JPH1116393A - テスト回路 - Google Patents

テスト回路

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JPH1116393A
JPH1116393A JP9180467A JP18046797A JPH1116393A JP H1116393 A JPH1116393 A JP H1116393A JP 9180467 A JP9180467 A JP 9180467A JP 18046797 A JP18046797 A JP 18046797A JP H1116393 A JPH1116393 A JP H1116393A
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裕久 土田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】論理回路とメモリを有し自己診断回路を有する
半導体装置において、冗長回路への置換えはもちろんフ
ェイルビットマップ情報を容易に出力でき、試験を容易
化するテスト回路の提供。 【解決手段】キャッシュメモリ等記憶装置の不良箇所の
有無を判定する自己診断回路を備える半導体集積回路に
おいて、自己診断回路は自己診断動作において、記憶装
置101の不良箇所の位置を検出する不良位置検出手段
103と、該不良位置検出手段に記憶した不良箇所の位
置データを圧縮し、圧縮した不良位置データを外部装置
に出力する手段104を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自己診断回路を有
する半導体記憶装置(以下「メモリ」と称する)に関
し、特にメモリと論理回路とを有する半導体集積回路に
適用して好適なテスト回路に関する。
【0002】
【従来の技術】メモリ素子等の半導体記憶装置は近年益
々大規模化されており、製造工程における歩留りの向上
がより一層求められている。そして、歩留り向上のため
の一つの方法として、半導体装置内に予め冗長回路を設
けておき、通常回路に不良箇所が発見された時には、そ
の不良箇所を冗長回路の同等機能を持つ部分で書き換え
ることで、不良を救済して良品化する方法が従来より用
いられている。不良個所を冗長回路で置き換えること
で、通常回路に、一箇所でも不良があった時には廃棄さ
れていたものを良品化することができるため、歩留りを
大幅に向上することができる。
【0003】また、メモリの不良箇所を分かりやすく表
現した、例えば、メモリセルアレー部の配列と同じ位置
での不良位置を示したフェイルビットマップを作成し、
複数のチップにおいて、メモリ部不良箇所の傾向の有無
や、その不良箇所を回路、レイアウト情報等を用いて不
良解析を行い、歩留り向上をする方法も従来より用いら
れている。
【0004】図9は、従来のメモリのテストを行う場合
の全体構成を示す図である(「従来技術1」という)。
図9において、101は試験する対象となるメモリ本
体、905はメモリ本体101に書き込むデータ、90
3はメモリ本体101へのデータ書込み及び読み出しを
行うためのアドレスデータである。また904はメモリ
本体101に書込みを行った後に読み出しを行ったデー
タであり、書込みを行ったデータ905と読み出しデー
タ904を、比較器906において比較する。
【0005】比較器906の比較結果を比較結果データ
907に蓄え、フェイルビットマップデータ908に変
換する。
【0006】従来、この一連の処理フローを、LSIテ
スタ等の外部試験装置902を用いて行っていた。
【0007】上記のような不良箇所を発見して冗長回路
へ置き換える不良ビット救済を目的としたメモリ試験
は、不良箇所を特定して不良箇所の位置情報を外部に出
力する必要である。そのため、通常のメモリ素子におけ
る試験では、メモリの入出力端子を全て外部ピンに直接
接続した上で、外部より駆動してその出力を観測し、不
良箇所の位置を特定している。その検出結果に基づい
て、冗長回路への置換えを行っている。このような状況
において、冗長回路への置換えを行うための試験は、外
部より駆動して、外部で、その出力を観測する必要があ
る。
【0008】また、近年メモリ素子の信頼性向上のた
め、メモリ素子自体に自己診断回路を組み込んで、不良
箇所の存在を検出し、冗長回路へ置換えを行うことが行
