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技術 集積回路のテスト方法

出願人 パナソニック株式会社
発明者 濱田正紀平瀬潤一
出願日 1992年10月5日 (28年2ヶ月経過) 出願番号 1992-265980
公開日 1994年4月28日 (26年7ヶ月経過) 公開番号 1994-118131
状態 特許登録済
技術分野 電子回路の試験 電子回路の試験
主要キーワード 電流値レベル 戻りテスト 基準値レベル 平均故障 故障デバイス スペック内 テスト対象デバイス 内部ゲート
関連する未来課題
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この項目の情報は公開日時点(1994年4月28日)のものです。
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図面 (5)

目的

状態変化率既知であるテストパターンを用いて有効な静止電源電流測定が行なえる。又、故障検出率と状態変化率から導かれる新たな故障検出尺度を基準にする事で、高品質デバイステストを容易に実現できる。

構成

集積回路の有効な内部ノードが、どの程度、論理値“0”と“1”の2つの状態を示すかの割合である状態変化率を求め、基準レベル満足できれば、そのテストパターンを用いて、各テストパターンアドレスごとの静止電源電流を測定し、良品不良品を判定する。又、少なくとも0/1縮退故障検出率と状態変化率から導かれる新たな故障検出尺度を基準に静止電源電流測定を行なう、デバイステスト方法。

概要

背景

近年、IC・LSIシステムの大規模化、微細化の進展に伴ない、デバイス検査のために色々なテストを行なうことが必要となり、テストプログラム作成工数の増大やテストパターンの長大化が顕著になってきている。そこで、正確で、容易にかつ短時間に検査できるテスト方法が望まれてきている。

以下に従来の集積回路のテスト方法について説明する。一般的に、デジタル集積回路のテスト方法としては、入力・出力端子電源端子電流電圧テスト及びリーク電流テスト等の電圧又は電流値レベルがDC的、AC的に製品スペック内にあるかどうかを検査するパラメトリックテストと、デバイス内部の論理機能が正常に動作することができるかを検査するファンクションテストがある。通常、デジタル集積回路のテストでは、ファンクションテストとDCパラメトリックテストが、デバイステストの中心になっている。

図3は、ファンクションテストの各ステップを表わすテストフローを示すものである。1はコンピュータ人手によるテストパターン生成、2はテストパターン、3はテスト対象デバイス回路情報、13は故障シミュレーションである。ここで述べる故障シミュレーションは、広く一般で使われている0/1縮退故障単一故障を対象にしたものである。1のテストパターン生成において、デバイスチップ内部の各機能ブロックまたは全体回路が正しく動作するためのテストパターンは、集積回路の大規模化、高集積化により、人手だけでは、作成することが困難になってきている。現在では、主にコンピュータによる自動生成のテストパターンや回路設計時における回路シミュレーションパターンをテストパターンに変換して使用している。

そのテストパターンをそのままファンクションテストに用いて良品不良品の判定に使用しても良いが、そのテストパターンがデバイスチップ内部の故障をどれだけ検出できるものかをあらかじめ調べることで高品質なファンクションテストを行なうことができる。そこで判定ステップ14での故障検出率の判定により、テストパターン2での故障検出率が、あらかじめ決めてある基準値よりも低ければ、テストパターン生成ステップ1に戻りテストパターンを修正したり、新たにテストパターンを追加する操作を行なう。そして再度、故障シミュレーションを行ない基準値をクリアするまでこの一連の操作を繰り返すことで、故障検出率の高いテストパターンを得て、最終のファンクションテスト、ステップ17を行なうことができる。

概要

状態変化率既知であるテストパターンを用いて有効な静止電源電流測定が行なえる。又、故障検出率と状態変化率から導かれる新たな故障検出尺度を基準にする事で、高品質なデバイステストを容易に実現できる。

集積回路の有効な内部ノードが、どの程度、論理値“0”と“1”の2つの状態を示すかの割合である状態変化率を求め、基準レベル満足できれば、そのテストパターンを用いて、各テストパターンアドレスごとの静止電源電流を測定し、良品・不良品を判定する。又、少なくとも0/1縮退故障検出率と状態変化率から導かれる新たな故障検出尺度を基準に静止電源電流測定を行なう、デバイステスト方法。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

集積回路内部ゲート又は、トランジスタ出力信号により、論理値“0”と論理値“1”の2つの状態を示すノード数と全ノード数との割合Tが既知であるテストパターンを用いて、各テストパターンアドレスごとの静止電源電流測定を行ない、基準値との比較判定を行なうことを特徴とする集積回路のテスト方法

