(57)【要約】【課題】配線層数が多く且つ動作電圧が低電圧化された半導体集積回路であっても、非破壊検査で電源電圧の変動波形を正確に測定できるようにする。【解決手段】ＬＳＩ１内において機能回路１１の近傍に配置され、第１定格電源電圧よりも高い第２定格電源電圧で動作して電源系統の電圧変動波形を電流波形に変換する電源系統波形変換回路２１と、この電源系統波形変換回路２１によって得られた電流波形をＬＳＩ１の外部に出力するためのパッド３１と、電源系統波形変換回路２１とパッド３１とを接続すべくＬＳＩ１内に形成された配線４１とをそなえて構成する。【選択図】        図１
2004325383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体集積回路内において第１定格電源電圧で動作する機能回路の電源系統の電圧変動波形を測定するための電圧変動波形測定装置であって、
該半導体集積回路内において該機能回路の近傍に配置され、前記第１定格電源電圧よりも高い第２定格電源電圧で動作して前記電源系統の電圧変動波形を電流波形に変換する電源系統波形変換回路と、
該電源系統波形変換回路によって得られた前記電流波形を該半導体集積回路の外部に出力するための電源系統変動波形出力端子と、
該電源系統波形変換回路と該電源系統変動波形出力端子とを接続すべく該半導体集積回路内に形成された電源系統変動波形出力配線とをそなえて構成されたことを特徴とする、半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
【請求項２】
該電源系統波形変換回路の接地系統と該機能回路の接地系統とを切り離すことにより、該電源系統波形変換回路が、該機能回路の電源系統に接続された外部供給電圧源の接地レベルに対する電位の変動波形を前記電源系統の電圧変動波形として、前記電流波形に変換することを特徴とする、請求項１に記載の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
【請求項３】
該電源系統波形変換回路の接地系統と該機能回路の接地系統とを接続することにより、該電源系統波形変換回路が、該機能回路の電源系統と接地系統との電位差の変動波形を前記電源系統の電圧変動波形として、前記電流波形に変換することを特徴とする、請求項１に記載の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
【請求項４】
半導体集積回路内において第１定格電源電圧で動作する機能回路の接地系統の電圧変動波形を測定するための電圧変動波形測定装置であって、
該半導体集積回路内において該機能回路の近傍に配置され、前記第１定格電源電圧よりも高い第３定格電源電圧で動作して前記接地系統の電圧変動波形を電流波形に変換する接地系統波形変換回路と、
該接地系統波形変換回路によって得られた前記電流波形を該半導体集積回路の外部に出力するための接地系統変動波形出力端子と、
該接地系統波形変換回路と該接地系統変動波形出力端子とを接続すべく該半導体集積回路内に形成された接地系統変動波形出力配線とをそなえて構成されたことを特徴とする、半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
【請求項５】
第１定格電源電圧で動作する機能回路をそなえ、該機能回路の電源系統および接地系統の電圧変動波形をそれぞれ測定するための電圧変動波形測定機能を有する半導体集積回路であって、
該機能回路の近傍に配置され、前記第１定格電源電圧よりも高い第２定格電源電圧で動作して前記電源系統の電圧変動波形を電流波形に変換する電源系統波形変換回路と、
該機能回路の近傍に配置され、前記第１定格電源電圧よりも高い第３定格電源電圧で動作して前記接地系統の電圧変動波形を電流波形に変換する接地系統波形変換回路と、
該電源系統波形変換回路によって得られた前記電流波形を該半導体集積回路の外部に出力するための電源系統変動波形出力端子と、
該接地系統波形変換回路によって得られた前記電流波形を該半導体集積回路の外部に出力するための接地系統変動波形出力端子と、
該電源系統波形変換回路と該電源系統変動波形出力端子とを接続する電源系統変動波形出力配線と、
該接地系統波形変換回路と該接地系統変動波形出力端子とを接続する接地系統変動波形出力配線とをそなえて構成されたことを特徴とする、電圧変動波形測定機能を有する半導体集積回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅｄ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）タイプの半導体集積回路〔例えばマイクロプロセッサ等の機能を果たすＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）〕内において、動作中の特定回路近傍での電圧変動波形を測定するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のＬＳＩ開発では、動作速度の高速化に伴って消費電力の増加を招いており、電源設計過程での電源電圧変動のシミュレーション結果と実際のＬＳＩでの電源電圧変動の測定結果とを比較・照合することが望まれている。
ＬＳＩ内部において、動作している回路のごく近傍の電源電圧の変動波形を測定するには、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）などを用いて破壊検査を行なうか、もしくは、例えば下記特許文献１に開示されているごとく電源電位を直接測定するための観測用端子をそなえこの観測用端子を用いて測定を行なうかしている。
【０００３】
前者の破壊検査（前者の測定手法）では、例えば図１５に示すように、ＦＩＢでＬＳＩ１００の配線層１０１に加工を施すことにより、ＬＳＩ１００の最上面（パッド１０３をそなえる面）から、測定対象の動作回路１０２近傍における最下層の配線層（電源配線）１０１−１に到達するＦＩＢ加工穴１０４を形成し、その最下層の配線層１０１−１をメタル露出面１０４ａとして露出させる。この後、ＥＢ（電子ビーム）をメタル露出面１０４ａに照射しメタル露出面１０４ａから返ってきた２次電子に基づいて動作回路１０２における電源電圧の変動波形の測定を行なっている。
【０００４】
なお、図１５に示すＬＳＩ１００において、配線層１０１は、６層のメタル配線層１０１−１〜１０１−６から構成され、下層側から、ｘ方向の配線層１０１−１，１０１−３，１０１−５とｙ方向の配線層１０１−２，１０１−４，１０１−６とが交互に配置されている。
【０００５】
一方、後者の、観測用端子を用いた測定（後者の測定手法）では、ＬＳＩ最下層の測定対象回路の位置（最下層の配線）とＬＳＩ最上層の観測用端子（パッド）の位置とを結ぶ配線設計を予め行なっておき、その観測用端子を通じて、測定対象回路近傍の電位をＬＳＩ外部へ直接導き出し、電源電圧の変動波形を観測している。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−５９８５５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年のＬＳＩ開発は、配線層数を増加させるとともに動作電圧を低電圧化する傾向にある。
