JPH09211088A - Cmos集積回路の故障検出方法及び装置 - Google Patents
Cmos集積回路の故障検出方法及び装置Info
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Abstract
る。 【解決手段】被試験CMOS集積回路(DUT)4にテ
スタ1からテストパターンを繰り返し印加し、電源ユニ
ット5からは電流検出器6を介してDUTに電源が供給
され、電源電流は電流検出器6で観測され検出信号が出
力され、検出信号はアンプ7を介してパワースペクトル
解析ユニット8によりパワースペクトルが求められ、テ
ストパターンを繰り返し周期NT+T0秒でDUT4に
印加することによりDUT4に故障が存在した場合、特
定のパターンにおいてトランジスタのスイッチング電流
によらない静的な電源電流はNT+T0秒毎に流れるた
め、判定器9により検出信号のうち1/(NT+T0)
(Hz)近傍のパワーを観測し、静的電源電流の有無が
判定し、DUT4の故障を検出する。
Description
の故障検出装置に関し、特に電源電流情報から、CMO
S集積回路の故障の有無を判定するCMOS集積回路の
故障検出方法及び装置に関する。
検出方法及び装置は、CMOS集積回路が正常に動作す
るかどうかを短時間で判定するために用いられてきた。
スタのスイッチングの際に一時的に流れる電源電流以外
には極めて微小なリーク電流が流れるのみであり、CM
OS集積回路のこの性質により、スイッチングに起因す
る電流や、リーク電流以外に大きな電流が流れているこ
とを検出することにより、CMOS集積回路の故障の有
無を検出することが可能である。
試験CMOS集積回路4に電源5′から電源電圧を供給
し、電流計6′で測定される電源電流の大きさで被試験
CMOS集積回路4の故障の有無を判定していた。
により被試験CMOS集積回路4にパターン格納ユニッ
ト3に格納されたテストパターンを印加し、そのときに
流れる電源電流を電流検出器6で観測し、観測結果を判
定器9で判定することにより、被試験CMOS集積回路
4の故障の有無を判定していた。
は、IC(集積回路)の電気的特性検査を行なうIC検
査装置における電流測定方法において、発生パターンの
タイミングに合わせ、電流を測定することにより、測定
した期間の電流値を正確に測定する方法として、パター
ン発生器から出力されるパターンの一部を利用して電流
測定用ゲート信号を作成することにより、図13に示す
ように、パターン102に同期した電流101の測定を
可能とする構成が提案されている。
に示した、電流測定に基づくCMOS集積回路の故障検
出装置では、CMOS集積回路が動作していない状態で
の電源電流を測定しているため、必ずしも故障に起因す
る電源電流を測定できるわけではない。
てCMOS集積回路を動作させ、その時の電源電流を実
時間測定する場合、電流の検出に時間を要するため、試
験対象とするCMOS集積回路(例えば高速動作周波数
のデバイス等)によっては、実質的に電源電流の実時間
測定は不可能であった。
S集積回路の動作時の電源電流のAC特性を測定する装
置では、CMOS集積回路に対してテストパターンを印
加する試験において、各テストパターン毎に電源電流を
正確に測定することは、高速な電流測定器が必要とさ
れ、短時間での測定は困難である。
における、CMOS集積回路のトランジスタのスイッチ
ング動作によらない電源電流の静的な電流(quiescent
current)105を測定することは、トランジスタのス
イッチング時に流れる電源電流106との分離が必要で
あり、困難であるという問題点がある。
されたものであって、CMOS集積回路の故障を検出す
るため、CMOS集積回路に対するテストパターン印加
時の各パターン毎に流れるトランジスタのスイッチング
動作によらない静的な電流の有無を短時間で判定する方
法及び装置を提供することを目的とする。
め、本発明は、CMOS集積回路にテストパターンを印
加し動作させたときに流れる電源電流のうち、トランジ
スタのスイッチングによらない静的な電源電流を観測す
ることによりCMOS集積回路の故障を検出するCMO
S集積回路の故障検出方法において、前記被試験CMO