われている。図10は、この種の従来のメモリの自己診
断回路の全体構成を示す図である(「従来技術2」とい
う)。
【0009】図10は、LSI内部構成を示したもので
あり、1001は論理回路、1002はメモリ内の冗長
回路、1003は記憶部本体、1004は冗長回路内部
にある置換制御部で本体、1005は自己診断回路であ
る。
【0010】自己診断回路1005は、不良位置記憶手
段1006と出力手段1107を含み、論理回路100
1からの自己診断動作信号によって動作し、試験動作終
了後、試験結果である、不良位置信号を外部出力端子に
出力する。
【0011】図11は、図10の自己診断回路1005
の構成をより詳細に示した図である。図11を参照する
と、自己診断回路は、(a)自己診断回路で必要な制御
信号を発生させるシーケンスコントローラー1103
と、(b)試験のためにメモリ本体101に書き込むデ
ータを発生させるデータ発生器1102と、(c)試験
のために各メモリセルにデータを書き込み、更に書き込
んだデータを読み出す時のアドレス信号を発生するアド
レス発生器1104と、(d)試験のためにメモリの各
メモリセルに書き込んだデータをデータ発生器1102
から受け、その書き込んだデータを実際にメモリ本体1
01から読み出したデータと比較し、その結果を記憶す
るデータ良否判定器/結果記憶器1105と、(e)デ
ータ良否判定器/結果記憶器1105に記憶された試験
結果、すなわち不良箇所の位置情報を出力する出力回路
1106と、を備えて構成されている。
【0012】図11のデータ良否判定器/結果記録器1
105と、出力回路1106の詳細を図12に示す。図
12において、メモリ本体101、データ発生器110
2、シーケンスコントローラ1103、アドレス発生器
1104は、図11に示したものと同一である。
【0013】図12を参照すると、排他的論理和(EX
OR)ゲート1205とANDゲート1208の素子で
構成される部分が、データ良否判定器/結果記憶器11
05の単位部分であり、この単位部分がメモリ本体10
1のビット列毎に存在し、全体でデータ良否判定器/結
果記憶器1105を構成している。EXORゲート12
05は、メモリ本体101からの読み出しデータと、そ
のデータを書き込んだ時のデータ(期待値)が異なった
ときに、「H」(Highレベル)信号を出力する。
【0014】D型のフリップフロップ1207は、初期
状態において出力Q=0(Lowレベル)になってい
る。ORゲート1206は、EXORゲート1205の
出力とフリップフロップ1207の出力Qの論理和をと
り、ORゲートの出力はフリップフロップ1207のデ
ータ入力端子Dに接続されている。
【0015】よって、EXORゲート1205の出力が
「H」のとき、すなわち読み出しデータと期待値が異な
ったときには、シーケンスコントローラ1103の出力
とクロック信号とを入力とするANDゲート1208の
出力であるクロックに同期して、フリップフロップ12
07の出力Qは「H」状態になる。一旦フリップフロッ
プ1207の出力が「H」状態になると、その出力はO
Rゲート1206に戻されるため、たとえ次のメモリセ
ルが良好でEXORゲート1205の出力が「L」(L
owレベル)になっても、フリップフロップ1207の
出力Qはそのまま「H」状態が維持される。
【0016】上記のようにしてビット列の各メモリセル
に対して試験を行うことにより、各ビット列における不
良の有無がフリップフロップ1207に記憶され、出力
シフト素子1210によって外部にシリアルに出力され
る。なお、図11、及び図12に示した構成の詳細は、
特開平6−45451号公報の記載が参照される。
【0017】上記のような自己診断回路による試験は、
全てのメモリセルに所定のデータを書き込んだ後読み出
し、元の書き込んだデータと一致するかを判定すること
により行うが、メモリの1本のビット線もしくは1本の
ワード線に付属する全てのメモリセルを置き換える冗長
回路への不良位置データしか出力せず、不良のカラムと
ロウを規定する箇所の位置、すなわちフェイルビットマ
ップに用いるデータまではデータとして出力しない。
【0018】これは自己診断回路としてはビット毎また
はワード毎の不良の有無を検出できれば、冗長回路への
置換えが可能だからである。
【0019】さらに、もし不良位置まで出力するために
は不良箇所の位置を記憶する必要があり、また、そのよ
