(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定回路および該被測定回路に流れる電流を測定する電流測定回路を有する半導体装置であって、
前記被測定回路は、第１回路と、該第１回路の測定ノードに設けられたスイッチと、該スイッチを介して前記第１回路の測定ノードに接続される第２回路と、を備え、
前記電流測定回路は、
前記スイッチを介して前記測定ノードに接続され、予め定められた値の基準電流を前記第１回路に流すリファレンス電流源群と、
前記測定ノードに接続され、前記スイッチにより前記第１回路が前記第２回路に接続されたときの前記測定ノードの電位をサンプリングして保持するサンプル・ホールド回路と、
前記測定ノードおよび前記サンプル・ホールド回路の出力に接続され、前記スイッチにより前記第１回路が前記リファレンス電流源群に接続されたときの前記測定ノードの電位を、前記サンプル・ホールド回路の出力と比較する比較器と、を備える半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記リファレンス電流源群は、予め定められた複数の値のいずれかの基準電流を前記第１回路に流し、前記比較器の出力論理の変化に基づいて前記基準電流の値を規定する半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置において、
前記リファレンス電流源群は、
前記半導体装置内部で生成された基準電圧により一定の電流を流す第１トランジスタと、
該第１トランジスタとカレントミラー接続された複数の電流源トランジスタと、
前記複数の電流源トランジスタの接続を制御して前記予め定められた複数の値のいずれかの基準電流を前記第１回路に流す複数の電流源スイッチと、を備える半導体装置。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体装置において、
前記リファレンス電流源群は、
前記半導体装置内部で基準電圧を生成する基準電圧生成回路を備え、該基準電圧生成回路により生成された基準電圧を使用して前記第１トランジスタに流す電流値を規定する半導体装置。
【請求項５】
請求項３に記載の半導体装置において、
前記リファレンス電流源群の前記第１トランジスタは、前記半導体装置の外部から供給される電流を流すことで当該第１トランジスタに流す電流値を規定する半導体装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記被測定回路は、前記半導体装置内に複数設けられ、
前記電流測定回路は、前記複数の被測定回路に対してそれぞれ設けられる半導体装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記被測定回路は、前記半導体装置内に複数設けられ、
前記電流測定回路は、前記複数の被測定回路に対して共通に設けられ、
前記半導体装置は、さらに、前記複数の被測定回路のいずれか１つと前記電流測定回路とを選択的に接続するセレクタを備える半導体装置。
【請求項８】
被測定回路および該被測定回路に流れる電流を測定する電流測定回路を有する半導体装置の電流測定方法であって、
前記被測定回路を測定ノードにより第１回路および第２回路に分割し、
前記第１回路を前記第２回路に接続して動作状態としたときの前記測定ノードの第１電位をサンプリングして保持し、
該保持された第１電位を、前記第１回路に基準電流を流して測定状態としたときの前記測定ノードの第２電位と比較し、
前記基準電流を、予め定められた複数の値のいずれかとなるように順次変化させ、前記第１電位と前記第２電位との比較結果の変化に基づいて、前記動作状態の前記被測定回路に流れる電流を規定する半導体装置の電流測定方法。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置の電流測定方法において、
前記基準電流の前記予め定められた複数の値は、等差の関係を有する値に設定する半導体装置の電流測定方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の半導体装置の電流測定方法において、
前記基準電流の前記予め定められた複数の値は、巾乗の関係を有する値に設定する半導体装置の電流測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、半導体装置に関し、特に、電流測定回路を内蔵して測定対象の回路に流れる電流を測定する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置（ＩＣチップ）内の回路に流れる電流を測定するには、被測定端子をチップに設け、外部の電流テスタにより測定する必要があった。なお、チップ内の回路の電流測定は、例えば、製造された出荷前のＩＣチップにおける回路の不良を確認し、或いは、誤動作を生じるＩＣチップにおける不良の回路を特定する等のために利用される。
