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JP2012159370A - Semiconductor device and test method thereof - Google Patents

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JP2012159370A
JP2012159370A JP2011018665A JP2011018665A JP2012159370A JP 2012159370 A JP2012159370 A JP 2012159370A JP 2011018665 A JP2011018665 A JP 2011018665A JP 2011018665 A JP2011018665 A JP 2011018665A JP 2012159370 A JP2012159370 A JP 2012159370A
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Japan
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test
circuit
dummy
semiconductor device
noise
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Application number
JP2011018665A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidenari Nakajima
英斉 中島
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Renesas Electronics Corp
Original Assignee
Renesas Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】従来の半導体装置では、電源電圧変動を抑制するために回路規模が大きくなる問題があった。
【解決手段】本発明の半導体装置は、テスト対象回路11〜13と、スキャンモード制御信号SMCと、ノイズ制御信号CNTと、クロック信号CLKと、テストパターンSINとが入力され、テスト対象回路12に対するテストを行うテスト回路20と、を有し、テスト回路20は、ノイズ制御信号CNTがイネーブルであるダミーノイズ生成期間にテスト回路20において保持されているテストパターンSINに基づくテスト値を維持し、ダミーノイズ生成期間にクロック信号CLKの周期に応じて変動するダミー電源ノイズを生成し、ダミーノイズ生成期間の終了後にテストパターンによりテスト対象回路12をテストする。
【選択図】図6
A conventional semiconductor device has a problem that the circuit scale becomes large in order to suppress fluctuations in power supply voltage.
In a semiconductor device according to the present invention, test target circuits 11 to 13, a scan mode control signal SMC, a noise control signal CNT, a clock signal CLK, and a test pattern SIN are input to the test target circuit 12. A test circuit 20 that performs a test. The test circuit 20 maintains a test value based on the test pattern SIN held in the test circuit 20 during a dummy noise generation period in which the noise control signal CNT is enabled. Dummy power supply noise that fluctuates according to the cycle of the clock signal CLK is generated during the noise generation period, and the test target circuit 12 is tested with a test pattern after the dummy noise generation period ends.
[Selection] Figure 6

Description

本発明は半導体装置及びそのテスト方法に関し、特にスキャンチェーン回路を用いて機能テストを行う半導体装置及びそのテスト方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a test method thereof, and more particularly to a semiconductor device that performs a function test using a scan chain circuit and a test method thereof.

近年、半導体装置の回路規模が増大している。そのため、大規模な回路を効率的にテストするために、スキャンチェーン回路を用いたテスト方法等の様々なテスト手法が提案されている。しかしながら、このようテスト手法では、効率的にテストを行うために、一度に動作させる素子数が通常動作時よりも多くなる。そのため、テスト時の消費電流に起因する電源ノイズは、通常動作時の電源ノイズよりも大きくなる傾向にある。また、ウェハレベルテストを行う場合、半導体装置とテスト装置との接続がプローブ針を介して行われる。このプローブ針と半導体装置との接触抵抗は、ワイヤボンディングの接触抵抗よりも大きくなる。つまり、ウェハレベルテストを行った場合、プローブ針と半導体装置との接触抵抗に起因してパッケージング後の半導体装置よりも大きくなる。   In recent years, the circuit scale of semiconductor devices has increased. For this reason, various test methods such as a test method using a scan chain circuit have been proposed in order to efficiently test a large-scale circuit. However, in such a test method, the number of elements operated at a time is larger than that in the normal operation in order to perform the test efficiently. For this reason, power supply noise due to current consumption during testing tends to be larger than power supply noise during normal operation. When performing a wafer level test, the semiconductor device and the test device are connected via a probe needle. The contact resistance between the probe needle and the semiconductor device is larger than the contact resistance of wire bonding. That is, when the wafer level test is performed, the size becomes larger than the semiconductor device after packaging due to the contact resistance between the probe needle and the semiconductor device.

半導体装置は、適切な性能を確保するために、パッケージング後の通常動作における電源ノイズに対しては設計時に対策を講じる。しかし、回路規模の増大、或いは、設計上の制限が大きくなりすぎることから、テスト時の電源ノイズに対する対策は、行われないのが通常である。そのため、テスト時に電源ノイズが大きくなると、通常動作時よりも大きな電源ノイズに起因して本来合格判定となるはずのテストにおいて不良判定がなされる誤判定が生じ、歩留まりが低下する問題がある。そこで、テスト時の電源ノイズの緩和手法が特許文献1及び非特許文献1に開示されている。   In order to ensure appropriate performance, semiconductor devices take measures at the time of design against power supply noise in normal operation after packaging. However, measures against power supply noise during testing are usually not taken because the circuit scale increases or design restrictions become too large. For this reason, if the power supply noise increases during the test, there is a problem that a false determination in which a failure determination is made in a test that is supposed to be a pass determination due to a larger power supply noise than in a normal operation occurs, resulting in a decrease in yield. Therefore, Patent Literature 1 and Non-Patent Literature 1 disclose methods for reducing power supply noise during testing.

半導体装置では、機能試験後にクロック信号の供給を停止すると、内部のトランジスタのゲートが全てオフするため、電流の消費が急激に減少することに伴い、電源電圧が上昇する。特許文献1において開示されているテスト方法では、半導体装置の機能試験後の後処理においてダミーテストデータをさらに供給する。さらに、特許文献1のテスト方法では、後処理を機能試験よりも遅いシステムクロックに基づき行う。特許文献1のテスト方法によるクロック供給手順のタイミングチャートを図11に示す。これにより、特許文献1では、機能試験後の電源電圧のオーバーシュートを抑制する。   In the semiconductor device, when the supply of the clock signal is stopped after the function test, all the gates of the internal transistors are turned off, so that the power consumption voltage is increased as the current consumption rapidly decreases. In the test method disclosed in Patent Document 1, dummy test data is further supplied in post-processing after a function test of the semiconductor device. Furthermore, in the test method of Patent Document 1, post-processing is performed based on a system clock that is slower than the function test. FIG. 11 shows a timing chart of a clock supply procedure according to the test method of Patent Document 1. Thereby, in patent document 1, the overshoot of the power supply voltage after a functional test is suppressed.

しかし、特許文献1に記載のテスト方法は、機能試験後に発生する電源電圧の変動をダミークロックで削減するものであって、スキャンテスト中の電源電圧の変動を削減することはできない。特許文献1のテスト方法は、機能試験後に半導体装置全体のゲートがオンからオフへ変化する現象に対する対策を行うものであり、その電圧変化の時間は数十μsecである。一方、スキャンテスト時の電源電圧の変動は、ラウンチクロックとキャプチャクロックの動作と同期して発生するものであり、高速なスキャンテストにおいては電圧変動の時間は数十nsecであることが知られている。   However, the test method described in Patent Document 1 is to reduce the fluctuation of the power supply voltage generated after the function test with a dummy clock, and cannot reduce the fluctuation of the power supply voltage during the scan test. The test method of Patent Document 1 takes measures against the phenomenon that the gate of the entire semiconductor device changes from on to off after the function test, and the voltage change time is several tens of microseconds. On the other hand, the fluctuation of the power supply voltage during the scan test is generated in synchronization with the operation of the launch clock and the capture clock, and it is known that the voltage fluctuation time is several tens of nsec in the high-speed scan test. Yes.

特許文献1のテスト方法は、数十μsec程度の時間をかけて動作する際に発生する急激な電源電圧の変動を、動作速度を遅くすることで緩和するものである。つまり、特許文献1のテスト方法では、スキャンテスト時の瞬間的な電源電圧の変動を削減することはできない。スキャンテスト時のクロックの速度はテスト時に決定されるものであり、電源電圧の変動の削減の目的でクロックの速度を下げることはできない。また、特許文献1のテスト方法は、機能試験後の電源電圧の変動を削減することが目的なので、テストを実施している最中に発生する電源電圧の変動の削減はできない。   The test method of Patent Document 1 mitigates sudden fluctuations in power supply voltage that occur when operating over a period of several tens of microseconds by slowing down the operating speed. That is, the test method disclosed in Patent Document 1 cannot reduce instantaneous power supply voltage fluctuations during a scan test. The clock speed at the time of the scan test is determined at the time of the test, and the clock speed cannot be reduced for the purpose of reducing fluctuations in the power supply voltage. In addition, since the test method of Patent Document 1 aims to reduce the fluctuation of the power supply voltage after the function test, the fluctuation of the power supply voltage that occurs during the test cannot be reduced.

