JPH10270644A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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JPH10270644A
JPH10270644A JP9068169A JP6816997A JPH10270644A JP H10270644 A JPH10270644 A JP H10270644A JP 9068169 A JP9068169 A JP 9068169A JP 6816997 A JP6816997 A JP 6816997A JP H10270644 A JPH10270644 A JP H10270644A
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JP
Japan
Prior art keywords
wiring
wiring pattern
integrated circuit
semiconductor integrated
ring oscillator
Prior art date
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Pending
Application number
JP9068169A
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Japanese (ja)
Inventor
Shoji Takayama
正二 高山
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure the operational speed by a simple method and to increase its accuracy by providing a first and second ring oscillators wherein a plurality of logic gates are connected with metallic distributing wires in the shape of a first wiring pattern which influences a delay characteristic and a second wiring pattern which does not. SOLUTION: The oscillation frequency of a ring oscillator 2 is determined by the delay times of elements constituting a NAND gate 6 and the logic gates of inverters 7-10, and delay times caused by the wiring resistances and wiring capacitance of wiring patterns 11-14 for connecting individual logic gates. And it becomes possible to judge to what extent the wiring capacitance and wiring resistances exert influence on the operational speed, by measuring the oscillation frequency of the ring oscillator 2, after measuring the oscillation frequency of a ring oscillator 3 and judging whether or not the element characteristic is a disired one. Accordingly, it becomes possible to estimate the operational speed of an internal circuit easily, by measuring the oscillation frequencies of the ring oscillators 2, 3 of different wiring pattern shapes, and confirming the element characteristics and the degrees of influence of the wiring capacitance and the wiring resistances on the operational speed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路装置
に関し、特にリングオシレータを内蔵する半導体集積回
路装置に関する。
The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a semiconductor integrated circuit device having a built-in ring oscillator.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路装置の動作速度は年々向
上してきており、製造過程で動作速度を保証することが
難しくなってきている。特にユーザの設計した回路を含
むゲートアレーやセルベースIC等のASIC(Applic
ation Specific Integrated Circuit)では、ユーザの
設計する回路や作成する検証パターンが必ずしも動作速
度測定に適したものではないため、間接的な動作速度保
証方法が検討されてきた。
2. Description of the Related Art The operating speed of semiconductor integrated circuit devices has been increasing year by year, and it is becoming difficult to guarantee the operating speed in the manufacturing process. In particular, ASICs such as gate arrays and cell-based ICs that include user-designed circuits
cation specific integrated circuit), a circuit designed by the user and a verification pattern created by the user are not necessarily suitable for measuring the operation speed, and thus an indirect operation speed guarantee method has been studied.

【0003】代表的な間接的動作速度保証方法として
は、リングオシレータの発振周波数を測定する方法が簡
便なことから従来よりよく利用されている。この方法
は、リングオシレータの発振周波数と内部回路の動作速
度との相関関係を利用する方法であり、リングオシレー
タの発振周波数を測定することで、間接的に内部回路が
所望の動作速度を有しているか否かを判定している。す
なわち、製造工程を経て作製された半導体集積回路装置
内のリングオシレータの発振周波数が、所定の規程範囲
内の周波数であれば、トランジスタ等の素子特性が所望
の範囲内で作製されている証となり、同様な素子を使用
して構成されている内部回路は当然所望とする動作速度
を満足するであろうという判定方法である。
As a typical indirect operating speed guarantee method, a method of measuring the oscillation frequency of a ring oscillator has been more often used than ever since it is simple. This method uses the correlation between the oscillation frequency of the ring oscillator and the operating speed of the internal circuit.By measuring the oscillation frequency of the ring oscillator, the internal circuit indirectly achieves the desired operating speed. It is determined whether or not. In other words, if the oscillation frequency of the ring oscillator in the semiconductor integrated circuit device manufactured through the manufacturing process is within a predetermined range, it is a proof that the element characteristics of the transistor and the like are manufactured within a desired range. The determination method is such that an internal circuit configured by using similar elements will naturally satisfy a desired operation speed.

【0004】具体的な構成としては、例えば、特開平3
−228353号公報の第2頁右上欄第14行〜同頁右
下欄第11行に説明されているようなリングオシレータ
を半導体集積回路装置内に予め配設しておき、その発振
周波数を測定することが挙げられる。
As a concrete structure, for example, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 3
In the semiconductor integrated circuit device, a ring oscillator as described in page 14, upper right column, line 14 to lower right column, line 11 of JP-A-228353 is arranged in advance and its oscillation frequency is measured. There are things to do.

【0005】リングオシレータを含む半導体集積回路装
置の従来例について図を用いて説明する。図8は従来の
半導体集積回路装置内に配置されたリングオシレータの
構成を示す回路図である。
A conventional example of a semiconductor integrated circuit device including a ring oscillator will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a ring oscillator arranged in a conventional semiconductor integrated circuit device.