請求項2

請求項1に記載の集積回路のテスト方法であって、前記割合Tと、少なくとも縮退故障検出率Kを用いて、新たな故障検出尺度とする事を特徴とし、前記故障検出尺度が既知であるテストパターンを用い、各テストパターンアドレスごとの静止電源電流測定を行ない、基準値との比較判定を行なうことを特徴とする集積回路のテスト方法。

技術分野

0001

本発明は、例えば、IC・LSI等、集積回路自動検査装置によるテスト方法に関するものである。

背景技術

0002

近年、IC・LSIシステムの大規模化、微細化の進展に伴ない、デバイス検査のために色々なテストを行なうことが必要となり、テストプログラム作成工数の増大やテストパターンの長大化が顕著になってきている。そこで、正確で、容易にかつ短時間に検査できるテスト方法が望まれてきている。

0003

以下に従来の集積回路のテスト方法について説明する。一般的に、デジタル集積回路のテスト方法としては、入力・出力端子電源端子電流電圧テスト及びリーク電流テスト等の電圧又は電流値レベルがDC的、AC的に製品スペック内にあるかどうかを検査するパラメトリックテストと、デバイス内部の論理機能が正常に動作することができるかを検査するファンクションテストがある。通常、デジタル集積回路のテストでは、ファンクションテストとDCパラメトリックテストが、デバイステストの中心になっている。

0004

図3は、ファンクションテストの各ステップを表わすテストフローを示すものである。1はコンピュータ人手によるテストパターン生成、2はテストパターン、3はテスト対象デバイス回路情報、13は故障シミュレーションである。ここで述べる故障シミュレーションは、広く一般で使われている0/1縮退故障単一故障を対象にしたものである。1のテストパターン生成において、デバイスチップ内部の各機能ブロックまたは全体回路が正しく動作するためのテストパターンは、集積回路の大規模化、高集積化により、人手だけでは、作成することが困難になってきている。現在では、主にコンピュータによる自動生成のテストパターンや回路設計時における回路シミュレーションパターンをテストパターンに変換して使用している。

0005

そのテストパターンをそのままファンクションテストに用いて良品不良品の判定に使用しても良いが、そのテストパターンがデバイスチップ内部の故障をどれだけ検出できるものかをあらかじめ調べることで高品質なファンクションテストを行なうことができる。そこで判定ステップ14での故障検出率の判定により、テストパターン2での故障検出率が、あらかじめ決めてある基準値よりも低ければ、テストパターン生成ステップ1に戻りテストパターンを修正したり、新たにテストパターンを追加する操作を行なう。そして再度、故障シミュレーションを行ない基準値をクリアするまでこの一連の操作を繰り返すことで、故障検出率の高いテストパターンを得て、最終のファンクションテスト、ステップ17を行なうことができる。

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、従来のテスト方法では、市場不良発生をおさえるために、故障検出率Kの高いテストパターン生成が必要となる。故障検出率Kは、対象となるデバイスチップ上に、独立した欠陥が、等しい確率で発生するとした場合に、デバイスチップの歩留Yと、市場不良率Uとの間に、

0007

0008

の関係がある(参考文献:T.W.Williams & N.C.Brown, "Defect Level as a Function of Fault Coverage",IEEE Trans.on Computers, Vol. C-30, pp987-988,Dec. 1981)。一般に(数1)は、故障検出率を説明する時によく使われる。しかし、欠陥の独立性や欠陥の起こる確率が全て等しいと仮定されているために、実際の市場不良率に比べ高い数値になっている。そこで、経験的に欠陥率(1−K)の部分の割合を下げた(1−K)2や(1−√K)などに変えて使われる。

0009

0010

また、欠陥の起こる確率を、ポアソン分布近似することにより、故障デバイス平均故障Doを加えることで市場不良率は、

0011

0012

で示される(参考文献:V.D.Agrawal, S.C Seth, and P.Agrawal, "Fault coverage requirement production Testing of LSI circuits",IEEE J.Solid-StateCircuits, Vol. SC-17, pp57-67, Feb. 1982.)。

0013

(数1)と(数3)を比べると、故障検出率Kが低い時には、(数3)の方が、Kが高い時は、(数1)の方が実際の市場不良の実際値に近い結果を得ている。図4は、故障検出率と市場不良率の関係について、(数1)と(数3)について示したものである。図4グラフからもわかる様に、いずれにしても、市場不良率を百万分の1(PPM)オーダーにおさえるためには、故障検出率Kを90〜95%以上の高い数値に上げなければならない。また、そのためには、論理値0/1に縮退させる縮退故障による故障シミュレーションは、回路上のあるノードを論理値“1”または、“0”に固定し、その結果を発見できるかどうかを、回路の全てのノードについて検出していくものであるために、集積回路の大規模化に伴なう、内部回路及びノードの増加により、シミュレーション時間は、指数関数的に増大する傾向にあるという欠点を有していた。

