DE19626103A1

DE19626103A1 - Fehlerbeurteilungssystem mit Erfassung von anomalem Strom und V-I-Charakteristika

Info

Publication number: DE19626103A1
Application number: DE19626103A
Authority: DE
Inventors: Masaru Sanada
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1997-01-02
Also published as: KR100188173B1; KR970003759A; US5889789A

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Beurteilen eines Feh lermodus in einer Halbleitervorrichtung wie einer inte grierten CMOS-Vorrichtung.

In einem ersten bekannten System zur Erfassung eines Feh lers bzw. Fehlermodus in einer Halbleitervorrichtung wird ein Elektronenstrahl auf die Vorrichtung eingestrahlt, und als Ergebnis wird ein Potentialplan od. dgl. durch Erfas sung von Sekundärelektronen erhalten, die von der Vorrich tung erzeugt werden. Dann wird ein Fehlermodus durch Beob achten der Vorrichtung mit einem optischen Mikroskop, durch Ätzen der Vorrichtung mit einem Laserstrahl oder durch Schneiden der Vorrichtung mit einem fokussierten Ionen strahl (FIB) erfaßt.

Da jedoch in dem ersten bekannten System die Erfassung ei nes Fehlermodus durch Verwendung einer physikalischen Ana lyse durchgeführt wird, wird eine lange Zeit benötigt, um einen Fehlermodus vollständig zu erfassen.

Ein zweites bekanntes System zur Erfassung eines Fehlermo dus in einer Halbleitervorrichtung verwendet ein optisches Emissionsmikroskop mit einer Funktion zur Sammlung erfaßten Lichtes (vgl. H. Ishizuka et al, "Study of Failure Analysis using Photoinspection", REAJ 4-th Symposium, Band 13, Nr. 3, Seiten 71-76, November 1991). Dies wird später im Detail erläutert.

Bei dem zweiten bekannten System sind jedoch die erfaßten Fehlermodi beispielsweise auf offene Fehler einer Gateelek trode, einen Leckfehler aufgrund Zerstörung einer Gateoxid schicht und auf einen Kurzschluß zwischen Verbindungen durch einen Leiter mit hohem Widerstand beschränkt. Es ist desweiteren nicht möglich, einen Fehlermodus akkurat abzu schätzen, da das Emissionsspektrum eines Fehlers ähnlich dem Emissionsspektrum eines anderen Fehlers ist. Desweite ren ist es notwendig, einen Fehlerpunkt vor der Analyse durch das optische Emissionsmikroskop zu spezifizieren. Falls sich desweiteren ein Fehlerpunkt unterhalb einer Lei tungsschicht befindet, ist es nicht möglich, das von einem solchen Fehlerpunkt erzeugte Licht zu erfassen, da das Licht durch die Leitungsschicht reflektiert wird. Wenn des weiteren ein Leckstrom, der durch den Fehlerpunkt fließt, so groß ist, daß er die Lichtintensität deutlich erhöht, ist es nicht möglich, das optische Emissionsmikroskop nor mal zu betreiben.

In einem dritten bekannten System zur Erfassung eines Feh lermodus in einer Halbleitervorrichtung wird ein Signalver lauf mittels eines Elektronenstrahls oder eines Laser strahls oder durch direktes Sondieren mit einer Metallnadel erhalten und mit einem simulierten Signalverlauf vergli chen. Falls der Signalverlauf sich von dem simulierten Si gnalverlauf unterscheidet, wird als Ergebnis eine Logiksi mulation durchgeführt, um den Fehlermodus zu erfassen.

Bei dem dritten bekannten System wird jedoch eine lange Zeit zur Erfassung des Fehlermodus benötigt, da eine lange Zeit erforderlich ist, das Resultat der Logiksimulation zu analysieren.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, in einfacher und schnel ler Weise einen Fehlermodus in einer Halbleitervorrichtung zu beurteilen.

Erfindungsgemäß werden in einem System zur Beurteilung ei nes Fehlermodus in einer Halbleitervorrichtung Funktions testmuster erzeugt und an die Halbleitervorrichtung über tragen. Falls ein anomaler Strom erfaßt wird, werden die V- I-Charakteristika der Halbleitervorrichtung erfaßt und dann mit den V-I-Bezugscharakteristika für einen speziellen Feh lermodus verglichen, wodurch beurteilt wird, daß der spezi fizierte Fehlermodus aufgetreten ist.

Die vorliegende Erfindung wird im Vergleich mit der bekann ten Technik aus der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines bekannten Fehlermoduserfassungsgerätes,

Fig. 2 ein Graph eines Emissionsspektrums, das in dem Gerät der Fig. 1 erhalten wird,

Fig. 3A ein Schaltungsdiagramm zur Erläuterung einer norma len CMOS-NOR-Schaltung mit zwei Eingängen,

Fig. 3 eine Wahrheitstabelle der Schaltung von Fig. 3A,

Fig. 4A ein Schaltungsdiagramm zur Erläuterung einer feh lerhaften CMOS-NOR-Schaltung mit zwei Eingängen,

Fig. 4B eine Wahrheitstabelle der Schaltung der Fig. 4A,

Fig. 5 ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Ausführungs beispiels des erfindungsgemäßen Fehlerbeurteilungsgerätes,

Fig. 6 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Betriebs des Computers der Fig. 5,

Fig. 7 ein V_DD-Zufuhr-Ruhestromdiagramm zur Erläuterung des Flußdiagramms der Fig. 6,

Fig. 8A und 8B Diagramme zur Erläuterung eines Beispiels von V-I-Charakteristika des Schrittes 603 der Fig. 6,

