導体チップに設けられる出力バッファ回路の一実施例の回路図が示されている。この実施例では、出力バッファ回路に前記1ビット識別番号発生回路が付け加えられる。
この実施例では、識別番号回路イネーブル信号が活性化した時(その時、正規の出力イネーブルは非活性)、正規出力バッファ回路に並列に設けられたバッファから1ビットの識別番号を出力する。このバッファは、駆動能力が小さくてもよいから正規回路の出力MOSFETに比べて小さいサイズのMOSFETで足りる。この構成においては、識別番号を出力するための特別な出力端子が不要となり、半導体集積回路装置又は半導体チップに設けられた多数の入出力端子又入出力パッドを利用して多ビットからなる識別番号を取り出すようにすることができる。
第55図には、この発明に係る半導体集積回路装置又は半導体チップに設けられる出力バッファ回路の他の一実施例の回路図が示されている。この実施例でも、出力バッファ回路に前記1ビット識別番号発生回路が付け加えられる。この実施例では、正規出力バッファ回路を利用して識別番号が出力される。つまり、出力プリバッファ回路にゲート回路を追加して正規出力と識別番号とを選択的に出力させるようにするものである。識別番号回路イネーブル信号は、LSIの専用ピンから生成されてもよいし、特別のDFT機能によって生成されてもよい。このことは、前記第54図の実施例でも同様である。
近年、ロジックLSIにおいてJTAG(Joint Test Action Group)の採用が広がっている。JTAG規格の中にも、LSIの識別番号を登録し、読み出すIDCODEという機能がある。しかし、ビット数が32ビットと少なく、しかも各ビットがデバイス及び製造メーカーなどを識別するようビット構成が細かく規定されているため、個々のチップの識別番号として使うことはできない。
第56図には、この発明に係る半導体集積回路装置の一実施例の概略構成図が示されている。この実施例ではJTAGのインターフェイスを利用して識別番号の出力を行うように工夫されている。
JTAG対応デバイス(半導体集積回路装置)には、半導体集積回路装置本来の機能を行うための内蔵ロジックの他に、バウンダリスキャンレジスタ、インストラクションレジスタ、オプションレジスタ及びバイバスレジスタと、これらを制御するTAPコントローラによって構成されるテストロジックが内蔵される。
テストロジックに対する命令やテストデータ、テスト結果のデータなどの入出力を行うシリアルインターフェイスは、TAP(Tset Access Port)と呼ばれ、5本の信号線を持っている。この信号線を外部のホストコンピュータ等で制御することによりJTAGテストが実施される。
第57図には、この発明に係る半導体集積回路装置の基本的にJTAGセルの一実施例のブロック図が示されている。この実施例では、JTAGのバウンダリスキャンレジスタを構成するセルに1ビット識別番号発生回路が組み込まれる。JTAGセルは、前記第51図等のI/Oセルに組み込まれることもあれば、内蔵ロジックに組み込まれることもある。
バウンダリスキャンレジスタのセルに、内蔵ロジックからの信号と1ビット識別番号発生回路で生成した識別情報とを切り替えて入力させる回路を付加することより、バウンダリスキャンレジスタのシフト動作を利用したシリアル出力を行うようにすることができる。
第58図には、この発明に係る半導体集積回路装置のバウンダリスキャンレジスタのシフト動作を利用した識別番号のシリアル出力動作の一実施例を説明するための構成図が示されている。
この実施例では、LSIを3つ(A〜C)、それぞれのJATGセル(バウンダリ・スキャン・レジスタ)が7個、7個、9個とし、各セル中にデータの流れを示すためにデータの番号の数字が付されている。そして、同図には、代表としてLSI−Bに搭載された識別番号発生回路(ID−ROM)からの識別番号を読み出す動作の例が示されている。
状態1は、初期状態でありJTAGでの動作状態が示されている。
状態2は、例えばJTAGのプライベート命令により、LSI−BのTDOが、JTAGセルから切り離され、代わって識別番号発生回路ID−ROMに接続される。
状態3では、JTAGのシフト命令により、識別番号発生回路ID−ROMがシフト動作を行って識別番号が、逐次TDOから出力される。同図においては3ビットの識別番号情報(I、II、III)が送り出された状態を示している。なお、各LSI内のJTAGセルは、通常と同じく右へシフトしてLSI−Cを通してLSI−Bの識別番号が出力されることになる。
この識別番号を取り出した後は、図示しないけれどもプライベート命令モードから通常自動モードに戻り、TDOがJTAGセルに接続され
Figure 0005013387
するが、必要ならその後に通常モードでシフトを繰返すことでセル情報
Figure 0005013387
第59図は、この発明に係る半導体集積回路装置のバウンダリスキャンレジスタのシフト動作を利用した識別番号のシリアル出力動作の他の一実施例を説明するための構成図が示されている。前記第58図の実施例と異なるのは、状態3において、LSI−CのJTAGセルのみがシフトしていることである。これにより、前記第59図の実施例において
Figure 0005013387
かたかもID−ROM情報がLSI−BとLSO−CのJTAGセル情報の間に挿入された結果とすることができる。
第59図は、この発明に係る半導体集積回路装置のバウンダリスキャンレジスタのシフト動作を利用した識別番号のシリアル出力動作の他の一実施例を説明するための構成図が示されている。この実施例の識別番号発生回路(ID−ROM)は、前記第57図に示した識別番号発生回路に対応している。
状態1は初期状態である。
状態2では、例えばJTAGのプライベート命令により、1ビット識別番号発生回路の情報をLSI−BのJTAGセルに転送する。この時
Figure 0005013387
よって置き換えられるので破壊される。
状態3では、JTAGのシフト命令により、ID−ROMの識別番号が、逐次LSI−BのTDOから出力される。
第61図は、この発明に係る半導体集積回路装置のバウンダリスキャンレジスタのシフト動作を利用した識別番号のシリアル出力動作の他の一実施例を説明するための構成図が示されている。この実施例においては、識別番号専用のシフトレジスタ(IDレジスタ・セル)が組み込まれたものである。
状態1は初期状態である。
状態2では、例えばJTAGのプライベート命令により、LSI−BのTDOは、JTAGセルから切り離され、別番号専用のシフトレジスタの先頭に接続される。また、識別番号専用のシフトレジスタの最後尾は、LSI−BのJTAGセルの先頭が接続される。この時同時に、識別番号専用のシフトレジスタには識別番号がセットされる。
状態3では、JTAGのシフト命令により、ID−ROMの識別番号が、逐次LSI−BのTDOから出力される。同時に、LSI−AのJTAGセル情報が、LSI−BのJTAGセル情報と識別番号専用のシフトレジスタにシフトインされる。
図示しないけれどもさらにシフトをつづけ、LSI−Bの全ての有効なJTAGセル情報がシフトアウトされた後、初期状態に戻す。
第62図には、この発明に係る識別番号発生回路の更に他の一実施例の回路図が示されている。この実施例は、前記のようなCMOSインバータ回路INV1とINV2の論理しきい値電圧差を増幅回路で増幅した識別情報を、ナンドゲート回路からなるラッチ回路に保持させる。つまり、第1書き込み信号WRITE1のハイレベルより、上記インバータ回路INV1とINV2の論理しきい値電圧差に対応した2値の識別情報をラッチに入力する。
次に、上記第1書き込み信号WRITE1をロウレベルにして、上記2値の識別情報をラッチ回路に保持させるとともに、上記インバータ回路INV1、INV2及び増幅回路からなるインバータ回路列には、入力段のインバータ回路INV1の入力にプルアップMOSFETで形成されたハイレベルを供給する。
次に、第2書き込み信号WRITE2と高電圧VPPとを用いて上記ラッチ回路の保持情報を、例えばヒューズ(FUSEや、EEPROM等からなる)不揮発性のプログラマブルデバイスに書き込む。そして、識別番号を必要とするときには、信号RDによりプログラマブルデバイスをアクセスして上記書き込まれた識別番号をリードデータとして出力させる。
この構成は、上記第1書き込み信号WRITE1でのインバータ回路INV1とINV2の論理しきい値電圧差に対応した識別情報が別の不揮発性回路に記録されるので、前記のようなNBTIの影響を受けることなく、識別ビットの再現性を維持し、経時変化に対しも耐性の高い識別番号発生回路を得ることができる。
以上の実施例のようにCMOSインバータ回路の論理しきい値のバラツキを用いた識別番号発生回路では、各素子のしきい値の大きさの順番を識別情報の源としている。
第63図及び第64図に4つの識別番号の例が示されている。第63図は、それらのしきい値の順位をグラフ化したものであり、第64図において、被識別番号の素子(CMOSインバータ回路)は、16個の素子の中で最も順位が高く、素子10は最も順位が低い。これは、素子1の論理しきい値が最も高く、素子10の論理しきい値が最も低いことを意味している。さて、この素子1と素子10に注目すると、素子1に最も順位が近い素子は素子5であり、素子10に最も順位が近いものは素子9である。
本願発明に係る識別番号発生回路では、CMOSインバータ回路の論理しきい値のバラツキ方を順位化しているので、例えば素子1と素子5の間にどれくらいの論理しきい値電圧の差が存在するかは不明である。同様に素子10と素子9の間についても不明である。また、それらの差が極めて僅かである場合、試験条件などで素子1と素子5順位が入れ替わる可能性がある。しかし、素子1と素子10が入れ替わる可能性は極めて低いものと考えられる。それは、第63図のグラフからも理解することが容易である。
照合時に取得される被識別番号というのは、過去において少なくとも1回以上取得され、データベースに格納されており、被識別番号と非常に類似した形で存在しているはずでる。類似とは、前述のように、本願発明の識別番号発生回路において、経時変化等の影響を受けて完全に識別番号が再現されない場合を考慮したものである。このように一部にCMOSインバータ回路間でのバラツキ方を順位が入れ替わっても上述のように、第64図の例では、少なくとも素子1と素子10の順位に関しては、過去に取得された識別番号も最新の被識別番号もその大小関係は変化していないことが容易に推定できる。
第65図には、この発明に係る識別番号発生回路で生成された識別番号の高速識別番号照合(検索)アルゴリズムの一実施例を説明するためのフローチャート図が示されている。第66図には、それに対応した構成図が示されている。
▲1▼被識別番号を読み込みステップでは、”0”と”1”からなる前記1ビット識別番号発生回路においてそれぞれから生成された連続データである。
▲2▼順位解析ステップでは、上記データを順位を表わす数字に変換する。つまり、前記第64図のような1ビット識別番号発生回路の順位が数字に変換される。
▲3▼最大最小素子抽出ステップでは、順位を解析して、最大順位の素子と最小順位の素子の番号を抽出し記録しておく。
▲4▼において管理台帳から、登録済みの識別番号を一つ取り出す。
▲5▼において、上記の登録済み識別番号の中の、上記で記録した最大と最小の素子番号にあたる素子番号の順位を取り出す。例えば、前記第64図の例では、識別番号1は最大が1、最小が10であるが、1と10という数を比較すると大小の関係が逆転している。これは、順位がバラツキなどによる変動をはるかに越えた現象であるため、被識別番号を識別番号1は異なるチップから採取されたものと容易に推定できる。よって、識別番号1は、不適合と判定され、その後の詳細な照合検査を省略する。
上記において適合と判定されたものは、▲6▼と▲7▼におて詳細検査を行う。基本的に、前記実施例と同様であるため割愛する。最も類似性の高い識別番号を一致候補とする。なお、▲5▼において、順位の大小比較では確率的に適合と、不適合の発生する割合は5割づつであるから、詳細検査が省略される効果もほぼ5割である。
そこで、この実施例では、1組の大小比較であるが、これを2組とすることで、上記効果をさらに2倍にすることが期待できる。ただし、これを増やすと、大小比較の処理自身が増大し効果を押し下げる可能性もあるので、識別番号の桁数や、識別番号の総母数との兼ね合いで選択することが望ましい。
第67図には、この発明に係る識別番号発生回路を組み込んだ半導体チップの回路設計方法の一実施例のフローチャート図が示されている。この実施例のような回路設計ソフトウェアをデザイン企業や製造専門企業に提供する。あるいは、同一機能をEDAベンダのツールに組み込むようにするものである。
(1)メニューをプルダウンして選択する。
(2)メニューデータが生成される。2回目以後は、このメニューデータを指定するだけで所望のIPを選択できる。
(3)メニューデータを分析し、違反などを検出する。
(4)メニューデータに従い、必要な情報を、ローカルデータベースから取り出す。ローカルデータベースにない最新の情報は、インターネット等のネットワークを介し、製造専門会社のデータベース等から取得する。
(5)データベースから収集した情報をもとにに、ソフトIPに必要なデータを生成処理を行う。
(6)ソフトIPが生成可能か判断する。不可能であれば、ハードIP設計を選択する。
第68図には、この発明に係る識別番号発生回路を内蔵したLSI設計方法の一実施例のフローチャート図が示されている。この実施例では、特に制限されないが、特定用途向けLSI(ASIC)の設計フローに向けられている。
論理合成ツールは、前記第67図に示した設計フローでのソフトIP生成の判断結果により、真理値表やRTL記述、状態遷移図などからゲートレベルの論理回路(ネットリスト)を生成する。また、図示していないが、多くの場合、RTLなどは、VHDLやVerilog HDL等の機能記述言語をもとに生成される。論理合成の際必要とされるのは、セルライブラリ情報であり、これにはトランジスタレベルの接続情報や、ディレー情報、レイアウト情報などが含まれている。また、通常RTLなどには、制約情報と呼ばれるタイミング誤差許容値やレイアウト配置間隔、最大信号配線長などの情報が付加されている。DFTツールはゲートレベルの論理回路にLSIの検査に有効な診断論理を付加し、自動配置配線ツールによって最終的なレイアウトデータを作成する。
セルライブラリに登録されているセルの種類は、インバータやNAND(ナンド)、フリップフロップなどの最も基本的な回路構成要素が主なものである。一般にセルライブラリのデータ、例えばレイアウト情報などは人手により作成される。しかし、規模が大きい物や、例えばメモリのように基本的な機能は変わらないがその構成がわずかづつ異なる物については、自動セル生成ツールやラムコンパイラなどが用いられることがある。
ここで、本願発明でいうハードIPとソフトIPについて簡単に説明する。現在、半導体産業において、特に特定用途向けLSI設計製造においては、顧客(例えばゲーム機や自動車メーカなど)から受けた仕様をもとに、設計から製造までを1つの企業で行う総合企業形態と、設計だけを専業とするいわゆるLSIデザイン企業と、製造を専業とするいわゆるファンドリ企業によって分業化される形態に分類される。
また、最近では分業化の流れに乗り、IPを供給する企業(IPベンダ)やそれらの流通市場や、標準化支援団体などが生まれている。IPはLSIの設計効率を向上する上でも重要な存在となってきており、総合企業においても無視できないものとなっている。
IPには、大きくハードIPとソフトIPと呼ばれるものがある。両者の違いを、LSIデザイン企業とファンドリ企業による分業形態を対象した場合を比較してみる。LSIデザイン企業(ファブレス企業)は、顧客の仕様をもとに第68図のVHDLやVerilog HDL等の機能記述言語を用いたデータや、真理値表やRTL記述、状態遷移図などのデータ、制約情報などを作成する。ただし、顧客自身が、これらのデータまで作成しLSIデザイン企業に渡す場合もある。
次にLSIデザイン企業は、冒頭で述べた論理合成ツールを使用してネットリストを作成する。論理合成の際に、用いられる回路素子は、セルライブラリに登録されているものに限られる。それらは、製品を製造する製造専門会社が認定したものであり、一般に製造会社が自ら提供するのは、先に述べたインバータ回路やNANDゲート回路のような基本的なものである。
ただし実際には、製造専門会社も、自社の競争力をたかめるため、より複雑なものを提供している。しかし、製造専門会社だけで、例えばPLLやSRAM、演算回路など複雑で高機能な回路を準備することは困難であるため、それらを設計し供給するIPベンダが多く登場する。IPの中でもPLLなどは、回路自身が複雑で、かつ使用するプロセスに特性が大きく依存するため、IPベンダは一般的にハードIPという形で供給する。ハードIPは、簡単にいうとセルライブラリに、IPベンダが設計したセルレイアウトが登録されるものである。それ故、ハードIPベンダはハードIPを供給する場合に、製造専門会社はもちろん、そのプロセス世代毎にもIPを変更し、製造会社の認定を受け、さらに各LSIデザイン企業の持つセルライブラリに登録してもらわなければならない。
一方、ソフトIPの場合、IPベンダは、先のVHDLやVerilog HDL等の機能記述言語を用いたデータや、真理値表やRTL記述、状態遷移図などのデータ、制約情報などを、LSIデザイン企業やファンドリ企業、あるいはその上の顧客に供給するのみである。そのため現在、特定用途向けLSIの市場では、ソフトIPの普及が先行しており今後もその優位性は変わらないと考えられる。また、ラムコンパイラもあくまでセルライブラリの部品の作成を自動化するものであり、ハードIPの範疇に含まれる。
上記のように、ハードIPによる供給形態は、IPの流通や普及の点で劣り、さらにハードIPを供給する側にもプロセス毎の設計変更などの負担などの短所がある。対して、この実施例の識別番号発生回路、特に第49図や第50図に示したような回路は、その心臓部でさえインバータとパストランジスタのみであり、むろんその他は標準的な論理素子で構成されているためソフトIP化が比較的容易である。例えば、セルライブラリにCMOSインバータ回路(当然ある)とCMOSスイッチ(パストランジスタ)が既に登録されていれば、RTL記述のみでIPを設計企業に供給できる。仮にパストランジスタが標準で登録されていない場合、新たにパストランジスタのみを登録する必要があるが、その規模は極めて小さい。
また、自動配置配線処理は配置や配線の結果が不規則でることが弱点として上げられるが、例えば、2つの識別用インバータが極端に離れた位置に配置されることも起こり得る。すると、回路図の信号Pと信号PPの配線長が長くなり、周辺からの雑音の影響を受けやすくなる。これを低減するために、配置配線処理において、配置や信号線長の制限を与えることが有効である。また、この部分だけを、セルライブラリに登録された標準セルを組み合わせて新たなセルとして登録することも有効である。むしろカウンタやデコーダなどは、自動配置配線などで作成した方が効率的である。
近年、LSIにID番号や各種の固有情報(以降、これを一般情報と呼ぶ)などを組み込む応用例が増えている。例えば、製品の製造ライン番号や、製造週番号、製品のグレード、製造管理情報であったりする。これらは、一般にレーザフューズやEPROMなどを用いてID番号をプログラムしている。このプログラムにおいて、当然レーザプログラムのミスはあってはならないし、しかも、レーザフューズ方式は、ほとんどウェハ状態で加工されるが、レーザ工程以降の工程で変化してもならない。その情報が、生命・財産にかかわる内容のものであればなおさら重要である。
しかし、プログラム後ダイシングされチップがひとつひとつばらばらな状態では、レーザプログラム時に書き込まれた一般情報は読み出すことはできても、それが正しいかどうかを確認することは、非常に困難であるという重要な問題がある。その対策として次のようなものが考えられる。一つには、パリティビット付加し、データの変動を検出するものである。パリティ検査のための機能は、チップに内蔵してもよいが、測定器において判定してもよい。
しかし、厳密な意味で、チップに書き込まれているデータを確認したことにはならない。
他の一つは、読み出した情報の信頼性を確保するため、何らかの方法で読み出した一般情報を記録する仕掛けを作り、情報の重複を確認する方法である。この方法では、最悪重複したチップを全て不良品扱いとすることで製品の事故は防ぐことができる。しかし、現実には複数のチップの読み出し情報が重複した場合、どれが正しいものであるか確認は困難であり、チップの管理及び処置が複雑となる。
つまり、先に上げた問題の本質的な解決方法は、いったんばらばらにされたチップを識別し、そのチップの正しい情報を知り得て、それと比較することであると考えられる。
そこで、チップに固有の識別番号を付け加え、その情報を元に正しい番号をデータベース等から得るという発想も考えられるが、それ自体を同じレーザフューズで書き込んでも、それはいたちごっこになるだけである。
一方、情報論(例えば、情報論:瀧康夫著、岩波新書刊)によれば、符号間の距離(例えばハミング距離)が大きければ、それらに雑音が乗っても、元の情報の変化の検出とさらに修復も可能であるということが周知(例えば、誤り訂正符合とその応用:映像情報メディア学会編、オーム社刊)である。ここでは符合とは、レーザフューズで書き込んだ情報であり、雑音とはその一部が変化したことに相当する。
つまり、上記固有情報に、符号間の距離の大きなチップ固有識別番号を加えることで、全体の情報の一部が多少変化しても、他の識別番号すなわちチップと十分区別できるようになる。そこで、本願発明に係る識別番号発生回路の利用が有効となるものである。
第69図には、この発明に係る識別番号発生回路内蔵の半導体チップを用いた半導体集積回路装置の製造方法の一実施例のフローチャート図が示されている。
一般情報とチップに符号間の距離の大きな固有の識別番号を合わせた情報(以降、これを管理情報と呼ぶ)を指示されたウェハ上のレーザフューズにプログラムする。固有識別番号は、内蔵の識別番号発生回路で生成されたものが用いられる。
一般情報と固有識別番号は、管理情報として、データベース上に保存され管理される。管理情報は、例えば一般情報+チップの識別番号から構成される。
半導体集積回路装置又はICカードの組み立て後の検査工程では、管理情報を読み出してデータベースを参照し同一の管理情報があるか確認する。同一の管理情報がデータベース内に存在すれば、レーザによるプログラムは正しいと判定される。同一の管理情報がデータベース内に見付からない時は、最も類似した管理情報を抽出する。次に、読み出した情報と抽出した管理情報のそれぞれの一般情報どうしを比較する。
この読み出しの際、一般情報の部分については、例えば電源電圧条件を変えるなど複数の条件で読み出し、固有識別番号については1回のみ読み出すことで、短時間にデータの書き込みが十分安定しているか確認することができる。なお、試験中は高速にデータベース上の管理情報との照合を行う必要がある。例えば、検査が始まる前に予め参照される管理情報のデータを試験装置に付随するワークステーション等に格納しておいてもよい。
上記の方法によって、プログラム情報の迅速で正確な確認が出来るようになる。しかも、固有識別番号の書き込みをレーザフューズ等で逐一行うと、加工時間とチップ面積の増加をもたらす可能性があるが、本願発明に係るCMOSインバータ回路論理しきい値のバラツキを用いたチップ識別番号発生回路を用いることで、簡単にしかも自動的に固有識別番号を得ることができる。
つまり、レーザプログラムに先立つ、プローブ検査等で取得されたチップ識別番号および、ロットやウェハ等の情報を、管理情報データベースに登録する。指示されたウェハ上のチップに対応する管理情報をレーザフューズへ書き込むというものである。
第70図には、この発明に係る識別番号発生回路を搭載した半導体チップを用いた半導体集積回路装置の組み立て工程(いわゆる後工程)の一実施例のフローチャート図が示されている。
(1)プローブ検査では、識別番号発生回路によるID番号、ロット名、ウェハ番号、チップ番号等をデータベースに登録する。
(2)登録時に既に登録されたID番号に類似した新たなID番号が発生した場合、何らかの警告を発しチップを処置する。
(3)組み立て試験以降の工程では、既にチップはダイシング工程にてバラバラに分かれているため、識別番号発生回路によるID番号と、工程番号、当該工程ロット名をデータベースに登録する。
(4)本願に係る識別番号発生回路によって取得できるID番号は、組み立て工程の機械的、熱的ストレスやバーイン工程の電気的ストレス等で変動する可能性があるため、最新検査工程で取得されたID番号をデータベースに格納する。
(5)後工程内のチップ追跡の必要がない場合、最終出荷選別工程でのみ識別番号発生回路によるID番号を取得しデータベースに登録する。
(6)各試験工程で、不良になったチップの既取得ID番号情報は、削除するか印を付けて以降の検索処理時間を軽減する。
(7)マーキング工程では、製品を製造したラインを示す記号や番号、製造した時期を示す年番号や週番号が刻印されることがある。個別サンプルの識別を行う上で、これらの刻印は検索のための情報となる。そこで、出荷選別2では、識別番号発生回路によるID番号とこららの刻印情報をデータベースに登録する。共通の刻印情報を持つチップでは、識別番号発生回路によるID番号は全て独立である必要があるが、異なる刻印情報を持つチップでは、識別番号発生回路によるID番号に同一あるいは類似しても構わない。すなわち、各チップに搭載する識別番号発生回路によるID番号の識別能力を抑えることが可能で、識別番号発生回路の規模および識別番号のビット数を削減できる。
(8)各工程毎の識別番号発生回路によるID番号の登録時に、ID番号をもとにロットの混入・混合を検出し、何らかの警告を発する。
この実施例では、全ての工程とデータベース間がオンラインで直結しているが、現実には立地条件により通信回線による接続が困難である場合や、通信速度が遅い、バッチ処理が介在するなどの理由でリアルタイム性に欠けるような状況が発生する。そのような場合、いったんローカルなデータベースに蓄える。さらに、即時性が必要でない場合、記憶媒体に保存し、データベースまで輸送するか、現物と一緒に、次工程に搬送する。
各工程の試験装置や処理計算機などの制約などによって、データベースに集められるデータの形式が異なる場合がある。そのような場合、データフォーマットのを変換する処理を、データベース登録直前に挿入すればよい。
第71図と第72図には、この発明に係る識別番号発生回路のビット数を減少させる方法の一実施例の構成図が示されている。第71図には、識別番号発生回路のビット数を低減させる登録方法、第72図には、その照合方法が示されている。
世の中に半導体集積回路装置等の製品が出荷されユーザで使用中に不良となった場合に、返品され不良原因調査を行う場合にも本願発明に係る識別番号発生回路が有効に機能する。この場合には、出荷時に識別番号を管理するデータベースへ登録し、もし不良で製品が戻ってきた場合にその製造過程のデータを調査する。このときに、不良品がどの管理番号の製品であるかを照合する必要がある。製品の出荷数が多ければ、以下のような状況が発生する。
識別番号の識別可能数は識別番号発生回路のビット数に依存しておりビット数が多ければ識別の確度は向上するが、それだけ識別対象データ数は多くなる。製品の識別を行う上で、識別対象数が多くなれば、比較照合するためにデータベース上の多くのデータを読み出し、かつ照合演算を実行する必要がある。そこで、比較照合処理の時間やシステムへの負荷を軽減するために、第71図のように識別番号グループを示す情報を別途定義する。これにより第72図のように照合データ数の範囲を、少なくすることができる。
このような識別番号のビット数を低減させるための識別番号グループは、一般的なロット、マークと呼ばれている情報が使用される。この情報と識別番号との組み合わせで製品がユニークに管理できるように管理することができる。また、出荷後の製品を管理するだけのデータベースにおいては、不良となったチップの情報を削除し管理コストを削減する。の識別グループでデータベース上の膨大なデータの中から照合対象を減らし、処理時間、システム負荷を減らすことができる。
第73図と第74図には、この発明に係る半導体集積回路装置に搭載された識別番号発生回路を利用した検査方法を説明するための構成図が示されている。第73図は、識別番号取得工程が示され、第74図は、検査工程が示されている。
第73図に示した製造過程の終了に近い段階で、識別番号発生回路はその機能が利用できるため、何回かの検査工程の前に識別番号取得工程を設け、まず最初に、製品の識別番号と管理番号・品種などの後の工程で必要となるデータをデータベースへ登録する。ただし、識別番号発生に関する最低限の動作が可能なデバイスに限られる。
第74図に示した以降の各検査工程では、まず製品の識別番号を読み出し、データベース上の識別番号と照合し管理番号を取得する。この管理番号から品種や検査仕様のデータを一意に決定し、検査装置へ転送する。検査装置は個々の製品毎に与えられた検査仕様で検査を行うことができる。この構成の利点は、各検査工程では、品種や検査仕様あるいはその他の付随データを最初の識別番号取得工程のみでデータベースに与えれば、その後の各検査工程あるいは製造工程において与える必要がないため生産の効率を上げることができる。
第75図には、この発明に係る半導体集積回路装置に搭載された識別番号発生回路を利用し各検査工程で半導体チップ毎の特性データの相関を管理する方法を説明するための構成図が示されている。
半導体製造における各検査工程で得られる特性データ(測定値)は、各工程で得られるが、その特性データの変化を分析することがある。これらの特性データを管理するために識別番号を使用しチップ毎に各工程毎の特性データをデータベースに格納する。この時、データベースの識別番号も、最新の工程で得られた識別番号で更新することで回路の動作変化による識別番号の変化をデータベースに取り込む。
従来は、プローブ検査と完成品検査との相関は、ロット単位に複数チップをグループとして相関を取るしかなかった。今回は各チップ毎に各工程間の特性データ変化の相関を取ることができるため分析の精度を上げることができる。
第76図には、この発明に係る半導体集積回路装置に搭載された識別番号発生回路を利用し前工程でウェハを自動で管理する方法を説明するための構成図が示されている。
TEG上にウェハを識別するための識別番号発生回路を設け、最初の配線工程で、その機能が完成する場合に、個々のウェハをその識別番号で管理することができる。これによりウェハに管理用のタグを付けることが不要であるし、ウェハの製造工程を管理するシステムへの情報入力も不要になる。
識別番号発生回路の機能が有効となり、かつ、それ以降の各工程でそのウェハが処理される製造装置・検査装置に識別番号読み取り機構が付いていれば、読み取った識別番号でデータベースにアクセスすることで、自動でそのウェハの情報を装置に設定することが可能である。また、そのウェハを処理したときの製造条件や検査データをデータベースへ自動で格納することもできる。
識別番号読み取り機構は、パソコンから制御可能な電源と識別番号発生回路を機能させるための信号生成とその出力(識別番号)を読み取れるボードとソフトウエアで構成できる。TEGと信号の入出力するためのプローブも必要である。
第77図には、この発明に係る半導体集積回路装置に搭載された識別番号発生回路の識別番号の格納・検索方法を説明するための構成図が示されている。
この実施例では、識別番号の上位Nビットを取り出しインデックスとしてデータベース上のテーブルフィールドに格納・管理する方式を採ることにより検索スピードの向上、システムへの負荷低減が行える。比較対象の識別番号とデータベース内の識別番号群との比較方法で、比較対象の識別番号の上位ビットをまず抽出し、この値をデータベース上のインデックス値と一致する条件でテーブルを検索する。次に、ここで得られた識別番号群に対して1件づつ識別番号距離を求めて最小のものを一致識別番号と判定する。これにより、テーブル上の全件の識別番号を比較することなく該当データを見つけ出すことが可能である。
第78図には、この発明に係る半導体集積回路装置に搭載された識別番号発生回路の識別番号の格納・検索方法の他の例を説明するための構成図が示されている。
識別番号の検索範囲を限定してデータベースの識別番号群と比較する方式を採用することにより検索スピードの向上、システムへの負荷低減が行える。比較対象の識別番号とデータベース内の識別番号群との比較方法で、比較対象の識別番号に対して揺らぎによる許容範囲の上限・下限をデータベース検索条件としてテーブルを検索する。次に、ここで得られた識別番号群に対して1件づつ識別番号距離を求めて最小のものを一致識別番号と判定する。これにより、テーブル上の全件の識別番号を比較することなく該当データを見つけ出すことが可能である。1回目の許容範囲の上限・下限で該当せずにデータが検索できなかった場合は、上限・下限を緩めて再度検索処理を行っていく。
第79図には、この発明に係る識別番号発生回路を利用した半導体集積回路装置の救済方法の一実施例の構成図が示されている。
▲1▼本体チップのプローブ検査が実施される。この検査によりDRAM等の救済データを識別番号発生回路から取り出した識別番号とともにホストコンピュータに送る。
▲2▼ダイシングして完全動作品と救済可能品のみを取り出す。
▲3▼救済データ専用EEPROMのプローブ試験を実施する。
▲4▼正常動作品をダイシングし、ストックして置く。
▲5▼本体LSIと救済データ専用EEPROMを同一モジュールに実装する。
▲6▼実装済モジュールの本体LSIの識別番号を読み出し、対応する救済データを救済データ専用EEPROMに書き込む。
▲7▼選別試験を行う。
▲8▼良品LSIは出荷し、不良LSIのうち再度救済可能なものはステップ前記▲6▼に戻り、対応する救済データを救済データ専用EEPROMに書き込む。
これにより、半導体集積回路装置の救済が簡単にしかも合理的に行うようにすることができる。
なお、半導体集積回路装置の救済の他にも上記識別番号を利用した検査コストの低減が可能である。半ウェハ上に半導体チップが形成された時点で行われるプローブ試験において、例えば、フラッシュメモリのような半導体チップでは、同じ回路機能で動作電圧が3.0V、2.5V及び1.8Vのように異なるものを別品種として製造するものがある。
このとき、1.8Vに対応した電圧設定によりテストを実施し、正しくメモリ動作が行われるか否かの判定が行われる。この判定により良品とされた半導体チップには、その識別番号に1.8V動作確認の電圧情報が記録される。動作確認の情報は、半導体チップそれ自体に不揮発的に書き込み保持される。そのために、半導体チップ内には、フラッシュメモリからなるような管理メモリが設定される。
上記1.8Vで不良となったチップについては、2.5Vに電圧設定してメモリ動作が行われるか否かの判定が行われる。この判定により良品とされた半導体チップには、その識別番号に2.5V動作確認の電圧情報が記録される。そして、上記2.5Vで不良となったチップについては、2.5Vに電圧設定してメモリ動作が行われるか否かの判定が行われる。この判定により良品とされた半導体チップには、その識別番号に3.0V動作確認の電圧情報が記録される。この3.0Vで不良となったチップは不良チップとして廃棄される。
この実施例においては、例えば上記1.8Vで動作するものとされた半導体チップについて、2.5Vや3.0Vでの動作試験を行うことなく、2.5Vや3.0Vでの動作が可能なものとして扱われる。同様に、上記2.5Vで動作するものとされた半導体チップについて、3.0Vでの動作試験を行うことなく3.0Vでの動作が可能なものとして扱われる。このため、1.8Vで動作するものとされた半導体チップを2.5Vや3.0Vでの動作させたときに不良となる可能性を持つが、その確率は小さいと考えられるので逐一各電圧での動作を行うことよりもそれを省略してテスト時間の短縮化を図った方が全体としての製造のコストの低減が可能になる。
そして、フラッシュメモリ単体として組み立てるとき、あるいはマイクロプロセッサ等と組み合わせて1つの半導体集積回路装置として組み立てられるとき、上記識別番号からホストコンピュータに記憶された動作電圧情報を得て、適合するものが組み合わられる。このとき、2.5Vで動作する半導体集積回路装置は、前記1.8Vの動作確認のチップも用いることができ、3.0Vで動作する半導体集積回路装置は、前記1.8Vと2.5Vで動作するチップも用いることができる。
第80図は、この発明に係る識別番号発生回路を備えた半導体集積回路装置の更に他の実施例のレイアウト図であり、第81図は第80図の部分拡大レイアウト図である。 第80図の半導体集積回路装置は、多くの一般的な半導体集積回路装置と同様に、それを構成する半導体チップのほぼ中央に内蔵回路ないし内部回路が配置され、その周辺に外部との信号の授受のための複数の入出力セル(I/Oセル)が配置された構成を採る。
半導体チップの周辺部の4つの角は、一般的な半導体集積回路装置と同様に、I/Oセルが配置されていない空領域となっている。この実施例ではかかる空領域を利用し、その1つに、識別番号発生回路CRNCが設けられている。
識別番号発生回路CRNCは、半導体チップ上に延長形成される信号及び電源配線層によって内蔵回路と結合される。
後で説明するように、信号及び電源配線は、切断される場合が有る。かかる切断の便宜の上では、かかる信号及び電源配線層は、その数が少ない方が望ましい。そこで実施例では、識別番号発生回路と内蔵回路のインターフェースのための配線は、該識別番号発生回路のための電源配線(VDD、VSS)と、リセット信号(RES)、クロック信号(CLK)、識別番号出力信号(OUT)のための3つの信号配線とからなるような少ない数の配線から構成される。第81図の部分拡大図では、比較的太い線によって電源配線VDD、VSSを表示し、比較的細い線によってリセット信号、クロック信号識別番号出力信号のための信号配線を表示している。図から明らかなように、信号配線は、実質的に電源配線VDD,VSSによって囲まれた状態を持って延長されている。 識別番号発生回路CRNCは、上記リセット信号、クロック信号の元で、前記実施例のような総当たり方式を持っての識別番号発生が可能なように構成される。識別番号発生回路CRNCの周囲の空領域上には、第81図のように、かかる回路CRNCのリセット信号(RES)、クロック信号(CLK)、識別番号出力信号(OUT)電源端子VDD、VSSにつながる電極パッドRES、CLK、OUT、VDD、VSSが設けられている。それら電極パッドは、モールドレジンなどのパッケージ部材によって半導体チップをパッケージして構成されたような半導体集積回路装置の外部端子とされるものでなく、プローブニードルと称されるようなコンタクタに適合可能なように、半導体チップ上に構成される。
図示の識別番号発生回路CRNCからの識別番号情報は、半導体集積回路装置の電源線、内蔵回路,I/Oセルなどの径路が動作可能であるなら、I/Oセルを介する正常径路を通って外部への読み出しが可能にされる。
ここで、識別番号情報は、製品の来歴調査を含めての多くの必要性に応えられることが望ましい。識別番号情報は、場合によっては、動作不能となった半導体集積回路装置からも得られることが望まれる。
半導体集積回路装置が、不都合なことに、電源電流の異常増大、他の種々要因にによって正常動作しなくなっている場合には、モールドレジンのようなパケージ部材が除去され、半導体チップが露出され、識別番号発生回路CRNCと内蔵回路との間の電源及び信号配線層がレーザ切断装置のような装置によって切断除去される。これによって識別番号発生回路CRNCは、上記電極パッドのみに接続された状態にされる。言い換えると、該回路CRNCは、半導体集積回路装置の内部配線ショート、内部素子破壊等から自由にされ、それ自体独立的に動作可能にされる。そこで、この状態で、上記電極パッドにコンタクタが接触され、かかるコンタクタを介して、識別番号情報の取得が可能となる。
半導体集積回路装置が、半導体チップ上に応力緩和の狙いを持つような絶縁層及び再配置配線のような配線層を介してバンプ電極からなるような複数の外部端子を設けるところのチップ・サイズ・パッケージないしはチップ・スケール・パッケージと称されるようなパッケージ形態を取る場合も、同様に識別番号情報を得ることができる。この場合、通常の外部端子を介して識別番号情報を得ることが困難なときには、バンプ電極、絶縁層の除去によって上記と同じ電極パッド、及び切断すべき配線部分の露出が行われ、配線切断除去の後に、上記電極パッドを介しての識別番号情報の読み出しが行われる。
第82図は、この発明に係る識別番号発生回路を備えた半導体集積回路装置の他の実施例の構成図であり、第83図はその回路図である。
この実施例の半導体集積回路装置は、MOSFET等を構成する半導体領域を固定的パターンとしておき、配線により所望の機能の回路を構成するようにする、いわゆるマスタースライス方式のものとされる。半導体集積回路装置を成す半導体チップ上に設定されるI/Oセルの内、遊休I/Oセル、すなわち該半導体集積回路装置の機能の上からは使用されないI/Oセルは、識別番号発生回路を構成するものとされる。
1つのI/Oセルは、図示のように、比較的小さい面積の出力制御回路のための領域、比較的大きい面積の出力MOSFETのための領域(出力MOS)、及び入出力パッド電極(I/OPAD)を配置するための領域からなり、その全体は図示のように長方形の平面パターンを成している。