【０００３】
ところで、従来、ＩＣチップに設けられた回路の電流を測定するためのものではないが、例えば、ホールドした電圧値を設定値と比較し、その差分を利用するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、従来、ＩＣチップに設けられた回路の電流を測定するためのものではないが、サンプル・ホールド回路に保持された入力電圧値とデジタル／アナログ変換器から出力された電圧値とを比較する第１および第２の比較器を備え、コントローラ回路から出力されるセレクト信号に基づいて、第１または第２の比較器の比較結果信号を選択的に出力し、セレクタから与えられる比較結果信号に応じてデジタル信号値を確定するＡ／Ｄ変換器も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、従来、ＩＣチップに設けられた回路の電流を測定するためのものではないが、基準電圧を発生させるために設けられた複数の電流源と、電流源を任意に選択して電流値を段階的に設定するためのスイッチ回路と、設定された電流値に応じた速さで基準電圧を発生および変化させるための積分回路と、入力信号と基準電圧との比較結果に応じてスイッチ回路の次回の接続を制御するための制御回路と、を備えるＤ／Ａ変換回路も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−２４５７７９号公報
【特許文献２】特許第３４７１２５６号公報
【特許文献３】特開平０９−０９８０８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来、ＩＣチップ（半導体装置）内の回路の電流を測定するには、ＩＣチップに設けた被測定端子に電流テスタのプローブを接触させて行わなければならず、煩雑になると共に、測定に要する時間も長くなっていた。
【０００８】
この出願は、上述した課題に鑑み、半導体装置内の回路に流れる電流を容易に測定可能とする半導体装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１実施形態によれば、被測定回路および該被測定回路に流れる電流を測定する電流測定回路を有する半導体装置であって、前記被測定回路は、第１回路および第２回路を備え、前記電流測定回路は、リファレンス電流源群、サンプル・ホールド回路、および、比較器を備える半導体装置が提供される。
【００１０】
前記第２回路は、前記第１回路の測定ノードに設けられたスイッチと、該スイッチを介して前記第１回路の測定ノードに接続される。前記リファレンス電流源群は、前記スイッチを介して前記測定ノードに接続され、予め定められた値の基準電流を前記第１回路に流す。前記サンプル・ホールド回路は、前記測定ノードに接続され、前記スイッチにより前記第１回路が前記第２回路に接続されたときの前記測定ノードの電位をサンプリングして保持する。前記比較器は、前記測定ノードおよび前記サンプル・ホールド回路の出力に接続され、前記スイッチにより前記第１回路が前記リファレンス電流源群に接続されたときの前記測定ノードの電位を、前記サンプル・ホールド回路の出力と比較する。
【００１１】
第２実施形態によれば、被測定回路および該被測定回路に流れる電流を測定する電流測定回路を有する半導体装置の電流測定方法が提供される。
【００１２】
この半導体装置の電流測定方法は、前記被測定回路を測定ノードにより第１回路および第２回路に分割し、前記第１回路を前記第２回路に接続して動作状態としたときの前記測定ノードの第１電位をサンプリングして保持する。
【００１３】
さらに、該保持された第１電位を、前記第１回路に基準電流を流して測定状態としたときの前記測定ノードの第２電位と比較し、前記基準電流を、予め定められた複数の値のいずれかとなるように順次変化させ、前記第１電位と前記第２電位との比較結果の変化に基づいて、前記動作状態の前記被測定回路に流れる電流を規定する。
【発明の効果】
【００１４】
各実施例によれば、半導体装置内の回路に流れる電流を容易に測定可能とする半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、半導体装置の実施例を、添付図面を参照して詳述する。
図１は第１実施例の半導体装置を概略的に示すブロック図である。図１において、参照符号１は被測定回路、２は電流測定回路を示す。
【００１６】
