JPH08139279A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH08139279A JPH08139279A JP6294012A JP29401294A JPH08139279A JP H08139279 A JPH08139279 A JP H08139279A JP 6294012 A JP6294012 A JP 6294012A JP 29401294 A JP29401294 A JP 29401294A JP H08139279 A JPH08139279 A JP H08139279A
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- circuit
- scale integrated
- mosfet
- integrated circuit
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- Tests Of Electronic Circuits (AREA)
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】特性が著しく劣化する前に素子の寿命を識別し
うる大規模集積回路を実現する。 【構成】MOSFETを基本構成素子とする論理回路L
Cを備える集積回路LSIに、論理回路を構成するMO
SFETより小さなゲート長を有する寿命判定用MOS
FET又は論理回路で用いられ信号配線より小さな配線
幅を有する寿命判定用配線あるいは論理回路を構成する
MOSFETより小さなゲート長を有するMOSFET
からなる奇数個のCMOSインバータが直列結合されて
なる寿命判定用リングオシレータと、寿命判定用MOS
FETのコンダクタンス又は寿命判定用配線の抵抗値あ
るいは寿命判定用リングオシレータの発振周波数が所定
値を超えて変化したことを識別して選択的に寿命表示信
号LASをハイレベルとする寿命判定回路とを含む寿命
表示回路LAを設け、この寿命表示信号を外部出力する
ための寿命表示信号出力端子TLASを設ける。
うる大規模集積回路を実現する。 【構成】MOSFETを基本構成素子とする論理回路L
Cを備える集積回路LSIに、論理回路を構成するMO
SFETより小さなゲート長を有する寿命判定用MOS
FET又は論理回路で用いられ信号配線より小さな配線
幅を有する寿命判定用配線あるいは論理回路を構成する
MOSFETより小さなゲート長を有するMOSFET
からなる奇数個のCMOSインバータが直列結合されて
なる寿命判定用リングオシレータと、寿命判定用MOS
FETのコンダクタンス又は寿命判定用配線の抵抗値あ
るいは寿命判定用リングオシレータの発振周波数が所定
値を超えて変化したことを識別して選択的に寿命表示信
号LASをハイレベルとする寿命判定回路とを含む寿命
表示回路LAを設け、この寿命表示信号を外部出力する
ための寿命表示信号出力端子TLASを設ける。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置に関し、例
えば、MOSFET(金属酸化物半導体型電界効果トラ
ンジスタ。この明細書では、MOSFETをして絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタの総称とする)をその基本
構成素子とする大規模集積回路ならびにその信頼性向上
に利用して特に有効な技術に関するものである。
えば、MOSFET(金属酸化物半導体型電界効果トラ
ンジスタ。この明細書では、MOSFETをして絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタの総称とする)をその基本
構成素子とする大規模集積回路ならびにその信頼性向上
に利用して特に有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】MOSFETを基本構成素子とする大規
模集積回路がある。また、このような大規模集積回路に
おいて、時間経過にともなうMOSFETのDC(直
流)特性つまりコンダクタンス,しきい値電圧又はドレ
イン電流の変化あるいはAC(交流)特性つまり例えば
リングオシレータの発振周波数の変化をもとに大規模集
積回路の寿命を判定する方法が、例えば、日経マグロウ
ヒル社発行『日経マイクロデバイス』1991年10月
号の第41頁等に記載されている。
模集積回路がある。また、このような大規模集積回路に
おいて、時間経過にともなうMOSFETのDC(直
流)特性つまりコンダクタンス,しきい値電圧又はドレ
イン電流の変化あるいはAC(交流)特性つまり例えば
リングオシレータの発振周波数の変化をもとに大規模集
積回路の寿命を判定する方法が、例えば、日経マグロウ
ヒル社発行『日経マイクロデバイス』1991年10月
号の第41頁等に記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】MOSFETを基本構
成素子とする従来の大規模集積回路において、上記DC
特性又はAC特性の劣化による寿命の判定は、専ら大規
模集積回路又はこれを含む装置の開発設計や信頼性対策
の目安として用いられ、実際の製品では、装置の異常発
生を受けて素子の寿命を認知し、寿命が尽きた素子の交
換によって装置の異常回復を図る受動的な方法が採られ
ている。つまり、従来では、素子の特性が著しく劣化す
る前に寿命を識別できない訳であって、このことが大規
模集積回路ひいてはこれを含む装置の信頼性を低下させ
る原因となっている。
成素子とする従来の大規模集積回路において、上記DC
特性又はAC特性の劣化による寿命の判定は、専ら大規
模集積回路又はこれを含む装置の開発設計や信頼性対策