【0006】図8に示す回路は、制御信号入力端子31
と出力端子32、NANDゲート33とインバータ34
〜37で構成されており、電源が供給され、制御信号入
力端子31にハイレベルの信号が印加されると発振が開
始され、出力端子32にはNANDゲート33とインバ
ータ34〜37それぞれの信号伝搬遅延時間の総和の逆
数に等しい周波数の発振信号が得られる。NANDゲー
ト33およびインバータ34〜37の信号伝搬遅延時間
は、これらを構成するトランジスタの特性によって決定
されるので、この発振周波数を測定するとトランジスタ
の出来映えが判り、同様なトランジスタを用いて構成さ
れる内部回路の動作速度を推定することができる。
The circuit shown in FIG. 8 has a control signal input terminal 31.
And output terminal 32, NAND gate 33 and inverter 34
˜37, the oscillation is started when power is supplied and a high level signal is applied to the control signal input terminal 31, and the NAND gate 33 and the inverters 34 to 37 propagate signals to the output terminal 32. An oscillation signal having a frequency equal to the reciprocal of the sum of delay times is obtained. Since the signal propagation delay times of the NAND gate 33 and the inverters 34 to 37 are determined by the characteristics of the transistors that form them, the quality of the transistors can be known by measuring this oscillation frequency, and the internals formed using similar transistors. The operating speed of the circuit can be estimated.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術に
おいては、リングオシレータを用いて動作速度の保証が
なされるが、リングオシレータの発振周波数がトランジ
スタ等の素子特性のみで決定されるために、配線抵抗や
配線容量によって内部回路の動作速度が大きく影響され
る半導体集積回路装置の場合には、リングオシレータの
発振周波数測定だけでは、間接的動作速度保証ができな
いという問題点がある。
In the above-mentioned prior art, the operation speed is guaranteed using a ring oscillator. However, since the oscillation frequency of the ring oscillator is determined only by the element characteristics such as transistors, In the case of a semiconductor integrated circuit device in which the operating speed of the internal circuit is greatly affected by the wiring resistance and the wiring capacitance, there is a problem that the indirect operating speed cannot be guaranteed only by measuring the oscillation frequency of the ring oscillator.

【0008】特に0.5μm以下の微細パターンを使用
されるCMOS型半導体集積回路装置では、配線抵抗や
配線容量が論理ゲートの信号伝搬遅延時間に大きく影響
するため、上述した従来技術の様な単純なリングオシレ
ータの発振周波数だけでは、内部回路の動作速度を判定
することはできない。
Particularly, in a CMOS type semiconductor integrated circuit device using a fine pattern of 0.5 μm or less, the wiring resistance and the wiring capacitance greatly affect the signal propagation delay time of the logic gate. The operating speed of the internal circuit cannot be determined only by the oscillation frequency of the ring oscillator.

【0009】例えば0.35μmCMOSプロセスを採
用した半導体集積回路装置内の標準条件での2入力NA
NDゲートの信号伝搬遅延時間は、出力端子に接続され
る金属配線の配線長が0mmの場合には150psec
であるのに対し、平均的な配線パターン形状の配線長1
mmが接続された場合には450psecにもなり、出
力端子に配線が接続されるか否かで信号の伝搬遅延時間
は大きく異なってしまう。これほど大きく信号伝搬遅延
時間が異なると、出力端子に金属配線が殆ど接続されな
い論理ゲートのみで構成されたリングオシレータでは、
金属配線を多用して構成される内部回路の動作速度を推
定するのは困難である。
For example, a 2-input NA under standard conditions in a semiconductor integrated circuit device adopting a 0.35 μm CMOS process.
The signal propagation delay time of the ND gate is 150 psec when the wiring length of the metal wiring connected to the output terminal is 0 mm.
In contrast, the average wiring pattern shape has a wiring length of 1
When mm is connected, it becomes 450 psec, and the signal propagation delay time greatly differs depending on whether or not a wiring is connected to the output terminal. If the signal propagation delay time is so large, in a ring oscillator composed of only logic gates with almost no metal wiring connected to the output terminal,
It is difficult to estimate the operating speed of an internal circuit configured by using a lot of metal wiring.

