JP5381767B2 - Semiconductor integrated circuit and method for testing semiconductor integrated circuit - Google Patents

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本発明は半導体集積回路及び半導体集積回路の試験方法に関し、特にエレクトロマイグレーション現象を検知することが可能な半導体集積回路及び半導体集積回路の試験方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit and a semiconductor integrated circuit testing method, and more particularly to a semiconductor integrated circuit capable of detecting an electromigration phenomenon and a semiconductor integrated circuit testing method.

近年のLSIの高速化により、LSI内部の配線のエレクトロマイグレーション(以下、EMともいう)現象が問題となってきている。LSI内部の配線におけるエレクトロマイグレーション現象とは、配線を流れる電子流が配線を構成する金属原子を徐々に「押し流し」、配線内部にボイドと呼ばれる金属原子の欠損を生じさせる現象である。エレクトロマイグレーション現象による配線の平均寿命は、Blackの経験式により表現され、それは金属原子の種類(配線材料)、電流密度、温度に大きく依存している。LSIにおける配線材料としては当初Al(アルミニウム)が大多数であったが、150nmから90nm世代へプロセステクノロジーが進化するにつれてエレクトロマイグレーションによる劣化現象が大きな問題となった。この問題に対し配線材料をAlからCu(銅)へ置き換えることによりエレクトロマイグレーションによる配線の劣化問題は大きく改善した。   With the recent increase in speed of LSI, the electromigration (hereinafter also referred to as EM) phenomenon of wiring inside the LSI has become a problem. The electromigration phenomenon in the wiring inside the LSI is a phenomenon in which the electron current flowing through the wiring gradually “pushes” the metal atoms constituting the wiring and causes a defect of metal atoms called voids inside the wiring. The average life of the wiring due to the electromigration phenomenon is expressed by Black's empirical formula, which greatly depends on the type of metal atom (wiring material), current density, and temperature. Al (aluminum) was the majority of wiring materials in LSIs at first, but degradation due to electromigration became a major problem as process technology evolved from 150 nm to 90 nm generation. By replacing the wiring material from Al to Cu (copper), the problem of wiring deterioration due to electromigration has been greatly improved.

また、プロセステクノロジーの進化による配線の微細化と共に、MOSトランジスタのON電流が増大し続けており、配線における電流密度の上昇が著しい。すなわちMOSトランジスタのON電流の上昇と配線の断面積削減(世代毎に面積が約半分に削減)という相乗効果により、世代ごとに配線の単位面積当たりの電流密度が数倍に上昇しており、これがエレクトロマイグレーション問題を悪化させている。抜本的な解決としてはAlからCuへの置き換えといった配線材料の見直しであるが、現状ではCu以上に性能・コストに優れた材料が発見されておらず、少なくとも今後数世代はCuでのLSI設計を行う必要がある。以上の状況により、前世代のプロセスと比較して相対的に配線のエレクトロマイグレーション耐性(マージン)は減少しており、フィールドでのエレクトロマイグレーション問題の発生の可能性を否定することができない。   In addition, along with the miniaturization of wiring due to the evolution of process technology, the ON current of MOS transistors continues to increase, and the current density in the wiring is significantly increased. In other words, due to the synergistic effect of increasing the ON current of the MOS transistor and reducing the cross-sectional area of the wiring (reducing the area by about half for each generation), the current density per unit area of the wiring has increased several times for each generation, This exacerbates the electromigration problem. A drastic solution is the review of wiring materials such as replacement of Al with Cu, but at present, no material with better performance and cost than Cu has been discovered, and at least a few generations of LSI design in the future Need to do. Due to the above situation, the electromigration resistance (margin) of the wiring is relatively decreased as compared with the previous generation process, and the possibility of the occurrence of electromigration problems in the field cannot be denied.

以上のようなエレクトロマイグレーションによる劣化現象に対して、LSIの製品出荷前の検査を主眼において、各種の検査手法が提案されている。特許文献1に記載されている半導体集積回路では、測定対象となるLSI内の配線に対して外部より直流電流を与え、その抵抗値の変化から配線のエレクトロマイグレーション寿命を測定する構成を採用している。   Various inspection methods have been proposed for the deterioration phenomenon due to electromigration as described above, focusing on the inspection before shipping LSI products. The semiconductor integrated circuit described in Patent Document 1 employs a configuration in which a direct current is applied from the outside to the wiring in the LSI to be measured, and the electromigration life of the wiring is measured from the change in resistance value. Yes.

また、特許文献2に記載されている半導体集積回路では、LSI内部にLSIの主機能部分とIO端子を共有するように検査用のパイロット配線を設け、検査時にパイロット配線を選択させてバーンイン試験を行うことで不良LSIを排除している。また、特許文献3に記載されている半導体集積回路では、加速試験に必要となる熱源を外部に設置するのではなく、試験対象となる内部配線自体に直流及び交流電流を与えることで加熱を促し、試験対象のみで加速試験を実施できるように構成している。   In addition, in the semiconductor integrated circuit described in Patent Document 2, a pilot wiring for inspection is provided in the LSI so as to share the main function part of the LSI and the IO terminal, and a burn-in test is performed by selecting the pilot wiring at the time of inspection. By doing so, defective LSIs are eliminated. In addition, in the semiconductor integrated circuit described in Patent Document 3, heating is promoted by applying direct current and alternating current to the internal wiring itself to be tested, instead of installing a heat source necessary for the acceleration test outside. The system is configured so that an accelerated test can be performed only by the test object.

また、特許文献4には半導体集積回路が有する、同一仕様よりなる金属配線の耐エレクトロマイグレーション性を高精度に評価する技術が開示されている。また、特許文献5にはシステムに搭載して実際に稼働させながら、半導体集積回路の特性の劣化を評価することができ、それによりシステム全体の稼働停止を未然に防ぐことが可能な半導体集積回路に関する技術が開示されている。また、特許文献6には出荷後のLSIにおけるエレクトロマイグレーション劣化現象を検知することが可能な半導体集積回路に関する技術が開示されている。   Patent Document 4 discloses a technique for highly accurately evaluating the electromigration resistance of a metal wiring having the same specifications that a semiconductor integrated circuit has. Further, Patent Document 5 discloses a semiconductor integrated circuit that can evaluate deterioration of characteristics of a semiconductor integrated circuit while being actually installed and operated in a system, thereby preventing an operation stop of the entire system. Techniques related to this are disclosed. Patent Document 6 discloses a technique related to a semiconductor integrated circuit capable of detecting an electromigration deterioration phenomenon in an LSI after shipment.

特開平4−191684号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-191684 特開平1−238134号公報JP-A-1-238134 特表2005−536871号公報JP 2005-536871 A 特開平11−67861号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-67861 特開平11−27128号公報JP-A-11-27128 特開2009−176832号公報JP 2009-176832 A

しかしながら、特許文献1乃至4に開示されている技術は、エレクトロマイグレーション現象を検知するために外部にテスタなどの試験機器を必要とする。このため、これらの技術は半導体集積回路の出荷前試験にのみ適用可能であり、出荷後の個々の半導体集積回路におけるエレクトロマイグレーションによる配線の劣化現象を検知することができなかった。   However, the techniques disclosed in Patent Documents 1 to 4 require an external test device such as a tester in order to detect the electromigration phenomenon. For this reason, these techniques can be applied only to the pre-shipment test of the semiconductor integrated circuit, and the deterioration phenomenon of the wiring due to electromigration in each semiconductor integrated circuit after the shipment cannot be detected.