の目安として用いられ、実際の製品では、装置の異常発
生を受けて素子の寿命を認知し、寿命が尽きた素子の交
換によって装置の異常回復を図る受動的な方法が採られ
ている。つまり、従来では、素子の特性が著しく劣化す
る前に寿命を識別できない訳であって、このことが大規
模集積回路ひいてはこれを含む装置の信頼性を低下させ
る原因となっている。
【0004】この発明の目的は、その特性が著しく劣化
する前に素子の寿命を識別しうる大規模集積回路等の半
導体装置を提供することにある。この発明の他の目的
は、大規模集積回路ならびにこれを含む装置の信頼性を
高めることにある。
する前に素子の寿命を識別しうる大規模集積回路等の半
導体装置を提供することにある。この発明の他の目的
は、大規模集積回路ならびにこれを含む装置の信頼性を
高めることにある。
【0005】この発明の前記ならびにその他の目的と新
規な特徴は、この明細書の記述及び添付図面から明らか
になるであろう。
規な特徴は、この明細書の記述及び添付図面から明らか
になるであろう。
【0006】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次
の通りである。すなわち、例えばMOSFETをその基
本構成素子とする内部回路を備える大規模集積回路等
に、内部回路を構成する通常のMOSFETに比較して
小さなゲート長を有する寿命判定用MOSFET又は内
部回路で用いられる通常の信号配線に比較して小さな配
線幅を有する寿命判定用配線あるいは内部回路を構成す
る通常のMOSFETに比較して小さなゲート長を有す
るMOSFETからなる奇数個のCMOSインバータが
直列結合されてなる寿命判定用リングオシレータと、時
間経過により寿命判定用MOSFETのコンダクタンス
又は寿命判定用配線の抵抗値あるいは寿命判定用リング
オシレータの発振周波数が所定値を超えて変化したこと
を識別して選択的に寿命表示信号を有効レベルとする寿
命判定回路とを含む寿命表示回路を設け、寿命表示回路
により形成される寿命表示信号を外部に出力するための
寿命表示信号出力端子を設ける。
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次
の通りである。すなわち、例えばMOSFETをその基
本構成素子とする内部回路を備える大規模集積回路等
に、内部回路を構成する通常のMOSFETに比較して
小さなゲート長を有する寿命判定用MOSFET又は内
部回路で用いられる通常の信号配線に比較して小さな配
線幅を有する寿命判定用配線あるいは内部回路を構成す
る通常のMOSFETに比較して小さなゲート長を有す
るMOSFETからなる奇数個のCMOSインバータが
直列結合されてなる寿命判定用リングオシレータと、時
間経過により寿命判定用MOSFETのコンダクタンス
又は寿命判定用配線の抵抗値あるいは寿命判定用リング
オシレータの発振周波数が所定値を超えて変化したこと
を識別して選択的に寿命表示信号を有効レベルとする寿
命判定回路とを含む寿命表示回路を設け、寿命表示回路
により形成される寿命表示信号を外部に出力するための
寿命表示信号出力端子を設ける。
【0007】
【作用】上記手段によれば、その特性が著しく劣化する
前に素子の寿命を識別し、表示しうる大規模集積回路等
を実現できる。この結果、大規模集積回路等を含む装置
の異常発生を事前に予測し、有効な対策を施すことがで
きるため、大規模集積回路ならびにこれを含む装置の信
頼性を高めることができる。
前に素子の寿命を識別し、表示しうる大規模集積回路等
を実現できる。この結果、大規模集積回路等を含む装置
の異常発生を事前に予測し、有効な対策を施すことがで
きるため、大規模集積回路ならびにこれを含む装置の信
頼性を高めることができる。
【0008】
【実施例】図1には、この発明が適用された大規模集積
回路LSIの一実施例のブロック図が示されている。ま
た、図2には、図1の大規模集積回路LSIに含まれる
寿命表示回路LAの第1の実施例のブロック図が示され
ている。これらの図をもとに、この実施例の大規模集積
回路LSI及び寿命表示回路LAの構成及び動作ならび
にその特徴について説明する。なお、図1及び図2の各
ブロックを構成する回路素子は、特に制限されないが、
公知のMOSFET集積回路の製造技術により、単結晶
シリコンのような1個の半導体基板上に形成される。
回路LSIの一実施例のブロック図が示されている。ま
た、図2には、図1の大規模集積回路LSIに含まれる
寿命表示回路LAの第1の実施例のブロック図が示され
ている。これらの図をもとに、この実施例の大規模集積
回路LSI及び寿命表示回路LAの構成及び動作ならび
にその特徴について説明する。なお、図1及び図2の各
ブロックを構成する回路素子は、特に制限されないが、
公知のMOSFET集積回路の製造技術により、単結晶
シリコンのような1個の半導体基板上に形成される。
【0009】図1において、この実施例の大規模集積回
路LSIは、MOSFETをその基本構成素子とする論
理回路LC(内部回路)を備える。論理回路LCには、
データ入力端子TI1〜TIjを介してjビットの入力
信号I1〜Ijが供給され、図示されない電源電圧入力
端子及び接地電位入力端子を介して所定の電源電圧及び
接地電位が供給される。論理回路LCは、大規模集積回
路LSIの中心となる部分であって、データ入力端子T
I1〜TIjを介して供給される入力信号I1〜Ijに
所定の論理演算処理を施し、kビットの出力信号O1〜
Okを選択的に形成する。これらの出力信号O1〜Ok
は、対応するデータ出力端子TO1〜TOkを介して大
規模集積回路LSIの外部に出力される。
路LSIは、MOSFETをその基本構成素子とする論
理回路LC(内部回路)を備える。論理回路LCには、
データ入力端子TI1〜TIjを介してjビットの入力