Fig. 9A und 9B Parametertabellen der V-I-Charakteristika der Fig. 8B,

Fig. 10 ein detailliertes Flußdiagramm des Schrittes 604 der Fig. 6,

Fig. 11A, 11B und 11C Beispiele von V-I-Charakteristika zur Erläuterung des Leitungsschichten-Fehlermodus der Fig. 10,

Fig. 11D ein Schaltungsdiagramm zur Erläuterung der V-I- Charakteristika der Fig. 11A,

Fig. 12A, 12B und 12C Diagramme zur Erläuterung von Bei spielen von V-I-Charakteristika zum Erläutern von Quer schnittstruktur-Fehlermodi der Fig. 10,

Fig. 12D ein Schaltungsdiagramm zur Erläuterung der V-I- Charakteristika der Fig. 12B,

Fig. 12E eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der V-I- Charakteristika der Fig. 12B,

Fig. 13A, 13B und 13C Diagramme zur Erläuterung von Bei spielen von V-I-Charakteristika zum Erklären von PN-Über gangs-Fehlermodi der Fig. 10,

Fig. 13D ein Schaltungsdiagramm zur Erläuterung der V-I- Charakteristika der Fig. 13B,

Fig. 13E eine Schnittdarstellung zum Erläuterung der V-I- Charakteristika der Fig. 13B,

Fig. 14A ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels der V-I- Charakteristika zum Erläutern eines Fehlermodus einer Simu lationsdefektvorrichtung von Fig. 10,

Fig. 14B ein Diagramm der V-I-Charakteristika der Schaltung der Fig. 14A,

Fig. 15A ein Diagramm eines ersten Beispiels der V-I-Cha rakteristika im Schritt 608 der Fig. 6,

Fig. 15B ein Schaltungsdiagramm zur Erläuterung eines Feh lermodus in einem ersten Beispiel der Fig. 15A,

Fig. 16 ein Diagramm eines zweiten Beispiels der V-I-Cha rakteristika im Schritt 608 der Fig. 6,

Fig. 17A, 17B und 17C Zeitablauf-Diagramme zur Erläuterung der Spannung, die der Vorrichtung der Fig. 5 angelegt wird,

Fig. 18 ein Diagramm eines dritten Beispiels der V-I-Cha rakteristika im Schritt 608 der Fig. 6,

Fig. 19 ein Diagramm zur Erläuterung eines vierten Bei spiels der V-I-Charakteristika im Schritt 608 der Fig. 6,

Fig. 20A ein Diagramm zur Erläuterung einer Konstanttempe raturkammer zum Einkapseln der Vorrichtung der Fig. 5 zum Erläutern eines fünften Beispiels der V-I-Charakteristika im Schritt 608 der Fig. 6,

Fig. 20B ein Diagramm zur Erläuterung des fünften Beispiels der V-I-Charakteristika im Schritt 608 der Fig. 6,

Fig. 21 ein Schaltungsdiagramm zum Erläutern eines Fehler modus in dem fünften Beispiel der Fig. 20B,

Fig. 22 ein Diagramm einer Lichtquellenkammer für die Vor richtung der Fig. 5 zum Erläutern eines sechsten Beispiels der V-I-Charakteristika im Schritt 608 der Fig. 6,

Fig. 23 ein Diagramm eines Ionenimplantationsgerätes für die Vorrichtung der Fig. 5 zum Erläutern eines siebten Bei spiels der V-I-Charakteristika im Schritt 608 der Fig. 6 und

Fig. 24 ein Diagramm eines Elektronenstrahlgerätes für die Vorrichtung der Fig. 5 zum Erläutern eines achten Beispiels der V-I-Charakteristika im Schritt 608 der Fig. 6.

Vor der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels wird ein bekanntes Fehlerdetektorgerät mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 erläutert (vgl. H. Ishizuka et al "Study of Failure Analysis using Photoinspection" REAJ Fourth Sympo sium, Band 13, Nr. 3, Seiten 71 bis 76, November 1991).

In Fig. 1 enthält ein Dunkelraum 100 eine Karte 1001 für eine zu testende Vorrichtung (DUT), eine CMOS-Halbleiter vorrichtung 1002, die auf der DUT-Karte 1001 montiert ist, ein optisches Emissionsmikroskop 1003, einen Bandpaßfilter 1004, eine Schriftverstärkerröhre (fontamplifier tube) 1005, die als Bildverstärker bezeichnet wird, und eine Ka mera 1006 mit einer ladungsgekoppelten Vorrichtung (CCD). Eine Konstantspannung wird durch eine Konstantspannungsver sorgung 101 der DUT-Karte 1001 zugeführt. Als Ergebnis wird schwaches Licht, das von einem reinen Fehlerpunkt der Halb leitervorrichtung 1002 erzeugt wird, über das optische Emissionsmikroskop 1003 und den Bandpaßfilter 1004 der Schriftverstärkerröhre 1005 zugeführt. Anschließend wird das schwache Licht durch die Schriftverstärkerröhre 1005 verstärkt und einer Bildverarbeitungseinheit 102 zum Analy sieren des verstärkten Lichtes zugeführt. Ein durch Analy sieren des verstärkten Lichtes erhaltenes Bild, d. h. ein Emissionsspektrum, wird auf einer Anzeigeeinheit 103 ange zeigt. In diesem Fall hat das optische Emissionsmikroskop 1003 eine Funktion zum Sammeln erfaßten Lichtes. Auf diese Weise kann ein Fehlermodus durch Beobachten des Emissions spektrums, das auf der Anzeigeeinheit 103 angezeigt wird, abgeschätzt werden.

