专利名称：逻辑集成电路中扫描链的故障定位方法
技术领域：
本发明涉及一种逻辑集成电路的故障定位方法。本发明尤其涉及一种逻辑集成电路中扫描链(scan chain)的故障定位方法。
背景技术：
为了满足计算机、通信、以及消费性电子市场的需求，半导体产业开始走向将整个复杂的系统整合到单一晶片上的发展方向。随着半导体制造技术不断地进步，单一晶片设计中所能容纳的逻辑闸总数也不断地增加。可以预见的是，这样的趋势在未来的几年仍然会持续下去。面对晶片复杂程度急剧的增加，随之而来的晶片故障分析也更加困难。
在逻辑集成电路的测试中，扫描是一种非常有效且故障涵盖率(fault coverage)非常高的用于测试的设计(design for test，DFT)。其可在不影响逻辑集成电路正常功能运作下，进入测试模式，利用由反向器串成的扫描链，侦测逻辑电路中的故障点。以下请参照图1，简单说明以扫描进行逻辑集成电路故障分析的方法。
一逻辑集成电路1包含各个功能电路模块13。为了测试逻辑集成电路1可正常运作，则在逻辑集成电路1中设计多条扫描链，如图1所标示的121、122、123，扫描链是由多个反向器所组成，反向器与各个功能电路模块13连接。例如扫描链121由多个反向器1211组成，并与功能电路模块13连接。当进入测试模式时，功能电路模块13将执行的结果传递至连接的反向器1211，并随着时间周期变化将结果传递至下一反向器1211，最后输出整个扫描链的结果，如图1标示的1212、1222、1232。接着依据扫描链输出的结果比较正确的输出结果，即可判断出某一扫描链的某一反向器的输出结果不正确，将逻辑集成电路1的故障点定位出来，达到故障分析的目的。
在上述故障分析方法的运用中，必须在逻辑集成电路1中设计具有重置(set/reset)功能的重置电路11，用以将反向器的初始状态设为逻辑0或逻辑1，一般设为逻辑0。随着晶片复杂程度的增加，必须增加扫描链的数目，才能有效地将功能电路模块13中的故障点定位出来。因而，重置电路的数目也伴随着扫描链数目的增加而增加。其中有些重置电路具有特殊的功能性，然而有些重置电路则是单纯为了重置扫描链中反向器的初始值之用。这些单纯为了重置反向器初始值的重置电路占据了晶片一定的面积，使得晶片的设计无法有效地缩小，同时使得单位晶圆面积产出的晶片数较少。

发明内容
为了克服现有技术中的不足之处，本发明的一目的为提供一种逻辑集成电路中扫描链的故障定位方法，其可有效地缩小晶片面积。
本发明的另一目的为提供一种逻辑集成电路中扫描链的故障定位方法，其可使单位晶圆面积产出较多的晶片数。
为达上述目的，本发明提供一种逻辑集成电路中扫描链的故障定位方法，该逻辑集成电路包括至少一扫描链，该扫描链由多个反向器所组成，其特征在于该方法包括一收集初始值步骤，该收集初始值步骤用以对于作为统计样本的多个组态相同的逻辑集成电路中的每一相对应扫描链集合撷取多个关联于反向器的初始值向量；一选定标准图样步骤，该选定标准图样步骤用以相互比较在同一个相对应扫描链集合中的初始值向量，以对于每一个相对应扫描链集合确认该初始值向量中具有固定值的元素，当该具有固定值的元素的数目达到一预定的百分比时，选定该具有固定值的元素作为该相对应扫描链集合的一标准图样；以及一故障定位步骤，该故障定位步骤则是用以相互比较一欲进行故障定位的逻辑集成电路中的扫描链的初始值向量与关联于该扫描链的标准图样，借以确定该欲进行故障定位的逻辑集成电路中的该扫描链是否具有故障的反向器。
另外，该故障定位步骤还包含在该欲进行故障定位的逻辑集成电路中的该扫描链被确定出具有故障的反向器时，定位出该故障的反向器。