信号I1〜Ijが供給され、図示されない電源電圧入力
端子及び接地電位入力端子を介して所定の電源電圧及び
接地電位が供給される。論理回路LCは、大規模集積回
路LSIの中心となる部分であって、データ入力端子T
I1〜TIjを介して供給される入力信号I1〜Ijに
所定の論理演算処理を施し、kビットの出力信号O1〜
Okを選択的に形成する。これらの出力信号O1〜Ok
は、対応するデータ出力端子TO1〜TOkを介して大
規模集積回路LSIの外部に出力される。
【0010】この実施例において、大規模集積回路LS
Iは、さらに寿命表示回路LAと、この寿命表示回路L
Aの出力信号つまり寿命表示信号LASを外部に出力す
るための寿命表示信号出力端子TLASとを備える。
Iは、さらに寿命表示回路LAと、この寿命表示回路L
Aの出力信号つまり寿命表示信号LASを外部に出力す
るための寿命表示信号出力端子TLASとを備える。
【0011】ここで、寿命表示回路LAは、特に制限さ
れないが、図2に示されるように、寿命判定用MOSF
ETLM及び寿命判定用配線LWと、これらの寿命判定
用素子に対応して設けられる2個の寿命判定回路LD1
(第1の寿命判定回路)及びLD2(第2の寿命判定回
路)とを備える。このうち、寿命判定用MOSFETL
Mは、上記論理回路LCを構成する通常のMOSFET
に比較して小さなゲート長を有するMOSFETからな
り、寿命判定用配線LWは、論理回路LCで用いられる
通常の信号配線より小さな配線幅を有する信号配線から
なる。
れないが、図2に示されるように、寿命判定用MOSF
ETLM及び寿命判定用配線LWと、これらの寿命判定
用素子に対応して設けられる2個の寿命判定回路LD1
(第1の寿命判定回路)及びLD2(第2の寿命判定回
路)とを備える。このうち、寿命判定用MOSFETL
Mは、上記論理回路LCを構成する通常のMOSFET
に比較して小さなゲート長を有するMOSFETからな
り、寿命判定用配線LWは、論理回路LCで用いられる
通常の信号配線より小さな配線幅を有する信号配線から
なる。
【0012】次に、寿命判定回路LD1は、所定の時間
間隔をおいて上記寿命判定用MOSFETLMに試験電
流Imを流し、その値によって寿命判定用MOSFET
LMのコンダクタンスを識別する。そして、大規模集積
回路LSIが使用状態とされた当初におけるコンダクタ
ンスと現時点におけるコンダクタンスとを比較し、両者
に例えば10%の変化が生じた場合には、その出力信号
つまり寿命表示信号LAS1を選択的に有効レベルつま
りハイレベルとする。
間隔をおいて上記寿命判定用MOSFETLMに試験電
流Imを流し、その値によって寿命判定用MOSFET
LMのコンダクタンスを識別する。そして、大規模集積
回路LSIが使用状態とされた当初におけるコンダクタ
ンスと現時点におけるコンダクタンスとを比較し、両者
に例えば10%の変化が生じた場合には、その出力信号
つまり寿命表示信号LAS1を選択的に有効レベルつま
りハイレベルとする。
【0013】一方、寿命判定回路LD1は、所定の時間
間隔をおいて上記寿命判定用配線LWに試験電流Iwを
流し、その値によって寿命判定用配線LWの抵抗値を識
別する。そして、大規模集積回路LSIが使用状態とさ
れた当初における抵抗値と現時点における抵抗値とを比
較し、両者に例えば10%の変化が生じた場合にその出
力信号つまり寿命表示信号LAS2を選択的にハイレベ
ルとする。
間隔をおいて上記寿命判定用配線LWに試験電流Iwを
流し、その値によって寿命判定用配線LWの抵抗値を識
別する。そして、大規模集積回路LSIが使用状態とさ
れた当初における抵抗値と現時点における抵抗値とを比
較し、両者に例えば10%の変化が生じた場合にその出
力信号つまり寿命表示信号LAS2を選択的にハイレベ
ルとする。
【0014】寿命判定回路LD1の出力信号つまり寿命
表示信号LAS1は、オアゲートOGの一方の入力端子
に供給され、寿命判定回路LD2の出力信号つまり寿命
表示信号LAS2は、その他方の入力端子に供給され
る。オアゲートOGの出力信号は、大規模集積回路LS
Iの寿命表示信号LASとして、寿命表示信号出力端子
TLASから出力される。言うまでもなく、オアゲート
OGの出力信号つまり寿命表示信号LASは、寿命判定
回路LD1から出力される寿命表示信号LAS1あるい
は寿命判定回路LD2から出力されるLAS1のいずれ
かがハイレベルとされるとき、選択的にハイレベルとさ
れる。
表示信号LAS1は、オアゲートOGの一方の入力端子
に供給され、寿命判定回路LD2の出力信号つまり寿命
表示信号LAS2は、その他方の入力端子に供給され
る。オアゲートOGの出力信号は、大規模集積回路LS
Iの寿命表示信号LASとして、寿命表示信号出力端子
TLASから出力される。言うまでもなく、オアゲート
OGの出力信号つまり寿命表示信号LASは、寿命判定
回路LD1から出力される寿命表示信号LAS1あるい
は寿命判定回路LD2から出力されるLAS1のいずれ
かがハイレベルとされるとき、選択的にハイレベルとさ
れる。
【0015】ところで、MOSFETのコンダクタンス
はホットキャリアの影響を受けて時間経過とともに変化
し、その値が例えば10%変化する時点をMOSFET
の寿命として設定することができる。また、信号配線の
抵抗値はエレクトロマイグレーションの影響を受けて時
間経過とともに変化し、その値が例えば10%変化する
時点を信号配線の寿命として設定することができる。周
知のように、論理回路LCを構成する通常のMOSFE
Tに比較して小さなゲート幅を有する寿命判定用MOS
FETLMは、ホットキャリアの影響を受けやすく、そ
の寿命も短い。また、論理回路LCで用いられる通常の
信号配線に比較して小さな配線幅を有する寿命判定用配