【0010】本発明は、上述したような従来の技術が有
する問題点に鑑みてなされたものであって、金属配線を
多用した内部回路を有する半導体集積回路装置の動作速
度を簡便な方法で保証し、その確度を向上させることの
できる半導体集積回路装置を実現することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the problems of the above-mentioned conventional technique, and guarantees the operating speed of a semiconductor integrated circuit device having an internal circuit which uses a lot of metal wiring by a simple method. However, it is an object of the present invention to realize a semiconductor integrated circuit device whose accuracy can be improved.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
装置は、複数の論理ゲート間を、遅延特性に影響する第
1の配線パターン形状の金属配線で接続された第1のリ
ングオシレータと、複数の論理ゲート間を前記第1の配
線パターン形状とは異なり、遅延特性に影響しない第2
の配線パターン形状の金属配線で接続された第2のリン
グオシレータとを有することを特徴とする。
A semiconductor integrated circuit device of the present invention includes a first ring oscillator in which a plurality of logic gates are connected by a metal wiring having a first wiring pattern shape which affects delay characteristics, Different from the first wiring pattern shape, between the plurality of logic gates, the second wiring pattern does not affect the delay characteristic.
And a second ring oscillator connected by a metal wiring having the wiring pattern shape described above.

【0012】第1の配線パターン形状と第2の配線パタ
ーン形状との違いとしては、配線長、配線幅、隣接する
配線との間隔、上下配線層との交差面積、等が挙げら
れ、これらのいずれを選択してもよく、また、組み合せ
るとしてもよい。
The difference between the first wiring pattern shape and the second wiring pattern shape is the wiring length, the wiring width, the distance between adjacent wirings, the crossing area with the upper and lower wiring layers, and the like. Any of them may be selected or may be combined.

【0013】上記のいずれの場合においても、第1およ
び第2のリングオシレータの出力信号を入力信号とする
マルチプレクサ回路を有することとしてもよい。
In any of the above cases, a multiplexer circuit may be provided which uses the output signals of the first and second ring oscillators as input signals.

【0014】また、第1および第2のリングオシレータ
の出力信号を入力信号とするマルチプレクサ回路と、該
マルチプレクサ回路の出力信号を分周する分周回路とを
有することとしてもよい。
[0014] Further, it is also possible to have a multiplexer circuit using the output signals of the first and second ring oscillators as an input signal, and a frequency dividing circuit for dividing the output signal of the multiplexer circuit.

【0015】[0015]

【作用】上記のように構成される本実施例においては、
配線パターン形状が遅延特性に影響するリングオシレー
タと、配線パターン形状が遅延特性に影響しないリング
オシレータとが設けられているので、各リングオシレー
タの発振周波数を測定することで、素子特性による発振
周波数の変動と、配線容量、配線抵抗による発振周波数
の変動を合わせて検出することができる。このため、金
属配線を多用した内部回路を有する半導体集積回路装置
の動作速度を簡便な方法で保証することが出来る。
In the embodiment constructed as described above,
Since a ring oscillator whose wiring pattern shape affects the delay characteristics and a ring oscillator whose wiring pattern shape does not affect the delay characteristics are provided, by measuring the oscillation frequency of each ring oscillator, the oscillation frequency of the device characteristics can be reduced. The fluctuation and the fluctuation of the oscillation frequency due to the wiring capacitance and the wiring resistance can be detected together. Therefore, the operating speed of the semiconductor integrated circuit device having an internal circuit that uses a lot of metal wiring can be guaranteed by a simple method.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0017】図1は、本発明の一実施形態としての半導
体集積回路チップの構成を示す概略平面図、図2は図1
中のリングオシレータ2の構成を示す回路図である。
FIG. 1 is a schematic plan view showing a configuration of a semiconductor integrated circuit chip as one embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a ring oscillator 2 in the middle.

【0018】図1に示す半導体集積回路チップ1は、互
いに論理ゲート間配線パターン形状が異なるリングオシ
レータ2、3を内蔵している。リングオシレータ2の構
成は上述したように図2に示されるが、リングオシレー
タ2と論理ゲート間配線パターン形状が異なるリングオ
シレータ3の回路構成は図8に示した従来例と同様であ
るため、説明は省略する。
The semiconductor integrated circuit chip 1 shown in FIG. 1 incorporates ring oscillators 2 and 3 having different wiring pattern shapes between logic gates. Although the configuration of the ring oscillator 2 is shown in FIG. 2 as described above, the circuit configuration of the ring oscillator 3 which differs from the ring oscillator 2 in the wiring pattern between logic gates is the same as that of the conventional example shown in FIG. Is omitted.

【0019】リングオシレータ2は、制御信号入力端子
4と、出力端子5と、各端子間に直列に設けられたNA
NDゲート6およびインバータ7〜10、これら各論理
ゲート間を結ぶ配線パターン11〜14により構成され
ている。NANDゲート6はインバータ10の出力と制
御信号入力端子4への入力信号とを入力し、NANDゲ
ート6に帰還されるインバータ10の出力は、出力端子
5に出力される。
The ring oscillator 2 has a control signal input terminal 4, an output terminal 5, and an NA provided in series between the terminals.
The ND gate 6 and the inverters 7 to 10, and wiring patterns 11 to 14 connecting the respective logic gates. NAND gate 6 receives the output of inverter 10 and the input signal to control signal input terminal 4, and the output of inverter 10 fed back to NAND gate 6 is output to output terminal 5.