そこで、非特許文献1においてスキャンテスト中の電源電圧変動を抑制するテスト方法が提案されている。非特許文献1では、電源ノイズの発生回路を半導体装置内に設ける。そして、非特許文献1に記載のテスト方法では、スキャンテストのシフトクロックが入力された後に電源ノイズ発生回路を動作させ、その後キャプチャクロックの入力に合わせて電源ノイズ発生回路動作を止める。これにより、非特許文献1では、キャプチャ時に発生する電源電圧の変動を緩和する。ここで、図12に非特許文献1に記載のテスト方法によるテスト時のタイミングチャートを示す。   Therefore, Non-Patent Document 1 proposes a test method for suppressing power supply voltage fluctuation during a scan test. In Non-Patent Document 1, a power supply noise generation circuit is provided in a semiconductor device. In the test method described in Non-Patent Document 1, the power supply noise generation circuit is operated after the scan clock shift clock is input, and then the power supply noise generation circuit operation is stopped in accordance with the input of the capture clock. As a result, Non-Patent Document 1 alleviates fluctuations in the power supply voltage that occur during capture. Here, FIG. 12 shows a timing chart at the time of a test by the test method described in Non-Patent Document 1.

特開2007−108016JP2007-108016A

"Voltage Transient Detection and Induction for Debug and Test", Rex Petersen, Pankaj Pant, Pablo Lopez, Aaron Barton, Jim Ignowski, Doug Josephson, ITC, 2009"Voltage Transient Detection and Induction for Debug and Test", Rex Petersen, Pankaj Pant, Pablo Lopez, Aaron Barton, Jim Ignowski, Doug Josephson, ITC, 2009

しかし、特許文献2に記載の技術では、半導体装置内に電源ノイズ発生回路が必要となる。この電源ノイズ発生回路は、多くのアナログトランジスタで構成される。また、電源ノイズ発生回路の規模或いは個数により、削減可能な電源電圧の変動の量が決まる。   However, the technique described in Patent Document 2 requires a power supply noise generation circuit in the semiconductor device. This power supply noise generating circuit is composed of many analog transistors. The amount of power supply voltage fluctuation that can be reduced is determined by the scale or number of power supply noise generation circuits.

近年、半導体装置では、多機能化により集積化される素子数が増大しており、テスト回路による回路規模の増大はできるだけ抑制しなければならない。一方、非特許文献1では、スキャンテスト時の電源ノイズを低減するために新たに電源ノイズ発生回路を追加しなければならい。つまり、非特許文献1を用いた場合、回路規模が増大する問題がある。   In recent years, in semiconductor devices, the number of integrated elements has increased due to multifunctionalization, and an increase in circuit scale due to a test circuit must be suppressed as much as possible. On the other hand, in Non-Patent Document 1, a power supply noise generation circuit must be newly added in order to reduce power supply noise during a scan test. That is, when Non-Patent Document 1 is used, there is a problem that the circuit scale increases.

本発明にかかる半導体装置の一態様は、テスト対象回路と、スキャンモード制御信号と、ノイズ制御信号と、クロック信号と、テストパターンとが入力され、前記テスト対象回路に対するテストを行うテスト回路と、を有し、前記テスト回路は、前記ノイズ制御信号がイネーブルであるダミーノイズ生成期間に前記テスト回路において保持されている前記テストパターンに基づくテスト値を維持し、前記ダミーノイズ生成期間に前記クロック信号の周期に応じて変動するダミー電源ノイズを生成し、前記ダミーノイズ生成期間の終了後に前記テストパターンにより前記テスト対象回路をテストする。   One aspect of a semiconductor device according to the present invention is a test circuit that receives a test target circuit, a scan mode control signal, a noise control signal, a clock signal, and a test pattern, and performs a test on the test target circuit; The test circuit maintains a test value based on the test pattern held in the test circuit during a dummy noise generation period in which the noise control signal is enabled, and the clock signal during the dummy noise generation period. The dummy power supply noise which fluctuates according to the period is generated, and the test target circuit is tested with the test pattern after the dummy noise generation period ends.

本発明にかかる半導体装置のテスト方法の一態様は、テスト対象回路と、スキャンモード制御信号と、ノイズ制御信号と、クロック信号と、テストパターンとが入力され、前記テスト対象回路に対するテストを行うテスト回路と、を有する半導体装置のテスト方法であって、前記ノイズ制御信号がイネーブルであるダミーノイズ生成期間に前記テスト回路において保持されている前記テストパターンに基づくテスト値を維持し、前記ダミーノイズ生成期間に前記クロック信号の周期に応じて変動するダミー電源ノイズを生成し、前記ダミーノイズ生成期間の終了後に前記テストパターンにより前記テスト対象回路をテストする。   One aspect of a test method for a semiconductor device according to the present invention is a test in which a test target circuit, a scan mode control signal, a noise control signal, a clock signal, and a test pattern are input and a test is performed on the test target circuit. A test method based on the test pattern held in the test circuit during a dummy noise generation period in which the noise control signal is enabled to generate the dummy noise. A dummy power supply noise that fluctuates according to the period of the clock signal is generated in a period, and the test target circuit is tested with the test pattern after the dummy noise generation period ends.

本発明にかかる半導体装置及びそのテスト方法では、テストパターンに基づく機能テストを行う前にテストパターンに対応した値を保持したまま、クロック信号の周期に応じた電圧変動を示すダミー電源ノイズを生成する。つまり、本発明にかかる半導体装置及びテスト方法では、ダミー電源ノイズをクロック信号により生成する。そして、ダミー電源ノイズによりテストパターンに基づく機能テストにより生じる電源ノイズの振幅を抑制する。   In the semiconductor device and the test method thereof according to the present invention, the dummy power supply noise indicating the voltage fluctuation corresponding to the cycle of the clock signal is generated while holding the value corresponding to the test pattern before performing the functional test based on the test pattern. . That is, in the semiconductor device and the test method according to the present invention, the dummy power supply noise is generated by the clock signal. And the amplitude of the power supply noise which arises by the function test based on a test pattern is suppressed by dummy power supply noise.

本発明にかかる半導体装置及びテスト方法によれば、回路規模の増大を抑制しながら、電源ノイズを抑制することができる。   According to the semiconductor device and the test method of the present invention, it is possible to suppress power supply noise while suppressing an increase in circuit scale.

実施の形態1にかかる半導体装置のブロック図である。1 is a block diagram of a semiconductor device according to a first embodiment; 実施の形態1にかかるスキャンフリップフロップのブロック図である。1 is a block diagram of a scan flip-flop according to a first embodiment. 実施の形態1にかかる半導体装置のテスト方法の手順を示すタイミングチャートである。3 is a timing chart showing a procedure of a test method for the semiconductor device according to the first embodiment; 実施の形態1にかかる半導体装置のテスト時の電源電圧変動をシミュレートするための半導体装置の電源配線についての等価回路である。3 is an equivalent circuit for power supply wiring of a semiconductor device for simulating power supply voltage fluctuations during a test of the semiconductor device according to the first embodiment; 図4に示した等価回路によって再現された電源電圧変動を示すグラフである。It is a graph which shows the power supply voltage fluctuation | variation reproduced by the equivalent circuit shown in FIG. 実施の形態1にかかる半導体装置と従来の半導体装置の電源電圧変動を比較したグラフである。4 is a graph comparing power supply voltage fluctuations of the semiconductor device according to the first embodiment and a conventional semiconductor device. 実施の形態2にかかる半導体装置のテスト方法の手順を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart illustrating a procedure of a test method for a semiconductor device according to a second embodiment; ダミークロックを1つに設定した場合の電源電圧変動を示すグラフである。It is a graph which shows the power supply voltage fluctuation | variation at the time of setting a dummy clock to one. ダミークロックを4つに設定した場合の電源電圧変動を示すグラフである。It is a graph which shows the power supply voltage fluctuation | variation at the time of setting four dummy clocks. 実施の形態3にかかる半導体装置のスキャンフリップフロップのブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of a scan flip-flop of a semiconductor device according to a third embodiment. 特許文献1のテスト方法によるクロック供給手順のタイミングチャートである。10 is a timing chart of a clock supply procedure according to the test method of Patent Document 1. 非特許文献1に記載のテスト方法によるテスト時のタイミングチャートである。6 is a timing chart at the time of a test by a test method described in Non-Patent Document 1.

実施の形態1
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。実施の形態1にかかる半導体装置1のブロック図を図1に示す。図1に示すように、半導体装置1は、組合せ回路11〜13、テスト回路20を有する。この組合せ回路11〜13は、テスト対象回路の一例である。
Embodiment 1
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a block diagram of the semiconductor device 1 according to the first embodiment. As illustrated in FIG. 1, the semiconductor device 1 includes combinational circuits 11 to 13 and a test circuit 20. The combinational circuits 11 to 13 are an example of a test target circuit.