配線層数が増加した場合、上述した前者の測定手法では、最下層の所望の電源配線を露出させることが困難になりつつある。例えば、図１５に示すＬＳＩ１００の配線層数は６であったが、図１６に示すごとく、ＬＳＩ２００の配線層数が１０になると、信号配線を避けつつＦＩＢ加工穴２０４を形成して、動作回路２０２に電源を供給する最下層の所望の電源配線（配線層２０１−１）を露出させることは、極めて困難である。
【０００８】
図１６に示すＬＳＩ２００において、配線層２０１は、１０層のメタル配線２０１−１〜２０１−１０から構成されている。そして、ＦＩＢでＬＳＩ２００の配線層２０１に加工を施すことにより、ＬＳＩ２００の最上面（パッド２０３をそなえる面）から、測定対象の動作回路２０２近傍における最下層の配線層（電源配線）２０１−１に到達するＦＩＢ加工穴２０４を形成しようとしている。配線層数が多くなった場合、ＦＩＢ加工穴２０４を最下層の配線層２０１−１まで到達させるためには、最上層側におけるＦＩＢ加工穴２０４の径をかなり大きくしなければならない。しかし、ＦＩＢ加工穴２０４の径が大きくなると、信号配線に影響を与える可能性が高くなり、ＦＩＢ加工穴２０４を最下層の配線層（電源配線）２０１−１に到達させることができず、上述したように、配線層２０１−１を露出させることは極めて困難である。従って、配線層数が多くなると、破壊検査では、電源電圧の変動波形を測定することが困難になる。
【０００９】
一方、上述のごとく動作電圧の低電圧化が進んでいる現状にあっては変動量の絶対値が減少しているため、後者の測定手法では、電源電圧の変動を正確に測定することが困難である。特に、配線層数が増大し、最下層の電源配線の位置から最上層の観測用端子（パッド）の位置までの配線距離が長くなると、電源電圧の変動量を正確に取り出すことは、さらに困難になる。
【００１０】
このように、ＬＳＩにおいて配線層数が多くなり且つ動作電圧が低電圧化されてくると、従来の測定手法では、ＬＳＩの電源電圧変動を測定することは困難になるため、電源設計過程での電源電圧変動のシミュレーション結果と実際のＬＳＩでの電源電圧変動の測定結果とを比較・照合したいという要望に答えることができなくなる。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、配線層数が多く且つ動作電圧が低電圧化された半導体集積回路であっても、その半導体集積回路にＦＩＢなどで加工を施すことなく、つまり非破壊検査で、電源電圧の変動波形を正確に測定できるようにすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置（請求項１）は、半導体集積回路内において第１定格電源電圧で動作する機能回路の電源系統の電圧変動波形を測定するためのものであって、該半導体集積回路内において該機能回路の近傍に配置され、前記第１定格電源電圧よりも高い第２定格電源電圧で動作して前記電源系統の電圧変動波形を電流波形に変換する電源系統波形変換回路と、該電源系統波形変換回路によって得られた前記電流波形を該半導体集積回路の外部に出力するための電源系統変動波形出力端子と、該電源系統波形変換回路と該電源系統変動波形出力端子とを接続すべく該半導体集積回路内に形成された電源系統変動波形出力配線とをそなえて構成されたことを特徴としている。
【００１３】
このような電圧変動波形測定装置において、該電源系統波形変換回路の接地系統と該機能回路の接地系統とを切り離すことにより、該電源系統波形変換回路が、該機能回路の電源系統に接続された外部供給電圧源の接地レベルに対する電位の変動波形を前記電源系統の電圧変動波形として、前記電流波形に変換するように構成してもよいし（請求項２）、該電源系統波形変換回路の接地系統と該機能回路の接地系統とを接続することにより、該電源系統波形変換回路が、該機能回路の電源系統と接地系統との電位差の変動波形を前記電源系統の電圧変動波形として、前記電流波形に変換するように構成してもよい（請求項３）。
【００１４】
また、本発明の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置（請求項４）は、半導体集積回路内において第１定格電源電圧で動作する機能回路の接地系統の電圧変動波形を測定するためのものであって、該半導体集積回路内において該機能回路の近傍に配置され、前記第１定格電源電圧よりも高い第３定格電源電圧で動作して前記接地系統の電圧変動波形を電流波形に変換する接地系統波形変換回路と、該接地系統波形変換回路によって得られた前記電流波形を該半導体集積回路の外部に出力するための接地系統変動波形出力端子と、該接地系統波形変換回路と該接地系統変動波形出力端子とを接続すべく該半導体集積回路内に形成された接地系統変動波形出力配線とをそなえて構成されたことを特徴としている。
【００１５】
一方、本発明の電圧変動波形測定機能を有する半導体集積回路（請求項５）は、第１定格電源電圧で動作する機能回路をそなえ、該機能回路の電源系統および接地系統の電圧変動波形をそれぞれ測定するための電圧変動波形測定機能を有するものであって、該機能回路の近傍に配置され、前記第１定格電源電圧よりも高い第２定格電源電圧で動作して前記電源系統の電圧変動波形を電流波形に変換する電源系統波形変換回路と、該機能回路の近傍に配置され、前記第１定格電源電圧よりも高い第３定格電源電圧で動作して前記接地系統の電圧変動波形を電流波形に変換する接地系統波形変換回路と、該電源系統波形変換回路によって得られた前記電流波形を該半導体集積回路の外部に出力するための電源系統変動波形出力端子と、該接地系統波形変換回路によって得られた前記電流波形を該半導体集積回路の外部に出力するための接地系統変動波形出力端子と、該電源系統波形変換回路と該電源系統変動波形出力端子とを接続する電源系統変動波形出力配線と、該接地系統波形変換回路と該接地系統変動波形出力端子とを接続する接地系統変動波形出力配線とをそなえて構成されたことを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
〔１〕本発明の原理構成
図１は本発明の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置および電圧変動波形測定機能を有する半導体集積回路の原理構成を示すブロック図であり、この図１に示すＬＳＩ（半導体集積回路）１は、本来のＬＳＩ１としての機能を実現するための機能回路部１０と、この機能回路部１０における電圧変動波形（後述する機能回路１１の電源系統および接地系統の電圧変動波形）を測定するための測定回路部（測定回路）２０とを有している。
【００１７】
機能回路部１０は、第１定格電源電圧（例えば１．０Ｖ）で動作する低電源電圧系回路（機能回路）１１を有し、この機能回路１１は、接地系統１（ＧＮＤ＝０Ｖ）および電源系統１（ＶＤＤ１＝１．０Ｖ）に接続されて動作するようになっている。
【００１８】
測定回路部２０は、電源系統波形変換回路２１および接地系統波形変換回路２２を有しており、これらの変換回路２１，２２を動作させるために、接地系統２（ＧＮＤ＝０Ｖ）および電源系統２（ＶＤＤ２＝１．０Ｖ）が用意されている。なお、接地系統２と上述した機能回路１１用の接地系統１とは、後述するごとく切り離されていてもよいし接続されていてもよく、これらの接地系統１，２を切り離した場合と接続した場合とでは、それぞれ、異なる作用効果（後述）を得ることができる。また、本実施形態において電源系統２と上述した機能回路１１用の電源系統１とは別系統のものであり、この電源系統２としては、例えば図１４を参照しながら後述するごとくＬＳＩ１におけるＩ／Ｏ回路用電源系統を用いることができる。
