(57)【要約】【課題】ＬＳＩテスタを使用することなくスキャンチェーンの故障検出を行う。【解決手段】最初にスキャンチェーンの初段に１パルス信号を入力するパルス発生器１１００と、クロック信号によりカウントするカウンタ回路１７５０〜１９５０と、カウンタ回路１７５０〜１９５０がスキャンチェーンの段数分をカウントしたときにスキャンチェーンの最終段の出力が１パルス信号を出力することを検証する比較器１７４０〜１９４０と、全てのスキャンチェーンについて比較器１７４０〜１９４０による出力検証が成功したか否かを判定するスキャンチェーン故障判定回路１４００と、何れかのスキャンチェーンについて出力検証が成功しなかった場合に、半導体集積回路の電源ヒューズ１６００を切断するヒューズ切断回路１５００とを備える。【選択図】  図１
2004264109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フリップフロップをシフトレジスタ状に構成したスキャンチェーンを備えるスキャンテスト回路であって、
クロック信号の入力開始時にスキャンチェーンの初段のフリップフロップに１パルス信号を入力するパルス発生手段と、
クロック信号によりカウントするカウンタ手段と、
前記カウンタ手段がスキャンチェーンを構成するフリップフロップの段数分をカウントしたときに前記スキャンチェーンの最終段のフリップフロップの出力が１パルス信号を出力することを検証する比較手段と、
全てのスキャンチェーンについて前記比較器による出力検証が成功したか否かを判定するスキャンチェーン故障判定手段と、
を備えるスキャンテスト回路。
【請求項２】
前記スキャンチェーン故障判定手段の判定結果において、何れかのスキャンチェーンについて前記比較手段による出力検証が成功しなかった場合に、半導体集積回路の電源ヒューズを切断するヒューズ切断手段を備える請求項１記載のスキャンテスト回路。
【請求項３】
前記スキャンチェーン故障判定回路の判定結果を記憶する記憶手段を備える請求項１記載のスキャンテスト回路。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項記載のスキャンテスト回路を備える半導体集積回路装置。
【請求項５】
請求項１記載のスキャンテスト回路を備える半導体集積回路装置と、前記半導体集積回路装置の外部に請求項２記載のヒューズ切断手段を搭載する半導体ウェハ。
【請求項６】
請求項１記載のスキャンテスト回路を備える半導体集積回路装置と、前記半導体集積回路装置の外部に請求項３記載の記憶手段とを搭載する半導体ウェハ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路装置の内部論理素子の縮退故障を検出するためのスキャンテスト設計技術に係り、特に、テスタ装置を使用することなくスキャンチェーンの故障を検出することができるスキャンテスト回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路のスキャンテスト技術は、回路を構成する全ての論理素子及び配線の縮退故障を検出するための技術である。フリップフロップをシフトレジスタ状に構成したスキャンチェーンを構築し、出荷検査時に半導体素子外部からのパターンニングにて論理素子及び配線の縮退故障のスクリーニングを行うスキャンテストが一般的に行われており、そのための回路設計技術がスキャンテスト回路である。
【０００３】
図２は従来のスキャンテスト回路の構成を示すブロック図である。図２において、半導体集積回路は、シフトレジスタ状に構成された複数段のフリップフロップ２７３０、２７３１、２７３２からなる第１のスキャンチェーン、複数段のフリップフロップ２８３０、２８３１、２８３２からなる第２のスキャンチェーン、複数段のフリップフロップ２９３０、２９３１、２９３２からなる第ｎのスキャンチェーンを有する。
【０００４】
それぞれのスキャンチェーンは、初段のフリップフロップに信号を入力するためのスキャンイン端子２７１０、２８１０、２９１０、最終段のフリップフロップの信号を出力するためのスキャンアウト端子２７６０、２８６０、２９６０を備える。また、半導体集積回路は、クロックを入力するためのクロック端子２２００、全てのフリップフロップをリセットするためのリセット端子２３００を備える。
【０００５】
スキャンテストにおいては、シフト動作を繰り返しながらスキャンイン端子２７１０、２８１０、２９１０からのデータをそれぞれ第１から第ｎまでのスキャンチェーンを構成する複数段のフリップフロップに入力し、次にキャプチャ動作で通常動作を実行して論理回路の応答をフリップフロップに取り込み、再びシフト動作を繰り返しながら各スキャンチェーンを構成する複数段のフリップフロップの状態をそれぞれのスキャンアウト端子から順次出力する。
【０００６】
