TW508442B - Integrated semiconductor circuit and method for functional testing of pad cells - Google Patents

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508442 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（，） 發明背景 發明頜域 本發明係有關一種具有襯墊晶胞的積體半導體電路以 及一種用於該襯墊晶胞之功能測試的方法。 相關技術說明 具有襯墊晶胞之積體半導體電路的組成是一個含有用 於各外部供應導線之平坦連接面積的連接襯墊，以及一 個上游的輸出驅動器。使用外部供應導線以便在不同的 電路或組件之間交換資料或信號，且使用合倂於襯墊晶 胞內的輸出驅動器以便將數位信號輸出到外部供應導線 上。爲了使積體電路以及連接其上各配件有可靠的作 業，故這些輸出驅動器的服務能力必須滿足一些已詳盡 標明的要求，特別是有關信號的傳輸回應。 特別是與積體電路的生產結合時，必需測試電路的服 務能力，因此必需測試單獨襯墊晶胞的服務能力。爲了 完成這種測試，正常的方式是進行量測以標示出各襯墊 晶胞的傳輸回應特徵，這類量測會提供與一個襯墊晶胞 對各種型式信號激發之動態回應相關的資訊。這類信號 激發是例如從低信號位準變成高信號位準或是作相反變 換的步階-函數信號。已測試襯墊晶胞對步階-函數信號激 發的輸出信號回應的特徵是信號轉變的動態延遲。於功 能測試期間’先量測襯墊晶胞輸出的信號時間回應然後 再進行硏究以決定襯墊晶胞的這種動態回應是否落在標 明的公差以內。此例中，在明確定義的時刻因爲這個目 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----1---------------訂—I---— II (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 508442 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（y) 南而需要的量測必須在高度準確的時間施行，以目前的 發展狀態而言其準確度必須落在比1 0 0 P S (微微秒）更小的 區域內。 這樣的量測準確度要求會涉及高位準的儀器複雜度， 且因此涉及了非常複雜而昂貴的測試設備。不過，上述 對測試設備之時間準確度的嚴格要求一般而言對積體電 路的其他功能測試是不必要的。 潑明總述 本發明的目的是詳細說明一種含有襯墊晶胞的積體半 導體電路，有了這種電路吾人便能夠以相當低位準的儀 器量測複雜度施行對襯墊晶胞之傳輸回應的功能測試， 此外並詳細說明一種用於施行此功能測試的方法。 本發明的目的是藉如申請專利範圍第1項之積體半導 體電路以及如申請專利範圍第8項之方法而達成的。而 於申請專利範圍的各附屬項中說明了本發明的各種有利 發展以及精煉型式。 根據本發明的積體電路含有一個信號發射機以便產生 週期性的信號序列，將測試模式內的週期性輸出信號當 作輸入信號供應到待測試襯墊晶胞的輸入端上。 對襯墊晶胞上施加週期性的信號會允許吾人在襯墊晶 胞的輸出端上依頻率範疇內施行外部的量測。 爲了施行根據本發明中與積體電路結合的方法而使用 一種量測配置，藉由此配置而施行頻率波譜的量測，利 用這種量測而能夠定出襯墊晶胞的動態回應特徵。因 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Ϊ% 訂· --線· 508442 A7 B7 五、發明說明（々） 爲，根據本發明，由於對高達第五諧波的諧波偵測都適 用於足夠準確的分析，且這些諧波之間的頻率間隔都是 相當大的，故能夠使頻率範疇內對量測解析度的要求保 持在很低的位準，因此保持對量測裝置的儀器複雜度有 很低位準的要求。 此電路的一種有利發展所提供的是能夠對該信號發射 機重新進行程式規劃以產生不同的週期性信號序列。因 此能夠以不同之切換速率將量測配合襯墊晶胞的特徵， 例如藉由具有短週期期間的信號序列而應用於作相當快 速切換的輸出驅動器，藉由具有長週期期間的信號序列 而應用於作相當慢速切換的輸出驅動器。 若有許多待測試的襯墊晶胞，吾人可以依並聯方式將 各待測襯墊晶胞的輸入端連接到一個或更多個接點上以 便接收來自信號發射機的輸出信號，或是依串聯方式例 如經由各例中的一個移位暫存器單元而連接到一個接點 上以便接收來自信號發射機的輸出信號。