S集積回路にテストパターンを繰り返し印加する手段
と、前記被試験CMOS集積回路に供給される電源電流
を観測する電流観測手段と、前記電流観測手段により検
出された前記電源電流のパワースペクトルを求める手段
と、を含み、前記電源電流のパワースペクトルのうち、
予め定められた周波数帯域のパワーの大きさにより、前
記被試験CMOS集積回路の故障の有無を判定する、こ
とを特徴とするCMOS集積回路の故障検出方法を提供
する。
トパターンを印加し動作させたときに流れる電源電流の
うち、トランジスタのスイッチングによらない静的な電
流を観測することによりCMOS集積回路の故障を検出
するCMOS集積回路の故障検出装置において、被試験
CMOS集積回路に前記テストパターンを印加するテス
タと、前記テストパターンの情報を格納したパターン格
納手段と、前記テスタを駆動制御するためのプログラム
を格納したプログラム格納手段と、前記被試験CMOS
集積回路に電源を供給する電源ユニットと、前記電源ユ
ニットから前記被試験CMOS集積回路に供給される電
源電流を観測する電流検出器と、前記電流検出器からの
観測信号を増幅するアンプと、前記アンプにより増幅さ
れた前記観測信号のうち、各周波数帯域毎のパワーを求
めるパワースペクトル解析手段と、前記パワースペクト
ル解析手段により周波数帯域毎にフィルタリングされた
前記観測信号のパワーを観測し、予め定められた周波数
帯域のパワーの大きさにより前記被試験CMOS集積回
路の故障の有無を判定する判定手段と、を備えたことを
特徴とするCMOS集積回路の故障検出装置を提供す
る。
集積回路にテストパターン200を繰り返し印加するこ
とを考える(印加信号204)。このテストパターン2
00はNパターンより構成されており、テストパターン
200を印加するのにN×T秒を要する(但し、Tはパ
ターンの周期を示し、テストサイクルに対応する)。
回路に印加して被試験CMOS集積回路で動作させた場
合、被試験CMOS集積回路が正常であれば、正常電源
電流201が流れる(図3(B)参照)。このときに流
れる電源電流は、トランジスタのスイッチング動作に基
づく電流のみで、静的な電流は無視できるレベルとされ
る。
えば短絡故障等)が存在した場合、その電源電流は、図
3(C)に異常電源電流202として示したように、あ
る特定のテストパターンにおいて静止状態電源電流(I
ddq;VDD supply currentQuiescent)に異常静的電
流203が流れる。
T0秒の周期(但し、T0は例えばシステムのセットアッ
プ等のために要する時間)で繰り返し、被試験CMOS
集積回路に印加したときの正常電源電流201、及び異
常電源電流202のパワースペクトルを見ると、正常電
源電流201については、1/T(Hz)の周波数成分
に大きなピークがある。一方、異常電源電流202のパ
ワースペクトルを見ると、1/T(Hz)と、1/(N
T+T0)(Hz)とにピークがあり、両者には、1/
(NT+T0)(Hz)のピークの有無に差異がある。
クを検出することにより、ある特定のテストパターンに
おいてのみ流れる静的な電流を検出することが可能であ
り、被試験CMOS集積回路の故障の有無が判定でき
る。
必要なく、単純なフィルタリング機能のみで実現可能で
ある。
しても、1/(NT+T0)(Hz)の信号を扱えればよ
く、通常Nが数千から数十万であることを考慮すると、
1/(NT+T0)(Hz)は決して高速とはいえず、特
別な装置を用いることなく、測定可能である。
を参照して以下に詳細に説明する。図1は、本発明の第
1の実施形態に係る装置の構成を示すブロック図であ
る。
4はテスタ1に電気的に接続されている。テスタ1には
パターン格納ユニット3、及びプログラム格納ユニット
2が接続されている。パターン格納ユニット3には、被
試験CMOS集積回路4を試験するためのテストパター
ン情報が、プログラム格納ユニット2にはテスタ1を駆
動制御するためのプログラム(「テストプログラム」と
いう)がそれぞれ格納されている。そして、電源ユニッ
ト5は、電流検出器6を介して被試験CMOS集積回路
4に接続され電源を供給する。なお、テスタ1は、プロ
グラム格納ユニット2に格納されたプログラムの制御の
もとパターン格納ユニット3に格納されたテストパター