この出力を半導体集積回路が縮退故障してないモデルの状態と比較することにより、半導体集積回路の縮退故障を検出する。以上の一連の動作を、スキャンイン端子から入力するパターンを変えて繰り返し、スキャンアウト端子から出力されるパターンを半導体集積回路検査装置（以後、ＬＳＩテスタと記す）で繰り返し判定することにより、半導体集積回路に存在する素子及び配線の縮退故障検査を実施している。
【０００７】
また、近年はバーンイン試験において半導体集積回路にストレスを与えるためにスキャンチェーンが利用されており、さらに、半導体集積回路内にパターン発生器を内蔵し自己テストを行うＢＩＳＴ法も広く採用されており、バーンイン試験中にＢＩＳＴ試験を実行可能にすることにより半導体集積回路試験の能率を向上させている例もある（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平０９−５５４１１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近年、半導体集積回路の微細化及び大規模化が進むにつれ、スキャンテストを実現するために実装されるスキャンチェーン及びスキャンフリップフロップの故障が検査の障害となっている。その対策として、検査工程では、まずスキャンチェーン回路の故障をＬＳＩテスタで検査し、その後にスキャンテストを実施するのが一般的である。
【００１０】
しかしながら、上記従来技術では、半導体集積回路の縮退故障をＬＳＩテスタで検査する前に、まず実装したスキャンテスト回路自体をＬＳＩテスタで検査する必要があり、そのために検査コストが増加しているという問題がある。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、半導体集積回路のスキャンテスト設計技術において、ＬＳＩテスタを使用することなくスキャンチェーンの故障検出を行うことができるスキャンテスト回路を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係るスキャンテスト回路は、フリップフロップをシフトレジスタ状に構成したスキャンチェーンを備えるスキャンテスト回路であって、クロック信号の入力開始時にスキャンチェーンの初段のフリップフロップに１パルス信号を入力するパルス発生手段と、クロック信号によりカウントするカウンタ手段と、前記カウンタ手段がスキャンチェーンを構成するフリップフロップの段数分をカウントしたときに前記スキャンチェーンの最終段のフリップフロップの出力が１パルス信号を出力することを検証する比較手段と、全てのスキャンチェーンについて前記比較手段による出力検証が成功したか否かを判定するスキャンチェーン故障判定手段とを備える。
【００１３】
上記構成によれば、スキャンチェーンを構成するフリップフロップの段数分をカウントするカウンタ手段を用いてスキャンチェーンの最終段のフリップフロップの出力を検証することにより、スキャンチェーンが正常に機能しているか否かを判定することができるため、ＬＳＩテスタを使用することなくスキャンテスト手段の故障検出を行うことができる。
【００１４】
請求項２に係るスキャンテスト回路は、請求項１記載のスキャンテスト回路において、前記スキャンチェーン故障判定手段の判定結果において、何れかのスキャンチェーンについて前記比較手段による出力検証が成功しなかった場合に、半導体集積回路の電源ヒューズを切断するヒューズ切断手段を備える。
【００１５】
上記構成によれば、スキャンチェーンに故障があると判定された場合に、そのスキャンテスト回路を搭載する半導体集積回路の電源ヒューズを切断することができるため、次工程にてＬＳＩテスタを使用して検査する際に電源のコンタクトテストを行うことにより容易に不良品をスクリーニングすることができる。
【００１６】
請求項３に係るスキャンテスト回路は、請求項１記載のスキャンテスト回路において、前記スキャンチェーン故障判定手段の判定結果を記憶する記憶手段を備える。
【００１７】
上記構成によれば、スキャンチェーンに故障があると判定された場合に、その判定結果を記憶手段に記憶することができるため、次工程にてＬＳＩテスタを使用して検査する際に、記憶手段に記憶された判定結果を調べることにより容易に不良品をスクリーニングすることができる。
【００１８】
請求項４に係る半導体集積回路装置は、請求項１から３の何れか１項記載のスキャンテスト回路を備える。
【００１９】
本発明の請求項５に係る半導体ウェハは、請求項１記載のスキャンテスト回路を備える半導体集積回路装置と、前記半導体集積回路装置の外部に請求項２記載のヒューズ切断手段とを搭載する。
【００２０】
上記構成によれば、ヒューズ切断回路を半導体集積回路装置の外部に搭載することにより、最終的に製品としてパッケージされる半導体集積回路装置のチップサイズを小さくすることができる。
【００２１】