【0020】次に、本発明の実施形態の動作について図
1,図2及び図8を用いて説明する。図8に示す回路構
成を有するリングオシレータ3の発振周波数は、各論理
ゲートを接続する配線長が短く、遅延時間に殆ど影響し
ないことから、NANDゲート33、インバータ34〜
37の論理ゲートを構成する素子の遅延時間のみで決定
される。
Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 8. The oscillation frequency of the ring oscillator 3 having the circuit configuration shown in FIG. 8 has a short wiring length for connecting each logic gate and hardly affects the delay time.
It is determined only by the delay time of the elements constituting the 37 logic gates.

【0021】一方、図2に示す回路構成を有するリング
オシレータ2の発振周波数はNANDゲート6、インバ
ータ7〜10の論理ゲートを構成する素子の遅延時間
と、各論理ゲート間を接続する配線パターン11〜14
の配線容量、配線抵抗によって定まる遅延時間によって
決定される。リングオシレータ3の発振周波数を測定
し、素子特性が所望の特性を示しているかどうか判定し
た後、リングオシレータ2の発振周波数を測定すれば、
配線容量、配線抵抗が動作速度にどの程度影響している
かが判定できる。
On the other hand, the oscillation frequency of the ring oscillator 2 having the circuit structure shown in FIG. 2 is the delay time of the elements forming the logic gates of the NAND gate 6 and the inverters 7 to 10, and the wiring pattern 11 connecting the respective logic gates. ~ 14
It is determined by the delay time determined by the wiring capacitance and the wiring resistance. If the oscillation frequency of the ring oscillator 2 is measured after measuring the oscillation frequency of the ring oscillator 3 and determining whether the element characteristics show the desired characteristics,
It is possible to determine how much the wiring capacitance and wiring resistance affect the operating speed.

【0022】従って、配線パターン形状の異なるリング
オシレータ2、3の発振周波数を測定することで、素子
特性と配線容量、配線抵抗の動作速度への影響の度合い
を確認することが出来、結果的に内部回路の動作速度を
容易に推定することができる。
Therefore, by measuring the oscillation frequencies of the ring oscillators 2 and 3 having different wiring pattern shapes, it is possible to confirm the degree of influence of the element characteristics, the wiring capacitance, and the wiring resistance on the operating speed, and as a result. The operation speed of the internal circuit can be easily estimated.

【0023】具体的には、リングオシレータ3の発振周
波数が素子特性によってどれだけ変化するか、さらに
は、リングオシレータ2の発振周波数が、配線容量や配
線抵抗によってどれだけ変化するかを予め把握し、これ
らのデータと、製造工程を経て出来上がってきた半導体
集積回路チップ1内のリングオシレータ2、3の発振周
波数測定データから、そのチップの素子特性、配線容
量、配線抵抗の出来映えを推定し、結果的に内部回路の
動作速度が推定される。
Specifically, it is previously known how much the oscillation frequency of the ring oscillator 3 changes depending on the element characteristics, and how much the oscillation frequency of the ring oscillator 2 changes due to the wiring capacitance and the wiring resistance. From these data, and the oscillation frequency measurement data of the ring oscillators 2 and 3 in the semiconductor integrated circuit chip 1 that have been completed through the manufacturing process, the performance of the chip's element characteristics, wiring capacitance, and wiring resistance are estimated. The operating speed of the internal circuit is estimated.

【0024】[0024]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0025】図1に示した半導体集積回路チップ1を、
0.35μmの製造プロセスを用いたCMOS型半導体
集積回路チップとして作製した。半導体集積回路チップ
1に内蔵される、論理ゲート間接続配線パターン形状の
異なるリングオシレータ2、3については、各論理ゲー
トを構成するMOSトランジスタのチャネル長を0.3
5μm、チャネル幅を9μmとして作製した。
The semiconductor integrated circuit chip 1 shown in FIG.
It was fabricated as a CMOS type semiconductor integrated circuit chip using a 0.35 μm manufacturing process. For the ring oscillators 2 and 3 incorporated in the semiconductor integrated circuit chip 1 and having different wiring pattern shapes between the logic gates, the channel length of the MOS transistor forming each logic gate is set to 0.3.
It was manufactured with 5 μm and a channel width of 9 μm.

【0026】図3は図2中の配線パターン11〜14の
形状を示す上面図である。
FIG. 3 is a top view showing the shapes of the wiring patterns 11 to 14 in FIG.