また、特許文献5に開示されている技術は配線の劣化検知を行うことを目的として構成されているが、測定対象配線部分のみの提供であり劣化の検知のためにはLSI外部に抵抗測定装置を接続する必要がある。このため、単一のLSIで劣化検知を行うことができないという問題点があった。加えて、配線のばらつきに対する対策が提供されておらず、ばらつきによる悲観性を排除することができないという問題点があった。
また、特許文献6に開示されている技術は配線の断線検知を行うように構成されているため、予防保守を行うための兆候の検知を行うことができなかった。
The technique disclosed in Patent Document 5 is configured for the purpose of detecting the deterioration of the wiring. However, only the wiring portion to be measured is provided, and the resistance measuring device is provided outside the LSI for detecting the deterioration. Need to be connected. For this reason, there has been a problem that deterioration cannot be detected with a single LSI. In addition, there is a problem that a measure against the variation in wiring is not provided, and pessimism due to the variation cannot be excluded.
Moreover, since the technique disclosed in Patent Document 6 is configured to detect the disconnection of the wiring, it has not been possible to detect signs for performing preventive maintenance.

よって本発明の目的は、実際の動作条件下においてエレクトロマイグレーションの劣化現象を検知すると共に、故障の兆候を検知することが可能な半導体集積回路及び半導体集積回路の試験方法を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit and a semiconductor integrated circuit testing method capable of detecting an electromigration deterioration phenomenon under actual operating conditions and detecting a failure sign.

本発明にかかる半導体集積回路は、クロック信号に基づきカウント値を生成し、所定のカウント値に達するとカウント値をリセットするカウンタ回路と、前記カウンタ回路のカウント値に応じて前記クロック信号を遅延させた遅延クロック信号を生成する遅延素子と、前記クロック信号に基づき駆動し、当該クロック信号のクロックサイクル毎にトグルするデータを入力する第1のフリップフロップと、前記第1のフリップフロップからの出力信号を入力する配線と、前記遅延クロック信号に基づき駆動し、前記配線からの出力信号を入力する第2のフリップフロップと、前記クロック信号に基づき駆動し、前記第1のフリップフロップからの出力信号を入力する第3のフリップフロップと、前記第2及び第3のフリップフロップからの出力信号をそれぞれ入力し、当該出力信号の排他的論理和を出力する排他的論理和回路と、を有する。   A semiconductor integrated circuit according to the present invention generates a count value based on a clock signal, resets the count value when a predetermined count value is reached, and delays the clock signal according to the count value of the counter circuit. A delay element that generates the delayed clock signal, a first flip-flop that is driven based on the clock signal and that inputs data that toggles every clock cycle of the clock signal, and an output signal from the first flip-flop , A second flip-flop that is driven based on the delayed clock signal and receives an output signal from the wiring, is driven based on the clock signal, and outputs an output signal from the first flip-flop. Input third flip-flop and outputs from the second and third flip-flops The Type each item, having, an exclusive OR circuit for outputting an exclusive OR of the output signal.

本発明にかかる半導体集積回路の試験方法は、クロック信号に基づき第1のフリップフロップを駆動して、当該クロック信号のクロックサイクル毎にトグルするデータを入力し、前記第1のフリップフロップからの出力信号を配線に入力し、前記クロック信号に基づきカウント値を生成し、当該カウント値に応じて前記クロック信号を遅延させた遅延クロック信号を生成し、前記遅延クロック信号に基づき第2のフリップフロップを駆動して、前記配線からの出力信号を入力し、前記クロック信号に基づき第3のフリップフロップを駆動して、前記第1のフリップフロップからの出力信号を入力し、前記第2及び第3のフリップフロップからの出力信号の排他的論理和を出力する。   The method for testing a semiconductor integrated circuit according to the present invention drives a first flip-flop based on a clock signal, inputs data that toggles every clock cycle of the clock signal, and outputs from the first flip-flop. A signal is input to the wiring, a count value is generated based on the clock signal, a delayed clock signal is generated by delaying the clock signal according to the count value, and a second flip-flop is generated based on the delayed clock signal. Driving, inputting an output signal from the wiring, driving a third flip-flop based on the clock signal, inputting an output signal from the first flip-flop, and inputting the second and third The exclusive OR of the output signals from the flip-flop is output.

本発明により実際の動作条件下においてエレクトロマイグレーションの劣化現象を検知すると共に、故障の兆候を検知することが可能な半導体集積回路及び半導体集積回路の試験方法を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor integrated circuit and a semiconductor integrated circuit testing method capable of detecting a degradation phenomenon of electromigration under actual operating conditions and detecting a sign of failure.

実施の形態1にかかる半導体集積回路を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a semiconductor integrated circuit according to a first exemplary embodiment; 実施の形態1にかかる半導体集積回路の動作を示すタイミングチャートである。3 is a timing chart showing an operation of the semiconductor integrated circuit according to the first exemplary embodiment; 本発明にかかる半導体集積回路の動作原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of operation of the semiconductor integrated circuit concerning this invention. 実施の形態2にかかる半導体集積回路を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a semiconductor integrated circuit according to a second embodiment; 実施の形態3にかかる半導体集積回路を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a semiconductor integrated circuit according to a third embodiment;

実施の形態1
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は本発明の実施の形態1にかかる半導体集積回路を示すブロック図である(以下、半導体集積回路をEM劣化センサという場合もある)。図1に示す半導体集積回路10は、配線4における劣化検知を行なうことが可能な半導体集積回路である。配線4はエレクトロマイグレーションに起因する劣化の検知対象となる配線であり、バッファ8で駆動される。配線4はエレクトロマイグレーション劣化を検知するという目的から、例えばそのプロセス世代のデザインルールで許される最も細い幅でかつ、最も薄い膜厚で設計される。
Embodiment 1
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a semiconductor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention (hereinafter, the semiconductor integrated circuit may be referred to as an EM degradation sensor). A semiconductor integrated circuit 10 shown in FIG. 1 is a semiconductor integrated circuit capable of detecting deterioration in the wiring 4. The wiring 4 is a wiring that is a detection target of deterioration caused by electromigration, and is driven by the buffer 8. For the purpose of detecting electromigration degradation, the wiring 4 is designed with the thinnest width and the thinnest film thickness permitted by the design rule of the process generation, for example.

配線4には、第1のフリップフロップ1を経由してデータ信号51が印加され、伝達結果は第2のフリップフロップ2によって保持される。第1のフリップフロップ1は半導体集積回路10に入力されるクロック信号52に基づき駆動される。また、第2のフリップフロップ2は、半導体集積回路10に入力されるクロック信号52を遅延素子5により遅延した遅延クロック信号56に基づき駆動される。つまり、遅延素子5において所定の遅延値を設定することで、第1のフリップフロップ1を駆動するタイミングに対して所定の時間遅延したタイミングで、第2のフリップフロップ2を駆動することができる。   A data signal 51 is applied to the wiring 4 via the first flip-flop 1, and the transmission result is held by the second flip-flop 2. The first flip-flop 1 is driven based on a clock signal 52 input to the semiconductor integrated circuit 10. The second flip-flop 2 is driven based on a delayed clock signal 56 obtained by delaying the clock signal 52 input to the semiconductor integrated circuit 10 by the delay element 5. That is, by setting a predetermined delay value in the delay element 5, the second flip-flop 2 can be driven at a timing delayed by a predetermined time with respect to the timing of driving the first flip-flop 1.

ここで、設定される遅延値は一定値ではなく、カウンタ回路6によって与えられるカウント値によって増減することができる。カウンタ回路6にはクロック信号52が入力され、クロック信号52に同期して増減するデジタル信号を遅延制御回路11に出力する。遅延制御回路11は、カウンタ回路6のデジタル信号(カウント値)に応じた遅延値をクロック信号52に与えるように遅延素子5を制御する。カウンタ回路6で生成されるデジタル信号は、例えばある値までカウントアップすると再び0へリセットされ、再度カウントアップが再開されるような信号とする。   Here, the set delay value is not a constant value but can be increased or decreased by the count value given by the counter circuit 6. A clock signal 52 is input to the counter circuit 6, and a digital signal that increases or decreases in synchronization with the clock signal 52 is output to the delay control circuit 11. The delay control circuit 11 controls the delay element 5 so as to give the clock signal 52 a delay value corresponding to the digital signal (count value) of the counter circuit 6. For example, the digital signal generated by the counter circuit 6 is reset to 0 when counting up to a certain value and restarts counting up again.