Da jedoch bei dem Gerät der Fig. 1 die Wellenlänge des Bandpaßfilters 1004 auf beispielsweise 400 bis 1000 nm be schränkt ist, sind die zu erfassenden Fehlermodi beschränkt auf beispielsweise einen offenen Fehler einer Gateelek trode, einen Leckfehler aufgrund von Zerstörung einer Ga teoxidschicht und einen Kurzschluß zwischen Verbindungen eines Leiters mit hohem Widerstand. Desweiteren ist es bei dem Gerät der Fig. 1 nicht möglich, einen Fehlermodus genau abzuschätzen, da das Emissionsspektrum eines Fehlermodus dem Emissionsspektrum eines anderen Fehlermodus gleicht. Wie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist, ist das Emis sionsspektrum eines Gateisolierschichtfehlers, der mit A gekennzeichnet ist, ähnlich zu dem eines Gateelektrodenöff nungsfehlers, der durch B bezeichnet ist. Hinsichtlich der Fluktuation des Emissionsspektrums ist es somit schwierig, einen Fehlermodus von einem anderen Fehlermodus zu unter scheiden.

Es ist weiterhin erforderlich, vor der Analyse durch das optische Emissionsspektrum einen Fehlerpunkt zu spezifizie ren. Das bedeutet, daß das Emissionsspektrum des von dem Fehlerpunkt erzeugten Lichtes analysiert wird, nachdem ein Fehlerpunkt spezifiziert ist. Aufgrunddessen benötigt es eine lange Zeit, den Fehlermodus des Fehlerpunktes abzu schätzen.

Falls desweiteren ein Fehlerpunkt unterhalb einer Leitungs schicht liegt, ist es nicht möglich, das von einem solchen Fehlerpunkt erzeugte Licht zu erfassen, da das Licht durch die Leitungsschicht reflektiert wird.

Wenn desweiteren ein Leckstrom, der durch einen Fehlerpunkt fließt, so groß ist, daß er die Lichtintensität deutlich erhöht, ist es nicht möglich, das optische Emissionsmikro skop 1003 normal zu betreiben.

Im Folgenden wird das Prinzip der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Fig. 3A, 3B, 4A und 4B erläutert.

In Fig. 3A, die eine normale CMOS-NOR-Schaltung mit zwei Eingängen zeigt, sind P-Kanal-MOS-Transistoren Q_p1 und Q_p2 in Reihe zwischen einen Versorgungsanschluß V_DD und einen Ausgangsanschluß OUT geschaltet, und N-Kanal-MOS- Transistoren Q_n1 und Q_n2 sind parallel zwischen den Aus gangsanschluß OUT und einen Masseanschluß GND geschaltet. Die Transistoren Q_p1 und Q_n1 sind parallel zwischen den Ausgangsanschluß OUT und einen Masseanschluß GND geschal tet. Die Transistoren Q_p1 und Q_n1 werden durch die Spannung an einem Eingangsanschluß IN1 gesteuert, und die Transisto ren QP2 und QN2 werden durch die Spannung an einem Ein gangsanschluß IN2 gesteuert. Die Wahrheitstabelle der NOR- Schaltung der Fig. 3A ist in Fig. 3B dargestellt.

In Fig. 3A gibt es keinen V_DD-Ruhezufuhrstrom I_ddq, der vom Versorgungsanschluß V_DD zum Masseanschluß GND fließt. Das bedeutet, daß der V_DD-Ruheversorgungsstrom I_ddq in einem normalen Zustand ist.

In Fig. 4A, die eine fehlerhafte CMOS-NOR-Schaltung mit zwei Eingängen zeigt, sei angenommen, daß das Gate des N- Kanal-Transistors Q_n2 offen ist, so daß der N-Kanal-Transi stor QN2 normalerweise in einem Einschaltzustand ist. Wenn die Spannungen an den Eingangsanschlüssen IN1 und IN2 beide niedrig sind, fließt ein Eindringstrom, das heißt ein großer V_DD-Versorgungsruhestrom I_ddq. Das bedeutet, daß der V_DD-Versorgungsruhestrom I_ddq in einem anomalen Zustand ist.

Wenn in Fig. 4A die Spannungen an den Eingangsanschlüssen IN1 und IN2 beide niedrig sind, ergibt sich weiterhin die Spannung V_out an dem Ausgangsanschluß OUT zu

V_out = V_DD · (Z_n) / (2 · Z_p + Z_n)

wobei Z_p die Impedanz des P-Kanal-Transistors Q_p2 ist,
Z_n die Impedanz jedes N-Kanal-Transistors Q_n1 und Q_n2 ist und
V_th die logische Schwellspannung eines CMOS-Inverters ist.

Falls Z_p = Z_n, dann ist

V_out = (1/3) V_DD < V_th.

Aufgrunddessen ergibt sich für die NOR-Schaltung der Fig. 4A die Wahrheitstabelle der Fig. 4B.

Ganz allgemein fließt somit ein anomaler V_DD-Versorgungsru hestrom, falls eine Halbleitervorrichtung wie eine CMOS- Vorrichtung einen physikalischen Defekt aufweist (vgl. Sanada "New Application of Laser Beamt to Failure Analysis of LSI with Multi-Metal Layers", Microelektronics and Re liability, Band 33, Nr. 7, Seiten 993-1009, 1993, und M. Sanada, "Evaluation and Detection of CMOS-LSI with abnormal IDDQ", Microelektronics and Reliability, Band 35, Nr. 3, Seiten 619-629, 1995).