図１に示されるように、被測定回路１は、第１回路１１、この第１回路１１の測定ノードＮ１に設けられたスイッチ１３、および、スイッチ１３を介して第１回路１１の測定ノードＮ１に接続される第２回路１２を備える。電流測定回路２は、サンプル・ホールド回路２１、比較器２２およびリファレンス電流源群２３を備える。
【００１７】
なお、スイッチ１３は、被測定回路１を第１回路１１と第２回路１２に分割し、第２回路１２に流れる電流とリファレンス電流源群２３に流れる電流との比較を行うことになるが、このスイッチ１３は、被測定回路１の構成に応じた適切な個所に設けられることになる。
【００１８】
サンプル・ホールド回路２１は、測定ノードＮ１に接続され、スイッチ１３により第１回路１１が第２回路１２に接続されたときの測定ノードＮ１の電位をサンプリングして保持する。
【００１９】
リファレンス電流源群２３は、スイッチ１３を介して測定ノードＮ１に接続され、予め定められた値の基準電流を第１回路に流す。ここで、後述するように、リファレンス電流源群２３は、第１回路１１に予め定められた複数の値の基準電流を選択的に流すようになっている。
【００２０】
比較器２２は、測定ノードＮ１およびサンプル・ホールド回路２１の出力に接続され、スイッチ１３により第１回路１１がリファレンス電流源群２３に接続されたときの測定ノードＮ１の電位を、サンプル・ホールド回路２１の出力（スイッチ１３により第１回路１１が第２回路１２に接続されたときの測定ノードＮ１の電位）と比較する。
【００２１】
そして、比較器２２の比較結果（出力論理の変化）に基づいて、リファレンス電流源群２３による基準電流の値を決定し、それが第２回路に流れる電流（被測定回路１を流れる電流）として認識する。
【００２２】
このように、第１実施例の半導体装置によれば、電流測定回路をオンチップとすることにより、半導体装置内の回路に流れる電流を、外部に設けた電流テスタを使用することなく測定することができる。
【００２３】
図２は第２実施例の半導体装置を概略的に示すブロック図である。
図２と上述した図１との比較から明らかなように、本第２実施例の半導体装置では、半導体装置の外部の電流源３からリファレンス電流源群２３’に対して定電流Ｉcが供給されている。そして、リファレンス電流源群２３’は、定電流Ｉcを基準として生成した複数の値の基準電流を第１回路１１に選択的に流すようになっている。
【００２４】
このように、第２実施例の半導体装置によれば、半導体装置の外部から定電流Ｉcを供給することになるが、その定電流Ｉcに基づいて複数の値の基準電流を生成することで、正確な電流値を第１回路１１に流すことができる。この場合も、電流テスタを使用することなく、半導体装置内の回路に流れる電流を測定することができる。
【００２５】
図３は電流測定処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図３に示されるように、電流測定処理を開始すると、ステップＳＴ１１において、動作モードに設定する。具体的に、例えば、スイッチ１３により第１回路１１（測定ノードＮ１）および第２回路１２をショート（接続）し、第１回路１１およびリファレンス電流源群２３をオープン（非接続）とする。
【００２６】
次に、ステップＳＴ１２に進んで、ノードＮ１の電圧をサンプル・ホールド回路２１に取り込み、ステップＳＴ１３に進んで、測定モードに設定する。具体的に、例えば、スイッチ１３により第１回路１１および第２回路１２をオープンとし、第１回路１１およびリファレンス電流源群２３をショートする。
【００２７】
さらに、ステップＳＴ１４に進んで、リファレンス電流源群２３に流れる電流値を決める離散的な値をある値に設定する。すなわち、基準電流を予め定められた複数の値のうちの１つに設定して、ステップＳＴ１５に進む。
【００２８】
ステップＳＴ１５では、上述したステップＳＴ１２においてサンプル・ホールド回路２１に取り込んだ電圧（すなわち、第１回路１１が第２回路１２に接続されたときのノードＮ１の電位）を、リファレンス電流源群２３に電流を流すことにより発生するノードＮ１の電圧（すなわち、第１回路１１がリファレンス電流源群２３に接続されたときの測定ノードＮ１の電位）と比較器２２で比較する。
【００２９】
次に、比較器２２による比較が１回目の場合、或いは、比較器２２による比較が２回目以降であって且つ今回の比較器２２の出力が前回と同じ場合には、ステップＳＴ１７に進み、リファレンス電流源群２３に流れる離散的な値を変更、すなわち、リファレンス電流源群２３により第１回路１１に流す基準電流の値を変更して、ステップＳＴ１５に戻る。
【００３０】
そして、比較器２２による比較が２回目以降であって且つ今回の比較器２２の出力が前回と異なる場合、すなわち、比較器２２の出力論理が変化した場合、ステップＳＴ１６に進む。
【００３１】