第3のフリップフロップ3は、第1のフリップフロップ1の出力をバッファ9を介して入力する。すなわち、第2のフリップフロップ2が受信するものと同じ論理結果を入力する。ここで、第2のフリップフロップ2は遅延素子5を介した遅延クロック信号56を受け取るのに対して、第3のフリップフロップ3は第1のフリップフロップ1と同じ位相のクロック信号52を受信する。第2のフリップフロップ2及び第3のフリップフロップ3の出力は排他的論理和回路7に入力される。排他的論理和回路7は、第2のフリップフロップ2及び第3のフリップフロップ3の出力が一致する場合は"0"を、一致しない場合は"1"を出力する。つまり、第2のフリップフロップ2がデータを正しく受信していれば排他的論理和回路7の出力は常に"0"となることになる。   The third flip-flop 3 inputs the output of the first flip-flop 1 through the buffer 9. That is, the same logical result as that received by the second flip-flop 2 is input. Here, the second flip-flop 2 receives the delayed clock signal 56 via the delay element 5, whereas the third flip-flop 3 receives the clock signal 52 having the same phase as that of the first flip-flop 1. . The outputs of the second flip-flop 2 and the third flip-flop 3 are input to the exclusive OR circuit 7. The exclusive OR circuit 7 outputs “0” when the outputs of the second flip-flop 2 and the third flip-flop 3 match, and outputs “1” when they do not match. That is, if the second flip-flop 2 receives the data correctly, the output of the exclusive OR circuit 7 is always “0”.

このように、第1のフリップフロップ1、第2のフリップフロップ2、遅延素子5、カウンタ回路6を組み合わせることで、配線4を経由する伝達信号をキャプチャする第2のフリップフロップ2のタイミングを、クロック信号52のクロックサイクル毎にずらすことが可能となる。更に遅延素子5で設定する初期の遅延値、及び遅延素子5がクロックサイクル毎に与える遅延の遅延変動幅を適切に設定することにより、カウンタ回路6によって与えられるカウント値の初期においては正しく信号をキャプチャし、漸次カウント値をカウントアップし、あるカウント値においてキャプチャが不可能となるような設定が可能となる。この場合、排他的論理和回路7の出力信号として当初"0"が出力され、あるカウント値から"1"が出力されることになる。これを時系列に整列させると、初期のカウント値で"0"が並ぶことになるが、あるカウント値から反転して"1"が連続するようになる。   In this way, by combining the first flip-flop 1, the second flip-flop 2, the delay element 5, and the counter circuit 6, the timing of the second flip-flop 2 that captures the transmission signal via the wiring 4 is The clock signal 52 can be shifted every clock cycle. Further, by appropriately setting the initial delay value set by the delay element 5 and the delay fluctuation width of the delay given by the delay element 5 for each clock cycle, the signal is correctly transmitted at the initial stage of the count value given by the counter circuit 6. Capturing is performed, the count value is gradually incremented, and a setting that makes capture impossible at a certain count value is possible. In this case, “0” is initially output as an output signal of the exclusive OR circuit 7, and “1” is output from a certain count value. When these are arranged in time series, “0” is arranged at the initial count value, but “1” continues after being inverted from a certain count value.

このようにして得られた排他的論理和回路7の出力信号は、検知結果メモリ13へ格納される。検知結果メモリ13は例えばシフトレジスタで構成され、入力される排他的論理和回路7の出力信号を順次格納する。シフトレジスタの長さはカウンタ回路6のカウント値以上となるように構成され、カウンタ値が0からリセットされるまでのサイクル分の排他的論理和回路7の出力データを保持可能とする。   The output signal of the exclusive OR circuit 7 obtained in this way is stored in the detection result memory 13. The detection result memory 13 is composed of, for example, a shift register, and sequentially stores the output signal of the exclusive OR circuit 7 that is input. The length of the shift register is configured to be equal to or greater than the count value of the counter circuit 6, and can hold the output data of the exclusive OR circuit 7 for the cycle until the counter value is reset from 0.

検知結果メモリ13に格納された検知結果は、初期値保存メモリ12に格納された製造初期の検知結果と、比較回路14において比較される。また、回路の遅延は環境条件により一定の誤差が発生する可能性があるため、その誤差をキャンセルするためにバイアス回路15を用いて比較回路14で求められた差分のうち所定の値(バイアス値)以下の差分を同一とみなす。そのバイアス条件はバイアス制御信号54として外部より入力される。すなわち、判定結果は以下のように算出される。   The detection result stored in the detection result memory 13 is compared with the detection result in the initial stage of manufacture stored in the initial value storage memory 12 in the comparison circuit 14. Since a certain error may occur in the circuit delay depending on the environmental conditions, a predetermined value (bias value) among the differences obtained by the comparison circuit 14 using the bias circuit 15 to cancel the error. ) The following differences are considered the same. The bias condition is input from the outside as a bias control signal 54. That is, the determination result is calculated as follows.

異常の場合:|初期の検知結果 − 現在の検知結果|>バイアス値
正常の場合:|初期の検知結果 − 現在の検知結果|≦バイアス値
Abnormal: | Initial detection result-Current detection result |> Bias value Normal: | Initial detection result-Current detection result | ≤ Bias value

このようにして得られた判定結果は結果保持回路16に保持される。結果保持回路16は判定結果55を出力する。異常と判断された場合、これ以降の比較回路14における比較結果、つまりカウンタ回路6がカウントアップ中の比較結果は正しい結果とはならないため、カウントアップが終了する。そして、リセットされる時点でのデータを保持するために、カウンタ回路6のカウント結果を入力して、カウントアップのタイミングを結果保持回路16にて検出する。   The determination result obtained in this way is held in the result holding circuit 16. The result holding circuit 16 outputs a determination result 55. If it is determined that there is an abnormality, the subsequent comparison result in the comparison circuit 14, that is, the comparison result while the counter circuit 6 is counting up, is not a correct result, and thus the count-up is completed. In order to hold the data at the time of resetting, the count result of the counter circuit 6 is input, and the count holding timing is detected by the result holding circuit 16.

初期値保存メモリ12は保存制御回路17により制御され、製造初期における検知結果を格納する。保存制御回路17は初期化信号53及びカウンタ回路6のカウント値を入力する。保存制御回路17は初期値保存メモリ12を制御し、製造初期における検知結果メモリ13の内容を初期値保存メモリ12へコピーする。その際、検知結果メモリ13に製造初期における検知結果がそろっている必要があるため、保存制御回路17はカウンタ回路6のカウント値を入力してそのタイミングを取得する。また、初期値保存メモリ12は装置の稼動期間中は初期値を保持する必要があるため、電源が供給されない場合でもデータを保持できるように、例えば不揮発性RAMで構成することができる。   The initial value storage memory 12 is controlled by the storage control circuit 17 and stores detection results at the initial stage of manufacture. The storage control circuit 17 inputs the initialization signal 53 and the count value of the counter circuit 6. The storage control circuit 17 controls the initial value storage memory 12 and copies the contents of the detection result memory 13 at the initial manufacturing stage to the initial value storage memory 12. At this time, since it is necessary that the detection result memory 13 has the detection results at the initial stage of manufacture, the storage control circuit 17 inputs the count value of the counter circuit 6 and acquires the timing. In addition, since the initial value storage memory 12 needs to retain the initial value during the operation period of the apparatus, the initial value storage memory 12 can be configured by, for example, a nonvolatile RAM so that data can be retained even when power is not supplied.