【００１９】
電源系統波形変換回路２１は、機能回路１１の近傍に配置されるとともに、上記接地系統２と機能回路１１の電源系統１とに接続され、第１定格電源電圧（ＶＤＤ１＝１．０Ｖ）よりも高い第２定格電源電圧（本実施形態では１．８Ｖ）で動作して機能回路１１の電源系統１の電圧変動波形を電流波形に変換して出力するものである。
【００２０】
接地系統波形変換回路２２は、機能回路１１の近傍に配置されるとともに、上記電源系統２と機能回路１１の接地系統１とに接続され、第１定格電源電圧（ＶＤＤ１＝１．０Ｖ）よりも高い第３定格電源電圧（本実施形態では１．８Ｖ）で動作して機能回路１１の接地系統１の電圧変動波形を電流波形に変換して出力するものである。
【００２１】
また、本実施形態のＬＳＩ１においては、図１（図１３）に示すように、電源系統波形変換回路２１によって得られた電流波形をＬＳＩ１の外部に出力するための電源系統変動波形出力端子（外部接続用パッド）３１と、このパッド３１と電源系統波形変換回路２１とを接続すべくＬＳＩ１内に形成された電源系統変動波形出力配線４１とがそなえられるとともに、接地系統波形変換回路２２によって得られた電流波形をＬＳＩ１の外部に出力するための接地系統変動波形出力端子（外部接続用パッド）３２と、このパッド３２と接地系統波形変換回路２２とを接続すべくＬＳＩ１内に形成された接地系統変動波形出力配線４２とがそなえられている。
【００２２】
〔２〕本実施形態の具体的な構成
次に、図２〜図４を参照しながら、本実施形態の電圧変動波形測定機能を有するＬＳＩ１（電源系統波形変換回路２１および接地系統波形変換回路２２）の、より具体的な構成について説明する。ここで、図２は本実施形態における電源系統波形変換回路２１の構成を示す回路図、図３は本実施形態における接地系統波形変換回路２２の構成を示す回路図、図４は本実施形態における電圧変動波形測定装置および電圧変動波形測定機能を有する半導体集積回路（ＬＳＩ１）の構成を示す回路図である。
【００２３】
変換回路２１，２２では、機能回路部１０で使用されているＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ製電界効果トランジスタ）よりも高電圧（１．８Ｖ）で動作するＭＯＳＦＥＴが用いられる。
図２および図４に示すように、本実施形態の電源系統波形変換回路２１としてはｎチャネルのＭＯＳＦＥＴ２１ａのみが用いられ、このｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２１ａのゲート端子Ｇが機能回路１１の電源系統１（ＶＤＤ１＝１．０Ｖ）に接続され、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２１ａのソース端子Ｓが接地系統２（ＧＮＤ）に接続され、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２１ａのドレイン端子Ｄが、配線４１，パッド３１（Ｖ＿ｏｕｔ端子）および第１抵抗素子（抵抗値Ｒｖ１＝２００Ω）５１を介して、ＬＳＩ１の外部における、前記第２定格電源電圧を与える電源系統（ＶＨＨ＝１．８Ｖ）に接続されている。なお、第１抵抗素子５１は、ＬＳＩ１の外部において、パッド３１と電源系統ＶＨＨとの間に介設されている。
【００２４】
このとき、電源系統波形変換回路２１の接地系統２と機能回路１１の接地系統１とを切り離すことにより、電源系統波形変換回路２１（ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２１ａ）は、機能回路１１の電源系統１に接続された外部供給電圧源の接地レベルに対する電位の変動波形を電源系統１の電圧変動波形として、電流波形に変換して出力することになる。これにより、機能回路１１の電源系統１の電圧変動と機能回路の接地系統１の電圧変動とを、それぞれ電源系統波形変換回路２１および接地系統波形変換回路２２によって独立に変換・測定することができる。
【００２５】
これに対し、電源系統波形変換回路２１の接地系統２と機能回路１１の接地系統１とを接続することにより、電源系統波形変換回路２１（ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２１ａ）は、機能回路１１の電源系統１と接地系統１との電位差の変動波形を電源系統１の電圧変動波形として、電流波形に変換して出力することになる。この場合、接地系統波形変換回路２２を使用せず電源系統波形変換回路２１のみを使用することになる。
【００２６】
なお、電源系統波形変換回路２１（ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２１ａ）の接地系統２（ＧＮＤ）と機能回路１１の接地系統１（ＧＮＤ）とを別系統とし、接地系統２（ＧＮＤ）としてＬＳＩ１におけるＩ／Ｏ回路用電源系統を用いることもできる。
【００２７】
図３および図４に示すように、本実施形態の接地系統波形変換回路２２としてはｐチャネルのＭＯＳＦＥＴ２２ａのみが用いられ、このｐチャネルＭＯＳＦＥＴ２２ａのゲート端子Ｇが機能回路１１の接地系統１（ＧＮＤ）に接続され、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ２２ａのドレイン端子Ｄが電源系統２（ＶＤＤ２＝１．０Ｖ）に接続され、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ２２ａのソース端子Ｓが、配線４２，パッド３２（Ｇ＿ｏｕｔ端子）および第２抵抗素子（抵抗値Ｒｇ１＝１００Ω）５２を介して、ＬＳＩ１の外部における、前記第３定格電源電圧を与える電源系統（負電位であるＶＬＬ＝−０．８Ｖ）に接続されている。なお、第２抵抗素子５２は、ＬＳＩ１の外部において、パッド３２と電源系統ＶＬＬとの間に介設されている。
【００２８】
なお、図４に示すように、接地系統波形変換回路２２の電源系統２と機能回路１１の電源系統１とを切り離して別系統とすることにより、接地系統波形変換回路２２（ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ２２ａ）は、機能回路１１に接続された外部供給電圧源の電源レベルに対する電位の変動波形を接地系統１の電圧変動波形として、電流波形に変換して出力することになる。これにより、機能回路１１の電源系統１の電圧変動と機能回路の接地系統１の電圧変動とを、それぞれ電源系統波形変換回路２１および接地系統波形変換回路２２によって独立に変換・測定することができる。
【００２９】
これに対し、接地系統波形変換回路２２の電源系統２と機能回路１１の電源系統１とを接続することにより、接地系統波形変換回路２２（ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ２２ａ）は、機能回路１１の電源系統１と接地系統１との電位差の変動波形を接地系統１の電圧変動波形として、電流波形に変換して出力することになる。この場合、電源系統波形変換回路２１を使用せず接地系統波形変換回路２２のみを使用することになる。