ステップＳＴ１６では、前回の離散的な値に応じた電流値と今回の離散的な値に応じた電流値の間に動作モードの電流値が存在する。すなわち、リファレンス電流源群２３により第１回路１１に流す基準電流の値を規定することで被測定回路１に流れる電流を認識し、電流測定処理を終了する。
【００３２】
図４は電流測定処理の他の例を説明するためのフローチャートであり、サンプル・ホールド回路２１のリークによる電圧変化を抑えたい場合に有効なものである。
【００３３】
図４に示されるように、電流測定処理を開始すると、ステップＳＴ２１において、リファレンス電流源群２３に流れる電流値を決める離散的な値をある値に設定、すなわち、基準電流を予め定められた複数の値のうちの１つに設定して、ステップＳＴ２２に進む。
【００３４】
ステップＳＴ２２において、動作モードに設定する。具体的に、例えば、スイッチ１３により第１回路１１（測定ノードＮ１）および第２回路１２をショート（接続）し、第１回路１１およびリファレンス電流源群２３をオープン（非接続）とする。
【００３５】
次に、ステップＳＴ２３に進んで、ノードＮ１の電圧をサンプル・ホールド回路２１に取り込み、ステップＳＴ２４に進んで、測定モードに設定する。具体的に、例えば、スイッチ１３により第１回路１１および第２回路１２をオープンとし、第１回路１１およびリファレンス電流源群２３をショートする。
【００３６】
さらに、ステップＳＴ２５に進んで、上述したステップＳＴ２３においてサンプル・ホールド回路２１に取り込んだ電圧（すなわち、第１回路１１が第２回路１２に接続されたときのノードＮ１の電位）を、リファレンス電流源群２３に電流を流すことにより発生するノードＮ１の電圧（すなわち、第１回路１１がリファレンス電流源群２３に接続されたときの測定ノードＮ１の電位）と比較器２２で比較する。
【００３７】
次に、比較器２２による比較が１回目の場合、或いは、比較器２２による比較が２回目以降であって且つ今回の比較器２２の出力が前回と同じ場合には、ステップＳＴ２７に進み、リファレンス電流源群２３に流れる離散的な値を変更、すなわち、リファレンス電流源群２３により第１回路１１に流す基準電流の値を変更して、ステップＳＴ２２に戻る。
【００３８】
ここで、図４に示す電流測定処理では、ステップＳＴ２７でリファレンス電流源群２３に流れる離散的な値を変更した後、ステップＳＴ２２に戻って動作モードに設定した後、ステップＳＴ２３に進んで、ノードＮ１の電圧をサンプル・ホールド回路２１に取り込むようになっている。このように、リファレンス電流源群２３に流れる離散的な値を変更するごとにノードＮ１の電圧をサンプル・ホールド回路２１に取り込むことによって、サンプル・ホールド回路２１のリークによる電圧変化を抑えることができる。
【００３９】
なお、比較器２２による比較が２回目以降であって且つ今回の比較器２２の出力が前回と異なる場合、すなわち、比較器２２の出力論理が変化した場合、ステップＳＴ２６に進む。
【００４０】
ステップＳＴ２６では、前回の離散的な値に応じた電流値と今回の離散的な値に応じた電流値の間に動作モードの電流値が存在する、すなわち、リファレンス電流源群２３により第１回路１１に流す基準電流の値を規定することで被測定回路１に流れる電流を認識する。
【００４１】
図５は電流測定処理のさらに他の例を説明するためのフローチャートである。
図５に示されるように、電流測定処理を開始すると、ステップＳＴ１において、上述した図３に示す電流測定処理、または、図４に示す電流測定処理を実行し、被測定回路１の電流値を測定する。
【００４２】
次に、決められた回数の測定が終了していない場合には、ステップＳＴ３に進んで、測定に使用するリファレンス電流源を、電流値が同じで別のリファレンス電流源に変更する。すなわち、リファレンス電流源２１に対して、基準電流の同じ値を生成するための構成を冗長的に持たせ、異なる構成により生成した基準電流の同じ値により測定を複数回行う。
【００４３】
そして、決められた回数の測定が終了した場合には、ステップＳＴ２に進んで、複数の測定結果を統計処理し、例えば、最頻値を測定結果とする。
【００４４】
これにより、リファレンス電流源群により生成される基準電流による測定誤差を補償して測定精度を向上させることが可能になる。
【００４５】
図６は半導体装置の一実施例を示す回路図である。図６において、参照符号４は制御回路を示し、例えば、クロック信号ＣＬＫおよび比較器２２の出力信号（比較結果）を受け取って、各スイッチに対して制御信号ＳＡ，ＳＨおよびＳ１〜Ｓｎを出力すると共に、後述する電流源スイッチのオン／オフ状態とそのときの比較器２２の比較結果を対応付けた出力を半導体装置の外部に出力する。
【００４６】
