JPH11142476A - 半導体集積回路とその検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の入力端子を有する回路ブロックを含む
半導体集積回路の検査方法において、外部入力端子の増
加を抑えながら、回路ブロックに与える検査用論理信号
の設定に要する時間を短縮する 【解決手段】 回路ブロック３０１の複数の入力端子４
０１〜４０４のそれぞれにトグル型フリップフロップ１
０１〜１０４の出力端子が接続され、トグル型フリップ
フロップ１０１〜１０４のトグル動作制御端子が半導体
集積回路に内蔵されたデコーダ１１０１の出力端子に接
続される。デコーダ１１０１の入力端子は半導体集積回
路の外部入力端子１３０１、１３０２に接続されてい
る。半導体集積回路に外部から与えられる信号によって
トグル型フリップフロップ１０１〜１０４のトグル動作
が各フリップフロップごとに制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の入力端子を有す
る１又は複数の回路ブロックを含む半導体集積回路とそ
の検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような半導体集積回路の検査におい
ては、近年の大規模集積化に伴う検査時間の増加を抑え
るために、回路ブロック（機能ブロックともいう）ごと
に検査を行うのが一般的である。例えば、機能ブロック
毎に、所定の論理パターンのテスト信号を複数の入力端
子から入力して正常な信号が出力されるかどうか等を検
査する。このような複数の論理信号を回路ブロックの複
数の入力端子に与える従来の方法の例を図５に基づいて
説明する。

【０００３】図５において、３０１は検査対象の半導体
集積回路に含まれる回路ブロックであり、４０１、４０
２、４０３はこの回路ブロックの入力端子である。１１
１、１１２、１１３はフリップフロップであり、それぞ
れの出力は回路ブロック３０１の入力端子４０１、４０
２、２０３にそれぞれ接続されている。なお、図５では
集積回路３０１の入力端子が３個のみ描かれているが、
実際の集積回路ではもっと多数の入力端子が備えられ、
それと同じ数だけフリップフロップが備えられている。

【０００４】また、第１のフリップフロップ１１１の出
力が第２のフリップフロップ１１２の入力２１２とな
り、第２のフリップフロップ１１２の出力が第３のフリ
ップフロップの入力となるといった具合に、これらのフ
リップフロップはシフトレジスタを構成するように接続
されている。各フリップフロップに入力される信号のう
ち、８０１は検査を行うときに能動レベルになる検査信
号である。５０１、５０２、５０３はクロック信号であ
る。６０１、６０２、６０３は通常の動作を行うときの
入力信号であり、半導体集積回路の内部信号ラインに接
続されている。

【０００５】上記のような回路構成において、通常動作
を行う場合は、検査信号８０１が非能動レベルにされ
る。その結果、フリップフロップ１１１、１１２、１１
３の有効な入力信号は６０１、６０２、６０３となる。
これらの信号が各フリップフロップ１１１、１１２、１
１３にラッチされた後、回路ブロック３０１の入力４０
１、４０２、４０３に与えられることになる。

【０００６】一方、検査を行う際は、検査信号８０１が
能動レベルにされる。すると、フリップフロップ１１
１、１１２、１１３の有効な入力信号は、２１１、２１
２、２１３となる。したがって、クロック信号５０１、
５０２、５０３に同期させて集積回路の外部から第１の
フリップフロップ１１１にシリアル信号入力２１１を与
えると、このシリアル信号は各フリップフロップ１１
１、１１２、１１３に１ビットずつシフトされてラッチ
され、パラレル出力となって回路ブロック３０１の入力
端子４０１、４０２、４０３に与えられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、半導体
集積回路の回路ブロックの検査において、シリアル信号
入力をシフトレジスタ回路を用いてパラレル信号に変換
した後、回路ブロックの入力端子に与える方法は、検査
用入力端子が１つで済む利点を有するが、反面、検査信
号の入力に要する時間が長くなる欠点を有する。特に、
検査対象の回路ブロックの入力端子数が多くなると、全
ての入力端子に所定の検査パターンの信号を与えるのに
要する時間が検査時間の短縮の要求に対して大きな障害
となる。

【０００８】一方、回路ブロックの入力端子に検査パタ
ーンをパラレルデータとして直接与えようとすれば、入
力端子の数だけ検査用の外部接続端子を設ける必要があ
るので、この方法は現実的ではない。