上記出力制御回路のための領域は、比較的小さい面積とされるが、所望の出力制御回路、入力回路を構成可能なように、比較的多数のゲート回路、インバータ回路及びMOSFETのようなサブ要素を持つ。出力MOSFETのための領域は、1つもしくは2つのpチャンネル型MOSFETと1つもしくは2つのNチャンネル型MOSFETとからなるような比較的少ない数のMOSFETしか持たないが、高い外部負荷駆動能力の点で比較的大きい面積とされる。
上記識別番号発生回路は、遊休I/Oセルにおける出力制御回路のための領域におけるサブ要素によって構成される。上記識別番号発生回路は、かかる出力制御回路のための領域における比較的多数のサブ要素によって、かかる領域に構成可能となる。
第83図に図示のPチャンネル型MOSFET及びNチャンネル型MOSFET、インバータ回路、NAND回路及びNOR回路は、全体として、識別番号発生回路の出力を外部に出力させるためのトライステート出力バッファ回路を構成している。かかる出力バッファ回路において、インバータ回路、NAND回路及びNOR回路は、出力制御回路のための領域におけるサブ要素によって構成され、出力MOSFETは出力MOSFETのための領域におけるMOSFETによって構成される。
上記遊休I/Oセルにおけるトライステート出力バッファ回路の出力は、同セルに設けられる入出力パッド電極(I/OPAD)に結合される。言い換えると、図示の入出力パッド電極は、識別番号情報専用の出力電極とされる。
上記入出力パッド電極は、半導体集積回路装置における、通常はNC(Non Connection)ピンと称されるような半導体集積回路装置の空ピンないしは空き端子に、結合される。
この実施例によれば、図中に識別番号回路イネーブルと標記されているイネーブル信号がハイレベルのような有意レベルにされることによって、識別番号発生回路及びトライステート出力バッファ回路が動作状態にされる。識別番号発生回路の動作のために、図中に、出力クロックと標記されている連続クロック信号が供給される。かかる連続クロック信号に応答して入出力パッド電極に准じに識別番号情報が供給される。
第84図は、この発明に係る識別番号発生回路を備えた半導体集積回路装置の他の実施例の構成図である。この実施例は、近年のような大規模な半導体集積回路装置に有っては、消費電流の増大や動作速度の高速化に対応するような電源強化の点から、遊休I/Oセルが有っても、そのセル領域を電源強化のために転用する、と言うことが考慮されている。
第84図のレイアウト図では、3つのI/Oセルが例示されている。かかる3つのI/Oセルの内、図面の上の方のI/Oセルは遊休I/Oセルとされ、図面の下の方の他のI/Oセルは、半導体集積回路装置動作のために動作利用される正規I/Oセルとされる。
遊休I/Oセルにおいて、その入出力パッド電極用の領域には電源パッド電極、すなわち電源等に転用されたパッド電極が設けられている。電源パッド電極は、複数のI/Oセル、ないしは内蔵回路のための図示しない電源配線層に結合されている。なお、遊休I/Oセル上の電源配線層は、通常、多層配線構造を採る配線層の内のメタルからなるような上層配線層からなると理解されたい。
遊休I/Oセルにおいて、上記第81図の出力制御回路のための領域と対応する部分には、多層配線層における下層側の配線層による配線によって、上記第81図の例と同等に、出力クロック信号、識別番号回路イネーブル信号を受け、識別番号出力を形成するところの識別番号発生回路が構成されている。
上記識別番号発生回路と内蔵回路との間の出力クロック信号、識別番号回路イネーブル信号及び識別番号出力のための配線層は、後で説明する配線切断及び端子形成が容易なように、それぞれの一部が比較的上層の配線層を使用するようにされる。
識別番号発生回路の出力信号は、出力セルとして設定される正規I/Oセルの入力側に設けられた出力選択回路の供給される。
これによって、出力セルとして設定される正規I/Oセルは、半導体集積回路装置の通常動作においては、内蔵回路から出力選択回路を介して供給される正規出力データをその入出力パッド電極に出力する。
かかる正規I/Oセルは、識別番号情報を出力すべきときには、識別番号発生回路から出力選択回路を介して供給される識別番号情報をその入出力パッド電極に出力する。
第85図は、識別番号発生回路の電源端子VDD及びグランド端子と称されるような基準電位端子VSSと、複数のI/Oセル上を延長されるような電源配線層及び基準電位配線層との結合パターンを示している。上記のI/Oセル上を延長する電源配線層VDD及び基準電位配線層VSSが電源系強化の意図の元で比較的広い幅を持つようにされる。この実施例では、第85図のように、比較的幅広の電源配線層に対し細い幅の分岐配線層が設けられ、かかる細い幅の分岐配線層が、識別番号発生回路のための電源配線VDD−Vと結合される。基準電位配線層と識別番号発生回路の基準電位配線VSS−Vとの結合も同様にな構成とされる。この構成は、識別番号発生回路と電源配線層及び基準電位配線層との間の次に説明するような分離を用意にする。
電源配線層−基準電位配線層間の短絡等の異常にかかわらずに、識別番号発生回路から識別番号情報を得る必要が生じたときには、第86図のように、かかる回路の電源端子VDD、基準電位端子VSSにつながる細幅分岐配線層が、レーザ切断技術やフォーカスド・イオン・ビーム(FIB)技術のような技術によって切断される。これと共に、識別番号発生回路と内蔵回路との間の前述のような信号線も同様に切断される。
ついで、絶縁膜形成、それに対する開口形成、及び導電層の選択形成がFIB技術のような公知の技術によって行われる。これによって、識別番号発生回路の電源端子VDD、基準電位端子VSSには、第86図のように新たな導電層からなる導電気領域が設定される。同時に、上述の信号線に対しても新たな導電層が設定される。
プローブ針と称されるようなコンタクタがそれら導電層に接触され、識別番号発生回路が動作され、識別番号情報が得られることとなる。
第87図は、この発明に係る識別番号発生回路を備えた半導体集積回路装置の他の実施例の回路図である。
この実施例では、半導体集積回路装置に構成された識別番号発生回路に対して、図示のような2つのダイオード接続のMOSFETQ1、Q2、識別番号回路用電源パッド、識別番号専用出力パッド、識別番号専用クロックパッド、及び識別番号専用イネーブルパッドが設けられている。
半導体集積回路装置が正常動作可能である場合には、識別番号発生回路は、半導体集積回路装置の正規電源端子VDD、正規電源配線及びダイオード接続MOSFETQ1を介して動作電圧が与えられ、かつ図示しない内蔵回路からのクロック信号、識別番号イネーブル信号に応答して、内蔵回路に識別番号情報を出力する。
正規電源端子VDD及びそれにつながる電源配線と、正規基準電位端子VSS及びそれにつながる基準電位配線との間の短絡異常などによって、正規端子VDD・VSS−を介して識別番号発生回路に電源供給ができない場合には、図示の各種パッドを介して必要な電圧、信号がかかる回路に加えられ、かかる回路が動作される。ダイオード接続のMOSFETQ1は、識別番号回路用電源パッド及びMOSFETQ2を介して該回路に加えられる電源電圧に対して自動的にオフ状態となるようなスイッチ動作をする。これによって正規電源系の異常にかかわらずに識別番号発生回路に給電をすることができる。
上記の各実施例から得られる作用効果は、下記の通りである。
(1) 半導体集積回路装置の製造工程の過程で同一の形態からなる複数の識別要素を形成し、そのプロセスバラツキに対応した複数の識別要素の相互の物理量の大小関係を判定して、半導体集積回路装置の固有の識別情報として用いることにより、簡単な構成で個々の半導体集積回路装置の識別を可能にすることができるという効果が得られる。
(2) 上記に加えて、上記固有の識別情報を上記製造時に識別要素に割り当てられた第1識別情報と、上記判定により得られた上記複数の識別要素の物理量を大小関係の順位情報とを用いることにより、個々の半導体集積回路装置の識別のための情報量を少なくできるから、識別情報を記憶する記憶回路を簡単にできるとともにその判定時間も短縮化できるという効果が得られる。
(3) 上記に加えて、上記識別要素をNチャンネル型MOSFETとPチャンネル型MOSFETからなるCMOSインバータ回路の入力端子と出力端子とを接続し、その論理しきい値を大小比較を行う物理量とすることにより、CMOS回路等の基本的なデジタル回路で構成できるから格別な製造プロセスの追加なく適用可能な半導体集積回路装置の範囲を広くできるという効果が得られる。
(4) 上記に加えて、上記CMOSインバータ回路に対して、物理量としての論理しきい値電圧判定時にのみ動作電圧を印加するようにすることにより、素子特性の劣化の影響を軽減できるので安定的で信頼性の高い識別結果を得ることができるという効果が得られる。
(5) 半導体集積回路装置の製造工程の過程で同一の形態からなる複数の識別要素を形成し、そのプロセスバラツキに対応した物理量を判定し、上記複数の識別要素の相互の物理量の大小関係に基づいて固有の識別情報を生成して製造履歴と附帯させて記憶し、かかる半導体集積回路装置について不良が発生したときに、上記固有の識別情報を基に上記記憶された製造履歴を読み出し不良解析を行って、必要に応じて上記製造工程にフィードバックさせることにより、合理的な製造システムの構築を行うようにすることができるという効果が得られる。
(6) 第1チップを構成する半導体集積回路装置の製造工程の過程で同一の形態からなる複数の識別要素を形成し、そのプロセスバラツキに対応した相互の物理量の大小関係に基づいてかかる第1チップの固有の識別情報を生成し、上記第1チップを構成する半導体集積回路装置の複数に対して、それぞれの電気的特性に応じて複数の動作修飾情報を形成し、上記個々の第1チップの識別情報に対応させて第2チップに書き込み、上記第1チップと第2チップとを組み立てて第1チップの識別情報を基に上記動作修飾情報を第1チップに向けて出力させることにより、マルチチップ構成の半導体集積回路装置を煩雑なチップ管理を行うことなく効率よく製造することができるという効果が得られる。
(7) 上記に加えて、上記第1チップで冗長回路を持つメモリを構成し、上記第2チップを不良アドレスを記障するものとすることにより、簡単な構成で製造歩留りを高くしたメモリ装置を得ることができるという効果が得られる。
(8) 上記に加えて、上記第1チップと第2チップが組み立てられた状態で更に試験を行って不良が発生した場合に、上記第2チップを取り外して、上記第1チップを構成する半導体集積回路装置の別の複数の半導体集積回路装置の纏められる工程に戻すことにより、製造歩留りを改善することができるという効果が得られる。
(9) 上記に加えて、上記第1チップと第2チップとを上記組み立てられた状態での選別の後に一体的に封止することにより、製造歩留りの改善を行ないつつ、半導体集積回路装置の小型化を実現できるという効果が得られる。
(10) 上記に加えて、上記第1チップと第2チップとを共通の実装基板上に組み立てるようにすることにより、第2チップの取り外しが簡単となって、上記不良が発生した場合の再利用を効果的に行うようにすることができるという効果が得られる。
(11) 半導体集積回路装置の製造工程の過程で同一の形態として形成された複数の識別要素のプロセスバラツキに対応した相互の物理量の大小関係に基づいて固有の識別情報を持たせることにより、簡単な構成で個々の半導体集積回路装置の識別情報を組み込むことができるという効果が得られる。
(12) 上記に加えて、上記固有の識別情報を上記製造時に識別要素に割り当てられた第1識別情報と、上記複数の識別要素の物理量を大小関係の順位情報とすることにより、個々の半導体集積回路装置の識別のための情報量を少なくできるから、それを記憶する記憶回路を簡素化できるとともにその判定動作の高速化もできるという効果が得られる。
(13) 上記に加えて、識別要素をNチャンネル型MOSFETとPチャンネル型MOSFETからなるCMOSインバータ回路の入力端子と出力端子とを接続し、その論理しきい値を大小判定の物理量として利用することにより、CMOS回路等の基本的なデジタル回路で構成できるから格別な製造プロセスの追加なく適用可能な半導体集積回路装置の範囲を広くできるという効果が得られる。
(14) 上記に加えて、CMOSインバータ回路の入力端子と出力端子とを接続し、その論理しきい値を大小判定を行う回路として、複数のCMOSインバータ回路の各々にスイッチを設け、2個ずつの組み合わせで総当たりで共通の電圧比較回路に上記論理しきい値電圧を供給して判定することにより、簡単な構成で高い識別能力を実現できるという効果が得られる。
(15) 上記に加えて、複数のCMOSインバータ回路の各々に対応して、その入力端子と出力端子とを接続する第1スイッチと、共通の第1回路ノードと入力端子とのを接続する第2スイッチと、出力端子と共通の第2回路ノードとを接続する第3スイッチとを設けて、かかる第1ないし第3スイッチの組み合わせにより、複数のインバータ回路間において2つのCMOSインバータ回路を1組として総当たりで、一方のCMOSインバータ回路の入力端子と出力端子とを接続して上記第1の回路ノードに得られて電圧を他方のCMOSインバータ回路の入力端子に供給して、かかる他方のCMOSインバータ回路の論理しきい値電圧を参照電圧として電圧比較の出力信号を上記第2の回路ノードに得るようにすることにより、簡単な構成での識別番号の生成を行うようにすることができるという効果が得られる。
(16) 上記に加えて、上記CMOSインバータ回路と第1スイッチないし第3スイッチをCMOSゲートアレイを構成する素子を用いることにより、配線設計のみにより識別番号発生回路を得ることができるという効果が得られる。
(17) 上記に加えて、上記CMOSインバータ回路に上記物理量としての電圧判定時にのみ動作電圧を供給することにより、素子特性の劣化の影響を軽減できるので安定的で信頼性の高い識別番号を得ることができるという効果が得られる。
(18) 第1インバータ回路の入力端子と出力端子とを選択的に短絡させる第1スイッチと、上記第1インバータ回路の出力端子が入力端子に接続された第2インバータ回路を設け、その出力信号を受けて増幅回路で増幅してなる識別要素の複数個を設け、上記第1スイッチがオン状態のときの各識別要素からの出力信号により識別番号を生成する識別番号回路を内蔵させることにより、簡単な構成で個々の半導体集チップの識別を可能にすることができるという効果が得られる。
(19) 上記に加えて、上記インバータ回路をCMOSインバータ回路とし、上記第1スイッチがオン状態のときの第2インバータ回路の出力信号がその論理しきい値に対してハイレベル側なら上記増幅回路の出力信号を受けてロウレベルを形成し、上記第1スイッチがオン状態のときの第2インバータ回路の出力信号がその論理しきい値に対してロウレベル側なら上記増幅回路の出力信号を受けてハイレベルを形成し、上記第1スイッチがオフ状態にされるフィードバック動作のときに上記第1インバータ回路の入力端子に帰還させるラッチ回路を更に設けることにより、識別番号の再現性と経時変化に対する耐性を高めることができるという効果が得られる。
(20) 上記に加えて、上記増幅回路を複数個のCMOSインバータ回路の縦列接続回路とし、上記第1インバータ回路、第2インバータ回路及び増幅回路を構成する各CMOSインバータ回路の入力端子のそれぞれにハイレベル側の電圧を与える第3スイッチを設け、上記第1インバータ回路ないし上記増幅回路を構成する各インバータ回路列のそれぞれの相互接続点に第3スイッチを設け、上記識別番号回路が非動作状態のときは上記第2スイッチをオン状態にし、上記第3スイッチをオフ状態にし、上記第1スイッチをオン状態にされた識別情報の増幅時及び上記フィードバック動作時には上記第2スイッチをオフ状態にし、上記第3スイッチをオン状態にすることにより、識別番号の再現性と経時変化に対する耐性をいっそ高めることができるという効果が得られる。
(21) 第1インバータ回路及び第2インバータ回路のそれぞれの入力端子と出力端子とを短絡させる第1スイッチを設け、上記第1インバータ回路の出力端子を第2インバータ回路の入力端子に接続させる第2スイッチを設け、上記第2インバータ回路の出力端子が入力端子に接続されてなる第3インバータ回路を含んだ増幅回路とを含む複数個の識別要素を用い、上記第1インバータ回路の第1スイッチをオン状態にし、第2インバータ回路の第1スイッチをオフ状態にし、上記第2スイッチをオン状態にしたたときの上記第3インバータ回路を含む上記増幅回路の出力信号により第1識別情報を得て、上記第2インバータ回路の第1スイッチをオン状態にして上記第2スイッチをオフ状態にしたときの上記第3インバータ回路を含む上記増幅回路の出力信号により第2識別情報を得るように識別番号を生成する識別番号回路を内蔵させることにより、回路の簡素化を図りつつ、個々の半導体集チップの識別を可能にすることができるという効果が得られる。
(22) 上記に加えて、上記第1インバータ回路、第2インバータ回路からなる回路列を上記第1インバータ回路及び第2インバータ回路が対応して並ぶように複数回路列を設け、上記複数回路列の対応する第1スイッチには同じスイッチ制御信号が共通に供給し、複数回路列の上記第2インバータ回路の出力信号のいずれか1つを第3スイッチにより選択して上記増幅回路の初段回路を構成する第3インバータ回路の入力端子に接続することにより、多数の識別情報を効率的に得るようにすることができるという効果が得られる。
(23) 上記に加えて、上記第1インバータ回路及び第2インバータ回路の入力端子には、入力信号を切断する第4スイッチと、ハイレベル側の電圧を供給する第5スイッチを設け、上記識別番号回路が非動作状態のときは上記第4スイッチをオフ状態にし、上記第5スイッチをオン状態にすることにより、識別番号の再現性と経時変化に対する耐性をいっそ高めることができるという効果が得られる。
(24) 第1インバータ回路の入力端子と出力端子とを第1スイッチで短絡させ、上記第1インバータ回路の入力端子第2スイッチを設けてなる単位要素の複数個を上記第2スイッチを介して縦列形態にして識別要素列を構成し、上記識別要素列の最終段に対応された上記第1インバータ回路の出力端子を第2インバータ回路を含んだ増幅回路の入力端子に接続し、クロックを計数するバイナリカウンタの計数出力をデコードするデコーダを上記識別要素列の各第1インバータ回路の第1スイッチ及び第2スイッチに対応して設け、上記バイナリカウンタの計数出力に対応して上記識別要素列を初段回路から順に上記第1スイッチを順次オン状態に、第2スイッチは第1スイッチと相補的にオフ状態にして上記第3インバータ回路を含む上記増幅回路の出力信号により上記識別要素列の各第1インバータ回路に対応した複数の識別情報を得て識別番号を生成する識別番号回路を内蔵させることにより、回路の簡素化を図りつつ、個々の半導体集チップの識別を可能にすることができるという効果が得られる。
(25) 第1インバータ回路の入力端子と出力端子とを第1スイッチで短絡させ、上記第1インバータ回路の入力端子に第2スイッチを設けてなる単位要素の複数個を上記第2スイッチを介して縦列形態にして識別要素列を構成し、上記識別要素列の最終段に対応された上記第1インバータ回路の出力端子を第2インバータ回路を含んだ増幅回路の入力端子に接続し、上記識別要素列の各第1インバータ回路の第1スイッチ及び第2スイッチに対応したシフトビットを有するシフトレジスタを設け、上記シフトレジスタのシフト動作に対応し、上記識別要素列を初段回路から順に上記第1スイッチを順次オン状態に、第2スイッチは第1スイッチと相補的にオフ状態にして上記第3インバータ回路を含む上記増幅回路の出力信号により上記識別要素列の各第1インバータ回路に対応した複数の識別情報を得て識別番号を生成する識別番号回路を内蔵させることにより、回路の簡素化を図りつつ、個々の半導体集チップの識別を可能にすることができるという効果が得られる。
(26) 第1インバータ回路の入力端子と出力端子とを選択的に短絡させる第1スイッチと、上記第1インバータ回路の出力端子が入力端子に接続された第2インバータ回路を設け、その出力信号を受けて増幅回路で増幅してなる識別要素の複数個を設け、上記第1スイッチがオン状態のときの各識別要素からの出力信号により識別番号を生成する識別番号回路を内蔵させることにより、簡単な構成で個々の半導体集積回路装置の識別を可能にすることができるという効果が得られる。
(27) 第1インバータ回路の入力端子と出力端子とを第1スイッチで短絡させ、上記第1インバータ回路の入力端子に第2スイッチを設けてなる単位要素の複数個を上記第2スイッチを介して縦列形態にして識別要素列を構成し、上記識別要素列の最終段に対応された上記第1インバータ回路の出力端子を第2インバータ回路を含んだ増幅回路の入力端子に接続し、クロックを計数するバイナリカウンタの計数出力をデコードするデコーダを上記識別要素列の各第1インバータ回路の第1スイッチ及び第2スイッチに対応して設け、上記バイナリカウンタの計数出力に対応して上記識別要素列を初段回路から順に上記第1スイッチを順次オン状態に、第2スイッチは第1スイッチと相補的にオフ状態にして上記第3インバータ回路を含む上記増幅回路の出力信号により上記識別要素列の各第1インバータ回路に対応した複数の識別情報を得て識別番号を生成する識別番号回路を内蔵させることにより、回路の簡素化を図りつつ、個々の半導体集積回路装置の識別を可能にすることができるという効果が得られる。
(28) 第1インバータ回路の入力端子と出力端子とを第1スイッチで短絡させ、上記第1インバータ回路の入力端子第2スイッチを設けてなる単位要素の複数個を上記第2スイッチを介して縦列形態にして識別要素列を構成し、上記識別要素列の最終段に対応された上記第1インバータ回路の出力端子を第2インバータ回路を含んだ増幅回路の入力端子に接続し、上記識別要素列の各第1インバータ回路の第1スイッチ及び第2スイッチに対応したシフトビットを有するシフトレジスタを設け、上記シフトレジスタのシフト動作に対応し、上記識別要素列を初段回路から順に上記第1スイッチを順次オン状態に、第2スイッチは第1スイッチと相補的にオフ状態にして上記第3インバータ回路を含む上記増幅回路の出力信号により上記識別要素列の各第1インバータ回路に対応した複数の識別情報を得て識別番号を生成する識別番号回路を内蔵させることにより、回路の簡素化を図りつつ、個々の半導体集積回路装置の識別を可能にすることができるという効果が得られる。
(29) 上記に加えて、JTAG規格に適合されたテスト回路を更に備え、上記識別番号回路で生成された識別番号を上記JTAG規格に適合されたインターフェイスを介して出力させることにより、テスト回路の流用によって回路の簡素化が可能になるという効果が得られる。
(30) 上記に加えて、上記単位要素、第1スイッチ及び第2スイッチを含んだ識別番号回路は、ソフトIP技術を用いて回路設計及び回路レイアウトを行うようにすることにより、設計コストの低減が可能になるという効果が得られる。
(31) 第1インバータ回路の入力端子と出力端子とを第1スイッチで短絡させ、上記第1インバータ回路の入力端子に第2スイッチを設けてなる単位要素の複数個を上記第2スイッチを介して縦列形態にして識別要素列を構成し、上記識別要素列の最終段に対応された上記第1インバータ回路の出力端子を第2インバータ回路を含んだ増幅回路の入力端子に接続し、上記識別要素列の各第1インバータ回路の第1スイッチ及び第2スイッチに対応したシフトビットを有するシフトレジスタを設け、上記シフトレジスタのシフト動作に対応し、上記識別要素列を初段回路から順に上記第1スイッチを順次オン状態に、第2スイッチは第1スイッチと相補的にオフ状態にして上記第3インバータ回路を含む上記増幅回路の出力信号により上記識別要素列の各第1インバータ回路に対応した複数の識別情報を得て識別番号を生成する識別番号回路をソフトIP技術を用いて回路設計及び回路レイアウトが行うようにすることにより、半導体集積回路装置の製造コストの低減が可能になるという効果が得られる。
以上本発明者よりなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、半導体集積回路装置の製造工程の過程で形成される同一の形態からなる複数の識別要素は、電気的に信号を読み出すものでは半導体集積回路装置に同じ抵抗値になるような抵抗素子や同じ容量値になるようなキャパシタを複数個成形し、その抵抗値や容量値のプロセスバラツキを電流又は電圧の形態で取り出して、識別番号として利用するものであってもよい。
また、半導体集積回路装置のリードの幅あるいはピッチ幅の他に、半導体パッケージ等の表面に同じ長さ又は幅にされた複数の直線を印刷又は刻印し、その幅又はピッチの幅のバラツキを利用するもの等種々の実施形態をとることができる。
上記に例示の抵抗素子は、実施例のCMOS構成のような比較的複雑な製造プロセスを要さないでも実施できる。抵抗素子としては、半導体集積回路技術によって構成されるポリシリコン抵抗や、単結晶シリコンに導電型決定不純物を周知のイオンインプランテーション法のような方法によって導入することによって構成するいわゆる拡散抵抗のような半導体抵抗や、金属配線層と同質の金属層からなる金属抵抗を検討することができる。それら抵抗の中では、拡散抵抗は、適切な抵抗値に設定することが容易である点、抵抗値の経時変化が比較的小さい点から、特性バラツキに応じた特定情報を得るために好適である。
抵抗バラツキに対応する特定情報は、例えば、所定のバイアス電流をその時々に対比すべき2つの抵抗素子に流し、その時に2つの抵抗に発生する電圧差を判別して行くような抵抗−電圧変換及び比較判定の技術によって形成することや、複数の抵抗素子によって抵抗ブリッジを構成し、その抵抗ブリッジの出力を判別する技術によって形成することが可能である。抵抗素子に対応する特性情報は、また、上のような技術以外に、抵抗素子を抵抗−電流変換素子として利用し、変換された電流を比較判定する技術によって形成することも可能である。更には、抵抗素子を発振回路の発振周波数決定素子や遅延回路の遅延時間決定素子の一部とすることによって、抵抗素子の特性バラツキを周波数情報や遅延時間情報として利用することも可能である。
抵抗素子を、インバータを構成する信号入力MOSFETに対する負荷素子とするような場合には、特性バラツキに応ずる情報は、抵抗素子の特性バラツキと信号入力MOSFETの特性バラツキとの両方を反映したものとなる。
抵抗バラツキに対応する特定情報は、必ずしも半導体集積回路装置内のみで形成する必要は無い。必要ならば、半導体集積回路装置を、適宜に特定情報形成モードに移行可能な構成にしておき、そのモードの元で、半導体集積回路装置内の複数の抵抗素子を、半導体集積回路装置に設定されている信号入出力端子のような既存の外部端子にスイッチ的に切換え結合に結合させることもできる。この場合には、抵抗素子の特性バラツキに対応する特定情報は、かかる外部端子に結合する半導体集積回路装置外の回路装置によって形成される。この場合には半導体集積回路装置内の回路素子数の増大を抑制することが出来、また半導体集積回路装置の既存の端子の利用によって、その外部端子数の抑制を図ることもできる。
複数の同じ構成の回路相互、あるいはMOSFETのような回路素子のリーク電流も特性バラツキを恒久的に維持するものとして経験的に把握される。リーク電流レベルは、抵抗素子の特性バラツキと同様に、電流電圧変換と電圧比較によって検出可能である。リーク電流を形成するものは、上のように互いに同じ構成の回路であっても良いし、ゲート・ソース間が接続されたようなMOSFETであっても良い。
特定情報のためのリーク電流源の好適なものとしては、半導体集積回路装置の信号出力外部端子もしくは信号入出力外部端子につながる信号出力バッファ回路を掲げることができる。かかる種の信号出力バッファは、それを構成するMOSFETのような回路素子が比較的大きいサイズとされ、比較的大きいリーク電流を形成することが少なくなく、その測定が比較的容易であるからであり、また既存の外部端子をそのまま利用できるからである。
半導体集積回路装置の外部信号入力端子につながる半導体集積回路装置内の入力保護ダイオードのような素子の耐圧特性も、ミクロ的なバラツキに対応する前述のような特定情報の源とすることができる。半導体集積回路装置の複数の外部端子が、電子システムにおける比較的少ないビット数のバスラインを構成する場合であっても、前述の実施定のような総当り比較の手法によって、著しく多数のものに対して適切に識別可能な情報を形成することが可能である。
半導体集積回路装置の外部端子に結合される半導体集積回路装置内のMOSトランジスタのドレイン接合容量のような容量は、ミクロ的なバラツキを持つ。よってそれもまたバラツキに対応する前述のような特定情報の源とすることができる。
ダイナミック型メモリにおける情報保持時間もミクロ的なバラツキを示す。この場合、ダイナミック型メモリに、特別の構成を付加しないでも、すなわち、固有の識別情報形成のための構成を設定しなくても、複数のメモリアドレスの内の特定の複数のメモリアドレスにおける複数のメモリセルの情報保持時間を計測し、その計測結果に基づいて特定情報とすることが可能である。
マルチチップモジュールのように共通基板に、複数の半導体チップが設けられる場合、個々の半導体チップに固有の識別回路を設定しておき、個々の半導体チップからの固有の識別情報を共通の基板を介して取り出せるようにすることも可能である。個々の半導体チップの固有の識別情報を読み出すために共通基板に必要となる端子の数に制約が有るときには、それぞれの半導体チップにチップ選択制御回路とともに固有の識別情報のための並列−直列変換回路を設定しても良い。この時には、各半導体チップにおける固有の識別情報は、そのチップの選択状態において、並列−直列変換回路によって直列化された上で、各半導体チップから出力され、共通基板を介して読み出される。第33図のような意味でのプログラム専用チップが設けられる場合には、かかるプログラム専用チップは、共通基板上の異なった種類の複数の半導体チップに対応可能なように構成されても良い。
産業上の利用可能性
この発明は、半導体集積回路装置又は半導体チップに固有の識別情報を割り当てて、個々の半導体集積回路装置又は半導体チップの識別を行うようにした半導体集積回路装置又は半導体チップの識別方法と半導体集積回路装置の製造方法、半導体集積回路装置及び半導体チップに広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明に係る識別番号発生回路の一実施例を示す基本的回路図であり、
第2図は、この発明に係る識別番号発生回路の他の一実施例を示す基本的回路図であり、
第3図は、この発明に係る識別番号発生回路の他の一実施例を示す基本的回路図であり、
第4図は、前記第3図の識別番号発生回路の動作の説明図であり、
第5図は、この発明に係る識別番号発生回路の他の一実施例を示す基本的回路図であり、
第6図は、前記第5図の実施例回路を説明するための等価回路図であり、
第7図は、前記第5図の実施例に対応した具体的一実施例を示す回路図であり、
第8図は、前記第7図の実施例回路の動作を説明するためのタイミングチャート図であり、
第9図は、前記第7図の実施例回路の動作の説明図であり、
第10図は この発明に係る識別番号発生回路の核になるCMOSインバータ回路とスイッチMOSFETからなる単位回路の一実施例を示す変形例であり、
第11図は、この発明に係る識別番号発生回路の核になるCMOSインバータ回路とスイッチMOSFETからなる単位回路の他の一実施例を示す変形例であり、
第12図は、この発明に係る識別番号発生回路の核になるCMOSインバータ回路とスイッチMOSFETからなる単位回路の他の一実施例を示す変形例であり、
第13図は、この発明に係る識別番号発生回路の核になるCMOSインバータ回路とスイッチMOSFETからなる単位回路の他の一実施例を示す変形例であり、
第14図は、この発明に係る識別番号発生回路の核になるCMOSインバータ回路とスイッチMOSFETからなる単位回路の他の一実施例を示す変形例であり、
第15図は、この発明に係る識別番号発生回路の核になるCMOSインバータ回路とスイッチMOSFETからなる単位回路の他の一実施例を示す変形例であり、
第16図は、この発明に係る識別番号発生回路に用いられるCMOSインバータ回路の一実施例を示す回路図であり、
第17図は、この発明に係る識別番号発生回路の他の一実施例を示す回路図であり、
第18図は、前記第17図に示した実施例回路の動作を説明するための波形図であり、
第19図は、この発明に係る識別番号発生回路の他の一実施例を示すブロック図であり、
第20図は、この発明に係る識別番号発生回路の他の一実施例を示す回路図であり、
第21図は、この発明に係る半導体集積回路装置の一実施例を示す概略ブロック図であり、
第22図は、この発明に係る半導体集積回路装置の一実施例を示す素子レイアウト図であり、
第23図は、前記第22図に対応した等価回路図であり、
第24図は、この発明をダイナミック型RAMに適用した場合の一実施例を示すブロック図であり、
第25図は、この発明に係る識別番号発生回路を用いた半導体集積回路装置の一実施例を示す概略構成図であり、
第26図は、この発明に係る識別番号の識別アルゴリズムを説明する説明図であり、
第27図は、この発明に係る識別番号の識別アルゴリズムを説明する説明図であり、
第28図は、この発明に係る半導体集積回路装置の識別システムにおける照合アルゴリズムの登録方法の一実施例を示す構成図であり、
第29図は、この発明に係る半導体集積回路装置の識別システムにおける照合アルゴリズムの照合方法の一実施例を示す構成図であり、
第30図は、前記第29図の比較方法の一例を示す説明図であり、
第31図は、CMOSインバータ回路の論理しきい値の順位を用いた場合の比較方法の一例を示す説明図であり、
第32図は、CMOSインバータ回路の論理しきい値の順位を用いた場合の比較方法の一例を示す説明図であり、
第33図は、この発明が適用される半導体集積回路装置の一実施例を示す構成図であり、
第34図は、この発明が適用されるマルチチップモジュールの一実施例を示すブロック図であり、
第35図は、前記図34のプログラム専用チップの一実施例を示すブロック図であり、
第36図は、本願に係る識別番号発生回路を搭載した半導体集積回路装置の一実施例の製造工程を説明するための構成図であり、
第37図は、本願に係る識別番号発生回路を搭載した半導体集積回路装置を回路実装ボードに組み立てる場合の一実施例の製造工程を説明するための構成図であり、
第38図は、本願に係る識別番号発生回路を搭載した半導体集積回路装置の他の一実施例の製造工程を説明するための構成図であり、
第39図は、この発明に係る識別番号発生回路が設けられる特定用途向けLSIの一例を示すブロック図であり、
第40図は、この発明に係るCMOSインバータの論理しきい値のバラツキを乱数発生器に応用した実施例を示す回路図であり、
第41図は、企業間の電子部品調達市場における不正行為や様々なトラブルを軽減することを目的とした、本願発明に係るチップ識別番号発生回路の利用例を説明するための構成図であり、
第42図は、この発明に係る半導体集積回路装置の他の一実施例を示す模試的平面図であり、
第43図は、この発明に係る識別番号発生回路の他の一実施例を示す基本的回路図であり、
第44図は、この発明に係る識別番号発生回路の他の一実施例を示す回路図であり、
第45図は、この発明に係る識別番号発生回路の一実施例を示す具体的回路図であり、
第46図は、この発明に係る識別番号発生回路の更に他の一実施例を示す具体的回路図であり、
第47図は、前記第46図の実施例回路の動作を説明するためのタイミング図であり、
第48図は、前記図46の実施例に用いられる単位回路の他の一実施例を示す回路図であり、
第49図は、この発明に係る識別番号発生回路の更に他の一実施例を示す回路図であり、
第50図は、この発明に係る識別番号発生回路の更に他の一実施例を示す回路図であり、
第51図は、この発明が適用される半導体集積回路装置又は半導体チップの一実施例を示す回路レイアウト図であり、
第52図は、上記I/Oセルの標準的な一実施例を示すブロック図であり、
第53図は、この発明に係る半導体集積回路装置又は半導体チップに設けられるI/Oセルの一実施例を示す回路レイアウト図であり、
第54図は、この発明に係る半導体集積回路装置又は半導体チップに設けられる出力バッファ回路の一実施例を示す回路図であり、
第55図は、この発明に係る半導体集積回路装置又は半導体チップに設けられる出力バッファ回路の他の一実施例を示す回路図であり、
第56図は、この発明に係る半導体集積回路装置の一実施例を示す概略構成図であり、
第57図は、この発明に係る半導体集積回路装置の基本的なJTAGセルの一実施例を示すブロック図であり、
第58図は、この発明に係る半導体集積回路装置のバウンダリスキャンレジスタのシフト動作を利用した識別番号のシリアル出力動作の一実施例を説明するための構成図であり、
第59図は、この発明に係る半導体集積回路装置のバウンダリスキャンレジスタのシフト動作を利用した識別番号のシリアル出力動作の他の一実施例を説明するための構成図であり、
第60図は、この発明に係る半導体集積回路装置のバウンダリスキャンレジスタのシフト動作を利用した識別番号のシリアル出力動作の他の一実施例を説明するための構成図であり、
第61図は、この発明に係る半導体集積回路装置のバウンダリスキャンレジスタのシフト動作を利用した識別番号のシリアル出力動作の他の一実施例を説明するための構成図であり、
第62図は、この発明に係る識別番号発生回路の更に他の一実施例を示す回路図であり、
第63図は、この発明に係る識別番号の説明図であり、
第64図は、この発明に係る識別番号の説明図であり、
第65図は、この発明に係る識別番号発生回路で生成された識別番号の高速識別番号照合(検索)アルゴリズムの一実施例を説明するためのフローチャート図であり、
第66図は、第65図の実施例に対応した構成図であり、
第67図は、この発明に係る識別番号発生回路を組み込んだ半導体チップの回路設計方法の一実施例を示すフローチャート図であり、
第68図は、この発明に係る識別番号発生回路を内蔵したLSI設計方法の一実施例を示すフローチャート図であり、
第69図は、この発明に係る識別番号発生回路内蔵の半導体チップを用いた半導体集積回路装置の製造方法の一実施例のフローチャート図が示されている。
第70図は、この発明に係る識別番号発生回路を搭載した半導体チップを用いた半導体集積回路装置の組み立て工程の一実施例を示すフローチャート図であり、
第71図は、この発明に係る識別番号発生回路のビット数を減少させる方法の一実施例を示す構成図であり、
第72図は、この発明に係る識別番号発生回路のビット数を減少させる方法の一実施例を示す構成図であり、
第73図は、この発明に係る半導体集積回路装置に搭載された識別番号発生回路を利用した検査方法を説明するための構成図であり、
第74図は、この発明に係る半導体集積回路装置に搭載された識別番号発生回路を利用した検査方法を説明するための構成図であり、
第75図は、この発明に係る半導体集積回路装置に搭載された識別番号発生回路を利用し各検査工程で半導体チップ毎の特性データの相関を管理する方法を説明するための構成図であり、
第76図は、この発明に係る半導体集積回路装置に搭載された識別番号発生回路を利用し前工程でウェハを自動で管理する方法を説明するための構成図であり、
第77図は、この発明に係る半導体集積回路装置に搭載された識別番号発生回路の識別番号の格納・検索方法を説明するための構成図であり、
第78図は、この発明に係る半導体集積回路装置に搭載された識別番号発生回路の識別番号の格納・検索方法の他の例を説明するための構成図であり、
第79図は、この発明に係る識別番号発生回路を利用した半導体集積回路装置の救済方法の一実施例を示す構成図であり、
第80図は、この発明に係る識別番号発生回路を搭載した半導体集積回路装置の一実施例を示すレイアウト図であり、
第81図は,第80図のレイアウト図の部分拡大レイアウト図であり、
第82図は、この発明に係る識別番号発生回路を搭載した半導体集積回路装置の他の一実施例を示すレイアウト図であり、
第83図は、第81図のレイアウトに対応する回路図であり、
第84図は、この発明に係る識別番号発生回路を搭載した半導体集積回路装置の更に他の一実施例を示す構成図であり、
第85図は、第84図の実施例を構成する半導体集積回路装置の部分平面パターン図であり、
第86図は、第84図の実施例を構成する半導体集積回路装置の他の部分平面パターン図であり、
第87図は、この発明に係る識別番号発生回路を搭載した半導体集積回路装置の一実施例を示す回路図である。Technical field
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device identification method, a semiconductor integrated circuit device manufacturing method, a semiconductor integrated circuit device, and a semiconductor chip, and mainly assigns identification information unique to the semiconductor integrated circuit device or the semiconductor chip. The present invention relates to a technique for identifying an apparatus or a semiconductor chip.