【００３０】
また、図４に示すように、接地系統波形変換回路２２（ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ２２ａ）の電源系統２（ＶＤＤ２＝１．０Ｖ）と機能回路１１の電源系統１（ＶＤＤ１＝１．０Ｖ）とは別系統になっており、機能回路１１の電源系統１としては通常のものが用いられるが、電源系統２（ＶＤＤ２＝１．０Ｖ）としては、例えば図１４を参照しながら後述するごとくＬＳＩ１におけるＩ／Ｏ回路用電源系統を用いることもできる。
【００３１】
以下に、上述のごとく構成された本実施形態の測定装置による電圧変動波形測定の妥当性を、変換原理，測定回路設計手法，測定シミュレーション，検証シミュレーションの観点から説明する。
〔３〕測定原理（変換原理）
ここでは、図４に示した回路の測定原理について、図５を参照しながら説明する。なお、図５は本実施形態における電源系統波形変換回路２１を構成するｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２１ａのＶｇｓ−Ｉｄｓ特性曲線（Ｖｇｓ：ゲート・ソース電圧，Ｉｄｓ：ドレイン電流）を示すグラフである。
【００３２】
図４に示した測定装置では、機能回路１１におけるＭＯＳＦＥＴ（図示省略）の定格電源電圧（第１定格電源電圧）が１．０Ｖ（ＶＤＤ１）で、変換回路２１におけるｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２１ａの定格電源電圧（第２定格電源電圧）が１．８Ｖ（ＶＨＨ）であり、変換回路２１におけるｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２１ａはＶｄｓ（ドレイン・ソース電圧）＝Ｖｇｓ（ゲート・ソース電圧）＝０〜ＶＨＨ（１．８Ｖ）の動作範囲を有している。
【００３３】
このようなｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２１ａのＶｇｓ−Ｉｄｓ特性をプロットすると、図５に示すような特性曲線になり、その特性曲線は、ゲート・ソース電圧値Ｖｇｓがある程度の値（Ｖｇｓ＿ｍｉｎ）を超えたところで、ドレイン電流値Ｉｄｓが線形に延びていく特徴を有している。ドレイン・ソース電圧値Ｖｄｓ＝ＶＨＨのとき、ＩｄｓはＩｄｓ＿ｓａｔまで延びていくが、Ｖｄｓ＜ＶＨＨの条件下では、ＩｄｓはＩｄｓ＿ｓａｔに届かずに飽和する。ただし、Ｖｄｓ＜ＶＨＨであっても、飽和するまでは同一の特性曲線を形成する特性を有している。このような特性から、Ｖｄｓ＜ＶＨＨの場合に、変換回路２１のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２１ａのＶｇｓ−Ｉｄｓ特性曲線は、Ｖｇｓがある程度以上の値からＩｄｓが飽和する直前までの間、Ｖｄｓの値によらずに同一の線形領域（線形部分）を有することがわかる。
【００３４】
ここで、図５に示すように、Ｉｄｓが線形に変化し始めるときのＶｇｓの値をＶｇｓ＿ｍｉｎ、線形領域が終わるときのＶｇｓの値をＶｇｓ＿ｍａｘとして、ＶＤＤ１（電源系統１の電圧値）を中心とした変動量±ΔＶｍがＶｇｓ＿ｍｉｎ〜Ｖｇｓ＿ｍａｘ内に入るようにΔＶｍを決定し、ＶｇｓをＶＤＤ１±ΔＶｍの範囲内で変調させると、Ｖｇｓの変動はＩｄｓに歪むことなく写像される。
【００３５】
〔４〕測定シミュレーション
次に、図６〜図１１を参照しながら、本実施形態の測定回路２１，２２による測定シミュレーションについて説明する。
図６はシミュレーション対象回路（本実施形態の電圧変動波形測定機能を有するＬＳＩの等価回路）を示す回路図であり、この図６に示すシミュレーション対象回路では、測定回路部２０（変換回路２１，２２）がそなえられるとともに、変換回路２１，２２以外の部分（機能回路部１０等）が等価回路（下層配線寄生ＬＲＣ，上層配線寄生ＬＲＣおよびパッケージ寄生ＬＲＣ）として与えられている。そして、機能回路部１０の電源系統１（ＶＤＤ１）と接地系統１（ＧＮＤ）との間にノイズ源がそなえられている。ノイズ源としては電流源が用いられ、このノイズ源により、回路（ＬＳＩ１）が動作したときの消費電流波形を設定することで、電源配線の電圧にノイズ波形が与えられ、そのノイズ波形を変換回路２１，２２によって測定するシミュレーションを行なう。
【００３６】
なお、図６に示すシミュレーション対象回路では、機能回路部１０の接地系統１（ＧＮＤ）と測定回路部２０の接地系統２（ＧＮＤ）とが切り離されており、第１抵抗素子５１の抵抗値Ｒｖ１＝２４３Ω，第２抵抗素子５２の抵抗値Ｒｇ１＝８３Ωとする。また、ノイズ源の近くの配線インダクタンスは、ｄＩ／ｄｔノイズが出やすいよう、大きめに設定されている。
【００３７】
図７は図６に示す回路の電源／ＧＮＤ系インピーダンス周波数特性を示すグラフであり、この図７ではノイズ源の両端から見た電源系のインピーダンスカーブ（ＶＤＤ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  ＆  ＧＮＤ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）が示されている。図７に示すように、ＶＤＤ１，ＧＮＤの配線自体は低周波領域でそれぞれ８Ωのインピーダンスを有し、ＶＤＤ１−ＧＮＤ間のインピーダンス（Ｖ−Ｇ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）は０Ωに近い。そして、ＶＤＤ１−ＧＮＤ間インピーダンスは、３０ＭＨｚあたりから上昇し始め、２０ＧＨｚ近辺と４００ＧＨｚ近辺とに共振点を有している。電源ノイズは動作周波数の逓倍のノイズ周波数成分を考慮する必要があり、変換回路２１，２２の追随性能は動作周波数よりも高い周波帯域まで要求される。
【００３８】
図８は、３０ＭＨｚ正弦波ノイズに対する、図６に示す回路による波形測定シミュレーション結果を示すグラフである。この図８では、ＶＤＤ１（１Ｖ）およびＧＮＤのそれぞれに、振幅３００ｍＶで周波数３０ＭＨｚの正弦波ノイズが乗ったときの波形（ＶＤＤ  Ｎｏｉｓｅ  Ｗａｖｅｆｏｒｍ  ＆  ＧＮＤ  Ｎｏｉｓｅ  Ｗａｖｅｆｏｒｍ）および変換回路２１，２２の出力波形（ＶＤＤ  Ｏｂｓｅｒｖｅｄ  Ｗａｖｅｆｏｒｍ  ＆  ＧＮＤ  Ｏｂｓｅｒｖｅｄ  Ｗａｖｅｆｏｒｍ）が示されている。測定シミュレーション結果は、Ｖ＿ｏｕｔ端子およびＧ＿ｏｕｔ端子の電圧を測定することによって得られる。ＶＤＤ１±３００ｍＶの設定が、図５におけるＶｇｓ＿ｍｉｎ，Ｖｇｓ＿ｍａｘを少し超えており、線形性の確保が十分でないため、図８に示す出力波形は若干歪んでいる。
【００３９】
図９は、３ＧＨｚ正弦波ノイズに対する、図６に示す回路による波形測定シミュレーション結果を示すグラフである。この図９では、ＶＤＤ１（１Ｖ）およびＧＮＤのそれぞれに、振幅１８０ｍＶで周波数３ＧＨｚの正弦波ノイズが乗ったときの波形（ＶＤＤ  Ｎｏｉｓｅ  Ｗａｖｅｆｏｒｍ  ＆  ＧＮＤ  Ｎｏｉｓｅ  Ｗａｖｅｆｏｒｍ）および変換回路２１，２２の出力波形（ＶＤＤ  Ｏｂｓｅｒｖｅｄ  Ｗａｖｅｆｏｒｍ  ＆  ＧＮＤ  Ｏｂｓｅｒｖｅｄ  Ｗａｖｅｆｏｒｍ）が示されている。ここでも、測定シミュレーション結果は、Ｖ＿ｏｕｔ端子およびＧ＿ｏｕｔ端子の電圧を測定することによって得られる。この図９に示す測定シミュレーション結果の出力波形は良好である。