【０００９】そこで、本発明は、上記のような従来の検
査方法における検査パターン信号の入力方法を改善し、
入力に要する時間の短縮が可能な検査方法を提供するこ
とを目的とする。また、その検査方法が可能な半導体集
積回路の構成を、外部接続端子の増加を抑えながら実現
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による半導体集積
回路は、複数の入力端子を有する１又は複数の回路ブロ
ックを含むものであって、回路ブロックの複数の入力端
子のそれぞれにトグル型フリップフロップの出力端子が
接続され、半導体集積回路に外部から与えられる信号に
よってトグル型フリップフロップのトグル動作が各フリ
ップフロップごとに制御されることを特徴とする。

【００１１】好ましくは、回路ブロックの複数の入力端
子に接続された複数のトグル型フリップフロップのトグ
ル動作制御端子が半導体集積回路に内蔵されたデコーダ
の出力端子に接続され、デコーダの入力端子が半導体集
積回路の外部入力端子に接続されている。

【００１２】上記のような構成を有する半導体集積回路
の本発明による検査方法は、回路ブロックの複数の入力
端子に所定の論理データを与えるに際し、複数のトグル
型フリップフロップのうち、保持する論理データが入力
端子に与えるべき論理データと異なっているフリップフ
ロップのみについて、トグル動作をさせることにより、
複数の入力端子に所定の論理データを与えることを特徴
とする。

【００１３】上記のような半導体集積回路とその検査方
法によれば、回路ブロックの複数の入力端子に所定の論
理データを与えるのに要する時間を従来より、短縮する
ことができる。回路ブロックの検査において、通常は入
力端子の全ての論理データを反転させる必要はまず無い
であろう。むしろ、検査手順を工夫することにより、連
続する検査ステップにおいて回路ブロックに与える検査
パターンの反転すべきビットをできるだけ少なくするこ
とにより、トグル動作が必要なフリップフロップの数を
少なくすることができる。

【００１４】また、外部入力端子と回路ブロックの入力
端子との間にデコーダを介在させることにより、必要な
外部入力端子の数ｎは回路ブロックの入力端子の数ｍよ
り格段に少なくなる（例えば、ｍが２のｎ乗に等しい関
係となる）。この場合、一度の外部入力でトグル動作可
能なフリップフロップは１つに限られるが、上記のよう
にトグル動作させるべきフリップフロップの数が少なく
なるので、従来のシフト動作による入力動作に比べて格
段に少ない時間で所定のテストパターン入力を完了する
ことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係る半導
体集積回路に含まれる回路ブロックとその信号入力回路
を示している。図１において、３０１は検査対象の回路
ブロックであり、４０１、４０２、４０３はこの回路ブ
ロックの入力端子である。１０１、１０２、１０３はト
グル型フリップフロップであり、それぞれの出力信号７
０１、７０２、７０３は回路ブロック３０１の入力端子
４０１、４０２、２０３にそれぞれ接続されている。な
お、図１では集積回路３０１の入力端子が３個のみ描か
れているが、実際の集積回路ではもっと多数の入力端子
が備えられ、それと同じ数だけトグル型フリップフロッ
プが備えられている。

【００１６】それぞれのトグル型フリップフロップ１０
１、１０２、１０３には、クロック信号５０１、５０
２、５０３と通常動作時の入力信号６０１、６０２、６
０３が接続されている。入力信号６０１、６０２、６０
３は、半導体集積回路の内部信号ラインに接続されてい
る。また、検査を行うときに能動レベルになる検査信号
８０１と、トグル動作を起動するためのトグル動作制御
信号２１０、２０２、２０３が各トグル型フリップフロ
ップ１０１、１０２、１０３に接続されている。

【００１７】図２に、トグル型フリップフロップ１０
１、１０２、１０３の真理値表を示す。図２において、
１００１はクロック信号入力であり、図１のクロック信
号５０１、５０２、５０３に相当する。１００２は検査
信号入力であり図１のクロック信号８０１に相当する。
１００３はトグル動作制御信号入力であり、図１のトグ
ル動作制御信号２０１、２０２、２０３に相当する。１
００４はデータ入力であり、図１の入力信号６０１、６
０２、６０３に相当する。１００５はデータ出力であ
り、図１の出力信号７０１、７０２、７０３に相当す
る。

