JPH03204951A - バーンイン回路を有する半導体装置 - Google Patents

バーンイン回路を有する半導体装置

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JPH03204951A
JPH03204951A JP2053948A JP5394890A JPH03204951A JP H03204951 A JPH03204951 A JP H03204951A JP 2053948 A JP2053948 A JP 2053948A JP 5394890 A JP5394890 A JP 5394890A JP H03204951 A JPH03204951 A JP H03204951A
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岩崎 智信
Koichi Konuma
弘一 小沼
Masahito Mihashi
雅人 三橋
Takeshi Kitahara
北原 毅
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    • G01R31/28Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851Testing of integrated circuits [IC]
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    • G01R31/2856Internal circuit aspects, e.g. built-in test features; Test chips; Measuring material aspects, e.g. electro migration [EM]
    • GPHYSICS
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    • G01R31/2884Testing of integrated circuits [IC] using dedicated test connectors, test elements or test circuits on the IC under test

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  • For Increasing The Reliability Of Semiconductor Memories (AREA)
  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の概要〕 チップ内にバーンイン回路を内蔵させた半導体装置に関
し、 チップ内にバーンイン試験回路の一部を内蔵させること
で、バーンイン試験装置の出力上限値をこえる動作周波
数のLSIに対して、LSIの通常動作周波数での試験
が可能になるようにすることを目的とし、 半導体装置を通常動作モード/バーンイン試験モードに
設定する試験モード設定回路と、該設定回路が試験モー
ド設定出力を生じるとき動作して、外部入力クロックと
同期し半導体装置の通常動作周波数より高い周波数のク
ロックを出力するクロック発生回路と、該設定回路が試
験モード設定出力を生じるとき、前記外部入力クロック
に代えて、クロック発生回路の出力クロックを内部回路
へ出力するゲート回路とをチップ内に設けた構成とする
〔産業上の利用分野〕
本発明は、チップ内にバーンイン回路を内蔵させた半導
体装置に関する。
近年の半導体装置(LSI)は高集積化、高速化が進ん
でおり、か\る高集積化、高速化LSIの信頼性を保証
することが重要な問題になっている。
LSI等の信頼性を高めるために行なわれる試験のうち
、初期不良即ち製造段階で発生した物理的、電気的に弱
い部分などの故障を早期に洗い出す方法として高温度、
高電圧下での長時間連続動作試験(バーンイン試験)が
ある。
〔従来の技術〕
第7図にバーンイン試験の一例を示す。試験対象素子(
LSIチ・ンプ)11,12.・・・・・・をバーンイ
ンボード10に複数個取付け、電源、クロックCLKな
との結線もして高温(60〜70°C)室に入れ、高電
圧(5V±5%が規格なら5.25V)をかけて長時間
連続動作させる。
(発明が解決しようとする課題〕 バーンイン試験での動作周波数はLSIの通常動作周波
数であるのが望ましいが、最近の高速LSIではこの通
常動作周波数が高く、現状のバーンイン試験装置で出力
可能な周波数範囲を超えたものが現われている。このよ
うな場合は、バーンイン試験装置が出力できる最高周波
数を出力させ、不足分は試験時間を延ばして、等価的に
所定ストレスが加わるようにしている。しかし勿論これ
では試験時間が増大し、試験コストが問題になる。
バーンイン試験装置を改造して、出力可能な最高周波数