テスト回路20は、スキャンモード制御信号SMCと、ノイズ制御信号CNTと、クロック信号CLKと、テストパターンSINとが入力され、テスト対象回路に対するテストを行う。より具体的には、テスト回路20は、ノイズ制御信号CNTがイネーブルであるダミーノイズ生成期間にテスト回路20において保持されているテストパターンSINに基づくテスト値を維持し、ダミーノイズ生成期間にクロック信号CLKの周期に応じて変動するダミー電源ノイズを生成し、ダミーノイズ生成期間の終了後にテストパターンSINによりテスト対象回路12をテストする。   The test circuit 20 receives the scan mode control signal SMC, the noise control signal CNT, the clock signal CLK, and the test pattern SIN, and performs a test on the test target circuit. More specifically, the test circuit 20 maintains a test value based on the test pattern SIN held in the test circuit 20 during the dummy noise generation period in which the noise control signal CNT is enabled, and the clock signal during the dummy noise generation period. Dummy power supply noise that fluctuates according to the period of CLK is generated, and the test target circuit 12 is tested with the test pattern SIN after the dummy noise generation period ends.

ここで、テスト回路20の詳細な構成について説明する。図1に示すように、テスト回路20は、スキャンフリップフロップ21〜2n(nは整数、以下同じ)、クロックバッファ群31〜3nを有する。なお、クロックバッファ群31〜3nは、クロック信号CLKがスキャンフリップフロップ21〜2nに到達するタイミングを制御するために設けられるものであり、クロックバッファ群31〜3nに含まれるクロックバッファの数及びその配置は設計時に適宜設定されるものである。   Here, a detailed configuration of the test circuit 20 will be described. As shown in FIG. 1, the test circuit 20 includes scan flip-flops 21 to 2n (n is an integer, the same applies hereinafter) and clock buffer groups 31 to 3n. The clock buffer groups 31 to 3n are provided for controlling the timing at which the clock signal CLK reaches the scan flip-flops 21 to 2n. The number of clock buffers included in the clock buffer groups 31 to 3n and The arrangement is appropriately set at the time of design.

スキャンフリップフロップ21〜2nは、それぞれスキャンモード制御信号SMCと、ノイズ制御信号CNTと、クロック信号CLKと、テストパターンSINと、データ入力信号DINが入力され、出力信号Qを出力する。以下の説明では、スキャンモード制御信号SMSが入力される入力端子をスキャンモード制御信号入力端子SMC、ノイズ制御信号CNTが入力される入力端子をノイズ制御信号入力端子CNT、クロック信号CLKが入力される入力端子をクロック入力端子CLK、テストパターンSINが入力される入力端子をテストパターン入力端子SIN、データ入力信号DINが入力される入力端子をデータ入力端子DIN、出力信号Qが出力される出力端子を出力端子Qと称す。   The scan flip-flops 21 to 2n receive the scan mode control signal SMC, the noise control signal CNT, the clock signal CLK, the test pattern SIN, and the data input signal DIN, respectively, and output an output signal Q. In the following description, the input terminal to which the scan mode control signal SMS is input is the scan mode control signal input terminal SMC, the input terminal to which the noise control signal CNT is input is the noise control signal input terminal CNT, and the clock signal CLK is input. The input terminal is the clock input terminal CLK, the input terminal to which the test pattern SIN is input is the test pattern input terminal SIN, the input terminal to which the data input signal DIN is input is the data input terminal DIN, and the output terminal to which the output signal Q is output It is called output terminal Q.

スキャンフリップフロップ21〜2nは、スキャンモード制御信号SMCが第1のモードを示す状態(例えば、ローレベル)である場合、テストパターンSINに基づくテスト値をクロック信号CLKに同期して保持し、出力端子Qから出力する。また、スキャンフリップフロップ21〜2nは、スキャンモード制御信号SMCが第2のモードを示す状態(例えば、ハイレベル)である場合、データ入力信号DINに基づくテスト値をクロック信号CLKに同期して保持するとともに出力信号Qとして出力する。さらに、スキャンフリップフロップ21〜2nは、ノイズ制御信号CNTがイネーブル状態(例えば、ハイレベル)である場合、その時点で記憶している値を保持する。   When the scan mode control signal SMC is in a state indicating the first mode (for example, low level), the scan flip-flops 21 to 2n hold the test value based on the test pattern SIN in synchronization with the clock signal CLK and output it Output from terminal Q. The scan flip-flops 21 to 2n hold the test value based on the data input signal DIN in synchronization with the clock signal CLK when the scan mode control signal SMC is in the state indicating the second mode (for example, high level). And output as an output signal Q. Furthermore, when the noise control signal CNT is in an enable state (for example, high level), the scan flip-flops 21 to 2n hold the value stored at that time.

スキャンフリップフロップ21〜2nは、従属接続され、スキャンチェーン回路を構成する。より具体的には、スキャンフリップフロップは、テストパターン入力端子SINが前段に配置されるスキャンフリップフロップの出力端子Qと接続される入力される。スキャンフリップフロップ21〜2nのデータ入力端子DINは、組合せ回路11、12のいずれかに接続される。スキャンフリップフロップ21〜2nの出力端子Qは、後段に配置されるスキャンフリップフロップ21〜2nのテストパターン入力端子SINと、組合せ回路12、13と、に接続される。なお、スキャンチェーン回路の初段に配置されるスキャンフリップフロップ21のテストパターン入力端子SINは、外部からテストパターンSINの供給を受ける。また、スキャンチェーン回路の最後段に配置されるスキャンフリップフロップ2nの出力端子Qは、外部に対してテスト結果信号SOUTを出力する。   The scan flip-flops 21 to 2n are cascade-connected to form a scan chain circuit. More specifically, the scan flip-flop is input such that the test pattern input terminal SIN is connected to the output terminal Q of the scan flip-flop disposed in the preceding stage. The data input terminals DIN of the scan flip-flops 21 to 2n are connected to one of the combinational circuits 11 and 12. The output terminals Q of the scan flip-flops 21 to 2n are connected to the test pattern input terminals SIN and the combinational circuits 12 and 13 of the scan flip-flops 21 to 2n arranged in the subsequent stage. Note that the test pattern input terminal SIN of the scan flip-flop 21 arranged in the first stage of the scan chain circuit is supplied with the test pattern SIN from the outside. The output terminal Q of the scan flip-flop 2n arranged at the last stage of the scan chain circuit outputs a test result signal SOUT to the outside.

実施の形態1にかかるスキャンフリップフロップ21〜2nは、一般的なスキャンフリップフロップとは異なる構成を有する。具体的には、スキャンフリップフロップ21〜2nは、特徴の1つとしてノイズ制御信号CNTに応じて保持している値を更新するか維持するかを切り換えることができる構成を有する。そこで、スキャンフリップフロップ21〜2nの構成について詳細に説明する。スキャンフリップフロップ21〜2nは、同一の構成を有するため、以下の説明では、スキャンフリップフロップ21を例に実施の形態1にかかるスキャンフリップフロップについて説明する。   The scan flip-flops 21 to 2n according to the first embodiment have a configuration different from that of a general scan flip-flop. Specifically, the scan flip-flops 21 to 2n have a configuration capable of switching whether to update or maintain a value held in accordance with the noise control signal CNT as one of the features. Therefore, the configuration of the scan flip-flops 21 to 2n will be described in detail. Since the scan flip-flops 21 to 2n have the same configuration, in the following description, the scan flip-flop according to the first embodiment will be described using the scan flip-flop 21 as an example.

スキャンフリップフロップ21の詳細なブロック図を図2に示す。図2に示すように、スキャンフリップフロップ21は、一般的なスキャンフリップフロップ40にテストベクタ保持回路50を有する。テストベクタ保持回路50は、ノイズ制御信号に応じて、ダミーノイズ生成期間におけるスキャンフリップフロップの値の更新を防止する。   A detailed block diagram of the scan flip-flop 21 is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the scan flip-flop 21 has a test vector holding circuit 50 in a general scan flip-flop 40. The test vector holding circuit 50 prevents the value of the scan flip-flop from being updated during the dummy noise generation period according to the noise control signal.

一般的なスキャンフリップフロップ40は、フリップフロップ回路41及び第1のセレクタ42を有する。フリップフロップ回路41は、クロック入力端子、保持値入力端子D、出力端子Qを有する。フリップフロップ回路41は、クロック信号CLKに応じて保持値入力端子Dに与えられる信号に基づくテスト値を保持する。第1のセレクタ42は、テストパターンSINが第1の入力端子(スキャンモード制御信号SMCが0のときに選択される端子)に与えられ、テスト対象回路の出力値(例えば、データ入力信号DIN)が第2の入力端子(スキャンモード信号が1のときに選択される)に与えられ、スキャンモード制御信号SMCに応じてフリップフロップ回路の保持値入力端子Dに与える値を切り換える。   A general scan flip-flop 40 includes a flip-flop circuit 41 and a first selector 42. The flip-flop circuit 41 has a clock input terminal, a hold value input terminal D, and an output terminal Q. The flip-flop circuit 41 holds a test value based on a signal applied to the hold value input terminal D in accordance with the clock signal CLK. In the first selector 42, the test pattern SIN is given to the first input terminal (the terminal selected when the scan mode control signal SMC is 0), and the output value of the test target circuit (for example, the data input signal DIN) Is applied to the second input terminal (selected when the scan mode signal is 1), and the value applied to the hold value input terminal D of the flip-flop circuit is switched according to the scan mode control signal SMC.