Background art
If the semiconductor integrated circuit device is given identification information unique to the semiconductor integrated circuit device, various desired utilization actions can be performed based on the identification information. If unique identification information can be set at a level such as one by one in a semiconductor integrated circuit device, the description will be made after the present inventor has made clear under the use of the unique identification information. New manufacturing methods and product management technologies can be provided.
If a failure occurs at a stage such as the actual use stage of a semiconductor integrated circuit device, if it is possible to obtain unique identification information from the semiconductor integrated circuit device, it is easy to pursue the factor that caused the failure. To do. For example, for a semiconductor manufacturer, information such as a manufacturing time, a manufacturing line, a manufacturing lot, an inspection history, design information, and the like can be grasped based on identification information unique to the semiconductor integrated circuit device. As a result, it becomes easy to pursue the cause of the failure and countermeasures are also facilitated.
Marking such as ink printing or laser marking applied to a package constituting a semiconductor integrated circuit device can be regarded as a kind of identification information. This type of marking is mainly based on the product type name of the semiconductor integrated circuit device, but it may include a code display of the manufacturing time such as year and week along with the product type name. However, in this type of marking display, depending on the small amount of information that can be displayed, each semiconductor integrated circuit device is manufactured in large quantities as an industrial product or manufactured over a long period of time. It is difficult to set unique identification information at the level.
It is possible to assume that a programmable element such as a fuse element is set for a semiconductor chip constituting a semiconductor integrated circuit device and unique identification information is given to the programmable element. However, such a conceivable technique is that if the original semiconductor integrated circuit device does not require a program element, a new manufacturing process is required for the programmable element. The manufacturing process is complicated and the price increases. If the semiconductor integrated circuit device originally has programmable elements, there is no complication of a new manufacturing process. Even in that case, it is necessary to add or change a manufacturing process for writing unique recognition information to the programmable element.
In a known technique called a silicon signature, a product type name and unique information are written in a semiconductor integrated circuit device in a form that can be electrically read out. However, in this type of technology, it is necessary to add or change a manufacturing process for writing the information as described above.
As a result of investigation after the present invention has been made, the present inventor is considered to be related to the present invention described later, as disclosed in JP-A-6-196435, JP-A-10-055939, and JP-A-11-214274. No. 7, JP-A-7-335509, and JP-A-7-050233. All of the inventions described in these publications are recognized as requiring a special manufacturing process in order to write identification information unique to each chip. However, these publications do not allow a description of a method for identifying a semiconductor integrated circuit device that does not require the addition or change of a special manufacturing process as in the present invention described later.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device or a semiconductor chip and a method for identifying the semiconductor integrated circuit device or semiconductor chip that can identify individual semiconductor integrated circuit devices or semiconductor chips with a simple configuration. Another object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device capable of identifying individual semiconductor integrated circuit devices or semiconductor chips with high reliability. Another object of the present invention is to provide a rational method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device. The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
Disclosure of the invention
The outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, a plurality of identification elements having the same form are formed in the course of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device, and the semiconductor integrated circuit device is based on the mutual magnitude relationship of physical quantities corresponding to the process variation of the plurality of identification elements Alternatively, it is used as unique identification information of the semiconductor chip.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In order to describe the present invention in more detail, it will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a basic circuit diagram of an embodiment of an identification number generating circuit according to the present invention. The CMOS inverter circuits INV1 to INV4 are configured to have the same characteristics within a practically controllable range in designing and manufacturing a semiconductor integrated circuit device. A specific configuration suitable for the present invention for making a plurality of inverters have the same characteristics will be better understood by referring to FIG. 22 and the description thereof. Therefore, techniques for obtaining the same characteristics will be schematically described below.
It will be understood that in a CMOS inverter circuit, its characteristics are generally determined by the relative conductance between the P-channel MOSFET and the N-channel MOSFET constituting the CMOS inverter circuit. From this point of view, it can be understood that CMOS inverters having the same characteristics can be formed by MOSFETs having the same ratio W / L of the channel width W and the channel length L but having different sizes. However, the influence on the electrical characteristics due to the manufacturing variation of the semiconductor integrated circuit device is different for elements of different sizes.
In the embodiment, each of the plurality of CMOS inverters INV1 to INV4 is preferably configured such that the elements constituting each of them, that is, the P-channel MOSFETs and the N-channel MOSFETs have the same structure and the same size. It is configured with. Needless to say, these elements are manufactured according to the characteristics of the semiconductor integrated circuit device in which the same elements are manufactured together under the same process. As a result, the plurality of CMOS inverters INV1 to INV4 are equally affected by manufacturing variations such as variations in processing dimensions in manufacturing the semiconductor integrated circuit device, thickness variations in various layers, impurity concentration variations, and the like.
The output voltage of the CMOS inverter circuit whose input and output are short-circuited as shown in FIG. 1 reaches the logical threshold voltage. If all the CMOS inverter circuits have completely the same electrical characteristics, the potentials of the short-circuit nodes of the four inverter circuits INV1 to INV4 are equal. However, this is an ideal state, and in an actual semiconductor element, there is a slight difference in characteristics, so that a difference occurs in the input / output short-circuit node potential, that is, the logic threshold voltage of each inverter circuit INV1 to INV4.
As a factor of variation in the logic threshold value of the CMOS inverter circuit, it may be considered that variation in MOS transistor characteristics is dominant. The causes of variations in MOS transistor characteristics include the gate width of the MOS transistor, the gate insulating film thickness, the conductivity determining impurity concentration and its distribution, and the like. These variations can be divided into macro parts and micro parts. The macro portion includes variations in gate width between a plurality of wafers in the same lot.
In the invention of the present application, a variation in a micro part is mainly used, and a variation between elements arranged at relatively close positions is used. This is because such microscopic variations are observed to occur randomly between elements that are relatively close to each other.
That is, the variation in the logic threshold value of the inverter circuits INV1 to INV4 in FIG. 1 is considered to be random. This variation in the logical threshold value is the basis of a solution means of “extracting variation in characteristic characteristics of a semiconductor element as unique identification information”, which is a problem to be solved by the present application. When a CMOS inverter circuit is used, the variation in the logic threshold can be regarded as the variation of the N-channel MOS transistor plus the variation of the P-channel MOS transistor, and the variation range is It is possible to effectively generate an identification number or identification information.
In the embodiment shown in FIG. 1, the order of the magnitudes of the logic threshold values of the four inverter circuits INV1 to INV4 is determined. That is, the voltage (corresponding to the logic threshold value) of the shorted input / output nodes of each of the CMOS inverter circuits INV1 to INV4 is selected by the switch and sequentially input to the analog / digital converter ADC, and the measurement is quantized. A value (digital signal) is stored in a register, and the magnitude is compared by a digital comparator or the like (not shown).
That is, the digitized logic threshold values of the four CMOS inverter circuits INV1 to INV4 stored in the register are compared by a comparator or the like, and are arranged in descending order. If a processor such as a CPU is mounted on the semiconductor integrated circuit device in which the identification number generation circuit is formed, it is possible to compare the size using software.
For example, digital values are stored corresponding to the numbers 1 to 4 assigned to the CMOS inverter circuits INV1 to INV4, and the rank is determined by, for example, 1-3-2-4 by comparing the magnitudes thereof. Identification information is generated based on −3-2-4.
FIG. 2 shows a basic circuit diagram of another embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention. In this embodiment, an analog comparator COMP is used. In this embodiment, voltages corresponding to the logical threshold values of the CMOS inverter circuits INV1 to INV4 one by one are sequentially supplied by the switch and compared with the reference potential of the comparator COMP. The reference voltage is changed stepwise, the detection level when the comparison result of the comparator changes from the low level to the high level is stored in the register, and the magnitudes of the logical threshold values of the CMOS inverter circuits INV1 to INV4 are compared. It is a method. That is, it is considered that the logic threshold value is the smallest when the output signal of the comparator changes from the low level to the high level at the lowest reference voltage.
In the identification number generating circuit shown in FIG. 1 or FIG. 2, circuits such as a high resolution analog / digital converter ADC, comparator COMP, stepped voltage generator, etc., that is, a circuit not included in a digital circuit or a logic circuit. Is necessary.
FIG. 3 shows a basic circuit diagram of another embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention. In this embodiment, consideration is given to facilitating implementation in the form of using a kind of cell that substantially constitutes a digital circuit or a logic circuit. In this embodiment, two logical threshold values of four CMOS inverter circuits INV1 to INV4 are combined and compared by a comparator COMP. Comparison of logic threshold values of these CMOS inverter circuits INV1 to INV4 is a round-robin (league battle) format.
FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of the identification number generation circuit of FIG. 3 and shows an example of the brute force comparison result. In FIGS. 4A and 4B, the switches Y1 to Y4 and the switches X1 to X4 are turned on one by one, which is a battle table, which is connected to the non-inverting input terminal (+) of the comparator COMP. From the short-circuit node potential (that is, the logic threshold voltage) of the CMOS inverter circuit selected by the switch (Y), the CMOS inverter circuit selected by the switch (X) connected to the inverting input terminal (−) of the comparator COMP If the result of subtracting the short-circuit node potential is plus (high level), a “+” symbol is entered in the figure, and if it is minus (low level), a “−” symbol is entered. Since “*” is a self match (no match), it is invalid.
Looking at FIG. 4 (A), Y1 has three “+” s, that is, all wins. Next, Y2 is 2, Y3 is 1, Y4 is 0 (all losses). That is, the order of the magnitude of the logic threshold value (VLT) of the CMOS inverter circuit can be determined by the number “+”, and therefore, the order is VLT1 (logic threshold value of INV1) −VLT2-VLT3-VLT4.
FIG. 4B shows another example. Here, it is assumed that there is a clear difference in the logic threshold value of each CMOS inverter circuit. In other words, in an actual game or the like, the draw or the number of wins may be the same. The draw is indicated by (=). If there is such a draw (=), Y1 and Y2 are in the same rank, and Y3 and Y4 are also in the same rank, so that the above rank is not given. In this embodiment, 16 comparisons (games) are performed. However, since the minimum number of round-robin games by n teams is n (n-1) / 2 times, it is actually 6 times. Good.
In the embodiment shown in FIG. 3, the comparator is composed of one comparator and two selection circuits, and the configuration is relatively simple compared to the embodiment shown in FIGS. Therefore, it may be difficult to form a semiconductor integrated circuit device such as a gate array or a logic ASIC.
FIG. 5 shows a basic circuit diagram of another embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention. In this embodiment, a basic circuit constituted by only a CMOS logic circuit and a MOSFET switch is used without using any analog circuit as in the embodiments of FIGS.
The CMOS inverter circuits INV1 to 1NV4 shown in FIG. Each of the CMOS inverter circuits INV1 to INV4 is provided with four switches. Switches A (A1 to A4) and B (B1 to B4) open and close simultaneously in conjunction with each other. The switches C (C1 to C4) and D (D1 to D4) are also opened and closed in conjunction with each other.
FIG. 6 shows an equivalent circuit corresponding to the open / close state of the switch for explaining the embodiment circuit of FIG. In FIG. 5, the switches A1 and B1, C2, and D2 are closed (ON state). The input / output of the CMOS inverter circuit INV1 is short-circuited by the switch B1, and the short-circuit node voltage is supplied to the common node P by the switch A1. Further, the potential of the common node P is applied to the input of the CMOS inverter circuit INV2 by the switch C2, and the output of the CMOS inverter circuit INV2 is supplied to the common node PP by the switch D2. The amplifier circuits AMP1 and AMP2 are composed of CMOS inverter circuits having the same shape as INV1 to INV4.
In the equivalent circuit of FIG. 6, the input and output of the CMOS inverter circuit INV1 are short-circuited by the on switch B1, and the potential of the common node P becomes the logic threshold value of the CMOS inverter circuit INV1 by the on switch A1. The common node P is connected to the input of the CMOS inverter circuit INV2 by the on switch C2. If the CMOS inverter circuits INV1 and 1NV2 have completely the same electrical characteristics, the potential of the common node PP to which the output of the CMOS inverter circuit INV2 is connected is equal to that of the common node P. Similarly, the output node potentials of the amplifier circuits AMP1 and AMP2 are also equal. That is, the input and output of the four inverters are all equal to the logical threshold voltage of the CMOS inverter circuit INV1. However, this is an ideal state, and in an actual semiconductor element, there is a slight difference in characteristics, so that a difference occurs in the potential of each node.
For example, the relationship between the logic threshold value VLT1 of the CMOS inverter circuit INV1 and the logic threshold value VLT2 of the CMOS inverter circuit INV2 is:
When VLT1 <VLT2, the potential of the common node PP> the potential of the common node P. Conversely, when VLT1> VLT2, the potential of the common node PP <the potential of the common node P.
The CMOS inverter circuit is also a high-gain inverting amplifier. The gain changes at the operating point, and the maximum gain is obtained when the input potential is near the logic threshold value of the CMOS inverter circuit. In general, the inversion gain near the logic threshold value of a CMOS inverter circuit is several tens to one hundred times.
Therefore, the difference between the logic threshold values of the CMOS inverter circuits INV1 and INV2 in FIG. 6 is amplified by the subsequent CMOS inverter circuit INV2. That is, the logical threshold voltage generated in the preceding CMOS inverter circuit is compared in magnitude and amplified with the logical threshold voltage of the subsequent CMOS inverter circuit as the reference voltage.
Further, it is also amplified by the amplifier circuits AMP2 and AMP3, and the difference between the logic threshold values of the CMOS inverter circuits INV1 and INV2 is amplified several tens of thousands of times by the CMOS inverter circuit INV2 and the amplifier circuits AMP1 and AMP2. Finally, at the node Q, a CMOS power supply voltage amplitude signal can be obtained. That is, the magnitude comparison result (positive / negative sign) of the logical threshold values of the two CMOS inverter circuits INV1 and INV2 can be detected by the CMOS amplitude signal.
By changing the combination of opening and closing of the switch as shown in FIG. 6, all CMOS inverter circuits INV1 to INV4 can be easily compared, and the result as shown in FIG. 4 (A) can be obtained. it can. Thus, this embodiment circuit is suitable for comparison of the logic threshold value of the CMOS inverter circuit.
In other words, by using a combination of a CMOS inverter circuit and a switch, one CMOS inverter circuit is used as a generation source of a logical threshold voltage, or a determination circuit that determines a logical threshold voltage generated by another CMOS inverter circuit. Since it is used, no special comparator is required, and the circuit configuration can be greatly simplified. In addition, since all of the MOSFETs including the CMOS inverter circuit are configured by switching operation, there is no particular difficulty when mounted on a semiconductor integrated circuit device such as a gate array or a logic ASIC.
FIG. 7 shows a circuit diagram of a specific embodiment corresponding to the embodiment of FIG. The CMOS inverter circuits INV1 to INV4 and the amplifier circuits AMP1 and AMP2 are congruent CMOS inverter circuits. In this embodiment, an N-channel MOSFET is used as the switch. A binary counter (Decoder) and a decoder (Decoder) for generating control signals Y1 to Y4 and X1 to X4 of these switches are provided.
An example of the CMOS inverter circuit INV1 is as follows. A control signal X1 is supplied to the gates of the switch MOSFET that short-circuits the input and output of the CMOS inverter circuit INV1 and the switch MOSFET that connects the common node P and the input. A control signal Y1 is supplied to the gates of the switch MOSFET that connects the input of the CMOS inverter circuit INV1 and the common node P and the switch MOSFET that connects the output and the common node PP. Similarly, in the CMOS inverter circuits INV2 to INV4, control signals X2 to X4 and control signals Y2 to Y4 are supplied to the gates of the corresponding switch MOSFETs.
The binary counter is a 4-bit binary counter that is reset by the reset signal RES and counts the number of pulses by supplying the clock signal CLK. The control signals Y1 to Y4 are output by the decoder in response to the count output of the lower 2 bits. And the control signals X1 to X4 are formed by the decoder corresponding to the count output of the upper 2 bits.
FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation of the embodiment circuit of FIG. The reset signal RES is for initializing the binary counter. Here, during reset (RES = “H”) and immediately after reset, the outputs of the binary counters are all “1”. Therefore, X4 and Y4 are active in the decoder output. The binary counter advances (+1) at the rising edge of the first clock CLK after the reset is released, and all become “0”. Therefore, as for the output of the decoder, the control signals X1 and Y1 are activated.
Thereafter, the output of the binary counter repeatedly advances (+1) at the rising timing of the clock signal CLK, and the decoder advances as shown in FIG. Of course, it goes without saying that the output of the binary counter returns to “0” again at the 17th rise of the clock signal CLK. However, in this embodiment, since necessary information can be extracted by 16 operations, the 17th and subsequent clock operations are not necessary.
After reset release, the count operation of the binary counter proceeds every time the clock signal CLK rises, and the information b1 to b16 appearing at the output node OUT each time is as shown in FIG. As described above, the difference in logic threshold value of the CMOS inverter circuit is amplified by the amplifier circuits AMP1 and AMP2, and when VLTQy−VLTQx> 0, the output terminal OUT outputs “H” (high level). When VLTQy−VLTQx <0, the output terminal OUT outputs “L” (low level).
Thus, the winning / losing result in the round-robin battle of the four CMOS inverter circuits INV1 to INV4 can be used as the identification signals b1 to b16 as they are. Of the four rounds of brute force b1 to b16 in the four CMOS inverter circuits INV1 to INV4, a self-matching one may be set in advance to a specific level of high level or low level as described later. When numbers 1 to 4 assigned to the four CMOS inverter circuits are replaced with 2-bit information and arranged in descending order, for example, it is arranged as 1-2-3-4, so that 2 × 4 = Identification information compressed to ½, such as 8 bits, can be obtained.
FIG. 10 shows a modification of an embodiment of a unit circuit composed of a CMOS inverter circuit and a switch MOSFET which are the core of the identification number generating circuit according to the present invention. In the circuit of FIG. 10, each of the four switch MOSFETs (A to D) of FIG. 5 is a CMOS pair type. That is, an N-channel MOSFET and a P-channel MOSFET are connected in parallel, and complementary signals X and X / are supplied to the gates.
When a CMOS switch is used in this way, the voltage signal transmitted through the switch MOSFET is not limited by the threshold voltage, so the power supply voltage or the ground potential of the circuit and the logic threshold voltage It is effective for a circuit that operates at a low voltage such that the voltage difference, or the difference voltage between the power supply voltage or the ground potential of the circuit and the voltage to be output to the common node PP is smaller than the threshold voltage of the switch MOSFET. .
FIG. 11 shows a modification of another embodiment of the unit circuit composed of the CMOS inverter circuit and the switch MOSFET which are the core of the identification number generating circuit according to the present invention. In the circuit of FIG. 11, the position of the N-channel switch MOSFET that supplies the input / output short-circuit potential of the CMOS inverter circuit to the common node P is changed. That is, the common node P is connected to the output side of the CMOS inverter circuit whose input and output are short-circuited.
FIG. 12 shows a modification of another embodiment of the unit circuit consisting of a CMOS inverter circuit and a switch MOSFET which are the core of the identification number generating circuit according to the present invention. In the circuit of FIG. 12, two P-channel MOSFETs connected in series are provided between the input of the CMOS inverter circuit and the power supply voltage terminal. Selection signals X and Y are supplied to the gates of these P-channel MOSFETs. In this embodiment, when the CMOS inverter circuit is not selected, that is, when both the selection signals X and Y are not activated, the P-channel MOSFET is turned on and the input of the CMOS inverter circuit is set to a high level such as the power supply voltage. This is fixed to prevent a through current in the CMOS inverter circuit. In other words, if the input of the CMOS inverter circuit is set in a floating state, an intermediate potential may be generated and a large through current may flow between the N-channel MOSFET and the P-channel MOSFET of the CMOS inverter circuit. belongs to.
FIG. 13 shows a modification of another embodiment of the unit circuit composed of the CMOS inverter circuit and the switch MOSFET which are the core of the identification number generating circuit according to the present invention. In the circuit of FIG. 13, the switch MOSFET is changed from the N-channel type MOSFET to the P-channel type MOSFET as in the above embodiment, and the input of the CMOS inverter circuit is fixed to the low level by the N-channel type MOSFET when inactive. is there. In this case, the selection signals applied to the gates of the N-channel MOSFETs are inverted signals X / and Y /.
FIG. 14 shows a modification of another embodiment of the unit circuit composed of the CMOS inverter circuit and the switch MOSFET which are the core of the identification number generating circuit according to the present invention. In the circuit of FIG. 14, in order to avoid the common node PP being undefined at the time of the above-mentioned self-match, that is, the output becomes “H”, “L” or unstable. Two N-channel MOSFETs connected in series are provided between the input and the ground potential of the circuit, and the input of the CMOS inverter circuit is fixed at a low level.
Selection signals X and Y are supplied to the gates of these N-channel MOSFETs. As a result, the selection signals X and Y are at a high level during a self-match, and the ground potential of the circuit is supplied to the input. The short-circuit switch provided between the input and output of the CMOS inverter circuit is composed of a series circuit of an N-channel MOSFET that receives a selection signal X and a P-channel MOSFET that receives a selection signal Y. As a result, the input and the output are not short-circuited during the self-match, and a high level corresponding to the fixed low level supplied to the input can be output. In the non-selected state, the input is fixed at a high level such as the power supply voltage as in the embodiment of FIG.
FIG. 15 shows a modification of still another embodiment of the unit circuit composed of the CMOS inverter circuit and the switch MOSFET which is the core of the identification number generating circuit according to the present invention. In the circuit of FIG. 15, in order to avoid the common node PP being undefined at the time of the above-mentioned self-match, that is, the output becomes “H”, “L” or unstable. The input is fixed at a high level. In order to avoid a short circuit between the input and the output in the self-match as in the above, the shorting switch is composed of a series circuit of an N channel type MOSFET and a P channel type MOSFET as in the embodiment of FIG.
The purpose and effect of avoiding indefinite level of the common node PP will be described in detail later. The modifications shown in FIGS. 10 to 15 may be implemented in combination. For example, the N-channel type switch MOSFET of FIG. 14 may be replaced with a CMOS pair type.
The embodiment shown in FIGS. 14 and 15 can be used to embed fixed information in the self-competition (*) portion of FIG. Originally the self-competition part is indefinite, strictly speaking, it was the result of comparing the logic threshold values of each CMOS inverter circuit and the amplifier circuit AMP. Therefore, even if the information in that part is ignored or diverted, it can be identified. There is no loss of ability. By fixing the added N-channel type MOSFET connected in series to the ground potential or the power supply voltage as shown in FIGS. 14 and 15, the inputs of the CMOS inverter circuits INV1 to INV4 are biased to the low level or high level side, The output of the battle part can be set arbitrarily.
In recent years, a semiconductor integrated circuit device technology in which a bare chip is mounted on a substrate called a build-up substrate has been developed, and it is becoming impossible to specify a product and a shipping time from the appearance. Therefore, the necessity to insert such a fixed number for specifying the product and shipping time is increased. In other words, in a system on a chip (SOC), which will be described later, what is mounted on the base chip, what kind of individual chips are combined, and what kind of chip is reversed. The management of single items is becoming more and more important, such as whether to combine them, and the assignment of the fixed number is useful.
FIG. 16 is a circuit diagram showing one embodiment of a CMOS inverter circuit used in the identification number generating circuit according to the present invention. In a CMOS inverter circuit, generally, a P-channel MOSFET and an N-channel MOSFET are provided in series between a power supply voltage and a circuit ground potential, and gates are connected in common as inputs, and drains connected in common are connected. Can be configured as output. The CMOS inverter circuits INV1 to INV4 and the amplifier circuits AMP1 and AMP2 of the embodiment can be configured by the two MOSFETs as described above.
On the other hand, in this embodiment, a CMOS inverter circuit is configured using two P-channel MOSFETs and two N-channel MOSFETs. The two N-channel MOSFETs are connected in parallel between the output terminal and the ground potential point of the circuit, and the two P-channel MOSFETs are connected in series between the power supply voltage and the output terminal.
In this configuration, the conductance on the N-channel MOSFET side is large, and the conductance on the P-channel MOSFET side is small. That is, the current flowing through the N-channel MOSFET is set by the small conductance (large on-resistance value) of the P-channel MOSFET. Apparently, a constant current can be made to flow through the N-channel MOSFET, so that the logic threshold voltage of the CMOS inverter circuit is controlled by the threshold voltages of the two N-channel MOSFETs. Become. Thereby, the logic threshold value of the CMOS inverter circuit can be made less susceptible to the influence of the power supply voltage fluctuation.
The configuration in which the P-channel type MOSFET is operated as a simple high resistance element and the threshold voltage of the N-channel type MOSFET dominantly affects the logic threshold is affected by the deterioration of element characteristics (NBTI) described later. There is also an advantage that it is difficult to receive.
As will be described later, when the identification number generating circuit is configured by a gate array, the element sizes of the N-channel MOSFET and the P-channel MOSFET are determined. It is possible to vary the element size ratio between the N-channel MOSFET and the P-channel MOSFET and set the logic threshold value accordingly.
FIG. 17 is a circuit diagram showing another embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention. In this embodiment, a circuit for fixing a part of the identification number to an arbitrary number is shown in the function for generating a random identification number described so far. In the embodiment shown in FIG. 7, 24 types of identification numbers could be generated. The number of information bits is 16 bits including the self-match result. Briefly explaining the circuit of this embodiment, the output node (common node) P of the first stage CMOS inverter circuit shown in FIG. 6 is forcibly fixed to an arbitrary value. In this case, the order of the first stage and the second stage cannot be switched.
In this embodiment circuit, the output node corresponding to the CMOC inverter circuit INV1 from the embodiment circuit of FIG. 7 is fixed to "H" (= VDD) by the MOSFET Q11, and the output node corresponding to the CMOS inverter circuit INV2 is fixed by the MOSFET Q21. It is fixed to “L” (= VSS). Since the MOSFETs Q11 and Q21 forming the fixed levels “H” and “L” are not input to the common node P, the decode signals Y1 and Y2 are unnecessary. Therefore, the binary counter circuit is also composed of 3 bits, and the output signal of the decoder circuit is also formed as Y3 and Y4.
FIG. 18 is a waveform diagram for explaining the operation of the embodiment circuit shown in FIG. There are 4 choices in the first stage and 2 choices in the second stage, and a total of 8 outputs can be obtained. That is, the number of information bits is 8 bits. In this embodiment, “0”, “0”, “1”, and “1” are always output as the output signals b1 to b4. The remaining b5 to b8 are the result of variations in the logic threshold values of the CMOS inverter circuits Q3 and Q4. In this embodiment, only two types of fixed numbers and a maximum of two types of random identification numbers are generated.
In actual use, the fixed part and the random part can be combined in any size. The fixed part indicates a product code, and the random part can be applied to indicate a sample number. Further, several methods are conceivable as a method for inserting the fixed identification number into the information bit string. For example, there are a method of replacing the self-competition part described in FIG. 14 and FIG. 15 and a method of replacing one of the overlapping battles (comparison in which the first stage and the second stage are switched). When these circuits are actually realized, it becomes a problem not only a circuit that generates an identification number, but also which part bears the function in the entire registration and verification system. However, since the registration and verification functions in the entire system are likely to be realized mainly by computer software, advanced functions can be realized relatively easily.
FIG. 19 is a block diagram showing another embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention. The logical threshold value judgment unit displayed substantially only in the block of FIG. 6 is operated by a relatively low and stabilized voltage V2 output from the power supply circuit shown in FIG. The
That is, a P-channel type MOSFET whose gate is steadily applied with the circuit ground potential operates as a load means, and operating current flows to four N-channel type MOSFETs connected in series acting as constant voltage elements. Is intended to flow. As a result, a constant voltage V1 corresponding to a constant voltage (threshold voltage) between the gate and source of the serial N-channel MOSFET is formed, and the constant voltage V1 is generated via the gate and source of the N-channel MOSFET. It is supplied as the operating voltage V2 of the threshold value determination unit. The voltage supplied to such a logic threshold voltage determination unit is made constant. As a result, the logic threshold values of the CMOS inverter circuits INV1 to INV4 and the like can reduce the influence of fluctuations in the power supply voltage VDD. As a result, a more stable logic threshold value determination operation can be expected.
In the present invention, it is not essential to make the operating voltage of the logic threshold value determination unit constant. That is, in the present invention, the absolute value of the logic threshold voltage of the plurality of CMOS inverter circuits is not used, but the identification number is set corresponding to the difference between the logic threshold voltages of the individual CMOS inverter circuits. Is. This is because the fluctuation of the power supply voltage affects the logic threshold voltage of each CMOS inverter circuit in the same manner, so that the magnitude relationship does not change significantly.
FIG. 19 (B) shows a specific circuit for preventing the MOSFET from changing with time. A MOS transistor may undesirably fluctuate due to electric field stress whose threshold voltage depends on electric field strength and temperature. In particular, a phenomenon called NBTI (Negative Bias Temperature Instability) is a phenomenon that appears remarkably in a P-channel MOSFET. As this defense measure, a method is often used in which the voltage applied to the gate of the PMOS is set to a high voltage during an unintended time. In this embodiment, the ground potential VSS of the circuit of the logic threshold value judgment unit is supplied by the N channel type MOSFET, and when the logic threshold value judgment operation is performed by the high level of the power supply control signal PON, the N channel type MOSFET is turned on. To supply the ground potential VSS of the circuit. At other times than the logical threshold determination operation, the power supply control signal PON is set to the low level to turn off the N-channel MOSFET and the P-channel MOSFET is turned on to supply the power supply voltage VDD to the ground potential side of the circuit. Supply. As will be described below, the gate voltage is fixed to the gate of the P-channel MOSFET so as to supply the power supply voltage VDD. As a result, in the P-channel type MOSFET, the gate, drain and source, and the substrate (channel) all have the same potential equal to the power supply voltage VDD, and the fluctuation of the logic threshold due to the aging of the MOSFET is suppressed as much as possible.
FIG. 20 is a circuit diagram showing another embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention. In this embodiment circuit, a series circuit of P-channel MOSFETs is provided at the inputs of the CMOS inverter circuits INV1 to INV4 so as to suppress the fluctuation of the logic threshold value due to the aging of the MOSFET as much as possible. At the time of reset when the signal RES / is set to the low level, the inputs of the CMOS inverter circuits INV1 to INV4 are fixed to the power supply voltage.
That is, all the output signals of the NAND gate circuit receiving the count outputs B0 to B3 of the binary counter circuit are set to the high level (logic 1) by the low level (logic 0) of the signal RES /. As a result, the output signals Y1 to Y4 and X1 to X4 of the NOR gate circuit constituting the decoder circuit all become low level (logic 0), and are provided between the inputs of the CMOS inverter circuits INV1 to INV4 and the power supply voltage VDD. The P-channel type MOSFET in series is turned on and fixed to the power supply voltage. As a result, the power supply voltage VDD is supplied to the gates of the P-channel MOSFETs constituting the CMOS inverter circuits INV1 to INV4.
Further, in this embodiment, the inputs of the amplifier circuits AMP1 and AMP2 are also fixed to the power supply voltage VDD by the P-channel MOSFET which is turned on by the low level of the signal RES /, and is connected to the gate of the P-channel MOSFET constituting the amplifier circuit. Supply the voltage and voltage.
Alternatively, all the selection signals Y1 to Y4 may be turned on to fix the common input node P to the power supply voltage. In any case, it is possible to control the gate voltage of the P-channel MOSFETs constituting the CMOS inverter circuits INV1 to INV4 and the amplifier circuits AMP1 and AMP2 or to shut off all the power sources of the identification number generation circuit. That's fine. However, in the method of cutting off all the power supplies, it is necessary to consider that the element region in which the MOSFET constituting the identification number generation circuit is formed is electrically separated from other circuits. That is, it is not desirable from the viewpoint of deterioration of the element characteristics that a constant voltage is constantly applied to the substrate gate (channel) of the MOSFET even when the power is shut off.
On the other hand, if attention is paid to such NBTI, normal reliability assurance becomes a problem. In other words, by applying the means for avoiding the stress as described above, it becomes impossible to screen for process defects performed in the so-called burn-in process. There is no problem if the scale of this circuit is considered to be extremely small compared to the entire LSI, but an application that requires screening should be assumed. In this case, a mode for arbitrarily resetting or releasing the power supply in a burn-in process or the like is prepared.
Naturally, it is sufficiently considered that the identification number fluctuates due to the stress here. However, it is possible to collect the final identification number after the burn-in process and re-register it in the database, and the size of lots handled in the burn-in process is limited to several hundred to several thousand. The impact is small even with fluctuations.
FIG. 21 is a schematic block diagram showing one embodiment of a semiconductor integrated circuit device according to the present invention. This embodiment is directed to power control when the identification number generation circuit is mounted on a system LSI. This system LSI is an example using two different power sources, VDD1 and VDD2.