配線のエレクトロマイグレーションによる劣化現象においては、一気に配線が断線に至るのではなく、劣化の初期は配線の抵抗値の上昇という形で劣化が顕在化する。すなわち、回路的にみると遅延値の上昇という形で測定することが可能である。本実施の形態にかかる半導体集積回路(EM劣化センサ)10では、初期における配線4の遅延情報を保存しておき、これと現在における配線4の遅延情報とを比較することによって、劣化初期の抵抗値上昇を検出することが可能となる。ここで、配線4の抵抗値の変動幅はプロセスの世代や環境条件によって変動するため、その条件に合わせて遅延素子5で制御する1サイクル毎の遅延変動幅やカウンタ回路6が出力する総カウント数は設計時点で個々の製品に合わせて設定される。このとき、1サイクル毎の遅延変動幅×カウンタ回路6の総カウント数=遅延素子の変動可能な総遅延時間、となる。   In the deterioration phenomenon due to the electromigration of the wiring, the wiring does not break at a stretch, but at the initial stage of the deterioration, the deterioration becomes obvious in the form of an increase in the resistance value of the wiring. That is, in terms of a circuit, it is possible to measure in the form of an increase in the delay value. In the semiconductor integrated circuit (EM deterioration sensor) 10 according to the present embodiment, the delay information of the wiring 4 at the initial stage is stored, and the resistance information at the initial stage of deterioration is compared with the delay information of the wiring 4 at the present time. It becomes possible to detect an increase in value. Here, since the variation range of the resistance value of the wiring 4 varies depending on the process generation and environmental conditions, the variation variation range for each cycle controlled by the delay element 5 according to the conditions and the total count output by the counter circuit 6. The number is set for each product at the time of design. At this time, the delay variation width per cycle × the total count number of the counter circuit 6 = the total delay time in which the delay elements can be varied.

次に、図2を用いて本実施の形態にかかる半導体集積回路10の動作について説明する。図2は本実施の形態にかかる半導体集積回路10の動作を説明するためのタイミングチャートである。本実施の形態では説明を簡略化するために、カウンタ回路6の出力を3ビットのデジタル信号とした。また、カウンタ回路6のカウンタ値は最初"000"からスタートし順次カウントアップする。そして"111"まで到達した時点でリセットされ、再び"000"から順次カウントアップされる。また、図2に示すようにカウンタ回路6の出力はクロック信号52と同期して出力される。   Next, the operation of the semiconductor integrated circuit 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the semiconductor integrated circuit 10 according to the present embodiment. In this embodiment, in order to simplify the explanation, the output of the counter circuit 6 is a 3-bit digital signal. Further, the counter value of the counter circuit 6 starts from “000” at the beginning and sequentially counts up. Then, it is reset when it reaches “111”, and is sequentially counted up again from “000”. As shown in FIG. 2, the output of the counter circuit 6 is output in synchronization with the clock signal 52.

遅延素子5が出力する遅延クロック信号56は、クロック信号52に対して図2の矢印で示した幅(遅延値)だけ遅延している。クロック信号52に対する遅延クロック信号56の遅延値はカウント値がカウントアップされるにつれて大きくなる。   The delayed clock signal 56 output from the delay element 5 is delayed from the clock signal 52 by the width (delay value) indicated by the arrow in FIG. The delay value of the delayed clock signal 56 with respect to the clock signal 52 increases as the count value is counted up.

また、図2に示すように第1のフリップフロップ1の出力はクロック信号52と同期して出力される。また、第2のフリップフロップ2の出力は遅延クロック信号56と同期して出力される。また、第3のフリップフロップ3の出力はクロック信号52と同期して出力される。   As shown in FIG. 2, the output of the first flip-flop 1 is output in synchronization with the clock signal 52. The output of the second flip-flop 2 is output in synchronization with the delayed clock signal 56. The output of the third flip-flop 3 is output in synchronization with the clock signal 52.

図2に示すように、T1のタイミングではクロック信号52と遅延クロック信号56は同時に立ち上がる。そして、T1のタイミングで第1のフリップフロップ1からデータ信号"1"(ハイレベル)が出力される。そして、T2のタイミングにおいてクロック信号52が立ち上がり、第3のフリップフロップ3は第1のフリップフロップ1からのデータ信号"1"を受信し、データ信号"1"を出力する。また、T2のタイミングから所定の時間遅延したT2´のタイミングで遅延クロック信号56が立ち上がる。このT2´のタイミングで第2のフリップフロップ2は第1のフリップフロップ1からのデータ信号"1"を受信し、データ信号"1"を出力する。   As shown in FIG. 2, at the timing T1, the clock signal 52 and the delayed clock signal 56 rise simultaneously. Then, the data signal “1” (high level) is output from the first flip-flop 1 at the timing of T1. Then, the clock signal 52 rises at the timing T2, and the third flip-flop 3 receives the data signal “1” from the first flip-flop 1 and outputs the data signal “1”. Further, the delayed clock signal 56 rises at a timing T2 ′ delayed by a predetermined time from the timing T2. At the timing T2 ′, the second flip-flop 2 receives the data signal “1” from the first flip-flop 1 and outputs the data signal “1”.

このとき、第2のフリップフロップ2から出力されるデータ信号"1"と第3のフリップフロップ3から出力されるデータ信号"1"は一致しているので、排他的論理和回路7の出力は"0"(ローレベル)となる。そして、排他的論理和回路7の出力が"0"であるので、検知結果メモリ13は「xxxxxxx0」を出力する。   At this time, since the data signal “1” output from the second flip-flop 2 and the data signal “1” output from the third flip-flop 3 match, the output of the exclusive OR circuit 7 is “0” (low level). Since the output of the exclusive OR circuit 7 is “0”, the detection result memory 13 outputs “xxxxxxxx0”.

同様に、T2のタイミングで第1のフリップフロップ1からデータ信号"0"が出力される。そして、T3のタイミングにおいてクロック信号52が立ち上がり、第3のフリップフロップ3は第1のフリップフロップ1からのデータ信号"0"を受信し、データ信号"0"を出力する。また、T3のタイミングから所定の時間遅延したT3´のタイミングで遅延クロック信号56が立ち上がる。このT3´のタイミングで第2のフリップフロップ2は第1のフリップフロップ1からのデータ信号"0"を受信し、データ信号"0"を出力する。   Similarly, the data signal “0” is output from the first flip-flop 1 at the timing of T2. Then, the clock signal 52 rises at the timing T3, and the third flip-flop 3 receives the data signal “0” from the first flip-flop 1 and outputs the data signal “0”. Further, the delayed clock signal 56 rises at a timing T3 ′ delayed by a predetermined time from the timing T3. At the timing T3 ′, the second flip-flop 2 receives the data signal “0” from the first flip-flop 1 and outputs the data signal “0”.

このとき、第2のフリップフロップ2から出力されるデータ信号"0"と第3のフリップフロップ3から出力されるデータ信号"0"は一致しているので、排他的論理和回路7の出力は"0"となる。そして、排他的論理和回路7の出力が"0"であるので、検知結果メモリ13は「xxxxxx00」を出力する。
以降、第2のフリップフロップ2がデータ信号を正しく受信している限り、排他的論理和回路7の出力は"0"となる。
At this time, since the data signal “0” output from the second flip-flop 2 and the data signal “0” output from the third flip-flop 3 match, the output of the exclusive OR circuit 7 is It becomes “0”. Since the output of the exclusive OR circuit 7 is “0”, the detection result memory 13 outputs “xxxxxxxx00”.
Thereafter, as long as the second flip-flop 2 correctly receives the data signal, the output of the exclusive OR circuit 7 becomes “0”.

