DE4233271C2

DE4233271C2 - Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung mit einer Fehlererfassungsfunktion

Info

Publication number: DE4233271C2
Application number: DE4233271A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Tanaka; Yoshio Inoue
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-10-03
Filing date: 1992-10-02
Publication date: 1995-06-01
Anticipated expiration: 2012-10-03
Also published as: JPH0599988A; CA2079696A1; DE4233271A1; US5396500A; CA2079696C; JP2884847B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Halbleiter schaltungsanordnung mit einer Fehlererfassungsfunktion, mit einer Vielzahl von Schaltfunktionsblöcken, deren Fehlerzu stände auf der Grundlage vorbestimmter Kombinationen von Ein gabe- und Ausgabefunktionssignalen erfaßt werden können, die im Ansprechen auf ein Eingabe-/Ausgabefunktionssignal-Test muster zur Untersuchung der Funktionen der integrierten Halb leiter-Schaltungsanordnung erzeugt werden, Prüfleitungen, Ab frageleitungen, einer Prüfleitungs-Treiberstufe zum Ansteuern der Prüfleitungen und einem Abfrageleitungs-Empfänger zum Ab fragen von Signalen der Abfrageleitungen.

Eine derartige Halbleiter-Schaltungsanordnung ist aus der EP- 0 223 714 A2 bekannt.

Einige herkömmliche integrierte Halbleiter-Schaltungsanord nungen weisen eine Funktion zum Bestimmen von Fehlerzuständen von Schaltfunktionsblöcken in der integrierten Halbleiter- Schaltungsanordnung auf Grundlage von Ausgangssignalen auf, die von den jeweiligen Schaltfunktionsblöcken in Abhängigkeit von Eingangssignalen erzeugt wurden, die entsprechend vorbe stimmten Testmustern angelegt wurden. In diesem Fall können Fehlerzustände von nur 60 bis 70% der gesamten Schaltfunk tionsblöcke erfaßt werden, wobei jedoch schwierige und kom pli zierte Anstrengungen zu machen sind, um die Fehler in den verbleibenden Schaltfunktionsblöcken zu erfassen.

Zum Lösen dieses Problems sind integrierte Halbleiter-Schaltungsanordnungen mit Fehlererfassungsfunktion beispielsweise in den Literaturstellen "High Performance CMOS Array with an Embedded Test Structure", Seiten 4.1.1.-4.1.4. IEEE 1990 CUSTOM INTEGRATED CIRCUITS CONFERENCE, "Embedded test circuitry improves fault detection in digital ASICs", COMPUTER DESIGN vom 1. Dezember 1989 und "CrossCheck: A cell Based VLSI Testability Solution", 26th DAC Proceedings, 1989 beschrieben.

Fig. 1 zeigt das Grundkonzept der herkömmlichen Halbleiter-Schaltungsanordnungen, wie sie in den vorgenannten Artikeln beschrieben sind. In Fig. 1 sind in den Randabschnitten einer integrierten Halbleiter-Schaltungsanordnung, die allgemein durch die Bezugsziffer 10 gekennzeichnet ist, Eingabe-/Ausgabe-Anpassungsglieder 1, 1, 1 . ., 1 für die jeweiligen Abschnitte der integrierten Schaltungen in der Anordnung vorgesehen. Die integrierte Halbleiter-Schaltungsanordnung weist eine Vielzahl von Abfrageleitungen 2, 2, . ., 2 sowie eine Vielzahl von Prüfleitungen 3, 3, . ., 3 auf, die zum Erfassen der Fehlerzustände dienen.