The identification number generation circuit receives power supply from VDD1 during operation. Here, the time of operation is the time during which an identification number read request is sent from the main body LSI circuit unit 1 and the identification number is sent out. In other states, power supply is cut off. A signal for controlling the supply of power is a power control signal and is input to the power control circuit. The power supply control circuit is composed of an N-channel MOSFET and a P-channel MOSFET with a power supply control signal connected to the gate. When the power control signal is at high level, the power supply of the identification number generation circuit is fixed at VSS, and the identification number output signal is fixed at low level. When the power control signal is at a low level, VDD1 is supplied to the identification number generation circuit. The circuits included in the identification number generation circuit section in the figure are, for example, the logic threshold value judgment circuit section, binary counter section and decoder section of the CMOS inverter circuit shown in FIG. Further, only the logic threshold value judgment circuit portion of the CMOS inverter circuit may be provided, and the binary counter portion and the decoder portion may be included in the main body LSI circuit portion 1.
FIG. 22 shows a layout diagram of elements of an embodiment suitable for the semiconductor integrated circuit device according to the present invention. The configuration shown in the figure is not particularly limited, but may be understood as a layout example suitable for a so-called master slice type semiconductor integrated circuit device. In the figure, for easy understanding, only a planar pattern of an active region constituting a MOS transistor is shown, and a wiring layer pattern such as a metal wiring layer is not shown. Even with such a planar pattern, the essence of the technology is due to the fact that the MOS transistor has a dominant influence on the circuit characteristics to be obtained and that the influence on the circuit characteristics to be obtained such as metal wiring is small. Will be better understood.
Although the basic device structure of the semiconductor integrated circuit device itself is not directly related to the present invention and will not be described in detail, it will be briefly described as follows.
That is, a semiconductor substrate made of N-type single crystal silicon is used, and an N-type well region and a P-type well region are formed on the surface of the semiconductor substrate by an impurity selective introduction technique. An opening for defining an active region is provided in a so-called field insulating film made of a silicon oxide film provided on the surface of the semiconductor substrate, and the heat of silicon is formed on the surface of the N-type well region and the P-type well region exposed in the opening. A gate insulating film is formed by an oxidation method or the like. A gate electrode layer made of a polycrystalline silicon layer is selected on the gate insulating film and the field insulating film. By introducing P-type impurities using the gate electrode layer and the field insulating film as substantial impurity introduction masks, P-type semiconductor regions constituting the source and drain regions of the P-channel MOS transistor are formed on the surface of the N-type well region. ing. Similarly, by introducing N-type impurities using the gate electrode layer and the field insulating film as substantial impurity introduction masks, N-type semiconductor regions constituting the source and drain regions of the N-channel MOS transistor are formed on the surface of the P-type well region. Is formed. With respect to such a basic device structure, a desired wiring layer is formed by a known wiring layer forming technique or insulating layer forming technique.
In FIG. 22, a relatively small substantially square pattern constitutes one active region. One unit region is composed of such a relatively small substantially square pattern and two elongated patterns parallel to each other, each of which means a gate electrode layer drawn so as to overlap therewith. For example, a relatively small rectangular pattern with symbols PP, B, and P arranged at the upper right end of the drawing and two elongated strips drawn so as to overlap with the symbols Y0 / and X0 / respectively. A unit area is configured by a pattern.
Accordingly, two MOS transistors are formed in one active region by two parallel gate electrode layers and source and drain semiconductor regions formed on the surface of the active region in a self-aligned manner with respect to the two gate electrode layers. Is formed.
In FIG. 22, a plurality of unit regions for N-channel MOS transistors and a plurality of unit regions for P-channel MOS transistors are arranged in a matrix as shown in the figure. In the four unit region columns (hereinafter referred to as first region columns) for the uppermost P-channel MOS transistor on the drawing, each unit region has the same planar dimension and the same extending direction. It is composed. The unit regions in the four unit region columns (hereinafter referred to as second region columns) for the N-channel MOS transistors located below the first column also have the same planar dimensions, the same extending direction, It is configured with The first region row and the second region row are for constituting an inverter as shown in FIG. 20 and a switch MOS transistor coupled thereto.
Similarly, the third region column and the fourth region column are for configuring the X decoder unit, and the fifth region column and the sixth region column are for configuring the Y decoder unit. .
The whole of the first region column to the sixth region column having four unit regions in FIG. 22 is also set as a basic repeating unit. That is, according to the circuit scale to be obtained, a plurality of basic repeating units in FIG. 22 are arranged adjacent to each other in the horizontal direction in FIG. According to this configuration, the first region column in different basic repeating units constitutes one column (also referred to as an entire region column) as a whole in the layout. Similarly, each column after the second column also has the entire region column. Constitute.
The layout of FIG. 22 and the repeated layout as described above are suitable examples for forming identification information of the present invention.
Instead of the layout of FIG. 22, a plurality of unit regions that should form the same region row are arranged with a relatively large distance from each other because they are arranged so as to sandwich element regions constituting other circuits. In such cases, the following difficulties arise. That is, a plurality of unit regions are strongly affected by macro variation of pattern dimensions or macro variation of pattern distortion based on variations in manufacturing conditions of semiconductor integrated circuit devices, and relatively large patterns. A difference in shape will occur.
The mechanical stress imparted to the semiconductor chip by mounting the semiconductor chip or the like is likely to differ depending on the part of the semiconductor chip, so that the plurality of unit regions may be relatively different from each other. Have sex. The increase in operating temperature caused by the supply current flowing through the circuit is not uniform among the plurality of unit regions. The thickness of the gate insulating film and the subtle concentration change of the introduced impurity also have a risk of becoming relatively large when the plurality of unit regions are relatively separated from each other.
In the case of the layout shown in FIG. 22, the plurality of unit areas in the same area row are arranged relatively close to each other and have the same size and the same direction. Less susceptible to typical pattern dimensions, pattern distortion, mechanical stress, operating temperature, film thickness, and impurity concentration.
The so-called phase shift mask technique is understood as an effective technique for miniaturizing circuit elements, wirings, and the like constituting a semiconductor integrated circuit device to a so-called submicron level. In such a phase shift mask technique, the pattern is asymmetrical or distorted due to a slight change in the phase difference of light when the photosensitive material layer used as a mask is exposed. May bring The layout as shown in FIG. 22 can sufficiently reduce the deviation in electrical characteristics between the plurality of unit regions even if there is such a pattern distortion.
In addition to the difference in configuration from the above viewpoint, the influence of the carrier mobility on the crystal orientation in the semiconductor cannot be neglected for the present invention using the microscopic characteristics as described above. In the case of the layout of FIG. 22, all of the plurality of gate electrode layers forming the first region column have the same direction and the same pattern, and similarly, all of the plurality of gate electrode layers forming the second region column also Since they are in the same direction and in the same pattern, the MOS transistors belonging to the first region column and the MOS transistors belonging to the second region column have the characteristic difference based on the crystal orientation described above. Absent.
As described above, in the layout and the manufacturing of the semiconductor integrated circuit device, the macro variation or characteristic deviation as described above is considered to be remarkably reduced in the layout of FIG. It will be understood that consideration has been given so that micro variation can be appropriately utilized.
When there is a need to further sufficiently eliminate the bias in the electrical characteristics of the MOS transistor obtained by the configuration of FIG. 22, the end effect of the entire arrangement constituted by a plurality of basic repeating units of FIG. 22 is eliminated. A dummy area can be set. The dummy area is configured to make the end of the entire array equivalent to the inside of the entire array in terms of layout, and has at least a plurality of unit areas at the ends of the basic repeating unit. Can do.
If this type of dummy region is not set, the processing shape of the end may be affected by the configuration of the outside of the end in the overall arrangement, and the semiconductor substrate and its In some cases, the end portion and other portions may be different in how a force that may affect element characteristics such as stress caused between the surface insulating film and the other portions is applied. They are also factors that cause bias in electrical characteristics. In the case of setting the dummy area as described above, the above-described factors that cause the deviation of the electrical characteristics are sufficiently eliminated.
The dummy region can be a region that is not used as a circuit, or can be configured to configure another circuit that does not require attention to bias in electrical characteristics.
FIG. 23 shows an equivalent circuit diagram corresponding to FIG. 22 and 23, the terminal names and the element numbers correspond to each other. However, the decoder section is not particularly limited because it is not particularly limited except that it is arranged below (or above) the CMOS logic threshold value detection circuit. When the basic repeating units as shown in FIG. 22 are arranged in parallel, the CMOS inverter circuit formed by the elements can match the shape and surrounding environment with the same adjacent circuit. In the layout methods other than the gate array method, the basic repeating unit may be laid out so that the CMOS inverter circuit portions are congruent similarly to this. When a circuit is configured using such a gate array, the variation in threshold voltage of the N-channel MOSFET can be logically reduced while reducing the influence of the power supply voltage variation as in the embodiment of FIG. It can be reflected dominantly in the threshold value.
FIG. 24 is a block diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a dynamic RAM (random access memory; hereinafter simply referred to as DRAM). In this embodiment, the binary counter section and the decoder section are omitted from the identification number generating circuit shown in FIG. Instead of the counter unit and the decoder unit, the row address signal and the column address signal of the DRAM in which the counter unit and the decoder unit are mounted are supplied as the signals X and Y formed by the decoder unit, so that the logic threshold of the CMOS inverter circuit is obtained. It is used directly as a selection signal for the value judgment circuit. An identification number reading mode is set for the DRAM, a start signal is generated by the circuit DFT, and the address signals X and Y for reading are supplied from the outside to replace the selection operation of the memory array. The identification number generated by the generation circuit is output through the input / output circuit and the DQ pin. In this case, since the input order of the address signals X and Y can be made arbitrarily, it is possible to specify and read out only the fixed information of the self-competition part. Alternatively, the input order of the address signals X and Y may be input as encryption so that only a specific signal can output a fixed signal or identification number corresponding to the self-match.
This configuration is similarly applied to other semiconductor memory devices such as other static RAMs and flash EPROMs, or semiconductor integrated circuit devices such as CPUs (microprocessors) having address terminals, in addition to DRAMs. be able to.
FIG. 25 shows a schematic block diagram of an embodiment of a semiconductor integrated circuit device using the identification number generating circuit according to the present invention. The original purpose of assigning an identification number to a semiconductor integrated circuit device is to assign a unique number to each LSI. The numbering method includes a method using a laser fuse, a flash memory, or the like, but requires a special process or a program process.
In this embodiment, the identification number generated by the identification number generation circuit of the present application in the wafer state is read by a tester and registered in association with various data at the workstation. After each LSI becomes a product and is mounted on an electronic device such as a personal computer PC, an identification number is read from the LSI. At this time, even if the read identification number is the same LSI, the operating environment and conditions may differ from those at the time of registration, and there is no guarantee that they will be completely matched. However, it can be presumed that the identification numbers are the same or not the same from the degree of discrepancy between the identification numbers.
A determination algorithm of the identification system in the present application will be described. As already described, the identification number in this embodiment is the order of the logical threshold values of a plurality of CMOS inverter circuits. A circuit having four CMOS inverter circuits as in the above embodiment is counted as one unit. For example, the order of the logical implied values (number of permutations) of four CMOS inverter circuits is 4 P 4 = 4! = 4 × 3 × 2 × 1 = 24. If there are two units here, and the logic threshold varies completely randomly, the probability that the two unit CMOS inverter circuits are in the same order is about 4.2% (= 1-23 / 24) It is.
When one unit is composed of 8 CMOS inverter circuits, the number of permutations is 8! = 40,320. When 50 units are collected, the probability that one set or more in the same order exists is about 3% (= 1− (40320 × 40319 ×... × 40271) / 40320. 50 ).
In 16 CMOS inverter circuits per unit, the combination is 16! = 2.09E13. Thus, the 16 permutations are a tremendous number, and when the logic threshold value of the CMOS inverter circuit varies randomly, there is almost no thing with the same arrangement. In fact, when there are 1 million units, the probability that there are one or more sets in the same order is estimated to be at least 5% or less (the exact calculation is difficult due to the large number of digits and is roughly estimated). That is, it is roughly one set per 20 million units. From such calculation, it is considered that about 16 CMOS inverter circuits are required for one unit in order to complete a practical identification number. Therefore, hereinafter, a 1-unit 16 CMOS inverter circuit will be described as an example.
If 16 CMOS inverter circuits per unit are realized as shown in FIG. 7, the round robin comparison result is 256 including the self-match. In the future, one comparison result output will be referred to as one bit.
FIG. 26 is the simplest example in which the logic threshold values of the 16 CMOS inverter circuits are continuously arranged as VLTQ1>VLTQ2>...> VLTQ16.
FIG. 27 shows an example in which the logic threshold value of the CMOS inverter circuit is random. When the logic threshold of the second stage CMOS inverter circuit is higher than the first stage, it is “1”, when the logic threshold is lower, “0”, and the self-competition is undefined “*”. As can be seen from the two examples, the bit pattern of OUT in the circuits corresponding to FIGS. 26 and 27 changes to a peculiar pattern depending on the arrangement of the logic threshold values of the CMOS inverter circuit. That is, the simplest method is to directly use the bit pattern of the output OUT as the identification number. The number of bits of identification number information in this method, that is, the data amount is 256 bits.
The bit pattern is a so-called battle result table itself. On the other hand, the idea on which the present application is based is the order of the logical threshold values of a plurality of CMOS inverter circuits. If only the information in the order of size is extracted from the match result table, it is considered that the data amount of information to be handled can be reduced.
The lower and right sides of FIGS. 26 and 27 show the total number excluding the self-competitive portion of “1” or “0” in the vertical and horizontal directions, for example, FIG. 26 and FIG. Looking at the sum of “1” on the lower side of the figure, the order of the numbers and the logical threshold values correspond to each other. This is the same as a strong team with a lot of wins when compared to a league match of sports such as soccer or baseball. Speaking of the CMOS inverter circuit, the higher the logic threshold value, the more “1”.
Since the number of wins or the total number of “1” s is equivalent to the rank, the total number of “1” s can be used to represent the order of the logical threshold values of the CMOS inverter circuit. . Of course, even if the total number of “0” is used, the inclusion of “1” or “0” in the horizontal direction is basically the same. When this method is used, the data amount of information bits can be reduced. Each CMOS inverter circuit can have a rank that can be expressed by a number from 0 to 15, respectively, and therefore requires an information amount of 4 bits in binary. Since there are 16 CMOS inverter circuits, a total of 64 bits (= 4 × 16) is required. Compared to the previous comparison result (competition result) table, the data amount can be reduced to a quarter from 256 bits to 64 bits.
Here, the configuration uses 16 CMOS inverter circuits per unit, but this effect increases as the number of CMOS inverter circuits increases. For example, in the 1 unit 32 CMOS inverter circuit configuration, the comparison result table has 1024 bits, but the case where the rank is used is 160 bits (= 5 × 32), which is 1 / 6.5. In other words, the comparison result increases four times (= 1024/256), but the information using the rank is suppressed to 2.5 times (= 160/64). This has the advantage that the amount of data to be managed by the identification system is small and the processing time spent for verification can be shortened.
FIGS. 28 and 29 each show a configuration diagram of an embodiment of a collation algorithm in the identification system for a semiconductor integrated circuit device according to the present invention. Although the method using the comparison result information of the logic threshold value of the CMOS inverter circuit will be described here, the overall flow is the same in the method using the order of the magnitude of the logic threshold value.
FIG. 28 shows a registration method.
{Circle around (1)} The comparison result information of the logical threshold value of the 256-bit CMOS inverter circuit is read from the identification number generation circuit.
{Circle around (2)} It is registered in the identification number management ledger, and a management number is provided to associate it with a database storing information such as measurement data.
(3) Increase the number of registrations by one. Here, it is premised that the newly registered identification number does not always overlap with the registered one, but the procedure for confirming duplication with the registered one at the time of new registration and issuing some kind of warning It is also effective to add
FIG. 29 shows a collation method. This system is characterized by allowing the identification number to vary due to differences in environment and conditions at the time of registration and verification.
{Circle around (1)} The comparison result information of the logical threshold value of the 256-bit CMOS inverter circuit is read from the identification number generation circuit. This is called an identification number.
(2) The registration identification numbers are sequentially extracted from the management ledger.
(3) Compare the registered identification number with the identification number. The comparison method will be described later.
{Circle around (4)} Matching candidates having a small difference in the comparison result between the registered identification number and the identification number are selected as matching candidates. By repeating {circle over (2)} to {circle around (4)}, the smallest difference among all the registered identification numbers finally becomes the same most likely candidate.
FIG. 30 shows an explanatory diagram of an example of the comparison method of FIG. The identification number is obtained by extracting 24 bits which are a part of the comparison result output of the logic threshold value of the 256-bit CMOS inverter circuit. Identification numbers 1 to 5 are registered identification numbers. The shaded portion is a portion different from the bit of the identification number. The total number of mismatch bits is shown on the right end.
As described with reference to FIG. 8, since the “0” and “1” output patterns of the identification number generating circuit are unique to each unit, whether the identification number is output from the same unit or not. Judgment can be made by the proportion of the number of bits constituting the pattern. Although the identification number here is merely an example for explanation, the number of mismatching bits of the identification number 5 is 1, and other than that, the matching rate of the identification number 5 is clearly high from 5 to 17. Therefore, the identification number 5 can be the most likely candidate.
FIG. 31 and FIG. 32 are explanatory diagrams showing an example of a comparison method of identification numbers in the case where the logical threshold order of the CMOS inverter circuit is used. FIG. 31 is shown in the form of a list, and FIG. 32 is shown in the form of a graph. Here, in order to simplify the explanation, the order of the elements with identification numbers, that is, the arrangement of the logic threshold values of the CMOS inverter circuit is assumed to be in the same order as the element numbers. The identification number 1 is the same except that the element numbers 8 and 9 are interchanged. Compared to the identification number, the absolute value of the distance between the two ranks is 2. In the identification number 2, the rank is random, the total distance of the rank is 66, and the average is 4.13. The expected value of the total distance of this rank is theoretically 85, and the average is 5.3. Therefore, it can be said that there is a high possibility that the identification number 1 having a ranking distance sum of 2 and an average of 0.125 is extremely the same. In other words, in this method, in order to allow fluctuations in identification numbers due to differences in environment and conditions at the time of registration and verification, the total difference between the identification number and the registered identification number is the smallest candidate. To do.
In the identification number 3 in FIGS. 31 and 32, the rank of the element number 1 is shifted by 5 levels. The element numbers 2 to 6 are one stage, and the rest are zero. The rank distance inclusions and averages are 10 and 0.625, respectively. As long as this value is seen, it is a value that is sufficiently lower than the expected value, so there is a high possibility of being a candidate for matching. However, it is considered that the fact that the order of the element number 1 is shifted by 5 stages is a phenomenon that hardly occurs. In order to confirm the exact identity, including the case where the identification number is equal to or slightly larger than the identification number 3 here, the maximum difference in the order distance of each element is added to the determination element. Is effective. As a specific example of the determination criterion, “the rank distance of each element is 2 or less” is added to the standard “the total rank distance is 16 or less”. Actual judgment criteria differ depending on the characteristics of the identification number generation circuit and the applied system.
FIG. 31 and FIG. 32 illustrate the case where the number of elements for the identification number, ie, the number of CMOS inverter circuits is 16. There are cases where it is desired to increase the number of elements for the identification number for reasons such as satisfying higher identification ability. For this purpose, for example, a method of extending the configuration as shown in FIG. 20 is one of the simplest methods. The increase in the number of elements in the configuration of FIG. 20 is made possible by setting the CMOS inverter and switch MOSFET corresponding to the number, setting the number of counter bits corresponding to the number, and setting the decoder. As another method for increasing the number of elements, for example, a method of arranging a plurality of identification number generating circuits mainly composed of 16 CMOS inverters in the same semiconductor integrated circuit device can be adopted.
After the semiconductor integrated circuit device LSI is paid out from the previous process, a defect is detected by a probe inspection in a wafer state or a selection test in a state assembled in a package. In a logic LSI or the like in which a memory or a relatively large scale memory is embedded, a so-called redundancy repair technique is adopted in which a defective memory cell detected at the time of probe inspection is replaced with a spare memory cell. With recent miniaturization, high speed, and high performance of semiconductor processing technology, many product defects are detected in the final sorting process. In addition, the semiconductor integrated circuit device LSI has become large-scale, and the occurrence of a defect after such a manufacturing process causes an increase in cost and is a problem.
Thus, there is an increasing demand for relieving defects detected in the assembled product. For example, taking the memory unit as an example, the chips that are defective in the burn-in process or the like are collected, and the deteriorated bits included in the defective chips are relieved by the remaining spare memory cells.
When this re-rescue technique is specifically examined, the following two representative methods are conceivable for the rescue technique. In the first method, an independent number is assigned to each LSI, and relief information in the probe inspection process is managed for every memory chip. When re-relieving is performed, the chip number is extracted from the memory chip, the relieving information collected in the probe inspection process is extracted from the management computer, and unused memory cells are indexed and re-relieved based on this. The second method is a method of taking out the first relief information from the memory chip every time re-relief is performed. This uses a so-called address roll call technique.
In order to apply these re-rescue techniques, the following techniques are required. In the first method, it is necessary to assign an independent number to each memory chip. This can be realized by programming the identification number during the repair performed after the probe inspection. In both the first and second systems, it is necessary to incorporate an element that can be electrically programmed at the time of re-rescue. Devices that can be electrically programmed are currently a method of fusing polysilicon with current, a method of destroying an insulating film with a high electric field, a method using a FLASH memory, etc. Side effects such as device reliability and increased peripheral circuits are possible.
In any of the above methods, some kind of programming element is mounted in the main body LSI. The inventor of the present application examined a third method for dividing the two into separate chips from different angles. The feature of the third method is that a dedicated process suitable for the program can be applied to the program dedicated chip. This third method also has the following problems.
One is how to make the main body LSI correspond to the dedicated programming chip. Let us consider how to solve this problem using a multi-chip module as an example. In the case of a multichip module, both chips eventually become one semiconductor integrated circuit device on the module substrate. However, until each chip is assembled into a module, the combination must be strictly controlled. It is not easy to construct an LSI production line that realizes this. Therefore, a method is conceivable in which an identification number is assigned to the main body LSI, the identification number of the main body LSI is read out in a state of being mounted on the module substrate, and information corresponding to the main body LSI is programmed in a dedicated programming chip.
As a programming method, for example, when a technique of cutting with a laser irradiation apparatus is used, the laser irradiation cutting apparatus can cut the fuse of the chip in the wafer state, but it is difficult to cut the chip on the package or module. This is because the alignment of the fuse coordinates of the chip on the package or module and the laser beam is technically difficult, and even if possible, alignment is required for each chip and the throughput is extremely low. In the first place, how to read the identification information of the main body LSI before laser irradiation is also a problem. For this reason, the dedicated chip for programming is limited to the electrical program system in which the identification number of the main body LSI can be read and the program can be continuously executed on the same device.
Therefore, a realistic form of the third method is that “a main body LSI with an identification number and a dedicated program chip having an electrical programming element are mounted on a multichip module and programmed”. . However, the third method is also established under some restrictions, and is not necessarily the best in terms of cost and reliability, for example, in LSI production activities.
One of the limitations is that the use of multichip modules is a prerequisite. However, it is more impractical to take a method of combining two chips directly on a board without using a multichip module.
The second restriction is that a programming element used for a programming-dedicated chip must use an electrically programmable process such as polysilicon fuse, FLASH memory, and FRAM. All of these elements require a special process, the scale of peripheral circuits is large, and there is a problem in terms of reliability. There is a programming method that uses a laser-cut metal fuse as a method that has few of these problems and is relatively inexpensive, but as described above, it cannot be said to be compatible with the third method.
The third problem is the program (engraved) of the identification number of the main body LSI. This program also requires a laser fuse and an electrical program element. However, if a similar process is added to the main body LSI in spite of the fact that the program-dedicated chip is made into another chip, the merit of cost reduction of the main body LSI is reduced. Therefore, in order to solve these problems, an identification number generation circuit using variations in the logic threshold value of the CMOS inverter circuit is extremely useful.
FIG. 33 shows a block diagram of an embodiment of a semiconductor integrated circuit device to which the present invention is applied. First, a probe inspection of the main body LSI is performed. At this time, for example, if there is a defect in the memory unit mounted on the LSI, repair information for replacing the defective memory cell with a spare memory cell is created. In a general-purpose memory or the like, laser relief or the like is performed thereafter. In the semiconductor integrated circuit device of this embodiment, the main body LSI is diced and assembled as it is. Further, the defect information detected in the process such as aging and selection is added to the repair information at the time of probe inspection. The final remedy information is written in a dedicated programming chip. The main body LSI and the program dedicated chip are used in combination as a multichip module.
FIG. 34 is a block diagram showing an embodiment of the multichip module to which the present invention is applied. The main body LSI and the program dedicated chip transmit data to the serial in synchronization with the clock through the data exchange control circuit. That is, the identification number generated by the identification number generation circuit of the main body LSI is transmitted to the program dedicated chip through the data exchange control circuit.
In the program dedicated chip, a plurality of registration numbers (identification numbers) corresponding to one unit and defect repair information are held as programming data in a one-to-one correspondence. In the program dedicated chip, the identification number transmitted from the main body LSI via the data exchange control circuit is registered in the identification number register via the counter.
The verification circuit compares and compares the identification number with the registered identification number in the programming data. In this collation operation, the determination is performed in accordance with the algorithm shown in FIG. 30 to FIG. 31 while allowing the identification number to vary due to the difference in environment and conditions at the time of registration and collation. When the matching candidate number is detected, the register data in the programming data is read out to the data reading circuit. Then, relief information is transmitted from the program dedicated chip to the main body LSI via the data exchange control circuit, contrary to the identification number. This relief information is serial / parallel converted and held in the data register, and used for defect relief.
Since the program dedicated chip has defect relief information for a plurality of chips corresponding to one unit, one type of program dedicated chip is formed for a plurality of main body LSIs for one unit and used in combination. It is done. Therefore, it is not necessary to manufacture, manage, and assemble the main body LSI and the program dedicated chip in a one-to-one correspondence.
FIG. 35 shows a block diagram of an embodiment of a dedicated program chip. The program-dedicated chip is not particularly limited, but includes an identification number decoding circuit, a verification circuit, programming data and a data reading circuit, and the like. The registration identification number and register data are registered by selective cutting of the fuse by laser irradiation.
The matching circuit corresponds to the determination algorithm shown in FIG. 30 or FIG. 31, and detects the deviation by using the subtractor to compare the absolute value of the subtraction result with the upper limit value by the comparator 1. The comparator 2 compares the cumulative distances output from the accumulator with reference to the minimum cumulative distance that is sequentially replaced, and outputs one match candidate number from 1 to N together with the deviation detection signal by the determination circuit. Register data is selected by this match candidate number and transmitted to the data read circuit. The data read circuit has an ECC function (error correction function). This increases the reliability of the data.
FIG. 36 shows a semiconductor integrated circuit equipped with the identification number generating circuit according to the present application.
Figure 0005013387
A block diagram is shown. In this embodiment, the main body LSI is a large-scale system LSI in which DRAM and SRAM are mixedly mounted, and the program dedicated chip is premised on the use of a laser cut metal fuse. The flow of the manufacturing process will be described below with reference to FIG.
(1) The main body LSI is tested with a probe test tester. The identification number in the LSI is transferred to the host computer together with the defective memory cell repair information of the DRAM or SRAM, the internal power supply circuit trimming setting value, the delay circuit setting value, and the like. The host computer concatenates the sent information and other manufacturing management information and stores it in the database.
(2) The main body LSI wafer is diced.
(3) Only the main body LSI is temporarily mounted on the multichip module substrate. In this figure, there is one main body LSI, but there may be a plurality of LSIs.
(4) The identification number is read from the main body LSI by the selection test tester and sent to the host computer. The host computer recognizes the main body LSI from the identification number and returns information necessary for each main body LSI to the tester. The necessary information is information managed by the host computer in the database, such as the defective memory cell relief information and the main body LS1 identification information. This is called main body LSI register information. The sorting test tester stores the main body LSI register information in, for example, the repair address register of the repair circuit in the main body LSI if it is defective memory cell repair information, and the trimming value in the internal circuit if the internal power supply circuit trimming fixed value Store in the setting register.
The screening tester performs a high-speed operation test that cannot be performed by the probe test after setting the main body LSI register information. Further, regarding the newly defective one here, the defect information is transferred to the host computer. The host computer combines the collected information with the sent defect information, analyzes whether it can be repaired and adjusted, and stores it again in the database.
(5) Program register information necessary for the main body LSI in a dedicated program chip. If necessary, programs such as manufacturing management information, customer information, encryption, and function information are executed. The program dedicated chip can store information on a plurality of main body LSIs in one chip. For example, if there is a capacity for 100 main LSIs, the laser cutting device receives an identification number and register information for 100 main LSIs from the host computer, and 100 programs based on the received information. The register information for the same 100 main body LSIs is programmed in all the dedicated chips.
Here, let us estimate the fuse cutting time of the dedicated program chip. For example, if the number of program bits per main body LSI is 1000 bits, and it can be stored (registered) for 100 main body LSs in one program dedicated chip, one program dedicated chip is 100,000 (1000 × 100). Mount a fuse. Since the latest laser cutting apparatus has a capacity of 5000 pulses or more per second, it can cut 100,000 chips, that is, one program dedicated chip in about 20 seconds. With 100 chips, it is 2000 seconds (33 minutes). The area of the dedicated program chip is 1.5 square millimeters when only one fuse portion is 15 square microns, and about 3 square millimeters when peripheral circuits and pads are included.
(6) Probe inspection is performed in order to remove laser-cutting defective chips. Note that a step of attaching a protective film for protecting the chip may be added before this step. The inspection data pattern is received from the host computer. Here, since a laser cutting defective chip may occur, the number of chips programmed in the step (5) is more than 100. This number is adjusted according to the actual yield. Here, if the number of dedicated program chips is less than the main LSI, the surplus main LSI is collected and mixed into another group. Conversely, if there are extra program-only chips, they are discarded. In any case, it is damaging, but it is more economical than discarding the valuable main body LSI.
(7) Dicing the program dedicated chip. As for the diced chips, 100 chips and the surplus portions that have been programmed in the same manner in step (6) are picked up and collected into a group (lot) corresponding to the main body LSI.
(8) Mount the program dedicated chip on the multichip module package. At this time, the groups associated in the steps (4) and (6) must be combined. However, since there is no need for one-to-one correspondence between the individual main body LSI and the dedicated program chip, no significant change in the process is required compared to the conventional assembly process. In this embodiment, the subsequent separation is performed in the assembly process.
Figure 0005013387
However, it is not limited to this method.
(9) The final multi-chip module is subjected to a final screening test. In the above-described embodiment, the program-dedicated chip contains (registered) relief information for 100 chips. When the main body LSI on the board starts up, data is exchanged between the main body LSI and the program dedicated chip. Specifically, an identification number is sent from the main body LSI to the program dedicated chip, and the program dedicated chip compares the sent identification number with the registered identification number, recognizes the main body LSI mounted on the module, and relieves it. Necessary register information such as information is sent to the main body LSI. The main body LSI performs internal initialization based on the sent register information. Thereafter, a final test is performed. The inclusions are sent to the next sealing process, and the rejected ones are sent to the separation process. At the same time, the defect information is sent to the host computer to analyze whether it can be reproduced.
Figure 0005013387
The
Figure 0005013387
It is.
Figure 0005013387
Figure 0005013387
An identification number is read from the SI, and past probe test information, sorting test information, and final sorting test information corresponding to the identification number are fetched from the host computer. Although not shown, a dedicated program chip is created for this new reproducible product in the same manner as the non-reproducible product, and the same process proceeds. As a dedicated program chip, it can be replaced with an electrically programmable element. In this case, the number of processes can be reduced.
In FIG. 37, there is no manufacturing process {circle around (1)} of an embodiment in which a semiconductor integrated circuit device equipped with an identification number generating circuit according to the present application is assembled on a circuit mounting board.
Figure 0005013387
(1) The main body LSI is tested with a probe test tester. The identification number in the LSI is transferred to the host computer together with the defective memory cell repair information of the DRAM or SRAM, the internal power supply circuit trimming setting value, the delay circuit setting value, and the like. The host computer stores the sent information and other manufacturing management information in a database in cooperation with each other.
(2) The main body LSI wafer is diced.
(3) Assemble the main body LSI into a package.
(4) Same as step (4) in FIG.
(5) Same as step (5) in FIG.
(6) Dicing the program dedicated chip. The diced chips are grouped into groups (lots) corresponding to the main body LSI as in the embodiment of FIG.
(7) Same as step (7) in FIG.
(8) Mount the main body LSI and program dedicated chip on the circuit mounting board. At this time, the groups associated in the steps (4) and (6) must be combined. However, since there is no need for one-to-one correspondence between the individual main body LSI and the dedicated program chip, no significant change in the process is required compared to the conventional assembly process.
(9) The completed board is tested for mounting. When the main body LSI on the board starts up, data is exchanged between the main body LSI and the program dedicated chip. The main body LSI or program-dedicated chip and those confirmed to be defective due to board mounting are sent to the separation process, and at the same time, the defect information is sent to the host computer to analyze whether it can be reproduced.
Figure 0005013387
It is.
Figure 0005013387
The This register information is obtained by adding the implementation test result to the previous register information.
Figure 0005013387
Are mounted on one mounting board together with the program dedicated chip, and the same process proceeds thereafter.
Figure 0005013387
In addition, the Example shown here is only one Example, and changes with the forms of the applied product and the existing production line.
FIG. 38 shows a semiconductor integrated circuit equipped with the identification number generating circuit according to the present application.
Figure 0005013387
(1) The main body LSI is tested with a probe test tester. The identification number in the LSI is transferred to the host computer together with the defective memory cell repair information of the DRAM or SRAM, the internal power supply circuit trimming setting value, the delay circuit setting value, and the like. The host computer stores the sent information and other manufacturing management information in a database in cooperation with each other.
(2) The main body LSI wafer is diced to select a repairable chip.
(3) Temporarily assemble the main body LSI on the baby board.
(4) Aging is performed after checking for defective assembly. At this time, the identification number is read from the chip on the baby board, and relief data corresponding to each chip is extracted from the host computer and stored in the chip on the baby board.
(5) Select with a tester.
(6) Separate the main body LSI from the baby board.
(7) Ship the main LSI.
(8) The customer mounts the program device on the circuit mounting board simultaneously with the main body LSI.
(9) Take out the identification number from the main body LSI.
Figure 0005013387
Data corresponding to the mounted main body LSI is received, transferred to the program device, and stored. You may distribute using electronic media like CDROM, for example, without using a communication line.
Figure 0005013387
In the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device of each of the above embodiments,
(1) Since the combination of the main body LSI and the program-dedicated chip is the number of main body LSIs registered in the program-dedicated chip, one-to-one management becomes unnecessary, productivity is improved, and changes to existing production facilities are reduced. That's it.
(2) A laser cutting fuse can be used for a dedicated chip for programming. The advantages of the metal fuse over other electrically programmable elements are that the change is small compared to the standard CMOS process, the design can be easily changed to the specifications of the main unit LS1, and it does not depend on the process generation Etc. The changes from the standard process are the final wiring layer formation and the passivation process.
(3) Since the main body LSI register may be a latch circuit, the area is small and the chip size of the main body LSI is reduced.
(4) If a chip identification number generating circuit is mounted on the main body LSI, there is no need to add a programmable element process to the main body chip.
(5) Program-specific chips can be replaced (repaired). When corrections or problems occur in the main body LSI after being mounted on a module or a pod, it can be dealt with by replacing the chip whose program content has been changed.
(6) By exchanging information centered on the host computer using a network, it is possible to use a manufacturing plant at a remote location, and economical production activities are possible.
FIG. 40 shows an embodiment in which the variation of the logic threshold value of the CMOS inverter is applied to a random number generator. As a more specific embodiment, description will be made using an application specific LSI as shown in FIG. This LSI is for controlling a toy robot. Currently, commercially available toy robots, especially pet breeding robots, have a uniform character when shipped from the factory. However, in order to make it resemble an actual living organism or animal, for example, by providing innate or genetic characteristics such as gender, temperament, and motor ability of male or female, You can have a strong feeling as a creature.
FIG. 40 shows the simplest circuit for providing a dedicated LSI with innate features when an LSI is manufactured without a program. This outputs a 4-bit random number in binary, and the output value of each bit is randomly generated for each LSI. For example, D0 determines male or female. D1 determines the temper, and D2 and D3 determine the dependence on the owner in four stages. In addition, although two types of circuit systems are shown for D0 and D1, and D2 and D3, the difference between the logical threshold values of the two CMOS inverters is basically the same.
It is possible to give such an innate personality to the robot by other methods. For example, it is possible to change the parameters of the contents of the control program individually. However, there is a sense that it is a program created by a manufacturer, that is, a product made by a human. According to the method shown in this embodiment, the individuality can not be controlled by the manufacturer, so that it feels like “God's providence”, and the value as a product increases.
FIG. 41 shows another configuration diagram of an example of use of the chip identification number generation circuit according to the present invention for the purpose of reducing fraud and various troubles in the electronic parts procurement market between companies. .
A chip identification number generating circuit as described above is incorporated in a semiconductor LSI shipped from a factory. The factory, that is, the manufacturer collects the chip identification numbers of all the shipments. Since the chip identification number is random, it is associated with an LSI management number that is convenient for management. Furthermore, it associates with various management information, for example, production line name and manufacturing date.
In the case of direct delivery to the customer A as shown in (1) of FIG. 41, information such as form data such as a unit (box etc.) number packing the product and customer number is added to the management information of the database. The customer A who received the product reads the chip identification number from the entire LSI or the extracted LSI at the time of acceptance inspection. Next, the customer A accesses the manufacturer's database through a network such as the Internet. The chip identification number of the LSI included in the received unit is extracted from the database and compared with the identification number read from the received LSI. If the identification numbers match, it can be confirmed that the product is delivered correctly. This method can be used for general-purpose products or customer-custom products, but is particularly effective for custom products.