を高めることも考えられるが、バーンイン試験ではバー
ンインボードに多数のLSIを取付け、高温室に入れて
動作させるので、高周波では配線容量などが問題になっ
て、装置改造は容易でない。バーンイン試験装置の動作
周波数の上限は10MHzというのが現状である。これ
に対してLSIの動作周波数は40MHzまたはそれ以
上などとなっており、バーンイン試験装置の動作周波数
をこのような高周波にすることは極めて困難である。
本発明は、チップ内にバーンイン試験回路の一部を内蔵
させることで、バーンイン試験装置の改造をせずに、L
SIの通常動作周波数での試験が可能になるようにする
ことを目的とするものである。
(課題を解決するための手段〕 第1図に示すように本発明では、外部入力クロック(バ
ーンイン試験装置が出力するクロック)CLK+ に同
期し、それより高い周波数のクロックCLK、を出力す
るクロック発生回路21〜24をLSIチップ内に設け
る。また外部人力クロックCLK、とクロック発生回路
の出力クロックCLK、のいずれか一方を選択して出力
するゲート回路26〜29と、この選択を制御する試験
子ド設定回路25を同じチップ内に設ける。
試験モード設定回路25にHレベル出力を生じさせ、外
部入力クロックCLK、を入力する。これによりクロッ
ク発生回路21〜24は動作してクロックCLK、に同
期した、かつそれより周波数の高いクロックCLKZを
発生し、またゲート回路26〜29はアンドゲート27
側が開いて該クロックCLK、を通し、これを出力クロ
ックCLK、としてチップ内の論理回路などを動作させ
る。
こうして本回路では、低い周波数のクロックCL K 
1を入力して高い周波数(LSIの通常動作周波数)の
クロックCLK、でLSIをバーンイン試験することが
でき、バーンイン試験装置の改造は不要、試験時間延長
の必要はない、等の利点を得ることができる。
〔作用〕
本発明ではバーンイン試験時に、第1図の回路を内蔵す
るLSIチップを多数バーンインボードに取付け、結線
し、高温室に入れる。そしてモード設定端子Tに例えば
Hレベルの信号を加えて、〔実施例] 第1図のクロック発生回路21〜24は電圧制御型発振
器2■、分周回路22,23.位相比較回路24からな
る。位相比較回路24は分周回路23の出力クロックと
外部人力クロックCLK。
を受け、これらのクロックの位相が一致するように電圧
制御型発振器21を制御する。つまりPLL型の発振器
であり、分周回路23の出力周波数は外部入力クロック
CLK、の周波数と同じ、クロックCLKZは分周回路
23の分周比の逆数倍だけ高い、になる。出力クロック
CL K zは電圧制御型発振器21の出力端から取出
してもよいが、バッファおよび波形成形機能を考慮する
と小分周比の分周回路22から取出す方が適切である。
ゲート回路26〜29はアンドゲート26,27、ノア
ゲート28、インバータ29からなり、アンドゲート2
6と27の一方の人力がCLK。
とCLK2、他方が試験モード設定回路25の出力とそ
れをインバータ29で反転したもの、である。従って試
験モード設定回路25の出力がHならゲート27が開い
て、ゲート26が閉じ、クロックCLK、がゲート27
.28を通って出力クロックCLK、になる。これに対
して試験モード設定回路の出力がLならゲート26が開
いて、ゲート27が閉じ、外部入力クロックCLK、が
ゲ−!−26,28を通って出力クロックCLK、にな
る。これはLSIが通常動作する場合のクロック人力経
路である。クロックCLK2を出力させるバーンイン試
験モードか、クロックCLK、を出力させる通常動作モ
ードかの選択は、モード設定端子Tに与える信号のH/
Lレベルにより行なつ。
第2図は位相比較回路24の回路例を示す。分周回路2
3の出力クロックCLK、のしレベルがランチ31.3
2に取込まれ、また外部人力クロックCLK、のしレベ
ルがラッチ34.35に取込まれ、この状態でCL K
 aがLからHに立上るとナントゲート33の出力が一
瞬りになり、ラッチ37.38をセットする。クロック
CLK、も同様で、LからHに立上るとナントゲート3
6の出力が一瞬りになり、ラッチ39.40をセットす
る。
ラッチ37.38がセットされるとナントゲート38の
出力がH、ナントゲート37の出力がLで、これはノア
ゲート43の出力をHにし、これはインバータで反転さ
れてLになりpチャネルトランジスタQ、をオンにして
コンデンサCを充電する。またラッチ39.40がセッ
トされるとナントゲート39の出力はH、ナントゲート
40の出力はLになり、これはナントゲート42の出力
をHにしてnチャネルトランジスタQ2をオンにし、コ
ンデンサCを放電させる。従ってコンデンサCの電圧■
はクロックCLK、とCLK、の位相差に対応し、これ
が電圧制御型発振器21の制御信号になる。
ランチ37.38とラッチ39.40が共にセットされ
るとナントゲート41の出力はLになり、ラッチ37.