Die integrierte Halbleiter-Schaltungsanordnung weist außerdem Schaltungsfunktionsblöcke 41, 42, 43 auf, die die Grundschaltfunktionen ausführen. Als Schaltfunktionsblöcke in der integrierten Halbleiter-Schaltungsanordnung können zusätzlich zu den AND- und NAND-Schaltfunktionsblöcken, die in Fig. 1 dargestellt sind, auch OR-, NOR-Schaltfunktionsblöcke und andere Logikschaltfunktionsblöcke in Abhängigkeit von den auszuführenden Funktionen vorgesehen sein. Eine Prüfleitungs-Treiberstufe 6 ist vorgesehen, um die erwünschten Prüfleitungen 3 anzusteuern. Ein Abfrageleitungs-Empfänger 7 liest die Signale von den erwünschten Abfrageleitungen 2 ab. Die integrierte Halbleiter-Schaltungsanordnung 10 weist außerdem Eingangsanschlüsse 8 zum Anlegen der Eingangssignale an die Logikschaltung mit einer Vielzahl von Schaltfunktionsblöcken sowie einen Ausgangsanschluß 9 zum Aufnehmen eines Ausgangssignals der Logikschaltung auf.

Am Ausgang jedes Schaltfunktionsblocks 41, 42 und 43 der herkömmlichen integrierten Halbleiterschaltungs-Anordnung gemäß Fig. 1 ist gemäß Fig. 2 ein Abfragetransistor 12 zum Abfragen eines Ausgangssignalpotentials vorgesehen. In Fig. 2 stellt ein Schaltfunktionsblock 4 irgendeinen der in Fig. 1 dargestellten Schaltfunktionsblöcke dar. Ein Ausgangsanschluß 11 des Schaltfunktionsblocks 4 ist an eine Abfrageleitung 2 über den Source-Drain-Weg des Abfragetransistors 12 angeschlossen, dessen Gate mit einer der Prüfleitungen 3 verbunden ist. Der Ausgangsanschluß 11 ist außerdem an einen anderen Schaltfunktionsblock oder den Ausgangsanschluß 9 über eine Leitung 13 angeschlossen.

Um zu bestimmen, ob irgendeiner der jeweiligen Schaltfunktionsblöcke der integrierten Halbleiter-Schaltungsanordnung sich in einem Fehlerzustand befindet, wird die integrierte Schaltung in Betrieb genommen und die Prüfleitungen 3 von der Prüfleitungs-Treiberstufe 6 angesteuert, um die Abfragetransistoren 12 nacheinander einzuschalten. Die Ausgangssignale der jeweiligen Schaltfunktionsblöcke 4 werden über den zugeordneten Abfragetransistor 12 und die zugeordneten Abfrageleitungen 2 ausgelesen und durch den Abfrageleitungs- Empfänger 7 erfaßt. Ob sich der jeweilige Schaltfunktionsblock 4 in einem Fehlerzustand befindet oder nicht, wird aufgrund des Ausgangssignals ermittelt, das durch den Abfrageleitungs-Empfänger 7 abgelesen wird.

Um den Fehlererfassungs-Wirkungsgrad einer herkömmlichen integrierten Halbleiter-Schaltungsanordnung mit Fehlererfassungsfunktion zu verbessern, werden die Prüfleitungen 3 und die Abfrageleitungen 2 in einem Gitter angeordnet, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, so daß die Ausgangssignalpotentiale von allen Schaltfunktionsblöcken oder soviel Schaltfunktionsblöcken wie möglich erfaßt werden können. Darüber hinaus sind Abfragetransistoren zum Erfassen der Ausgangssignalpotentiale für gerade diese Schaltfunktionsblöcke vorgesehen, deren Fehlerzustand auf Grundlage von grundlegenden Eingangs-/Ausgangssignalkombinationen erfaßt werden kann, die entsprechend den vorbestimmten Testmustern erzeugt werden können.

Die EP-0 223 714 A2 offenbart eine ähnliche integrierte Halb leiter-Schaltungsanordnung mit einer Testschaltung. Die inte grierte Halbleiter-Schaltungsanordnung weist eine Vielzahl von matrixähnlich angeordneten Schaltfunktionsblöcken und die Testschaltung eine Prüfleitungs-Treiberstufe sowie einen Ab frageleitungs-Empfänger auf. Die Prüfleitungs-Treiberstufe ist über Prüfleitungen an Eingänge der Schaltfunktionsblöcke angeschlossen, während der Abfrageleitungs-Empfänger an Aus gänge der Schaltfunktionsblöcke angeschlossen ist. Über eine der Prüfleitungen wird von der Prüfleitungs-Treiberstufe ei ner der Schaltfunktionsblöcke ausgewählt, dessen Ausgangssi gnal über eine der Abfrageleitungen zum Abfrageleitungs-Emp fänger übertragen wird, damit die Testschaltung die Funktion von und die Verbindung zwischen Schaltfunktionsblöcken über prüft.