0014

さらに、従来のテスト方法では、故障シミュレーションとして、実用レベルにある0/1縮退故障を対象にした故障シミュレーションを基に、ファンクションテストを行なっているが、現実の故障には、開放故障短絡故障等の発生もあるために、その種の故障がテスト対象デバイスチップに存在すると、デバイステストで不良にすることができない可能性を有していた。

0015

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、テストプログラム開発工数の短い、テストカバレージの高い、市場不良発生を低くすることのできる、有効なテスト方法を提供することを目的にしている。

課題を解決するための手段

0016

この目的を達成するために、第1の発明の集積回路のテスト方法は、集積回路の内部ゲート又は、トランジスタ出力信号により、論理値“0”と論理値“1”の2つの状態を示すノード数と全ノード数との割合Tが既知であるテストパターンを用いて、各テストパターンアドレスごとの静止電源電流の測定を行ない、基準値との比較判定を行なうことを備えている。また、この目的を達成するために第2の発明の集積回路のテスト方法は、前記の割合T(以降状態変化率Tと示す)と少なくとも縮退故障検出率Kを用いて、新たな故障検出尺度とすることを特徴とし、この故障検出尺度が既知であるテストパターンを用い、各テストパターンアドレスごとの静止電源電流の測定を行ない、基準値との比較判定を行なうことを備えている。

0017

この方法によって、テスト対象デバイスの内部ノードがどんな割合で論理値“1”,“0”になっているかを知ることができる。そして最終的には、回路動作に有効なほとんどすべてのノードを、“0”,“1”に変化させるテストパターンを生成でき、各テストパターンアドレスごとに静止電源電流を測定することで、デバイス内部の微小な故障によるリーク電流や、開放故障や短絡故障による電源電流増加を比較的短いテストパターンで測定することができる。

0018

また、内部ノードが論理値“0”または“1”であるかの検査は、故障シミュレーションを行なうよりは容易に求まる。

0019

さらに、故障検出率と状態変化率より新たな検出尺度によるテストパターンを用いて、静止電源電流測定を行なうことで見かけの故障検出率が向上し、市場不良の発生を低減することができる。

0020

以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。図1は第1の発明における集積回路のテスト方法における各ステップ(テストフロー)を示すものである。

0021

図1において、1はテストパターン生成、2はテストパターン、3は、回路情報であり、それぞれの内容は従来例で説明したものと同様である。4は、本発明における、状態変化率Tを検出する論理シミュレーション全体を示す。5は、テスト対象デバイスの回路情報3と、テストパターン2とにより、回路に、テストパターンを入力し、内部の各ノードについて、論理値“0”になったことを検出する、ノード検出Aの処理である。6も、同様に、回路情報3をもとに、テストパターン2を入力し、回路内部の各ノードが、論理値“1”になったことを検出する、ノード検出Bの処理である。そして、演算処理7では、ノード検出Aの処理5とノード検出Bの処理6との結果のノード数の和を取り、回路動作に有効な、全ノード数の2倍の比率である状態変化率Tを求める。演算処理7で求めた状態変化率Tは、判定処理8で、あらかじめ決められた状態変化率の基準値に対して判定し、不十分であれば、処理を初めに戻りテストパターン生成1に戻す。ここでは、ノード検出A、同Bの各処理5,6で求めた情報等により、論理値“0”と“1”とがテストパターン2の状態をなしていないノードを“0”,“1”に変化させるためのテストパターンの追加、修正を行ない、再度論理シミュレーション処理4を行ない、状態変化率Tが、基準値に達するまで同様な処理を繰り返す。そして、判定段階8で、状態変化率Tが十分な値に達していれば、その時のテストパターンを用いて、テスト対象デバイスは、静止電源電流測定9を行なう。ここでは、テストパターンの各アドレスごとの電源電流を求める。10では、静止電源電流測定9で求めた、静止電源電流の測定結果が、あらかじめ求めてある、良品の基準レベル満足するかどうかの判定を行ない、良品および不良品に分けるテスト段階11,12が完了する。

0022

以上のように本実施例によれば、テスト対象デバイスの静止電源電流測定に用いるためのテストパターンの有効性が明確になり、一般的に使われる0/1の縮退故障シミュレーション用に、各内部ノードに論理値“0”または“1”を固定させ、出力結果で、故障判定するシミュレーションに比べ、各ノードが論理値“0”と“1”の2つの状態を示しているかを求め、簡単な演算で状態変化率を算出するだけであり、テストパターン生成工数が大幅に短縮できる。また、一般的デジタル論理回路を含む集積回路では、内部状態が“1”,“0”の2値にする事ができるので、静止電源電流測定による判定が容易にでき、0/1縮退故障ばかりではなく、開放、短絡故障についても、検出することができる。