【0027】図3に示す信号伝達配線パターン17は、
配線パターン入力端子15と配線パターン出力端子16
間に配線幅20で形成されており、両側に配線間隔2
1、22を以て接地端子23、24に接続された隣接配
線パターン18、19が配設されている。
The signal transmission wiring pattern 17 shown in FIG.
Wiring pattern input terminal 15 and wiring pattern output terminal 16
Wiring width 20 is formed between them, and wiring space is 2 on both sides.
Adjacent wiring patterns 18 and 19 connected to the ground terminals 23 and 24 with the reference numerals 1 and 22 are provided.

【0028】ここで信号伝達配線パターン17の配線長
は1mm、配線幅20は0.8μm、隣接配線パターン
18、19との配線間隔21、22は0.8μmであ
る。
Here, the wiring length of the signal transmission wiring pattern 17 is 1 mm, the wiring width 20 is 0.8 μm, and the wiring intervals 21 and 22 between the adjacent wiring patterns 18 and 19 are 0.8 μm.

【0029】一方、リングオシレータ3では、論理ゲー
ト間を接続する配線の長さは殆ど0mmであり、配線に
よる遅延時間への影響は無視できるレベルである。この
ため、図8の回路図では敢えて配線パターンを表現して
いない。
On the other hand, in the ring oscillator 3, the length of the wiring connecting the logic gates is almost 0 mm, and the influence of the wiring on the delay time is at a level that can be ignored. For this reason, the circuit pattern of FIG. 8 does not intentionally represent a wiring pattern.

【0030】次に、本実施例の動作について図1乃至図
3および図8を参照して説明する。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3 and 8.

【0031】本実施例におけるCMOS型の半導体集積
回路装置1では、正常な製造過程を経て製造された場
合、電源電圧3.3V、周囲温度25゜Cの条件でリン
グオシレータ3の発振周波数f1は予め測定したデータ
では1500MHz±30%の範囲内の周波数を示す。
一方、リングオシレータ2の発振周波数f2はf1/3
±15%の範囲内の発振周波数を示す。
In the CMOS type semiconductor integrated circuit device 1 according to the present embodiment, when manufactured through a normal manufacturing process, the oscillation frequency f1 of the ring oscillator 3 is increased under the conditions of a power supply voltage of 3.3 V and an ambient temperature of 25 ° C. Data measured in advance indicates a frequency within the range of 1500 MHz ± 30%.
On the other hand, the oscillation frequency f2 of the ring oscillator 2 is f1 / 3
Indicates an oscillation frequency within the range of ± 15%.

【0032】また、CMOS型の半導体集積回路装置1
は、リングオシレータ2、3の発振周波数が上述した範
囲内の発振周波数であれば、内部回路の動作速度が所望
の規格を満足することも確認されている。
Further, a CMOS type semiconductor integrated circuit device 1
It has also been confirmed that if the oscillation frequency of the ring oscillators 2 and 3 is within the above range, the operating speed of the internal circuit satisfies the desired standard.

【0033】ここで、ある製造バラツキをもって製造さ
れたCMOS型半導体集積回路装置1内のリングオシレ
ータ3の発振周波数f1が1200MHzで、リングオ
シレータ2の発振周波数が320MHzであった場合を
想定する。リングオシレータ3の発振周波数は1500
MHz±30%の範囲内であるため、MOSトランジス
タの素子特性は問題ないと判定できる。一方リングオシ
レータ2の発振周波数f2はf1/3±15%の340
〜460MHzの範囲を超えている。従って、配線容量
もしくは配線抵抗のどちらか一方あるいは双方が異常で
あると推定でき、内部回路の動作速度を保証できないと
判定できるのである。
Here, it is assumed that the oscillation frequency f1 of the ring oscillator 3 in the CMOS semiconductor integrated circuit device 1 manufactured with a certain manufacturing variation is 1200 MHz and the oscillation frequency of the ring oscillator 2 is 320 MHz. The oscillation frequency of the ring oscillator 3 is 1500
Since it is within the range of MHz ± 30%, it can be determined that there is no problem in the element characteristics of the MOS transistor. On the other hand, the oscillation frequency f2 of the ring oscillator 2 is 340 of f1 / 3 ± 15%.
It exceeds the range of 4460 MHz. Therefore, one or both of the wiring capacitance and the wiring resistance can be estimated to be abnormal, and it can be determined that the operation speed of the internal circuit cannot be guaranteed.