In Fig. 5, die ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er findung darstellt, bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine Halb leitervorrichtung wie eine CMOS-LSI-Schaltungsvorrichtung. Eine Spannung V wird durch eine Spannungserzeugungsschal tung 2 an einen Versorgungsspannungsanschluß V_DD der Vor richtung 1 angelegt, und ein Funktionstestmuster FTP wird durch eine Testmuster-Erzeugungsschaltung 3 an Eingänge der Vorrichtung 1 angelegt.

Die Spannung zwischen dem Versorgungsspannungsanschluß V_DD und dem Masseanschluß GND wird durch einen Spannungsdetek tor 4 erfaßt. Desweiteren wird ein von dem Versorgungsspan nungsanschluß V_DD zum Masseanschluß GND fließender Strom durch einen Stromdetektor 5 erfaßt. Eine Spannung V, die von dem Spannungsdetektor 4 erfaßt wurde, und ein Strom I, der durch den Stromdetektor 5 erfaßt wurde, werden einem Computer 6 und einem Kurvenfolger (curve tracer) 7 zum An zeigen einer V-I-Kurve, die von der Spannung V und dem Strom I abhängt, zugeführt.

Der Computer 6 ist aus einer Zentralverarbeitungseinheit CPU, einem Nur-Lese-Speicher (ROM) einem Freizugriffsspei cher RAM, einer Anzeigeeinheit und dgl. aufgebaut. Der Com puter 6 steuert die Spannungserzeugungsschaltung 2 und die Testmuster-Erzeugungsschaltung 3.

Der Betrieb des Computers 6 der Fig. 5 wird im Folgenden mit Bezug auf ein Flußdiagramm, das in Fig. 6 dargestellt ist, erläutert. Es soll festgestellt werden, daß die Test mustererzeugungsschaltung 3 einen ROM zum Speichern von Funktionstestmustern FTP aufweist, die eine Funktion einer Adresse ADD sind. Zunächst erzeugt im Schritt 601 die Test mustererzeugungsschaltung 3 ein spezifisches Funktionstest muster FTP. Es soll hier festgestellt werden, daß bei Be darf eine Anzahl spezifischer Funktionstestmuster erzeugt werden kann.

Im Schritt 602 wird festgestellt, ob ein Strom I, der als V_DD-Zufuhrruhestrom I_ddq bezeichnet wird, extrem groß ist, d. h. anomal ist, oder nicht. Wie konkret in Fig. 7 darge stellt ist, wird festgestellt, ob der Strom I_ddq größer ist als ein Bezugsstrom I_R, wenn die Funktionstestmuster FTP der Vorrichtung 1 zugeführt werden. Falls I_ddq < I_R ist (anomal), geht als Ergebnis die Steuerung zum Schritt 603 weiter. Anderenfalls geht die Steuerung direkt zum Schritt 609.

Im Schritt 603 werden V-I-Charakteristika erhalten, während das Funktionstestmuster FTP fixiert ist. Das bedeutet, wenn die Spannung V, die dem Versorgungsspannungsanschluß V_DD der Vorrichtung 1 zugeführt wird, allmählich ansteigt, kann ein Beispiel der V-I-Charakteristik erhalten werden, wie in Fig. 8A dargestellt ist. Dann werden singuläre Punkte a, b, c und d, die in Fig. 8B dargestellt sind, aus den V-I-Cha rakteristika extrahiert. Schließlich, wie in den Fig. 9A und 9B dargestellt ist, werden ein Gradientenwert α zwi schen den singulären Punkten a und b, ein Gradientenwert ß zwischen den singulären Punkten b und c und ein Gradienten wert y zwischen den singulären Punkten c und d berechnet. Das heißt, die Anzahl der Gradientenwerte ist die Anzahl der singulären Punkte minus 1. Desweiteren ist die Anzahl der singulären Punkte abhängig von den V-I-Charakteristika. Falls jedoch nur ein singulärer Punkt vorhanden ist, wird ein Gradientenwert zwischen diesem singulären Punkt und ei nem vorgegebenen Punkt auf den V-I-Charakteristika berech net. In Fig. 8B sind die V-I-Charakteristika beispielsweise durch vier singuläre Punkte a, b, c und d und drei Gradien tenwerte α, β, γ wiedergegeben. Als nächstes wird im Schritt 604 ein Fehlermodus durch Vergleichen der singulä ren Punkte und der Gradientenwerte der V-I-Charakteristika mit singulären Punkten und Gradientenwerten von vorgegebe nen Fehlermodi ein Fehlermodus beurteilt. Dies wird später im Detail erläutert.

Im Schritt 605 wird festgestellt, ob ein Fehlermodus im Schritt 604 erfaßt wurde oder nicht. Falls ein Fehlermodus erfaßt wurde, geht die Steuerung weiter zum Schritt 609.

Anderenfalls geht die Steuerung zu den Schritten 606, 607 und 608, die andere Beurteilungen von Fehlermodi durchfüh ren.

Im Schritt 606 wird eine physikalische Umgebung geändert oder beschleunigt. Im Schritt 607 werden V-I-Charakteri stika in einer geänderten physikalischen Umgebung in der gleichen Weise wie im Schritt 603 erhalten. Im Schritt 608 wird ein Fehlermodus abgeschätzt. Die Schritte 606, 607 und 608 werden später im Detail erläutert. Dann geht die Steue rung zum Schritt 609.

Dann ist der Ablauf der Fig. 6 durch den Schritt 609 been det.