38とラッチ39.40をリセットする。
第3図に電圧制御型発振器21の具体例を示す。
この回路は基本的にはインバータを奇数個、縦続接続し
て構成されるリング発振器で、トランジスタQ、、Q、
がその第1のインバータ■1を、■!が第2のインバー
タを、ナントゲートI、が第3のインバータを構成する
。試験モード設定回路25の出力がHのときナンドゲー
)IIIは開いて、このリング発振器は発振を始める。
また位相比較回路24からの制御電圧VがCMOSイン
バータQ+++Q、と直列のトランジスタQ、のゲート
に入力し、この回路の信号伝播遅延時間を変え、ひいて
は発振出力の位相、周波数を変える。
第4図に第1図の変形例を示す。本例では外部入力クロ
ックはCLK、、とCLK+bの2種あり、これに対応
して電圧制御型発振器21も2種類のクロックCL K
 t@、CL K zbを出力し、ゲート回路がこれら
の一方を選択する。このゲート回路はナントゲート26
aと26b、27aと27b。
28aと28b、29aと29b、インバータ29aと
29bからなる。
試験モード設定回路25の出力である選択信号TEST
がHレベルであるとゲート26a、27bが閉じ、26
b、27bが開いて、ゲート28a。
28bは外部入力クロックcLK、、、CLK、bを内
部回路へ入力する。これとは逆に選択信号TESTがL
レベルであると、ゲー1−26b、27bが閉し、26
a、27aが開いてゲー)28a、28bは電圧制御型
発振回路21が出力するクロックCL K z−9CL
 K zbを内部回路へ入力する。
第5図に第1図の他の変形例を示す。本例では電圧制御
型発振器21がヒステリシスを有する形式のものであり
、安定に高周波数を発生するようにされている。インバ
ー211部と13部は第3図と同じであるがインバータ
12部は図示のようにCMOSインバータQ、、Q、と
Ql。、Qll及びプルダウン用のトランジスタQ、□
とプルダウン用トランジスタQ + 3を備える。
インバータI2部の動作を説明すると、今、入力がLな
らトランジスタQ、、Q、がオン、Ql。。
Q 、 、 カオフで、出力はHである。このHレベル
出力を受けてPチャネルトランジスタQ、□はオフ、n
チャネルトランジスタQ1.はオンする。
この状態で入力がHになるとトランジスタQ、。
Q、はオフ、QII+Q+。はオンになるが、トランジ
スタQlffがONLでいるため、Ql。のソース電位
が上がりパックゲート効果により、トランジスタQ1゜
のオンは遅れ、ひいては出力の立下りが遅れる。この状
態を第5図(b)の■で示す。トランジスタQ、、Q、
がオフ、Q+o、Qzがオンであれば出力はLであり、
これを受けてトランジスタQI2はオン、QIjはオフ
になる。
この状態で入力がLに戻ると、トランジスタQ、・。
Q、はオフ、Q、、Q、がオンになるが、トランジスタ
QlzがONしているため、Q2のソース電位が下がり
バックゲート効果によりトランジスタQ9のオンは遅れ
、ひいては出力の立上りが遅れる。
この状態を第5図(b)の■で示す。
こうして、トランジスタQ、□、Q1.を設け、けOS
インバータ部のP、nチャネルトランジスタを2重にし
たことにより、このインバータI2は図示の如くヒステ
リシスを持つことになる。ヒステリシスがあると、当該
段の信号伝播遅延時間が大になり、発振が安定、確実に
なる。即ちこの種の発振器(リング発振器)ではインバ
ータ数が少数であると、出力が帰還されてくるのが速く
なり、十分立上らないまたは立下らないうちに入力が変
って立下りまたは立上りに入り、振幅がとれなくなって
発振が不安定になる。インバータにヒステリシスを持た
せて十分立上らせまたは立下らせると、この点が改善さ
れる。
また第5図では分周回路22は1重2分周回路、同23
は1重26分周回路にされ、位相比較回路24ではナン
トゲート41の出力端の4個のインバータが除かれてい
る。この4個のインバータは遅延用で、必要に応じて挿
入すればよい。
第6図(a)に分周回路の具体例を示す。これは同図(
b)に示すように3個のインバータをリング状に接続し
、間にクロックφ、Tでオン/オフするゲートトランジ
スタQ、、Q、を挿入した構成になっている。第6図(
a)のクロックドCMOSインバータQzIとQzz、
  Qz3と(haが同図(b)のI1とQlに、また
第6図(a)のクロックドCMOSインバータQzsと
QzbrQztとQoが同図(b)のIbとQ、に相当
する。
第6図(C)に示すように互いに逆相のクロックφ。
φでトランジスタQ、、Q、をオンオフすると、第6図
(b)の発振回路の各部a −eの電位は同図(C)の
a −eの如くなる。なおこの図では立上り/立下り部