In FIG. 41, let us assume a case where an intermediary (wholesaler) intervenes. Factory shipment is the same as above. The received primary wholesaler does not normally open the package, but inquires the unit number to the manufacturer's server and registers the next delivery destination information and the like. The same applies to secondary and tertiary wholesalers. The end customer reads the identification number of the received LSI from the LSI in the same manner as in the above (1), and makes an inquiry to the manufacturer's database. The following effects can be expected by building the above system.
(1) It is possible to prevent delivery mistakes.
(2) It is possible to prevent illegal acts such as replacement of second-hand goods by an intermediary.
(3) Resale of defective and second-hand goods due to returns can be prevented.
(4) The distribution route can be confirmed.
FIG. 42 shows a schematic plan view of another embodiment of the semiconductor integrated circuit device according to the present invention. This figure is a schematic plan view showing a state where the upper part of the resin sealing body of the semiconductor device is removed. M ulti C hip P The present invention is applied to a semiconductor device referred to as an “package” type. In the MCP type semiconductor device of this embodiment, two semiconductor chips are stacked and incorporated in one package. Among these, the semiconductor integrated circuit device 10 is a base chip, which is a main body LSI as shown in FIGS. The semiconductor chip 20 mounted thereon is used as the program dedicated chip. The QFP type semiconductor device 30A of this embodiment has a configuration in which two semiconductor chips (main body LSI 10 and program dedicated chip) are stacked one above the other, and the two semiconductor chips are sealed with one resin sealing body 17. Yes.
The main body LSI 10 and the program dedicated chip 20 are formed in different planar sizes (outer dimensions), and each planar shape is formed in a square shape. In the present embodiment, the planar shape of the main body LSI 10 is, for example, a rectangle of 4.05 [mm] × 4.15 [mm], and the planar shape of the program dedicated chip 20 is, for example, 1.99 [mm] × 1.23. It is formed in a [mm] rectangle.
The main body LSI 10 and the program dedicated chip 20 include, for example, a semiconductor substrate made of single crystal silicon, a multilayer wiring layer in which a plurality of insulating layers and wiring layers are stacked on the circuit formation surface of the semiconductor substrate, and the multilayer wiring layer And a surface protective film (final protective film) formed so as to cover the surface.
A plurality of bonding pads 11 are formed on the circuit forming surface 10A among the circuit forming surface (one main surface) 10A and the back surface (other main surface) facing each other of the main body LSI 10. The plurality of bonding pads 11 are formed on the uppermost wiring layer of the multilayer wiring layers of the main body LSI 10. The uppermost wiring layer is covered with a surface protective film formed thereon, and a bonding opening that exposes the surface of the bonding pad 11 is formed in this surface protective film.
A plurality of bonding pads 21 are formed on the circuit forming surface 20A among the circuit forming surface (one main surface) 20A and the back surface (the other main surface) facing each other of the program dedicated chip 20. The plurality of bonding pads 21 are formed in the uppermost wiring layer of the multilayer wiring layers of the program dedicated chip 20. The uppermost wiring layer is covered with a surface protective film formed thereon, and a bonding opening that exposes the surface of the bonding pad 21 is formed in the surface protective film.
The planar shape of the bonding pad 11 of the main body LSI 10 and the bonding pad 21 of the program dedicated chip 20 is, for example, a square of 65 [μm] × 65 [μm].
The plurality of bonding pads 11 of the main body LSI 10 are arranged along four sides of the main body LSI 10 (two long sides (10A1, 10A2) facing each other and two short sides (10A3, 10A4) facing each other). . The plurality of bonding pads 21 of the program dedicated chip 20 are along four sides of the EEPROM chip 20 (two short sides (20A1, 20A2) facing each other and two long sides (20A3, 20A4) facing each other). It is arranged.
The program dedicated chip 20 is arranged on the circuit forming surface 10A of the main body LSI 10 with the back surface, which is the other main surface of the program dedicated chip 20, facing the circuit forming surface 10A of the main body LSI 10, and the main body with the adhesive layer 15 interposed therebetween. The LSI 10 is bonded and fixed to the circuit forming surface 10A. In the present embodiment, as the adhesive layer 15, for example, a polyimide-based adhesive resin film is used.
The main body LSI 10 is bonded and fixed to the die pad with an adhesive layer in a state where the back surface thereof faces the die pad. The four suspending leads 6 are integrated with the die pad, and the die pad 5 and the four suspending leads 6 constitute a support.
The planar shape of the resin sealing body 17 is a square shape. In this embodiment, the planar shape of the resin sealing body 17 is, for example, a square of 10 [mm] × 10 [mm]. For the purpose of reducing the stress, the resin sealing body 17 is formed of, for example, an epoxy resin to which a phenol curing agent, silicone rubber, filler, or the like is added. In forming the resin sealing body 17, a transfer mold method suitable for mass production is used. The transfer mold method is a method of forming a resin sealing body by using a molding die including a pot, a runner, an inflow gate, a cavity, and the like, and injecting resin from the pot into the cavity through the runner and the inflow gate. .
A plurality of leads 2 arranged along each side of the resin sealing body 17 are arranged around the main body LSI 10. Each of the plurality of leads 2 has an internal lead portion (inner lead) and an external lead portion (outer lead) formed integrally with the internal lead portion. The internal lead portion of each lead 2 is located inside the resin sealing body 17, and the external lead portion is located outside the resin sealing body 17. That is, the plurality of leads 2 extend across the resin sealing body 17. The external lead portion of each lead 2 is bent and formed into, for example, a gull wing type lead shape which is one of surface mount type lead shapes.
In this embodiment, the main body LSI 10 is provided with an identification number generating circuit that is generated based on the magnitude of the logical threshold value of the CMOS inverter circuit as described above. When such a CMOS inverter circuit is used, it is necessary to input a control signal for supplying an operating voltage to the main body LSI and operating the identification number generating circuit. For this purpose, a special power supply device and a signal readout device are required although they have a simple configuration.
When a semiconductor integrated circuit device is in a distribution channel, it often happens that the identification number is known, and the operating voltage cannot be supplied under the environment. The inventive idea of the present application is to determine the magnitude relationship between physical quantities corresponding to process variations of a plurality of identification elements having the same form during the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device. A semiconductor integrated circuit device has a plurality of leads, and the lead width d is formed by pressing or the like so as to be uniform.
However, process variations occur in the widths d1, d2, etc. of the leads. Therefore, the lead widths d1, d2, etc. of a plurality of leads are measured with an optical device, and the size comparison is performed to use for identification number generation using process variations as in the case of the logical threshold value of the CMOS inverter circuit. Is. In this configuration, a plurality of lead widths of the leads are measured by the measuring device, and an identification number unique to the same semiconductor integrated circuit device can be determined by determining the magnitude relationship.
In other words, 16 leads are determined as described above before shipment of the semiconductor integrated circuit device, the lead width or the pitch between the leads is measured, and the positional information and the magnitude relationship are stored in a database. Let When measuring the lead width pitch, it is desirable that the lead 2 is formed at a portion protruding from the package 17. Since this measurement can be performed by an optical device in a single time, it does not take much time to determine the identification number at the time of shipment.
It can also be used for a semiconductor integrated circuit device not equipped with a CMOS circuit. In a semiconductor integrated circuit device with a CMOS circuit, it may be used in combination with an electrical identification number of the CMOS inverter circuit. It is possible to make the determination of the identification number more reliable by comprehensively determining such variations in the two physical quantities.
FIG. 43 shows a basic circuit diagram of another embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention. In the above embodiment, the order of the logical threshold values of the variations of the plurality of CMOS inverter circuits is used as the identification number by the circuit represented by FIG. On the other hand, in this embodiment, the comparison result of the logical threshold values of the two CMOS inverter circuits INV1 and INV2 is set to 1 bit of the identification number. This idea is also used in the embodiment of FIG.
In this embodiment, the logical threshold values of the two CMOS inverter circuits INV1 and INV2 are compared as follows. A short-circuiting N-channel MOSFET Q2 is provided between the input terminal and the output terminal of the inverter circuit INV1. Although not particularly limited, a P-channel MOSFET Q1 is provided between the input terminal of the CMOS inverter circuit INV1 and the power supply voltage VDD. An identification number circuit enable signal EN is supplied to the gates of these MOSFETs Q1 and Q2.
The output terminal of the inverter circuit INV1 is connected to the input terminal of the inverter circuit INV2. The output signal of the inverter circuit INV2 is binarized by an amplifier circuit composed of a cascade circuit of similar CMOS inverter circuits INV3 to INV5, and an identification number output is formed from the output terminal OUT.
When the identification number circuit enable signal EN is at a low level, the circuit is inactive, the MOSFET Q1 is turned on, and a high level corresponding to the power supply voltage VDD is supplied to the input terminal of the CMOS inverter circuit INV1. At this time, the MOSFET Q2 is turned off, and the output signal of the inverter circuit INV1 is set to the low level. Thereafter, the inverted signals are sequentially transmitted in the order of the high level, the low level,.
The MOSFET constituting the CMOS inverter circuit has a possibility that its characteristics may be changed undesirably depending on the application state of the gate bias voltage. P-channel MOSFETs and N-channel MOSFETs are relatively large in characteristics due to the influence of the NBTI phenomenon as introduced in the explanation for FIG. 19 and also explained in FIG. 44 below. There is a high probability of fluctuation.
The pull-up MOSFET Q1 which is turned on when the identification number circuit in the inactive state in FIG. 43 has the function of preventing the through current of the first-stage CMOS inverter circuit and the gate potential of the P-channel MOSFET in the first-stage CMOS inverter circuit. Maintaining the source potential, that is, the high potential of the power supply potential level, has an effect of sufficiently suppressing the characteristic variation of the P-channel MOSFET.
When the identification number circuit is activated, that is, when an identification number is generated, the signal EN is set to high level. As a result, the CMOS inverter circuit INV1 has its input and output short-circuited by the MOSFET Q2, and generates a voltage corresponding to the logical threshold voltage. A voltage corresponding to the logic threshold value of the CMOS inverter circuit INV1 is supplied to the input terminal of the CMOS inverter circuit INV2. The CMOS inverter circuit INV2 compares its own logical threshold voltage with a voltage corresponding to the logical threshold voltage of the CMOS inverter circuit INV1.
When the logic threshold value of the inverter circuit INV1 is lower than that of the inverter circuit INV2, its output potential becomes higher than the logic threshold voltage of the inverter circuit INV2. Subsequently, the output signal of the inverter circuit INV2 is amplified by the inverter circuits INV3, INV3, and INV5, and the potential of the node N5 becomes close to VSS. Contrary to the above, when the logic threshold value of the inverter circuit INV1 is higher than that of the inverter circuit INV2, its output potential becomes lower than the logic threshold voltage of the inverter circuit INV2. Subsequently, the output signal of the inverter circuit INV2 is amplified by the inverter circuits INV3, INV3, and INV5, and the potential of the node N5 becomes close to VDD.
FIG. 44 is a circuit diagram showing another embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention. In the figure, since there is a characteristic in the operation, two circuits corresponding to the operation state 1 and the operation state 2 are shown together for explaining the operation.
As in the embodiment described with reference to FIG. 43, in the case where identification information is obtained by the logical threshold difference between the two CMOS inverter circuits INV1 and INV2, the reproducibility of the output signal is ensured even when the difference is small. is important. In particular, it is necessary to consider that the threshold voltage of the P-channel type MOSFET (not the logic threshold value of the CMOS inverter circuit) fluctuates due to a phenomenon called NBTI that has become prominent in recent devices. That is, the threshold voltage of the P-channel type MOSFET of one of the two CMOS inverter circuits changes due to the phenomenon of NBTI, and the logical threshold value of the CMOS inverter circuit is also affected. If the logical threshold difference between the two CMOS inverter circuits is reversed, there arises a problem that the reliability of the identification information generated thereby is lowered.
In this embodiment, a latch and a feedback path are added in order to guarantee the reproducibility of the identification number and to improve the resistance against changes with time. That is, the output signal of the inverter circuit INV5 constituting the amplifier circuit as described above is transmitted to the input of the CMOS inverter circuit INV6 on the input side constituting the latch circuit via the switch SW1. The output signal of the inverter circuit INV6 is transmitted to the input of the inverter circuit INV7, and the output signal of the inverter circuit INV7 is fed back to the input of the inverter circuit INV6 through the switch SW2. The output signal of the inverter circuit INV7 is fed back to the input of the inverter circuit INV1 through the switch SW3.
The operation state 1 in FIG. 44 shows the operation for generating the identification information. The switch SW0 is turned on, and the input and output of the CMOS inverter circuit IVN1 are short-circuited to correspond to the logical threshold voltage. A voltage is generated at the output node N1. As described above, the voltage corresponding to the logic threshold value of the CMOS inverter circuit INV1 is input to the CMOS inverter circuit INV2, so that the difference between the logic threshold voltages is applied to the output node N2 of the CMOS inverter circuit INV2. Is obtained and amplified by the CMOS inverter circuits INV3 to INV5 constituting the amplifier circuit.
When the logic threshold value of the inverter circuit INV1 is lower than that of the inverter circuit INV2, the potential of the node N2 becomes higher than the logic threshold voltage of INV2. Subsequently, the difference between the potential of INV2 and the logic threshold is amplified by the inverter circuits INV3, INV4, and INV5, and the potential of the node N5 becomes close to VSS. At this time, the switch SW1 of the latch circuit is turned on and the switch SW2 is turned off, and the amplified signal is transmitted through the switch SW1 in the on state, and the input node N6 of the inverter circuit INV6 and the output node of the inverter circuit INV6. N7 and the potential of the output node N8 of the inverter circuit INV7 are VSS, VDD, and VSS, respectively.
The operation state 2 in FIG. 44 shows a feedback operation, and the switch SW1 of the latch circuit is turned off, the switch SW2 is turned on, and the above state is maintained. The switch SW0 is turned off and the switch SW3 is turned on, and the held voltage at the node N8 is fed back to the input of the CMOS inverter circuit IVN1.
Thereby, the gate input of the inverter circuit INV1 becomes the node N8, that is, the VSS potential. Further, the gate input of INV2 is VDD. That is, the gate potential of the P-channel MOSFET of the inverter circuit INV1 is VSS. This is a condition for accelerating NBTI for the P-channel MOSFET. If this state is maintained for a long time, the threshold voltage (not the logic threshold voltage) of the MOSFET tends to gradually increase. There is no guarantee that it will always be high, but it is not a condition that will at least be low. When the threshold value of the P-channel MOSFET of the inverter circuit INV1 varies so as to increase, the logic threshold voltage of the inverter circuit INV1 relatively decreases in relation to the N-channel MOSFET.
On the other hand, in the case of the P-channel MOSFET of the inverter circuit INV2, the gate potential is VDD, which is a condition in which the acceleration of NBTI does not easily occur. Therefore, the change in the logical threshold voltage of the inverter circuit INV2 is relatively small. small. That is, as the operation state 2 is continued, the logic threshold value of the inverter circuit INV1 fluctuates low, and in order to maintain that of the inverter circuit INV2, the difference between the original threshold values is relatively enlarged. Become. As a result, even when the difference between the logical thresholds is small, the reproducibility of the identification bit having low reproducibility is improved, and an identification number generating circuit having high resistance against changes with time can be realized.
Note that when the logic threshold value of the inverter circuit INV1 is higher than that of the inverter circuit INV2, the potential of the node N2 becomes lower than the logic threshold voltage of INV2. Therefore, in the feedback operation, the node N8 is amplified to the VDD potential. Further, the gate input of INV2 is VSS. That is, the gate potential of the P-channel MOSFET of the inverter circuit INV2 is VSS. This is a condition for accelerating NBTI for the P-channel MOSFET, and if this state is kept long as described above, the threshold voltage (not the logic threshold) voltage of the MOSFET tends to gradually increase. . There is no guarantee that it will always be high, but it is not a condition that will at least be low. When the threshold value of the P-channel MOSFET of the inverter circuit INV2 varies so as to increase, the logic threshold voltage of the inverter circuit INV2 becomes relatively low in relation to the N-channel MOSFET.
On the other hand, in the case of the P-channel MOSFET of the inverter circuit INV1, the gate potential is VDD, which is a condition in which NBTI is unlikely to accelerate, so the change in the logical threshold voltage of the inverter circuit INV1 is relatively small. small. That is, as the operation state 2 continues, the logic threshold value of the inverter circuit INV2 fluctuates low, and in order to maintain that of the inverter circuit INV1, the difference between the original threshold values is relatively enlarged. Become. As a result, even when the difference between the logical thresholds is small, the reproducibility of the identification bit having low reproducibility is improved, and an identification number generating circuit having high resistance against changes with time can be realized.
In FIG. 44, in order to prevent the operation state 2 from being set to an incorrect state, when the semiconductor integrated circuit device is started up every time the power is turned on, a power supply reset circuit or an initialization circuit in the semiconductor integrated circuit device is used. The circuit first starts the first operating state and then transitions to the second operating state. As a result, an appropriate feedback operation can be performed regardless of the power supply start characteristics of the inverter circuits INV6 and INV7 themselves.
FIG. 45 shows a specific circuit diagram of an embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention. In this embodiment, a CMOS switch in which an N-channel MOSFET and a P-channel MOSFET are connected in parallel is used as the switches SW0 to SW3. Also, a CMOS switch and a P-channel MOSFET that is pulled up to the power supply voltage VDD are provided at each input terminal of each of the inverter circuits INV3 to INV5 that constitute the amplifier circuit INV2 and the amplifier circuit.
The feedback control signal FB is used not only for control of the switches SW1 to SW3 of the latch circuit but also for switch control of the switch SW0 that short-circuits the input and output of the inverter circuit INV1. That is, the output signal of the inverter circuit INV10 that forms the inverted signal of the feedback signal FB is supplied to one input of the NAND gate circuit G1 in addition to the control of the CMOS switches SW1 to SW3 as described above. The signal EN is supplied to the other input of the NAND gate circuit G1, and the switch SW0 is controlled by the output signal of the NAND gate circuit G1 and the inverted signal formed by the inverter circuit INV9.
In the circuit of this embodiment, when the power supply voltage is supplied to the semiconductor integrated circuit device or semiconductor chip on which such an identification number circuit is mounted and the signal EN is at a low level, the P-channel MOSFETs Q11 to Q15 are turned on, and each CMOS A high level such as the power supply voltage VDD is supplied to the input terminal of the inverter circuit. At this time, the switches provided at the input terminals of the CMOS inverter circuits INV2 to INV5 are turned off by the low level of the signal EN and the high level of the inverted signal by the inverter circuit INV8, and the cascade connection between the inverter circuits Is disconnected, the voltage level of the input terminal is set to a high level corresponding to the ON state of the MOSFETs Q11 to Q15.
This is because the threshold voltage of the P-channel MOSFET (the logic of the CMOS inverter circuit) that constitutes the CMOS inverter circuit in a state where the identification number is not taken out when power is supplied to the semiconductor integrated circuit device or the semiconductor chip. This is useful for preventing fluctuations (not threshold values) due to the phenomenon of NBTI.
When the signal EN is changed from the low level to the high level, the switches that connect the inverter circuits INV1 to INV5 in the column form are turned on, and the output signal of the gate circuit G1 becomes the low level to turn on the switch SW0. As a result, a signal obtained by amplifying the difference voltage between the logic threshold voltage of the CMOS inverter circuit INV1 and the logic threshold voltage of the inverter circuit INV2 is obtained from the output of the inverter circuit INV5. When the signal FB is at a low level, the switch SW0 is in an on state, and the output signal of the inverter circuit INV5 is taken into the inverter circuits INV6 and INV7 that constitute the latch circuit.
When the signal FB is changed from the low level to the high level in the above state, in the latch circuit, the switch SW1 is turned off, the switches SW2 and SW3 are turned on, the above-described identification information is held, and a signal corresponding thereto is By feeding back to the input of the inverter circuit INV1 through the switch SW3, the input voltages of the inverter circuits INV1 to INV5 are set so that the identification number is guaranteed or stabilized by using NBTI in reverse as described above. At this time, the output signal of the NAND gate circuit G1 returns to the high level due to the high level of the signal FB, and the switch SW0 that has short-circuited the input and output of the inverter circuit INV1 is turned off.
It is considered that the inverter circuits INV4, INV5, etc. constituting the amplifier circuit are not substantially affected by NBTI as described above because the input voltage has a large difference voltage from the logic threshold voltage. However, by using the same circuit configuration as that of the inverter circuits INV2, INV3, etc., it is possible to use the same circuit cell for forming a circuit on a semiconductor collector substrate, which is beneficial in using the soft IP technology described later. .
FIG. 46 shows a specific circuit diagram of still another embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention. This embodiment is an extension of the 1-bit identification number generating circuit as shown in FIG. 44 and the like. The present embodiment is directed to a circuit that generates an 8-bit identification number with a small number of circuit elements.
In this embodiment, the constants and layout shapes of all the CMOS inverter circuits in the circuit diagram are the same. That is, the unit circuit (cell) includes a CMOS inverter circuit, a CMOS switch provided at the input terminal, and a CMOS switch that short-circuits the input terminal and the output terminal. Each unit circuit is connected in a column form by a CMOS switch provided at the input terminal. In the figure, four unit circuits are connected in a column form. The power supply voltage is supplied to the first stage circuit among the four unit circuits via the CMOS switch.
Two CMOS circuits as described above are provided in parallel, and the two CMOS switches of the CMOS inverter circuit arranged at the corresponding positions receive the selection signal X0 and its inverted signal X0 / ˜X3 and its inverted signal X3 /. Commonly supplied. Thus, the unit circuits are arranged in a matrix state in a signal transmission direction in which the unit circuits are connected in cascade and in a direction orthogonal to the signal transmission direction.
A switch is provided at the output terminal of the final stage circuit of the two column circuits, and selection signals Y0, Y0 / and Y1, Y1 / for selecting one of the column circuits are supplied. Inverter circuits INV4 and INV5 constituting the amplifier circuit as described above are provided, and an identification number error output is output from the output terminal OUT. The input of the inverter circuit INV4 is provided with a P-channel MOSFET that is controlled by the signal PON and supplies a power supply voltage to the input terminal of the inverter circuit INV4 as a measure against NBTI as described above.
FIG. 47 is a timing chart for explaining the operation of the embodiment circuit of FIG.
1) When the power-on signal PON is at the low level, the selection signals X0 to X3 are at the low level, the inverted signals X0 / to X3 / are at the high level, Y0 and Y1 are at the low level, and the inverted signals Y0 / and Y1 / Is high level. The outputs of the CMOS inverter are INV00, 20 and INV01, INV21 and INV4 are at low level, INV10, INV30 and INV11, INV31 and INV5 are at high level, respectively.
2) When the power-on signal PON transits to a high level, the selection signal X0 is at a high level, X0 / is at a low level, Y0 is at a high level, and Y0 / is at a low level. The inputs of the inverter circuits INV00 and INV01 are disconnected from the power supply voltage VDD, and the respective inputs and outputs are short-circuited by the CMOS switch which is turned on from the high level of the selection signal X0 and the low level of X0 /, and the inverter circuits INV00 and INV01 Output voltage corresponds to the logical threshold.
If the relationship between the logical threshold value VLT (INV00) of the inverter circuit INV00 and the logical threshold value VLT (INV10) of the inverter circuit INV10 at the next stage is VLT (INV00)> VLT (INV10), the inverter circuit INV10 The output voltage greatly swings to the VSS potential side, that is, the low level side due to the inverting amplification action of the inverter circuit INV10. Conversely, if VLT (INV00) <VLT (INV10), the amplitude greatly increases toward the VDD potential, that is, the high level. The output amplitudes of the inverter circuits INV10 and INV11 are further amplified by the next-stage inverter circuits INV20 to INV30 and INV21 to INV31.
The output of the inverter circuit INV30 is output to the output terminal OUT through the CMOS switch selected by the selection signals Y0 and Y0 / and further through the amplifier circuit composed of the two-stage CMOS inverter circuits INV4 and INV5. After all, if VLT (INV00)> VLT (INV10), a low level is output to the output terminal OUT, and if VLT (INV00) <VLT (INV10), a high level is output to the output terminal OUT.
3) Next, the selection signal transitions, and X0 becomes low level (X0 / is high level) and X1 becomes high level (X0 / is low level). The inputs of the inverter circuits INV10 and INV11 are disconnected from the outputs of the preceding inverter circuits INV00 and INV01 when the CMOS switch provided at the input terminal is turned off by the high level of X1 (X0 / low level). The output is short-circuited by the CMOS switch, and the outputs of the inverter circuits INV10 and INV11 become the logic threshold value. If the relationship between the logic threshold value VLT (INV10) of the inverter circuit INV10 and the logic threshold value VLT (INV11) of the inverter circuit INV11 in the next stage is VLT (INV10)> VLT (INV20), the inverter circuit INV20 The output voltage greatly swings to the VSS potential side, that is, the low level side due to the inverting amplification action of the inverter circuit INV20. On the contrary, if VLT (INV10) <VLT (INV20), the output voltage of the inverter circuit INV20 greatly swings toward the VDD potential side, that is, the high level side due to the inverting amplification action of the inverter circuit INV20.
The output amplitudes of the inverter circuits INV20 and INV21 are further amplified by the inverter circuits INV30 and INV31 in the next stage. The output of the inverter circuit INV30 is output to the output terminal OUT through the CMOS switch selected by the selection signals Y0 and Y0 / and further through the two-stage CMOS inverter circuits INV4 and INV5.
In the end, if VLT (INV10)> VLT (INV20), a high level is output to the output terminal OUT, and if VLT (INV10) <VLT (INV20), a low level is output to the output terminal OUT. Here, the correspondence between the magnitude relationship before and after the logic threshold value of the CMOS inverter circuit and the value of the output terminal OUT is reversed in the cases 2) and 3). This is because the number of inverter circuits connected by the CMOS switch, that is, the number of stages of CMOS inverter circuits that amplify the logical threshold voltage difference is different.
4) Next, the selection signal transits, and X1 becomes low level (X1 / is high level) and X2 becomes high level (X2 / is low level). Similarly to the above, the inputs of the inverter circuits INV20 and INV21 are disconnected from the outputs of the previous inverter circuits INV10 and INV11 due to the off state of the CMOS switch, the respective inputs and outputs are short-circuited by the CMOS switch, and the outputs of the inverter circuits INV20 and INV21 Is a logical threshold.
Subsequent operations conform to 2) above.
5) Next, the selection signal transits, and X becomes a low level (X2 // is a high level) and X3 becomes a high level (X3 / is a low level). Similarly to the input of the inverter circuits INV30 and INV31, the CMOS switch is turned off, the outputs of the previous inverter circuits INV20 and INV21 are disconnected, the respective inputs and outputs are short-circuited by the CMOS switch, and the inverter circuits INV30 and INV31 are connected. Output becomes a logic threshold value. If the relationship between the logical threshold value VLT (INV30) of the inverter circuit INV30 and the logical threshold value VLT (INV4) of the inverter circuit INV4 in the next stage is VLT (INV30)> VLT (INV4), the inverter circuit INV4 The output voltage greatly swings to the VSS potential side, that is, the low level side due to the inverting amplification action of the inverter circuit INV5. Conversely, if VLT (INV30) <VLT (INV4), the amplitude greatly increases toward the VDD potential side, that is, the high level side.
Eventually, if VLT (INV30)> VLT (INV4), the output terminal OUT outputs a high level, and if VLT (INV30) <VLT (INV4), the output terminal OUT outputs a low level.
6) In the next and subsequent transitions, the selection signal Y0 is at the low level (Y0 / is the high level), Y1 is at the high level (Y1 / is the low level), and the operations according to the above 2) to 5) are performed. As a result, an identification number output of 4 × 2 = 8 bits is output.
This embodiment is characterized in that it serves as both an inverter circuit and an amplifier circuit for generating an identification number, and the identification number is serially output by a read operation. As a result, the circuit can be simplified, which is suitable for serially outputting an identification number from one terminal.
FIG. 48 shows a circuit diagram of another embodiment of the unit circuit used in the embodiment of FIG. In this embodiment, the above-described NBTI countermeasure is taken. In other words, the CMOS circuit for disconnecting the input terminal from the preceding circuit is added to the input terminal of the inverter circuit in addition to the CMOS switch for cascading the inverter circuits as described above when the identification number circuit is inactive. Is done. A P-channel MOSFET for supplying a power supply voltage to the input terminal is provided at the input end.
In the unit circuit of this embodiment, when the power-on signal PON is at low level, that is, when the power supply voltage is supplied and the identification number is not read from the identification number generation circuit, the signal PON is set to low level and the input terminal of each inverter circuit Is disconnected from the preceding circuit regardless of the selection signals X0, X0 /, etc., and the power supply voltage VDD is supplied by the P-channel MOSFET.
FIG. 49 is a circuit diagram showing still another embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention. In this embodiment, the unit circuits shown in FIG. 46 are connected in tandem in one column, and a selection signal is formed by using a binary counter and a decoder. That is, the count-up clock is counted by the binary counter, the count output is supplied to the decoder provided corresponding to each unit circuit, and the selection signals X0 (X0 /) to Xn (Xn /) are sequentially supplied from the first stage circuit. Generate.
FIG. 50 is a circuit diagram showing still another embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention. In this embodiment, the unit circuits shown in FIG. 46 are connected in series in one column, and a selection signal is formed using a shift register. That is, a shift register (for one stage) is provided corresponding to each unit circuit, and the selection signal is sequentially shifted so that the selection operation as described above is performed in order from the unit circuit of the first stage.
In any of the embodiments shown in FIG. 49 and FIG. 50, design, expansion, and mounting are facilitated by using one unit circuit surrounded by a broken line. In particular, in the embodiment circuit of FIG. 50, when the number of bits of the identification number is expanded, it is only necessary to connect three types of signal lines consisting of the column connection line, shift clock and reset of the unit circuit. Since the degree of freedom is high, it is suitable for soft IP as described later.
FIG. 51 is a circuit layout diagram showing one embodiment of a semiconductor integrated circuit device or a semiconductor chip to which the present invention is applied. This figure simulates a general system LSI chip. In the periphery of the chip, a normal I / O cell (input / output circuit) is provided, and the built-in circuit includes a plurality of circuits corresponding to the function of the system LSI. Are provided.
FIG. 52 shows a block diagram of a typical embodiment of the I / O cell, which is composed of an output buffer circuit, an input buffer circuit, and bonding pads (PADs) provided corresponding thereto. . The output buffer circuit and the input buffer circuit are controlled by an input / output control signal to perform an input operation or an output operation.
FIG. 53 shows a circuit layout diagram of an embodiment of an I / O cell provided in a semiconductor integrated circuit device or a semiconductor chip according to the present invention. In this embodiment, an output prebuffer circuit for driving the output MOSFET is provided. The output buffer circuit of FIG. 52 includes the output prebuffer circuit and an output MOSFET.
For wire bonding, the bonding PAD is formed with a relatively large occupation area. The output MOSFET, the output prebuffer circuit, and the input buffer circuit are laid out so as to conform to this. Thereby, I / O cells can be efficiently arranged in accordance with the pitch of the bonding pads.
As described above, since the I / O cell has a relatively large occupied area, 1-bit identification as shown in the above-described embodiment is shown by hatching a part of the output prebuffer circuit or the output MOSFET. A number generation circuit can be fitted.
FIG. 54 is a circuit diagram showing one embodiment of an output buffer circuit provided in the semiconductor integrated circuit device or the semiconductor chip according to the present invention. In this embodiment, the 1-bit identification number generating circuit is added to the output buffer circuit.
In this embodiment, when the identification number circuit enable signal is activated (the normal output enable is deactivated at that time), a 1-bit identification number is output from a buffer provided in parallel with the normal output buffer circuit. Since this buffer may have a small driving capability, a MOSFET having a size smaller than that of an output MOSFET of a regular circuit is sufficient. In this configuration, a special output terminal for outputting an identification number is not required, and an identification number consisting of multiple bits using a large number of input / output terminals or input / output pads provided on a semiconductor integrated circuit device or a semiconductor chip. Can be taken out.
FIG. 55 is a circuit diagram showing another embodiment of the output buffer circuit provided in the semiconductor integrated circuit device or the semiconductor chip according to the present invention. Also in this embodiment, the 1-bit identification number generating circuit is added to the output buffer circuit. In this embodiment, the identification number is output using a normal output buffer circuit. That is, a gate circuit is added to the output prebuffer circuit to selectively output a normal output and an identification number. The identification number circuit enable signal may be generated from a dedicated pin of the LSI or may be generated by a special DFT function. This also applies to the embodiment shown in FIG.
In recent years, the use of JTAG (Joint Test Action Group) in logic LSIs has spread. The JTAG standard also has a function called IDCODE that registers and reads LSI identification numbers. However, since the number of bits is as small as 32 bits and the bit configuration is finely defined so that each bit identifies a device, a manufacturer, etc., it cannot be used as an identification number of an individual chip.
FIG. 56 shows a schematic block diagram of an embodiment of a semiconductor integrated circuit device according to the present invention. In this embodiment, the identification number is output using the JTAG interface.
A JTAG-compatible device (semiconductor integrated circuit device) includes a boundary scan register, an instruction register, an option register, a bypass register, and a TAP controller that controls these in addition to the built-in logic for performing the original function of the semiconductor integrated circuit device. Built-in test logic.
A serial interface for inputting / outputting instructions to the test logic, test data, test result data, and the like is called TAP (Tset Access Port) and has five signal lines. The JTAG test is performed by controlling this signal line with an external host computer or the like.
FIG. 57 is a block diagram showing one embodiment of a JTAG cell basically of the semiconductor integrated circuit device according to the present invention. In this embodiment, a 1-bit identification number generation circuit is incorporated in a cell constituting a JTAG boundary scan register. The JTAG cell may be incorporated into the I / O cell shown in FIG. 51 or the like, or may be incorporated into the built-in logic.
By adding a circuit for switching and inputting the signal from the built-in logic and the identification information generated by the 1-bit identification number generation circuit to the cells of the boundary scan register, serial output using the shift operation of the boundary scan register is performed. Can be.
FIG. 58 is a block diagram for explaining an embodiment of the serial output operation of the identification number using the shift operation of the boundary scan register of the semiconductor integrated circuit device according to the present invention.
In this embodiment, there are three LSIs (A to C), and each of the JATG cells (boundary scan registers) is seven, seven, and nine. Numbers are attached. The figure shows an example of an operation of reading an identification number from an identification number generation circuit (ID-ROM) mounted on LSI-B as a representative.
State 1 is an initial state and shows an operation state in JTAG.
In the state 2, for example, the TDO of the LSI-B is disconnected from the JTAG cell by a JTAG private instruction, and connected to the identification number generation circuit ID-ROM instead.
In state 3, the identification number generation circuit ID-ROM performs a shift operation according to a JTAG shift instruction, and the identification numbers are sequentially output from the TDO. In the figure, a state in which 3-bit identification number information (I, II, III) is sent out is shown. The JTAG cell in each LSI is shifted to the right as usual, and the identification number of LSI-B is output through LSI-C.
After taking out this identification number, although not shown, the private instruction mode is returned to the normal automatic mode, and the TDO is connected to the JTAG cell.
Figure 0005013387
However, cell information can be obtained by repeating the shift in normal mode after that if necessary.
Figure 0005013387
FIG. 59 is a block diagram for explaining another embodiment of the serial output operation of the identification number using the shift operation of the boundary scan register of the semiconductor integrated circuit device according to the present invention. The difference from the embodiment of FIG. 58 is that in state 3, only the LSI-C JTAG cell is shifted. As a result, in the embodiment of FIG.
Figure 0005013387
It can be assumed that ID-ROM information is inserted between LSI-B and LSO-C JTAG cell information.
FIG. 59 is a block diagram for explaining another embodiment of the serial output operation of the identification number using the shift operation of the boundary scan register of the semiconductor integrated circuit device according to the present invention. The identification number generation circuit (ID-ROM) of this embodiment corresponds to the identification number generation circuit shown in FIG.
State 1 is an initial state.
In state 2, for example, the information of the 1-bit identification number generation circuit is transferred to the LSI-B JTAG cell by a JTAG private instruction. At this time
Figure 0005013387
Therefore, it is destroyed because it is replaced.
In state 3, the ID number of the ID-ROM is sequentially output from the TDO of LSI-B by a JTAG shift instruction.
FIG. 61 is a block diagram for explaining another embodiment of the serial output operation of the identification number using the shift operation of the boundary scan register of the semiconductor integrated circuit device according to the present invention. In this embodiment, a shift register (ID register cell) dedicated to the identification number is incorporated.
State 1 is an initial state.
In state 2, for example, the TDO of LSI-B is disconnected from the JTAG cell and connected to the head of a shift register dedicated to another number by a JTAG private instruction. Further, the head of the LSI-B JTAG cell is connected to the tail end of the shift register dedicated to the identification number. At the same time, the identification number is set in the shift register dedicated to the identification number.
In state 3, the ID number of the ID-ROM is sequentially output from the TDO of LSI-B by a JTAG shift instruction. At the same time, the LSI-A JTAG cell information is shifted into the LSI-B JTAG cell information and a shift register dedicated to the identification number.
Although not shown in the figure, the shift is continued, and after all the valid JTAG cell information of LSI-B is shifted out, the initial state is restored.