再者，该故障定位步骤还包含在该欲进行故障定位的逻辑集成电路中的该扫描链被确定出具有故障的反向器时，参照一逻辑集成电路布局找出该故障逻辑集成电路的故障位置。
依本发明的逻辑集成电路中扫描链的故障定位方法，不需要在逻辑集成电路中设计多余的重置电路，同时逻辑集成电路的故障分析定位仍保有极高的准确度。因此可有效地缩小单一晶片的面积，并使单位晶圆面积可产出较多的晶片数。


图1显示现有技术中的逻辑集成电路的组态的示意图。
图2显示依据本发明的逻辑集成电路中扫描链的故障定位方法的流程图。
图3显示依据本发明的逻辑集成电路的组态的示意图。
图4显示作为统计样本的多个逻辑集成电路分布于单一晶圆及不同晶圆上的示意图。
组件符号说明1 已知的逻辑集成电路11重置电路121、122、123 扫描链1211、1221、1231 反向器1212、1222、1232 扫描链的输出13功能电路模块3 本发明的逻辑集成电路311、312、313 扫描链3111～3116反向器32功能电路模块33初始值向量41、42晶圆
411、421、422、423 晶片S21 收集初始值步骤S22 选定标准图样步骤S23 故障定位步骤具体实施方式
以下将参照附图，说明依本发明较佳实施例的逻辑集成电路中扫描链的故障定位方法，其中相同的组件将以相同的参照符号加以说明。
请参照图2，显示依据本发明的逻辑集成电路中扫描链的故障定位方法，其中逻辑集成电路包含至少一扫描链，每一扫描链由多个反向器组成。该方法包括一收集初始值步骤S21、一选定标准图样步骤S22、以及一故障定位步骤S23。
收集初始值步骤S21对于作为统计样本的多个组态相同的逻辑集成电路中的每一相对应扫描链集合撷取关联于反向器的初始值向量。举例而言，请参照图3，显示在统计样本中的一逻辑集成电路3，其包含多条扫描链311、312、与313以及多个功能电路模块32。扫描链311由6个反向器3111、3112、3113、3114、3115、与3116所组成。反向器3111、3112、3113、3114、3115、与3116的初始值按照扫描时钟的周期从逻辑集成电路3中读出。举例而言，扫描链311中的反向器3111、3112、3113、3114、3115、与3116的初始值按照扫描时钟的周期经由反向器3116输出。在此种情况下，最先输出的为反向器3116的初始值、然后依序为反向器3115、3114、3113、3112、与3111的初始值。举例而言，如图3所示，扫描链311的初始值向量(initial state vector)33为010101，其代表扫描链311中的反向器3111、3112、3113、3114、3115、与3116的初始值。同理，经过基于扫描链312与313的反向器数目所决定的特定的时间周期后，可分别获得扫描链312与313的关联于反向器的初始值向量。
如前所述，在本发明中使用多个组态相同的逻辑集成电路作为统计样本。举例而言，图4显示多个相同组态的逻辑集成电路，其中每一个以一矩形格来代表。该多个组态相同的逻辑集成电路可形成于不同晶圆上(例如晶圆41的晶片411以及晶圆42的晶片421)，或者形成于同一晶圆的不同位置上(例如晶圆42的晶片421、422、与423)。在此多个相同组态的逻辑集成电路中的多条扫描链可归类为多个相对应扫描链集合。收集初始值步骤S21针对每一矩形格中的每一扫描链撷取初始值向量，并且将属于同一个相对应扫描链集合中的初始值向量归类在一起，以便进行后续的步骤。
