JP2000046896A - 半導体cmos集積回路の試験装置 - Google Patents

半導体cmos集積回路の試験装置

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JP2000046896A JP10213575A JP21357598A JP2000046896A JP 2000046896 A JP2000046896 A JP 2000046896A JP 10213575 A JP10213575 A JP 10213575A JP 21357598 A JP21357598 A JP 21357598A JP 2000046896 A JP2000046896 A JP 2000046896A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力プルアップ抵抗の様な、DCパスを有す
る半導体CMOS集積回路でもDCパスを遮断するID
DQテスト用回路を、半導体CMOS集積回路同一チッ
プ内に内蔵し、IDDQテストの前にDCパスの貫通電
流を回避する方法があるが、チップサイズが増大しコス
トが上昇するなどの問題がある。 【解決手段】 静止時電源電流を測定し電圧変換する第
1の高精度電流測定器101とDUT102の各入力電
流を測定し電圧変換する第2の高精度電流測定器103
1〜103aN、全入力電流の総和を求める為加算し、
DCパスの貫通電流を含んだ静止時電源電流から全入力
電流を減算器105にて差し引くことにより、DUT1
02の正味の静止時消費電流と故障及び、耐圧不良等が
あった場合、それら起因によるリーク電流を含んだ電流
値が求められる。その演算により求められたDUT10
2静止時電源電流値を比較/判定回路106にて、予め
設定した判定基準値と比較し、良否を判定することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体CMOS集
積回路の良否判定を容易にかつ合理的に行う試験装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】半導体CMOS集積回路の品質向上を図
る試験方法としてIDDQテストがある。
【0003】このIDDQテストとは、被測定デバイス
(以下、「DUT」と称す)にテストパターンを順次入
力しながら、内部の論理状態を定常状態とし、静止時電
源電流を測定する方法で、半導体CMOS集積回路の静
止時電源電流が原理的にゼロであることを利用したテス
ト方法である。
【0004】もし、DUT内部回路で縮退故障や耐圧不
良により、静止時電源電流が本来ゼロにもかかわらずリ
ーク電流が発生した場合、DUTは不良品と判定でき
る。但し、この方法で測定し検出されるリーク電流は、
主に内部回路の故障に起因して発生する微小電流(μA
程度あるいはこれ以下)である。
【0005】それに対し、プルアップ/ダウン抵抗やア
ナログ回路等のデバイスが静止した状態で存在する電流
経路(以下、「DCパス」と称す)を有する回路の場
合、DCパスから生じる貫通電流はDCパス1つ当たり
1mA程度のものもある。このためDCパスを有する回
路の場合、本来検出したい回路の故障起因から生じるリ
ーク電流が、貫通電流の影響により埋もれてしまい、静
止時消費電流の増加の有無が判定困難となる。
【0006】上記問題を解決するための従来技術として
下記の様な方法がある。
【0007】半導体CMOS集積回路のDCパスとして
代表的なものに、入力のプルアップ抵抗があるが、入力
電圧がローレベルの状態では電源端子から入力端子にD
Cパスによる貫通電流が流れる。IDDQテストを行う
際に、このプルアップ抵抗により電源から流れる貫通電
流による影響を回避する方法として、例えば、入力のプ
ルアップ抵抗を分離するテスト回路を付加し抵抗による
バイパスを電源から遮断する方法や、電源電圧と入力に
電位差が生じないテストパターンを作成し、プルアップ
電流が流れない様にする方法がある(特開平9−113
575号公報参照)。
【0008】または、DCパスの貫通電流を予め測定し
記憶させたり、シミュレーション等で予測を行い、その
結果に対し演算処理をして判定する方法等があるが(特
開平7−12886号公報、特開平9−80114号公
報参照),DCパスのない場合に比べIDDQテストを
容易に行えないことが多い。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】入力プルアップ抵抗の
様な、DCパスを有する半導体CMOS集積回路でもD
Cパスを遮断するIDDQテスト用回路を、半導体CM
OS集積回路同一チップ内に内蔵し、IDDQテストの
前にDCパスの貫通電流を回避する方法があるが、チッ
プサイズが増大しコストが上昇するなどの問題がある。
【0010】また、IDDQテストにより測定された静