線LWは、エレクトロマイグレーションの影響を受けや
すく、その寿命も短い。したがって、寿命判定用MOS
FETLMのコンダクタンス又は寿命判定用配線LWの
抵抗値が10%を超えて変化したことを識別して選択的
にハイレベルとされる寿命表示信号LAS1及びLAS
2つまり寿命表示信号LASは、論理回路LCを構成す
る通常のMOSFET又は信号配線の特にDC特性から
みた寿命が間近に迫ったことを知らせるものとなる。こ
の結果、その特性が著しく劣化する前に大規模集積回路
LSIを構成する素子の特にDC特性からみた寿命を容
易に識別し、表示することができるものである。
はホットキャリアの影響を受けて時間経過とともに変化
し、その値が例えば10%変化する時点をMOSFET
の寿命として設定することができる。また、信号配線の
抵抗値はエレクトロマイグレーションの影響を受けて時
間経過とともに変化し、その値が例えば10%変化する
時点を信号配線の寿命として設定することができる。周
知のように、論理回路LCを構成する通常のMOSFE
Tに比較して小さなゲート幅を有する寿命判定用MOS
FETLMは、ホットキャリアの影響を受けやすく、そ
の寿命も短い。また、論理回路LCで用いられる通常の
信号配線に比較して小さな配線幅を有する寿命判定用配
線LWは、エレクトロマイグレーションの影響を受けや
すく、その寿命も短い。したがって、寿命判定用MOS
FETLMのコンダクタンス又は寿命判定用配線LWの
抵抗値が10%を超えて変化したことを識別して選択的
にハイレベルとされる寿命表示信号LAS1及びLAS
2つまり寿命表示信号LASは、論理回路LCを構成す
る通常のMOSFET又は信号配線の特にDC特性から
みた寿命が間近に迫ったことを知らせるものとなる。こ
の結果、その特性が著しく劣化する前に大規模集積回路
LSIを構成する素子の特にDC特性からみた寿命を容
易に識別し、表示することができるものである。
【0016】なお、寿命表示回路LAを構成するオアゲ
ートOGは、特に制限されないが、その出力端子と回路
の電源電圧との間に設けられるオープンドレイン型の出
力MOSFETを含み、大規模集積回路LSIの寿命表
示信号出力端子TLASから出力される寿命表示信号L
ASは、他の同様な複数の大規模集積回路LSIの寿命
表示信号出力端子TLASから出力される寿命表示信号
LASに対して直接結線論理和(ワイヤドオア)結合す
ることができる。
ートOGは、特に制限されないが、その出力端子と回路
の電源電圧との間に設けられるオープンドレイン型の出
力MOSFETを含み、大規模集積回路LSIの寿命表
示信号出力端子TLASから出力される寿命表示信号L
ASは、他の同様な複数の大規模集積回路LSIの寿命
表示信号出力端子TLASから出力される寿命表示信号
LASに対して直接結線論理和(ワイヤドオア)結合す
ることができる。
【0017】図3には、図1の大規模集積回路LSIに
含まれる寿命表示回路LAの第2の実施例のブロック図
が示されている。なお、この実施例の寿命表示回路LA
は、前記図2の実施例を基本的に踏襲するものであるた
め、これと異なる部分についてのみ説明を追加する。
含まれる寿命表示回路LAの第2の実施例のブロック図
が示されている。なお、この実施例の寿命表示回路LA
は、前記図2の実施例を基本的に踏襲するものであるた
め、これと異なる部分についてのみ説明を追加する。
【0018】図3において、この実施例の寿命表示回路
LAは、奇数個つまり5個のCMOSインバータV1〜
V5が直列結合されてなるリングオシレータROSC
と、このリングオシレータの発振出力信号OSを受ける
寿命判定回路LD3(第3の寿命判定回路)とを含む。
このうち、リングオシレータROSCは、その電源電圧
が投入される間定常的に発振状態とされ、CMOSイン
バータV1〜V5を構成するPチャンネル及びNチャン
ネルMOSFETのコンダクタンスに応じた周波数の発
振出力信号OSを形成する。また、寿命判定回路LD3
は、大規模集積回路LSIが使用状態とされた当初にお
ける発振出力信号OSの周波数と現時点における周波数
とを比較し、両者に例えば10%の変化が生じた場合に
その出力信号つまり寿命表示信号LASを選択的にハイ
レベルとする。なお、この実施例において、リングオシ
レータROSCのCMOSインバータV1〜V5を構成
するPチャンネル及びNチャンネルMOSFETは、論
理回路LCを構成する通常のMOSFETに比較して小
さなゲート幅を持つべく設計される。
LAは、奇数個つまり5個のCMOSインバータV1〜
V5が直列結合されてなるリングオシレータROSC
と、このリングオシレータの発振出力信号OSを受ける
寿命判定回路LD3(第3の寿命判定回路)とを含む。
このうち、リングオシレータROSCは、その電源電圧
が投入される間定常的に発振状態とされ、CMOSイン
バータV1〜V5を構成するPチャンネル及びNチャン
ネルMOSFETのコンダクタンスに応じた周波数の発
振出力信号OSを形成する。また、寿命判定回路LD3
は、大規模集積回路LSIが使用状態とされた当初にお
ける発振出力信号OSの周波数と現時点における周波数
とを比較し、両者に例えば10%の変化が生じた場合に
その出力信号つまり寿命表示信号LASを選択的にハイ
レベルとする。なお、この実施例において、リングオシ
レータROSCのCMOSインバータV1〜V5を構成
するPチャンネル及びNチャンネルMOSFETは、論
理回路LCを構成する通常のMOSFETに比較して小
さなゲート幅を持つべく設計される。
【0019】前述のように、MOSFETのコンダクタ
ンスは、ホットキャリアの影響を受けて時間経過ととも
に変化し、これにともなってリングオシレータROSC
の発振周波数が変化する。また、論理回路LCを構成す