T6のタイミングで第1のフリップフロップ1からデータ信号"0"が出力される。そして、T7のタイミングにおいてクロック信号52が立ち上がり、第3のフリップフロップ3は第1のフリップフロップ1からのデータ信号"0"を受信し、データ信号"0"を出力する。一方、T7のタイミングから所定の時間遅延したT7´のタイミングで遅延クロック信号56が立ち上がる。しかし、この場合はT7´のタイミングにおいて第2のフリップフロップ2は第1のフリップフロップ1からのデータ信号"0"を正しく受信することができないため、第2のフリップフロップ2から出力されるデータ信号は"1"となる。   The data signal “0” is output from the first flip-flop 1 at the timing of T6. At time T7, the clock signal 52 rises, and the third flip-flop 3 receives the data signal “0” from the first flip-flop 1 and outputs the data signal “0”. On the other hand, the delayed clock signal 56 rises at a timing T7 ′ delayed by a predetermined time from the timing T7. However, in this case, since the second flip-flop 2 cannot correctly receive the data signal “0” from the first flip-flop 1 at the timing of T7 ′, the data output from the second flip-flop 2 The signal is “1”.

このとき、第2のフリップフロップ2から出力されるデータ信号"1"と第3のフリップフロップ3から出力されるデータ信号"0"は一致しないので、排他的論理和回路7の出力は"1"となる。そして、排他的論理和回路7の出力が"1"であるので、検知結果メモリ13は「xx000001」を出力する。   At this time, since the data signal “1” output from the second flip-flop 2 and the data signal “0” output from the third flip-flop 3 do not match, the output of the exclusive OR circuit 7 is “1”. "Become. Since the output of the exclusive OR circuit 7 is “1”, the detection result memory 13 outputs “xx000001”.

同様に、T7のタイミングで第1のフリップフロップ1からデータ信号"1"が出力される。そして、T8のタイミングにおいてクロック信号52が立ち上がり、第3のフリップフロップ3は第1のフリップフロップ1からのデータ信号"1"を受信し、データ信号"1"を出力する。一方、T8のタイミングから所定の時間遅延したT8´のタイミングで遅延クロック信号56が立ち上がる。しかし、この場合もT8´のタイミングにおいて第2のフリップフロップ2は第1のフリップフロップ1からのデータ信号"1"を正しく受信することができないため、第2のフリップフロップ2から出力されるデータ信号は"0"となる。   Similarly, the data signal “1” is output from the first flip-flop 1 at the timing of T7. At time T8, the clock signal 52 rises, and the third flip-flop 3 receives the data signal “1” from the first flip-flop 1 and outputs the data signal “1”. On the other hand, the delayed clock signal 56 rises at a timing T8 ′ delayed by a predetermined time from the timing T8. However, in this case as well, the second flip-flop 2 cannot correctly receive the data signal “1” from the first flip-flop 1 at the timing T8 ′. The signal is “0”.

このとき、第2のフリップフロップ2から出力されるデータ信号"0"と第3のフリップフロップ3から出力されるデータ信号"1"は一致しないので、排他的論理和回路7の出力は"1"となる。そして、排他的論理和回路7の出力が"1"であるので、検知結果メモリ13は「x0000011」を出力する。   At this time, since the data signal “0” output from the second flip-flop 2 and the data signal “1” output from the third flip-flop 3 do not match, the output of the exclusive OR circuit 7 is “1”. "Become. Since the output of the exclusive OR circuit 7 is “1”, the detection result memory 13 outputs “x0000011”.

このように、初期段階では遅延素子5の遅延値が小さいため、第2のフリップフロップ2は第1のフリップフロップ1からのデータ信号を正しく受信できる。よって、排他的論理和回路7の出力は"0"となる。しかし、T7´のタイミングにおいて第2のフリップフロップ2がデータ信号の受信に失敗し、その結果排他的論和回路7の出力が"1"となる。第2のフリップフロップ2から出力されるデータ信号は、第3のフリップフロップ3から出力されるデータ信号と比べて1サイクルずれることになる。よって、以降は排他的論理和回路7の出力は"1"に固定される。その結果、検知結果メモリ13には、初期段階では"0"、その後に"1"が並ぶビットパターンが徐々に保持され、8サイクル目でこの結果のビットパターンが保持される。同時に、比較回路14及びバイアス回路15によって初期値保存メモリ12の出力との比較が実行され、カウンタ出力"111"のタイミングにおいて結果保持回路16の内容が書き換えられる。   Thus, since the delay value of the delay element 5 is small at the initial stage, the second flip-flop 2 can correctly receive the data signal from the first flip-flop 1. Therefore, the output of the exclusive OR circuit 7 is “0”. However, at the timing T7 ′, the second flip-flop 2 fails to receive the data signal, and as a result, the output of the exclusive OR circuit 7 becomes “1”. The data signal output from the second flip-flop 2 is shifted by one cycle compared to the data signal output from the third flip-flop 3. Therefore, thereafter, the output of the exclusive OR circuit 7 is fixed to “1”. As a result, the detection result memory 13 gradually holds the bit pattern in which “0” and “1” are arranged in the initial stage, and the bit pattern of this result is held in the eighth cycle. At the same time, comparison with the output of the initial value storage memory 12 is executed by the comparison circuit 14 and the bias circuit 15, and the contents of the result holding circuit 16 are rewritten at the timing of the counter output “111”.

図3は本実施の形態にかかる半導体集積回路(EM劣化センサ)10の動作原理を説明するための図である。図3に示す遅延素子5が出力する遅延クロック56は、カウンタ回路6のカウント値が増加するにつれて遅延素子5がクロック信号52に与える遅延値が増加している状態を示している。つまり、図3に示す遅延クロック56のT1´は図2の遅延クロック56のT1´に対応し、図3に示す遅延クロック56のT8´は図2の遅延クロック56のT8´に対応している。   FIG. 3 is a diagram for explaining the operation principle of the semiconductor integrated circuit (EM deterioration sensor) 10 according to the present embodiment. The delay clock 56 output from the delay element 5 shown in FIG. 3 shows a state in which the delay value that the delay element 5 gives to the clock signal 52 increases as the count value of the counter circuit 6 increases. That is, T1 ′ of the delay clock 56 shown in FIG. 3 corresponds to T1 ′ of the delay clock 56 of FIG. 2, and T8 ′ of the delay clock 56 shown in FIG. 3 corresponds to T8 ′ of the delay clock 56 of FIG. Yes.

図3に示すように配線4の抵抗値が低い場合(初期の抵抗値)は、配線4の抵抗値が増加した後の場合よりも遅延が小さい。よって、配線4の抵抗値が低い場合、第2のフリップフロップ2はT4´のタイミングまでは第1のフリップフロップ1からのデータ信号を正常に受信することができる。しかし、T5´のタイミング以降では、配線4の遅延が小さいために第1のフリップフロップ1からのデータ信号を正常に受信することができなくなる。このときの、検知結果メモリ13の出力は「00001111」となる。   As shown in FIG. 3, when the resistance value of the wiring 4 is low (initial resistance value), the delay is smaller than that after the resistance value of the wiring 4 is increased. Therefore, when the resistance value of the wiring 4 is low, the second flip-flop 2 can normally receive the data signal from the first flip-flop 1 until the timing T4 ′. However, after the timing of T5 ′, the data signal from the first flip-flop 1 cannot be normally received because the delay of the wiring 4 is small. At this time, the output of the detection result memory 13 is “00001111”.