止時消費電流から、演算処理にて予測したDCパスの貫
通電流を差し引けば良否判定試験は可能であるが、あく
までもその貫通電流は疑似的なものであり、実際に測定
するDUTの貫通電流と予測した貫通電流の間ではDU
Tの特性状態により差が生じる。
【0011】また、同タイプのDCパスが複数ある場合
でも、個々のDCパスにより微妙に電流値の違いがあり
貫通電流の正確な予測は困難である。その為、特性の振
れを考慮した余裕のある貫通電流値を予測しなければな
らない。よって、微少電流値での判定を行うIDDQテ
ストでは信頼性に欠ける事となる。当然、予めDUTの
貫通電流を測定しその基準となる貫通電流値を記憶させ
ておき差し引く場合でも同様であり、基準となる貫通電
流を補正するか、貫通電流を差し引いた後の電流値の良
否判定許容値に余裕を持たせる必要がある。更に、演算
処理の為のテスト時間が長くなる等の問題がある。
【0012】その他、どうしてもIDDQテスト用回路
等でDCパスが分離出来ない場合は、DCパスの貫通電
流分を加算した状態で判定値を設定する方法もあるが、
通常DCパスの貫通電流がIDDQテストにより測定さ
れる静止時消費電流の100倍程度あり、微少電流値の
良否判定試験は問題外であった。この様に品質向上を図
る為の、最終的な良否判定に至るまでには、多大な労力
とある程度の妥協点が必要であった。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の半導体
CMOS集積回路の試験装置は、半導体CMOS集積回
路の静止時電源電流を測定する電源電流測定回路と、上
記半導体CMOS集積回路の各入力部にテストパターン
と規定の電圧とを与えながら同時に入力電流を測定する
入力電流測定回路と、上記半導体CMOS集積回路の各
入力部に入力された入力電流測定結果を加算する加算回
路と、上記電源電流測定回路により測定された電源電流
値から上記加算回路により測定された入力電流の加算値
を差し引く減算回路と、上記演算結果を予め設定された
値と比較判定する比較判定回路とを具備することを特徴
とするものである。
【0014】また、請求項2に記載の半導体CMOS集
積回路の試験装置は、上記入力電流測定回路が半導体C
MOS集積回路の各入力に機能テストパターンと規定の
電圧とを与えることを特徴とする、請求項1に記載の半
導体CMOS集積回路の試験装置である。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、一実施の形態に基づいて、
本発明を詳細に説明する。
【0016】図1は、本発明の一実施の形態の半導体C
MOS集積回路試験装置の構成図、図4は第2の高精度
電流測定器の構成図である。図1及び図4において、1
00は電源回路、101は内部の論理状態を定常状態に
し、静止時電源電流を測定する第1の高精度電流測定
器、102はDCパスを有する半導体CMOS集積回路
の被測定デバイス、103は高精度電流測定回路、10
3a1〜103aNは第2の高精度電流測定器、1041
〜104Nはドライバ回路、105は演算回路、105
aは加算器、105bは減算器、106は比較/判定回
路、1071〜107Nはコンパレータ回路である。
【0017】以下、図1を用いて、本発明の実施の形態
の構成を説明する。
【0018】まず、被測定デバイス(DUT)102の
電源端子(VDD)に静止時電源電流を測定し電圧変換
する第1の高精度電流測定器101を介して、電源(V
S)100から規定の電源電圧を印加し、一方、DUT
102の各入力端子にドライバ回路((DR)、今回は
パターン発生器、タイミング発生器、波形整形回路等は
説明図から省略する)1041〜104Nから、各入力端
子毎に高精度電流測定回路103を成す、複数の第2の
高精度電流測定器103a1、103a2、・・・103
Nを介して、規定の電圧とタイミングによりテストパ
ターンを与えることによりDUT102の内部論理を定
常状態にし、DCパスの貫通電流を含んだ静止時電源電
流が流れる。
【0019】そして、高精度電流測定回路103の各第
2の高精度電流測定器103a1〜103aNからの出力
部が加算器105aの入力部に接続され、第1の高精度
電流測定器101の出力部と加算器105aの出力部と
が減算器105bの入力部に接続されている。なお、演
算部105は加算器105aと減算器105bとから成
る。
【0020】また、比較/判定回路106の比較器の入
力部に、減算器105bの出力部が接続されており、判
定基準電圧と減算器105bの出力とを比較する。ま
た、DUT102の入力端子からドライバ104により
与えているテストパターンに機能試験用のテストパター
ンを用いることにより、出力動作結果を規定の設定アド
レスごとにコンパレータ(COMP)1071〜107N
で観測することにより、機能試験も同時に行うことがで
きる。