【００４０】
図１０は、３ＧＨｚパルスノイズに対する、図６に示す回路による波形測定シミュレーション結果を示すグラフである。この図１０では、ＶＤＤ１（１Ｖ）およびＧＮＤのそれぞれに、振幅３００ｍＶで周波数３ＧＨｚのパルスノイズが乗ったときの波形（ＶＤＤ  Ｎｏｉｓｅ  Ｗａｖｅｆｏｒｍ  ＆  ＧＮＤ  Ｎｏｉｓｅ  Ｗａｖｅｆｏｒｍ）および変換回路２１，２２の出力波形（ＶＤＤ  Ｏｂｓｅｒｖｅｄ  Ｗａｖｅｆｏｒｍ  ＆  ＧＮＤ  Ｏｂｓｅｒｖｅｄ  Ｗａｖｅｆｏｒｍ）が示されている。ここでも、測定シミュレーション結果は、Ｖ＿ｏｕｔ端子およびＧ＿ｏｕｔ端子の電圧を測定することによって得られる。パルス波形は広い周波数帯域を含んだ複合波形と考えてよく、立上り・立下り時の急峻な変化に対応した細かな変動波形には変換回路２１，２２が追随できていないが、それ以外の出力波形は良好である。図６に示すシミュレーション対象回路は急峻な立上り・立下りに対して過敏に変化するよう、回路パラメータを設定してあるので、変換回路２１，２２の追随性能による限界が存在することがわかる。
【００４１】
なお、図６〜図１０に示す測定シミュレーションでは、接地系統（ＧＮＤ）のための変換回路２２がｐチャネルＭＯＳＦＥＴ２２ａを用いて構成されているので、その出力電流（０．４〜０．６ｍＡ）は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２１ａの出力電流（およそ１ｍＡ）よりも弱くなっている。ここでは、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２１ａおよびｐチャネルＭＯＳＦＥＴ２２ａが同じサイズ（ゲート幅のサイズが同じもの）のものであるとしてシミュレーションを行なっているので、接地系統の測定結果は電源系統の測定結果のおよそ半分になっている。このため、実際には、変換回路２２のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ２２ａのゲート幅Ｗを、変換回路２１のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２１ａのゲート幅Ｗのおよそ２倍に設定することが望ましい。
【００４２】
〔５〕検証シミュレーション
図１１は図１０に示す入力波形／測定波形の高速フーリエ変換結果を示すグラフである。この図１１に示すように、入力波形（ＦＦＴ−Ｉｎｐｕｔ  Ｗａｖｅｆｏｒｍ）は、パルス周期の奇数倍の周波数成分を含んでいるのに対し、出力波形（ＦＦＴ−Ｏｕｔｐｕｔ  Ｗａｖｅｆｏｒｍ）は、入力波形と同じ強さの奇数倍の周波数成分と弱い偶数倍の周波数成分とを含んでいる。偶数倍の周波数成分は、波形の歪みを示すものであるが、奇数倍の成分に比べて弱いため、総じては問題無いレベルで写像できていると判断してよい。
【００４３】
〔６〕具体的な適用態様
上述のように、機能回路部１０のＭＯＳＦＥＴよりも動作電圧の高いＭＯＳＦＥＴ２１ａ，２２ａを用いることにより、機能回路部１０の電圧変動波形をＬＳＩ１の外部へ取り出せることが示された。
【００４４】
本実施形態における機能回路部１０のＭＯＳＦＥＴと測定回路部２０のＭＯＳＦＥＴ２１ａ，２２ａとは、一般的なマイクロプロセッサＬＳＩに標準的に用いられている、コア（ＣＯＲＥ）回路部１ｂ（図１２〜図１４参照）のＭＯＳＦＥＴとＩ／Ｏ回路部１ａ（図１２〜図１４参照）のＭＯＳＦＥＴとにそれぞれ対応させることができる。従って、そのようなＬＳＩ１においては、図１２および図１３に示すように、プロセス技術および回路技術に影響無く本発明を適用することができる。
【００４５】
さらに、図１４に示すように、Ｉ／Ｏ回路部１ａの電源系（Ｉ／Ｏ回路電源配線１ｈ）を測定回路部２０の電源系（測定回路電源配線１ｆ）と共用することにより、測定回路部２０（変換回路２２）の電源を外部から供給するための端子を別途設ける必要がなくなる。
また、コア回路部１ｂとＩ／Ｏ回路部１ａとが同じ酸化膜厚のＭＯＳＦＥＴで構成されているＬＳＩ〔下記実施態様（１）のＬＳＩ〕においては、変換回路２１，２２を構成すべく高電圧動作が可能な旧世代のＭＯＳＦＥＴを追加することによって、本発明の適用が可能になる。
【００４６】
なお、図１２は、本発明による電圧変動波形測定手法を適用されたＬＳＩ（特にＩ／Ｏ回路部１ａのＭＯＳＦＥＴがコア回路部１ｂのＭＯＳＦＥＴよりも高電圧で動作するＬＳＩ１）を模式的に示す斜視図、図１３は図１２に示すＬＳＩ１の要部を拡大して模式的に示す平面図、図１４は、図１２および図１３に示すＬＳＩ１においてＩ／Ｏ回路部１ａの電源系統と測定回路部２０（変換回路２１，２２）の電源系統とを共用した例を模式的に示す斜視図である。これらの図１２〜図１４において、符号１ｃは機能回路ブロック（機能回路部１０に対応）、１ｄは上層電源配線、１ｅは下層電源配線、１ｇはＶＩＡである。
【００４７】
高電圧で動作するＭＯＳＦＥＴには、世代の古いＭＯＳＦＥＴ技術（ゲート長および酸化膜厚）を適用することが好ましい。最新世代のＭＯＳＦＥＴでは、最短ゲート長ＬｇでのＶｇｓ−Ｉｄｓ特性曲線の傾きがＶｄｓに依存して大きく変化するので、最新世代のＭＯＳＦＥＴがたとえ高電圧で動作したとしても、そのＭＯＳＦＥＴを変換回路２１，２２に使用することはできない。この現象は短チャネル効果によるものであり、この現象が起きないようにゲート長Ｌｇを長くする必要があるが、長くしすぎるとＩｄｓが減少したり、チャネル抵抗の増加によりＶｇｓ変動に対する追従性能を損なったりすることになるので、なるべくゲート長Ｌｇを短くすることが望ましい。旧世代のＭＯＳＦＥＴの最小ゲート長をＬｇ＿ｏｌｄとすると、最新世代のチャネル形成プロセス技術は、Ｌｇ＿ｏｌｄにおいては短チャネル効果をより良く抑えることができるので、変換回路２１，２２のＭＯＳＦＥＴ２１ａ，２２ａとしては、旧世代のＭＯＳＦＥＴをゲート長Ｌｇ＿ｏｌｄで使用したものを用いる方が経験的にもコスト的にも効率が良い。
【００４８】
上記の説明から、本実施形態の電圧波形測定装置（変換回路２１，２２）を内蔵したＬＳＩ１は、以下のような実施態様（１）〜（３）をとりうる。
（１）１種類の酸化膜厚を有するＭＯＳＦＥＴ（旧世代のＭＯＳＦＥＴ）で構成されたＬＳＩに高電圧動作が可能なＭＯＳＦＥＴを追加し、そのＭＯＳＦＥＴを変換回路２１，２２に適用した、電圧変動波形測定機能を内蔵したＬＳＩ。
（２）２種類の酸化膜厚を有するＭＯＳＦＥＴで構成されたＬＳＩ（最新世代のＭＯＳＦＥＴ）において、高電圧動作が可能なＭＯＳＦＥＴを変換回路２１，２２に適用した、電圧変動波形測定機能を内蔵したＬＳＩ。
【００４９】
（３）図１４に示すごとく、上記実施態様（２）のＬＳＩにおいて、高電圧動作ＭＯＳＦＥＴ２２ａの電源配線１ｆをＩ／Ｏ回路電源配線１ｈに接続し、この電源配線１ｈをＩ／Ｏ回路部１ａの電源系およびＭＯＳＦＥＴ２２ａの電源系統２として用い、Ｉ／Ｏ回路電源配線１ｈの電源電圧を切替・変換してＭＯＳＦＥＴ２２ａ用の電源電圧を生成し、変換回路２２を動作させる仕組みを有する、電圧変動波形測定機能を内蔵したＬＳＩ。
【００５０】
〔７〕本実施形態の作用効果