0023

以下に本発明における第2の実施例について図面を参考にしながら、説明する。

0024

図2は第2実施例のテストフロー図である。図2において、1のテストパターン生成、2のテストパターン、3の回路情報、4の論理シミュレーション、5の論理値“0”ノード検出、6の論理値“1”ノード検出、7の状態変化率Tの演算、及び8の状態変化率Tが十分かどうかの判定については、前記第1の実施例における、図1の説明と同様である。この第2の実施例においては、第1の実施例における状態変化率T算出のための論理演算並行または、それ以前に、テストパターン2と回路情報3とを基に、少なくとも、0/1縮退故障の故障シミュレーション13の過程を行ない、判定段階14で、その故障検出率Kが、あらかじめ決めてある、基準値に比べ、十分かどうかを判定し、もし、不十分であれば、テストパターン生成1の処理に戻り、コンピュータまたは人手により、テストパターンの追加、修正を行ない、再度、故障シミュレーションを行なう一連の作業を行なって、目標の故障検出率の基準値をクリアさせるまで、繰り返す。判定段階8および同14の判定で状態変化率Tと故障検出率Kの両方とも十分であることになると故障検出尺度設定段階15で、新たな故障検出尺度F(K,T)を求める。

0025

ここで、前述したアグローワル・アンドセス(Agrawal&Seth)の(数3)に状態変化率Tにより欠陥が追加検出されると仮定して、市場不良率を導びくと、

0026

0027

となり、(数3)と(数4)を比較して、

0028

0029

だけ、静止電源電流測定によって故障検出率は向上することになる。また、(数4)で、F=1−(1−K)(1−T)とおき、あらたな故障検出尺度と定義すると

0030

0031

となり、状態変化率Tを上げていくと、見かけ上の故障検出率を上げられることがわかる。故障検出尺度設定段階15で求めたF(K,T)の結果を、あらかじめ決めた、基準値を満足できなければ、テストパターン生成1にもどり、F(K,T)の基準値をクリアするまで、前述の一連の作業を行なう。最終的に、F(K,T)の基準値レベルに対すると、静止電源電流測定9を行ない、判定段階10で判定し、良品11、不良品12に分ける、第1の実施例で説明したと同様のフロー9〜12を行ないテストを完了する。

0032

以上のように、故障シミュレーション結果と、状態変化率Tにより、新たな故障検出尺度F(K,T)を求め、故障検出レベルの基準とすることで、少なくとも、単に0/1の縮退故障検出で求めた、テストパターンを用いたファンクションテストにくらべ、高いテストカバレージのテストを行なうことができる。また、すでに、故障シミュレーションを行なうテスト環境があれば、容易に、状態変化率を算出することができ、たとえ、テスト対象デバイスの故障検出率Kがなかなか、高くならなくとも、同じテストパターンを使って静止電源電流テストを行なうことで、(数5)に示した、故障検出の向上が容易に実現できる。

0033

なお、本実施例では、デジタル論理集積回路について説明したが、テスト容易設計を行なうことで、静止時にリーク電流以外の電流が流れないようにできれば、アナログ回路を有するデジタルアナログ混在デバイスについても利用が可能である。また、本実施例のステップ4における状態変化率を算出するために各ノードの論理値“0”,“1”の2つの状態を検出するのに、論理値“0”検出と、論理値“1”ノードの検出の2つ検出に分けて説明しているが内部各ノードが論理値“0”と“1”の2つの状態になっているかを検出できれば良いのであるから、他の方法や、何通りかに分けて、検出してもかまわない。

発明の効果

0034

以上のように本発明は、テスト対象デバイスのテストに用いる、テストパターンの状態変化率を求めることにより、容易に静止電源電流測定に有効なテストパターンにすることができ、また、故障検出率と、状態変化率から新たな故障検出尺度を導くことで、見かけの故障検出率を高め、市場不良を低減できる、有効なテストプログラムを短時間に作成できる優れた、集積回路のテスト方法を実現できるものである。

図面の簡単な説明

0035

図1第1の発明の実施例におけるテスト方法のフロー図
図2第2の発明の実施例におけるテスト方法のフロー図
図3従来のテスト方法のフロー図
図4故障検出率と市場不良率の関係のグラフ

--

0036

1テストパターン生成
2テストパターン
3回路情報
4論理シミュレーションブロック
5ノード検出処理
6 ノード検出処理B
7状態変化率Tの演算処理
8 状態変化率判定
9静止電源電流測定
10静止電源電流判定
11良品
12不良品
13故障シミュレーション
14故障検出率判定
15故障検出尺度の算出処理
16 故障検出尺度判定
17 ファンクションテスト

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