図７は図６の半導体装置の動作を説明するための波形図であり、リファレンス電流源群２３に流す電流Ｉに関して、３つの電流源２３２１〜２３２３をオンにした状態（Ｉ＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）から４つの電流源２３２１〜２３２４をオンにした状態（Ｉ＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＋Ｉ４）において、比較器２２の出力（比較結果ＣＲ）が高レベル『Ｈ』から低レベル『Ｌ』に変化したときを示している。
【００４７】
図６に示されるように、制御回路４は、被測定回路１のスイッチ１３’のオン／オフを制御する信号ＳＡ、サンプル・ホールド回路２１のサンプリングスイッチ２１１のオン／オフを制御する信号ＳＨ、並びに、リファレンス電流源群２３の複数の電流源２３２１〜２３２ｎに接続された電流源スイッチ２３１１〜２３１ｎのオン／オフを制御する信号Ｓ１〜Ｓｎを出力する。
【００４８】
図６および図７に示されるように、まず、制御信号ＳＡを高レベル『Ｈ』としてスイッチ１３’をオンにする動作モードにおいて、制御信号ＳＨおよびＳ１〜Ｓｎ（図７ではＳ４）を低レベル『Ｌ』とすることで、サンプリングスイッチ２１１および電流源スイッチ２３１１〜２３１ｎ（２３１４）をオフに設定する。
【００４９】
次に、制御信号ＳＨを１クロック期間だけ高レベル『Ｈ』とすることで、サンプリングスイッチ２１１をオフ→オン→オフと変化させ、ノードＮ１の電圧ＶＳを容量２１２にサンプリングして保持する。
【００５０】
さらに、制御信号ＳＡを高レベル『Ｈ』から低レベル『Ｌ』に変化させ、スイッチ１３’をオフにして動作モードから測定モードに切り替える。
【００５１】
リファレンス電流源群２３において、制御信号Ｓ１を低レベル『Ｌ』から高レベル『Ｈ』としてスイッチ２３１１をオンに設定し、電流源２３２１の電流Ｉ１をリファレンス電流源群２３に流れる電流Ｉとする。
【００５２】
そして、比較器２２によりサンプル・ホールド回路２１の出力電圧（容量２１２に保持された電圧ＶＳ）と、そのときのノードＮ１の電圧ＶＮとを比較し、その比較器２２の比較結果ＣＲを制御回路４に出力して記録する。このとき、ノードＮ１の電圧ＶＮは、第１回路１１のインピーダンスをＲ１とすると、ＶＮ＝Ｖdd−Ｒ１×Ｉ１となる。
【００５３】
次に、制御信号Ｓ２を低レベル『Ｌ』から高レベル『Ｈ』としてスイッチ２３１２をオンに設定し、電流源２３２１および２３２２の電流Ｉ１＋Ｉ２をリファレンス電流源群２３に流れる電流Ｉとする。そして、比較器２２によりサンプル・ホールド回路２１の出力電圧ＶＳと、そのときのノードＮ１の電圧ＶＮとを比較し、比較器２２の比較結果ＣＲを制御回路４に出力して記録する。このとき、ノードＮ１の電圧ＶＮは、ＶＮ＝Ｖdd−Ｒ１×（Ｉ１＋Ｉ２）となる。
【００５４】
同様にして、比較器２２の比較結果ＣＲが変化（出力の論理が反転）するまで、制御信号Ｓ１〜Ｓｎによる電流源スイッチ２３１１〜２３１ｎのオン設定を、クロック信号ＣＬＫに基づいて順次変化させて比較器２２の比較結果ＣＲと共に制御回路４に記録する。
【００５５】
これにより、制御回路４には、制御信号Ｓ１〜Ｓｎによる電流源スイッチ２３１１〜２３１ｎのオン／オフ状態、および、そのときの比較器２２の出力論理（ＣＲ）が記録される。そして、比較器２２の出力論理（ＣＲ）が反転したときの電流源スイッチ２３１１〜２３１ｎのオン／オフ状態から、リファレンス電流源群２３に流れる電流Ｉを求め、このリファレンス電流源群２３に流れる電流Ｉを、被測定回路１に流れる電流として規定する。
【００５６】
具体的に、図７の例では、制御信号Ｓ１〜Ｓ４により、スイッチ２３１１および２３１２をオンに設定したＩ＝Ｉ１＋Ｉ２と、スイッチ２３１１〜２３１３をオンに設定したＩ＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３との間で、比較器２２の比較結果ＣＲが高レベル『Ｈ』から低レベル『Ｌ』に反転している。このとき、ノードＮ１の電圧ＶＮは、ＶＮ＝Ｖdd−Ｒ１×（Ｉ１＋Ｉ２）となる。
【００５７】
従って、第１回路１１（被測定回路１）に流れる電流の大きさは、Ｉ１＋１２とＩ１＋Ｉ２＋Ｉ３との間の値（例えば、｛（Ｉ１＋１２）＋（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）｝／２）と規定される。
【００５８】
以上において、リファレンス電流源群２３における複数の電流源２３２１〜２３２ｎに流れる電流Ｉ１〜Ｉｎは、例えば、同一の電流値に設定（等差の関係の電流値に設定：例えば、１００μＡ，２００μＡ，３００μＡ，４００μＡ，…）してもよいが、巾乗の関係の電流値に設定（例えば、１００μＡ，２００μＡ，４００μＡ，８００μＡ，…）することもできる。