このように、本発明の一実施形態によれば、低電圧で動作する機能回路１１の電源系統／接地系統の電圧変動波形が、所望の観測ポイントの近傍で電流波形に変換されてから、ＬＳＩ１の外部へ取り出されるので、配線層数が多く且つ動作電圧が低電圧化されたＬＳＩ１であっても、そのＬＳＩ１にＦＩＢなどで加工を施すことなく、つまり加工を伴わない非破壊検査方式で、電圧変動波形を正確に測定することができる。従って、電源設計過程での電源電圧変動のシミュレーション結果と実際のＬＳＩ１での電源電圧変動の測定結果との比較・照合を実現したいという要望に確実に答えることができる。
【００５１】
また、電源系統波形変換回路２１の接地系統２と機能回路１１の接地系統１とを切り離すことにより、機能回路１１の電源系統１に接続された外部供給電圧源の接地レベルに対する電位の変動波形が電流波形に変換されてＬＳＩ１の外部に取り出され、その電位の変動波形を正確に測定することができる。図４に示す測定装置では、上述のように接地系統１と接地系統２とを切り離すことで、変換回路２１，２２により機能回路１１の電源系統１および接地系統１それぞれの電位（電圧変動波形）を別々に測定することができる。
【００５２】
一方、電源系統波形変換回路２１の接地系統２と機能回路１１の接地系統１とを接続することにより、機能回路１１の電源系統１と接地系統１との電位差の変動波形が電流波形に変換されてＬＳＩ１の外部に取り出され、その電位差の変動波形を正確に測定することができる。
【００５３】
さらに、パッド３１，３２を、ＬＳＩ１の外部における、機能回路１１の第１定格電源電圧よりも高い第２定格電源電圧／第３定格電源電圧を与える電源系統に、抵抗素子５１，５２を介して接続することにより、変動波形（電流波形）を適当な抵抗分圧比によって拡大して測定することができる。また、電源系統波形変換回路２１内のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２１ａ，接地系統波形変換回路２２内のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ２２ａのトランジスタサイズ、および、抵抗素子５１，５２の抵抗値を調整することで電流変換感度を調節することが可能であり、世代とともにＬＳＩ１の低電圧化が進み変動量の絶対値が低下しても、本発明は、そのＬＳＩ１における電圧変動波形の測定に有効に適用される。
【００５４】
〔８〕その他
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述した実施形態では、ＬＳＩ１に変換回路２１，２２の両方をそなえた場合について説明したが、変換回路２１，２２のいずれか一方のみをそなえるように構成してもよい。
【００５５】
〔９〕付記
（付記１）  半導体集積回路内において第１定格電源電圧で動作する機能回路の電源系統の電圧変動波形を測定するための電圧変動波形測定装置であって、
該半導体集積回路内において該機能回路の近傍に配置され、前記第１定格電源電圧よりも高い第２定格電源電圧で動作して前記電源系統の電圧変動波形を電流波形に変換する電源系統波形変換回路と、
該電源系統波形変換回路によって得られた前記電流波形を該半導体集積回路の外部に出力するための電源系統変動波形出力端子と、
該電源系統波形変換回路と該電源系統変動波形出力端子とを接続すべく該半導体集積回路内に形成された電源系統変動波形出力配線とをそなえて構成されたことを特徴とする、半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
【００５６】
（付記２）  該電源系統波形変換回路の接地系統と該機能回路の接地系統とを切り離すことにより、該電源系統波形変換回路が、該機能回路の電源系統に接続された外部供給電圧源の接地レベルに対する電位の変動波形を前記電源系統の電圧変動波形として、前記電流波形に変換することを特徴とする、付記１に記載の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
【００５７】
（付記３）  該電源系統波形変換回路の接地系統として、該半導体集積回路におけるＩ／Ｏ回路用接地系統を用いることを特徴とする、付記１に記載の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
（付記４）  該電源系統波形変換回路の接地系統と該機能回路の接地系統とを接続することにより、該電源系統波形変換回路が、該機能回路の電源系統と接地系統との電位差の変動波形を前記電源系統の電圧変動波形として、前記電流波形に変換することを特徴とする、付記１に記載の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
【００５８】
（付記５）  該電源系統波形変換回路がｎチャネルＭＯＳＦＥＴであり、該ｎチャネルＭＯＳＦＥＴのゲート端子が該機能回路の電源系統に接続され、該ｎチャネルＭＯＳＦＥＴのソース端子が該電源系統波形変換回路の接地系統に接続され、該ｎチャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子が該電源系統変動波形出力配線を介して該電源系統変動波形出力端子に接続されていることを特徴とする、付記１〜付記４のいずれか一つに記載の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
【００５９】
（付記６）  該電源系統変動波形出力端子が、該半導体集積回路の外部における、前記第２定格電源電圧を与える電源系統に接続されていることを特徴とする、付記１〜付記５のいずれか一つに記載の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
（付記７）  該電源系統変動波形出力端子と前記第２定格電源電圧を与える電源系統との間に、第１の所定抵抗値を有する第１抵抗素子が介設されていることを特徴とする、付記６に記載の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
【００６０】
（付記８）  半導体集積回路内において第１定格電源電圧で動作する機能回路の接地系統の電圧変動波形を測定するための電圧変動波形測定装置であって、
該半導体集積回路内において該機能回路の近傍に配置され、前記第１定格電源電圧よりも高い第３定格電源電圧で動作して前記接地系統の電圧変動波形を電流波形に変換する接地系統波形変換回路と、
該接地系統波形変換回路によって得られた前記電流波形を該半導体集積回路の外部に出力するための接地系統変動波形出力端子と、
該接地系統波形変換回路と該接地系統変動波形出力端子とを接続すべく該半導体集積回路内に形成された接地系統変動波形出力配線とをそなえて構成されたことを特徴とする、半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
【００６１】
（付記９）  該接地系統波形変換回路が、該機能回路の電源系統とは別系統の電源系統に接続されて動作することを特徴とする、付記８に記載の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