うなデータを出力するためにはその分だけデータ出力に
要する時間が長くなるという問題があるためでもある。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】近年LSI等の半導体
装置の内部に、論理回路と共にメモリを組み込んだもの
が使用されるようになっている。しかも、組み込まれる
メモリが大規模化する傾向にある。
【0021】このため、論理回路と同一チップ上に混載
されるメモリにおいても、やはり冗長回路を設けて歩留
りを向上することは勿論、自己診断回路を設けて信頼性
向上を図ることが行われている。
【0022】また、上記半導体装置の評価段階において
は、メモリの評価を行う際に上記メモリの各セルのフェ
イル情報をアドレス毎にマップ上に出力したフェイルビ
ットマップを用いて評価、解析等も行われている。
【0023】フェイルビットマップ情報を用いた評価法
の一般的な処理の流れを図8に示す。図8を参照する
と、(1)LSIの設計、制作、(2)メモリ部のテス
ト、フェイルビット情報の作成出力、(3)フェイルビ
ットデータの処理、フェイルビットマップの画面表示、
印刷、不良部の調査、解析等、(4)不良原因のLSI
設計へのフィードバック、及び不良対策、という処理の
流れよりなる。すなわち、メモリ部のテストにおいて、
フェイルビットマップによって表された不良箇所を基に
その箇所の回路やレイアウト、マスク等の問題点を解析
し、その不良原因に対する対策を立て、設計や製作側に
フィードバックをかけ、より高歩留まりの高品質の製品
の製作に反映する。
【0024】しかし、論理回路とメモリを有する半導体
装置では、メモリは論理回路が動作中にアクセスするも
のであり、半導体装置への入出力端子の数は限られてお
り、上記従来技術1のような入出力端子を外部よりメモ
リにアクセスするために端子を割くのは難しい、という
のが現状である。
【0025】このため上記のような半導体装置(メモリ
と論理回路混載型半導体装置)において、冗長回路への
置換えやフェイルビットマップ情報を得るには、外部入
出力端子と論理回路との配線を試験時のみ外部入出力端
子を直接メモリに接続するように切り換えるセレクタが
必要である。
【0026】また、セレクタを切り換えるための入力端
子が必要であり、この入力端子に切換え信号を印加する
ことにより、外部入出力端子からメモリへのアクセスが
可能になる。
【0027】しかし、上記のような回路構成では、新た
にセレクタを設ける必要がある上に、そのための配線数
が増加するという問題がある。特にメモリが大容量化し
た時には、このようなオーバーヘッドは無視できず、高
集積化及び製造コストの障害になる、という問題があ
る。
【0028】また、上記従来技術2のような自己診断回
路を設けて冗長回路への置換えを行うという手法もとら
れているが、この回路構成では、メモリの1本のビット
線もしくは1本のワード線に付属する全てのメモリセル
を置き換える冗長回路への不良位置データしか出力せ
ず、フェイルビットマップの情報は出力することができ
ない。
【0029】したがって、本発明は上記問題点に鑑みて
なされたものであって、その目的は、論理回路とメモリ
を有し自己診断回路を有する半導体装置において、冗長
回路への置換えを行うと共に、フェイルビットマップ情
報を容易に出力でき、試験を容易化するテスト回路を提
供することにある。
【0030】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、キャッシュメモリ等の記憶装置と、前記
記憶装置の不良箇所の有無を判定する自己診断回路と、
を備える半導体集積回路であって、前記自己診断回路
が、自己診断動作において、前記記憶装置の不良箇所の
位置を検出する不良位置検出手段と、前記不良位置検出
手段から出力された前記不良箇所の位置データを圧縮す
る手段と、前記圧縮した不良位置データを外部に出力す
る手段と、を備えることを特徴とする。
【0031】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以下
に説明する。本発明の半導体装置は、その好ましい実施
の形態において、論理回路(図1の105)と、不良セ
ル救済用の冗長回路を備えた記憶装置(図1の101)
を備えた半導体装置において、記憶装置の自己診断回路
を備え、自己診断回路が、自己診断動作において記憶装