テストベクタ保持回路50は、第2のセレクタ51を有する。第2のセレクタ51は、テストパターンと、フリップフロップ回路41の出力値と、が入力され、ノイズ制御信号CNTに応じて第1のセレクタ42へのテストパターンとして与える信号を切り換える。   The test vector holding circuit 50 has a second selector 51. The second selector 51 receives the test pattern and the output value of the flip-flop circuit 41, and switches a signal to be given as a test pattern to the first selector 42 according to the noise control signal CNT.

続いて、実施の形態1にかかる半導体装置1のテスト方法について説明する。まず、実施の形態1にかかる半導体装置1のテスト方法の手順を示すタイミングチャートを図3に示す。図3に示すように、半導体装置1のテスト方法は、スキャンテストと呼ばれるものであり、第1のシフト動作(図3のSHIFT1)によりテストパターンをクロック信号に同期して内蔵されたスキャンフリップフロップに入力する。次いで、ダミーノイズ生成期間(ノイズ制御信号CMTがハイレベルの期間)を設け、当該ダミーノイズ生成期間にクロックを入力してダミー電源ノイズを生成するダミーノイズ生成動作(図3のDUMMY)を行う。次いで、ラウンチ動作(図3のLAUNCH)によりテストパターンをテスト対象回路に与える。次いで、キャプチャ動作(図3のCAPTURE)によりテスト対象回路からテスト結果を取得する。このキャプチャ動作では、スキャンモード制御信号SMCがハイレベルとなる。次いで、第2のシフト動作(図3のSHIFT2)においてテスト結果を外部機器に取り出す。   Next, a test method for the semiconductor device 1 according to the first embodiment will be described. First, FIG. 3 shows a timing chart showing the procedure of the test method for the semiconductor device 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 3, the test method of the semiconductor device 1 is called a scan test. A scan flip-flop in which a test pattern is built in synchronization with a clock signal by a first shift operation (SHIFT 1 in FIG. 3). To enter. Next, a dummy noise generation period (period in which the noise control signal CMT is at a high level) is provided, and a dummy noise generation operation (DUMMY in FIG. 3) for generating a dummy power supply noise by inputting a clock during the dummy noise generation period is performed. Next, a test pattern is given to the circuit under test by a launch operation (LAUNCH in FIG. 3). Next, a test result is acquired from the test target circuit by a capture operation (CAPTURE in FIG. 3). In this capture operation, the scan mode control signal SMC becomes high level. Next, the test result is taken out to the external device in the second shift operation (SHIFT2 in FIG. 3).

図3に示すように、半導体装置1のテスト方法では、ダミーノイズ生成期間において、ノイズ制御信号CNTをハイレベルとする。これにより、ダミーノイズ生成期間では、スキャンフリップフロップ21〜2nは、ダミークロックが入力されても保持しているテスト値を更新しない。より具体的には、ノイズ制御信号CNTがハイレベル、かつ、スキャンモード信号がロウレベルである場合、フリップフロップ回路41の出力値が第1のセレクタ42及び第2のセレクタ51を介してフリップフロップ回路41に帰還される。   As shown in FIG. 3, in the test method of the semiconductor device 1, the noise control signal CNT is set to the high level during the dummy noise generation period. Thus, in the dummy noise generation period, the scan flip-flops 21 to 2n do not update the held test value even when the dummy clock is input. More specifically, when the noise control signal CNT is at a high level and the scan mode signal is at a low level, the output value of the flip-flop circuit 41 is flip-flop circuit via the first selector 42 and the second selector 51. Return to 41.

実施の形態1にかかる半導体装置1では、図3で示したクロック信号CLKを入力し、ノイズ制御信号CNTによりテスト回路20を制御することでスキャンテスト中の電源ノイズを低減する。そこで、電源ノイズが低減される動作原理について以下で詳細に説明する。そこで、図4に半導体装置1のテスト時の電源電圧変動をシミュレートするための半導体装置の電源配線についての等価回路を示す。   In the semiconductor device 1 according to the first embodiment, the clock signal CLK shown in FIG. 3 is input, and the power supply noise during the scan test is reduced by controlling the test circuit 20 with the noise control signal CNT. Therefore, the operation principle for reducing power supply noise will be described in detail below. FIG. 4 shows an equivalent circuit of the power supply wiring of the semiconductor device for simulating the power supply voltage fluctuation during the test of the semiconductor device 1.

図4に示す等価回路では、半導体テスターがテスト対象の半導体装置に与える電源が電源PWRとして示される。そして、半導体テスターから半導体装置内のテスト対象回路に至る電源配線の等価回路が抵抗R1〜R3及びコイルL1で形成される。また、半導体テスターから半導体装置内のテスト対象回路に至る接地配線の等価回路が抵抗R4〜R6及びコイルL2で形成される。より具体的には、抵抗R1、R2はテスターからプローブ針までの配線の配線抵抗、抵抗R2、R5はプローブ針と半導体装置との接触抵抗、抵抗R3、R6は半導体装置内の電源配線の配線抵抗、コイルL1、L2は配線に付随するインダクタンス成分である。また、図4に示す等価回路では、プローブ針が設けられるテストボード上に設けられた電源グランド間のバイパスコンデンサが容量Cで示される。さらに、図4に示す等価回路では、半導体装置のテスト中の消費電流が電流IDDとして示される。   In the equivalent circuit shown in FIG. 4, the power supply that the semiconductor tester gives to the semiconductor device to be tested is shown as the power supply PWR. Then, an equivalent circuit of the power supply wiring from the semiconductor tester to the test target circuit in the semiconductor device is formed by the resistors R1 to R3 and the coil L1. In addition, an equivalent circuit of the ground wiring from the semiconductor tester to the test target circuit in the semiconductor device is formed by the resistors R4 to R6 and the coil L2. More specifically, resistors R1 and R2 are wiring resistances of wiring from the tester to the probe needle, resistors R2 and R5 are contact resistances between the probe needle and the semiconductor device, and resistors R3 and R6 are wirings of power supply wiring in the semiconductor device. The resistors and coils L1 and L2 are inductance components accompanying the wiring. Further, in the equivalent circuit shown in FIG. 4, a bypass capacitor between the power supply grounds provided on the test board on which the probe needle is provided is indicated by a capacitance C. Furthermore, in the equivalent circuit shown in FIG. 4, the current consumption during the test of the semiconductor device is shown as a current IDD.

そして、図4に示す等価回路においてテスト中の電流IDDの変動を模擬して得られる電源電圧変動を示すグラフを図5に示す。図5では、上段のグラフに電源変動を示し、中段のグラフに実施の形態1にかかるテスト方法による電流IDDの変動を示し、下段のグラフに一般的なテスト方法による電流IDDの変動を示した。また、図5では、実施の形態1にかかるテスト方法による電圧及び電流の変動を実線で示し、従来のテスト方法による電圧及び電流の変動を破線で示した。   FIG. 5 is a graph showing the power supply voltage fluctuation obtained by simulating the fluctuation of the current IDD during the test in the equivalent circuit shown in FIG. In FIG. 5, the upper graph shows the power supply fluctuation, the middle graph shows the current IDD fluctuation by the test method according to the first embodiment, and the lower graph shows the current IDD fluctuation by the general test method. . Further, in FIG. 5, voltage and current fluctuations by the test method according to the first embodiment are shown by solid lines, and voltage and current fluctuations by the conventional test method are shown by broken lines.

図5に示すように、従来のテスト方法では、ラウンチ動作を行うクロック信号CLK(以下、ラウンチクロックと称す)に応じて電流IDDが増加する。そして、電流IDDの増加に応じて電源電圧VDDが低下する。その後、電源電圧VDDは、電源配線とグランド配線の電気的特性により決まる周期に応じて上昇と下降を繰り返しながら予め設定された電圧に収束する。なお、図5では、従来のテスト方法による電源電圧VDDの変動幅をVdm0で示した。   As shown in FIG. 5, in the conventional test method, the current IDD increases according to a clock signal CLK (hereinafter referred to as a launch clock) that performs a launch operation. As the current IDD increases, the power supply voltage VDD decreases. Thereafter, the power supply voltage VDD converges to a preset voltage while repeatedly rising and falling according to the period determined by the electrical characteristics of the power supply wiring and the ground wiring. In FIG. 5, the fluctuation range of the power supply voltage VDD according to the conventional test method is indicated by Vdm0.