る通常のMOSFETに比較して小さなゲート幅を有す
るMOSFETは、ホットキャリアの影響を受けやす
く、相応してリングオシレータROSCの発振周波数も
ホットキャリアの影響を受けやすい。したがって、リン
グオシレータROSCから出力される発振出力信号OS
の周波数が10%を超えて変化したことを識別して選択
的にハイレベルとされる寿命表示信号LASは、論理回
路LCを構成する通常のMOSFETのAC特性からみ
た寿命が間近に迫ったことを知らせるものとなる。この
結果、その特性が著しく劣化する前に大規模集積回路L
SIを構成する素子の特にAC特性からみた寿命を容易
に識別し、表示することができるものである。
ンスは、ホットキャリアの影響を受けて時間経過ととも
に変化し、これにともなってリングオシレータROSC
の発振周波数が変化する。また、論理回路LCを構成す
る通常のMOSFETに比較して小さなゲート幅を有す
るMOSFETは、ホットキャリアの影響を受けやす
く、相応してリングオシレータROSCの発振周波数も
ホットキャリアの影響を受けやすい。したがって、リン
グオシレータROSCから出力される発振出力信号OS
の周波数が10%を超えて変化したことを識別して選択
的にハイレベルとされる寿命表示信号LASは、論理回
路LCを構成する通常のMOSFETのAC特性からみ
た寿命が間近に迫ったことを知らせるものとなる。この
結果、その特性が著しく劣化する前に大規模集積回路L
SIを構成する素子の特にAC特性からみた寿命を容易
に識別し、表示することができるものである。
【0020】図4には、図1の大規模集積回路を応用し
た機能ユニットFUの一実施例のブロック図が示されて
いる。同図をもとに、この発明が適用された大規模集積
回路の応用装置の概要ならびにその特徴について説明す
る。
た機能ユニットFUの一実施例のブロック図が示されて
いる。同図をもとに、この発明が適用された大規模集積
回路の応用装置の概要ならびにその特徴について説明す
る。
【0021】図4において、この実施例の機能ユニット
FUは、実装ボードPB上に格子状に搭載されるm×n
個の大規模集積回路LSI11〜LSI1nないしLS
Im1〜LSImnを含む。これらの大規模集積回路
は、図1の大規模集積回路LSIからなり、寿命表示回
路LAと、その出力信号つまり寿命表示信号LASを出
力するための寿命表示信号出力端子TLASとをそれぞ
れ備える。
FUは、実装ボードPB上に格子状に搭載されるm×n
個の大規模集積回路LSI11〜LSI1nないしLS
Im1〜LSImnを含む。これらの大規模集積回路
は、図1の大規模集積回路LSIからなり、寿命表示回
路LAと、その出力信号つまり寿命表示信号LASを出
力するための寿命表示信号出力端子TLASとをそれぞ
れ備える。
【0022】前述のように、各大規模集積回路の寿命表
示回路LAを構成するオアゲートOGは、寿命表示信号
出力端子TLASと回路の電源電圧との間に設けられる
オープンドレイン型の出力MOSFETを含み、寿命表
示信号出力端子TLASは直接結線論理和結合すること
が許される。このため、この実施例の機能ユニットFU
では、すべての大規模集積回路LSI11〜LSI1n
ないしLSIm1〜LSImnの寿命表示信号出力端子
TLASが共通結合され、所定の終端抵抗Rを介して回
路の接地電位に結合される。これにより、結線論理和結
合された寿命表示信号出力端子における寿命表示信号L
ASGは、機能ユニットFUを構成する大規模集積回路
LSI11〜LSI1nないしLSIm1〜LSImn
のいずれかにおいて寿命表示信号LASがハイレベルと
されるとき、言い換えるならば機能ユニットFUを構成
する大規模集積回路LSI11〜LSI1nないしLS
Im1〜LSImnのいずれかにおいて寿命が間近に迫
った素子があるとき、選択的にハイレベルとされるもの
となる。この結果、寿命表示信号LASGのハイレベル
を受けて例えば機能ユニットFUの診断処理を開始する
ことで、機能ユニットFUの異常発生を事前に予測し、
有効な対策を施すことができるため、機能ユニットFU
としての信頼性を高めることができるものである。
示回路LAを構成するオアゲートOGは、寿命表示信号
出力端子TLASと回路の電源電圧との間に設けられる
オープンドレイン型の出力MOSFETを含み、寿命表
示信号出力端子TLASは直接結線論理和結合すること
が許される。このため、この実施例の機能ユニットFU
では、すべての大規模集積回路LSI11〜LSI1n
ないしLSIm1〜LSImnの寿命表示信号出力端子
TLASが共通結合され、所定の終端抵抗Rを介して回
路の接地電位に結合される。これにより、結線論理和結
合された寿命表示信号出力端子における寿命表示信号L
ASGは、機能ユニットFUを構成する大規模集積回路
LSI11〜LSI1nないしLSIm1〜LSImn
のいずれかにおいて寿命表示信号LASがハイレベルと
されるとき、言い換えるならば機能ユニットFUを構成
する大規模集積回路LSI11〜LSI1nないしLS
Im1〜LSImnのいずれかにおいて寿命が間近に迫
った素子があるとき、選択的にハイレベルとされるもの
となる。この結果、寿命表示信号LASGのハイレベル
を受けて例えば機能ユニットFUの診断処理を開始する
ことで、機能ユニットFUの異常発生を事前に予測し、
有効な対策を施すことができるため、機能ユニットFU
としての信頼性を高めることができるものである。
【0023】以上の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 (1)例えばMOSFETをその基本構成素子とする内
部回路を備える大規模集積回路等に、内部回路を構成す
る通常のMOSFETに比較して小さなゲート長を有す
る寿命判定用MOSFET又は内部回路で用いられる通