置の不良箇所の位置を検出する不良位置検出手段(図2
の204)と、不良位置検出手段から出力された不良箇
所の位置データを圧縮する手段及び圧縮した不良位置デ
ータを外部に出力する手段(図2の205)と、を備え
る。
【0032】本発明の実施の形態においては、不良箇所
の位置データを圧縮する手段が、LFSR(リニアフィ
ードバックシフトレジスタ)を備え、不良位置検出手段
から出力される不良箇所の位置データをLFSRにて圧
縮する。
【0033】あるいは、本発明の実施の形態において
は、不良箇所の位置データを圧縮する手段が、不良箇所
の位置データの各ビットの近接する任意のビットを縮退
して圧縮処理を行うようにしてもよい(図3参照)。
【0034】さらに、本発明の実施の形態においては、
不良箇所の位置データを圧縮する手段が、不良箇所の位
置データに不良データが存在したときのみ、該アドレス
と該不良データを出力するようにしてもよい(図4参
照)。
【0035】
【実施例】上記した本発明の実施の形態について更に詳
細に説明すべく、本発明の実施例を図面を参照して以下
に説明する。
【0036】[実施例1]図1は、本発明の一実施例の
原理構成を示す図である。本発明の一実施例の半導体装
置は、通常のメモリ本体101の他に、不良箇所の有無
を判定する自己判断回路102と、論理回路105と、
を備えている。自己診断回路102は、自己診断動作に
おいて不良箇所を発見した時に不良箇所の位置を記憶す
る不良位置検出手段103と、不良位置検出手段103
に記憶した不良箇所の位置を圧縮して出力する圧縮、出
力手段104と、を備えている。
【0037】図2は、図1に示した自己診断回路102
の構成をより詳細に示した図である。図2を参照する
と、自己診断回路は、(a)必要な制御信号を発生させ
るシーケンスコントローラ201と、(b)試験のため
にメモリ本体101に書き込むデータを発生させるデー
タ発生器202と、(c)試験のために各メモリセルに
データを書き込み、更に書き込んだデータを読み出す時
のアドレス信号を発生するアドレス発生器203と、
(d)メモリ本体101の各メモリセルに書き込んだデ
ータをデータ発生器202から受け、その書き込んだデ
ータを実際にメモリ本体101から読み出したデータと
比較し、その結果を記憶するデータ比較/記憶器204
と、(e)データ比較/記憶器204に記憶された試験
結果、すなわち不良箇所の位置情報を圧縮し、出力する
データ圧縮/出力回路204と、を備えて構成されてい
る。
【0038】図5に、図2に示したデータ圧縮/出力回
路205の構成例を示す。
【0039】図5において、511〜518、521〜
523はEXOR(排他的論理和)ゲートであり、EX
ORゲート511〜518のの出力を、それぞれ、フリ
ップフロップ501〜508に入力する。
【0040】図2のデータ比較/記憶器204の出力で
ある比較結果Z1〜Z8を、EXORゲート511〜5
18の2つの入力端子の一方にそれぞれ入力する。ここ
で、図5は、8ビットのデータを処理する圧縮器(LF
SR:Linear Feedback Shift Register)の例を示
したが、データ比較/記憶器204の出力の本数に合わ
せ任意に構成可能である。
【0041】また、フリップフロップ501〜508出
力は、次段のEXORゲートの2つの入力端子の他方、
すなわちデータ比較/記憶器204の出力である比較結
果を入力する端子でない方のに入力端子に入力する。
【0042】また、最終段のフリップフロップ508の
出力は、任意に設けたEXORゲート521の入力の一
の入力端子に入力し、前段のフリップフロップ507の
出力をEXORゲート521の他の入力端子に入力す
る。
【0043】EXORゲート521の出力は、次段のE
XORゲート522の一の入力端子に入力し、EXOR
ゲート522の他の入力端子には、フリップフロップ5
05の出力を入力する。
【0044】同様にEXORゲート523の一つの入力
端子には、EXORゲート522の出力を入力し、他の
入力端子には、フリップフロップ503の出力を入力
し、EXORゲート523の出力は、EXORゲート5
11の2つの入力端子のうちZ1が入力されていない他
の入力端子に入力する。
【0045】図2のデータ比較/記憶器204の出力で
ある比較結果Z1〜Z8を、各比較試験毎に入力し、例