因此所有待測 襯墊晶胞都會接收到相同且於各例中已延遲了一個時脈 週期的輸入信號。 爲了吾人能夠以儘可能簡單的方式在正常模式與測試 模式之間切換，有利的是於各例中在襯墊晶胞的輸入端 與信號發射器的輸出端之間連接一個多工器電路，而此 多工器電路則是例如藉由一個操作模式控制器加以控制 的。 圖式簡述 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 0 -丨線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 508442 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7___ 五、發明說明（4 ) 以下將參照所附圖示對本發明作更詳盡的解釋。 第1圖上部顯示的是一種用於量測襯墊晶胞之動態回 應的配置，下部顯示的是一種襯墊晶胞輸出之步階-函數 回應實例的輪廓圖。 第2圖顯示的是一種襯墊晶胞上具有各模型參數的輸 出驅動器。 第3和4圖顯不的是一種根據本發明含有許多待測襯 墊晶胞之積體電路的解釋用實施例。 發明的詳細說明 ' 較佳實施例的說明 第1圖中上部顯示的是一種用來對積體電路中襯墊晶 胞p c施行功能測試的配置。吾人想要以這種配置於測試 模式中定出襯墊晶胞上輸出驅動器的傳輸回應特徵。在 這個端點上將與從低信號位準變成高信號位準之步階-函 數等效的數位信號UE加到襯墊晶胞PC的輸入端E (用 於輸出驅動器的輸入信號的接點）上，且量測襯墊晶胞 PC輸出端DQ (用於將要連接到連接襯墊上之供應導線 的接點）之信號UDQ的信號輪廓。這種信號輪廓會標示 出襯墊晶胞PC的動態回應特徵，而這種回應是能夠以各 模型參數利用一種等效電路加以模擬的。如第2圖所示 是一種襯墊晶胞上具有RD1，RD2，L，C等模型參數之輸出 驅動器電路的實例。 第1圖中下部顯示的是一種因信號UE之步階-函數而 導致信號UDQ的所謂步階-函數回應的簡化輪廓圖。此例 -6- (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) - 訂： --線- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 508442 A7 B7 五、發明說明（r ) 中信號U D Q的電壓位準不會在切通時刻t 1突然跳升到穩 態中的數値U Η上，而是相應地以更慢的方式對由時間常 數t標示其特徵的RD1，RD2，L,C等各模型參數値作對應 對應的動態回應，如同一般所熟知的，其量值是取決& 於RD1, RD2，L，C等各模型參的數值。 第1圖中襯墊晶胞p c服務能力的臨界條件是：信號 UDQ的電壓位準在量自切通時刻11的最小時刻tmin與 最大時刻t m a X之間具有的數値是落在最小値U m i η與最 大値Umax之間的範圍內。信號UDQ的輪廓1顯示的是 .可服務襯墊晶胞PC之步階-函數回應的實例。信號UDQ 的輪廓2顯示的是故障襯墊晶胞PC之步階-函數回應的 實例。以目前的發展狀態，tm in與tm ax之間的時間週期 是幾百微微秒，意思是對量測裝置的量測準確度有相當 嚴格的要求。這些要求的必然結果已在初始時提到，特 別是有關極高取得成本的問題。 第3圖顯示的是一種含有單一發射器SG而用來產生週 期性信號序列的電路配置。若以一個週期性信號序列模 擬襯墊晶胞PC的輸入端E，則同樣地能夠在它們的輸出 端DQ上觀測到輸出信號UDQ的週期性輪廓，取決於輸 入信號的特徵此輪廓的組成有一個DC元素、基礎頻率、 以及諧波。此輪廓可以利用一種量測方法以在輸出端DQ 上作外部連接的量測配置SAZ加以量測且適於以例如所 謂波譜分析儀施行一個波譜分析，且其特徵能夠由對已 記錄頻率波譜的分析加以彰顯。 取決於對測試傳輸回應準確度的要求’並取決於詳細 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------------訂---------線 IAW. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