【0034】配線容量や配線抵抗の異常としては配線材
料、配線膜圧、配線幅、配線間隔の異常が考えられる。
これらの異常を、本実施例においてはリングオシレータ
の発振周波数という形で検出できる。なお、本実施例で
は発振周波数を測定する条件として、電源電圧は3.3
V、周囲温度は25゜Cの条件での発振周波数に限定し
て行なった。
As abnormalities in the wiring capacitance and the wiring resistance, abnormalities in the wiring material, the wiring film pressure, the wiring width, and the wiring interval can be considered.
In the present embodiment, these abnormalities can be detected in the form of the oscillation frequency of the ring oscillator. In this example, the power supply voltage is 3.3 as a condition for measuring the oscillation frequency.
V and ambient temperature were limited to the oscillation frequency under the condition of 25 ° C.

【0035】上述の様に配線パターン形状の異なる2種
類のリングオシレータの発振周波数を測定するだけで、
非常に簡便に内部回路の動作速度保証が可能であるとい
う特徴を有している。
As described above, only by measuring the oscillation frequencies of two types of ring oscillators having different wiring pattern shapes,
It has a feature that the operating speed of the internal circuit can be guaranteed very easily.

【0036】次に本発明の第2の実施例について説明す
る。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0037】前述した第1の実施例においては、リング
オシレータ2の配線パターン形状として図3に示す形状
のものを用いたが、本実施例においては図4に示すよう
な配線パターン形状を採用した。
In the first embodiment described above, the wiring pattern of the ring oscillator 2 has the shape shown in FIG. 3, but in the present embodiment, the wiring pattern shown in FIG. 4 is employed. .

【0038】図4に示す配線パターンでは、配線パター
ン入力端子25と配線パターン出力端子26とが信号伝
達配線パターン27により接続されている。信号伝達配
線パターン27は複数の上層配線パターン28と交差し
ているため、上層配線パターン28との交差面積、層間
絶縁膜圧の異常による配線容量の異常を、リングオシレ
ータ2の発振周波数の異常という形で検出できるものと
なっている。
In the wiring pattern shown in FIG. 4, the wiring pattern input terminal 25 and the wiring pattern output terminal 26 are connected by the signal transmission wiring pattern 27. Since the signal transmission wiring pattern 27 intersects with the plurality of upper layer wiring patterns 28, an abnormality in wiring capacitance due to an abnormal crossing area with the upper layer wiring pattern 28 and an interlayer insulating film pressure is called an abnormal oscillation frequency of the ring oscillator 2. It can be detected in the form.

【0039】本実施例の場合にも、内部回路の動作速度
保証を行なうためには、正常な製造バラツキ範囲内での
リングオシレータ2、3の発振周波数f1、f2がどの
程度の範囲内であるか、さらにその場合に内部回路の動
作速度が規格を満足するかを確認しておく必要がある。
Also in the case of the present embodiment, in order to guarantee the operating speed of the internal circuit, the oscillation frequencies f1 and f2 of the ring oscillators 2 and 3 within the normal manufacturing variation range are within what range. In that case, it is necessary to confirm whether the operating speed of the internal circuit satisfies the standard.

【0040】以上説明した各実施例において、内蔵する
リングオシレータの数に関しては最も少ない2個の場合
について示したが、論理ゲート間配線パターン形状が異
なるリングオシレータを2個以上のを内蔵しても当然な
がら以上説明した各実施例と同様の効果を得ることがで
きる。
In each of the embodiments described above, the case where the number of ring oscillators incorporated is two, which is the smallest, is shown. However, even if two or more ring oscillators having different wiring pattern shapes between logic gates are incorporated. As a matter of course, the same effect as that of each of the embodiments described above can be obtained.

【0041】また、リングオシレータの発振周波数が非
常に高く、その測定が難しい場合には分周回路を設けて
測定しやすい周波数に分周するという手法を使用しても
同様の効果が得られる。
Further, when the oscillation frequency of the ring oscillator is very high and it is difficult to measure the oscillation frequency, the same effect can be obtained by using a technique of providing a frequency dividing circuit and dividing the frequency to a frequency that is easy to measure.

【0042】図5は上述したような分周回路を設けた実
施例の構成を示す図であり、(a)は上面図、(b)は
回路図である。
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing the configuration of an embodiment in which the above-described frequency dividing circuit is provided. FIG. 5A is a top view and FIG. 5B is a circuit diagram.

【0043】図5(a)に示すように、本実施例の半導
体集積回路チップ101には、図1に示した実施例と同
様のリングオシレータ2、3とともに各リングオシレー
タの出力を入力し、いずれか1つを選択して出力するマ
ルチプレクサ回路102、該マルチプレクサ回路102
出力を分周する分周回路103が設けられている。
As shown in FIG. 5A, the output of each ring oscillator is input to the semiconductor integrated circuit chip 101 of this embodiment together with the ring oscillators 2 and 3 similar to the embodiment shown in FIG. A multiplexer circuit 102 for selecting and outputting any one of the multiplexer circuits 102
A frequency dividing circuit 103 for dividing the output is provided.