Der Fehlerbeurteilungsschritt 604 der Fig. 6 wird im Fol genden mit Bezug auf die Fig. 10 erläutert.

Zunächst wird in einem Schritt 1001 festgestellt, ob ein Leitungsschichtfehler vorhanden ist oder nicht. Für diesen Fall sind eine oder mehrere V-I-Charakteristika, die einen Leitungsschichtfehler zeigen, wie in Fig. 11A, 11B und 11C dargestellt ist, als Datenbank in dem RAM des Computers 6 gespeichert. Es wird dann festgestellt, ob die singulären Punkte, die im Schritt 603 berechnet wurden, nahe an denen für einen Leitungsschichtfehler liegen oder nicht. Nur wenn die singulären Punkte nahe sind, wird festgestellt, ob die im Schritt 603 berechneten Gradientenwerte nahe an den Gra dientenwerten liegen, die einen Leitungsschichtfehler an zeigen. Falls die berechneten Gradientenwerte nahe an sol chen liegen, die einen Leitungsschichtfehler anzeigen, wird als Ergebnis die Steuerung im Schritt 1002 fortgesetzt, der bestimmt, daß ein Leitungsschichtfehler aufgetreten ist. Anschließend geht die Steuerung über den Schritt 1012 zum Schritt 605 der Fig. 5 zurück. Anderenfalls wird die Steue rung im Schritt 1003 fortgesetzt.

Es soll festgestellt werden, daß ein Leitungsschichtfehler zwangsweise in der Vorrichtung 1 unter Verwendung eines fo kussierten Ionenstrahls (FIB) oder eines fokussierten La serstrahls (FLB) erzeugt werden kann. Wie beispielsweise in Fig. 11D dargestellt ist, wird ein Offenfehler zwangsweise in der Gateelektrode eines P-Kanal-MOS-Transistors Q_p eines CMOS-Inverters erzeugt. Wenn in Fig. 11D eine hohe Ein gangsspannung dem CMOS-Inverter angelegt wird, ist der P- Kanal-MOS-Transistor Q_p in dem normalerweise eingeschalte ten Zustand, und ein N-Kanal-MOS-Transistor Q_n wird einge schaltet, so daß ein Eindringstrom durch die Transistoren Q_p und Q_n fließt. Auch beginnt ein solcher Eindringstrom zu fließen, wenn die Eingangsspannung die Schwellspannung von etwa 1,3 V des N-Kanal-MOS-Transistors Q_n erreicht. Deswei teren ist der Gradientenwert der V-I-Charakteristika von der Summe des Kanalwiderstandes des P-Kanal-MOS-Transistors Q_p und des Kanalwiderstandes des N-Kanal-MOS-Transistors Q_n abhängig. Somit hat ein Öffnungsfehler, der in Fig. 11D dargestellt ist, die in Fig. 11B gezeigte V-I-Charakteri stik, bei der zwei singuläre Punkte A und B erzeugt werden und der Gradientenwert dazwischen relativ groß ist.

Im Schritt 1003 wird festgestellt, ob ein Querschnitts strukturfehler vorhanden ist oder nicht. Für diesen Fall sind eine oder mehr V-I-Charakteristika, die einen Quer schnittsstrukturfehler anzeigen, was in Fig. 12A, 12B und 12C dargestellt ist, als eine Datenbank in dem RAM des Com puters 6 gespeichert. Es wird dann festgestellt, ob die singulären Punkte, die im Schritt 603 berechnet wurden, nahe an denen für einen Querschnittsstrukturfehler liegen oder nicht. Nur wenn die singulären Punkte naheliegen, wird festgestellt, ob die im Schritt 603 berechneten Gradienten werte nahe an den Gradientenwerten liegen, die einen Quer schnittstrukturfehler zeigen. Falls die berechneten Gradi entenwerte nahe an denen liegen, die einen Querschnitts strukturfehler zeigen, wird als Ergebnis die Steuerung im Schritt 1004 fortgesetzt, der bestimmt, daß ein Quer schnittsstrukturfehler aufgetreten ist. Anschließend geht die Steuerung über den Schritt 1012 zurück zum Schritt 605 der Fig. 5. Anderenfalls wird die Steuerung im Schritt 1005 fortgesetzt.

Es soll hier festgestellt werden, daß ein Querschnitts strukturfehler zwangsweise in der Vorrichtung 1 unter Ver wendung von FIB oder FLB erzeugt werden kann. Wie bei spielsweise in den Fig. 12D und 12E dargestellt ist, wird ein Kurzschlußfehler zwangsweise in einer Gateisolier schicht eines P-Kanal-MOS-Transistors Q_p eines CMOS-Inver ters durch Ausbilden eines Nadelloches darin, wie durch X dargestellt ist, erzeugt. Wenn eine geringe Eingangsspan nung dem CMOS-Inverter sowie seinem N-Kanal-MOS-Transistor Q_n1 zugeführt wird, fließt in Fig. 12D ein Eindringstrom von dem Spannungsversorgungsanschluß V_DD über das Nadelloch der Gateisolierschicht des P-Kanal-MOS-Transistors Q_p und das Drain des N-Kanal-MOS-Transistors Q_n2 zum Bestimmen seiner Eingangsspannung zu seiner Source, d. h. zum Massean schluß GND. Auch beginnt ein solcher Eindringstrom zu fließen, wenn die Gatespannung des N-Kanal-MOS-Transistors Q_n2 die Schwellspannung wie etwa 1,3 V des N-Kanal-MOS-Tran sistors Q_n2 erreicht. Desweiteren ist der Gradientenwert der V-I-Charakteristika abhängig von der Summe des Wider stands des Nadelloches der Gateisolierschicht des P-Kanal- MOS-Transistors Q_p und des Kanalwiderstandes des N-Kanal- MOS-Transistors Q_n2. Somit hat der Kurzschlußfehler, der in Fig. 12D dargestellt ist, die in Fig. 12B dargestellte V-I- Charakteristik, bei der ein singulärer Punkt erzeugt wird und der Gradientenwert relativ groß ist.