一方、実施の形態1にかかるテスト方法では、ダミーノイズ生成期間において入力されるクロック信号CLK(以下、ダミークロックと称す)が入力され、ダミークロックに応じて電流IDDが増加する。そのため、この電流IDDの増加に応じて、電源電圧VDDが低下する。このダミークロックに基づく電源電圧変動をダミー電源ノイズと称す。なお、ダミークロックに基づく電流IDDの変動は、クロック信号CLKを伝達するクロックバッファ群31〜3nが動作することに起因して生じる。つまり、実施の形態1にかかる半導体装置では、スキャンフリップフロップ21〜2nにクロック信号CLKを分配するクロックバッファ群31〜3nをノイズ源として利用する。   On the other hand, in the test method according to the first embodiment, a clock signal CLK (hereinafter referred to as a dummy clock) input in the dummy noise generation period is input, and the current IDD increases according to the dummy clock. Therefore, the power supply voltage VDD decreases as the current IDD increases. The power supply voltage fluctuation based on the dummy clock is referred to as dummy power supply noise. Note that the fluctuation of the current IDD based on the dummy clock is caused by the operation of the clock buffer groups 31 to 3n transmitting the clock signal CLK. That is, in the semiconductor device according to the first embodiment, the clock buffer groups 31 to 3n that distribute the clock signal CLK to the scan flip-flops 21 to 2n are used as noise sources.

その後、電源電圧VDDは、電源配線とグランド配線の電気的特性により決まる周期で上昇する。しかし、実施の形態1にかかるテスト方法では、電源電圧VDDが上昇するタイミングでラウンチクロックが入力される。そして、ラウンチクロックに応じて電流IDDが増加する。この電流IDDの増加が電源電圧VDDの上昇を抑制し、さらに、電源電圧VDDを低下させる。その後、電源電圧VDDは、電源配線とグランド配線の電気的特性により決まる周期で上昇と下降を繰り返す。実施の形態1にかかるテスト方法では、ダミークロックに基づくダミー電源ノイズの変動波形と、ラウンチクロックに基づく電源電圧VDDの変動波形と、を合成した波形で電源電圧VDDが変動する。   Thereafter, the power supply voltage VDD rises at a period determined by the electrical characteristics of the power supply wiring and the ground wiring. However, in the test method according to the first embodiment, the launch clock is input at the timing when the power supply voltage VDD rises. Then, the current IDD increases according to the launch clock. This increase in the current IDD suppresses the increase in the power supply voltage VDD, and further reduces the power supply voltage VDD. Thereafter, the power supply voltage VDD repeatedly rises and falls in a cycle determined by the electrical characteristics of the power supply wiring and the ground wiring. In the test method according to the first embodiment, the power supply voltage VDD fluctuates with a waveform obtained by synthesizing the fluctuation waveform of the dummy power supply noise based on the dummy clock and the fluctuation waveform of the power supply voltage VDD based on the launch clock.

また、実施の形態1にかかるテスト方法では、ダミークロックに基づくダミー電源ノイズの変動と、ラウンチクロックに基づく電源電圧VDDの変動と、が互いに振幅を抑制する位相差で生じるようにダミークロックを入力する。これにより、実施の形態1にかかるテスト方法により生じる電源電圧VDDの変動は、従来のテスト方法による電源電圧VDDの変動よりも小さくなる。図5に示す例では、実施の形態1にかかるテスト方法における電源電圧VDDの変動幅Vdm1は、従来のテスト方法による電源電圧VDDの変動幅Vdm0よりも小さくなる。   In the test method according to the first embodiment, the dummy clock is input so that the fluctuation of the dummy power supply noise based on the dummy clock and the fluctuation of the power supply voltage VDD based on the launch clock are caused by a phase difference that suppresses the amplitude. To do. As a result, the fluctuation of the power supply voltage VDD caused by the test method according to the first embodiment is smaller than the fluctuation of the power supply voltage VDD caused by the conventional test method. In the example shown in FIG. 5, the fluctuation range Vdm1 of the power supply voltage VDD in the test method according to the first embodiment is smaller than the fluctuation width Vdm0 of the power supply voltage VDD obtained by the conventional test method.

次いで、ラウンチクロックと、キャプチャクロック(キャプチャ動作時に入力されるクロック信号CLK)とが入力される場合(実際のテスト時)の電源電圧変動について説明する。図6に半導体装置と従来の半導体装置のテスト時の電源電圧変動を比較したグラフを示す。   Next, power supply voltage fluctuations when a launch clock and a capture clock (clock signal CLK input at the time of a capture operation) are input (during an actual test) will be described. FIG. 6 is a graph comparing power supply voltage fluctuations during a test of a semiconductor device and a conventional semiconductor device.

図6に示すように、従来のテスト方法(ダミークロックなし)における電源電圧変動は、ラウンチクロックに基づく電源電圧変動の位相とキャプチャクロックに基づく電源電圧変動の位相とが近いと変動幅がより大きくなる。   As shown in FIG. 6, the power supply voltage fluctuation in the conventional test method (without a dummy clock) has a larger fluctuation width when the phase of the power supply voltage fluctuation based on the launch clock is close to the phase of the power supply voltage fluctuation based on the capture clock. Become.

しかし、図6に示すように、同じ周期でラウンチクロックとキャプチャクロックとが入力された場合であっても、実施の形態1にかかるテスト方法によれば電源電圧変動の振幅を抑制することができる。これは、電源電圧変動が、ダミークロック、ラウンチクロック、キャプチャクロックのそれぞれに基づく電源電圧変動波形の合成波形であり、かつ、ダミークロックによるダミー電源ノイズがラウンチクロックとキャプチャクロックとに起因する電源電圧変動を抑制する位相で生成されるためである。   However, as shown in FIG. 6, even when the launch clock and the capture clock are input at the same period, the test method according to the first embodiment can suppress the amplitude of the power supply voltage fluctuation. . This is a composite waveform of power supply voltage fluctuation waveforms based on the power supply voltage fluctuation based on the dummy clock, launch clock, and capture clock, and the dummy power supply noise caused by the dummy clock is caused by the launch clock and the capture clock. This is because it is generated with a phase that suppresses fluctuations.

半導体装置のスキャンテストにおける回路動作は、シフト動作と、ラウンチ・キャプチャ動作とに大別することができる。シフト動作では、テスト回路中のスキャンフリップフロップにテストパターンをセットする動作であり、一度に動作する回路素子は少ない。そのため、消費電流が少なく電源電圧変動が小さい。また、シフト動作では、回路の動作速度を落として電源電圧変動を抑制することが可能である。一方、ラウンチ・キャプチャ動作は、テスト対象回路にテストパターンに基づくテスト値を与える動作(実際のテスト動作)であり、一度に多くの回路素子を動作させることでテスト時間を短く(テストパターン数を少なく)することが求められる。そのため、ラウンチ・キャプチャ動作では、消費電流が多く電源電圧変動が大きくなる。また、ラウンチ・キャプチャ動作時に一度に動作する回路素子数は、テスト対象回路の通常動作時よりも多くなるため、ラウンチ・キャプチャ動作時の電源電圧変動の大きさは、テスト対象回路の通常動作時よりも大きくなる。一般的な設計では通常動作時の電源電圧変動を考慮して回路動作を保証するため、ラウンチ・キャプチャ動作において想定よりも大きな電源電圧変動が生じると、本来正常な半導体装置に対して不良判定がなされる。さらに、ラウンチ・キャプチャ動作では、ラウンチクロックと、キャプチャクロックとの間隔がテスト対象回路の仕様により決められるため、この2つのクロックの間隔を調節することで電源ノイズを低減することは難しい。   A circuit operation in a scan test of a semiconductor device can be roughly divided into a shift operation and a launch / capture operation. The shift operation is an operation of setting a test pattern in a scan flip-flop in the test circuit, and few circuit elements operate at a time. Therefore, current consumption is small and power supply voltage fluctuation is small. In the shift operation, it is possible to suppress fluctuations in the power supply voltage by reducing the operation speed of the circuit. On the other hand, the launch / capture operation is an operation that gives a test value to the circuit under test based on the test pattern (actual test operation). By operating many circuit elements at once, the test time is shortened (the number of test patterns is reduced). Less). Therefore, in the launch / capture operation, the current consumption is large and the power supply voltage fluctuation is large. In addition, the number of circuit elements that operate at one time during launch / capture operation is larger than that during normal operation of the circuit under test. Bigger than. In general design, circuit operation is assured in consideration of power supply voltage fluctuations during normal operation, so if a larger power supply voltage fluctuation than expected occurs in the launch / capture operation, it is judged that the semiconductor device is normally defective. Made. Furthermore, in the launch / capture operation, since the interval between the launch clock and the capture clock is determined by the specifications of the test target circuit, it is difficult to reduce the power supply noise by adjusting the interval between the two clocks.