Derartige herkömmliche integrierte Halbleiter-Schaltungsan ordnungen benötigen jedoch eine große Anzahl von Abfrage transistoren, eine große Anzahl von Prüfleitungen zum Ansteu ern der Abfragetransistoren, eine große Anzahl von Abfrage leitungen zum Auslesen der Ausgangssignale der Schalt funktionsblöcke durch die Abfragetransistoren, eine Prüflei tungs-Treiberstufe sowie einen Abfrageleitungs-Empfänger. Diese Bauteile benötigen jedoch große Flächen aktiver und verdrahteter Bereiche.

Aus der DE-24 41 486 C2 ist ein Verfahren zur automatischen Fehlerprüfung eines elektrischen Schaltkreises bekannt, bei dem lediglich Ausgangssignale eines zu prüfenden Schaltkrei ses mit Ausgangssignalen eines fehlerfreien Schaltkreises verglichen werden. Der Vergleich wird abgebrochen, sobald eine erste Ungleichheit der Ausgangssignale festgestellt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte integrierte Halbleiter-Schaltungsanordnung mit Feh lererfassungsfunktion derart weiterzubilden, daß die Anzahl der Abfragetransistoren, der Prüfleitungen und Abfrageleitun gen verringert und die Prüfleitungs-Treiberstufe sowie der Abfrageleitungs-Empfänger verkleinert werden, so daß die Flä che der zur Fehlererfassung verwendeten aktiven und verdrah teten Bereiche verringert ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs dadurch gelöst, daß die Viel zahl von Schaltfunktionsblöcken zumindest einen Schaltfunk tionsblock mit einer Ausgangssignalpotential-Abfragefunktion zum Erfassen eines seiner Fehlerzustände enthält, wobei die Prüfleitungen und die Abfrageleitungen nur an den zumindest einen Schaltfunktionsblock mit Ausgangssignalpotential-Ab fragefunktion angeschlossen sind.

Daher wird während des Entwurfs einer integrierten Halblei ter-Schaltungsanordnung mit Fehlererfassungsfunktion be stimmt, ob irgendwelche Schaltfunktionsblöcke vorhanden sind, deren Fehlerzustände nicht auf Grundlage der Entwicklung vor bestimmter Eingangs-/Ausgangsfunktionssignal-Kombinationen erfaßt werden können (solche Schaltfunktionsblöcke werden nachstehend als Schaltfunktionsblöcke mit nicht erfaßbaren Fehlern bezeichnet). Wenn ein derartiger Schaltfunktionsblock mit nicht erfaßbaren Fehlern eingesetzt werden muß, wird nur für diesen Schaltfunktionsblock mit nicht erfaßbarem Fehler ein Schaltfunktionsblock wie der in Fig. 2 dargestellte ein gesetzt, der dessen Ausgangssignalpotential abfragen kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Abbildung, die das Grundkonzept einer herkömmlichen integrierten Halbleiter-Schaltungsanordnung mit Fehlererfassungsfunktion darstellt,

Fig. 2 ein Beispiel eines Schaltfunktionsblockes, der sein Ausgangssignalpotential abfragen kann,

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Grundkonzepts einer integrierten Halbleiter-Schaltungsanordnung mit einer Fehlererfassungsfunktion und

Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Untersuchung, ob bei einem bestimmten Schaltfunktionsblock ein Fehler auf Grundlage vorbestimmter Eingangs-/Ausgangssignalkombinationen erfaßt werden kann, die während des Aufbaus einer integrierten Halbleiter-Schaltungsanordnung durchgeführt wird.