Im Schritt 1005 wird festgestellt, ob ein PN-Übergangsfeh ler vorhanden ist oder nicht. Für diesen Fall sind eine oder mehr V-I-Charakteristika, die einen PN-Übergangsfehler gemäß der Fig. 13A, 13B und 13C wiedergeben, als Daten bank in dem RAM des Computers 6 gespeichert. Es wird dann festgestellt, ob die singulären Punkte, die im Schritt 603 berechnet wurden, nahe an denen für einen PN-übergangsfehler liegen oder nicht. Nur wenn die singulären Punkte nahe liegen, wird festgestellt, ob die Gradientenwerte, die im Schritt 603 berechnet wurden, nahe an den Gradientenwerten liegen, die einen PN-Übergangsfehler zeigen. Falls die be rechneten Gradientenwerte nahe an denen liegen, die einen PN-übergangsfehler zeigen, wird die Steuerung als Ergebnis im Schritt 1006 fortgesetzt, der bestimmt, daß der PN-Über gangsfehler aufgetaucht ist. Anschließend geht die Steue rung über den Schritt 1012 zurück zum Schritt 605 der Fig. 5. Anderenfalls wird die Steuerung im Schritt 1007 fortge setzt.

Es soll festgestellt werden, daß ein PN-Übergangsfehler wie ein PN-Übergangskurzschluß und Legierungsnadeln, die durch eine eutektische Reaktion zwischen Silizium und Aluminium auftreten, zwangsweise in der Vorrichtung 1 durch Verwen dung von FIB, einem Elektronenstrahl (EB) oder einem Exci merlaser hergestellt werden kann. Zum Beispiel wird, wie in den Fig. 13D und 13E dargestellt ist, ein PN-Übergangs fehler zwangsweise in einem P-Kanal-MOS-Transistor Q_p eines CMOS-Inverters erzeugt. Im einzelnen wird ein PN-Übergang zwischen einem P-Drain des P-Kanal-MOS-Transistors Q_p und einem N-Bett zerstört, wie durch X in Fig. 13E dargestellt ist. Als Ergebnis ist ein geringer Widerstand R1 zwischen dem Drain und der Source des P-Kanal-MOS-Transitors Q_p vor handen. Wenn in Fig. 13 eine hohe Eingangsspannung dem CMOS-Inverter zugeführt wird, fließt ein Eindringstrom von dem Spannungsversorgungsanschluß V_DD über den Widerstand (das N-Bett) und das Drain des N-Kanal-MOS-Transistors Q_n zu seiner Source, das heißt zum Massenanschluß GND. Auch beginnt ein solcher Eindringstrom zu fließen, wenn die Eingangsspannung eine Schwellspannung wie etwa 1,3 V des N- Kanal-MOS-Transistors Q_n erreicht. Desweiteren ist der Gra dientenwert der V-I-Charakteristika abhängig von dem Kanal widerstand des N-Kanal-MOS-Transistors Q_n, Somit hat ein PN-Übergangsfehler, der in Fig. 13D und 13E dargestellt ist, die in Fig. 13B dargestellte Charakteristik, bei der ein singulärer Punkt erzeugt ist und der Gradientenwert sehr groß ist.

Im Schritt 1007 wird festgestellt, ob ein Momentandefekt- Vorrichtungsfehler (actual fault device failure) vorhanden ist oder nicht. Für diesen Fall sind eine oder mehrere V-I- Charakteristika, die einen Momentandefekt-Vorrichtungsfeh ler anzeigen, als eine Datenbank in dem RAM des Computers 6 gespeichert. Es wird dann festgestellt, ob die im Schritt 603 berechneten singulären Punkte nahe an denen für einen Momentandefektvorrichtungsfehler liegen. Nur wenn die sin gulären Punkte naheliegen, wird festgestellt, ob die im Schritt 603 berechneten Gradientenwerte nahe an den Gradi entenwerten liegen, die einen Momentandefektvorrichtungs fehler anzeigen. Falls die berechneten Gradientenwerte nahe an denen liegen, die einen Momentandefektvorrichtungsfehler anzeigen, geht die Steuerung zum Schritt 1008, der fest stellt, daß ein Momentandefektvorrichtungsfehler aufgetre ten ist. Anschließend geht die Steuerung über den Schritt 1012 zurück zum Schritt 605 der Fig. 5. Anderenfalls geht die Steuerung weiter zum Schritt 1009.

Um beispielsweise den Widerstand von Source-Drain-Elektro den zu reduzieren, wurde eine Silizidstruktur aus polykri stallinem Silizium und einem Refraktormetall wie Pt und Ti für die Source/Drain-Elektroden verwendet. In diesem Fall können die Source/Drain-Elektroden von einer Isolierschicht abgeschält werden und eine Legierungsnadel verursachen, so daß ein Leckstrom zwischen einem flachen Bereich vom N-Typ (P-Typ) und seinem umgebenden Bett vom P-Typ (N-Typ) fließt und ein Kurzschluß zwischen ihnen auftritt. In diesem Fall fließt ein Eindringstrom durch die Vorrichtung 1.