しかし、実施の形態1にかかる半導体装置1では、ダミークロックを入力することによりダミー電源ノイズを発生させ、当該ダミー電源ノイズによりテスト動作となるラウンチ・キャプチャ動作時の電源ノイズの振幅を低減する。また、半導体装置1では、ダミー電源ノイズのノイズ源として、スキャンフリップフロップ21〜2nにクロック信号CLKを分配するクロックバッファ群31〜3nを用いる。そのため、半導体装置1では、電源ノイズ低減のために回路を追加する必要が無く、回路規模の増大を防ぐことができる。   However, in the semiconductor device 1 according to the first embodiment, the dummy power supply noise is generated by inputting the dummy clock, and the amplitude of the power supply noise during the launch / capture operation that is the test operation is reduced by the dummy power supply noise. Further, in the semiconductor device 1, clock buffer groups 31 to 3n that distribute the clock signal CLK to the scan flip-flops 21 to 2n are used as the noise source of the dummy power supply noise. Therefore, in the semiconductor device 1, it is not necessary to add a circuit for reducing power supply noise, and an increase in circuit scale can be prevented.

また、スキャンテスト時のクロックに起因して発生する電源電圧の変動の周期は、電源配線とグランド配線の電気的特性に依存するものである。しかし、従来手法ではその周期や位相を考慮して回路動作を制御する手法にはなっていない。それにより、十分な電源電圧の緩和を行うことができない問題があった。しかし、実施の形態1にかかる半導体装置1では、ダミークロックを入力するダミーノイズ生成期間においてスキャンフリップフロップに保持されているテスト値を保持する機能を有する。これにより、ダミークロックを任意のタイミングで入力することができる。つまり、実施の形態1にかかる半導体装置1では、スキャンテスト時のクロック信号に起因して発生する電源電圧に応じて、適切なダミークロックを入力することができる。そして、実施の形態1にかかる半導体装置1では、スキャンテスト中の電源ノイズを効果的に低減することができる。さらに、実施の形態1にかかる半導体装置1では、外部に設けられたテスターによりダミークロックとラウンチクロックとの間隔を自由に設定できるため、より効果的に電源電圧変動を抑制することができる。   Further, the period of fluctuation of the power supply voltage caused by the clock during the scan test depends on the electrical characteristics of the power supply wiring and the ground wiring. However, the conventional method is not a method for controlling the circuit operation in consideration of the period and phase. As a result, there has been a problem that sufficient power supply voltage cannot be relaxed. However, the semiconductor device 1 according to the first embodiment has a function of holding the test value held in the scan flip-flop during the dummy noise generation period in which the dummy clock is input. Thereby, a dummy clock can be input at an arbitrary timing. That is, in the semiconductor device 1 according to the first embodiment, an appropriate dummy clock can be input according to the power supply voltage generated due to the clock signal at the time of the scan test. In the semiconductor device 1 according to the first embodiment, power supply noise during the scan test can be effectively reduced. Furthermore, in the semiconductor device 1 according to the first embodiment, the interval between the dummy clock and the launch clock can be freely set by a tester provided outside, so that fluctuations in the power supply voltage can be more effectively suppressed.

実施の形態2
実施の形態2では、ダミークロックの入力方法の別の形態について説明する。なお、実施の形態2にかかるテスト方法を適用する半導体装置は、実施の形態1と同じとする。そのため、実施の形態2ではテスト方法の違いのみに着目して説明を行う。
Embodiment 2
In the second embodiment, another embodiment of a dummy clock input method will be described. The semiconductor device to which the test method according to the second embodiment is applied is the same as that of the first embodiment. For this reason, the second embodiment will be described by paying attention only to the difference in the test method.

実施の形態1では、ラウンチクロックの前に入力されるダミークロックを1つとした。一方、実施の形態2にかかるテスト方法におけるダミークロックの入力方法を示すテスト時のタイミングチャートを図7に示す。図7に示すように、実施の形態2では、ラウンチクロックの前にダミークロックを複数個(図7の例では3クロック)入力する。このように、ダミークロックを複数個入力することで、ダミークロックにより生成されるダミー電源ノイズが小さな場合においても効果的にラウンチ・キャプチャ時の電源変動を抑制することができる。   In the first embodiment, one dummy clock is input before the launch clock. On the other hand, FIG. 7 shows a timing chart at the time of a test showing a dummy clock input method in the test method according to the second embodiment. As shown in FIG. 7, in the second embodiment, a plurality of dummy clocks (3 clocks in the example of FIG. 7) are input before the launch clock. In this way, by inputting a plurality of dummy clocks, it is possible to effectively suppress fluctuations in the power supply during launch / capture even when the dummy power supply noise generated by the dummy clock is small.

そこで、ダミークロックを複数個入力した場合の電源電圧変動について説明する。まず、比較例として、入力するダミークロックを1つとした場合の電源電圧変動を示すグラフを図8に示す。図8に示す例では、ダミークロックを入力した場合の電源電圧VDD及び電流IDDのグラフを実線で示し、ダミークロックを入力しなかった場合の電源電圧VDD及び電流IDDのグラフを破線で示した。   Therefore, power supply voltage fluctuations when a plurality of dummy clocks are input will be described. First, as a comparative example, FIG. 8 shows a graph showing fluctuations in power supply voltage when one dummy clock is input. In the example shown in FIG. 8, the graph of the power supply voltage VDD and the current IDD when the dummy clock is input is indicated by a solid line, and the graph of the power supply voltage VDD and the current IDD when the dummy clock is not input is indicated by a broken line.

図8に示す例では、中段のグラフに示すように、ダミークロックにより流れる電流IDDが、ラウンチクロックにより流れる電流IDDよりも小さい。そのため、ダミークロックを入力したとしても、ラウンチクロックに起因して生じる電源電圧VDDの変動幅Vdm1は、ダミークロックの入力がなかった場合の電源電圧VDDの変動幅Vdm0よりも若干小さくなるのみである。   In the example shown in FIG. 8, as shown in the middle graph, the current IDD flowing by the dummy clock is smaller than the current IDD flowing by the launch clock. Therefore, even if a dummy clock is input, the fluctuation width Vdm1 of the power supply voltage VDD caused by the launch clock is only slightly smaller than the fluctuation width Vdm0 of the power supply voltage VDD when no dummy clock is input. .

続いて、4つのダミークロックを入力した場合の電源電圧変動を示すグラフを図9に示す。図9に示す例では、ダミークロックを入力した場合の電源電圧VDD及び電流IDDのグラフを実線で示し、ダミークロックを入力しなかった場合の電源電圧VDD及び電流IDDのグラフを破線で示した。   Next, FIG. 9 shows a graph showing fluctuations in the power supply voltage when four dummy clocks are input. In the example shown in FIG. 9, the graph of the power supply voltage VDD and the current IDD when the dummy clock is input is indicated by a solid line, and the graph of the power supply voltage VDD and the current IDD when the dummy clock is not input is indicated by a broken line.

図9に示すように、ダミークロックは、ダミー電源ノイズの変動周期に合わせて入力される。そのため、ダミー電源ノイズは、ダミークロックが入力される度にその振幅を大きくする。そして、ダミークロックが4つ入力された後にラウンチクロックが入力される。このとき、最後のダミークロックとラウンチクロックとの間隔は、ラウンチクロックにより生じる電源電圧変動が小さくなるように、調節されている。ここで、図9を参照すると、4つのダミークロックにより抑制された電源電圧VDDの変動幅Vdmnは、ダミークロックが無い場合に生じる電源電圧VDDの変動幅Vdm0よりも明らかに小さくなる。また、図8と図9とを比較すると、複数のダミークロックを入力した方が、ダミークロックが1つであった場合よりも電源電圧VDDの変動幅が小さくなっていることがわかる。   As shown in FIG. 9, the dummy clock is input in accordance with the fluctuation period of the dummy power supply noise. Therefore, the amplitude of the dummy power supply noise increases every time a dummy clock is input. Then, after four dummy clocks are input, the launch clock is input. At this time, the interval between the last dummy clock and the launch clock is adjusted so that fluctuations in the power supply voltage caused by the launch clock are reduced. Here, referring to FIG. 9, the fluctuation width Vdmn of the power supply voltage VDD suppressed by the four dummy clocks is clearly smaller than the fluctuation width Vdm0 of the power supply voltage VDD generated when there is no dummy clock. Further, comparing FIG. 8 and FIG. 9, it can be seen that the variation width of the power supply voltage VDD is smaller when a plurality of dummy clocks are input than when there is only one dummy clock.