Fig. 3 zeigt eine integrierte Halbleiter-Schaltungsanordnung mit Fehlererfassungsfunktion gemäß einem Ausführungsbeispiel. Eine integrierte Halbleiter-Schaltungsanordnung, die allgemein mit der Bezugsziffer 20 versehen ist, umfaßt Eingabe-/Ausgabe-Anpassungsglieder 21, die jeweils als Bestandteile der integrierten Schaltung vorgesehen sind. Die integrierte Halbleiter-Schaltungsanordnung 20 weist Schaltfunktionsblöcke 51, 52, 53 usw. auf, die ähnlich wie diejenigen aufgebaut sind, die in der in Fig. 1 dargestellten herkömmlichen integrierten Halbleiter-Schaltungsanordnung vorgesehen sind. Aus einem nachstehend noch zu beschreibenden Grund ist nur beispielsweise der Schaltfunktionsblock 53 als logischer Schaltfunktionsblock mit einer Ausgangssignalpotential- Abfragefunktion einschließlich eines Abfragetransistors 12 ähnlich demjenigen ausgebildet, wie er in Fig. 2 dargestellt ist. Eine Abfrageleitung 22 sowie eine Prüfleitung 23 sind an den Schaltfunktionsblock 53 angeschlossen. Eingangsanschlüsse 8 sind mit der Logikschaltung zum Anlegen der Eingangssignale an diese verbunden, die durch die jeweiligen Schaltfunktionsblöcke gebildet ist, während ein Ausgangsanschluß 9 an eine Logikschaltung zum Aufnehmen eines Ausgangssignals angeschlossen ist, die durch andere Schaltfunktionsblöcke gebildet ist. Die Prüfleitung 23 ist an eine Prüfleitungs-Treiberstufe 26 und die Abfrageleitung 22 an einen Abfrageleitungs-Empfänger 27 angeschlossen.

Die integrierte Halbleiter-Schaltungsanordnung mit Fehlererfassungsfunktion wird auf Grundlage von Ergebnissen einer Untersuchung hergestellt, die gemäß einem Flußdiagramm durchgeführt wird, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, um zu bestimmen, ob Fehlerzustände bestimmter Schaltfunktionsblöcke auf Grundlage von vorbestimmten Eingabe-/Ausgabesignalkombinationen erfaßt werden können.

Im Schritt 101 wird ein Funktionstest-Eingabe-/Ausgabetestmuster erzeugt, um eine Fehlersimulation für übliche integrierte Halbleiter- Schaltungsanordnungen durchzuführen.

Als nächstes werden im Schritt 102 Grundsignale eingesetzt, die entsprechend dem Eingabe-/Ausgabetestmuster erzeugt wurden, um zu ermitteln, ob Schaltfunktionsblöcke mit nicht erfaßbaren Fehlern vorhanden sind, d. h. Schaltfunktionsblöcke, deren Fehlerzustände nicht mit solchen Grundsignalen erfaßt werden können.

Im Schritt 103 wird ein Schaltfunktionsblock mit Fehlererfassungsfunktion einschließlich eines Abfragetransistors 12, wie er in Fig. 2 gezeigt ist, nur für den Schaltfunktionsblock mit nicht erfaßbarem Fehler eingesetzt, der im Schritt 102 ermittelt wurde. Bei der in Fig. 3 dargestellten integrierten Halbleiter- Schaltungsanordnung ist der Schaltfunktionsblock 53 der somit ersetzte Schaltfunktionsblock ohne Ausgangssignalpotential- Abfragefunktion.