常の信号配線に比較して小さな配線幅を有する寿命判定
用配線あるいは内部回路を構成する通常のMOSFET
に比較して小さなゲート長を有するMOSFETからな
る奇数個のCMOSインバータが直列結合されてなる寿
命判定用リングオシレータと、寿命判定用MOSFET
のコンダクタンス又は寿命判定用配線の抵抗値あるいは
寿命判定用リングオシレータの発振周波数が所定値を超
えて変化したことを識別して選択的に寿命表示信号を有
効レベルとする寿命判定回路とを含む寿命表示回路を設
け、寿命表示信号を外部に出力するための寿命表示信号
出力端子を設けることで、その特性が著しく劣化する前
に素子の寿命を容易に識別し、表示しうる大規模集積回
路等を実現することができるという効果が得られる。
記の通りである。すなわち、 (1)例えばMOSFETをその基本構成素子とする内
部回路を備える大規模集積回路等に、内部回路を構成す
る通常のMOSFETに比較して小さなゲート長を有す
る寿命判定用MOSFET又は内部回路で用いられる通
常の信号配線に比較して小さな配線幅を有する寿命判定
用配線あるいは内部回路を構成する通常のMOSFET
に比較して小さなゲート長を有するMOSFETからな
る奇数個のCMOSインバータが直列結合されてなる寿
命判定用リングオシレータと、寿命判定用MOSFET
のコンダクタンス又は寿命判定用配線の抵抗値あるいは
寿命判定用リングオシレータの発振周波数が所定値を超
えて変化したことを識別して選択的に寿命表示信号を有
効レベルとする寿命判定回路とを含む寿命表示回路を設
け、寿命表示信号を外部に出力するための寿命表示信号
出力端子を設けることで、その特性が著しく劣化する前
に素子の寿命を容易に識別し、表示しうる大規模集積回
路等を実現することができるという効果が得られる。
【0024】(2)上記(1)項の大規模集積回路を複
数個含む装置において、各大規模集積回路の寿命表示信
号出力端子を結線論理和結合し、いずれかの寿命表示信
号のハイレベルを受けて所定の診断処理を開始すること
で、装置の異常発生を事前に予測し、有効な対策を施す
ことができるという効果が得られる。 (3)上記(1)項及び(2)項により、大規模集積回
路ならびにこれを含む装置の信頼性を高めることができ
るという効果が得られる。
数個含む装置において、各大規模集積回路の寿命表示信
号出力端子を結線論理和結合し、いずれかの寿命表示信
号のハイレベルを受けて所定の診断処理を開始すること
で、装置の異常発生を事前に予測し、有効な対策を施す
ことができるという効果が得られる。 (3)上記(1)項及び(2)項により、大規模集積回
路ならびにこれを含む装置の信頼性を高めることができ
るという効果が得られる。
【0025】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上記実
施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例え
ば、図1において、大規模集積回路LSIは、基板上に
分散配置された複数の寿命表示回路LAを備えることが
できる。図2において、寿命判定用MOSFETLMの
寿命は、ドレイン電流又はしきい値電圧の変化によって
判定してもよいし、その判定基準も10%に限定されな
い。図3において、リングオシレータROSCを構成す
るCMOSインバータの数は、奇数であることを条件に
任意に設定できる。また、この実施例では、リングオシ
レータROSCを定常的に発振状態としているが、所定
の時間間隔で周期的に発振状態としてもよい。図2及び
図3において、寿命表示回路LAは、寿命判定用MOS
FETLMつまり寿命判定回路LD1,寿命判定用配線
LWつまり寿命判定回路LD2ならびに寿命判定用リン
グオシレータROSCつまり寿命判定回路LD3を任意
の組み合わせで備えることができる。
施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上記実
施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例え
ば、図1において、大規模集積回路LSIは、基板上に
分散配置された複数の寿命表示回路LAを備えることが
できる。図2において、寿命判定用MOSFETLMの
寿命は、ドレイン電流又はしきい値電圧の変化によって
判定してもよいし、その判定基準も10%に限定されな
い。図3において、リングオシレータROSCを構成す
るCMOSインバータの数は、奇数であることを条件に
任意に設定できる。また、この実施例では、リングオシ
レータROSCを定常的に発振状態としているが、所定
の時間間隔で周期的に発振状態としてもよい。図2及び
図3において、寿命表示回路LAは、寿命判定用MOS
FETLMつまり寿命判定回路LD1,寿命判定用配線
LWつまり寿命判定回路LD2ならびに寿命判定用リン
グオシレータROSCつまり寿命判定回路LD3を任意
の組み合わせで備えることができる。
【0026】図4において、終端抵抗Rは、機能ユニッ
トFUの外部に設けてもよいし、大規模集積回路LSI
11〜LSI1nないしLSIm1〜LSImnに含ま
れるものとしてもよい。大規模集積回路LSI11〜L
SI1nないしLSIm1〜LSImnの寿命表示信号
出力端子TLASは、結線論理和結合されることを必須
条件とはしないし、寿命表示信号出力端子TLASにお
ける寿命表示信号LASは、ロウレベルをその有効レベ
ルとするものであってもよい。機能ユニットFUは、大
規模集積回路以外の各種ブロックを備えることができ
る。
トFUの外部に設けてもよいし、大規模集積回路LSI
11〜LSI1nないしLSIm1〜LSImnに含ま
れるものとしてもよい。大規模集積回路LSI11〜L
SI1nないしLSIm1〜LSImnの寿命表示信号