【００５９】
例えば、被測定回路１（第１回路１１）に流れる電流、すなわち、リファレンス電流源群２３に流す電流Ｉが１ｍＡと予想される場合、複数の電流源２３２１〜２３２ｎ（２３２５）により複数の等差関係の電流を流すとき、実際には、例えば、８００μＡ〜１．２ｍＡの間を０．１ｍＡ間隔で測定できるように、５つの電流源２３２１〜２３２５をそれぞれ８００μＡ，９００μＡ，１ｍＡ，１．１ｍＡ，１．２ｍＡの電流源とする。そして、電流源２３２１〜２３２５のいずれか１つの電流源を順次選択して比較器２２による比較を行う。
【００６０】
制御回路４は、例えば、比較器２２の出力論理が反転したときの制御信号Ｓ１〜Ｓｎの状態（論理）を出力することでリファレンス電流源群２３に流れる電流（被測定回路１に流れる電流）を半導体装置の外部に出力する。従って、直接電流を測定する電流テスタを使用することなく、例えば、一般的な論理テスタによって被測定回路１に流れる電流を半導体装置の外部で認識することが可能になる。
【００６１】
なお、例えば、各電流源２３２１〜２３２ｎの値の設定、電流源スイッチ２３１１〜２３１ｎの制御、並びに、電流源スイッチの設定データと比較器２２の出力の半導体装置の外部への取り出し等は、上述したものに限定されず、知られている様々な手法を適用することができるのはいうまでもない。
【００６２】
図８は第１実施例の半導体装置におけるリファレンス電流源の一例を説明するための回路図であり、リファレンス電流源群が半導体装置内部で基準電圧を生成する基準電圧生成回路を備えるものを示している。
【００６３】
図８に示されるように、基準電圧生成回路は、高電位電源線（Ｖdd）に接続された負荷抵抗２３３と、電源２３５に接続された比較器２３４を備え、負荷抵抗２３３により電圧降下された電圧と電源２３５の電圧とを比較して定電流トランジスタ２３２０のゲートに定電圧Ｖｃを出力する。
【００６４】
定電流トランジスタ２３２０のソースは接地（ＧＮＤ）に接続され、定電流トランジスタ２３２０のドレインは負荷抵抗２３３を介して高電位電源線（Ｖdd）に接続され、定電流トランジスタ２３２０のゲートは、複数の電流源トランジスタ２３２１〜２３２４のゲートと共に比較器２３４の出力電圧が印加されている。
【００６５】
すなわち、電流源トランジスタ２３２１〜２３２４は、定電流トランジスタ２３２０とカレントミラー接続されており、定電流トランジスタ２３２０のゲート幅に応じた電流Ｉ１〜Ｉ４が流れるようになっている。ここで、電流源トランジスタ２３２１〜２３２４に流れる電流Ｉ１〜Ｉ４は、各トランジスタのゲート幅を同一とする（等差的に変化させる）ことで同じの電流値に設定してもよいが、各トランジスタのゲート幅を巾乗に変化させることで巾乗の電流値に設定してもよいのは前述した通りである。
【００６６】
図９は第２実施例の半導体装置におけるリファレンス電流源の他の例を説明するための回路図であり、リファレンス電流源群に対して半導体装置の外部から電流を供給するものを示している。
【００６７】
図９に示されるように、本実施例では、半導体装置には基準電圧生成回路が設けられておらず、リファレンス電流源群２３’の定電流トランジスタ２３２０に対して、半導体装置の外部の電流源３からの電流Ｉｃを直接流すようになっている。すなわち、定電流トランジスタ２３２０に対して電流値が既知の電流Ｉｃを流し、この定電流トランジスタ２３２０とカレントミラー接続された複数電流源トランジスタ２３２１〜２３２４に流れる電流Ｉ１〜Ｉ４の設定を正確に行うようになっている。
【００６８】
なお、図８および図９において、電流源スイッチ２３１１〜２３１４により制御される電流源トランジスタ２３２１〜２３２４は４個として描かれているが、実際のリファレンス電流源群２３（２３’は、多数の電流源スイッチ２３１１〜２３１ｎおよび電流源トランジスタ２３２１〜２３２ｎにより構成される。
【００６９】
図１０は半導体装置における被測定回路および電流測定回路の構成の一例を示すブロック図であり、各回路ブロック（各マクロ）ＢＬＫａ〜ＢＬＫｃに対してそれぞれ電流測定回路２ａ〜２ｃを設けたものを示している。
【００７０】
すなわち、図１０に示す実施例では、各マクロＢＬＫａ〜ＢＬＫｃに対してそれぞれ適切な電流検出を行うことができる専用の電流測定回路２ａ〜２ｃを設け、各マクロＢＬＫａ〜ＢＬＫｃの被測定回路の電流を測定して半導体チップの外部から確認できるようになっている。
【００７１】
なお、各マクロＢＬＫａ〜ＢＬＫｃにおける第１回路１１ａ〜１１ｃ，第２回路１２ａ〜１２ｃおよびスイッチ１３ａ〜１３ｃ、並びに、サンプル・ホールド回路２１ａ〜２１ｃ，比較器２２ａ〜２２ｃおよびリファレンス電流源群２３ａ〜２３ｃの構成は、前述した第１回路１１，第２回路１２およびスイッチ１３、並びに、サンプル・ホールド回路２１，比較器２２およびリファレンス電流源群２３と同様である。