えば、同じワード線に並んでいるメモリセルを同時に読
み出した場合に、各ビット線に出力される読み出しデー
タと期待値とを比較した結果を、順次Z1〜Z8に入力
し、最終的に、シフトレジスタ501〜508内に残っ
たデータ(signature;シグネチャ)を圧縮後のデータ
として、外部に出力する。
【0046】この実施例では、8ビットのLFSRを用
いてデータ圧縮器の説明を行ったが、nビットのLFS
Rを用いて圧縮を行った場合、出力の異常を見逃す確率
Pは、P=2-nで表せる。たとえば、ビット線本数が、
n=32ビットの場合、P≦1/40億と十分小さく、
実用上差し支えないレベルである。
【0047】図7に、本発明の一実施例におけるテスト
回路の一連の処理を示すフローチャートを示す。
【0048】まず、図5に示したフリップフロップ50
1〜508のレジスタをリセットしておく(ステップS
1)。
【0049】次にメモリ部へのデータの書込み処理を行
い(ステップS2)、次に読み出し処理に移る。
【0050】まず、メモリ本体のロウ(行)の位置情報
を示す番号、変数iに1を代入し(ステップS3)、i
番目のロウに存在するメモリセルをすべて読み出す(ス
テップS4)。
【0051】次に読み出したデータと書込み時に用いた
データである期待値と比較する(ステップS5)。
【0052】比較結果を一時保管し、データ圧縮処理を
行う(ステップS6)。
【0053】また、次にテストすべきロウのデータが存
在すれば(ステップS7のNo分岐)、変数iにi+1
を代入し(ステップS8)、ステップS4〜S7の読み
出し、比較、圧縮処理を行う。
【0054】試験すべきデータがなければ(ステップS
7のYes分岐)、フェイルビットマップデータとし
て、圧縮後のデータとして出力する(ステップS9)。
【0055】上記処理において、ロウ毎の試験を順次行
う方式をとっていったが、これはカラム毎でも同様であ
る。
【0056】このようにして、出力された圧縮後のフェ
イルビットマップ情報のデータを解凍し、図6に示すよ
うなフェイルビットマップを得ることができる。
【0057】[実施例2]本発明の第2の実施例とし
て、図5に示した方式以外のデータ圧縮法について説明
する。図3にその例を示す。
【0058】メモリ本体から読み出したデータと期待値
との比較結果を、図3の左欄に示した場合、4ビットず
つに縮退し、4ビットのうち一つでも比較結果に不一致
が存在した場合、その不一致情報を残す形として、図3
の右欄に示すようなデータに圧縮する。
【0059】例えば、上記手法はメモリ本体が著しく大
規模な容量を持つ場合やフェイルビットマップ情報を解
像度を低くし、大まかな位置だけを示す場合に、特に効
果がある。
【0060】[実施例3]また、その他の方法として、
図4に示すように、メモリ本体から読み出したデータと
期待値との比較結果に1つでも不一致が存在したときの
み、ロウの位置情報を示すiとそのi時での比較結果を
出力する。
【0061】これはある程度歩留りが安定し、予測され
る不良箇所の発生箇所が比較的少ない場合のメモリを試
験する際に効果がある。この場合も、1つのワードにつ
ながったメモリセルを試験した場合を示したが、1つの
ビットにつながったメモリセルを試験した場合も同様な
方式をとることができる。
【0062】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のテスト回
路によれば、論理回路とメモリを有し、自己診断回路を
有する半導体装置において、冗長回路への置換えはもち
ろんフェイルビットマップ情報をも取り出す試験が、容
易にしかも高速に行うことができるという効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の原理構成を示す図である。
【図2】本発明の一実施例における自己診断回路の構成
を示す図である。
【図3】本発明のデータ圧縮方式の一例を説明するため
の説明図である。
【図4】本発明のデータ圧縮方式の別の例を説明するた
めの説明図である。
【図5】本発明の一実施例のデータ圧縮器の構成の一例
を示す図である。
【図6】本発明の一実施例を説明するための図であり、
フェイルビットマップの一例を示す図である。
【図7】本発明の一実施例の処理を示すフローチャート
である。
【図8】フェイルビットマップ情報を用いた評価法の一
般的流れを示す図である。