选定标准图样步骤S22从收集初始值步骤S21所收集的初始值向量中，相互比较在同一个相对应扫描链集合中的初始值向量，以确认初始值向量中具有固定值(逻辑0或逻辑1)的元素。理论上，在同一个相对应扫描链集合中的初始值向量应该彼此相同。然而，由于在集成电路制造过程中所无可避免的制造过程变动，在同一个相对应扫描链集合中的初始值向量实际上并非完全相同。因此，选定标准图样步骤S22利用统计的方式，对于每一个相对应扫描链集合确认初始值向量中的具有固定值的元素的位置及数目。当这些具有固定值的元素的数目达到一具有统计上意义的数值时，此等具有固定值的元素可用以代表关联于该扫描链的初始值向量。在下文中，此具有代表性的初始值向量称为标准图样(golden pattern)。
故障定位步骤S23则是将一欲进行故障定位的逻辑集成电路中的扫描链的初始值与关联于该扫描链的标准图样相互比较，借以确定该欲进行故障定位的逻辑集成电路中扫描链是否具有故障的反向器。在该欲进行故障定位的逻辑集成电路中扫描链被确定出具有故障的反向器时，该故障定位步骤S23同时可定位出该故障的反向器。
为使本发明的逻辑集成电路中扫描链的故障定位方法更容易了解，今举一实例加以说明。如下表1所示，假设有一逻辑集成电路，其中包含扫描链A、B、与C等等，并且用以组成扫描链A、B、与C的反向器数目分别为1045、900、与2000。依据本发明的方法，首先按照收集初始值步骤，以自动测试设备(Automatic Test Equipment，ATE)对于多个相同组态的逻辑集成电路收集扫描链A、B、与C等等的关联于反向器的初始值向量。
表1

接着，按照选定标准图样步骤，相互比较在同一个相对应扫描链集合中的每一初始值向量，以确认初始值向量中具有固定值(逻辑0或逻辑1)的元素。以表1中的扫描链A为例，在扫描链A的相对应扫描链集合中，初始值向量中固定为逻辑1的元素的数目为501，且固定为逻辑0的元素的数目为483。因此，合计初始值向量中具有固定值的元素的数目为984，占了扫描链A的初始值向量中所有元素数目的94.2％(＝984/1045×100％)。倘若假设当初始值向量中具有固定值的元素的数目超过所有元素数目的90％时，此等具有固定值的元素即可用以作为关联于扫描链的标准图样，则扫描链A的标准图样即被确定出。同理，扫描链B及扫描链C的标准图样亦按照相同的方式确定出。
在故障定位步骤中，首先以自动测试设备收集欲进行故障定位的逻辑集成电路中扫描链的初始值向量。然后，比较欲进行故障定位的逻辑集成电路中扫描链的初始值向量与该扫描链的标准图样，借以确定该欲进行故障定位的逻辑集成电路中扫描链是否具有故障的反向器。举例而言，表2显示欲进行故障定位的扫描链的初始值向量与标准图样中的一部分。从表2可知，在第54至第59反向器中，欲进行故障定位的扫描链的初始值向量与标准图样的数值彼此相同。然而，在第50至第53反向器中，欲进行故障定位的扫描链的初始值向量的数值则不同于标准图样的数值，且欲进行故障定位的扫描链中对应于第50至第53反向器的初始值皆为逻辑0。据此可推论出第53反向器的初始值在传递至第54反向器时发生故障，使得无论第50至第53反向器的初始值为何，在经过第54反向器后皆输出为逻辑0。
表2

若要进一步找出故障的原因，可参照该欲进行故障定位的逻辑集成电路的电路布局，以第53反向器至第54反向器的连接路径为起点，向外逐步找出故障的原因。故障出现的可能范围得包括第53反向器至第54反向器的连接路径，以及与该路径有等电位效应的所有金属导线。