実施の形態2にかかる半導体装置では、ダミークロックの入力に対してスキャンフリップフロップに格納されているテスト値の更新を行わずに、クロックバッファ群31〜3nをダミークロックにより動作させることでダミー電源ノイズを生成する。そのため、ダミークロックにより生じる電流IDDの変動は、ラウンチクロックによる電流IDDの変動幅よりも小さくなることが十分に起こりえる。   In the semiconductor device according to the second embodiment, the dummy power source is operated by operating the clock buffer groups 31 to 3n with the dummy clock without updating the test value stored in the scan flip-flop with respect to the input of the dummy clock. Generate noise. Therefore, it is possible that the fluctuation of the current IDD caused by the dummy clock is sufficiently smaller than the fluctuation width of the current IDD caused by the launch clock.

しかし、実施の形態2にかかる半導体装置のテスト方法では、ダミークロックにより流れる電流IDDが、ラウンチクロックにより流れる電流IDDよりも小さい場合においても、効果的に電源電圧変動を抑制することができる。また、実施の形態2にかかるテスト方法では、入力するダミークロックの個数を調節するのみであり、ダミー電源ノイズの大きさを調節するために回路を追加する必要がない。つまり、実施の形態2にかかるテスト方法によれば、ラウンチクロック及びキャプチャクロックにより生じる電源電圧変動を効果的に抑制できるダミー電源ノイズの大きさを回路を追加することなく制御することができる効果を有する。   However, in the method for testing a semiconductor device according to the second embodiment, even when the current IDD flowing by the dummy clock is smaller than the current IDD flowing by the launch clock, the power supply voltage fluctuation can be effectively suppressed. In the test method according to the second embodiment, only the number of dummy clocks to be input is adjusted, and there is no need to add a circuit to adjust the magnitude of dummy power supply noise. That is, according to the test method according to the second embodiment, it is possible to control the magnitude of the dummy power supply noise that can effectively suppress the power supply voltage fluctuation caused by the launch clock and the capture clock without adding a circuit. Have.

実施の形態3
実施の形態3では、スキャンフリップフロップ21〜2nの変形例となるスキャンフリップフロップ21aについて説明する。そこで、スキャンフリップフロップ21aのブロック図を図10に示す。図10に示すように、スキャンフリップフロップ21aは、においてもノイズ制御信号CNTに応じて保持している値を更新するか維持するかを切り換えることができる構成を有する。より具体的には、スキャンフリップフロップ21aは、一般的なスキャンフリップフロップ60とテストベクタ保持回路70を有する。テストベクタ保持回路70は、ノイズ制御信号CNTに応じて、ダミーノイズ生成期間におけるスキャンフリップフロップの値の更新を防止する。
Embodiment 3
In the third embodiment, a scan flip-flop 21a that is a modification of the scan flip-flops 21 to 2n will be described. A block diagram of the scan flip-flop 21a is shown in FIG. As shown in FIG. 10, the scan flip-flop 21a also has a configuration capable of switching whether to update or maintain the value held in accordance with the noise control signal CNT. More specifically, the scan flip-flop 21 a includes a general scan flip-flop 60 and a test vector holding circuit 70. The test vector holding circuit 70 prevents the value of the scan flip-flop from being updated during the dummy noise generation period according to the noise control signal CNT.

一般的なスキャンフリップフロップ60は、フリップフロップ回路61及び第1のセレクタ62を有する。フリップフロップ回路61は、クロック入力端子、保持値入力端子D、出力端子Qを有する。フリップフロップ回路61は、クロック信号CLKに応じて保持値入力端子Dに与えられる信号に基づくテスト値を保持する。第1のセレクタ62は、テストパターンSINが第1の入力端子(スキャンモード制御信号SMCが0のときに選択される端子)に与えられ、テスト対象回路の出力値(例えば、データ入力信号DIN)が第2の入力端子(スキャンモード信号が1のときに選択される)に与えられ、スキャンモード制御信号SMCに応じてフリップフロップ回路の保持値入力端子Dに与える値を切り換える。   A general scan flip-flop 60 includes a flip-flop circuit 61 and a first selector 62. The flip-flop circuit 61 has a clock input terminal, a hold value input terminal D, and an output terminal Q. The flip-flop circuit 61 holds a test value based on a signal applied to the hold value input terminal D in accordance with the clock signal CLK. In the first selector 62, the test pattern SIN is given to the first input terminal (the terminal selected when the scan mode control signal SMC is 0), and the output value of the test target circuit (for example, the data input signal DIN) Is applied to the second input terminal (selected when the scan mode signal is 1), and the value applied to the hold value input terminal D of the flip-flop circuit is switched according to the scan mode control signal SMC.

テストベクタ保持回路70は、第2のセレクタ71を有する。第2のセレクタ71は、クロック信号CLKと、固定値(例えば、0)と、が入力され、ノイズ制御信号CNTに応じてフリップフロップ回路61へクロック信号CLKを与えるか否かを切り換える。   The test vector holding circuit 70 has a second selector 71. The second selector 71 receives the clock signal CLK and a fixed value (for example, 0), and switches whether to supply the clock signal CLK to the flip-flop circuit 61 according to the noise control signal CNT.

つまり、実施の形態3にかかるスキャンフリップフロップ21aにおいても、第2のセレクタ71がノイズ制御信号CNTに応じてフリップフロップ回路61に固定値を与えることで、スキャンフリップフロップ21aに保持されているテスト値の更新が停止される。これにより、実施の形態3にかかるスキャンフリップフロップ21aを半導体装置1のスキャンフリップフロップ21〜2nとして利用しても、実施の形態1と実施の形態3とので同じ動作及び効果を得ることができる。   That is, also in the scan flip-flop 21a according to the third embodiment, the second selector 71 gives a fixed value to the flip-flop circuit 61 in accordance with the noise control signal CNT, so that the test held in the scan flip-flop 21a. The value update is stopped. Thus, even when the scan flip-flop 21a according to the third embodiment is used as the scan flip-flops 21 to 2n of the semiconductor device 1, the same operation and effect can be obtained between the first embodiment and the third embodiment. .

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

1 半導体装置
11〜13 組合せ回路
20 テスト回路
21〜2n スキャンフリップフロップ
21a スキャンフリップフロップ
31〜3n クロックバッファ群
40、60 スキャンフリップフロップ
41、61 フリップフロップ回路
42、62 セレクタ
50、70 テストベクタ保持回路
51、71 セレクタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor device 11-13 Combination circuit 20 Test circuit 21-2n Scan flip-flop 21a Scan flip-flop 31-3n Clock buffer group 40, 60 Scan flip-flop 41, 61 Flip-flop circuit 42, 62 Selector 50, 70 Test vector holding circuit 51, 71 selector

Claims (18)