本発明の請求項６に係る半導体ウェハは、請求項１記載のスキャンテスト回路を備える半導体集積回路装置と、前記半導体集積回路装置の外部に請求項３記載の記憶手段とを搭載する。
【００２２】
上記構成によれば、記憶素子を半導体集積回路装置の外部に搭載することにより、最終的に製品としてパッケージされる半導体集積回路装置のチップサイズを小さくすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係るスキャンテスト回路の構成を示すブロック図である。図１において、半導体集積回路は、シフトレジスタ状に構成された複数段のフリップフロップ１７３０、１７３１、１７３２からなる第１のスキャンチェーン、複数段のフリップフロップ１８３０、１８３１、１８３２からなる第２のスキャンチェーン、複数段のフリップフロップ１９３０、１９３１、１９３２からなる第ｎのスキャンチェーンを有する。
【００２４】
また、半導体集積回路は、各スキャンチェーンに信号を入力するためのスキャンイン端子１７１０、１８１０、１９１０、各スキャンチェーンの最終段のフリップフロップの信号を出力するための図示を省略するスキャンアウト端子、クロックを入力するためのクロック端子１２００、全てのフリップフロップをリセットするためのリセット端子１３００を備える。
【００２５】
さらに、半導体集積回路は、ワンパルス発生器１１００、セレクタ１７２０、１８２０、１９２０、カウンタ１７５０、１８５０、１８５０、比較器１７４０、１８４０、１９４０、スキャンチェーン故障判定回路１４００、ヒューズ切断回路１５００、電源ヒューズ１６００を備える。
【００２６】
ワンパルス発生器１１００は、リセット端子１３００から入力されるリセット信号をパルスのスタートエッジとし、クロック端子１２００から入力されるクロック信号をパルスのエンドエッジとするワンパルスを発生する。
【００２７】
セレクタ１７２０、１８２０、１９２０は、それぞれ第１から第ｎの各スキャンチェーンの入力を切り替え、スキャンテスト回路の故障検出時にはワンパルス発生器１１００の信号を各スキャンチェーンに入力し、スキャンテスト時には各スキャンイン端子からの信号を各スキャンチェーン入力する。
【００２８】
カウンタ１７５０、１８５０、１８５０は、それぞれ第１から第ｎの各スキャンチェーンに対応し、リセット信号でリセットされ、クロック信号を各スキャンフリップの段数分カウントし、カウント値が各スキャンフリップの段数分に達したときに、これを示す信号を出力する。
【００２９】
比較器１７４０、１８４０、１９４０は、それぞれ第１から第ｎの各スキャンチェーンに対応し、各スキャンチェーンの最終段のフリップフロップの出力をそれぞれカウンタ１７５０、１８５０、１８５０の出力と比較し、比較結果の一致検出を出力する。
【００３０】
スキャンチェーン故障判定回路１４００は、全ての比較器１７４０、１８４０、１９４０の出力の論理積をとる。ヒューズ切断回路１５００は、スキャンチェーン故障判定回路１４００の出力を受け、ヒューズの切断または非切断を制御する。電源ヒューズ１６００は、ヒューズ切断回路１５００の切断信号を受けてヒューズを切断する。
【００３１】
なお、各スキャンチェーンのフリップフロップの段数が異なる場合は、カウンタ１７５０、１８５０、１８５０の各出力が得られた時点で、比較器１７４０、１８４０、１９４０の一致検出出力を一時保持し、全てのカウンタ１７５０、１８５０、１８５０の出力が得られた時点で、一時保持された一致検出出力の論理積をとるようにスキャンチェーン故障判定回路１４００を構成する。
【００３２】
スキャンテスト時の動作は従来の回路と同様である。セレクタ１７２０、１８２０、１９２０では各スキャンイン端子からの信号が選択される。まずシフト動作を繰り返しながらスキャンイン端子１７１０、１８１０、１９１０からのデータをそれぞれ第１から第ｎまでのスキャンチェーンを構成する複数段のフリップフロップに入力し、次にキャプチャ動作で通常動作を実行して論理回路の応答をフリップフロップに取り込み、再びシフト動作を繰り返しながら各スキャンチェーンを構成する複数段のフリップフロップの状態をそれぞれのスキャンアウト端子から順次出力する。
【００３３】
この出力を半導体集積回路が縮退故障してないモデルの状態と比較することにより、半導体集積回路の縮退故障を検出する。以上の一連の動作を、スキャンイン端子から入力するパターンを変えて繰り返し、スキャンアウト端子から出力されるパターンをＬＳＩテスタで繰り返し判定することにより、半導体集積回路に存在する素子及び配線の縮退故障検査を実施する。
【００３４】
次にスキャンテスト回路の故障検出を行う動作について説明する。半導体集積回路の電源投入後、まずリセット端子１３００からリセット信号を１回入力し、次にクロック端子１２００からクロック信号を入力する。これにより、ワンパルス発生器１１００から、リセット信号をパルスのスタートエッジとしクロック信号をパルスのエンドエッジとするワンパルス信号を発生させる。