依据本发明的逻辑集成电路中扫描链的故障定位方法，无须使用逻辑集成电路中的重置电路，可以有效地缩小单一晶片的面积，也使得单位晶圆可产出更多的晶片。此外，依据本发明的逻辑集成电路中扫描链的故障定位方法对于逻辑集成电路的故障分析定位有极高的准确度，能有效地将故障点定位出来。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何熟悉该项技术者均可依据上述本发明的实施例进行等效的修改，而不脱离其精神与范畴。例如，前述实施例以初始值向量中具有固定值的元素的数目超过所有元素数目的90％，作为标准图样的选用条件。然而，任何熟悉该项技术者可依据制造过程的条件或稳定性，或是逻辑集成电路的设计，调整其比例为80％或99％。另外，针对单一逻辑集成电路需监视几条扫描链，亦可依人力、逻辑集成电路的复杂度、制造的困难性等因素作适当的调整。故任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本发明的权利要求中。
权利要求
1.一种逻辑集成电路中扫描链的故障定位方法，该逻辑集成电路包括至少一扫描链，该扫描链由多个反向器所组成，其特征在于该方法包含一收集初始值步骤，用以对于作为统计样本的多个组态相同的逻辑集成电路中的每一相对应扫描链集合撷取多个关联于反向器的初始值向量；一选定标准图样步骤，用以相互比较在同一个相对应扫描链集合中的每一初始值向量，以对于每一个相对应扫描链集合确认初始值向量中的具有固定值的元素，当该具有固定值的元素的数目达到一预定的百分比时，选定该具有固定值的元素作为该相对应扫描链集合的一标准图样；以及一故障定位步骤，用以相互比较一欲进行故障定位的逻辑集成电路中的扫描链的初始值与关联于该扫描链的标准图样，借以确定该欲进行故障定位的逻辑集成电路中的该扫描链是否具有故障的反向器。
2.如权利要求1所述的逻辑集成电路中扫描链的故障定位方法，其特征在于该初始值向量由储存于该多个反向器中的每一个的数据所排列而成，该数据为逻辑0或逻辑1。
3.如权利要求1所述的逻辑集成电路中扫描链的故障定位方法，其特征在于该收集初始值步骤利用一自动测试设备而执行。
4.如权利要求1所述的逻辑集成电路中扫描链的故障定位方法，其特征在于该欲进行故障定位的逻辑集成电路中的扫描链的初始值是由一自动测试设备收集而得。
5.如权利要求1所述的逻辑集成电路中扫描链的故障定位方法，其特征在于该故障定位步骤还包含在该欲进行故障定位的逻辑集成电路中的该扫描链被确定出具有故障的反向器时，定位出该故障的反向器。
6.如权利要求1所述的逻辑集成电路中扫描链的故障定位方法，其特征在于该故障定位步骤还包含在该欲进行故障定位的逻辑集成电路中的该扫描链被确定出具有故障的反向器时，参照一逻辑集成电路布局找出该故障逻辑集成电路的故障位置。
7.如权利要求6所述的逻辑集成电路中扫描链的故障定位方法，其特征在于该故障逻辑集成电路的故障位置的范围包括所有与该故障的反向器相关的所有金属导线。
全文摘要
对于多个组态相同的逻辑集成电路中的每一相对应扫描链集合撷取多个关联于反向器的初始值向量。相互比较在同一个相对应扫描链集合中的初始值向量，以确认该初始值向量中具有固定值的元素。当该具有固定值的元素的数目达到一预定的百分比时，选定该具有固定值的元素作为该相对应扫描链集合的一标准图样。相互比较一欲进行故障定位的逻辑集成电路中的扫描链的初始值向量与关联于该扫描链的标准图样，借以确定该欲进行故障定位的逻辑集成电路中的该扫描链是否具有故障的反向器。
文档编号G01R31/28GK1531046SQ0311937
公开日2004年9月22日 申请日期2003年3月14日 优先权日2003年3月14日
发明者李俊, 任志彬, 杨明昌, 陈宏杰, 李 俊 申请人:矽统科技股份有限公司