は垂直に、簡略化している。即ちインバータI、の出力
aは直ちにはインバータI5の入力すにはならず、入力
すになるにはクロックφによりトランジスタQ、がオン
になる必要がある。インバータ■ゎの出力Cとインバー
タ■、。の入力dとの間にも同様の関係がある。このた
め図示のように各部a、b、・・・・・・の電位変化は
クロックφ。
7を1重2分周したもの、そしてbとCなどは逆位相、
aとbなどは90部位相差の関係にある。
この第6図の回路は1重2分周回路であるが、これをn
個用いることにより(次段のφ、7は前段のす、  c
またはd、  eまたはe、  aとする)1重2″分
周回路が得られる。
第6図のトランジスタQ ffl−Q 3 mはこの分
周回路の動作/不動作制御用で、信号SをHにしてイン
バータII+の出力をし、トランジスタQ!+rQ33
をオン、Qlll Ql4をオフにすれば動作、信号S
をLにしてこの逆にすれば不動作である(クロッりφ、
7が入っていても)。インバータIIIとII!。
tztとizzはラッチ回路で、前段出力を取込み、前
段出力端がハイインピーダンス状態になっても当該段の
入力を前の状態に保持し、動作を安定化させる。インピ
ーダンスI 131 1 zzはラッチで反転した出力
を再び反転して基に戻す働きをする。
リング内のインバータの段数は7段であり、奇数段であ
るからリングオシレータを構成する。
第5図の回路で、クロックCLK、を625KHzとし
た場合、りo7りCLKzに40MHzが得られた2位
相は、出力取出し点の変更により、90°単位で変更で
きる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明では超高速LSIのバーンイ
ン試験を、該LSIの通常動作周波数で、外部から位相
制御も可能な状態で実行することができ、該通常動作周
波数より低い周波数で時間をかけて行なう必要がなく、
実際の動作周波数で負荷試験を行なうのでより実際に近
い状態で試験でき、初期不良を早期に洗い出すことが可
能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理図、 第2図は位相比較回路の具体例を示す回路図、第3図は
電圧制御型発振器の具体例を示す回路図、 第4図は第1図の変形例を示すブロック図、第5図は第
1図の一部の具体例を示す回路図および特性図、 第6図は第3図の具体例を示す回路図および動作説明図
、 第7図はバーンイン試験の説明図である。 第1図で21〜24はクロック発生回路、25は試験モ
ード設定回路、26〜29はゲート回路、CLK、は外
部人力クロック、CLKzはクロック発生回路の出力ク
ロックである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体装置を通常動作モード/バーンイン試験モー
    ドに設定する試験モード設定回路(25)と、 該設定回路が試験モード設定出力を生じるとき動作して
    、外部入力クロックと同期し半導体装置の通常動作周波
    数より高い周波数のクロックを出力するクロック発生回
    路(21〜24)と、該設定回路が試験モード設定出力
    を生じるとき、前記外部入力クロックに代えて、クロッ
    ク発生回路の出力クロックを内部回路へ出力するゲート
    回路(26〜29)とをチップ内に設けたことを特徴と
    するバーンイン回路を有する半導体装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5708802A (en) * 1995-11-29 1998-01-13 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor memory device
US5825193A (en) * 1994-12-19 1998-10-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor integrated circuit device
US6967495B2 (en) 2002-04-05 2005-11-22 Fujitsu Limited Dynamic burn-in apparatus and adapter card for dynamic burn-in apparatus
CN100339970C (zh) * 2004-11-10 2007-09-26 威盛电子股份有限公司 芯片同步时钟的测试方法及可同步测试时钟功能的芯片

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