FIG. 62 shows a circuit diagram of still another embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention. In this embodiment, identification information obtained by amplifying the logic threshold voltage difference between the CMOS inverter circuits INV1 and INV2 as described above is held in a latch circuit composed of a NAND gate circuit. That is, binary identification information corresponding to the logical threshold voltage difference between the inverter circuits INV1 and INV2 is input to the latch from the high level of the first write signal WRITE1.
Next, the first write signal WRITE1 is set to a low level so that the binary identification information is held in the latch circuit, and the inverter circuit array including the inverter circuits INV1, INV2 and the amplifier circuit includes an inverter circuit in the input stage. A high level formed by a pull-up MOSFET is supplied to the input of INV1.
Next, using the second write signal WRITE2 and the high voltage VPP, the information held in the latch circuit is written, for example, in a fuse (made of FUSE, EEPROM, etc.) nonvolatile programmable device. When the identification number is required, the programmable device is accessed by the signal RD and the written identification number is output as read data.
In this configuration, identification information corresponding to the logical threshold voltage difference between the inverter circuits INV1 and INV2 in the first write signal WRITE1 is recorded in another non-volatile circuit, and thus is affected by the NBTI as described above. Therefore, it is possible to obtain an identification number generation circuit that maintains the reproducibility of the identification bits and is highly resistant to changes over time.
In the identification number generation circuit using the variation of the logic threshold value of the CMOS inverter circuit as in the above embodiment, the order of the threshold value of each element is used as the source of identification information.
FIG. 63 and FIG. 64 show examples of four identification numbers. FIG. 63 is a graph showing the order of the threshold values. In FIG. 64, the identified numbered element (CMOS inverter circuit) has the highest order among the 16 elements. 10 is the lowest ranking. This means that the logic threshold value of element 1 is the highest and the logic threshold value of element 10 is the lowest. When attention is paid to the elements 1 and 10, the element closest to the element 1 is the element 5, and the element closest to the element 10 is the element 9.
In the identification number generation circuit according to the present invention, since the variation of the logic threshold value of the CMOS inverter circuit is ranked, for example, how much difference in the logic threshold voltage exists between the element 1 and the element 5 Is unknown. Similarly, it is unclear between the element 10 and the element 9. In addition, when the difference between them is extremely small, there is a possibility that the ranks of the element 1 and the element 5 are switched depending on test conditions. However, the possibility that the element 1 and the element 10 are interchanged is considered to be extremely low. It is easy to understand from the graph of FIG.
The identification number acquired at the time of collation is acquired at least once in the past and stored in the database, and should exist in a form very similar to the identification number. Similar to the above, the case where the identification number is not completely reproduced in the identification number generation circuit of the present invention due to the influence of the change with time or the like as described above is considered. As described above, even if the order of variations among CMOS inverter circuits is partially changed as described above, in the example of FIG. 64, at least the order of the element 1 and the element 10 is obtained in the past. In addition, it can be easily estimated that the size relationship of the latest identification number has not changed.
FIG. 65 is a flow chart for explaining one embodiment of a high-speed identification number collation (search) algorithm for the identification number generated by the identification number generation circuit according to the present invention. FIG. 66 shows a corresponding configuration diagram.
(1) In the step of reading the identification number, the 1-bit identification number generation circuit composed of “0” and “1” is continuous data generated from each.
(2) In the rank analysis step, the data is converted into a number representing the rank. That is, the rank of the 1-bit identification number generating circuit as shown in FIG. 64 is converted into a number.
(3) In the maximum / minimum element extraction step, the rank is analyzed, and the numbers of the maximum rank element and the minimum rank element are extracted and recorded.
In (4), one registered identification number is extracted from the management ledger.
In {circle over (5)}, the ranks of the element numbers corresponding to the maximum and minimum element numbers recorded above are extracted from the registered identification numbers. For example, in the example of FIG. 64, the identification number 1 has a maximum of 1 and a minimum of 10, but when the numbers 1 and 10 are compared, the magnitude relationship is reversed. This is a phenomenon in which the ranking far exceeds fluctuations due to variations and the like, so that the identification number can be easily estimated that identification number 1 is collected from a different chip. Therefore, it is determined that the identification number 1 is nonconforming, and the subsequent detailed verification check is omitted.
If it is determined to be suitable in the above, detailed inspection is performed in (6) and (7). Since it is basically the same as the above embodiment, it is omitted. The identification number with the highest similarity is set as a match candidate. In (5), since the ratio of the probability and the occurrence of non-conformity is 50% in the rank comparison, the effect of omitting the detailed inspection is almost 50%.
Thus, in this embodiment, one set of magnitude comparisons is made, but by making two sets, it can be expected that the above effect is further doubled. However, if this is increased, the size comparison process itself may increase and the effect may be reduced. Therefore, it is desirable to select the balance in consideration of the number of digits of the identification number and the total number of parameters of the identification number.
FIG. 67 is a flow chart showing one embodiment of a circuit design method for a semiconductor chip incorporating the identification number generating circuit according to the present invention. Circuit design software such as this embodiment is provided to design companies and manufacturing specialist companies. Alternatively, the same function is incorporated into an EDA vendor's tool.
(1) Pull down the menu and select it.
(2) Menu data is generated. After the second time, a desired IP can be selected simply by specifying this menu data.
(3) Analyze menu data and detect violations.
(4) Retrieve necessary information from the local database according to the menu data. The latest information that is not in the local database is obtained from a database of a manufacturing specialist company through a network such as the Internet.
(5) Based on information collected from the database, data necessary for the soft IP is generated.
(6) It is determined whether a soft IP can be generated. If not possible, choose a hard IP design.
FIG. 68 is a flowchart showing an embodiment of an LSI design method incorporating an identification number generating circuit according to the present invention. In this embodiment, although not particularly limited, it is directed to a design flow of an application specific LSI (ASIC).
The logic synthesis tool generates a gate-level logic circuit (net list) from the truth table, RTL description, state transition diagram, and the like based on the determination result of the soft IP generation in the design flow shown in FIG. Although not shown, in many cases, RTL or the like is generated based on a function description language such as VHDL or Verilog HDL. What is required for logic synthesis is cell library information, which includes transistor level connection information, delay information, layout information, and the like. In addition, information such as timing error tolerance, layout arrangement interval, and maximum signal wiring length called constraint information is added to normal RTL. The DFT tool adds diagnostic logic effective for LSI inspection to a gate level logic circuit, and creates final layout data by an automatic placement and routing tool.
The types of cells registered in the cell library are mainly the most basic circuit components such as an inverter, NAND (Nand), and flip-flop. In general, cell library data such as layout information is created manually. However, an automatic cell generation tool, a ram compiler, or the like may be used for a large-scale object or an object whose basic function does not change, such as a memory, but has a slightly different configuration.
Here, the hard IP and the soft IP in the present invention will be briefly described. Currently, in the semiconductor industry, especially in the LSI design and manufacture for specific applications, based on the specifications received from customers (for example, game consoles and automobile manufacturers), a comprehensive enterprise form that performs from design to manufacturing in one company, It is classified into a form divided by so-called LSI design companies specializing only in design and so-called foundry companies specializing in manufacturing.
In addition, recently, companies that take advantage of the division of labor (IP vendors), their distribution markets, standardization support organizations, etc. are born. IP has become an important factor in improving LSI design efficiency, and cannot be ignored even in a general company.
There are two types of IP called hard IP and soft IP. Compare the difference between the two cases when the division of labor between LSI design companies and foundry companies is targeted. LSI design companies (fabless companies) use functional description languages such as VHDL and Verilog HDL as shown in Fig. 68 based on customer specifications, data such as truth tables, RTL descriptions, state transition diagrams, and restrictions. Create information. However, there are cases in which the customer himself creates these data and passes them to an LSI design company.
Next, the LSI design company creates a netlist using the logic synthesis tool described at the beginning. In logic synthesis, the circuit elements used are limited to those registered in the cell library. They are certified by a manufacturing company that manufactures products, and the manufacturing companies generally provide the basics such as the inverter circuit and NAND gate circuit described above.
In practice, however, manufacturing specialists also offer more complex ones to increase their competitiveness. However, since it is difficult to prepare complex and high-performance circuits such as PLLs, SRAMs, and arithmetic circuits, for example, only by a manufacturing company, many IP vendors design and supply them. Among IPs, such as PLL, the circuit itself is complicated and the characteristics greatly depend on the process to be used. Therefore, IP vendors generally supply hard IP. The hard IP is simply a cell layout designed by an IP vendor registered in a cell library. Therefore, when supplying hard IP, hard IP vendors change their IP for each process generation, as well as manufacturing specialist companies, receive certification from the manufacturing company, and register with the cell library of each LSI design company. I have to get it.
On the other hand, in the case of soft IP, IP vendors use the above-mentioned function description languages such as VHDL and Verilog HDL, data such as truth tables, RTL descriptions, state transition diagrams, and constraint information as well as LSI design companies. Or just to the foundry company or customers above it. Therefore, in the market for LSIs for specific applications, the spread of soft IP is ahead, and its superiority will not change in the future. The ram compiler also automates the creation of cell library parts and is included in the category of hard IP.
As described above, the supply form using the hard IP is inferior in terms of the distribution and diffusion of the IP, and the hard IP supply side also has disadvantages such as a burden of design change for each process. On the other hand, the identification number generation circuit of this embodiment, particularly the circuit shown in FIGS. 49 and 50, is only an inverter and a pass transistor even at the heart of the circuit, and other circuits are standard logic elements. Since it is configured, soft IP implementation is relatively easy. For example, if a CMOS inverter circuit (of course) and a CMOS switch (pass transistor) are already registered in the cell library, an IP can be supplied to a design company with only an RTL description. If the pass transistor is not registered as a standard, it is necessary to newly register only the pass transistor, but the scale is extremely small.
In addition, the automatic placement and routing process has a weak point that the result of the placement and wiring is irregular. For example, two identification inverters may be arranged at extremely separated positions. Then, the wiring length of the signal P and the signal PP in the circuit diagram becomes long, and it becomes easy to be affected by noise from the periphery. In order to reduce this, it is effective to limit the arrangement and signal line length in the arrangement and wiring process. It is also effective to register only this part as a new cell by combining standard cells registered in the cell library. Rather, it is more efficient to create counters and decoders by automatic placement and routing.
In recent years, there are an increasing number of application examples in which an ID number and various kinds of unique information (hereinafter referred to as general information) are incorporated into an LSI. For example, it may be a product production line number, a production week number, a product grade, or production management information. These are generally programmed with an ID number using a laser fuse, EPROM or the like. In this program, of course, there should be no mistakes in the laser program, and the laser fuse method is almost processed in the wafer state, but it should not be changed in the processes after the laser process. It is even more important if the information is related to life and property.
However, if the chips are diced after programming and are separated one by one, the general information written at the time of laser programming can be read, but it is very difficult to check whether it is correct. There is. The following can be considered as countermeasures. One is to add a parity bit to detect data fluctuation. The function for parity check may be built in the chip or may be determined by a measuring instrument.
However, in a strict sense, the data written in the chip is not confirmed.
The other is a method of confirming duplication of information by creating a mechanism for recording general information read by some method in order to ensure the reliability of the read information. In this method, accidents of products can be prevented by treating all the worst duplicated chips as defective products. However, in reality, when read information of a plurality of chips overlaps, it is difficult to confirm which one is correct, and chip management and processing become complicated.
In other words, the essential solution to the above-mentioned problem is to identify a chip that has been separated once, know the correct information for that chip, and compare it with it.
Therefore, the idea of adding a unique identification number to the chip and obtaining the correct number from a database or the like based on the information can be considered, but even if it is written with the same laser fuse, it is only a mess.
On the other hand, according to information theory (for example, information theory: written by Yasuo Tsuji, published by Iwanami Shinsho), if the distance between codes (for example, Hamming distance) is large, the detection of changes in the original information even if there is noise on them Furthermore, it is well known that repair is possible (for example, error correction codes and their applications: edited by the Institute of Image Information Media, published by Ohm). Here, the sign is information written by the laser fuse, and the noise is equivalent to a part of the change.
That is, by adding a chip unique identification number having a large distance between codes to the unique information, even if a part of the entire information changes slightly, it can be sufficiently distinguished from other identification numbers, that is, chips. Therefore, it is effective to use the identification number generation circuit according to the present invention.
FIG. 69 is a flow chart showing one embodiment of a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device using a semiconductor chip with a built-in identification number generating circuit according to the present invention.
Information (hereinafter referred to as management information) in which general information and a unique identification number having a large distance between codes is combined with the chip is programmed into the laser fuse on the designated wafer. The unique identification number is generated by a built-in identification number generation circuit.
The general information and the unique identification number are stored and managed on the database as management information. The management information is composed of, for example, general information + chip identification number.
In the inspection process after assembling the semiconductor integrated circuit device or IC card, the management information is read out and the database is referenced to check whether there is the same management information. If the same management information exists in the database, it is determined that the laser program is correct. When the same management information is not found in the database, the most similar management information is extracted. Next, the general information of the read information and the extracted management information is compared.
At the time of reading, the general information part is read under a plurality of conditions such as changing the power supply voltage condition, and the unique identification number is read only once to check whether data writing is sufficiently stable in a short time. can do. During the test, it is necessary to collate with the management information on the database at high speed. For example, management information data that is referred to in advance before the inspection may be stored in a workstation or the like attached to the test apparatus.
By the above method, the program information can be confirmed quickly and accurately. Moreover, if the unique identification number is written one by one with a laser fuse or the like, the processing time and the chip area may be increased, but the chip identification number using variations in the CMOS inverter circuit logic threshold value according to the present invention By using the generation circuit, the unique identification number can be obtained easily and automatically.
That is, the chip identification number acquired by the probe inspection or the like and the information such as the lot and the wafer prior to the laser program are registered in the management information database. The management information corresponding to the instructed chip on the wafer is written into the laser fuse.
FIG. 70 is a flow chart showing one embodiment of an assembling process (so-called post process) of a semiconductor integrated circuit device using a semiconductor chip on which the identification number generating circuit according to the present invention is mounted.
(1) In the probe inspection, an ID number, a lot name, a wafer number, a chip number and the like by an identification number generation circuit are registered in a database.
(2) When a new ID number similar to the ID number already registered at the time of registration occurs, some warning is issued and the chip is treated.
(3) In the processes after the assembly test, since the chips are already separated in the dicing process, the ID number by the identification number generation circuit, the process number, and the process lot name are registered in the database.
(4) The ID number that can be acquired by the identification number generating circuit according to the present application may be changed by mechanical or thermal stress in the assembly process, electrical stress in the burn-in process, etc. Store the ID number in the database.
(5) When there is no need for chip tracking in the subsequent process, the ID number by the identification number generation circuit is acquired and registered in the database only in the final shipment selection process.
(6) In each test process, the acquired ID number information of the chip that has become defective is deleted or marked to reduce subsequent search processing time.
(7) In the marking process, a symbol or number indicating a line for manufacturing a product, and a year number or week number indicating a manufacturing time may be stamped. In identifying individual samples, these marks become information for search. Therefore, in the shipping selection 2, the ID number by the identification number generation circuit and these marking information are registered in the database. In chips having common marking information, the ID numbers generated by the identification number generation circuit need to be independent. However, chips having different marking information may be the same as or similar to the ID numbers generated by the identification number generation circuit. . That is, the identification number identification capability of the identification number generation circuit mounted on each chip can be suppressed, and the size of the identification number generation circuit and the number of bits of the identification number can be reduced.
(8) When an ID number is registered by an identification number generation circuit for each process, mixing / mixing of lots is detected based on the ID number, and some warning is issued.
In this embodiment, all processes and the database are directly connected online, but in reality, it is difficult to connect via a communication line due to location conditions, the communication speed is slow, batch processing is involved, etc. In such a situation, real-time performance is lacking. In such a case, it is temporarily stored in a local database. Furthermore, when immediacy is not necessary, it is stored in a storage medium and transported to a database or transported to the next process together with the actual product.
The format of data collected in the database may differ depending on the limitations of the test equipment and processing computer of each process. In such a case, a process for converting the data format may be inserted immediately before database registration.
FIGS. 71 and 72 are block diagrams showing an embodiment of a method for reducing the number of bits of the identification number generating circuit according to the present invention. FIG. 71 shows a registration method for reducing the number of bits of the identification number generation circuit, and FIG. 72 shows the verification method.
When a product such as a semiconductor integrated circuit device is shipped and becomes defective during use by a user, the identification number generation circuit according to the present invention functions effectively even when the product is returned and the cause of the failure is investigated. In this case, it is registered in a database that manages the identification number at the time of shipment, and if the product returns due to a defect, the data of the manufacturing process is investigated. At this time, it is necessary to check which control number the defective product is. If the number of products shipped is large, the following situation occurs.
The number of identification numbers that can be identified depends on the number of bits of the identification number generation circuit. If the number of bits is large, the accuracy of identification is improved, but the number of identification target data is increased accordingly. In identifying products, if the number of objects to be identified increases, it is necessary to read a large amount of data on a database and execute a collation operation for comparison and collation. Therefore, in order to reduce the time for the comparison process and the load on the system, information indicating the identification number group is separately defined as shown in FIG. As a result, the range of the number of collation data can be reduced as shown in FIG.
For the identification number group for reducing the number of bits of the identification number, information called general lots and marks is used. The combination of this information and the identification number can be managed so that the product can be managed uniquely. Further, in a database that only manages products after shipment, information on defective chips is deleted to reduce management costs. With this identification group, the number of verification targets can be reduced from the enormous amount of data on the database, and the processing time and system load can be reduced.
FIGS. 73 and 74 are block diagrams for explaining an inspection method using an identification number generation circuit mounted on a semiconductor integrated circuit device according to the present invention. FIG. 73 shows an identification number acquisition process, and FIG. 74 shows an inspection process.
At the stage near the end of the manufacturing process shown in FIG. 73, since the function of the identification number generation circuit can be used, an identification number acquisition step is provided before several inspection steps. Register the data required for the subsequent processes such as the number, control number, and product type in the database. However, the device is limited to a device that can perform a minimum operation regarding generation of an identification number.
In each subsequent inspection process shown in FIG. 74, first, the product identification number is read out and collated with the identification number on the database to obtain the management number. From this management number, the product type and inspection specification data are uniquely determined and transferred to the inspection apparatus. The inspection apparatus can inspect with the inspection specification given for each product. The advantage of this configuration is that in each inspection process, if the product type, inspection specification, or other accompanying data is given to the database only in the initial identification number acquisition process, it is not necessary to provide it in each subsequent inspection process or manufacturing process. Efficiency can be increased.
FIG. 75 is a block diagram for explaining a method for managing the correlation of characteristic data for each semiconductor chip in each inspection process using the identification number generating circuit mounted in the semiconductor integrated circuit device according to the present invention. Has been.
Characteristic data (measured values) obtained in each inspection process in semiconductor manufacturing is obtained in each process, but changes in the characteristic data may be analyzed. In order to manage these characteristic data, identification numbers are used, and characteristic data for each process is stored in a database for each chip. At this time, the identification number of the database is also updated with the identification number obtained in the latest process, and the change in the identification number due to the change in the operation of the circuit is taken into the database.
Conventionally, the correlation between the probe inspection and the finished product inspection has to be made by correlating a plurality of chips as a group for each lot. This time, it is possible to increase the accuracy of the analysis because it is possible to correlate the characteristic data changes between the processes for each chip.
FIG. 76 is a block diagram for explaining a method of automatically managing a wafer in a previous process using an identification number generating circuit mounted on a semiconductor integrated circuit device according to the present invention.
An identification number generating circuit for identifying a wafer is provided on the TEG. When the function is completed in the first wiring process, each wafer can be managed by the identification number. This eliminates the need to attach a management tag to the wafer, and eliminates the need to input information to a system that manages the wafer manufacturing process.
If the function of the identification number generation circuit is enabled and the manufacturing equipment / inspection equipment that processes the wafer in each subsequent process has an identification number reading mechanism, the database is accessed with the read identification number. Thus, it is possible to automatically set the wafer information in the apparatus. In addition, manufacturing conditions and inspection data when the wafer is processed can be automatically stored in a database.
The identification number reading mechanism can be configured by a board and software capable of reading a signal generation and an output (identification number) for causing a controllable power source and an identification number generation circuit to function from a personal computer. A probe for inputting / outputting signals to / from the TEG is also required.
FIG. 77 is a block diagram for explaining a method for storing / retrieving the identification number of the identification number generating circuit mounted on the semiconductor integrated circuit device according to the present invention.
In this embodiment, the search speed can be improved and the load on the system can be reduced by adopting a system in which the upper N bits of the identification number are taken out and stored in a table field on the database as an index. In a method of comparing the identification number to be compared with the identification number group in the database, first, the upper bits of the identification number to be compared are extracted, and the table is searched under a condition that matches this value with the index value on the database. Next, the identification number distance is obtained for each identification number group obtained here, and the smallest one is determined as the matching identification number. Thereby, it is possible to find out the corresponding data without comparing the identification numbers of all cases on the table.
FIG. 78 is a block diagram for explaining another example of the method for storing and retrieving the identification number of the identification number generating circuit mounted on the semiconductor integrated circuit device according to the present invention.
By adopting a method in which the search range of the identification number is limited and compared with the identification number group of the database, the search speed can be improved and the load on the system can be reduced. A table is searched using the comparison method of the identification number of the comparison target and the identification number group in the database, using the upper and lower limits of the allowable range due to fluctuation for the comparison target identification number as a database search condition. Next, the identification number distance is obtained for each identification number group obtained here, and the smallest one is determined as the matching identification number. Thereby, it is possible to find out the corresponding data without comparing the identification numbers of all cases on the table. If data cannot be retrieved because the upper limit / lower limit of the first allowable range is not met, the search process is performed again with the upper limit / lower limit relaxed.
FIG. 79 shows a block diagram of an embodiment of a semiconductor integrated circuit device relief method using the identification number generating circuit according to the present invention.
(1) Probe inspection of the main body chip is performed. By this inspection, relief data such as DRAM is sent to the host computer together with the identification number extracted from the identification number generation circuit.
(2) Dicing is performed to take out only a fully operational product and a repairable product.
(3) Conduct a probe test of EEPROM dedicated to relief data.
(4) Dice normal operation products and stock them.
(5) The main body LSI and the relief data dedicated EEPROM are mounted on the same module.
(6) The identification number of the main body LSI of the mounted module is read, and the corresponding relief data is written in the relief data dedicated EEPROM.
(7) Conduct a screening test.
(8) Non-defective LSIs are shipped, and defective LSIs that can be repaired again return to step (6), and the corresponding repair data is written in the repair data dedicated EEPROM.
As a result, the semiconductor integrated circuit device can be repaired easily and rationally.
In addition to the relief of the semiconductor integrated circuit device, the inspection cost using the identification number can be reduced. In a probe test performed when a semiconductor chip is formed on a half-wafer, for example, in a semiconductor chip such as a flash memory, the operation voltage is 3.0 V, 2.5 V, and 1.8 V with the same circuit function. Some produce different products as different varieties.
At this time, a test is performed with a voltage setting corresponding to 1.8 V to determine whether or not the memory operation is performed correctly. Voltage information for 1.8 V operation confirmation is recorded in the identification number of the semiconductor chip determined to be non-defective by this determination. The operation confirmation information is written and held in a nonvolatile manner in the semiconductor chip itself. Therefore, a management memory such as a flash memory is set in the semiconductor chip.
For a chip that becomes defective at 1.8V, the voltage is set to 2.5V to determine whether or not the memory operation is performed. Voltage information for 2.5 V operation confirmation is recorded in the identification number of the semiconductor chip determined to be good by this determination. And about the chip | tip which became defective at the said 2.5V, it is determined whether a memory operation | movement is performed by setting a voltage to 2.5V. The voltage information of 3.0V operation confirmation is recorded in the identification number of the semiconductor chip determined to be non-defective by this determination. A chip that becomes defective at 3.0V is discarded as a defective chip.
In this embodiment, for example, a semiconductor chip that operates at 1.8V can be operated at 2.5V or 3.0V without performing an operation test at 2.5V or 3.0V. It is treated as something. Similarly, a semiconductor chip that operates at 2.5V is treated as capable of operating at 3.0V without performing an operation test at 3.0V. For this reason, there is a possibility that a semiconductor chip that operates at 1.8V may become defective when operated at 2.5V or 3.0V, but the probability is small, so each voltage It is possible to reduce the manufacturing cost as a whole by shortening the test time by omitting the operation of the above.
Then, when assembling as a single flash memory or as a single semiconductor integrated circuit device in combination with a microprocessor or the like, the operating voltage information stored in the host computer is obtained from the identification number, and the appropriate ones are combined. . At this time, the semiconductor integrated circuit device operating at 2.5V can also use the 1.8V operation check chip, and the semiconductor integrated circuit device operating at 3.0V can use the 1.8V and 2.5V. Chips that operate on can also be used.
FIG. 80 is a layout diagram showing still another embodiment of a semiconductor integrated circuit device having an identification number generating circuit according to the present invention. FIG. 81 is a partially enlarged layout diagram of FIG. The semiconductor integrated circuit device shown in FIG. 80, like many general semiconductor integrated circuit devices, has a built-in circuit or an internal circuit arranged almost at the center of a semiconductor chip constituting the semiconductor integrated circuit device, and a signal of an external signal in the periphery. A configuration is adopted in which a plurality of input / output cells (I / O cells) for transmission and reception are arranged.
The four corners of the peripheral portion of the semiconductor chip are empty areas where no I / O cells are arranged, as in a general semiconductor integrated circuit device. In this embodiment, such an empty area is used, and one of them is provided with an identification number generating circuit CRNC.
The identification number generation circuit CRNC is coupled to the built-in circuit by a signal and power supply wiring layer formed on the semiconductor chip.
As will be described later, the signal and power supply wiring may be disconnected. For the convenience of such cutting, it is desirable that the number of such signal and power supply wiring layers is small. Therefore, in the embodiment, the wiring for the interface between the identification number generation circuit and the built-in circuit includes the power supply wiring (VDD, VSS) for the identification number generation circuit, the reset signal (RES), the clock signal (CLK), the identification It is composed of a small number of wirings such as three signal wirings for the number output signal (OUT). In the partially enlarged view of FIG. 81, the power supply lines VDD and VSS are displayed by relatively thick lines, and the signal lines for the reset signal and the clock signal identification number output signal are displayed by relatively thin lines. As is apparent from the drawing, the signal wiring is extended with a state substantially surrounded by the power supply wirings VDD and VSS. The identification number generation circuit CRNC is configured to be able to generate an identification number with the brute force method as in the above-described embodiment based on the reset signal and the clock signal. As shown in FIG. 81, the reset signal (RES), clock signal (CLK), identification number output signal (OUT) of the identification number output circuit (NC) are supplied to the power supply terminals VDD and VSS on the empty area around the identification number generation circuit CRNC. Connected electrode pads RES, CLK, OUT, VDD, and VSS are provided. These electrode pads are not external terminals of a semiconductor integrated circuit device configured by packaging a semiconductor chip with a package member such as a mold resin, and can be adapted to a contactor called a probe needle. Thus, it is configured on a semiconductor chip.
The identification number information from the identification number generation circuit CRNC shown in the figure passes through the normal path via the I / O cell if the path of the power supply line, built-in circuit, I / O cell, etc. of the semiconductor integrated circuit device is operable. Reading to the outside is enabled.
Here, it is desirable that the identification number information can meet many needs including a product history survey. In some cases, it is desirable that the identification number information be obtained from a semiconductor integrated circuit device that has become inoperable.
Unfortunately, when the semiconductor integrated circuit device is not operating normally due to an abnormal increase in power supply current or other various factors, the package member such as a mold resin is removed, and the semiconductor chip is exposed. The power source and signal wiring layer between the identification number generation circuit CRNC and the built-in circuit are cut and removed by a device such as a laser cutting device. As a result, the identification number generation circuit CRNC is connected to only the electrode pad. In other words, the circuit CRNC is free from internal wiring short-circuits, internal element destruction, etc. of the semiconductor integrated circuit device, and can be operated independently. Therefore, in this state, the contactor is brought into contact with the electrode pad, and the identification number information can be acquired through the contactor.
A chip size in which a semiconductor integrated circuit device is provided with a plurality of external terminals such as bump electrodes through a wiring layer such as an insulating layer having a purpose of stress relaxation and a relocation wiring on a semiconductor chip. In the case of taking a package form called a package or a chip scale package, the identification number information can be obtained in the same manner. In this case, when it is difficult to obtain identification number information via a normal external terminal, the bump electrode and the insulating layer are removed to expose the same electrode pad as described above and the wiring portion to be cut. After that, the identification number information is read through the electrode pad.
FIG. 82 is a block diagram of another embodiment of a semiconductor integrated circuit device provided with an identification number generating circuit according to the present invention, and FIG. 83 is a circuit diagram thereof.
The semiconductor integrated circuit device of this embodiment is of a so-called master slice type in which a semiconductor region constituting a MOSFET or the like is set as a fixed pattern and a circuit having a desired function is constituted by wiring. Among the I / O cells set on the semiconductor chip constituting the semiconductor integrated circuit device, an idle I / O cell, that is, an I / O cell that is not used for the function of the semiconductor integrated circuit device is an identification number generating circuit. It is supposed to constitute.
As shown in the figure, one I / O cell includes a region for an output control circuit having a relatively small area, a region for an output MOSFET having a relatively large area (output MOS), and an input / output pad electrode (I / O). OPAD) is arranged, and the whole forms a rectangular plane pattern as shown in the figure.
The area for the output control circuit is a relatively small area, but a relatively large number of sub-elements such as a gate circuit, an inverter circuit, and a MOSFET so that a desired output control circuit and input circuit can be configured. have. The area for the output MOSFET has a relatively small number of MOSFETs, such as one or two p-channel MOSFETs and one or two N-channel MOSFETs, but has a high external load driving capability. The area is relatively large.
The identification number generation circuit is constituted by sub-elements in the area for the output control circuit in the idle I / O cell. The identification number generation circuit can be configured in such a region by a relatively large number of sub-elements in the region for the output control circuit.
The P-channel MOSFET and N-channel MOSFET, inverter circuit, NAND circuit, and NOR circuit shown in FIG. 83 constitute a tristate output buffer circuit for outputting the output of the identification number generation circuit to the outside as a whole. ing. In such an output buffer circuit, the inverter circuit, the NAND circuit, and the NOR circuit are configured by sub-elements in the region for the output control circuit, and the output MOSFET is configured by a MOSFET in the region for the output MOSFET.
The output of the tristate output buffer circuit in the idle I / O cell is coupled to an input / output pad electrode (I / OPAD) provided in the cell. In other words, the illustrated input / output pad electrode is an output electrode dedicated to identification number information.
The input / output pad electrode is coupled to a vacant pin or a vacant terminal of the semiconductor integrated circuit device, which is usually referred to as an NC (Non Connection) pin in the semiconductor integrated circuit device.
According to this embodiment, the identification number generation circuit and the tri-state output buffer circuit are put into an operation state by setting the enable signal, which is marked as identification number circuit enable in the figure, to a significant level such as high level. The For the operation of the identification number generating circuit, a continuous clock signal labeled as an output clock in the figure is supplied. In response to such a continuous clock signal, identification number information is supplied to the input / output pad electrodes.
FIG. 84 is a block diagram of another embodiment of a semiconductor integrated circuit device provided with an identification number generating circuit according to the present invention. In this embodiment, in a large-scale semiconductor integrated circuit device as in recent years, an idle I / O cell is present from the viewpoint of power supply enhancement corresponding to an increase in current consumption and an increase in operation speed. However, it is considered that the cell region is diverted for power supply enhancement.
In the layout diagram of FIG. 84, three I / O cells are illustrated. Of these three I / O cells, the upper I / O cell in the drawing is an idle I / O cell, and the other I / O cell in the lower portion of the drawing is used to operate the semiconductor integrated circuit device. The normal I / O cell is used for operation.
In the idle I / O cell, a power pad electrode, that is, a pad electrode diverted to a power source or the like is provided in the input / output pad electrode region. The power pad electrode is coupled to a plurality of I / O cells or a power wiring layer (not shown) for a built-in circuit. It should be understood that the power supply wiring layer on the idle I / O cell is usually composed of an upper wiring layer made of metal in a wiring layer having a multilayer wiring structure.
In the idle I / O cell, in the portion corresponding to the region for the output control circuit of FIG. 81, the output by the wiring layer on the lower layer side in the multilayer wiring layer is equivalent to the example of FIG. An identification number generation circuit is configured to receive the clock signal and the identification number circuit enable signal and form an identification number output.
The output clock signal, the identification number circuit enable signal, and the wiring layer for outputting the identification number between the identification number generation circuit and the built-in circuit are provided so as to facilitate wiring cutting and terminal formation, which will be described later. The part uses a relatively upper wiring layer.
The output signal of the identification number generation circuit is supplied to an output selection circuit provided on the input side of a normal I / O cell set as an output cell.
Thus, the normal I / O cell set as the output cell outputs the normal output data supplied from the built-in circuit via the output selection circuit to the input / output pad electrode in the normal operation of the semiconductor integrated circuit device. .
When the identification number information is to be output, the normal I / O cell outputs the identification number information supplied from the identification number generation circuit via the output selection circuit to the input / output pad electrode.
FIG. 85 shows a reference potential terminal VSS referred to as a power supply terminal VDD and a ground terminal of the identification number generation circuit, a power supply wiring layer and a reference potential wiring layer extended over a plurality of I / O cells, This shows the bonding pattern. The power supply wiring layer VDD and the reference potential wiring layer VSS extending on the I / O cell have a relatively wide width under the intention of strengthening the power supply system. In this embodiment, as shown in FIG. 85, a branch wiring layer having a narrow width is provided for a relatively wide power supply wiring layer, and this thin branch wiring layer is used as a power supply wiring VDD for an identification number generating circuit. Combined with -V. The coupling between the reference potential wiring layer and the reference potential wiring VSS-V of the identification number generation circuit is similarly configured. This configuration prepares the separation as described below between the identification number generation circuit and the power supply wiring layer and the reference potential wiring layer.
When it is necessary to obtain identification number information from the identification number generation circuit regardless of an abnormality such as a short circuit between the power supply wiring layer and the reference potential wiring layer, as shown in FIG. The narrow branch wiring layer connected to the terminal VSS is cut by a technique such as a laser cutting technique or a focused ion beam (FIB) technique. At the same time, the signal line as described above between the identification number generation circuit and the built-in circuit is similarly cut.
Next, formation of an insulating film, formation of an opening for the insulating film, and selective formation of a conductive layer are performed by a known technique such as the FIB technique. As a result, a conductive region made of a new conductive layer is set in the power supply terminal VDD and the reference potential terminal VSS of the identification number generating circuit as shown in FIG. At the same time, a new conductive layer is set for the above signal line.
A contactor such as a probe needle is brought into contact with these conductive layers, the identification number generating circuit is operated, and identification number information is obtained.
FIG. 87 is a circuit diagram of another embodiment of a semiconductor integrated circuit device provided with an identification number generating circuit according to the present invention.
In this embodiment, two diode-connected MOSFETs Q1 and Q2, an identification number circuit power pad, an identification number dedicated output pad, an identification number only, as shown in the figure, for an identification number generating circuit configured in a semiconductor integrated circuit device. A clock pad and an identification number dedicated enable pad are provided.
When the semiconductor integrated circuit device can operate normally, the identification number generation circuit is provided with an operating voltage via the normal power supply terminal VDD, the normal power supply wiring, and the diode connection MOSFET Q1 of the semiconductor integrated circuit device, and is not shown in the drawing. In response to the clock signal and identification number enable signal from the circuit, the identification number information is output to the built-in circuit.
When power cannot be supplied to the identification number generation circuit via the normal terminals VDD and VSS− due to a short circuit abnormality between the normal power supply terminal VDD and the power supply wiring connected thereto and the normal reference potential terminal VSS and the reference potential wiring connected thereto. First, necessary voltages and signals are applied to the circuit via the various pads shown in the figure, and the circuit is operated. The diode-connected MOSFET Q1 performs a switching operation so as to be automatically turned off with respect to the power supply voltage applied to the circuit via the power pad for the identification number circuit and the MOSFET Q2. As a result, power can be supplied to the identification number generation circuit regardless of the abnormality of the regular power supply system.
The operational effects obtained from the above embodiments are as follows.
(1) In the process of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, a plurality of identification elements having the same form are formed, and the mutual relationship between the physical quantities of the plurality of identification elements corresponding to the process variation is determined. By using it as the identification information unique to the circuit device, it is possible to identify individual semiconductor integrated circuit devices with a simple configuration.
(2) In addition to the above, the first identification information assigned to the identification element at the time of manufacturing the unique identification information, and the magnitude information of the physical quantities of the plurality of identification elements obtained by the determination By using it, the amount of information for identifying each individual semiconductor integrated circuit device can be reduced, so that the memory circuit for storing the identification information can be simplified and the determination time can be shortened.
(3) In addition to the above, the identification element is connected to an input terminal and an output terminal of a CMOS inverter circuit composed of an N-channel MOSFET and a P-channel MOSFET, and the logical threshold value is a physical quantity for comparing the magnitudes. As a result, since it can be constituted by a basic digital circuit such as a CMOS circuit, the range of applicable semiconductor integrated circuit devices can be widened without adding a special manufacturing process.
(4) In addition to the above, the operation voltage is applied to the CMOS inverter circuit only when the logical threshold voltage as a physical quantity is determined, so that the influence of deterioration of element characteristics can be reduced and stable. Thus, it is possible to obtain a highly reliable identification result.