出力端子TLASは、結線論理和結合されることを必須
条件とはしないし、寿命表示信号出力端子TLASにお
ける寿命表示信号LASは、ロウレベルをその有効レベ
ルとするものであってもよい。機能ユニットFUは、大
規模集積回路以外の各種ブロックを備えることができ
る。
【0027】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野であるMO
SFETを基本構成素子とする論理回路つまりデジタル
回路を備える大規模集積回路ならびにその応用装置に適
用した場合について説明したが、それに限定されるもの
ではなく、例えば、MOSFETを基本構成素子とする
アナログ回路あるいはバイポーラトランジスタ等の他の
素子を基本構成素子とするデジタル回路又はアナログ回
路を備える各種集積回路にも適用できる。この発明は、
時間経過にともないその特性が劣化する素子を含む半導
体装置ならびにこのような半導体装置を含む装置及びシ
ステムに広く適用できる。
てなされた発明をその背景となった利用分野であるMO
SFETを基本構成素子とする論理回路つまりデジタル
回路を備える大規模集積回路ならびにその応用装置に適
用した場合について説明したが、それに限定されるもの
ではなく、例えば、MOSFETを基本構成素子とする
アナログ回路あるいはバイポーラトランジスタ等の他の
素子を基本構成素子とするデジタル回路又はアナログ回
路を備える各種集積回路にも適用できる。この発明は、
時間経過にともないその特性が劣化する素子を含む半導
体装置ならびにこのような半導体装置を含む装置及びシ
ステムに広く適用できる。
【0028】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、例えばMOSFETをその
基本構成素子とする内部回路を備える大規模集積回路等
に、内部回路を構成する通常のMOSFETに比較して
小さなゲート長を有する寿命判定用MOSFET又は内
部回路で用いられる通常の信号配線に比較して小さな配
線幅を有する寿命判定用配線あるいは内部回路を構成す
る通常のMOSFETに比較して小さなゲート長を有す
るMOSFETからなる奇数個のCMOSインバータが
直列結合されてなる寿命判定用リングオシレータと、上
記寿命判定用MOSFETのコンダクタンス又は寿命判
定用配線の抵抗値あるいは寿命判定用リングオシレータ
の発振周波数が所定値を超えて変化したことを識別して
選択的に寿命表示信号を有効レベルとする寿命判定回路
とを含む寿命表示回路を設け、この寿命表示回路によっ
て形成される寿命表示信号を外部に出力するための寿命
表示信号出力端子を設けることで、その特性が著しく劣
化する前に素子の寿命を識別し、表示しうる大規模集積
回路等を実現するできる。この結果、大規模集積回路等
を含む装置の異常発生を事前に予測し、有効な対策を施
すことができるため、大規模集積回路ならびにこれを含
む装置の信頼性を高めることができる。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、例えばMOSFETをその
基本構成素子とする内部回路を備える大規模集積回路等
に、内部回路を構成する通常のMOSFETに比較して
小さなゲート長を有する寿命判定用MOSFET又は内
部回路で用いられる通常の信号配線に比較して小さな配
線幅を有する寿命判定用配線あるいは内部回路を構成す
る通常のMOSFETに比較して小さなゲート長を有す
るMOSFETからなる奇数個のCMOSインバータが
直列結合されてなる寿命判定用リングオシレータと、上
記寿命判定用MOSFETのコンダクタンス又は寿命判
定用配線の抵抗値あるいは寿命判定用リングオシレータ
の発振周波数が所定値を超えて変化したことを識別して
選択的に寿命表示信号を有効レベルとする寿命判定回路
とを含む寿命表示回路を設け、この寿命表示回路によっ
て形成される寿命表示信号を外部に出力するための寿命
表示信号出力端子を設けることで、その特性が著しく劣
化する前に素子の寿命を識別し、表示しうる大規模集積
回路等を実現するできる。この結果、大規模集積回路等
を含む装置の異常発生を事前に予測し、有効な対策を施
すことができるため、大規模集積回路ならびにこれを含
む装置の信頼性を高めることができる。
【図1】この発明が適用された大規模集積回路の一実施
例を示すブロック図である。
例を示すブロック図である。
【図2】図1の大規模集積回路に含まれる寿命表示回路
の第1の実施例を示すブロック図である。
の第1の実施例を示すブロック図である。
【図3】図1の大規模集積回路に含まれる寿命表示回路
の第2の実施例を示すブロック図である。
の第2の実施例を示すブロック図である。
【図4】図1の大規模集積回路の応用装置の一実施例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
LSI・・・大規模集積回路、LC・・論理回路、LA
・・・寿命表示回路、LAS・・・寿命表示信号、TL
AS・・・寿命表示信号出力端子、TI1〜TIj・・
・データ入力端子、TO1〜TOk・・・データ出力端
子。LM・・・寿命判定用MOSFET、LW・・・寿
命判定用配線、ROSC・・・寿命判定用リングオシレ
ータ、LD1〜LD3・・・寿命判定回路、LAS1〜
LAS2・・・寿命表示信号、OG・・・オア(OR)
ゲート、V1〜V5・・・CMOSインバータ。FU・
・・機能ユニット、PB・・・実装ボード、LSI11
〜LSI1nないしLSIm1〜LSImn・・・大規
模集積回路、R・・・終端抵抗、LASG・・・寿命表
示信号。
・・・寿命表示回路、LAS・・・寿命表示信号、TL
AS・・・寿命表示信号出力端子、TI1〜TIj・・
・データ入力端子、TO1〜TOk・・・データ出力端