Durch das vorstehend beschriebene Verfahren lassen sich integrierte Halbleiter- Schaltungsanordnungen mit einer Fehlererfassungsfunktion aufbauen, die auf 100% oder auf einen gewünschten Wert gesteigert ist. Im Schritt 104 werden die Eingabe-/Ausgabesignalkombinationen eingesetzt, die für normale Schaltfunktionsblöcke zu erwarten sind, um zu ermitteln, ob irgendein Fehlerzustand in irgendeinem der normalen Schaltfunktionsblöcke vorliegt, und es werden auch Signale von den Schaltfunktionsblöcken mit einer Ausgangssignalpotential- Abfragefunktion dahingehend untersucht, ob solche Schaltfunktionsblöcke sich in einem Fehlerzustand befinden oder nicht. Somit können im wesentlichen alle Schaltfunktionsblöcke der integrierten Halbleiter- Schaltungsanordnung auf Fehlerzustände hin untersucht werden. Damit wird eine integrierte Halbleiter-Schaltungsanordnung geschaffen, die als Teil den Schaltfunktionsblock 53 mit Ausgangssignalpotential- Abfragefunktion zum Erfassen seines Fehlerzustandes entsprechend der Darstellung in Fig. 3 einschließt.

Bei normalen integrierten Halbleiter-Schaltungsanordnungen kann der Fehlerzustand von 30% bis 40% der Schaltfunktionsblöcke mit Hilfe vorbestimmter Grundsignale nicht erfaßt werden, die entsprechend einem Eingabe-/Ausgabetestmuster wie im Schritt 102 erzeugt wurden. Dementsprechend sind bei der integrierten Halbleiter-Schaltungsanordnung 30 bis 40% der Schaltfunktionsblöcke der Anordnung als Schaltfunktionsblöcke mit Ausgangssignalpotential-Abfragefunktion entsprechend der Fig. 2 ausgebildet und der verbleibende Teil, d. h. 60 bis 70% der Schaltfunktionsblöcke werden auf Grundlage vorbestimmter Eingabe-/ Ausgabesignalkombinationen untersucht, die entsprechend einem vorbestimmten Testmuster erzeugt wurden.

Es werden somit nur die Schaltfunktionsblöcke, deren Fehlerzustände auf Grundlage von zu erwartenden grundlegenden Eingangs-/Ausgangssignalkombinationen nicht erfaßt werden können, die entsprechend einem vorbestimmten Testmuster erzeugt wurden, in einem Schaltfunktionsblock ausgebildet, um somit eine Ausgangssignalpotential- Abfragefunktion aufzuweisen. Hierdurch läßt sich die Anzahl der Abfragetransistoren, der Prüfleitungen und Abfrageleitungen auf 30 bis 40% verglichen mit der herkömmlichen integrierten Halbleiter-Schaltungsanordnung verringern, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist. Außerdem lassen sich die Prüfleitungs-Treiberstufe und der Abfrageleitungs-Empfänger verkleinern. Es ist somit ohne eine Verminderung der Fehlererfassungsfunktion möglich, die Flächen des aktiven Bereichs und des verdrahteten Bereichs, die erforderlich sind, um eine Fehlererfassungsfunktion zu schaffen, zu verkleinern, so daß dementsprechend der wirksame Raum, der zum Zweck der integrierten Schaltfunktion zur Verfügung bestellt werden soll, vergrößert wird.

Claims

Integrierte Halbleiter-Schaltungsanordnung mit einer Fehlerer fassungsfunktion, mit
einer Vielzahl von Schaltfunktionsblöcken, deren Fehlerzu stände auf der Grundlage vorbestimmter Kombinationen von Einga be- und Ausgabefunktionssignalen erfaßt werden können, die im Ansprechen auf ein Eingabe-/Ausgabefunktionssignal-Testmuster zur Untersuchung der Funktionen der integrierten Halbleiter schaltungsanordnung erzeugt werden,
Prüfleitungen,
Abfrageleitungen,
einer prüfleitungs-Treiberstufe zum Ansteuern der Prüf leitungen und
einem Abfrageleitungs-Empfänger zum Abfragen von Signalen der Abfrageleitungen,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Vielzahl von Schaltfunktionsblöcken (51, 52, 53) zumin dest einen Schaltfunktionsblock (53) mit einer Ausgangssignal potential-Abfragefunktion zum Erfassen eines seiner Fehlerzu stände enthält, wobei
die Prüfleitungen (23) und die Abfrageleitungen (22) nur an den zumindest einen Schaltfunktionsblock (53) mit Ausgangssi gnalpotential-Abfragefunktion angeschlossen sind.