【００７２】
図１１は半導体装置における被測定回路および電流測定回路の構成の他の例を示すブロック図であり、複数の回路ブロックＢＬＫｘ〜ＢＬＫｚに対して共通の電流測定回路２を設けたものを示している。
【００７３】
すなわち、図１１に示す実施例では、３つの回路ブロックＢＬＫｘ〜ＢＬＫｚに対して１つの共通の電流測定回路２を設け、セレクタ６１および６２によって測定を行う回路ブロックＢＬＫｘ〜ＢＬＫｚのいずれか１つを順次選択して共通の電流測定回路２により電流測定を行うようになっている。
【００７４】
このとき、共通の電流測定回路２による複数の回路ブロックＢＬＫｘ〜ＢＬＫｚの電流測定は、電流測定回路２におけるリファレンス電流源群２３による測定範囲および分解能が共通になるため、その測定範囲および分解能を満たす回路ブロックに対して測定を行うようにするのが好ましい。従って、例えば、被測定回路の複数の回路ブロックに流れる電流の値が大きく異なることが予想される場合には、図１０に示す実施例のように、各回路ブロックに対して専用の電流測定回路を設けることになる。
【００７５】
このようにして、測定された半導体装置（ＩＣチップ）内の回路に流れる電流は、例えば、製造された出荷前のＩＣチップにおける回路の不良を確認し、或いは、誤動作を生じるＩＣチップにおける不良の回路を特定する等のために利用されるのは前述した通りである。
【００７６】
以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに、以下の付記を開示する。
（付記１）
被測定回路および該被測定回路に流れる電流を測定する電流測定回路を有する半導体装置であって、
前記被測定回路は、第１回路と、該第１回路の測定ノードに設けられたスイッチと、該スイッチを介して前記第１回路の測定ノードに接続される第２回路と、を備え、
前記電流測定回路は、
前記スイッチを介して前記測定ノードに接続され、予め定められた値の基準電流を前記第１回路に流すリファレンス電流源群と、
前記測定ノードに接続され、前記スイッチにより前記第１回路が前記第２回路に接続されたときの前記測定ノードの電位をサンプリングして保持するサンプル・ホールド回路と、
前記測定ノードおよび前記サンプル・ホールド回路の出力に接続され、前記スイッチにより前記第１回路が前記リファレンス電流源群に接続されたときの前記測定ノードの電位を、前記サンプル・ホールド回路の出力と比較する比較器と、を備える半導体装置。
【００７７】
（付記２）
付記１に記載の半導体装置において、
前記リファレンス電流源群は、予め定められた複数の値のいずれかの基準電流を前記第１回路に流し、前記比較器の出力論理の変化に基づいて前記基準電流の値を規定する半導体装置。
【００７８】
（付記３）
付記２に記載の半導体装置において、
前記リファレンス電流源群は、
前記半導体装置内部で生成された基準電圧により一定の電流を流す第１トランジスタと、
該第１トランジスタとカレントミラー接続された複数の電流源トランジスタと、
前記複数の電流源トランジスタの接続を制御して前記予め定められた複数の値のいずれかの基準電流を前記第１回路に流す複数の電流源スイッチと、を備える半導体装置。
【００７９】
（付記４）
付記３に記載の半導体装置において、
前記リファレンス電流源群は、
前記半導体装置内部で基準電圧を生成する基準電圧生成回路を備え、該基準電圧生成回路により生成された基準電圧を使用して前記第１トランジスタに流す電流値を規定する半導体装置。
【００８０】
（付記５）
付記３に記載の半導体装置において、
前記リファレンス電流源群の前記第１トランジスタは、前記半導体装置の外部から供給される電流を流すことで当該第１トランジスタに流す電流値を規定する半導体装置。
【００８１】
（付記６）
付記３〜５のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記複数の電流源トランジスタは、前記第１トランジスタのゲート幅と同じゲート幅のトランジスタであり、前記複数の電流源スイッチを順次切り替えることにより、前記比較器の出力論理が変化する前記基準電流の前記複数の値のいずれかを規定する半導体装置。
【００８２】
（付記７）
付記３〜５のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記複数の電流源トランジスタは、前記第１トランジスタのゲート幅に対して巾乗の関係を有するゲート幅のトランジスタであり、前記複数の電流源スイッチを順次切り替えることにより、前記比較器の出力論理が変化する前記基準電流の前記複数の値のいずれかを規定する半導体装置。