ンをプログラム設定されたテストサイクルと繰り返し周
期、及び信号波形フォーマットにて不図示のピンエレク
トロニクスカードのドライバから被試験CMOS集積回
路4の対応する端子(入力ピン)に印加する。また、電
源ユニット5としてテスタ1に具備されたプログラム制
御型の電源ユニットを用いてもよいことは勿論である。
源電流は電流検出器6で観測され、その観測信号はアン
プ7、パワースペクトル解析ユニット8を介して判定器
9に入力されている。アンプ7は検出した信号を増幅
し、パワースペクトル解析ユニット8はアンプ7により
増幅された観測信号の各周波数帯域毎のパワーを求め
る。判定器9は、信号のパワーを観測し、その大きさに
よって被試験CMOS集積回路4の故障の有無を判定す
る。
を用いた検査方法について説明する。図2は、本発明に
係る検査方法を説明するためのフローチャートである。
まず、テスタによりテストパターンが繰り返し被試験C
MOS集積回路に印加される(ステップ301)。この
とき、テストパターンの各パターンの周期はT秒であ
り、パターン数がNの時、テストパターンの繰り返し周
期はNT+T0秒である。
を観測し、観測信号を生成する(ステップ302)。こ
の観測信号はフィルタリングされ、電源電流のパワース
ペクトル情報を生成する(ステップ303)。このパワ
ースペクトル情報から1/(NT+T0)(Hz)におけ
るパワースペクトルを得て(ステップ304)、その大
きさにより被試験CMOS集積回路の故障の有無を判定
する。
置の動作について説明する。前述のとおり、パターン格
納ユニット3には被試験CMOS集積回路4をテストす
るためのテストパターンが格納されている。プログラム
格納ユニット2にはテスタ1を駆動するためのプログラ
ムが格納されている。テスタ1はこのプログラムに従
い、パターン格納ユニット3に格納されているテストパ
ターンを用いて被試験CMOS集積回路4を試験する。
試験CMOS集積回路4に印加されるようにプログラム
されている。テストパターンはNパターンから構成され
ており、パターンの周期(テスト周期)はT秒、1回の
テストパターンが印加されるのにNT秒を要する。
返し被試験CMOS集積回路4に印加される。被試験C
MOS集積回路4の電源は電源ユニット5から供給され
ており、その供給電流は電流検出器6によりモニターさ
れている。電流検出器6からの信号は、アンプ7によっ
て増幅され、パワースペクトル解析ユニット8により各
周波数帯域毎のパワーが求められる。判定器9により定
められて周波数帯域のパワーの大きさが判定され、大き
さが基準値以上であれば被試験CMOS集積回路4には
故障が存在すると判定する。
れ、各パターンの周期がT秒であり、テストパターンの
被試験CMOS集積回路4への繰り返し印加周期がNT
+T0秒であるとき、判定器9では1/(NT+T0)
(Hz)近傍のパワーの大きさを判定する。
ック図である。本実施形態では、繰り返しパターン(N
T)の間の時間間隔T0を0秒とし、図5に示すよう
に、Nパターンからなるテストパターン200(各パタ
ーンの周期はT秒)をNT秒毎に繰り返し被試験CMO
S集積回路4に印加している。フィルタ(パワースペク
トル解析ユニット8)では電流検出器6からの信号のう
ち、適当な帯域、例えば1/NT(Hz)近傍のみを通
過させる。テストパターンをNT秒毎に繰り返し連続的
に被試験CMOS集積回路4に印加することで、その電
源電流のパワースペクトルにはT0に起因するパワース
ペクトルが出現しないため、より正確に被試験CMOS
集積回路4の故障検査が実行できる。
ック図である。この実施形態においては電流検出器6a
として、図7に示すように、電流検出抵抗Rが用いられ
ている。電流検出抵抗Rを用いることで、簡単に電流情
報を電圧信号に変換することが可能である。
ック図である。図8では、図1におけるパワースペクト
ル解析ユニット8の代わりに、フィルタ10が設けられ
ている。フィルタ10では電源電流情報のうち特定の周
波数の情報(信号)のみを通過させるように構成されて
おり、判定器9ではフィルタ10を通過した電源電流情
報である観測信号のパワーの大きさを判定し、被試験C
MOS集積回路の故障の有無を判定している。フィルタ