Im Schritt 1009 wird festgestellt, ob ein Simulationsfehler (simulated failure) vorhanden ist oder nicht. Für diesen Fall sind eine oder mehrere V-I-Charakteristika, die einen Simulationsdefektvorrichtungsschichtfehler anzeigen, als eine Datenbank in dem RAM des Computers 6 gespeichert. Des halb wird festgestellt, ob die im Schritt 603 berechneten singulären Punkte nahe an denen für einen Simulationsfehler liegen. Nur wenn die singulären Punkte naheliegen wird festgestellt, ob die im Schritt 603 berechneten Gradienten werte nahe an den Gradientenwerten liegen, die einen Simu lationsdefektvorrichtungsfehler anzeigen. Falls die berech neten Gradientenwerte nahe an denen liegen, die einen Simu lationsdefektvorrichtungsschichtfehler anzeigen, geht die Steuerung zum Schritt 1010, der bestimmt, daß ein Simulati onsdefektvorrichtungsfehler aufgetreten ist. Anschließend geht die Steuerung über den Schritt 1012 zum Schritt 605 der Fig. 5. Andernfalls geht die Steuerung weiter zum Schritt 1011.

Es sei beispielsweise angenommen, daß die Ausgänge der bei den CMOS-Inverter 1401 und 1402 kurzgeschlossen sind, wie in Fig. 14A dargestellt ist. Wenn in diesem Fall der Aus gangspegel des CMOS-Inverters 1401 dem des CMOS-Inverters 1402 entgegengesetzt ist, fließt ein Strom durch sie. Auf grunddessen beginnt ein Eindringstrom zu fließen, wenn die Spannung V_DD die Schwellspannung des P-Kanal-MOS-Transi stors oder des N-Kanal-MOS-Transistors erreicht, beispiels weise 1,3 V. Da desweiteren die Impedanz Z_n des N-Kanal- MOS-Transistors normalerweise doppelt so groß ist wie die Impedanz Z_p des P-Kanal-MOS-Transistors, ist der Gradient wert der V-I-Charakteristika etwa 3Z_p. Auf diese Weise wer den die in Fig. 14B dargestellten V-I-Charakteristika, bei denen ein singulärer Punkt erzeugt wird und ein Gradienten wert 3Z_p erzeugt wird, als eine Datenbank in dem RAM des Computers 6 gespeichert.

Im Schritt 1011 wird ein Flag FX auf "0" eingestellt, wäh rend in dem Schritt 1012 das Flag FX auf "1" eingestellt wird. Somit wird im Schritt 605 der Fig. 6 die Bestimmung eines Fehlermodus durch Feststellung ausgeführt, ob das Flag FX auf "1" oder "0" ist.

Ein erstes Beispiel des Umgebungsänderungs-oder-beschleuni gungsschritts 606, des V-I-Charakteristika-Erfassungs schrittes 607 und eines Fehlerbeurteilungsschritts 608 der Fig. 6 wird mit Bezug auf die Fig. 15A und 15B erläu tert.

Im Schritt 606 wird eine definierte Spannung dem Spannungs versorgungsanschluß V_DD für eine vorgegebene Zeitspanne an gelegt. Anschließend, im Schritt 607, werden V-I-Charakte ristika in gleicher Weise wie im Schritt 604 erhalten. Dann wird im Schritt 608 festgestellt, ob die singulären Punkte und die Gradientenwerte, die im Schritt 607 berechnet wur den, nahe an speziellen Werten liegen, die die V-I-Charak teristika angeben, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 15A dargestellt ist. Nur wenn die singulären Punkte und die berechneten Gradientenwerte nahe an den speziellen Werten liegen, wird als Ergebnis bestimmt, daß ein spezieller Feh lermodus aufgetreten ist. Dann geht die Steuerung zum Schritt 609 der Fig. 6.

Wie in Fig. 15B dargestellt ist, wo beispielsweise der spe zielle Fehler, der in Fig. 15A dargestellt ist, auftreten kann, sind Impedanzelemente Z1 und Z2 parallel zwischen den Versorgungsspannungsanschluß V_DD und einen Knoten N ge schaltet, und ein Impedanzelement Z ist zwischen den Knoten N und den Masseanschluß GND geschaltet. In Fig. 15B sei an genommen, daß der Knoten N fehlerhaft ist. In diesem Fall fließt zunächst ein Eindringstrom I₁ von dem Spannungsver sorgungsanschluß V_DD über das Impedanzelement Z₁, den Kno ten N und das Impedanzelement Z zum Masseanschluß GND. Nach dem Anlegen der definierten Spannung wird jedoch die Impe danz um den Knoten N herum reduziert, ein Eindringstrom I₂ fließt von dem Spannungsversorgungsanschluß V_DD über das Impedanzelement Z2, den Knoten N und das Impedanzelement Z zum Masseanschluß GND. Somit tritt eine Änderung in den V- I-Charakteristika auf, die in Fig. 15A dargestellt ist, die den Eindringstrom, d. h. den V_DD-Versorgungsruhestrom I_ddq, erhöht.

Ein zweites Beispiel des Umgebungsbeschleunigungsschrittes 606, des V-I-Charakteristika-Detektionsschrittes 607 und des Fehlerbeurteilungsschrittes 608 der Fig. 3 wird im Fol genden mit Bezug auf Fig. 16 erläutert.