（付記１０）  該接地系統波形変換回路に接続された前記電源系統として、該半導体集積回路におけるＩ／Ｏ回路用電源系統を用いることを特徴とする、付記９に記載の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
【００６２】
（付記１１）  該接地系統波形変換回路の電源系統と該機能回路の電源系統とを接続することにより、該接地系統波形変換回路が、該機能回路の電源系統と接地系統との電位差の変動波形を前記接地系統の電圧変動波形として、前記電流波形に変換することを特徴とする、付記８に記載の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
【００６３】
（付記１２）  該接地系統波形変換回路がｐチャネルＭＯＳＦＥＴであり、該ｐチャネルＭＯＳＦＥＴのゲート端子が該機能回路の接地系統に接続され、該ｐチャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子が該接地系統波形変換回路の前記電源系統に接続され、該ｐチャネルＭＯＳＦＥＴのソース端子が該接地系統変動波形出力配線を介して該接地系統変動波形出力端子に接続されていることを特徴とする、付記８〜付記１１のいずれか一つに記載の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
【００６４】
（付記１３）  該接地系統変動波形出力端子が、該半導体集積回路の外部における、前記第３定格電源電圧を与える電源系統に接続されていることを特徴とする、付記８〜付記１２のいずれか一つに記載の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
（付記１４）  該電源系統変動波形出力端子と前記第３定格電源電圧を与える電源系統との間に、第２の所定抵抗値を有する第２抵抗素子が介設されていることを特徴とする、付記１３記載の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
【００６５】
（付記１５）  半導体集積回路内において第１定格電源電圧で動作する機能回路の電源系統および接地系統の電圧変動波形をそれぞれ測定するための電圧変動波形測定装置であって、
該半導体集積回路内において該機能回路の近傍に配置され、前記第１定格電源電圧よりも高い第２定格電源電圧で動作して前記電源系統の電圧変動波形を電流波形に変換する電源系統波形変換回路と、
該半導体集積回路内において該機能回路の近傍に配置され、前記第１定格電源電圧よりも高い第３定格電源電圧で動作して前記接地系統の電圧変動波形を電流波形に変換する接地系統波形変換回路と、
該電源系統波形変換回路によって得られた前記電流波形を該半導体集積回路の外部に出力するための電源系統変動波形出力端子と、
該接地系統波形変換回路によって得られた前記電流波形を該半導体集積回路の外部に出力するための接地系統変動波形出力端子と、
該電源系統波形変換回路と該電源系統変動波形出力端子とを接続すべく該半導体集積回路内に形成された電源系統変動波形出力配線と、
該接地系統波形変換回路と該接地系統変動波形出力端子とを接続すべく該半導体集積回路内に形成された接地系統変動波形出力配線とをそなえて構成されたことを特徴とする、半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
【００６６】
（付記１６）  該電源系統波形変換回路の接地系統と該機能回路の接地系統とを切り離すことにより、該電源系統波形変換回路が、該機能回路の電源系統に接続された外部供給電圧源の接地レベルに対する電位の変動波形を前記電源系統の電圧変動波形として、前記電流波形に変換することを特徴とする、付記１５に記載の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
【００６７】
（付記１７）  該接地系統波形変換回路が、該機能回路の電源系統とは別系統の電源系統に接続されて動作することを特徴とする、付記１５または付記１６に記載の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
（付記１８）  該接地系統波形変換回路に接続された前記電源系統として、該半導体集積回路におけるＩ／Ｏ回路用電源系統を用いることを特徴とする、付記１７に記載の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
【００６８】
（付記１９）  該電源系統波形変換回路がｎチャネルＭＯＳＦＥＴであり、該ｎチャネルＭＯＳＦＥＴのゲート端子が該機能回路の電源系統に接続され、該ｎチャネルＭＯＳＦＥＴのソース端子が該電源系統波形変換回路の接地系統に接続され、該ｎチャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子が該電源系統変動波形出力配線を介して該電源系統変動波形出力端子に接続され、
該接地系統波形変換回路がｐチャネルＭＯＳＦＥＴであり、該ｐチャネルＭＯＳＦＥＴのゲート端子が該機能回路の接地系統に接続され、該ｐチャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子が該接地系統波形変換回路の前記電源系統に接続され、該ｐチャネルＭＯＳＦＥＴのソース端子が該接地系統変動波形出力配線を介して該接地系統変動波形出力端子に接続されていることを特徴とする、付記１５〜付記１８のいずれか一つに記載の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
【００６９】
（付記２０）  該電源系統変動波形出力端子が、該半導体集積回路の外部における、前記第２定格電源電圧を与える電源系統に接続されるとともに、
該接地系統変動波形出力端子が、該半導体集積回路の外部における、前記第３定格電源電圧を与える電源系統に接続されていることを特徴とする、付記１５〜付記１９のいずれか一つに記載の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
【００７０】
（付記２１）  該電源系統変動波形出力端子と前記第２定格電源電圧を与える電源系統との間に、第１の所定抵抗値を有する第１抵抗素子が介設されるとともに、
該電源系統変動波形出力端子と前記第３定格電源電圧を与える電源系統との間に、第２の所定抵抗値を有する第２抵抗素子が介設されていることを特徴とする、付記２０に記載の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置。
【００７１】
（付記２２）  第１定格電源電圧で動作する機能回路をそなえ、該機能回路の電源系統の電圧変動波形を測定するための電圧変動波形測定機能を有する半導体集積回路であって、
該機能回路の近傍に配置され、前記第１定格電源電圧よりも高い第２定格電源電圧で動作して前記電源系統の電圧変動波形を電流波形に変換する電源系統波形変換回路と、
該電源系統波形変換回路によって得られた前記電流波形を該半導体集積回路の外部に出力するための電源系統変動波形出力端子と、
該電源系統波形変換回路と該電源系統変動波形出力端子とを接続する電源系統変動波形出力配線とをそなえて構成されたことを特徴とする、電圧変動波形測定機能を有する半導体集積回路。
【００７２】