10を用いることにより、簡単な装置構成で電源電流の
特定の周波数帯域のパワーの大きさを判定することが可
能である。
ック図である。図9に示すように、フィルタ10とし
て、バンドパスフィルタ10aが設けられている。テス
トパターンがNパターンより構成され、各パターンの周
期がT秒、テストパターンの被試験CMOS集積回路4
への繰り返し印加周期がNT+T0秒であるとき、バン
ドパスフィルタ10aは、1/(NT+T0)(Hz)近
傍の帯域のみを通過させる。被試験CMOS集積回路4
が故障し特定のテストパターンで静的な異常電流が流れ
た場合、その電源電流のパワースペクトルを見ると1/
(NT+T0)(Hz)にピークが存在するため、バンド
パスフィルタ10aにより容易にこのピークを分離する
ことが可能である。
ロック図である。ここでは図9に示すフィルタ10とし
てローパスフィルタ10bが設けられている。テストパ
ターンがNパターンより構成され、各パターンの周期が
T秒、テストパターンの被試験CMOS集積回路4への
繰り返し印加周期がNT+T0秒であるとき、ローパス
フィルタ10bは1/(NT+T0)(Hz)近傍以下の
帯域のみを通過させる。被試験CMOS集積回路4が故
障し特定のテストパターンで静的な異常電流が流れた場
合、その電源電流のパワースペクトルを見ると1/(N
T+T0)(Hz)にピークが存在し、また1/(NT+
T0)(Hz)以下には有意なピークは存在しないためロ
ーパスフィルタ10bにより容易にこのピークを分離す
ることが可能であり、かつ装置が簡易な構成となる。
OS集積回路の故障検出装置は、テストパターンを印加
したときに流れる故障に起因する静的電流を検出するた
め、通常では直接観測することの難しい特定のパターン
における静的電流の有無を、静的電流が同一テストパタ
ーンを繰り返し印加することで、テストパターンの周期
毎に流れることに着目し、電源電流のパワースペクトル
を解析することで、トランジスタのスイッチング電流と
静的電流とを分離し、これにより静的電流の有無を判定
することを可能としたものである。
対する試験でも、テストパターンの長さを考慮すればス
イッチング電流と静的電流との区別は極めて容易とな
り、かつ簡易な構成で実現可能であるという効果を有す
る。
す図である。
明するためのフローチャートである。
OS集積回路の繰り返しテストパターン印加と電源電流
との関係を示す図である。
加と電源電流との関係を示す図である。
出抵抗を用いた図である。
成を示す図である。
成を示す図である。
たときに流れる電源電流を示す図である。
加したときに流れる電源電流を示す図である。
流の静的電流を示す図である。
Claims (11)
- 【請求項1】CMOS集積回路にテストパターンを印加
し動作させたときに流れる電源電流のうち、トランジス
タのスイッチングによらない静的な電源電流を観測する
ことによりCMOS集積回路の故障を検出するCMOS
集積回路の故障検出方法において、 被試験CMOS集積回路にテストパターンを繰り返し印
加する手段と、 前記被試験CMOS集積回路に供給される電源電流を観
測する電流観測手段と、 前記電流観測手段により検出された前記電源電流のパワ
ースペクトルを求める手段と、を含み、 前記電源電流のパワースペクトルのうち、予め定められ
た周波数帯域のパワーの大きさにより、前記被試験CM
OS集積回路の故障の有無を判定する、ことを特徴とす
るCMOS集積回路の故障検出方法。 - 【請求項2】前記テストパターンとして、パターン数が
N、各パターン周期がT秒なるテストパターンを用い、 テストパターンの印加繰り返し周期がTN+T0秒なる
一連の繰り返しテストパターンを、前記被試験CMOS
集積回路に印加したとき、前記被試験CMOS集積回路
の電源電流のパワースペクトルのうち、1/(NT+T
0)(Hz)近傍のパワーの大きさにより、前記被試験C
MOS集積回路の故障の有無を判定することを特徴とす
る請求項1記載のCMOS集積回路の故障検出方法。 - 【請求項3】前記テストパターンとして、パターン数が
N、各パターン周期がT秒なるテストパターンを用い、 テストパターンの印加繰り返し周期がTN秒なる一連の
繰り返しテストパターンを前記被試験CMOS集積回路
に印加したとき、前記被試験CMOS集積回路の電源電