【００１８】図１に示した回路ブロックとその入力回路
を含む半導体集積回路の検査において、例えば、トグル
型フリップフロップ１０１、１０２、１０３に保持され
ているデータのうち、回路ブロック３０１の入力端子４
０１、４０２、４０３に与えるべき検査データと異なる
ビットが入力端子４０３のみであるとする。この場合
は、検査信号８０１が能動レベル（Ｈレベル）の状態で
トグル制御信号２０３を能動レベル（Ｈレベル）にすれ
ば、クロック信号５０３の立ち上がりエッジでトグル型
フリップフロップ１０３の保持データが反転し、所望の
検査データを回路ブロック３０１の入力端子４０１、４
０２、４０３に与えることができる。

【００１９】次に、上述のような回路ブロック及び入力
回路を含み、更にデコーダを介して外部入力端子と各ト
グル型フリップフロップのトグル制御信号端子とを接続
した回路の例を図３に示す。図３において、３０１は検
査対象回路ブロックであり、４０１、４０２、４０３、
４０４はこの回路ブロックの入力端子である。１０１、
１０２、１０３、１０４は図２に示した真理値表の機能
を有するトグル型フリップフロップであり、それぞれの
出力信号は配線７０１、７０２、７０３、７０４を介し
て回路ブロック３０１の入力端子４０１、４０２、４０
３、４０４にそれぞれ接続されている。

【００２０】各トグル型フリップフロップ１０１、１０
２、１０３、１０４のクロック信号入力端子は配線５２
１を通して半導体集積回路の外部クロック入力端子１２
０４に接続されている。各トグル型フリップフロップ１
０１、１０２、１０３、１０４の検査信号入力端子は配
線８１１を通して半導体集積回路の外部入力端子１２０
３に接続されている。通常動作時の入力信号６０１、６
０２、６０３、６０４は、半導体集積回路の内部信号ラ
インに接続されている。

【００２１】回路ブロック３０１の入力端子４０１、４
０２、４０３、４０４に検査データを与えるための各ト
グル型フリップフロップ１０１、１０２、１０３、１０
４の入力信号端子は、配線２０１、２０２、２０３、２
０４を介してデコーダ１１０１の４つの出力端子に接続
されている。デコーダ１１０１の２つの入力端子は、配
線１３０１、１３０２を通して半導体集積回路の外部入
力端子１２０１、１２０２にそれぞれ接続されている。
デコーダ回路１１０１は図４の真理値表に示す動作を行
う。図４において、１４０１、１４０２は２つの入力信
号（図３の外部入力端子１２０１、１２０２）に相当
し、１４０３、１４０４、１４０５、１４０６は４つの
出力信号（図３の配線２０１、２０２、２０３、２０
４）に相当する。２ビットの入力信号に応じて、４ビッ
トの出力のいずれか１つのビットのみがＨレベルにな
る。

【００２２】図３の回路において、例えば、フリップフ
ロップ１０１、１０２、１０３、１０４がすべてＬレベ
ルを保持していると仮定する。そして、回路ブロックの
入力端子４０１、４０２、４０３、４０４にＬ、Ｈ、
Ｌ、Ｈレベルの論理信号をそれぞれ入力して検査を行う
ことを想定する。この場合、トグル動作によってレベル
反転させる必要があるトグル型フリップフロップは１０
２及び１０４の２つである。図４の真理値表から、入力
１４０１（外部入力端子１３０１）をＨレベルとし、入
力１４０２（外部入力端子１３０２）をＬレベルにすれ
ば出力１４０４（配線２０２）のみがＨレベルとなり、
トグル型フリップフロップ１０２が反転動作することが
わかる。同様に、入力１４０１及び１４０２（外部入力
端子１３０１及び１３０２）を共にＨレベルにすれば出
力１４０６（配線２０４）のみがＨレベルとなり、トグ
ル型フリップフロップ１０４が反転動作する。

【００２３】したがって、各トグル型フリップフロップ
の検査信号入力端子に配線８１１を介して接続された外
部入力端子１２０３を能動レベル（Ｈレベル）とした状
態で、まず、外部入力端子１２０１をＨレベルに、１２
０２をＬレベルに設定することにより、外部クロック入
力端子１２０４から入力されるクロック信号の立ち上が
りエッジのタイミングでトグル型フリップフロップ１０
２の出力（回路ブロック３０１の入力４０２）がＨレベ
ルからＬレベルに変化する。つぎに、外部入力端子１２
０１、１２０２を共にＨレベルに設定することにより、
クロック信号の立ち上がりエッジのタイミングでトグル
型フリップフロップ１０４の出力（回路ブロック３０１
の入力４０４）がＨレベルからＬレベルに変化する。