【0044】図5(b)に示すように、マルチプレクサ
回路102は制御信号入力端子105とマルチプレクサ
106から構成され、分周回路103は、複数のフリッ
プフロップ1031,1032,・・・,103nと出力
端子104から構成されている。マルチプレクサ106
は、各リングオシレータ2、3それぞれの出力端子5、
32(図2および図8参照)からの出力をうけ、制御信
号入力端子105へ入力される制御信号に応じていずれ
かを分周回路103へ送出する。分周回路103では、
入力信号をフリップフロップ1031〜103nの数によ
り定まる比によって分周し、出力端子104へ出力す
る。
As shown in FIG. 5B, the multiplexer circuit 102 comprises a control signal input terminal 105 and a multiplexer 106, and the frequency dividing circuit 103 includes a plurality of flip-flops 103 1 , 103 2 , ..., 103. It is composed of n and an output terminal 104. Multiplexer 106
Are output terminals 5 of the ring oscillators 2 and 3,
Upon receiving the output from 32 (see FIG. 2 and FIG. 8), one of them is sent to the frequency dividing circuit 103 according to the control signal input to the control signal input terminal 105. In the frequency dividing circuit 103,
The input signal is divided by a ratio determined by the number of flip-flops 103 1 to 103 n and output to the output terminal 104.

【0045】上記のように構成される本実施例において
は、少ないゲート素子で構成された発振周波数の高いリ
ングオシレータについても測定を行なうことが可能とな
るため、少ないゲート素子で構成されたリングオシレー
タを用いることができる。リングオシレータを複数設け
た場合には、その数分だけの面積が必要となるが、その
出力を選択、分周するマルチプレクサ回路および分周回
路は1つのみ設ければよいことから半導体集積回路チッ
プ上の面積についてはリングオシレータの面積が支配的
となる。本実施例においては、リングオシレータを小さ
くすることができるため、半導体集積回路チップの小型
化に適したものとなっている。
In the present embodiment configured as described above, it is possible to measure a ring oscillator composed of a small number of gate elements and having a high oscillation frequency. Therefore, a ring oscillator composed of a small number of gate elements is used. Can be used. When a plurality of ring oscillators are provided, an area corresponding to the number is required, but since only one multiplexer circuit and frequency dividing circuit for selecting and dividing the output of the ring oscillator are required, a semiconductor integrated circuit chip is provided. The area of the ring oscillator is dominant in the area above. In the present embodiment, since the ring oscillator can be made smaller, it is suitable for downsizing the semiconductor integrated circuit chip.

【0046】なお、回路面積を小さくすることについて
いうと、図6に示すように各リングオシレータ2、3が
共通の制御信号入力端子201を用いるものとしてもよ
い。
Regarding the reduction of the circuit area, the ring oscillators 2 and 3 may use a common control signal input terminal 201 as shown in FIG.

【0047】また、図7に示すように、図6に示した実
施例から分周回路103を除いてもよい。この場合、分
周が行なわれないことから、各リングオシレータ2、3
の出力がそのまま出力端子301に出力されることとな
るが、半導体集積回路チップにおける面積は最も小さな
ものとなる。
Further, as shown in FIG. 7, the frequency dividing circuit 103 may be omitted from the embodiment shown in FIG. In this case, since the frequency division is not performed, each of the ring oscillators 2, 3
Is output to the output terminal 301 as it is, but the area of the semiconductor integrated circuit chip is the smallest.

【0048】さらに、各実施例では比較的配線容量、配
線抵抗の影響を受けやすいCMOS型半導体集積回路装
置について説明したが、バイポーラやBiCMOS、化
合物半導体等々使用する素子が変わっても同様な効果は
得られる。
Further, in each of the embodiments, the CMOS type semiconductor integrated circuit device which is relatively susceptible to the wiring capacitance and the wiring resistance has been described, but the same effect can be obtained even if the elements used such as bipolar, BiCMOS and compound semiconductor are changed. can get.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects.

【0050】配線パターン形状が遅延特性に影響するリ
ングオシレータと、配線パターン形状が遅延特性に影響
しないリングオシレータとが設けられ、その発振周波数
を測定することで、素子特性による発振周波数の変動
と、配線容量、配線抵抗による発振周波数の変動を合わ
せて検出することができるために、金属配線を多用した
内部回路を有する半導体集積回路装置の動作速度を非常
に簡便な方法で保証することが出来る効果がある。
A ring oscillator in which the wiring pattern shape affects the delay characteristics and a ring oscillator in which the wiring pattern shape does not affect the delay characteristics are provided. By measuring the oscillation frequency thereof, fluctuations in the oscillation frequency due to element characteristics, Since the fluctuation of the oscillation frequency due to the wiring capacitance and the wiring resistance can be detected together, the operation speed of the semiconductor integrated circuit device having the internal circuit that heavily uses the metal wiring can be guaranteed by a very simple method. There is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例の半導体集積回路チップの構成
を示す概略平面図である。
FIG. 1 is a schematic plan view showing a configuration of a semiconductor integrated circuit chip according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1中のリングオシレータ2の構成を示す回路
図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a ring oscillator 2 in FIG.