(5) A plurality of identification elements having the same form are formed in the process of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, a physical quantity corresponding to the process variation is determined, and the magnitude relationship between the physical quantities of the plurality of identification elements is determined. Based on the unique identification information, the stored manufacturing history is read out when a defect occurs in the semiconductor integrated circuit device, and the unique identification information is generated and stored together with the manufacturing history. By performing the above and feeding back to the above manufacturing process as necessary, it is possible to obtain an effect that a rational manufacturing system can be constructed.
(6) A plurality of identification elements having the same form are formed in the course of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device constituting the first chip, and the first relationship is based on the mutual relationship between the physical quantities corresponding to the process variation. A unique identification information of the chip is generated, and a plurality of pieces of operation modification information are formed for a plurality of semiconductor integrated circuit devices constituting the first chip in accordance with respective electric characteristics, and the individual first chips By writing to the second chip corresponding to the identification information of, and assembling the first chip and the second chip and outputting the operation modification information toward the first chip based on the identification information of the first chip, The advantage is that a multi-chip semiconductor integrated circuit device can be efficiently manufactured without complicated chip management.
(7) In addition to the above, a memory device having a redundant circuit in the first chip and a defective address in the second chip can be used to increase the manufacturing yield with a simple structure. The effect that can be obtained is obtained.
(8) In addition to the above, when a failure occurs after further testing in a state where the first chip and the second chip are assembled, the second chip is removed and the semiconductor constituting the first chip The manufacturing yield can be improved by returning to the step where the plurality of other semiconductor integrated circuit devices of the integrated circuit device are integrated.
(9) In addition to the above, the first chip and the second chip are integrally sealed after sorting in the assembled state, thereby improving the manufacturing yield and improving the semiconductor integrated circuit device. The effect that size reduction is realizable is acquired.
(10) In addition to the above, by assembling the first chip and the second chip on a common mounting substrate, the removal of the second chip is simplified, and the above-mentioned failure can be re-established. The effect that it can be used effectively is obtained.
(11) By providing unique identification information based on the magnitude relationship between physical quantities corresponding to process variations of a plurality of identification elements formed in the same form during the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device, With this configuration, the identification information of each semiconductor integrated circuit device can be incorporated.
(12) In addition to the above, the individual identification information is obtained by using the unique identification information as the first identification information assigned to the identification element at the time of manufacture and the physical quantities of the plurality of identification elements as the magnitude relation rank information. Since the amount of information for identifying the integrated circuit device can be reduced, it is possible to simplify the memory circuit for storing the information and to speed up the determination operation.
(13) In addition to the above, the identification element is connected to an input terminal and an output terminal of a CMOS inverter circuit composed of an N-channel type MOSFET and a P-channel type MOSFET, and the logical threshold value is used as a physical quantity for size determination. Thus, since it can be constituted by a basic digital circuit such as a CMOS circuit, an effect of widening the range of applicable semiconductor integrated circuit devices without adding a special manufacturing process can be obtained.
(14) In addition to the above, as a circuit for connecting the input terminal and the output terminal of the CMOS inverter circuit and determining the magnitude of the logical threshold value, a switch is provided in each of the plurality of CMOS inverter circuits, and two each In this combination, the logic threshold voltage is supplied to the brute force common voltage comparison circuit and the determination is made, whereby an effect of realizing a high discrimination capability with a simple configuration can be obtained.
(15) In addition to the above, corresponding to each of the plurality of CMOS inverter circuits, a first switch that connects the input terminal and the output terminal, and a first switch that connects the common first circuit node and the input terminal. Two switches and a third switch for connecting the output circuit and the common second circuit node are provided, and a combination of the first to third switches makes one set of two CMOS inverter circuits between a plurality of inverter circuits. As a brute force, the input terminal and the output terminal of one of the CMOS inverter circuits are connected to obtain the first circuit node, and the voltage is supplied to the input terminal of the other CMOS inverter circuit. By using the logical threshold voltage of the inverter circuit as a reference voltage, an output signal for voltage comparison is obtained at the second circuit node, thereby simplifying the configuration. This produces an effect that the identification number can be generated in
(16) In addition to the above, by using the elements constituting the CMOS gate array for the CMOS inverter circuit and the first switch to the third switch, it is possible to obtain an identification number generating circuit only by wiring design. It is done.
(17) In addition to the above, by supplying the operating voltage only to the CMOS inverter circuit at the time of voltage determination as the physical quantity, the influence of deterioration of element characteristics can be reduced, so that a stable and highly reliable identification number is obtained. The effect that it can be obtained.
(18) A first switch for selectively short-circuiting the input terminal and the output terminal of the first inverter circuit, and a second inverter circuit in which the output terminal of the first inverter circuit is connected to the input terminal are provided, and an output signal thereof By providing a plurality of identification elements that are amplified by an amplifier circuit and incorporating an identification number circuit that generates an identification number based on an output signal from each identification element when the first switch is on, An effect is obtained that it is possible to identify individual semiconductor collector chips with a simple configuration.
(19) In addition to the above, if the inverter circuit is a CMOS inverter circuit, and the output signal of the second inverter circuit when the first switch is in an ON state is the high level side with respect to the logic threshold value, the amplifier circuit When the output signal of the second inverter circuit when the first switch is on is at the low level side with respect to the logic threshold value, the output signal of the amplifier circuit is received and the high level is received. By providing a latch circuit that forms a level and feeds back to the input terminal of the first inverter circuit during the feedback operation in which the first switch is turned off, the reproducibility of the identification number and the resistance to changes with time are provided. The effect that it can raise is acquired.
(20) In addition to the above, the amplifier circuit is a cascade connection circuit of a plurality of CMOS inverter circuits, and each of the input terminals of the CMOS inverter circuits constituting the first inverter circuit, the second inverter circuit, and the amplifier circuit. A third switch for providing a high-level voltage is provided, and a third switch is provided at each interconnection point of each inverter circuit row constituting the first inverter circuit or the amplifier circuit, and the identification number circuit is in an inoperative state. At the time, the second switch is turned on, the third switch is turned off, the first switch is turned on, and the second switch is turned off at the time of amplification of the identification information and the feedback operation, By turning on the third switch, the reproducibility of the identification number and the resistance to changes over time can be further enhanced. The effect of being able to be obtained.
(21) A first switch for short-circuiting the input terminal and the output terminal of each of the first inverter circuit and the second inverter circuit is provided, and the output terminal of the first inverter circuit is connected to the input terminal of the second inverter circuit. A first switch of the first inverter circuit using a plurality of identification elements including a second inverter circuit and an amplifier circuit including a third inverter circuit in which an output terminal of the second inverter circuit is connected to an input terminal. Is turned on, the first switch of the second inverter circuit is turned off, and the first identification information is obtained from the output signal of the amplifier circuit including the third inverter circuit when the second switch is turned on. Including the third inverter circuit when the first switch of the second inverter circuit is turned on and the second switch is turned off. By incorporating an identification number circuit that generates an identification number so as to obtain second identification information from the output signal of the amplifier circuit, it is possible to identify individual semiconductor integrated chips while simplifying the circuit. The effect that it can be obtained.
(22) In addition to the above, a plurality of circuit rows are provided so that a circuit row composed of the first inverter circuit and the second inverter circuit is lined up correspondingly with the first inverter circuit and the second inverter circuit. The same switch control signal is commonly supplied to the corresponding first switch, and one of the output signals of the second inverter circuit in a plurality of circuit rows is selected by the third switch, and the first stage circuit of the amplifier circuit is selected. By connecting to the input terminal of the 3rd inverter circuit to comprise, the effect that many identification information can be obtained efficiently is acquired.
(23) In addition to the above, the input terminals of the first inverter circuit and the second inverter circuit are provided with a fourth switch for cutting off the input signal and a fifth switch for supplying a high-level side voltage. When the numbering circuit is in a non-operating state, the fourth switch is turned off and the fifth switch is turned on, so that the reproducibility of the identification number and the resistance to change with time can be further improved. It is done.
(24) The input terminal and the output terminal of the first inverter circuit are short-circuited by the first switch, and a plurality of unit elements provided with the input terminal second switch of the first inverter circuit are connected via the second switch. A discriminating element string is formed in a column form, and the output terminal of the first inverter circuit corresponding to the final stage of the discriminating element string is connected to the input terminal of the amplifier circuit including the second inverter circuit, and the clock is counted. A decoder for decoding the count output of the binary counter is provided corresponding to the first switch and the second switch of each first inverter circuit of the identification element sequence, and the identification element sequence is provided corresponding to the count output of the binary counter. The first switch is sequentially turned on in order from the first stage circuit, and the second switch is turned off complementarily with the first switch. By incorporating an identification number circuit that obtains a plurality of identification information corresponding to each first inverter circuit of the identification element sequence from the output signal of the amplifier circuit and generates an identification number, each circuit can be simplified while simplifying the circuit. There is an effect that the semiconductor collector chip can be identified.
(25) The input terminal and the output terminal of the first inverter circuit are short-circuited by the first switch, and a plurality of unit elements each provided with the second switch at the input terminal of the first inverter circuit are connected via the second switch. And forming an identification element string in a vertical form, and connecting the output terminal of the first inverter circuit corresponding to the final stage of the identification element string to the input terminal of the amplifier circuit including the second inverter circuit, A shift register having a shift bit corresponding to the first switch and the second switch of each first inverter circuit of the element row is provided, and the identification element row is arranged in order from the first stage circuit in correspondence with the shift operation of the shift register. The switches are sequentially turned on, and the second switch is turned off in a complementary manner with the first switch, and the above-mentioned information is output by the output signal of the amplifier circuit including the third inverter circuit. By incorporating a plurality of identification information corresponding to each first inverter circuit in another element row and generating an identification number, it is possible to identify individual semiconductor collector chips while simplifying the circuit. The effect that it can be made is obtained.
(26) A first switch for selectively short-circuiting the input terminal and the output terminal of the first inverter circuit, and a second inverter circuit in which the output terminal of the first inverter circuit is connected to the input terminal are provided, and its output signal By providing a plurality of identification elements that are amplified by an amplifier circuit and incorporating an identification number circuit that generates an identification number based on an output signal from each identification element when the first switch is on, There is an effect that it is possible to identify individual semiconductor integrated circuit devices with a simple configuration.
(27) The input terminal and the output terminal of the first inverter circuit are short-circuited by the first switch, and a plurality of unit elements each provided with the second switch at the input terminal of the first inverter circuit are connected via the second switch. In this way, an identification element string is formed in a column form, the output terminal of the first inverter circuit corresponding to the last stage of the identification element string is connected to the input terminal of the amplifier circuit including the second inverter circuit, and the clock is A decoder for decoding the count output of the binary counter for counting is provided corresponding to the first switch and the second switch of each first inverter circuit of the identification element sequence, and the identification element sequence corresponding to the count output of the binary counter In order from the first stage circuit, the first switch is sequentially turned on, and the second switch is turned off in a complementary manner with the first switch. By incorporating an identification number circuit that obtains a plurality of identification information corresponding to each first inverter circuit of the identification element sequence from the output signal of the amplifier circuit and generates an identification number, it is possible to simplify each circuit while simplifying the circuit. Thus, it is possible to identify the semiconductor integrated circuit device.
(28) The input terminal and the output terminal of the first inverter circuit are short-circuited by the first switch, and a plurality of unit elements provided with the input terminal second switch of the first inverter circuit are connected via the second switch. A discriminating element string is formed in a column form, and the output terminal of the first inverter circuit corresponding to the final stage of the discriminating element string is connected to the input terminal of an amplifier circuit including a second inverter circuit, and the identifying element A shift register having shift bits corresponding to the first switch and the second switch of each first inverter circuit in the column is provided, and the first switch is arranged in order from the first stage circuit in correspondence with the shift operation of the shift register. Are sequentially turned on, and the second switch is turned off in a complementary manner to the first switch, and the identification is made by the output signal of the amplifier circuit including the third inverter circuit. It is possible to identify individual semiconductor integrated circuit devices while simplifying the circuit by incorporating a plurality of identification information corresponding to each first inverter circuit in the element sequence and generating an identification number. The effect that it can be made is obtained.
(29) In addition to the above, a test circuit conforming to the JTAG standard is further provided, and the identification number generated by the identification number circuit is output via an interface conforming to the JTAG standard. The diversion makes it possible to simplify the circuit.
(30) In addition to the above, the identification number circuit including the unit element, the first switch, and the second switch reduces the design cost by performing the circuit design and circuit layout using the soft IP technology. Can be obtained.
(31) The input terminal and the output terminal of the first inverter circuit are short-circuited by the first switch, and a plurality of unit elements each provided with the second switch at the input terminal of the first inverter circuit are connected via the second switch. And forming an identification element string in a vertical form, and connecting the output terminal of the first inverter circuit corresponding to the final stage of the identification element string to the input terminal of the amplifier circuit including the second inverter circuit, A shift register having a shift bit corresponding to the first switch and the second switch of each first inverter circuit of the element row is provided, and the identification element row is arranged in order from the first stage circuit in correspondence with the shift operation of the shift register. The switches are sequentially turned on, and the second switch is turned off in a complementary manner with the first switch, and the above-mentioned information is output by the output signal of the amplifier circuit including the third inverter circuit. A semiconductor integrated circuit in which a circuit design and a circuit layout are performed by using a soft IP technology for an identification number circuit that obtains a plurality of identification information corresponding to each first inverter circuit in another element row and generates an identification number. The effect that the manufacturing cost of the apparatus can be reduced is obtained.
The invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the invention of the present application is not limited to the embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Nor. For example, a plurality of identification elements having the same form formed in the course of the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device may be the same resistance element or the same resistance value as that of the semiconductor integrated circuit device when the signal is electrically read out. A plurality of capacitors having a capacitance value may be formed, and process variations of the resistance value and the capacitance value may be extracted in the form of current or voltage and used as an identification number.
In addition to the lead width or pitch width of a semiconductor integrated circuit device, a plurality of straight lines having the same length or width are printed or stamped on the surface of a semiconductor package or the like, and variations in the width or pitch width are used. Various embodiments can be taken.
The resistor element exemplified above can be implemented without requiring a relatively complicated manufacturing process as in the CMOS structure of the embodiment. Examples of the resistance element include a polysilicon resistor configured by a semiconductor integrated circuit technology and a so-called diffused resistor configured by introducing a conductivity determining impurity into a single crystal silicon by a method such as a well-known ion implantation method. Semiconductor resistance and metal resistance composed of the same metal layer as the metal wiring layer can be studied. Among these resistors, the diffused resistors are suitable for obtaining specific information according to the characteristic variation from the point that it is easy to set an appropriate resistance value and the change with time of the resistance value is relatively small. .
The specific information corresponding to the resistance variation is, for example, a resistance-voltage conversion in which a predetermined bias current is passed through two resistance elements to be compared from time to time, and a voltage difference generated between the two resistances is determined at that time. It can be formed by a technique for comparison and determination, or can be formed by a technique for configuring a resistance bridge by a plurality of resistance elements and discriminating the output of the resistance bridge. The characteristic information corresponding to the resistance element can also be formed by a technique in which the resistance element is used as a resistance-current conversion element and the converted current is compared and determined in addition to the above technique. Furthermore, by making the resistance element a part of the oscillation frequency determination element of the oscillation circuit or the delay time determination element of the delay circuit, the characteristic variation of the resistance element can be used as frequency information or delay time information.
When the resistance element is a load element for the signal input MOSFET constituting the inverter, the information corresponding to the characteristic variation reflects both the characteristic variation of the resistance element and the characteristic variation of the signal input MOSFET. .
The specific information corresponding to the resistance variation is not necessarily formed only in the semiconductor integrated circuit device. If necessary, the semiconductor integrated circuit device is configured so that it can appropriately shift to the specific information forming mode, and a plurality of resistance elements in the semiconductor integrated circuit device are set in the semiconductor integrated circuit device under the mode. It can also be switch-coupled to an existing external terminal such as a signal input / output terminal. In this case, the specific information corresponding to the characteristic variation of the resistance element is formed by a circuit device outside the semiconductor integrated circuit device coupled to the external terminal. In this case, an increase in the number of circuit elements in the semiconductor integrated circuit device can be suppressed, and the number of external terminals can be reduced by using existing terminals of the semiconductor integrated circuit device.
The leakage currents of a plurality of circuits having the same configuration or circuit elements such as MOSFETs are also empirically grasped as maintaining the characteristic variation permanently. The leak current level can be detected by current-voltage conversion and voltage comparison, similarly to the characteristic variation of the resistance element. What forms the leakage current may be circuits having the same configuration as described above, or may be a MOSFET in which the gate and the source are connected.
As a suitable leak current source for specific information, a signal output buffer circuit connected to a signal output external terminal or a signal input / output external terminal of a semiconductor integrated circuit device can be listed. This is because such a signal output buffer has a relatively large circuit element such as a MOSFET constituting the signal output buffer, often forms a relatively large leakage current, and is relatively easy to measure. This is because existing external terminals can be used as they are.
The withstand voltage characteristic of an element such as an input protection diode in the semiconductor integrated circuit device connected to the external signal input terminal of the semiconductor integrated circuit device can also be a source of specific information as described above corresponding to micro variations. Even when a plurality of external terminals of a semiconductor integrated circuit device constitute a bus line having a relatively small number of bits in an electronic system, the number of external terminals is significantly increased by the brute force comparison method as described above. It is possible to form information that can be appropriately identified.
The capacitance such as the drain junction capacitance of the MOS transistor in the semiconductor integrated circuit device coupled to the external terminal of the semiconductor integrated circuit device has a micro variation. Therefore, it can also be a source of the specific information as described above corresponding to the variation.
The information retention time in the dynamic memory also shows micro variations. In this case, even if a special configuration is not added to the dynamic memory, that is, a configuration for forming unique identification information is not set, a plurality of memory addresses in a plurality of specific memory addresses among a plurality of memory addresses are set. It is possible to measure the information holding time of the memory cell and use it as specific information based on the measurement result.
When multiple semiconductor chips are provided on a common substrate as in a multi-chip module, a unique identification circuit is set for each semiconductor chip, and unique identification information from each semiconductor chip is passed through the common substrate. It is also possible to be able to take it out. When there are restrictions on the number of terminals required for the common substrate for reading out the unique identification information of each semiconductor chip, a parallel-serial conversion circuit for unique identification information together with a chip selection control circuit for each semiconductor chip May be set. At this time, the unique identification information in each semiconductor chip is serialized by the parallel-serial conversion circuit in the selected state of the chip, output from each semiconductor chip, and read through the common substrate. When a program dedicated chip in the sense as shown in FIG. 33 is provided, the program dedicated chip may be configured to be compatible with a plurality of different types of semiconductor chips on a common substrate.
Industrial applicability
The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device or semiconductor chip identification method and a semiconductor integrated circuit in which identification information unique to the semiconductor integrated circuit device or semiconductor chip is assigned to identify each semiconductor integrated circuit device or semiconductor chip. The present invention can be widely used in device manufacturing methods, semiconductor integrated circuit devices, and semiconductor chips.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a basic circuit diagram showing an embodiment of an identification number generating circuit according to the present invention.
FIG. 2 is a basic circuit diagram showing another embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention.
FIG. 3 is a basic circuit diagram showing another embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of the identification number generation circuit of FIG. 3,
FIG. 5 is a basic circuit diagram showing another embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention.
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram for explaining the embodiment circuit of FIG.
FIG. 7 is a circuit diagram showing a specific embodiment corresponding to the embodiment of FIG.
FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation of the embodiment circuit of FIG.
FIG. 9 is an explanatory view of the operation of the embodiment circuit of FIG.
FIG. 10 is a modification showing an embodiment of a unit circuit composed of a CMOS inverter circuit and a switch MOSFET which are the core of the identification number generation circuit according to the present invention.
FIG. 11 is a modification showing another embodiment of the unit circuit composed of the CMOS inverter circuit and the switch MOSFET which are the core of the identification number generating circuit according to the present invention,
FIG. 12 is a modification showing another embodiment of the unit circuit composed of the CMOS inverter circuit and the switch MOSFET which are the core of the identification number generating circuit according to the present invention,
FIG. 13 is a modification showing another embodiment of the unit circuit composed of the CMOS inverter circuit and the switch MOSFET which are the core of the identification number generating circuit according to the present invention,
FIG. 14 is a modification showing another embodiment of the unit circuit composed of the CMOS inverter circuit and the switch MOSFET which are the core of the identification number generating circuit according to the present invention,
FIG. 15 is a modification showing another embodiment of the unit circuit composed of a CMOS inverter circuit and a switch MOSFET which are the core of the identification number generating circuit according to the present invention,
FIG. 16 is a circuit diagram showing an embodiment of a CMOS inverter circuit used in the identification number generating circuit according to the present invention.
FIG. 17 is a circuit diagram showing another embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention.
FIG. 18 is a waveform diagram for explaining the operation of the embodiment circuit shown in FIG.
FIG. 19 is a block diagram showing another embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention.
FIG. 20 is a circuit diagram showing another embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention.
FIG. 21 is a schematic block diagram showing one embodiment of a semiconductor integrated circuit device according to the present invention.
FIG. 22 is an element layout diagram showing one embodiment of a semiconductor integrated circuit device according to the present invention.
FIG. 23 is an equivalent circuit diagram corresponding to FIG.
FIG. 24 is a block diagram showing an embodiment when the present invention is applied to a dynamic RAM,
FIG. 25 is a schematic block diagram showing an embodiment of a semiconductor integrated circuit device using the identification number generating circuit according to the present invention,
FIG. 26 is an explanatory view for explaining an identification number identification algorithm according to the present invention.
FIG. 27 is an explanatory diagram for explaining an identification number identification algorithm according to the present invention,
FIG. 28 is a block diagram showing an embodiment of a collation algorithm registration method in the identification system for a semiconductor integrated circuit device according to the present invention;
FIG. 29 is a block diagram showing an embodiment of a collation algorithm collation method in the semiconductor integrated circuit device identification system according to the present invention;
FIG. 30 is an explanatory diagram showing an example of the comparison method of FIG. 29;
FIG. 31 is an explanatory diagram showing an example of a comparison method in the case of using the logic threshold level of the CMOS inverter circuit.
FIG. 32 is an explanatory view showing an example of a comparison method in the case of using the logic threshold level of the CMOS inverter circuit;
FIG. 33 is a block diagram showing an embodiment of a semiconductor integrated circuit device to which the present invention is applied.
FIG. 34 is a block diagram showing an embodiment of a multichip module to which the present invention is applied.
FIG. 35 is a block diagram showing an embodiment of the program dedicated chip of FIG.
FIG. 36 is a block diagram for explaining a manufacturing process of an embodiment of a semiconductor integrated circuit device on which the identification number generating circuit according to the present application is mounted;
FIG. 37 is a block diagram for explaining the manufacturing process of one embodiment when assembling a semiconductor integrated circuit device mounted with an identification number generating circuit according to the present application on a circuit mounting board;
FIG. 38 is a block diagram for explaining a manufacturing process of another embodiment of the semiconductor integrated circuit device on which the identification number generating circuit according to the present application is mounted;
FIG. 39 is a block diagram showing an example of an application specific LSI provided with an identification number generating circuit according to the present invention;
FIG. 40 is a circuit diagram showing an embodiment in which the variation in the logic threshold value of the CMOS inverter according to the present invention is applied to a random number generator;
FIG. 41 is a block diagram for explaining an example of use of a chip identification number generation circuit according to the present invention for the purpose of reducing fraud and various troubles in the electronic parts procurement market between companies.
FIG. 42 is a schematic plan view showing another embodiment of the semiconductor integrated circuit device according to the present invention.
FIG. 43 is a basic circuit diagram showing another embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention.
FIG. 44 is a circuit diagram showing another embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention.
FIG. 45 is a specific circuit diagram showing an embodiment of an identification number generating circuit according to the present invention.
FIG. 46 is a specific circuit diagram showing still another embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention.
FIG. 47 is a timing chart for explaining the operation of the embodiment circuit of FIG.
FIG. 48 is a circuit diagram showing another embodiment of the unit circuit used in the embodiment of FIG.
FIG. 49 is a circuit diagram showing still another embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention.
FIG. 50 is a circuit diagram showing still another embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention.
FIG. 51 is a circuit layout diagram showing one embodiment of a semiconductor integrated circuit device or a semiconductor chip to which the present invention is applied;
FIG. 52 is a block diagram showing a typical embodiment of the I / O cell,
FIG. 53 is a circuit layout diagram showing one embodiment of an I / O cell provided in a semiconductor integrated circuit device or a semiconductor chip according to the present invention.
FIG. 54 is a circuit diagram showing one embodiment of an output buffer circuit provided in the semiconductor integrated circuit device or semiconductor chip according to the present invention;
FIG. 55 is a circuit diagram showing another embodiment of the output buffer circuit provided in the semiconductor integrated circuit device or semiconductor chip according to the present invention;
FIG. 56 is a schematic block diagram showing an embodiment of a semiconductor integrated circuit device according to the present invention.
FIG. 57 is a block diagram showing one embodiment of a basic JTAG cell of the semiconductor integrated circuit device according to the present invention.
FIG. 58 is a block diagram for explaining an embodiment of the serial output operation of the identification number using the shift operation of the boundary scan register of the semiconductor integrated circuit device according to the present invention,
FIG. 59 is a block diagram for explaining another embodiment of the serial output operation of the identification number using the shift operation of the boundary scan register of the semiconductor integrated circuit device according to the present invention.
FIG. 60 is a block diagram for explaining another embodiment of the serial output operation of the identification number using the shift operation of the boundary scan register of the semiconductor integrated circuit device according to the present invention.
FIG. 61 is a block diagram for explaining another embodiment of the serial output operation of the identification number using the shift operation of the boundary scan register of the semiconductor integrated circuit device according to the present invention,
FIG. 62 is a circuit diagram showing still another embodiment of the identification number generating circuit according to the present invention.
FIG. 63 is an explanatory diagram of an identification number according to the present invention,
FIG. 64 is an explanatory diagram of an identification number according to the present invention,
FIG. 65 is a flow chart for explaining one embodiment of a high-speed identification number collation (search) algorithm for the identification number generated by the identification number generation circuit according to the present invention;
FIG. 66 is a block diagram corresponding to the embodiment of FIG.
FIG. 67 is a flowchart showing one embodiment of a circuit design method for a semiconductor chip incorporating an identification number generation circuit according to the present invention;
FIG. 68 is a flowchart showing an embodiment of an LSI design method incorporating an identification number generation circuit according to the present invention;
FIG. 69 is a flowchart showing one embodiment of a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device using a semiconductor chip with a built-in identification number generation circuit according to the present invention.
FIG. 70 is a flow chart showing one embodiment of a process for assembling a semiconductor integrated circuit device using a semiconductor chip equipped with an identification number generating circuit according to the present invention.
FIG. 71 is a block diagram showing an embodiment of a method for reducing the number of bits of the identification number generating circuit according to the present invention,
FIG. 72 is a block diagram showing an embodiment of a method for reducing the number of bits of the identification number generating circuit according to the present invention,
FIG. 73 is a block diagram for explaining an inspection method using an identification number generation circuit mounted on a semiconductor integrated circuit device according to the present invention;
FIG. 74 is a block diagram for explaining an inspection method using an identification number generation circuit mounted on a semiconductor integrated circuit device according to the present invention;
FIG. 75 is a block diagram for explaining a method of managing the correlation of characteristic data for each semiconductor chip in each inspection process using the identification number generation circuit mounted in the semiconductor integrated circuit device according to the present invention;
FIG. 76 is a block diagram for explaining a method of automatically managing a wafer in a previous process using an identification number generation circuit mounted on a semiconductor integrated circuit device according to the present invention;
FIG. 77 is a block diagram for explaining a method for storing / retrieving the identification number of the identification number generating circuit mounted on the semiconductor integrated circuit device according to the present invention;
FIG. 78 is a block diagram for explaining another example of the method for storing and retrieving the identification number of the identification number generating circuit mounted on the semiconductor integrated circuit device according to the present invention;
FIG. 79 is a block diagram showing an embodiment of a semiconductor integrated circuit device relief method using the identification number generation circuit according to the present invention;
FIG. 80 is a layout diagram showing one embodiment of a semiconductor integrated circuit device equipped with an identification number generating circuit according to the present invention;
FIG. 81 is a partially enlarged layout diagram of the layout diagram of FIG.
FIG. 82 is a layout diagram showing another embodiment of a semiconductor integrated circuit device equipped with an identification number generating circuit according to the present invention,
FIG. 83 is a circuit diagram corresponding to the layout of FIG.
FIG. 84 is a block diagram showing still another embodiment of a semiconductor integrated circuit device equipped with an identification number generating circuit according to the present invention.
FIG. 85 is a partial plan pattern diagram of the semiconductor integrated circuit device constituting the embodiment of FIG.
FIG. 86 is another partial plane pattern diagram of the semiconductor integrated circuit device constituting the embodiment of FIG.
FIG. 87 is a circuit diagram showing one embodiment of a semiconductor integrated circuit device equipped with an identification number generating circuit according to the present invention.

Claims (57)

半導体内に互いに同じ形態で形成され互いに同じ製造過程を経て製造された複数の識別要素を含む識別情報生成回路を集積回路装置に附帯せしめ、
上記識別情報生成回路は、動作状態において、各識別要素が有する物理量を反映した情報を相互比較し、該比較結果に基づき一つの固有の情報を生成する処理を行うものであり、
上記複数の識別要素が有する物理量を反映した情報は、上記製造過程において上記識別要素間に生じる物理量の相互のバラツキを反映しており、該相互にバラツキのある物理量を反映した情報の相互比較結果に基づき生成される上記一つの固有の情報を上記集積回路装置の固有の識別情報として設定してなることを特徴とする集積回路装置の識別方法。
An identification information generation circuit including a plurality of identification elements formed in the same form in the semiconductor and manufactured through the same manufacturing process is attached to the integrated circuit device,
The identification information generation circuit performs a process of comparing information reflecting the physical quantity of each identification element in an operating state and generating one unique information based on the comparison result.
The information reflecting the physical quantity of the plurality of identification elements reflects the mutual variation of the physical quantity generated between the identification elements in the manufacturing process, and the result of mutual comparison of the information reflecting the physical quantity having the mutual variation An identification method for an integrated circuit device, wherein the one unique information generated based on the method is set as unique identification information for the integrated circuit device.
上記複数の識別要素は、上記集積回路装置内に設定されていることを特徴とする請求項1記載の集積回路装置の識別方法。  2. The integrated circuit device identification method according to claim 1, wherein the plurality of identification elements are set in the integrated circuit device. 上記複数の識別要素はN個形成され、該N個の識別要素には1乃至Nの数字が割り当てられており、上記複数の識別要素のそれぞれから読み出された上記物理量を反映した情報を大きい順若しくは小さい順に並べたときの上記数字の配列を上記識別情報として設定することを特徴とする請求項1または2記載の集積回路装置の識別方法。  N pieces of the plurality of identification elements are formed, and numbers 1 to N are assigned to the N pieces of identification elements, and the information reflecting the physical quantity read from each of the plurality of identification elements is large. 3. The integrated circuit device identification method according to claim 1, wherein the arrangement of the numbers when arranged in order or in ascending order is set as the identification information. 上記複数の識別要素はそれぞれ互いに同じ形態に形成された論理回路からなり、上記物理量を反映した情報のそれぞれは各論理回路の電気的特性であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の集積回路装置の識別方法。  The plurality of identification elements are each composed of logic circuits formed in the same form, and each piece of information reflecting the physical quantity is an electrical characteristic of each logic circuit. The identification method of the integrated circuit device of description. 上記複数の論理回路のそれぞれは、入力と出力が電気結合されており、それぞれの出力にそれぞれのしきい値電圧に等しい出力電圧を出力するものであることを特徴とする請求項4記載の集積回路装置の識別方法。  5. The integrated circuit according to claim 4, wherein each of the plurality of logic circuits has an input and an output electrically coupled, and outputs an output voltage equal to a threshold voltage to each output. Circuit device identification method. 上記複数の論理回路はそれぞれインバータ回路からなることを特徴とする請求項4または5記載の集積回路装置の識別方法。  6. The method for identifying an integrated circuit device according to claim 4, wherein each of the plurality of logic circuits comprises an inverter circuit. 上記識別要素はそれぞれNチャンネル型MOSFETとPチャンネル型MOSFETからなるCMOSインバータ回路からなることを特徴とする請求項6記載の集積回路装置の識別方法。  7. The integrated circuit device identification method according to claim 6, wherein each of the identification elements comprises a CMOS inverter circuit composed of an N-channel MOSFET and a P-channel MOSFET. 上記電気的特性の比較判定動作が行われていないとき,上記論理回路には動作電圧の印加が制限されるものであることを特徴とする請求項4乃至7のいずれか記載の集積回路装置の識別方法。  8. The integrated circuit device according to claim 4, wherein application of an operating voltage is restricted to the logic circuit when the electrical characteristic comparison / determination operation is not performed. Identification method. 上記固有の識別情報を、上記集積回路装置の製造過程において当該集積回路装置に関連する管理情報とともに情報保持装置に格納し、その後上記識別情報生成回路を動作させて上記固有の識別情報を生成し、当該生成された識別情報を用いて上記管理情報を検索することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか記載の集積回路装置の識別方法。  The unique identification information is stored in an information holding device together with management information related to the integrated circuit device in a manufacturing process of the integrated circuit device, and then the unique identification information is generated by operating the identification information generation circuit. 9. The integrated circuit device identification method according to claim 1, wherein the management information is searched using the generated identification information. 集積回路装置に固有の製造情報の照会を可能にする集積回路装置の製造方法であって、
上記集積回路装置は、半導体基板上に互いに同じ形態で形成され互いに同じ製造過程を経て製造された複数の識別要素を含む識別情報生成回路を持ってなり、
上記集積回路装置の製造過程の1つの時期において上記識別情報生成回路を動作させて相互にバラツキのある上記複数の識別要素の物理量を反映した情報の相互比較結果に基づき生成される一つの固有の情報を第1情報として生成し、
上記集積回路装置の製造に関連する管理情報を上記第1情報に関連付けて上記集積回路装置外の情報保持装置に保持し、
上記の1つの時期と異なる時期において上記識別情報生成回路を動作させて相互にバラツキのある上記複数の識別要素の物理量を反映した情報の相互比較結果に基づき生成される一つの固有の情報を第2情報として生成し、該第2情報が上記第1情報に対応付けられることを利用して、上記第1情報に関連付けて上記情報保持装置に保持されている上記管理情報を照会することが可能にされてなることを特徴とする集積回路装置の製造方法。
A method of manufacturing an integrated circuit device, which enables inquiry of manufacturing information specific to the integrated circuit device, comprising:
The integrated circuit device has an identification information generation circuit including a plurality of identification elements formed in the same form on the semiconductor substrate and manufactured through the same manufacturing process.
One unique generation generated based on a result of mutual comparison of information reflecting physical quantities of the plurality of discriminating elements which are varied by operating the identification information generating circuit at one time of the manufacturing process of the integrated circuit device. Generating information as first information,
Management information related to the manufacture of the integrated circuit device is held in an information holding device outside the integrated circuit device in association with the first information,
The identification information generating circuit is operated at a time different from the one time, and one unique information generated based on the mutual comparison result of the information reflecting the physical quantities of the plurality of identification elements having a variation is obtained. It is possible to inquire about the management information held in the information holding device in association with the first information by using the fact that the second information is associated with the first information. A method of manufacturing an integrated circuit device, comprising:
所要の機能を実現する回路と、互いに同じ形態を有し互いに同じ製造過程を経て製造される複数の識別要素と、を含む単位領域であって互いに分離されたときそれぞれが第1チップとなる複数の上記単位領域を半導体基板上に形成する工程と、
上記複数の単位領域のそれぞれについて、上記複数の識別要素のそれぞれの物理量を反映した情報に基づいて、上記単位領域のそれぞれに対応する固有の識別情報を得る工程と、
上記複数の単位領域のそれぞれを分離して複数の上記第1チップを製造する工程と、
上記第1チップに形成された集積回路に関連する動作修飾情報が対応する上記固有の識別情報に関連付けて書き込まれた複数の第2チップを準備する工程と、
上記第1チップと第2チップとをそれぞれ一体的に組み立てる工程と、を含み、
このようにして得られた一体的組み立て体において、上記組み立てられた第2チップは、それと一体的に組み立てられた第1チップから得られる固有の識別情報を基に上記動作修飾情報を第1チップに向けて出力するように構成されてなることを特徴とする集積回路装置の製造方法。
A plurality of unit regions each including a circuit that realizes a required function and a plurality of identification elements that have the same form and are manufactured through the same manufacturing process, each being a first chip when separated from each other Forming the unit region on a semiconductor substrate;
Obtaining unique identification information corresponding to each of the unit regions based on information reflecting the physical quantities of the plurality of identification elements for each of the plurality of unit regions;
Separating each of the plurality of unit regions to produce a plurality of the first chips;
Preparing a plurality of second chips in which operation modification information related to the integrated circuit formed on the first chip is written in association with the corresponding unique identification information;
Assembling each of the first chip and the second chip integrally,
In the integrally assembled body obtained in this way, the assembled second chip uses the operation modification information as the first chip based on the unique identification information obtained from the first chip assembled integrally therewith. A method for manufacturing an integrated circuit device, characterized in that the circuit is configured to output toward
上記固有の識別情報は、当該第1チップ内に形成された相互にバラツキのある上記複数の識別要素の物理量を反映した情報の相互比較結果に基づき生成されるものであることを特徴とする請求項11記載の集積回路装置の製造方法。  The unique identification information is generated based on an intercomparison result of information reflecting physical quantities of the plurality of identification elements that are formed in the first chip and are mutually varied. Item 12. A method for manufacturing an integrated circuit device according to Item 11. 上記複数の識別要素の物理量を反映した情報の相互比較によって得られる情報は、当該第1チップ内において、それぞれ1つ1つの識別要素の物理量を反映した情報について他の複数ずつの識別要素の物理量を反映した情報との対比によって得られる対比情報を基礎とするものであることを特徴とする請求項12記載の集積回路装置の製造方法。  The information obtained by mutual comparison of the information reflecting the physical quantities of the plurality of identification elements is the physical quantities of the other plurality of identification elements for the information reflecting the physical quantities of the individual identification elements in the first chip. 13. The method of manufacturing an integrated circuit device according to claim 12, wherein the method is based on comparison information obtained by comparison with information reflecting the above. 上記複数の識別要素は、当該第1チップ内において、N個形成されており、該N個の識別要素には1乃至Nの数字が割り当てられており、上記複数の識別要素の物理量を反映した情報を大きい順若しくは小さい順に並べたときの前記数字の配列順位情報であることを特徴とする請求項11乃至13のいずれか記載の集積回路装置の製造方法。  The plurality of identification elements are formed N in the first chip, and the numbers of 1 to N are assigned to the N identification elements, and reflect the physical quantities of the plurality of identification elements. 14. The method of manufacturing an integrated circuit device according to claim 11, wherein the information is arrangement order information of the numbers when the information is arranged in order of increasing or decreasing order. 上記第1チップは、冗長回路を持つメモリであり、
上記第2チップは、上記動作修飾情報として上記第1チップの不良アドレスを記憶するものであることを特徴とする請求項11乃至14のいずれか記載の集積回路装置の製造方法。
The first chip is a memory having a redundant circuit,
15. The method of manufacturing an integrated circuit device according to claim 11, wherein the second chip stores a defective address of the first chip as the operation modification information.