【００２４】シフトレジスタを用いた従来の検査方法に
おける検査データの入力では、４個の入力端子の論理デ
ータを設定するためには４ステップのデータ入力を行う
必要があったが、本発明による方法ではもっと少ないス
テップ数（上記の例では２ステップ）のデータ入力で済
む。４個の入力端子のうち論理反転すべき入力端子が１
個だけであれば１ステップのデータ入力で済む。

【００２５】また、上記の例では２−４デコーダを用い
て２個の外部入力端子からのデータ入力によって回路ブ
ロックの４個の入力端子にテストデータを与えるが、同
様のデコーダを用いることにより一般にｎ個の外部入力
端子からのデータ入力によって２のｎ乗個の入力端子に
テストデータを与えることができる。例えば１０００個
の入力端子にテストデータを与えるには、１０個の外部
入力端子があればよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体集
積回路とその検査方法によれば、回路ブロックに検査パ
ターン信号を与えるための入力に要する時間を短縮しな
がら、半導体集積回路の外部接続端子の増加を抑えるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る半導体集積回路に含ま
れる回路ブロックとその信号入力回路

【図２】図１の信号入力回路に用いられるトグル型フリ
ップフロップの真理値表を示す図

【図３】本発明の検査方法における半導体集積回路の回
路ブロックの検査信号入力回路を示す回路図

【図４】図４の検査信号入力回路に用いられるデコーダ
の真理値表を示す図

【図５】従来の検査方法における半導体集積回路の回路
ブロックの検査信号入力回路を示す回路図

【符号の説明】

１０１〜１０３、１１１〜１１４ トグル型フリップフ
ロップ ２０１〜２０４ トグル型フリップフロップのトグル動
作制御信号（又はその配線） ３０１ 検査対象の回路ブロック ４０１〜４０４ 検査対象の回路ブロックの入力端子 ５０１〜５０３、５２１ クロック信号入力とその配線 ６０１〜６０４ トグル型フリップフロップの内部デー
タ入力信号 ７０１〜７０４ トグル型フリップフロップの出力信号 ８０１、８１１ トグル型フリップフロップの検査信号
入力 １００１ トグル型フリップフロップのクロック入力端
子 １００２ トグル型フリップフロップの検査制御端子 １００３ トグル型フリップフロップのトグル動作制御
端子 １００４ トグル型フリップフロップのデータ入力端子 １００５ トグル型フリップフロップのデータ出力端子 １１０１ デコーダ回路 １２０１、１２０２ デコーダ回路の入力端子に接続さ
れた外部入力端子 １２０３ トグル型フリップフロップの検査制御端子に
接続された外部入力端子 １２０４ トグル型フリップフロップのクロック入力端
子に接続された外部入力端子 １３０１、１３０２ 外部入力端子からデコーダ回路の
入力端子までの配線 １４０１、１４０２ デコーダ回路の入力端子 １４０３、１４０４、１４０５、１４０６ デコーダ回
路の出力端子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の入力端子を有する１又は複数の回
   路ブロックを含む半導体集積回路であって、前記回路ブ
   ロックの複数の入力端子のそれぞれにトグル型フリップ
   フロップの出力端子が接続され、半導体集積回路に外部
   から与えられる信号によって前記トグル型フリップフロ
   ップのトグル動作が各フリップフロップごとに制御され
   ることを特徴とする半導体集積回路。
2. 【請求項２】 前記回路ブロックの複数の入力端子に接
   続された複数のトグル型フリップフロップのトグル動作
   制御端子が半導体集積回路に内蔵されたデコーダの出力
   端子に接続され、前記デコーダの入力端子が半導体集積
   回路の外部入力端子に接続されている請求項１記載の半
   導体集積回路。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載された半導体集積
   回路の検査方法において、前記回路ブロックの複数の入
   力端子に所定の論理データを与えるに際し、前記複数の
   トグル型フリップフロップのうち、保持する論理データ
   が前記入力端子に与えるべき論理データと異なっている
   フリップフロップのみについて、トグル動作をさせるこ
   とにより、前記複数の入力端子に所定の論理データを与
   えることを特徴とする半導体集積回路の検査方法。