【図3】図2の回路図に示したリングオシレータ2の配
線パターン形状を示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing a wiring pattern shape of the ring oscillator 2 shown in the circuit diagram of FIG.

【図4】本発明の他の実施例としてのリングオシレータ
の配線パターン形状を示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing a wiring pattern shape of a ring oscillator as another embodiment of the invention.

【図5】本発明の他の実施例の構成を示す図であり、
(a)は上面図、(b)は回路図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of another embodiment of the present invention;
(A) is a top view and (b) is a circuit diagram.

【図6】本発明の他の実施例の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の他の実施例の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the configuration of another embodiment of the present invention.

【図8】従来例と本発明の実施の形態を示すリングオシ
レータの回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram of a ring oscillator showing a conventional example and an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体集積回路チップ 2,3 リングオシレータ 4,31 制御信号入力端子 5,32 出力端子 6,33 NANDゲート 7〜10,34〜37 インバータ 11〜14 配線パターン 15,25 配線パターン入力端子 16,26 配線パターン出力端子 17,27 信号伝達配線パターン 18,19 隣接配線パターン 20 配線幅 21,22 配線間隔 23,24,29 接地端子 28 上層配線パターン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor integrated circuit chip 2, 3 Ring oscillator 4, 31 Control signal input terminal 5, 32 Output terminal 6, 33 NAND gate 7-10, 34-37 Inverter 11-14 Wiring pattern 15, 25 Wiring pattern input terminal 16, 26 Wiring pattern output terminal 17,27 Signal transmission wiring pattern 18,19 Adjacent wiring pattern 20 Wiring width 21,22 Wiring interval 23,24,29 Ground terminal 28 Upper layer wiring pattern

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の論理ゲート間を、遅延特性に影響
する第1の配線パターン形状の金属配線で接続された第
1のリングオシレータと、 複数の論理ゲート間を前記第1の配線パターン形状とは
異なり、遅延特性に影響しない第2の配線パターン形状
の金属配線で接続された第2のリングオシレータとを有
することを特徴とする半導体集積回路装置。
A first ring oscillator connected between a plurality of logic gates by a metal wiring having a first wiring pattern shape affecting a delay characteristic; and a first wiring pattern shape between the plurality of logic gates. And a second ring oscillator connected with a metal wiring having a second wiring pattern shape that does not affect the delay characteristic.
【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置にお
いて、 第1の配線パターン形状と第2の配線パターン形状との
違いが配線長であることを特徴とする半導体集積回路装
置。
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the difference between the first wiring pattern shape and the second wiring pattern shape is a wiring length.
【請求項3】 請求項1または請求項2記載の半導体集
積回路装置において、 第1の配線パターン形状と第2の配線パターン形状との
違いが配線幅であることを特徴とする半導体集積回路装
置。
3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the difference between the first wiring pattern shape and the second wiring pattern shape is a wiring width. .
【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載
の半導体集積回路装置において、 第1の配線パターン形状と第2の配線パターン形状との
違いが隣接する配線との間隔であることを特徴とする半
導体集積回路装置。
4. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a difference between the first wiring pattern shape and the second wiring pattern shape is a distance between adjacent wirings. A semiconductor integrated circuit device.
【請求項5】 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載
の半導体集積回路装置において、 第1の配線パターン形状と第2の配線パターン形状との
違いが上下配線層との交差面積であることを特徴とする
半導体集積回路装置。
5. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a difference between the first wiring pattern shape and the second wiring pattern shape is an intersecting area with the upper and lower wiring layers. A semiconductor integrated circuit device characterized by the above-mentioned.
【請求項6】 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載
の半導体集積回路装置において、 第1および第2のリングオシレータの出力信号を入力信
号とするマルチプレクサ回路を有することを特徴とする
半導体集積回路装置。
6. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, further comprising a multiplexer circuit that uses output signals of the first and second ring oscillators as input signals. Integrated circuit device.
【請求項7】 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載
の半導体集積回路装置において、 第1および第2のリングオシレータの出力信号を入力信
号とするマルチプレクサ回路と、該マルチプレクサ回路
の出力信号を分周する分周回路とを有することを特徴と
する半導体集積回路装置。
7. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the multiplexer circuit receives an output signal of the first and second ring oscillators as an input signal, and an output signal of the multiplexer circuit. And a frequency dividing circuit for dividing frequency.
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