流のパワースペクトルのうち、1/NT(Hz)近傍の
パワーの大きさにより、前記被試験CMOS集積回路の
故障の有無を判定することを特徴とする請求項1記載の
CMOS集積回路の故障検出方法。 - 【請求項4】CMOS集積回路にテストパターンを印加
し動作させたときに流れる電源電流のうち、トランジス
タのスイッチングによらない静的な電流を観測すること
によりCMOS集積回路の故障を検出するCMOS集積
回路の故障検出装置において、 被試験CMOS集積回路に前記テストパターンを印加す
るテスタと、 前記テストパターンの情報を格納したパターン格納手段
と、 前記テスタを駆動制御するためのプログラムを格納した
プログラム格納手段と、 前記被試験CMOS集積回路に電源を供給する電源ユニ
ットと、 前記電源ユニットから前記被試験CMOS集積回路に供
給される電源電流を観測する電流検出器と、 前記電流検出器からの観測信号を増幅するアンプと、 前記アンプにより増幅された前記観測信号のうち、各周
波数帯域毎のパワーを求めるパワースペクトル解析手段
と、 前記パワースペクトル解析手段により周波数帯域毎にフ
ィルタリングされた前記観測信号のパワーを観測し、予
め定められた周波数帯域のパワーの大きさに基づき前記
被試験CMOS集積回路の故障の有無を判定する判定手
段と、 を備えたことを特徴とするCMOS集積回路の故障検出
装置。 - 【請求項5】前記テストパターンとして各パターンの周
期がT秒、パターン数がNであるテストパターンを用
い、 前記テストパターンをTN+T0秒の周期で繰り返し被
試験CMOS集積回路に印加し、 前記判定手段が、1/(NT+T0)(Hz)近傍の観測
信号のパワーの大きさによって前記被試験CMOS集積
回路の故障の有無を判定することを特徴とする請求項4
記載のCMOS集積回路の故障検出装置。 - 【請求項6】前記テストパターンとして各パターンの周
期がT秒、パターン数がNであるテストパターンを用
い、 前記テストパターンをTN秒の周期で繰り返し被試験C
MOS集積回路に印加し、 前記判定手段が、1/NT(Hz)近傍の観測信号のパ
ワーによって前記被試験CMOS集積回路の故障の有無
を判定することを特徴とする請求項4記載のCMOS集
積回路の故障検出装置。 - 【請求項7】前記電流検出器が電流検出抵抗を含むこと
を特徴とする請求項4〜6のいずれか一に記載のCMO
S集積回路の故障検出装置。 - 【請求項8】前記パワースペクトル解析手段の代わり
に、予め定められた周波数帯域のみを通過させるバンド
パスフィルタを用い、 前記判定手段が、前記バンドパスフィルタを通過した観
測信号のパワーに基づき前記被試験CMOS集積回路の
故障の有無を判定することを特徴とする請求項4記載の
CMOS集積回路の故障検出装置。 - 【請求項9】前記パワースペクトル解析手段の代わり
に、予め定められた周波数以下の帯域のみを通過させる
ローパスフィルタを用い、 前記判定手段が、前記ローパスフィルタを通過した観測
信号のパワーに基づき被試験CMOS集積回路の故障の
有無を判定することを特徴とする請求項4記載のCMO
S集積回路の故障検出装置。 - 【請求項10】前記テストパターンとして、パターン数
がN、各パターン周期がT秒なるテストパターンを用
い、前記テストパターンをTN+T0秒の周期で繰り返
し被試験CMOS集積回路に印加するとき、 前記バンドパスフィルタとして1/(NT+T0)(H
z)近傍の周波数帯域のみを通過させるバンドパスフィ
ルタを用いたことを特徴とする請求項8記載のCMOS
集積回路の故障検出装置。 - 【請求項11】前記テストパターンとして、パターン数
がN、各パターン周期がT秒なるテストパターンを用
い、前記テストパターンをTN+T0秒の周期で繰り返
し被試験CMOS集積回路に印加するとき、 前記ローパスフィルタとして1/(NT+T0)(Hz)
近傍以下の周波数帯域のみを通過させるローパスフィル
タを用いたことを特徴とする請求項9記載のCMOS集
積回路の故障検出装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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