固有の識別情報を有する集積回路装置であって、
上記集積回路装置は、互いに同じ製造過程を経て同一の形態として半導体内に形成された複数の識別要素含む識別情報生成回路が附帯して形成されており、
上記識別情報生成回路は、動作状態のとき、上記製造過程で上記複数の識別要素間に生じる特性バラツキのある上記複数の識別要素の物理量を反映した情報の相互比較に基づいて一つの固有の情報を生成するものであり、
上記生成される情報を当該集積回路装置の識別情報として設定されてなることを特徴とする集積回路装置。
An integrated circuit device having unique identification information,
The integrated circuit device is formed with an identification information generation circuit including a plurality of identification elements formed in the semiconductor in the same form through the same manufacturing process.
The identification information generation circuit, when in an operating state, has one unique information based on a mutual comparison of information reflecting physical quantities of the plurality of identification elements having characteristic variations occurring between the plurality of identification elements during the manufacturing process. Which generates
An integrated circuit device, wherein the generated information is set as identification information of the integrated circuit device.
上記固有の識別情報は、各識別要素の物理量を反映した情報と他の複数の識別要素の物理量を反映した情報とそれぞれ対比せしめて得られる複数の対比情報からなるものであることを特徴とする請求項16記載の集積回路装置。  The unique identification information is composed of a plurality of pieces of contrast information obtained by comparing information reflecting the physical quantities of each identification element and information reflecting the physical quantities of other plurality of identification elements, respectively. The integrated circuit device according to claim 16. 上記固有の識別情報は、上記複数の識別要素のそれぞれに対応される複数の対比情報からなり、
上記複数の対比情報のそれぞれは、それぞれ対応される特定の識別要素とそれに対比される複数の複数の識別要素との相互の物理量を反映した情報の大小を対比せしめた複数ビットの情報からなることを特徴とする請求項17記載の集積回路装置。
The unique identification information includes a plurality of pieces of contrast information corresponding to each of the plurality of identification elements,
Each of the plurality of pieces of contrast information is composed of a plurality of bits of information in which the magnitudes of information reflecting the mutual physical quantities of the corresponding specific identification elements and the plurality of identification elements contrasted with each other are compared. The integrated circuit device according to claim 17.
上記複数の対比情報のそれぞれは、上記特定の識別要素の物理量を反映した情報とそれに対比される複数の識別要素の物理量を反映した情報との直接的対比から得られる情報に対してデータ変換されてなることを特徴とする請求項18記載の集積回路装置。  Each of the plurality of pieces of comparison information is data-converted with respect to information obtained from a direct comparison between information reflecting the physical quantity of the specific identification element and information reflecting the physical quantity of the plurality of identification elements to be compared with the information. The integrated circuit device according to claim 18, wherein 上記複数の対比情報のそれぞれは、ビット数圧縮された情報からなることを特徴とする請求項18または19記載の集積回路装置。  20. The integrated circuit device according to claim 18, wherein each of the plurality of pieces of contrast information includes information compressed in number of bits. 上記対比情報は、上記複数の識別要素のそれぞれに対応される複数の順位情報からなることを特徴とする請求項17記載の集積回路装置。  18. The integrated circuit device according to claim 17, wherein the comparison information includes a plurality of pieces of rank information corresponding to each of the plurality of identification elements. 上記固有の識別情報は、上記複数の識別要素の物理量の大きさの順位を反映する順位情報からなることを特徴とする請求項16記載の集積回路装置。  17. The integrated circuit device according to claim 16, wherein the unique identification information includes rank information that reflects a rank order of physical quantities of the plurality of identification elements. 上記対比情報は、上記特定の識別要素とそれに対応される複数の識別要素との対比数よりも少ないビット数をもって構成されるものであることを特徴とする請求項20または22記載の集積回路装置。  23. The integrated circuit device according to claim 20, wherein the comparison information is configured with a bit number smaller than the number of comparisons between the specific identification element and a plurality of identification elements corresponding to the specific identification element. . 互いに同じ製造過程を経て同一の形態として同一の半導体内に作られ、上記製造過程において生じるバラツキに起因して相互に異なる物理量を有する複数の識別要素と、
上記複数の識別要素のそれぞれの物理量を反映する情報を相互に比較し、該相互比較結果 に基づき識別情報を生成する識別情報生成回路と、
上記識別情報生成回路の動作・非動作を制御する手段と、
を含むように構成されたことを特徴とする集積回路装置。
A plurality of identification elements that are manufactured in the same semiconductor as the same form through the same manufacturing process, and have different physical quantities due to variations that occur in the manufacturing process,
An identification information generation circuit that compares information reflecting each physical quantity of the plurality of identification elements with each other and generates identification information based on the mutual comparison results;
Means for controlling the operation / non-operation of the identification information generating circuit;
An integrated circuit device configured to include:
所要の機能を実現する回路が形成された集積回路装置であって、
上記集積回路装置には、互いに同じ製造過程を経て同一の形態として同一の半導体内に作られ上記製造過程において生じるバラツキに起因して相互に異なる物理量を有する複数の識別要素と、上記複数の識別要素のそれぞれの物理量を反映する情報を相互に比較し該相互比較結果に基づき識別情報を生成する手段と、を含む識別情報生成回路が付帯して形成されており、
上記識別情報生成回路を作動させたときに生成される固有の情報を前記集積回路装置の気固有の識別情報として設定するように構成されてなることを特徴とする集積回路装置。
An integrated circuit device in which a circuit for realizing a required function is formed,
The integrated circuit device includes a plurality of identification elements that are manufactured in the same semiconductor in the same form through the same manufacturing process and have different physical quantities due to variations generated in the manufacturing process, and the plurality of identifications A means for comparing information reflecting each physical quantity of the elements with each other and generating identification information based on the result of the mutual comparison;
An integrated circuit device configured to set unique information generated when the identification information generating circuit is operated as identification information unique to the integrated circuit device.
上記識別情報生成回路は、上記所要の機能を実現する回路が形成された半導体基板内に形成されていることを特徴とする請求項25記載の集積回路装置。  26. The integrated circuit device according to claim 25, wherein the identification information generating circuit is formed in a semiconductor substrate on which a circuit for realizing the required function is formed. 上記識別要素は、それぞれ論理回路からなり、上記物理量を反映する情報として上記論理回路それぞれの電気的特性を反映した情報の大小関係に基づき生成される情報を上記識別情報として設定することを特徴とする請求項24乃至26のいずれか記載の集積回路装置。  The identification elements are each composed of a logic circuit, and information generated based on the magnitude relationship of information reflecting the electrical characteristics of each of the logic circuits is set as the identification information as information reflecting the physical quantity. 27. The integrated circuit device according to claim 24. 上記複数の論理回路のそれぞれは、入力と出力が電気結合され当該論理回路のしきい値電圧に等しい出力電圧を出力するものであることを特徴とする請求項27記載の集積回路装置。  28. The integrated circuit device according to claim 27, wherein each of the plurality of logic circuits has an input and an output electrically coupled to output an output voltage equal to a threshold voltage of the logic circuit. 上記複数の論理回路はインバータ回路からなることを特徴とする請求項27または28記載の集積回路装置。  29. The integrated circuit device according to claim 27, wherein the plurality of logic circuits are inverter circuits. 上記複数の識別要素のそれぞれは、Nチャンネル型MOSFETとPチャンネル型MOSFETからなるCMOSインバータ回路からなることを特徴とする請求項27乃至29のいずれか記載の集積回路装置。  30. The integrated circuit device according to claim 27, wherein each of the plurality of identification elements includes a CMOS inverter circuit including an N-channel MOSFET and a P-channel MOSFET. 上記識別要素を構成するCMOSインバータ回路のそれぞれは、その入力端子と出力端子が接続されることによって上記出力電圧を生成するものであることを特徴とする請求項30記載の集積回路装置。  31. The integrated circuit device according to claim 30, wherein each of the CMOS inverter circuits constituting the identification element generates the output voltage by connecting an input terminal and an output terminal thereof. 互いに同じ製造過程を経て同一のCMOSインバータ回路の形態で同一半導体内に作られ、上記製造過程において生じるバラツキに起因して相互に異なる電気的特性を有する複数の識別要素と、
電圧比較回路と、
上記CMOSインバータ回路の各々に対して設けられ、それぞれ対応するCMOSインバータ回路の出力電圧を、上記電圧比較回路の一方の入力端子に伝える第1のスイッチと、上記電圧比較回路の他方の入力端子に伝える第2のスイッチと、
第1のスイッチと第2のスイッチを制御する制御回路と、
を更に備えてなることを特徴とする集積回路装置。
A plurality of identification elements that are manufactured in the same semiconductor in the form of the same CMOS inverter circuit through the same manufacturing process and have different electrical characteristics due to variations that occur in the manufacturing process;
A voltage comparison circuit;
A first switch is provided for each of the CMOS inverter circuits, and transmits the output voltage of the corresponding CMOS inverter circuit to one input terminal of the voltage comparison circuit, and to the other input terminal of the voltage comparison circuit. A second switch to communicate,
A control circuit for controlling the first switch and the second switch;
An integrated circuit device, further comprising:
互いに同じ製造過程を経て同一のCMOSインバータ回路の形態で同一半導体内に作られ、上記製造過程において生じるバラツキに起因して相互に異なる電気的特性を有する複数の識別要素と、上記複数の識別要素に接続された識別情報生成手段と、を備え、
上記識別情報生成手段は、上記複数のCMOSインバータ回路の各々に対応して設けられてなる第1ないし第3スイッチと、上記第1ないし第3スイッチを制御する制御回路と、を備え、
上記第1スイッチは、対応するCMOSインバータ回路の入力端子と出力端子との間に設けられ、
上記第2スイッチは、共通の第1回路ノードと対応するCMOSインバータ回路の入力端子との間に設けられ、
上記第3スイッチは、対応するCMOSインバータ回路の出力端子と共通の第2回路ノードとの間に設けられ、
上記制御回路は、上記複数のCMOSインバータ回路において、2つのCMOSインバータ回路を1つ組として、その一方のCMOSインバータ回路の入力端子と出力端子とを接続してかかる一方のCMOSインバータ回路から出力電圧を出力せしめ、かつかかる一方のCMOSインバータ回路の出力電圧を上記第1の回路ノードを介して他方のCMOSインバータ回路の入力端子に供給せしめ、かかる他方のCMOSインバータ回路から上記第2回路ノードに、かかる他方のCMOSインバータ回路の論理しきい値電圧を参照電圧として上記一方のCMOSインバータ回路の出力電圧の電位を判定した結果である出力信号を与えるように、上記第1ないし第3スイッチを制御するものであることを特徴とする集積回路装置。
A plurality of identification elements manufactured in the same semiconductor in the form of the same CMOS inverter circuit through the same manufacturing process and having different electrical characteristics due to variations generated in the manufacturing process, and the plurality of identification elements And an identification information generating means connected to
The identification information generating means includes first to third switches provided corresponding to each of the plurality of CMOS inverter circuits, and a control circuit for controlling the first to third switches,
The first switch is provided between an input terminal and an output terminal of a corresponding CMOS inverter circuit,
The second switch is provided between the common first circuit node and the input terminal of the corresponding CMOS inverter circuit,
The third switch is provided between the output terminal of the corresponding CMOS inverter circuit and the common second circuit node,
In the plurality of CMOS inverter circuits, the control circuit forms a set of two CMOS inverter circuits, connects an input terminal and an output terminal of one of the CMOS inverter circuits, and outputs an output voltage from the one CMOS inverter circuit. And the output voltage of the one CMOS inverter circuit is supplied to the input terminal of the other CMOS inverter circuit through the first circuit node, and the other CMOS inverter circuit is supplied to the second circuit node. The first to third switches are controlled so as to give an output signal which is a result of determining the potential of the output voltage of the one CMOS inverter circuit using the logic threshold voltage of the other CMOS inverter circuit as a reference voltage. An integrated circuit device characterized by that.
上記CMOSインバータ回路と第1スイッチないし第3スイッチは、CMOSゲートアレイを構成する素子を用いてなることを特徴とする請求項33記載の集積回路装置。  34. The integrated circuit device according to claim 33, wherein the CMOS inverter circuit and the first to third switches use elements constituting a CMOS gate array. 上記複数のCMOSインバータ回路は、上記物理量しての電圧判定動作が行われていないときの動作電圧の印加が制限されるものであることを特徴とする請求項33記載の集積回路装置。  34. The integrated circuit device according to claim 33, wherein the plurality of CMOS inverter circuits are configured to limit application of an operating voltage when the voltage determination operation as the physical quantity is not performed. 上記スイッチは、MOSFETから構成されるスイッチであることを特徴とする請求項32乃至34のいずれか記載の集積回路装置。  35. The integrated circuit device according to claim 32, wherein the switch is a switch composed of a MOSFET. 第1インバータ回路と、上記第1インバータ回路の入力端子と出力端子との間に設けられてなる第1スイッチと、上記第1インバータ回路の出力端子にその入力端子が接続された第2インバータ回路と、上記第2インバータ回路の出力端子の出力信号を受ける増幅回路とを含む識別要素の複数個と、
上記複数個の識別要素の上記第1スイッチがオン状態のとき、上記増幅回路の出力信号に基づいて識別番号情報を生成する識別番号生成回路と、
を内蔵してなることを特徴とする半導体チップ。
A first inverter circuit; a first switch provided between an input terminal and an output terminal of the first inverter circuit; and a second inverter circuit having an input terminal connected to the output terminal of the first inverter circuit. And a plurality of identification elements including an amplifier circuit receiving an output signal of the output terminal of the second inverter circuit,
An identification number generation circuit for generating identification number information based on an output signal of the amplifier circuit when the first switch of the plurality of identification elements is in an ON state;
A semiconductor chip characterized in that it is built in.
上記インバータ回路はそれぞれ、CMOSインバータ回路からなり、
上記半導体チップは、更に、上記第1スイッチがオフ状態のとき上記第1インバータ回路の入力端子に印加すべき電圧を生成する電圧生成回路を持ち、
上記電圧生成回路は、上記第1スイッチがオン状態のときの上記増幅回路の出力信号のレベルに基づいて、該出力信号の経時変化による反転を回避するレベルにされた電圧を生成することを特徴とする請求項37記載の半導体チップ。
Each of the inverter circuits comprises a CMOS inverter circuit,
The semiconductor chip further includes a voltage generation circuit that generates a voltage to be applied to an input terminal of the first inverter circuit when the first switch is in an OFF state.
The voltage generation circuit generates a voltage at a level that avoids inversion due to a change with time of the output signal based on the level of the output signal of the amplifier circuit when the first switch is in an ON state. A semiconductor chip according to claim 37.
上記半導体チップは、上記第1、第2インバータ回路を介して上記電圧生成回路の上記電圧を設定する信号径路を含んでなり、
上記電圧生成回路は、上記第1スイッチがオン状態の時の第2インバータ回路の出力信号がその論理しきい値に対してハイレベル側ならそれに対応してロウレベルの出力電圧を生成し、かつ上記第1スイッチがオン状態の時の第2インバータ回路の出力信号がその論理しきい値に対してロウレベル側ならそれに対応してハイレベルの出力電圧を生成するように設定されるラッチ回路を備えてなることを特徴とする請求項38記載の半導体チップ。
The semiconductor chip includes a signal path for setting the voltage of the voltage generation circuit via the first and second inverter circuits.
The voltage generation circuit generates a low-level output voltage corresponding to an output signal of the second inverter circuit when the first switch is in an ON state when the output signal is at a high level with respect to the logic threshold value, and A latch circuit set to generate a high-level output voltage corresponding to the output signal of the second inverter circuit when the first switch is in the on-state when the output signal of the second inverter circuit is at a low level with respect to the logic threshold value; 40. The semiconductor chip according to claim 38, wherein:
上記ラッチ回路は、上記増幅回路の出力径路に設定されていることを特徴とする請求項39記載の半導体チップ。40. The semiconductor chip according to claim 39, wherein the latch circuit is set in an output path of the amplifier circuit. 上記第1インバータ回路と第2インバータ回路は、CMOSインバータ回路からなり、
上記第1インバータ回路、第2インバータ回路及び増幅回路の入力端子のそれぞれには、ハイレベル側の電位を与える第2スイッチが設けられ、
上記第1インバータ回路と第2インバータ回路との間に第3スイッチがそれぞれ設けられ、
上記識別番号回路が非動作のときには上記所第1スイッチをオフ状態にし、上記第2スイッチをオン状態にし、上記第3スイッチをオフ状態に所定することにより上記第1及び第2インバータ回路の入力端子を上記ハイレベル側の電位にし、
上記識別番号回路が動作のときには上記第1スイッチ及び第3スイッチをオン状態にし、上記第2スイッチをオフ状態にすることを特徴とする請求項37記載の半導体チップ。
The first inverter circuit and the second inverter circuit are CMOS inverter circuits,
Each of the input terminals of the first inverter circuit, the second inverter circuit, and the amplifier circuit is provided with a second switch that applies a high-level potential,
A third switch is provided between the first inverter circuit and the second inverter circuit,
When the identification number circuit is not in operation, the first switch is turned off, the second switch is turned on, and the third switch is turned off, whereby the inputs of the first and second inverter circuits are set. Set the terminal to the above high-level potential,
38. The semiconductor chip according to claim 37, wherein when the identification number circuit is in operation, the first switch and the third switch are turned on, and the second switch is turned off.
第1インバータ回路と、第2インバータ回路と、上記第1インバータ回路及び第2インバータ回路のそれぞれの入力端子と出力端子との間に設けられた第1スイッチと、上記第1インバータ回路の出力端子と第2インバータ回路の入力端子との間に設けられた第2スイッチと、上記第2インバータ回路の出力端子が入力端子に接続されてなる第3インバータ回路を含んだ増幅回路と、を含む識別要素を複数個備え、
上記第1インバータ回路の第1スイッチをオン状態にし、第2インバータ回路の第1スイッチをオフ状態にし、上記第2スイッチをオン状態にしたときの上記増幅回路の出力信号により第1識別情報を生成し、上記第2インバータ回路の第1スイッチをオン状態にし、上記第2スイッチをオフ状態にしたときの上記増幅回路の出力信号により第2識別情報を生成するように構成されてなることを特徴とする識別情報生成回路を内蔵する半導体チップ。
A first inverter circuit; a second inverter circuit; a first switch provided between an input terminal and an output terminal of each of the first inverter circuit and the second inverter circuit; and an output terminal of the first inverter circuit. And a second switch provided between the first inverter circuit and the input terminal of the second inverter circuit, and an amplifier circuit including a third inverter circuit in which the output terminal of the second inverter circuit is connected to the input terminal With multiple elements,
The first identification information is obtained from the output signal of the amplifier circuit when the first switch of the first inverter circuit is turned on, the first switch of the second inverter circuit is turned off, and the second switch is turned on. Generating the second identification information from the output signal of the amplifier circuit when the first switch of the second inverter circuit is turned on and the second switch is turned off. A semiconductor chip incorporating a featured identification information generation circuit.
上記第1インバータ回路と第2インバータ回路は回路列を構成し、
上記第1インバータ回路及び第2インバータ回路が対応して並ぶ形態をもって複数回路列が構成されており、
上記複数回路列の対応する第1スイッチには、共通のスイッチ制御信号が供給され、
複数回路列の上記第2インバータ回路の出力信号は、複数回路列における所望の回路列を選択する第3スイッチを介して上記増幅回路を構成する上記第3インバータ回路の入力端子に供給されるようにされてなることを特徴とする請求項42記載の半導体チップ。
The first inverter circuit and the second inverter circuit constitute a circuit row,
A plurality of circuit rows are configured in a form in which the first inverter circuit and the second inverter circuit are arranged correspondingly,
A common switch control signal is supplied to the corresponding first switch of the plurality of circuit rows,
The output signal of the second inverter circuit in the plurality of circuit arrays is supplied to the input terminal of the third inverter circuit constituting the amplifier circuit via the third switch for selecting a desired circuit array in the plurality of circuit arrays. 43. The semiconductor chip according to claim 42, wherein the semiconductor chip is formed.
上記第1インバータ回路及び第2インバータ回路の入力端子に接続された入力信号の供給及び遮断を制御する第4スイッチとハイレベル側の電圧の供給及び遮断を制御する第5スイッチが設けられ、
上記識別情報生成回路が非動作のときには、上記第4スイッチをオフ状態にし、上記第5スイッチをオン状態にしてなることを特徴とする請求項43記載の半導体チップ。
A fourth switch for controlling the supply and cut-off of the input signal connected to the input terminals of the first inverter circuit and the second inverter circuit and a fifth switch for controlling the supply and cut-off of the high-level voltage;
44. The semiconductor chip according to claim 43, wherein when the identification information generation circuit is inactive, the fourth switch is turned off and the fifth switch is turned on.
第1インバータ回路と、上記第1インバータ回路の入力端子と出力端子との間に設けられた第1スイッチと、上記第1インバータ回路の入力端子に設けられた第2スイッチを含む単位識別要素の複数個が上記第2スイッチを介して縦列形態にされてなる識別要素列と、
上記識別要素列の最終段に対応された上記第1インバータ回路の出力端子が入力端子に接続されてなる第2インバータ回路を含んだ増幅回路と、
クロックを計数するバイナリカウンタと、
上記バイナリカウンタの計数出力を受け、上記識別要素列の各第1インバータ回路の第1スイッチ及び第2スイッチに対応して設けられたデコーダと、を含み、
上記バイナリカウンタの計数出力に対応し、上記第1スイッチを初段回路から順次オン状態に制御することで上記単位識別要素を初段回路から順次オン状態にし、第2スイッチを上記第1スイッチと相補的にオフ状態にして上記増幅回路の出力信号により上記識別要素列の各第1インバータ回路に対応した複数の識別情報を生成し、当該複数の識別情報に基づき識別番号を生成する識別番号生成回路を内蔵してなることを特徴とする半導体チップ。
A unit identification element comprising: a first inverter circuit; a first switch provided between an input terminal and an output terminal of the first inverter circuit; and a second switch provided at an input terminal of the first inverter circuit. A plurality of identification element rows formed in a column form through the second switch;
An amplifier circuit including a second inverter circuit in which an output terminal of the first inverter circuit corresponding to the final stage of the identification element row is connected to an input terminal;
A binary counter that counts the clock;
Receiving a count output of the binary counter, a decoder provided corresponding to the first switch and the second switch of each first inverter circuit of the identification element sequence,
Corresponding to the count output of the binary counter, the unit identification elements are sequentially turned on from the first stage circuit by sequentially controlling the first switch from the first stage circuit to the on state, and the second switch is complementary to the first switch. An identification number generation circuit for generating a plurality of identification information corresponding to each first inverter circuit of the identification element sequence in accordance with an output signal of the amplifier circuit and generating an identification number based on the plurality of identification information A semiconductor chip characterized by being built in.
第1インバータ回路と、上記第1インバータ回路の入力端子と出力端子との間に設けられた第1スイッチと、上記第1インバータ回路の入力端子に設けられた第2スイッチを含む単位要素の複数個が上記第2スイッチを介して縦列形態にされてなる識別要素列と、
上記識別要素列の最終段に対応された上記第1インバータ回路の出力端子が入力端子に接続されてなる第2インバータ回路を含んだ増幅回路と、
クロックを受け、上記識別要素列の各第1インバータ回路の第1スイッチ及び第2スイッチに対応したシフトビットを有するシフトレジスタと、を含み、
上記シフトレジスタのシフト動作に対応し、上記識別要素を初段回路から順に上記第1スイッチを順次オン状態にし、第2スイッチは第1スイッチと相補的にオフ状態にして上記増幅回路の出力信号により上記識別要素列の各第1インバータ回路に対応した複数の識別情報を生成し、当該複数の識別情報に基づき識別番号生成回路を内蔵してなることを特徴とする半導体チップ。
A plurality of unit elements including a first inverter circuit, a first switch provided between an input terminal and an output terminal of the first inverter circuit, and a second switch provided at the input terminal of the first inverter circuit Discriminating element rows, each of which is in the form of a column through the second switch,
An amplifier circuit including a second inverter circuit in which an output terminal of the first inverter circuit corresponding to the final stage of the identification element row is connected to an input terminal;
A shift register that receives a clock and has shift bits corresponding to the first switch and the second switch of each first inverter circuit of the identification element row,
Corresponding to the shift operation of the shift register, the first switch is sequentially turned on in order from the first stage circuit, and the second switch is turned off in a complementary manner to the first switch in accordance with the output signal of the amplifier circuit. A semiconductor chip comprising: a plurality of identification information corresponding to each first inverter circuit in the identification element sequence; and a built-in identification number generation circuit based on the plurality of identification information.
請求項37乃至46のいずれか記載の半導体チップが実装され、実装状態で当該半導体チップに内蔵された識別情報の読み出しを可能にした集積回路装置。  47. An integrated circuit device on which the semiconductor chip according to any one of claims 37 to 46 is mounted and identification information built in the semiconductor chip can be read in a mounted state. 請求項37乃至46のいずれか記載の半導体チップが回路基板上に搭載された実装体であって、実装状態で当該半導体チップに内蔵された識別情報の読み出しを可能にした実装体。  47. A mounting body in which the semiconductor chip according to any one of claims 37 to 46 is mounted on a circuit board, wherein the mounting information enables reading of identification information built in the semiconductor chip in a mounted state. JTAG規格に適合されたテスト回路を更に備え、
上記識別番号生成回路で生成された識別番号を上記JTAG規格に適合されたインターフェースを介して出力させることを特徴とする請求項47記載の集積回路装置。
A test circuit adapted to the JTAG standard is further provided.
48. The integrated circuit device according to claim 47, wherein the identification number generated by the identification number generation circuit is output through an interface conforming to the JTAG standard.
所定の機能を実現する集積回路レイアウト単位の複数個を一枚の半導体ウエハ上に同一の製造過程を経て製造し、上記レイアウト単位に対応する半導体集積回路単位を個々の半導体集積回路チップに分離する工程を含む集積回路の製造方法において、
上記集積回路レイアウトの設計段階において上記集積回路レイアウト単位のそれぞれに、互いに同じ回路形態よりなる識別要素の複数個を含む識別単位を付加し、上記同一の製造過程を経て、上記集積回路と上記識別単位が同一半導体基板上に作り込まれた半導体集積回路単位の複数個を含む半導体ウエハを製造する工程と、
上記集積回路の製造過程の一つの時期に上記半導体集積回路単位のそれぞれについて、上記複数個の識別要素それぞれからの物理量を反映した情報を相互比較し、相互比較に基づく識別情報を生成する段階と、を含み、
上記複数の識別要素から読み出される物理量は上記製造過程において生じる相互バラツキを反映しており、上記生成された識別情報を上記半導体集積回路単位のそれぞれに対する識別情報とすることを特徴とする集積回路裝置の製造方法。
A plurality of integrated circuit layout units that realize a predetermined function are manufactured on a single semiconductor wafer through the same manufacturing process, and the semiconductor integrated circuit units corresponding to the layout units are separated into individual semiconductor integrated circuit chips. In a method for manufacturing an integrated circuit including a process,
In the design stage of the integrated circuit layout, an identification unit including a plurality of identification elements having the same circuit form is added to each of the integrated circuit layout units, and the integrated circuit and the identification are subjected to the same manufacturing process. Manufacturing a semiconductor wafer including a plurality of units of a semiconductor integrated circuit unit formed on the same semiconductor substrate;
A step of mutually comparing information reflecting physical quantities from each of the plurality of identification elements for each of the semiconductor integrated circuit units at one time of the manufacturing process of the integrated circuit, and generating identification information based on the mutual comparison; Including,
The physical quantity read from the plurality of identification elements reflects mutual variations occurring in the manufacturing process, and the generated identification information is used as identification information for each of the semiconductor integrated circuit units. Manufacturing method.
上記集積回路レイアウト単位は、さらに、上記複数の識別要素のそれぞれから当該識別要素の物理量を反映する情報を読み出す回路と、読み出された情報を相互に比較する比較回路と、比較結果を反映した識別情報を生成する回路と、を含むことを特徴とする請求項50記載の集積回路裝置の製造方法。  The integrated circuit layout unit further reflects a circuit that reads information reflecting a physical quantity of the identification element from each of the plurality of identification elements, a comparison circuit that compares the read information with each other, and a comparison result. 51. The method of manufacturing an integrated circuit device according to claim 50, further comprising: a circuit that generates identification information. 所定の機能を実現する集積回路レイアウト単位の複数個を一枚の半導体ウエハ上に同一の製造過程を経て製造し、上記レイアウト単位に対応する半導体集積回路単位を個々の半導体集積回路チップに分離する工程を含む集積回路の製造方法において、
上記集積回路レイアウトの設計段階において、上記集積回路レイアウト単位に、互いに同じ回路形態よりなる識別要素の複数個を含む識別単位を付加し、上記同一の製造過程を経て、上記集積回路と上記識別単位が同一半導体基板上に作り込まれた半導体集積回路単位の複数個を含む半導体ウエハを製造する工程と、
上記集積回路の製造過程の一つの時期に上記半導体集積回路単位のそれぞれについて、上記複数個の識別要素それぞれの物理量を反映した識別情報を生成する段階と、を含み、
上記識別単位は、第1インバータ回路と、上記第1インバータ回路の入力端子と出力端子の間に接続された第1スイッチと、上記第1インバータ回路の入力端子に設けられた第2スイッチを含む単位要素の複数個が上記第2スイッチを介して縦列形態にされてなる識別要素列と、上記識別要素列の最終段に対応された上記第1インバータ回路の出力端子が入力端子に接続されてなる第2インバータ回路を含んだ増幅回路と、を備え、
上記識別情報生成段階は、上記識別要素を初段回路から順に上記第1スイッチを順次オン状態に、第2スイッチは第1スイッチと相補的にオフ状態にして上記増幅回路の出力信号により上記識別要素列の各第1インバータ回路に対応した複数の識別情報を生成し、当該複数の識別情報に基づき識別番号を生成する処理を含むことを特徴とする集積回路装置の製造方法。
A plurality of integrated circuit layout units that realize a predetermined function are manufactured on a single semiconductor wafer through the same manufacturing process, and the semiconductor integrated circuit units corresponding to the layout units are separated into individual semiconductor integrated circuit chips. In a method for manufacturing an integrated circuit including a process,
In the design stage of the integrated circuit layout, an identification unit including a plurality of identification elements having the same circuit form is added to the integrated circuit layout unit, and the integrated circuit and the identification unit are subjected to the same manufacturing process. Manufacturing a semiconductor wafer including a plurality of semiconductor integrated circuit units fabricated on the same semiconductor substrate;
Generating identification information reflecting physical quantities of the plurality of identification elements for each of the semiconductor integrated circuit units at one time of the manufacturing process of the integrated circuit,
The identification unit includes a first inverter circuit, a first switch connected between an input terminal and an output terminal of the first inverter circuit, and a second switch provided at the input terminal of the first inverter circuit. An identification element string in which a plurality of unit elements are arranged in a column through the second switch, and an output terminal of the first inverter circuit corresponding to the last stage of the identification element string is connected to an input terminal. An amplifier circuit including a second inverter circuit,
In the identification information generating step, the identification elements are sequentially turned on in order from the first stage circuit, the second switch is turned off in a complementary manner to the first switch, and the identification element is generated by an output signal of the amplifier circuit. A method for manufacturing an integrated circuit device, comprising: generating a plurality of identification information corresponding to each first inverter circuit in a column and generating an identification number based on the plurality of identification information.
上記識別単位は、さらにクロックを受け、上記識別要素列の各第1インバータ回路の第1スイッチ及び第2スイッチに対応したシフトビットを有するシフトレジスタと、を含み、
上記識別情報生成段階は、上記シフトレジスタのシフト動作に対応して実行されることを特徴とする請求項52記載の集積回路装置の製造方法。
The identification unit further includes a shift register that receives a clock and has shift bits corresponding to the first switch and the second switch of each first inverter circuit of the identification element string,
53. The method of manufacturing an integrated circuit device according to claim 52, wherein the identification information generating step is executed in response to a shift operation of the shift register.
半導体チップを備えた集積回路装置の製造方法であって、A method of manufacturing an integrated circuit device including a semiconductor chip,
それぞれ同一の回路形態である複数の識別要素と、前記複数の識別要素の製造ばらつきに起因する電気的特性のばらつきに基づきデジタル値を得てこのデジタル値を固有の識別情報として設定する設定手段とを共通の半導体基板上に形成し、A plurality of identification elements each having the same circuit form, and setting means for obtaining a digital value based on variations in electrical characteristics resulting from manufacturing variations of the plurality of identification elements and setting the digital value as unique identification information; Are formed on a common semiconductor substrate,
前記複数の識別素子は同一の製造過程により前記半導体基板上で形成されるもので、The plurality of identification elements are formed on the semiconductor substrate by the same manufacturing process,
前記半導体チップが前記複数の識別要素と前記設定手段とを有した集積回路装置の製造方法。A method of manufacturing an integrated circuit device, wherein the semiconductor chip includes the plurality of identification elements and the setting means.
半導体チップを備えた集積回路装置の製造方法であって、A method of manufacturing an integrated circuit device including a semiconductor chip,
複数のインバータと、前記複数のインバータの製造ばらつきに起因する電気的特性のばらつきに基づきデジタル値を得てこのデジタル値を固有の識別情報として設定する設定手段とを有する共通の半導体基板上に形成し、特に前記複数の識別素子を同一の製造過程により形成し、Formed on a common semiconductor substrate having a plurality of inverters and setting means for obtaining digital values based on variations in electrical characteristics resulting from manufacturing variations of the plurality of inverters and setting the digital values as unique identification information In particular, the plurality of identification elements are formed by the same manufacturing process,
前記複数のインバータは同一の製造過程により前記半導体基板上で形成されるもので、その各々のインバータは、そのゲート同士が接続され且つそのドレイン同士が接続されたPチャネル型トランジスタ及びNチャネル型トランジスタを有し、The plurality of inverters are formed on the semiconductor substrate by the same manufacturing process, and each of the inverters has a P-channel transistor and an N-channel transistor in which the gates are connected and the drains are connected. Have
前記半導体チップが前記複数のインバータ及び前記設定手段を有する集積回路装置の製造方法。An integrated circuit device manufacturing method, wherein the semiconductor chip includes the plurality of inverters and the setting unit.
半導体チップを有する集積回路装置であって、An integrated circuit device having a semiconductor chip,
前記半導体チップは、The semiconductor chip is
それぞれ同一の回路形態で同一の製造過程を経て製造された複数の識別要素と、A plurality of identification elements manufactured through the same manufacturing process in the same circuit form,
前記複数の識別要素の製造ばらつきに起因する電気的特性のばらつきに基づきデジタル値を得てこのデジタル値を固有の識別情報として設定する設定手段と、Setting means for obtaining a digital value based on variation in electrical characteristics resulting from manufacturing variation of the plurality of identification elements and setting the digital value as unique identification information;
を有する集積回路装置。An integrated circuit device.
半導体チップを有する集積回路装置であって、An integrated circuit device having a semiconductor chip,
前記半導体チップは、The semiconductor chip is
それぞれ同一の製造過程で製造された複数のインバータと、A plurality of inverters manufactured in the same manufacturing process,
前記複数のインバータの製造ばらつきに起因する電気的特性のばらつきに基づきデジタル値を得てこのデジタル値を固有の識別情報として設定する設定手段と、を有し、Setting means for obtaining a digital value based on variations in electrical characteristics resulting from manufacturing variations of the plurality of inverters and setting the digital value as unique identification information;
前記複数のインバータの各々は、そのゲート同士が接続され且つそのドレイン同士が接続されたPチャネル型トランジスタ及びNチャネル型トランジスタを有する集積回路装置。Each of the plurality of inverters is an integrated circuit device having a P-channel transistor and an N-channel transistor having gates connected to each other and drains connected to each other.
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