^08442 A7 B7 1、發明說明（^) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 的位準以型式上多少有些不同的模型參數製造出一個由 待測襯墊晶胞P c構成而多少算詳細的等效電路。於如第 2圖所示的實例中，襯墊晶胞PC的特徵是由RD1，RD2，L， 及C等各模型參數加以彰顯的。此例中的電阻RD 1和RD 2 塑造出切換電晶體T 1和T2的切通電阻，丄塑造出供應 導線的電感，而C則塑造出導線的電容。在量測之後施 行的評估程序中，由包括振幅回應及/或相位回應的頻 率波譜依熟知的方式（例如藉由傅立葉分析法）成功地 , 爲襯墊晶胞PC決定出先前所定義模型參數的數値，並將 之用來計算襯墊晶胞PC的步階-函數回應，此回應會提 供是否滿足其服務能力之臨界條件的資訊。本說明中， 也能夠利用熟知的分析方法直接由頻率波譜確定其步階· 函數回應，而不需要製造具有前述模型參數的等效電 路。 丨線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 頻率波譜待決定諧波的數目基本上是受到所定義模型 參數數目的管理。必須定義的模型參數數目愈大則待偵 測的諧波數目便愈大。這些是依上升順序由基礎諧波開 始偵測的，並且記錄其振幅回應及/或相位回應。根據 經驗，能決定到高達第五諧波便足以得到適當的準確 度。由於只對這些諧波進行偵測，且它們的頻率間隔較 之第五諧波以上的各諧波是相當大的，故能夠使量測裝 置上與頻率選擇性相關的複雜度保持是相當低的，必然 地這比起上述依時間範疇施行的量測是明顯地低了許 多。步階-函數回應是藉由時間常數t而計算得的，而時 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 508442 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（7 ) 間常數t則是利用模型參數的數値而計算得的。 對作相當慢速切換的襯墊晶胞P C而言，較之切換電晶 體T1和T2的切通電阻RD1和RD2，導線電感L以及負 載電容LC和導線電容C都是可以忽略的。必然地，可以 將頻率範疇內的量測取代爲在輸出端D Q上施行簡單的. 直流量測。各供應電壓V C C和V S S以及各電流Π和12 的數値分別允許吾人對電阻RD1和RD2進行計算，且因 此依如上所述的方法計算出信號UDQ的步階-函數回 應。不過，爲了施行這種量測，必需增加模擬輸入信號 UE的週期期間，以致對電流I 1和12的每一次量測而言 在輸出端DQ上都存在著實質的穩態。信號UE的週期期 間是可以改變的，例如藉由利用來自操作模式控制器的 外部控制信號對信號發射機SG重新進行程式規劃而達 成。 由第3圖可以從根據本發明之電路的解釋用實施例看 出’依並聯方式將許多待測襯墊晶胞PC的各輸入端E連 接到一個用於接收來自信號發射機SG之週期性輸出信 號的接點A上。有一種雙型也是想像得到的，若其中有 許多來自信號發射機S G的輸出端A，且於各例中依並聯 方式將每一個單獨的輸出端連接到襯墊晶胞PC輸入端E 之一上。 爲了在當作積體電路的第一操作模式且供襯墊晶胞PC 作功能測試用的測試模式與當作積體電路之第二操作模 式的正常模式之間進行切換，而在信號發射機SG的輸出 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - · •線. 508442 A7 B7 五、發明說明（# ) 端與用於接收襯墊晶胞PC之輸入信號的各接點E之間提 供一個多工器M U X，並且也藉由例如來自操作模式控制 器的信號B S對此多工器加以控制。除了其上施加有來自 信號發射機S G之輸出信號的第一輸入端之外，於各例中 爲多工器MUX的另一個輸入端提供一個信號〇到η，而 吾人可以依正常模式將這個信號輸出到積體電路的另一 個功能單位上。 第4圖顯示的是根據本發明之電路的另一種解釋用實 施例。這裡，用於接收許多待測襯墊晶胞PC之輸入信號 的接點E是依串聯方式連接的，且於各例中經由一個受 時脈控制的移位暫存器單元FF0到FFn而連接到用於接 收來自信號發射機S G之輸出信號的接點A上。必然地， 於各例中在延遲了移位暫存器單元FF0到FFn的一個時 脈之後，將來自信號發射機SG的週期性輸出信號加到每 一個襯墊晶胞PC上。這個解釋用實施例有利於電路的是 各襯墊晶胞PC相互間已因其他目的（例如用於具有「邊 界掃瞄」的印刷電路板）而經由移位暫存器單元FF0到 FFn連接在一起。 例如，吾人可以藉由受時脈控制的雙穩態多重振盪器 而提供移位暫存器單元FF0到FFn以及信號發射機SG。 例如，信號發射機S G可能是一種具有堅硬-佈線輸入的 T-型正反器，而移位暫存器單元FF0到FFn可能是由D-型正反器提供的。