【0021】次に、図2、図3のタイミングチャートに
て、本発明の詳細な動作説明をする。
【0022】図2は良品DUTを試験した際の動作を示
すものであるが、DUT102に電源100から規定の
電源電圧が印加され、各入力端子にはドライバ104か
ら規定の電圧とタイミングにより機能試験用テストパタ
ーンが与えられる。それにより例えば、アドレス11の
様にAの入力電流(DCパスの貫通電流)を含む静止時
電源電流が第1の高精度電流測定器101で測定され
る。
【0023】また、各入力端子にも入力電流(DCパス
の貫通電流)が流れ、それぞれの入力端子に流れる入力
電流が第2の高精度電流測定器103a1〜103aN
て測定される。その各入力電流の総和であるA’の電流
(電圧変換された)が演算回路105の加算器105a
にて求められ、さらに減算器105bにて全入力電流
(DCパスの貫通電流の総和)を含んだ静止時電源電流
から全入力電流A’を差し引く事により正味の静止時電
源電流が求められる。
【0024】その静止時電源電流値(電圧変換された)
を比較/判定回路106にて予め設定された規定の判定
基準値と比較し良否判定を行う事ができる。
【0025】図3は、図2と同様の測定条件にて不良品
DUTを試験したタイミングチャートである。例えば、
アドレス13の様に全入力電流Bとは別に故障によるリ
ーク電流Cを含んだ静止時電源電流が測定された場合、
減算器105にて全入力電流B’を差し引く事により、
故障によるリーク電流C’が求められ、規定の判定基準
値を越えている為、不良品として判定される。
【0026】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明は
DCパスを有する半導体CMOS集積回路でも、IDD
Q用テスト回路等で予め制御し、DCパスを遮断せずI
DDQテストが実施できる為、IDDQ用テスト回路の
追加が不要でチップ面積の増加を防ぐことができる。
【0027】また、DCパスの貫通電流を測定アドレス
毎に測定し、その貫通電流をそのまま加減算しながらI
DDQテストを行う事ができる為、前もってDCパスの
貫通電流値を測定したり予測して、テスト装置のメモリ
回路に記憶させ演算処理する必要もなく、DUTの特性
振れや同タイプのDCパス間のむらも考慮する必要もな
い。
【0028】また機能試験用テストパターンを使用して
内部回路の論理を定常状態にする為IDDQテストと同
時に機能試験が行えテスト時間が短縮できる。それに加
えIDDQテスト用テストパターン(テストモード、即
ち実使用状態と違う動作)を使用せずに機能試験用のテ
ストパターンを使用する為、実使用モードに近い動作条
件下で試験が行える。
【0029】よって本発明は、半導体CMOS集積回路
の良否判定の容易さはもとより、出荷品質向上、開発効
率向上及びコスト低減に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す、半導体CMOS
集積回路の試験装置の構成図である。
【図2】本発明の半導体CMOS集積回路の試験装置を
用いて良品の半導体CMOS集積回路を試験した際の経
過を示すタイミングチャート図である。
【図3】本発明の半導体CMOS集積回路の試験装置を
用いて不良品の半導体CMOS集積回路を試験した際の
経過を示すタイミングチャート図である。
【図4】第2の高精度電流測定器の構成図である。
【符号の説明】
100 電源回路 101 第1の高精度電流測定器 102 被測定デバイス 103 高精度電流測定回路 103a1〜103aN 第2の高精度電流測定器 1041〜104N ドライバ回路 105 演算回路 105a 加算器 105b 減算器 106 比較/判定回路 1071〜107N コンパレータ回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体CMOS集積回路の静止時電源電
    流を測定する電源電流測定回路と、 上記半導体CMOS集積回路の各入力部にテストパター
    ンと規定の電圧とを与えながら同時に入力電流を測定す
    る入力電流測定回路と、 上記半導体CMOS集積回路の各入力部に入力された入
    力電流測定結果を加算する加算回路と、 上記電源電流測定回路により測定された電源電流値から
    上記加算回路により測定された入力電流の加算値を差し
    引く減算回路と、 上記演算結果を、予め設定された値と比較判定する比較
    判定回路とを具備することを特徴とする、半導体CMO
    S集積回路の試験装置。
  2. 【請求項2】上記入力電流測定回路が半導体CMOS集
    積回路の各入力に機能テストパターンと規定の電圧とを
    与えることを特徴とする、請求項1に記載の半導体CM
    OS集積回路の試験装置。
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