一方、配線4の抵抗値が増加した後の場合、第2のフリップフロップ2はT6´のタイミングまでは第1のフリップフロップ1からのデータ信号を正常に受信することができる。しかし、T7´のタイミング以降では、第1のフリップフロップ1からのデータ信号を正常に受信することができなくなる。このときの、検知結果メモリ13の出力は「00000011」となる。   On the other hand, after the resistance value of the wiring 4 is increased, the second flip-flop 2 can normally receive the data signal from the first flip-flop 1 until the timing T6 ′. However, after the timing T7 ′, the data signal from the first flip-flop 1 cannot be normally received. At this time, the output of the detection result memory 13 is “00000011”.

このように、配線4の抵抗値が増加するにつれて配線4の遅延が増加し、この遅延の増加を遅延クロック信号56の遅延量を用いて検出することで配線4の劣化状態を検知することができる。つまり、配線4の初期状態(抵抗値が低い状態)における検知結果メモリ13の出力(「00001111」)を初期値保存メモリに保存しておき、この値と配線4の抵抗値が増加した後における検知結果メモリ13の出力(「00000011」)とを比較回路14で比較することで、配線4の劣化状態を検知することができる。   In this way, the delay of the wiring 4 increases as the resistance value of the wiring 4 increases, and the deterioration state of the wiring 4 can be detected by detecting this increase in delay using the delay amount of the delay clock signal 56. it can. In other words, the output (“000011111”) of the detection result memory 13 in the initial state (low resistance value) of the wiring 4 is stored in the initial value storage memory, and after this value and the resistance value of the wiring 4 increase. By comparing the output (“00000011”) of the detection result memory 13 with the comparison circuit 14, the deterioration state of the wiring 4 can be detected.

以上で説明した本実施の形態にかかる半導体集積回路により、実際の動作条件下においてエレクトロマイグレーションの劣化現象を検知すると共に、故障の兆候を検知することが可能な半導体集積回路を提供することが可能となる。つまり、半導体集積回路の製造初期における配線4の抵抗と、現在の配線4の抵抗とを動作時に比較する手法を組み入れることで、エレクトロマイグレーションによる配線劣化の兆候である抵抗値の変動を検知することができる。   With the semiconductor integrated circuit according to the present embodiment described above, it is possible to provide a semiconductor integrated circuit capable of detecting a deterioration phenomenon of electromigration under actual operating conditions and detecting signs of failure. It becomes. In other words, by incorporating a method of comparing the resistance of the wiring 4 at the initial stage of manufacture of the semiconductor integrated circuit and the resistance of the current wiring 4 at the time of operation, it is possible to detect a change in resistance value that is an indication of wiring deterioration due to electromigration Can do.

特許文献1乃至4に開示されている技術は、エレクトロマイグレーション現象を検知するために外部にテスタなどの試験機器を必要とする。このため、これらの技術は半導体集積回路の出荷前試験にのみ適用可能であり、出荷後の個々の半導体集積回路におけるエレクトロマイグレーション劣化現象を検知することができなかった。また、特許文献5、6に開示されている技術は断線検知のみ行うように構成されているため、予防保守を行うための兆候の検知を行うことができなかった。しかし、本実施の形態にかかる半導体集積回路では、半導体集積回路の製造初期における配線4の抵抗と、現在の配線4の抵抗とを動作時に比較する手法を組み入れている。よって、出荷後の個々の半導体集積回路におけるエレクトロマイグレーション劣化現象を検知することができ、また配線劣化の兆候である抵抗値の変動を検知することができる。   The techniques disclosed in Patent Documents 1 to 4 require a test device such as a tester outside in order to detect the electromigration phenomenon. For this reason, these techniques can be applied only to the pre-shipment test of the semiconductor integrated circuit, and the electromigration deterioration phenomenon in each semiconductor integrated circuit after the shipment cannot be detected. In addition, since the techniques disclosed in Patent Documents 5 and 6 are configured to perform only disconnection detection, it is not possible to detect signs for performing preventive maintenance. However, the semiconductor integrated circuit according to the present embodiment incorporates a method of comparing the resistance of the wiring 4 at the initial stage of manufacture of the semiconductor integrated circuit and the resistance of the current wiring 4 during operation. Therefore, it is possible to detect an electromigration deterioration phenomenon in each semiconductor integrated circuit after shipment, and it is possible to detect a change in resistance value that is an indication of wiring deterioration.

また、本実施の形態にかかる半導体集積回路の試験方法は、次の工程を有する。
クロック信号52に基づき第1のフリップフロップ1を駆動して、当該クロック信号52のクロックサイクル毎にトグルするデータを入力する工程。第1のフリップフロップ1からの出力信号を配線4に入力する工程。クロック信号52に基づきカウント値を生成し、当該カウント値に応じてクロック信号を遅延させた遅延クロック信号56を生成する工程。遅延クロック信号56に基づき第2のフリップフロップ2を駆動して、配線4からの出力信号を入力する工程。クロック信号52に基づき第3のフリップフロップ3を駆動して、第1のフリップフロップ1からの出力信号を入力する工程。第2及び第3のフリップフロップ2、3からの出力信号の排他的論理和を出力する工程。
The semiconductor integrated circuit testing method according to the present embodiment includes the following steps.
A step of driving the first flip-flop 1 based on the clock signal 52 and inputting data to be toggled every clock cycle of the clock signal 52. A step of inputting an output signal from the first flip-flop 1 to the wiring 4. A step of generating a count value based on the clock signal 52 and generating a delayed clock signal 56 obtained by delaying the clock signal according to the count value. A step of driving the second flip-flop 2 based on the delayed clock signal 56 and inputting an output signal from the wiring 4. A step of driving the third flip-flop 3 based on the clock signal 52 and inputting an output signal from the first flip-flop 1. A step of outputting an exclusive OR of output signals from the second and third flip-flops 2 and 3;

なお、本実施の形態にかかる半導体集積回路の試験方法は、次の工程を備えていてもよい。排他的論理和の出力を保持する工程。排他的論理和の出力と配線4の製造初期における排他的論理和の出力とを比較して配線4の劣化を判定する工程。   Note that the semiconductor integrated circuit testing method according to the present embodiment may include the following steps. Holding the output of the exclusive OR. A step of comparing the output of the exclusive OR and the output of the exclusive OR in the initial stage of manufacturing the wiring 4 to determine the deterioration of the wiring 4.

本実施の形態にかかる半導体集積回路の試験方法においても、上記の半導体集積回路と同様の効果を得ることができる。   In the semiconductor integrated circuit testing method according to the present embodiment, the same effects as those of the semiconductor integrated circuit can be obtained.

実施の形態2
以下、本発明の実施の形態2について説明する。図4は本実施の形態にかかる半導体集積回路20を説明するためのブロック図である。本実施の形態にかかる半導体集積回路20は複数のEM劣化センサ10_1〜10_nを備える(nは正の整数)。データ信号51、クロック信号52、初期化信号53は各EM劣化センサ10_1〜10_nに供給される。ここで、各EM劣化センサ10_1〜10_nに供給されるデータ信号51、クロック信号52、初期化信号53は同じ信号である。
Embodiment 2
The second embodiment of the present invention will be described below. FIG. 4 is a block diagram for explaining the semiconductor integrated circuit 20 according to the present embodiment. The semiconductor integrated circuit 20 according to the present embodiment includes a plurality of EM deterioration sensors 10_1 to 10_n (n is a positive integer). The data signal 51, the clock signal 52, and the initialization signal 53 are supplied to the EM deterioration sensors 10_1 to 10_n. Here, the data signal 51, the clock signal 52, and the initialization signal 53 supplied to the EM deterioration sensors 10_1 to 10_n are the same signal.