【００３５】
スキャンテスト回路の故障検出を行う際は、セレクタ１７２０、１８２０、１９２０はワンパルス発生器１１００の信号を選択し各スキャンチェーンに入力させる。各スキャンチェーンに到達したワンパルス信号は、クロック信号によりスキャンチェーン上でシフト動作を繰り返し、最終段のスキャンフリップフロップに到達する。
【００３６】
このとき、カウンタ１７５０、１８５０、１８５０はクロック信号をカウントしているので、ワンパルス信号が最終段のスキャンフリップフロップに到達したスキャンチェーンに対応するカウンタのカウント値はスキャンフリップの段数分に達しており、これを示す信号がカウンタから出力される。
【００３７】
その結果、最終段のフリップフロップに到達したワンパルス信号とカウンタの出力が一致するので、比較器１７４０、１８４０、１９４０にて両者の一致検出を行い、スキャンチェーン故障判定回路１４００で比較器の一致検出出力の論理積をとることにより、スキャンチェーンが正しく機能しており、スキャンテスト回路に故障が存在しないと判定することができる。
【００３８】
一方、何れかのスキャンチェーンにおいてフリップフロップが故障している場合は、カウンタ１７５０、１８５０、１８５０がスキャンフリップの段数分をカウントしたタイミングで、対応するスキャンチェーンの最終段のフリップフロップからワンパルス信号が出力されず、比較器による一致検出で不一致となる。
【００３９】
その結果、スキャンチェーン故障判定回路１４００で比較器の一致検出出力の論理積をとることにより、何れかのスキャンチェーンにおいてスキャンテスト回路に故障が存在していると判定することができる。スキャンチェーン故障判定回路１４００はこれをヒューズ切断回路１５００に伝え、ヒューズ切断回路１５００は切断信号を電源ヒューズ１６００に伝えてヒューズを切断する。
【００４０】
電源ヒューズが切断された半導体集積回路は、例えば組立後の検査等、次工程にてＬＳＩテスタを使用して検査する際に、電源のコンタクトテストを行うことにより容易にスクリーニングすることが可能になる。この方法により、ＬＳＩテスタを用いることなく、スキャンテスト回路の良品と不良品の振り分けを容易に実現することができる。
【００４１】
なお、本実施形態では良品と不良品の振り分けをヒューズ切断回路と電源ヒューズを用いて説明したが、ヒューズ切断回路と電源ヒューズの代わりに、スキャンテスト回路の故障判定結果を記憶する記憶素子を用いても、次工程にてＬＳＩテスタを使用して検査する際に、記憶素子に記憶された判定結果を調べることにより同様の結果を得ることができる。
【００４２】
さらに、上記実施形態では、ヒューズ切断回路と電源ヒューズもしくはスキャンテスト回路の故障判定結果を記憶する記憶素子を半導体集積回路の内部に備えていたが、これらを半導体集積回路の外部、例えば半導体ウェハのスクライブレーン上に備えても同じ効果を得ることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スキャンチェーンが正常に機能しているか否かをスキャンテスト回路自身で判定することができるため、ＬＳＩテスタを使用することなくスキャンテスト回路の故障検出を行うことができる。さらに、スキャンテスト回路の故障が検出された場合に、半導体集積回路の電源ヒューズを切断させることにより、次工程での不良品の効率的なスクリーニングを行うことができ、検査コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るスキャンテスト回路の構成を示すブロック図。
【図２】従来のスキャンテスト回路の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１１００  ワンパルス発生器
１２００  クロック端子
１３００  リセット端子
１４００  スキャンチェーン故障判定回路
１５００  ヒューズ切断回路
１６００  電源ヒューズ
１７１０、１８１０、１９１０  スキャンイン端子
１７２０、１８２０、１９２０  セレクタ
１７３０、１７３１、１７３２、１８３０、１８３１、１８３２、１９３０、１９３１、１９３２  スキャンフリップフロップ
１７４０、１８４０、１９４０  比較器
１７５０、１８５０、１９５０  カウンタ
２２００  クロック端子
２３００  リセット端子
２７１０、２８１０、２９１０  スキャンイン端子
２７３０、２７３１、２７３２、２８３０、２８３１、２８３２、２９３０、２９３１、２９３２  スキャンフリップフロップ
２７６０、２８６０、２９６０  スキャンアウト端子
【図１】
2004264109.tif 000003
【図２】
2004264109.tif 000004