子。LM・・・寿命判定用MOSFET、LW・・・寿
命判定用配線、ROSC・・・寿命判定用リングオシレ
ータ、LD1〜LD3・・・寿命判定回路、LAS1〜
LAS2・・・寿命表示信号、OG・・・オア(OR)
ゲート、V1〜V5・・・CMOSインバータ。FU・
・・機能ユニット、PB・・・実装ボード、LSI11
〜LSI1nないしLSIm1〜LSImn・・・大規
模集積回路、R・・・終端抵抗、LASG・・・寿命表
示信号。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01R 31/28 H01L 21/66 F 7735−4M 21/8234 27/088 H01L 27/08 102 H
Claims (3)
- 【請求項1】 時間経過にともなう素子の特性劣化が所
定値を超えそうであることを知らせる寿命表示回路を具
備することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 上記半導体装置は、MOSFETをその
基本構成素子とする所定の内部回路を具備するものであ
って、上記寿命表示回路は、上記内部回路を構成するM
OSFETに比較して小さなゲート長を有する寿命判定
用MOSFETと、上記内部回路で用いられる信号配線
に比較して小さな配線幅を有する寿命判定用配線と、上
記寿命判定用MOSFETのコンダクタンスが所定値を
超えて変化したことを識別して寿命表示信号を選択的に
有効レベルとする第1の寿命判定回路と、上記寿命判定
用配線の抵抗値が所定値を超えて変化したことを識別し
て上記寿命表示信号を選択的に有効レベルとする第2の
寿命判定回路とを含むものであることを特徴とする請求
項1の半導体装置。 - 【請求項3】 上記寿命判定回路は、上記内部回路を構
成するMOSFETに比較して小さなゲート長を有する
MOSFETからなる奇数個のCMOSインバータが直
列結合されてなる寿命判定用リングオシレータと、上記
寿命判定用リングオシレータの発振周波数が所定値を超
えて変化したことを識別して選択的に上記寿命表示信号
を有効レベルとする第3の寿命判定回路とを含むもので
あることを特徴とする請求項1又は請求項2の半導体装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6294012A JPH08139279A (ja) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6294012A JPH08139279A (ja) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08139279A true JPH08139279A (ja) | 1996-05-31 |
Family
ID=17802114
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6294012A Pending JPH08139279A (ja) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08139279A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09127186A (ja) * | 1995-10-31 | 1997-05-16 | Nec Corp | 半導体装置 |
US6869808B2 (en) | 2001-08-01 | 2005-03-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for evaluating property of integrated circuitry |
WO2011027553A1 (ja) * | 2009-09-07 | 2011-03-10 | 日本電気株式会社 | 経年劣化診断装置、経年劣化診断方法 |
JP2011163898A (ja) * | 2010-02-09 | 2011-08-25 | Nec Corp | 半導体集積回路及び半導体集積回路の試験方法 |
-
1994
- 1994-11-02 JP JP6294012A patent/JPH08139279A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09127186A (ja) * | 1995-10-31 | 1997-05-16 | Nec Corp | 半導体装置 |
US6869808B2 (en) | 2001-08-01 | 2005-03-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for evaluating property of integrated circuitry |
WO2011027553A1 (ja) * | 2009-09-07 | 2011-03-10 | 日本電気株式会社 | 経年劣化診断装置、経年劣化診断方法 |
JP5382126B2 (ja) * | 2009-09-07 | 2014-01-08 | 日本電気株式会社 | 経年劣化診断装置、経年劣化診断方法 |
US8674774B2 (en) | 2009-09-07 | 2014-03-18 | Nec Corporation | Aging diagnostic device, aging diagnostic method |
JP2011163898A (ja) * | 2010-02-09 | 2011-08-25 | Nec Corp | 半導体集積回路及び半導体集積回路の試験方法 |
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