【００８３】
（付記８）
付記１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記被測定回路は、前記半導体装置内に複数設けられ、
前記電流測定回路は、前記複数の被測定回路に対してそれぞれ設けられる半導体装置。
【００８４】
（付記９）
付記１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記被測定回路は、前記半導体装置内に複数設けられ、
前記電流測定回路は、前記複数の被測定回路に対して共通に設けられ、
前記半導体装置は、さらに、前記複数の被測定回路のいずれか１つと前記電流測定回路とを選択的に接続するセレクタを備える半導体装置。
【００８５】
（付記１０）
被測定回路および該被測定回路に流れる電流を測定する電流測定回路を有する半導体装置の電流測定方法であって、
前記被測定回路を測定ノードにより第１回路および第２回路に分割し、
前記第１回路を前記第２回路に接続して動作状態としたときの前記測定ノードの第１電位をサンプリングして保持し、
該保持された第１電位を、前記第１回路に基準電流を流して測定状態としたときの前記測定ノードの第２電位と比較し、
前記基準電流を、予め定められた複数の値のいずれかとなるように順次変化させ、前記第１電位と前記第２電位との比較結果の変化に基づいて、前記動作状態の前記被測定回路に流れる電流を規定する半導体装置の電流測定方法。
【００８６】
（付記１１）
付記１０に記載の半導体装置の電流測定方法において、
前記基準電流の前記予め定められた複数の値は、等差の関係を有する値に設定する半導体装置の電流測定方法。
【００８７】
（付記１２）
付記１０に記載の半導体装置の電流測定方法において、
前記基準電流の前記予め定められた複数の値は、巾乗の関係を有する値に設定する半導体装置の電流測定方法。
【００８８】
（付記１３）
付記１０〜１２のいずれか１項に記載の半導体装置の電流測定方法において、
前記第１電位のサンプリングを、前記基準電流を前記予め定められた複数の値のいずれかに設定するごとに行う半導体装置の電流測定方法。
【００８９】
（付記１４）
付記１０〜１３のいずれか１項に記載の半導体装置の電流測定方法を複数回実行し、該複数回の実行による測定結果から多数決により前記動作状態の前記被測定回路に流れる電流を規定する半導体装置の電流測定方法。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】第１実施例の半導体装置を概略的に示すブロック図である。
【図２】第２実施例の半導体装置を概略的に示すブロック図である。
【図３】電流測定処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図４】電流測定処理の他の例を説明するためのフローチャートである。
【図５】電流測定処理のさらに他の例を説明するためのフローチャートである。
【図６】半導体装置の一実施例を示す回路図である。
【図７】図６の半導体装置の動作を説明するための波形図である。
【図８】第１実施例の半導体装置におけるリファレンス電流源の一例を説明するための回路図である。
【図９】第２実施例の半導体装置におけるリファレンス電流源の他の例を説明するための回路図である。
【図１０】半導体装置における被測定回路および電流測定回路の構成の一例を示すブロック図である。
【図１１】半導体装置における被測定回路および電流測定回路の構成の他の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９１】
１    被測定回路
２；２ａ，２ｂ，２ｃ    電流測定回路
１１；１１ａ，１１ｂ，１１ｃ；１１ｘ，１１ｙ，１１ｚ    第１回路
１２；１２ａ，１２ｂ，１２ｃ；１２ｘ，１２ｙ，１２ｚ    第２回路
１３，１３；１３ａ，１３ｂ，１３ｃ；１３ｘ，１３ｙ，１３ｚ    スイッチ
２１；２１ａ，２１ｂ，２１ｃ    サンプル・ホールド回路
２２；２２ａ，２２ｂ，２２ｃ    比較器
２３，２３’：２３ａ，２３ｂ，２３ｃ    リファレンス電流源群
３    電流源（半導体装置の外部の電流源）
４    制御回路
【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】
0004983688.tif 000007
【図７】
0004983688.tif 000008
【図８】
0004983688.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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