因爲這個目的’故信號發射機S G以及 移位暫存器單元FF0到FFn是受到相同時脈的控制。如 -1 0- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 508442 A7 B7 五、發明說明（9 ) 上所述，T-型正反器是作有利的設計使得吾人能夠藉由 重新進行程式規劃而改變個別的週期性輸出信號。 符號說明 c…電容 DQ…襯墊晶胞的輸出端 E…襯墊晶胞的輸入端 L…電感 MUX…多工器 PC…襯犟晶胞 RD1，RD2···電阻 S A Z…波譜分析儀 SG…單一發射機 T1,T2…切換電晶體 VCC,VSS···供應電壓 FFO-FFri…受時脈控制的移位暫存器 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 第89 100090號「積體半導體電路及襯墊晶胞之功能測試所用 之方法」專利案 （90年12月修正） 六、申請專利範圍 L 一種積體半導體電路，其含有一個或更多個襯墊晶胞 (PC)，其中每一個襯墊晶胞都包括一個連接襯墊以及一 個上游的輸出驅動器且能夠藉由功能測試於電路的第一 操作模式中加以監控，其特徵爲其電路具有一個信號發 射機（SG)以便產生週期性的信號序列，其中將用來接收 週期性輸出信號的接點（A)連接到待測試襯墊晶胞（PC)的 輸入信號的接點（E)上，以便於一個測試模式中測試襯墊 晶胞（PC)的傳輸回應。 2. 如申請專利範圍第1項之積體半導體電路，其中此信號 發射機（SG)可以重新進行程式規劃以產生不同的週期性 信號序列。 3. 如申請專利範圍第1或2項之積體半導體電路，其中可 以依並聯方式將許多待測襯墊晶胞（PC)的輸入信號的接 點（E)連接到一個或更多個接點上以便接收來自信號發射 機（SG)的輸出信號的一個或多個接點（A)。 4. 如申請專利範圍第1或2項之積體半導體電路，其中用 於接收許多待測襯墊晶胞（PC)之輸入信號的接點（E)是依 串聯方式連接的，且於各例中經由一個受時脈控制的移 位暫存器單元（FF0;FFn)而連接到內於接收來自信號發射 機（SG)之輸出信號的接點（A)上。 5. 如申請專利範圍第1或2項之積體半導體電路，其中於 、申請專利範圍 各例中使用於接收許多待測襯墊晶胞（PC)之輸入信號的 接點（E)經由一個多工器（MUX)連接到用於接收來自信號 發射機（SG)之輸出信號的接點（A)上，以便在電路的第一 操作模式與第二操作模式之間切換。 6·如申請專利範圍第4項之積體半導體電路，其中於各例 中使用於接收許多待測襯墊晶胞（PC)之輸入信號的接點 (E)經由一個多工器（MUX)連接到用於接收來自信號發射 機（SG)之輸出信號的接點（A)上，以便在電路的第一操作 模式與第二操作模式之間切換。 7·如申請專利範圍第5項之積體半導體電路，其中具有下 列特性： -多工器電路（MUX)的一個輸出是連接到用於接收襯墊晶 胞（PC)之輸入信號的接點（E)上， -多工器電路（MUX)的一個輸入是連接到用於接收來自信 號發射機（SG)之輸出信號的接點（A)上， -多工器電路（MUX)的另一個輸入是連接到用於接收積體 電路內另一個功能單位之信號（〇;n)的接點上， -於電路的第一操作模式中，來自信號發射機（SG)之輸出 信號是出現在多工器電路（MUX)的輸出上，而於電路 的第二操作模式中，來自積體電路內另一個功能單位 之信號（〇;n)則是出現在多工器電路（MUX)的輸出上。 8.如申請專利範圍第1或2項之積體半導體電路，其中 信號發射機（SG)含有一個由T-型正反器構成而受時鐘 控制的雙穩態多重振盪器。 -2- 508442 gairil ：.…'. -ί 六、申請專利範圍 9. 如申請專利範圍第7項之積體半導體電路，其中信號發 射機（SG)含有一個由Τ-型正反器構成而受時鐘控制的雙 穩態多重振盪器^ 10. —種用於測試積體半導體電路上襯墊晶胞之轉輸回應的 方法，其中每一個襯墊晶胞都包括一個連接襯墊以及一 個上游的輸出驅動器且都是包含在如申請專利範圍第1 至8項之積體半導體電路中，其特徵爲將襯墊晶胞（PC) 的輸出端（DQ)連接到一個用於波譜分析之量測配置（SAZ) 的量測輸入，而襯墊晶胞（PC)的轉輸回應則是利用此量 測配置（SAZ)於頻率範疇內量測得的。 11·如申請專利範圍第1〇項之方法，其中量測所記錄頻率波 諧的振幅回應及/或相位回應。 12·如申請專利範圍第1〇項之方法，其中取代了頻率範疇內 的量測而藉由在襯墊晶胞（PC)輸出（DQ)上的直流量測而 量測出襯墊晶胞（PC)的傳輸回應。