【図9】従来のメモリテストを説明するための図であ
る。
【図10】従来のメモリ自己診断回路の原理構成を示す
図である。
【図11】従来の自己診断回路の構成の一例を示す図で
ある。
【図12】従来のデータ良否判定器及び結果記憶器の詳
細構成を示す図である。
【符号の説明】
101 メモリ本体 102 自己診断回路 103 不良位置検出手段 104 圧縮、出力手段 105 論理回路 201 シーケンスコントローラー 202 データ発生器 203 アドレス発生器 204 データ比較/記憶器 205 データ圧縮/出力回路 501〜508 フリップフロップ、算装置 803 磁気ディスク装置 804 表示装置 511〜518、521〜523 EXOR(排他的論
理和) 902 LSIテスタ 903 アドレスデータ 904 読み出しデータ 905 書込みデータ 906 比較器 907 比較結果 908 フェイルビットマップデータ 1001 論理回路 1002 冗長回路 1003 記憶部本体 1004 置換制御部 1005 自己診断回路 1006 不良位置記憶手段 1007 出力手段 1102 データ発生器 1103 シーケンスコントローラ 1104 アドレス発生器 1105 データ良否判定器/結果記憶器 1106 出力回路 1205 EXOR 1206 ORゲート 1207 フリップフロップ 1208、1209 ANDゲート 1210 シフト回路
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G11C 11/413 G01R 31/28 V G11C 11/34 341D

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】キャッシュメモリ等の記憶装置と、前記記
    憶装置の不良箇所の有無を判定する自己診断回路と、を
    備える半導体集積回路であって、 前記自己診断回路が、自己診断動作において、前記記憶
    装置の不良箇所の位置を検出する不良位置検出手段と、 前記不良位置検出手段から出力された前記不良箇所の位
    置データを圧縮する手段と、 前記圧縮した不良位置データを外部に出力する手段と、 を備えることを特徴とするテスト回路。
  2. 【請求項2】前記不良箇所の位置データを圧縮する手段
    が、前記不良箇所の位置データをLFSR(リニアフィ
    ードバックシフトレジスタ)を用いて圧縮処理を行う、
    ことを特徴とする請求項1記載のテスト回路。
  3. 【請求項3】前記不良箇所の位置データを圧縮する手段
    が、前記不良箇所の位置データの各ビットの近接する任
    意のビットを縮退して圧縮処理を行う、ことを特徴とす
    る請求項1記載のテスト回路。
  4. 【請求項4】前記不良箇所の位置データを圧縮する手段
    が、前記不良箇所の位置データに不良データが存在した
    ときのみ、該アドレスと該不良データを出力する、こと
    を特徴とする請求項1記載のテスト回路。
  5. 【請求項5】前記不良位置検出手段が、前記記憶装置の
    各セルに書き込んだデータと、書き込んだデータに対し
    て実際に前記記憶装置から読み出したデータと比較し、
    その比較結果を記憶する手段を含むことを特徴とする請
    求項1記載のテスト回路。
  6. 【請求項6】論理回路と記憶回路とを同一チップ上に混
    載する半導体装置において、 前記記憶回路が不良セル等の置き換えを行う冗長セル回
    路を備え、 前記記憶回路の不良箇所の有無を判定する自己診断回路
    を備え、 前記自己診断回路は、前記メモリへの書き込みデータを
    自動発生するデータ発生回路、前記メモリへのアドレス
    を自動発生するアドレス回路、及び、前記記憶装置の各
    セルに書き込んだデータと、書き込んだデータに対して
    実際に前記記憶装置から読み出したデータと比較しその
    比較結果を記憶するデータ比較記憶回路に加えて、前記
    データ比較記憶回路から出力される比較結果を、LFS
    R(リニアフィードバックシフトレジスタ)を用いる
    か、もしくは所定の圧縮方法により、データ圧縮して外
    部に出力する手段を備えたことを特徴とするテスト回
    路。
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