一方、バイアス制御信号54はEM劣化センサ10_1〜10_nごとに異なる値が与えられる。また、各EM劣化センサ10_1〜10_nの検知結果は集計回路21へ出力される。集計回路21は、EM劣化センサ10_1〜10_nから出力された判定結果をカウントし、この判定結果に基づいてエラー信号を出力する。例えば、集計回路21は、異常である判定結果が正常である判定結果よりも多い場合にエラー信号57を出力する。なお、本実施の形態にかかる半導体集積回路20に用いられるEM劣化センサ10_1〜10_nは、実施の形態1にかかる半導体集積回路(EM劣化センサ)10と同様の構成であるので詳細な説明は省略する。   On the other hand, the bias control signal 54 is given a different value for each of the EM deterioration sensors 10_1 to 10_n. The detection results of the EM deterioration sensors 10_1 to 10_n are output to the totaling circuit 21. The aggregation circuit 21 counts the determination results output from the EM deterioration sensors 10_1 to 10_n, and outputs an error signal based on the determination results. For example, the counting circuit 21 outputs the error signal 57 when the determination result that is abnormal is larger than the determination result that is normal. The EM deterioration sensors 10_1 to 10_n used in the semiconductor integrated circuit 20 according to the present embodiment have the same configuration as that of the semiconductor integrated circuit (EM deterioration sensor) 10 according to the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted. To do.

本実施の形態にかかる半導体集積回路20では、同一構成の複数のEM劣化センサ10_1〜10_nを備え、その判定結果を集計回路21で集計し、多数決にて最終的なエラーを判定することができる。このような構成をとることで、一部のEM劣化センサが誤動作したとしても、その影響を排除することが可能となる。   The semiconductor integrated circuit 20 according to the present embodiment includes a plurality of EM deterioration sensors 10_1 to 10_n having the same configuration, and the determination results are totaled by the totaling circuit 21, and a final error can be determined by majority vote. . By adopting such a configuration, even if some EM deterioration sensors malfunction, it is possible to eliminate the influence.

近年の半導体プロセスにおいては、配線の幅及び膜厚のばらつきが増加する傾向にある。従って、実施の形態1にかかるEM劣化センサ10を1組しか備えなかった場合、検知対象である配線4の配線幅や配線4の膜厚にばらつきがあると、他の配線全てが十分な寿命を保っていたとしても、期待される寿命よりも早く故障を検知することになる。これに対して本実施の形態にかかる半導体集積回路20では、複数のEM劣化センサ10_1〜10_nを備えており、各EM劣化センサ10_1〜10_nの判定結果から多数決により最終的なエラー信号57を生成している。このため、検知対象である配線4の配線幅や配線4の膜厚にばらつきがあった場合でも、配線にばらつきがあるEM劣化センサの検知結果を排除することができるので、より正確に配線の劣化を検知することができる。   In recent semiconductor processes, variations in wiring width and film thickness tend to increase. Therefore, when only one set of the EM deterioration sensor 10 according to the first embodiment is provided, if the wiring width of the wiring 4 to be detected and the film thickness of the wiring 4 vary, all the other wirings have a sufficient lifetime. Even if this is maintained, the failure is detected earlier than the expected life. In contrast, the semiconductor integrated circuit 20 according to the present embodiment includes a plurality of EM deterioration sensors 10_1 to 10_n, and generates a final error signal 57 by majority from the determination results of the EM deterioration sensors 10_1 to 10_n. doing. For this reason, even if there is a variation in the wiring width or the film thickness of the wiring 4 to be detected, the detection result of the EM deterioration sensor having a variation in the wiring can be eliminated, so that the wiring can be more accurately performed. Degradation can be detected.

実施の形態3
以下、本発明の実施の形態3について説明する。図5は本実施の形態にかかる半導体集積回路30を説明するためのブロック図である。本実施の形態にかかる半導体集積回路30は、図1に示す実施の形態1にかかる半導体集積回路10が備える構成要素のうちの一部を備えている。
Embodiment 3
The third embodiment of the present invention will be described below. FIG. 5 is a block diagram for explaining the semiconductor integrated circuit 30 according to the present embodiment. The semiconductor integrated circuit 30 according to the present embodiment includes some of the components included in the semiconductor integrated circuit 10 according to the first embodiment shown in FIG.

すなわち、図5に示す本実施の形態にかかる半導体集積回路30は、クロック信号52に基づきカウント値を生成し、所定のカウント値に達するとカウント値をリセットするカウンタ回路6と、カウンタ回路6のカウント値に応じてクロック信号52を遅延させた遅延クロック信号56を生成する遅延素子5と、クロック信号52に基づき駆動し、クロック信号52のクロックサイクル毎にトグルするデータを入力する第1のフリップフロップ1と、を備える。更に、第1のフリップフロップ1からの出力信号を入力する配線4と、遅延クロック信号56に基づき駆動し、配線4からの出力信号を入力する第2のフリップフロップ2と、クロック信号52に基づき駆動し、第1のフリップフロップ1からの出力信号を入力する第3のフリップフロップ3と、第2及び第3のフリップフロップ2、3からの出力信号を入力し、出力信号の排他的論理和を出力する排他的論理和回路7と、を有する。なお、本実施の形態にかかる半導体集積回路30の動作は実施の形態1にかかる半導体集積回路10の動作と基本的には同様であるので重複した説明は省略する。   That is, the semiconductor integrated circuit 30 according to the present embodiment shown in FIG. 5 generates a count value based on the clock signal 52 and resets the count value when the count value reaches a predetermined count value. A delay element 5 that generates a delayed clock signal 56 obtained by delaying the clock signal 52 according to the count value, and a first flip-flop that is driven based on the clock signal 52 and inputs data that toggles every clock cycle of the clock signal 52. 1 is provided. Further, based on the wiring 4 that inputs the output signal from the first flip-flop 1, the second flip-flop 2 that inputs the output signal from the wiring 4, and the clock signal 52. The third flip-flop 3 that inputs the output signal from the first flip-flop 1 and the output signals from the second and third flip-flops 2 and 3 are input, and the exclusive OR of the output signals is input. And an exclusive OR circuit 7 for outputting. Note that the operation of the semiconductor integrated circuit 30 according to the present embodiment is basically the same as the operation of the semiconductor integrated circuit 10 according to the first embodiment, and therefore redundant description is omitted.

本実施の形態にかかる半導体集積回路30においても、実際の動作条件下においてエレクトロマイグレーションの劣化現象を検知すると共に、故障の兆候を検知することが可能な半導体集積回路を提供することが可能となる。   Also in the semiconductor integrated circuit 30 according to the present embodiment, it is possible to provide a semiconductor integrated circuit capable of detecting a deterioration phenomenon of electromigration under actual operating conditions and detecting signs of failure. .

以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。   Although the present invention has been described with reference to the above embodiment, the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and can be made by those skilled in the art within the scope of the invention of the claims of the claims of the present application. It goes without saying that various modifications, corrections, and combinations are included.