（付記２３）  第１定格電源電圧で動作する機能回路をそなえ、該機能回路の接地系統の電圧変動波形を測定するための電圧変動波形測定機能を有する半導体集積回路であって、
該機能回路の近傍に配置され、前記第１定格電源電圧よりも高い第３定格電源電圧で動作して前記接地系統の電圧変動波形を電流波形に変換する接地系統波形変換回路と、
該接地系統波形変換回路によって得られた前記電流波形を該半導体集積回路の外部に出力するための接地系統変動波形出力端子と、
該接地系統波形変換回路と該接地系統変動波形出力端子とを接続する接地系統変動波形出力配線とをそなえて構成されたことを特徴とする、電圧変動波形測定機能を有する半導体集積回路。
【００７３】
（付記２４）  第１定格電源電圧で動作する機能回路をそなえ、該機能回路の電源系統および接地系統の電圧変動波形をそれぞれ測定するための電圧変動波形測定機能を有する半導体集積回路であって、
該機能回路の近傍に配置され、前記第１定格電源電圧よりも高い第２定格電源電圧で動作して前記電源系統の電圧変動波形を電流波形に変換する電源系統波形変換回路と、
該機能回路の近傍に配置され、前記第１定格電源電圧よりも高い第３定格電源電圧で動作して前記接地系統の電圧変動波形を電流波形に変換する接地系統波形変換回路と、
該電源系統波形変換回路によって得られた前記電流波形を該半導体集積回路の外部に出力するための電源系統変動波形出力端子と、
該接地系統波形変換回路によって得られた前記電流波形を該半導体集積回路の外部に出力するための接地系統変動波形出力端子と、
該電源系統波形変換回路と該電源系統変動波形出力端子とを接続する電源系統変動波形出力配線と、
該接地系統波形変換回路と該接地系統変動波形出力端子とを接続する接地系統変動波形出力配線とをそなえて構成されたことを特徴とする、電圧変動波形測定機能を有する半導体集積回路。
【００７４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置および電圧変動波形測定機能を有する半導体集積回路によれば、以下のような効果ないし利点を得ることができる。
（１）低電圧で動作する機能回路の電源系統／接地系統の電圧変動波形が、所望の観測ポイントの近傍で電流波形に変換されてから、半導体集積回路外部へ取り出されるので、配線層数が多く且つ動作電圧が低電圧化された半導体集積回路であっても、その半導体集積回路にＦＩＢなどで加工を施すことなく、つまり加工を伴わない非破壊検査で電圧変動波形を正確に測定することができる。従って、電源設計過程での電源電圧変動のシミュレーション結果と実際のＬＳＩでの電源電圧変動の測定結果との比較・照合を実現したいという要望に確実に答えることができる。
【００７５】
（２）電源系統波形変換回路の接地系統と機能回路の接地系統とを切り離すことにより、機能回路の電源系統に接続された外部供給電圧源の接地レベルに対する電位の変動波形が電流波形に変換されて半導体集積回路外部に取り出され、その電位の変動波形を正確に測定することができる。
（３）電源系統波形変換回路の接地系統と該機能回路の接地系統とを接続することにより、機能回路の電源系統と接地系統との電位差の変動波形が電流波形に変換されて半導体集積回路外部に取り出され、その電位差の変動波形を正確に測定することができる。
【００７６】
（４）電源系統変動波形出力端子／接地系統変動波形出力端子を、半導体集積回路外部における、機能回路の第１定格電源電圧よりも高い第２定格電源電圧／第３定格電源電圧を与える電源系統に、抵抗素子を介して接続することにより、変動波形（電流波形）を適当な抵抗分圧比によって拡大して測定することができる。また、抵抗素子の抵抗値を調整することで電流変換感度を調節することが可能であり、世代とともに半導体集積回路の低電圧化が進み変動量の絶対値が低下しても、本発明は、その半導体集積回路における電圧変動波形の測定に有効に適用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体集積回路内電圧変動波形測定装置および電圧変動波形測定機能を有する半導体集積回路の原理構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態における電源系統波形変換回路の構成を示す回路図である。
【図３】本実施形態における接地系統波形変換回路の構成を示す回路図である。
【図４】本実施形態における半導体集積回路内電圧変動波形測定装置および電圧変動波形測定機能を有する半導体集積回路の構成を示す回路図である。
【図５】本実施形態における電源系統波形変換回路を構成するｎチャネルＭＯＳＦＥＴのＶｇｓ−Ｉｄｓ特性曲線を示すグラフである。
【図６】シミュレーション対象回路（本実施形態の電圧変動波形測定機能を有するＬＳＩの等価回路）を示す回路図である。
【図７】図６に示す回路の電源／ＧＮＤ系インピーダンス周波数特性を示すグラフである。
【図８】３０ＭＨｚ正弦波ノイズに対する、図６に示す回路による波形測定シミュレーション結果を示すグラフである。
【図９】３ＧＨｚ正弦波ノイズに対する、図６に示す回路による波形測定シミュレーション結果を示すグラフである。
【図１０】３ＧＨｚパルスノイズに対する、図６に示す回路による波形測定シミュレーション結果を示すグラフである。
【図１１】図１０に示す入力波形／測定波形の高速フーリエ変換結果を示すグラフである。
【図１２】本発明による電圧変動波形測定手法を適用されたＬＳＩ（特にＩ／Ｏ回路部のＭＯＳＦＥＴがコア回路部のＭＯＳＦＥＴよりも高電圧で動作するＬＳＩ）を模式的に示す斜視図である。
【図１３】図１２に示すＬＳＩの要部を拡大して模式的に示す平面図である。
【図１４】図１２および図１３に示すＬＳＩにおいてＩ／Ｏ回路部の電源系統と測定回路部の電源系統とを共用した例を模式的に示す斜視図である。
【図１５】配線層数が６のＬＳＩにおける、ＦＩＢを用いた破壊検査による電源電圧波形測定手法（破壊検査手法）を説明するための模式的な断面図である。
【図１６】配線層数が１０のＬＳＩにおける、ＦＩＢを用いた破壊検査による電源電圧波形測定手法（破壊検査手法）を説明するための模式的な断面図である。
【符号の説明】
１  ＬＳＩ（半導体集積回路）
１ａ  Ｉ／Ｏ回路部
１ｂ  コア（ＣＯＲＥ）回路部
１ｃ  機能回路ブロック
１ｄ  上層電源配線
１ｅ  下層電源配線
１ｆ  測定回路電源配線
１ｇ  ＶＩＡ
１ｈ  Ｉ／Ｏ回路電源配線
１０  機能回路部
１１  低電源電圧系回路（機能回路）
２０  測定回路部
２１  電源系統波形変換回路
２１ａ  ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ
２２  接地系統波形変換回路
２２ａ  ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ
３１  電源系統変動波形出力端子（外部接続用パッド）
３２  接地系統変動波形出力端子（外部接続用パッド）
４１  電源系統変動波形出力配線
４２  接地系統変動波形出力配線
５１  第１抵抗素子
５２  第２抵抗素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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