テスト対象回路と、
スキャンモード制御信号と、ノイズ制御信号と、クロック信号と、テストパターンとが入力され、前記テスト対象回路に対するテストを行うテスト回路と、を有し、
前記テスト回路は、
前記ノイズ制御信号がイネーブルであるダミーノイズ生成期間に前記テスト回路において保持されている前記テストパターンに基づくテスト値を維持し、
前記ダミーノイズ生成期間に前記クロック信号の周期に応じて変動するダミー電源ノイズを生成し、
前記ダミーノイズ生成期間の終了後に前記テストパターンにより前記テスト対象回路をテストする半導体装置。
The circuit under test,
A test circuit for inputting a scan mode control signal, a noise control signal, a clock signal, and a test pattern, and performing a test on the test target circuit;
The test circuit includes:
Maintaining a test value based on the test pattern held in the test circuit during a dummy noise generation period in which the noise control signal is enabled;
Generating dummy power supply noise that varies according to the period of the clock signal during the dummy noise generation period;
A semiconductor device that tests the test target circuit with the test pattern after the dummy noise generation period ends.
前記テスト回路は、前記クロック信号が伝達する経路にクロックバッファ群を有する請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the test circuit includes a clock buffer group in a path through which the clock signal is transmitted. 前記テスト回路は、従属接続される複数のスキャンフリップフロップを有し、
前記スキャンフリップフロップはそれぞれ、
前記クロック信号に応じて保持値入力端子に与えられる信号に基づくテスト値を保持するフリップフロップ回路と、
前記テストパターンと、前記テスト対象回路の出力値と、のいずれを選択して前記フリップフロップ回路の前記保持値入力端子に与えるかを前記スキャンモード制御信号に応じて切り換える第1のセレクタと、
前記ノイズ制御信号に応じて、前記ダミーノイズ生成期間における前記フリップフロップ回路の値の更新を防止するテストベクタ保持回路と、
を有する請求項1又は2のいずれか1項に記載の半導体装置。
The test circuit has a plurality of scan flip-flops connected in cascade,
Each of the scan flip-flops is
A flip-flop circuit that holds a test value based on a signal applied to a hold value input terminal according to the clock signal;
A first selector that switches between the test pattern and the output value of the test target circuit to be applied to the hold value input terminal of the flip-flop circuit according to the scan mode control signal;
A test vector holding circuit that prevents updating of the value of the flip-flop circuit in the dummy noise generation period in response to the noise control signal;
The semiconductor device according to claim 1, comprising:
前記テストベクタ保持回路は、
前記第1のセレクタに与えるテストパターンとして、前記テストパターンと、前記フリップフロップ回路の出力値と、のいずれを与えるかを前記ノイズ制御信号に応じて切り換える第2のセレクタを有する請求項3に記載の半導体装置。
The test vector holding circuit is
4. The test apparatus according to claim 3, further comprising: a second selector that switches between the test pattern and the output value of the flip-flop circuit according to the noise control signal as the test pattern to be given to the first selector. Semiconductor device.
前記テストベクタ保持回路は、
前記クロック信号と、予め定められた固定値と、が入力され、前記ノイズ制御信号に応じて前記フリップフロップ回路に対する前記クロック信号の供給と遮断とを切り換える第2のセレクタを有する請求項3に記載の半導体装置。
The test vector holding circuit is
4. The device according to claim 3, further comprising: a second selector that receives the clock signal and a predetermined fixed value and switches between supply and cutoff of the clock signal to the flip-flop circuit according to the noise control signal. Semiconductor device.
前記スキャンフリップフロップは、
前記クロック信号に応じて前記テストパターンにより与えられる値を次段のスキャンフリップフロップにシフトさせるシフト動作と、前記ノイズ制御信号に応じて前記クロック信号によらず前記スキャンフリップフロップに保持されている値を維持するホールド動作と、前記クロック信号に応じて前記テスト対象回路へのテストパターンの印加と当該テストパターンに基づくテスト結果の取得を行うラウンチ・キャプチャ動作を行い、
前記ラウンチ・キャプチャ動作において与えられる前記クロック信号の周期は、前記テスト対象回路の仕様に応じて設定される請求項3乃至5のいずれか1項に記載の半導体装置。
The scan flip-flop
A shift operation for shifting the value given by the test pattern in accordance with the clock signal to the next-stage scan flip-flop, and a value held in the scan flip-flop in accordance with the noise control signal regardless of the clock signal Hold operation to maintain, and launch and capture operation to apply the test pattern to the test target circuit in accordance with the clock signal and obtain a test result based on the test pattern,
6. The semiconductor device according to claim 3, wherein a period of the clock signal given in the launch / capture operation is set in accordance with a specification of the test target circuit.
前記ダミーノイズ生成期間の間に入力される前記クロック信号は、前記ダミー電源ノイズの振幅を徐々に大きくする周期を有する請求項1乃至6のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the clock signal input during the dummy noise generation period has a period in which the amplitude of the dummy power supply noise is gradually increased. 前記ダミー電源ノイズは、前記ダミーノイズ生成期間の終了後に前記クロック信号により発生するテスト電源ノイズとは異なる位相を有する請求項1乃至7のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the dummy power supply noise has a phase different from a test power supply noise generated by the clock signal after the dummy noise generation period ends. 前記スキャンモード制御信号と、前記ノイズ制御信号と、前記クロック信号と、前記テストパターンとは、外部に設けられるテスト装置により出力される請求項1乃至8のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the scan mode control signal, the noise control signal, the clock signal, and the test pattern are output by a test device provided outside. テスト対象回路と、
スキャンモード制御信号と、ノイズ制御信号と、クロック信号と、テストパターンとが入力され、前記テスト対象回路に対するテストを行うテスト回路と、を有する半導体装置のテスト方法であって、
前記ノイズ制御信号がイネーブルであるダミーノイズ生成期間に前記テスト回路において保持されている前記テストパターンに基づくテスト値を維持し、
前記ダミーノイズ生成期間に前記クロック信号の周期に応じて変動するダミー電源ノイズを生成し、
前記ダミーノイズ生成期間の終了後に前記テストパターンにより前記テスト対象回路をテストする半導体装置のテスト方法。
The circuit under test,
A test method for a semiconductor device having a scan mode control signal, a noise control signal, a clock signal, and a test circuit that receives a test pattern and performs a test on the test target circuit,
Maintaining a test value based on the test pattern held in the test circuit during a dummy noise generation period in which the noise control signal is enabled;
Generating dummy power supply noise that varies according to the period of the clock signal during the dummy noise generation period;
A test method for a semiconductor device, wherein the test target circuit is tested with the test pattern after the dummy noise generation period ends.
前記ダミー電源ノイズは、前記テスト回路において前記クロック信号が伝達する経路に設けられるクロックバッファ群による電流消費に起因して生成される請求項10に記載の半導体装置のテスト方法。   11. The method of testing a semiconductor device according to claim 10, wherein the dummy power supply noise is generated due to current consumption by a clock buffer group provided in a path through which the clock signal is transmitted in the test circuit. 前記テスト回路は、従属接続される複数のスキャンフリップフロップを有し、
前記スキャンフリップフロップはそれぞれ、
前記クロック信号に応じてテスト値を保持し、
前記スキャンモード制御信号に応じて前記テスト値として前記テストパターンと前記テスト対象回路の出力値とのいずれを保持するかを切り換え、
前記ノイズ制御信号に応じて、前記ダミーノイズ生成期間における前記テスト値の更新を防止する請求項10又は11のいずれか1項に記載の半導体装置のテスト方法。
The test circuit has a plurality of scan flip-flops connected in cascade,
Each of the scan flip-flops is
A test value is held according to the clock signal,
Switching between holding the test pattern and the output value of the test target circuit as the test value according to the scan mode control signal,
12. The method for testing a semiconductor device according to claim 10, wherein updating of the test value in the dummy noise generation period is prevented according to the noise control signal.
前記スキャンフリップフロップは、
前記ダミーノイズ生成期間において出力値を入力信号として帰還させる請求項12に記載の半導体装置のテスト方法。
The scan flip-flop
13. The method of testing a semiconductor device according to claim 12, wherein an output value is fed back as an input signal during the dummy noise generation period.
前記スキャンフリップフロップは、
前記ダミーノイズ生成期間において前記テスト値を保持するフリップフロップへの前記クロック信号の供給を停止する請求項12に記載の半導体装置のテスト方法。
The scan flip-flop
13. The method of testing a semiconductor device according to claim 12, wherein the supply of the clock signal to the flip-flop that holds the test value is stopped in the dummy noise generation period.
前記スキャンフリップフロップは、
前記クロック信号に応じて前記テストパターンにより与えられる値を次段のスキャンフリップフロップにシフトさせるシフト動作と、前記ノイズ制御信号に応じて前記クロック信号によらず前記スキャンフリップフロップに保持されている値を維持するホールド動作と、前記クロック信号に応じて前記テスト対象回路へのテストパターンの印加と当該テストパターンに基づくテスト結果の取得を行うラウンチ・キャプチャ動作を行い、
前記ラウンチ・キャプチャ動作において与えられる前記クロック信号の周期は、前記テスト対象回路の仕様に応じて設定される請求項12乃至14のいずれか1項に記載の半導体装置のテスト方法。
The scan flip-flop
A shift operation for shifting the value given by the test pattern in accordance with the clock signal to the next-stage scan flip-flop, and a value held in the scan flip-flop in accordance with the noise control signal regardless of the clock signal Hold operation to maintain, and launch and capture operation to apply the test pattern to the test target circuit in accordance with the clock signal and obtain a test result based on the test pattern,
15. The method of testing a semiconductor device according to claim 12, wherein a period of the clock signal given in the launch / capture operation is set according to a specification of the test target circuit.
前記ダミーノイズ生成期間の間に入力される前記クロック信号は、前記ダミー電源ノイズの振幅を徐々に大きくする周期を有する請求項10乃至15のいずれか1項に記載の半導体装置のテスト方法。   16. The method of testing a semiconductor device according to claim 10, wherein the clock signal input during the dummy noise generation period has a period in which the amplitude of the dummy power supply noise is gradually increased. 前記ダミー電源ノイズは、前記ダミーノイズ生成期間の終了後に前記クロック信号により発生するテスト電源ノイズとは異なる位相を有する請求項10乃至16のいずれか1項に記載の半導体装置のテスト方法。   17. The method of testing a semiconductor device according to claim 10, wherein the dummy power supply noise has a phase different from that of the test power supply noise generated by the clock signal after the dummy noise generation period ends. 前記スキャンモード制御信号と、前記ノイズ制御信号と、前記クロック信号と、前記テストパターンとは、外部に設けられるテスト装置により出力される請求項10乃至17のいずれか1項に記載の半導体装置のテスト方法。   The semiconductor device according to claim 10, wherein the scan mode control signal, the noise control signal, the clock signal, and the test pattern are output by a test device provided outside. Test method.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014137608A (en) * 2013-01-15 2014-07-28 Fujitsu Semiconductor Ltd Design method and program for semiconductor device
CN113835020A (en) * 2021-09-23 2021-12-24 张衡 Digital-analog mixed signal integrated circuit testing instrument
US11522541B2 (en) 2020-09-11 2022-12-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device

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