1 第1のフリップフロップ
2 第2のフリップフロップ
3 第3のフリップフロップ
4 配線(劣化検知対象)
5 遅延素子
6 カウンタ回路
7 排他的論理和回路
8、9 バッファ
10 半導体集積回路(EM劣化センサ)
11 遅延制御回路
12 初期値保存メモリ
13 検知結果メモリ
14 比較回路
15 バイアス回路
16 結果保持回路
17 保存制御回路
20 半導体集積回路
21 集計回路
30 半導体集積回路(EM劣化センサ)
51 データ信号
52 クロック信号
53 初期化信号
54 バイアス制御信号
55 判定結果
56 遅延クロック信号
57 エラー信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st flip-flop 2 2nd flip-flop 3 3rd flip-flop 4 Wiring (deterioration detection object)
5 Delay element 6 Counter circuit 7 Exclusive OR circuit 8, 9 Buffer 10 Semiconductor integrated circuit (EM degradation sensor)
11 Delay control circuit 12 Initial value storage memory 13 Detection result memory 14 Comparison circuit 15 Bias circuit 16 Result holding circuit 17 Storage control circuit 20 Semiconductor integrated circuit 21 Aggregation circuit 30 Semiconductor integrated circuit (EM deterioration sensor)
51 Data signal 52 Clock signal 53 Initialization signal 54 Bias control signal 55 Determination result 56 Delayed clock signal 57 Error signal

Claims (10)

クロック信号に基づきカウント値を生成し、所定のカウント値に達するとカウント値をリセットするカウンタ回路と、
前記カウンタ回路のカウント値に応じて前記クロック信号を遅延させた遅延クロック信号を生成する遅延素子と、
前記クロック信号に基づき駆動し、当該クロック信号のクロックサイクル毎にトグルするデータを入力する第1のフリップフロップと、
前記第1のフリップフロップからの出力信号を入力する配線と、
前記遅延クロック信号に基づき駆動し、前記配線からの出力信号を入力する第2のフリップフロップと、
前記クロック信号に基づき駆動し、前記第1のフリップフロップからの出力信号を入力する第3のフリップフロップと、
前記第2及び第3のフリップフロップからの出力信号をそれぞれ入力し、当該出力信号の排他的論理和を出力する排他的論理和回路と、
を有する半導体集積回路。
A counter circuit that generates a count value based on the clock signal and resets the count value when a predetermined count value is reached;
A delay element that generates a delayed clock signal obtained by delaying the clock signal in accordance with a count value of the counter circuit;
A first flip-flop that is driven based on the clock signal and inputs data that toggles every clock cycle of the clock signal;
Wiring for inputting an output signal from the first flip-flop;
A second flip-flop driven based on the delayed clock signal and receiving an output signal from the wiring;
A third flip-flop driven based on the clock signal and receiving an output signal from the first flip-flop;
An exclusive OR circuit that inputs an output signal from each of the second and third flip-flops and outputs an exclusive OR of the output signals;
A semiconductor integrated circuit.
前記排他的論理和回路の出力を保持する検知結果メモリと、
前記配線の製造初期における前記排他的論理和回路の出力を保持する初期値保存メモリと、
前記検知結果メモリの出力と前記初期値保存メモリの出力とを比較する比較回路と、
前記比較回路の出力信号に基づき求められた前記配線の劣化に関する判定結果を保持する結果保持回路と、を更に備える請求項1に記載の半導体集積回路。
A detection result memory for holding the output of the exclusive OR circuit;
An initial value storage memory for holding an output of the exclusive OR circuit at the initial stage of manufacturing the wiring;
A comparison circuit for comparing the output of the detection result memory and the output of the initial value storage memory;
The semiconductor integrated circuit according to claim 1, further comprising: a result holding circuit that holds a determination result relating to deterioration of the wiring obtained based on an output signal of the comparison circuit.
初期化信号及び前記カウンタ回路のカウント値を入力し、前記検知結果メモリの値を前記初期値保存メモリにコピーするように指示する信号を前記初期値保存メモリに出力する保存制御回路と、
バイアス制御信号と前記比較回路の出力信号とを入力し、前記比較回路の出力信号の値をバイアス値に応じて修正するバイアス回路と、を更に備える請求項2に記載の半導体集積回路。
A storage control circuit that inputs an initialization signal and a count value of the counter circuit, and outputs a signal instructing to copy the value of the detection result memory to the initial value storage memory, to the initial value storage memory;
The semiconductor integrated circuit according to claim 2, further comprising: a bias circuit that inputs a bias control signal and an output signal of the comparison circuit, and corrects a value of the output signal of the comparison circuit according to a bias value.
前記バイアス回路は、前記比較回路で求められた前記検知結果メモリの出力と前記初期値保存メモリの出力との差分が所定の値以下である場合、前記検知結果メモリの出力と前記初期値保存メモリの出力を同一とみなす、請求項3に記載の半導体集積回路。   When the difference between the output of the detection result memory obtained by the comparison circuit and the output of the initial value storage memory is equal to or less than a predetermined value, the bias circuit outputs the detection result memory and the initial value storage memory. The semiconductor integrated circuit according to claim 3, wherein the outputs are regarded as the same. 前記結果保持回路は、前記検知結果メモリの出力と前記初期値保存メモリの出力との差分が所定の値以下である場合に正常であるという判定結果を保持し、前記検知結果メモリの出力と前記初期値保存メモリの出力との差分が所定の値よりも大きい場合に異常であるという判定結果を保持する、請求項2乃至4のいずれか一項に記載の半導体集積回路。   The result holding circuit holds a determination result that is normal when a difference between an output of the detection result memory and an output of the initial value storage memory is a predetermined value or less, and outputs the detection result memory and the output 5. The semiconductor integrated circuit according to claim 2, wherein a determination result indicating an abnormality is held when a difference from an output of the initial value storage memory is larger than a predetermined value. 6. 複数の請求項2乃至5のいずれかに記載の半導体集積回路と、
前記複数の半導体集積回路からの前記配線の劣化に関する判定結果をそれぞれ入力し、当該判定結果に基づきエラー信号を出力する集計回路と、を備える半導体集積回路。
A plurality of semiconductor integrated circuits according to any one of claims 2 to 5;
A semiconductor integrated circuit comprising: a totaling circuit that inputs a determination result regarding deterioration of the wiring from the plurality of semiconductor integrated circuits and outputs an error signal based on the determination result.
前記集計回路は、前記配線の劣化に関する判定結果のうち、異常と判断した半導体集積回路の数が正常と判断した半導体集積回路の数を上回った場合にエラー信号を出力する、請求項6に記載の半導体集積回路。   The summing circuit outputs an error signal when the number of semiconductor integrated circuits determined to be abnormal exceeds the number of semiconductor integrated circuits determined to be normal among the determination results regarding the deterioration of the wiring. Semiconductor integrated circuit. 前記配線は前記半導体集積回路の製造に利用されるプロセスの設計ルールにおいて最も細い配線である、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の半導体集積回路。   The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the wiring is the thinnest wiring in a design rule of a process used for manufacturing the semiconductor integrated circuit. クロック信号に基づき第1のフリップフロップを駆動して、当該クロック信号のクロックサイクル毎にトグルするデータを入力し、
前記第1のフリップフロップからの出力信号を配線に入力し、
前記クロック信号に基づきカウント値を生成し、当該カウント値に応じて前記クロック信号を遅延させた遅延クロック信号を生成し、
前記遅延クロック信号に基づき第2のフリップフロップを駆動して、前記配線からの出力信号を入力し、
前記クロック信号に基づき第3のフリップフロップを駆動して、前記第1のフリップフロップからの出力信号を入力し、
前記第2及び第3のフリップフロップからの出力信号の排他的論理和を出力する、半導体集積回路の試験方法。
The first flip-flop is driven based on the clock signal, and data that toggles every clock cycle of the clock signal is input.
The output signal from the first flip-flop is input to the wiring,
Generate a count value based on the clock signal, generate a delayed clock signal obtained by delaying the clock signal according to the count value,
Based on the delayed clock signal, the second flip-flop is driven to input an output signal from the wiring,
Driving a third flip-flop based on the clock signal, and inputting an output signal from the first flip-flop,
A test method for a semiconductor integrated circuit, which outputs an exclusive OR of output signals from the second and third flip-flops.
前記排他的論理和の出力を保持し、
前記排他的論理和の出力と前記配線の製造初期における前記排他的論理和の出力とを比較して前記配線の劣化を判定する、請求項9に記載の半導体集積回路の試験方法。
Holding the output of the exclusive OR,
The test method for a semiconductor integrated circuit according to claim 9, wherein the deterioration of the wiring is determined by comparing the output of the exclusive OR and the output of the exclusive OR in the initial stage of manufacturing the wiring.
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