Im Schritt 606 wird der Eindringstrom auf einen definierten Wert für eine vorgegebene Zeitspannung gesteuert. Dann wer den im Schritt 607 in gleicher Weise wie im Schritt 604 V- I-Charakteristika erhalten. Anschließend wird im Schritt 608 festgestellt, ob die singulären Punkte und die Gradien tenwerte, die im Schritt 607 berechnet wurden, nahe an spe ziellen Werten liegen, die die V-I-Charakteristika angeben, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 16 angegeben ist. Nur wenn die singulären Punkte und die berechneten Gradien tenwerte nahe an den speziellen Werten liegen, wird als Er gebnis festgestellt, daß ein spezieller Fehlermodus aufge treten ist. Anschließend geht die Steuerung zum Schritt 609 der Fig. 6.

Es soll festgestellt werden, daß das zweite Beispiel effek tiv ist, da Unterbrechungen aufgrund von Elektromigration, die in schwachen Verbindungen auftreten, und andere Fehler modi verursacht werden.

Somit tritt in dem zweiten Beispiel eine Änderung der V-I- Charakteristika auf, die in Fig. 16 dargestellt ist, die den Eindringstrom, d. h. den V_DD-Versorgungsruhestrom I_ddq, erhöht.

Ein drittes Beispiel des Umgebungsbeschleunigungsschrittes 606, des V-I-Charakteristika-Erfassungsschrittes 607 und des Fehlerbeurteilungsschrittes 608 der Fig. 6 wird mit Be zug auf die Fig. 17A, 17B, 17C und 18 erläutert.

Im Schritt 606 steuert der Computer 6 die Spannungserzeu gungsschaltung 2 derart, daß eine Pulsspannung, die in Fig. 17A dargestellt ist, einer Spannung V, die in Fig. 17B dar gestellt ist, überlagert wird. Als Ergebnis erzeugt die Spannungserzeugungsschaltung 2 eine pulsförmige Spannung, die in Fig. 17C dargestellt ist. Da die Vorwärtsvorspannung eines PN-Übergangs im allgemeinen bei 0,65 bis 0,7 V liegt, ist in diesem Fall die Amplitude der Pulsspannung, die in Fig. 17A dargestellt ist, vorzugsweise geringer als etwa 0,5 V. Im Schritt 607 werden dann VI-Charakteristika in der gleichen Weise wie im Schritt 604 erhalten. Dann wird im Schritt 608 festgestellt, ob die singulären Punkte und die Gradientenwerte, die im Schritt 607 berechnet wurden, nahe an den speziellen Werten liegen, die die V-I-Charakteri stika zeigen, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 18 dargestellt ist. Nur wenn die singulären Punkte und die be rechneten Gradientenwerte nahe an den speziellen Werten liegen, wird festgestellt, daß ein Spezialfehlermodus auf getreten ist. Dann geht die Steuerung zum Schritt 609 der Fig. 6 weiter.

Beispielsweise werden in dem dritten Beispiel die V-I-Cha rakteristika von der durchgezogenen Linie zu der gestri chelten Linie geändert, wie in Fig. 18 dargestellt ist. Das heißt, Spitzen bei 0,2 V und 1,8 V zeigen, daß ein PN-über gang im Wege des Eindringstroms vorwärts vorgespannt ist.

Dieser vorwärtsgespannte Zustand eines solchen PN-Übergangs bedeutet, daß ein physikalischer Defekt in einem Halblei tersubstrat vorhanden ist oder ein Kurzschluß zwischen ei nem Bett und einer Verbindung aufgetreten ist. Auf diese Weise tritt eine Änderung in den V-I-Charakteristika auf, wie in Fig. 18 dargestellt ist, die den Eindringstrom, das heißt den V_DD-Versorgungsruhestrom I_ddq, erhöht.

Ein viertes Beispiel des Umgebungsbeschleunigungsschrittes 606, des V-I-Charakteristika-Detektorschrittes 607 und des Fehlerabschätzschrittes 608 der Fig. 6 wird im Folgenden mit Bezug auf die Fig. 19 erläutert.

In dem Schritt 606 steuert der Computer 6 die Spannungser zeugungsschaltung 2 derart, daß ihre Spannung V umgekehrt wird. Dann werden in dem Schritt 607 die V-I-Charakteri stika in derselben Weise wie im Schritt 604 erhalten. An schließend wird im Schritt 608 festgestellt, ob die Singu lärpunkte und die Gradientenwerte, die im Schritt 607 be rechnet wurden, nahe an den speziellen Werten liegen, die die V-I-Charakteristika zeigen, die durch die gestrichelte Linie in Fig. 19 dargestellt ist. Nur wenn die singulären Punkte und die berechneten Gradientenwerte nahe an den Spe zialwerten liegen, wird festgestellt, daß ein Spezialfeh lermodus wie ein Kurzschluß zwischen einem Spannungsversor gungsanschluß V_DD und dem Massenanschluß GND oder ein PN- Übergangsdurchbruch aufgetreten sind. Dann geht die Steue rung weiter zum Schritt 609 der Fig. 6.

Es soll festgestellt werden, daß die durchgezogene Linie in Fig. 19 einen normalen Zustand anzeigt.

Auf diese Weise tritt eine Änderung in den V-I-Charakteri stika auf, die in Fig. 19 dargestellt ist, die den Ein dringstrom, das heißt den V_DD-Versorgungsruhestrom I_ddq er höht.

Ein fünftes Beispiel des Umgebungsbeschleunigungsschrittes 606, des V-I-Charakteristika-Detektorschrittes 607 und des Fehlermodus-Beurteilungsschrittes 608 der Fig. 6 wird im Folgenden mit Bezug auf die Fig. 20A, 20B und 21 erläu tert.

Wie in Fig. 20A dargestellt ist, wird die Vorrichtung 1 vorher in eine Konstanttemperaturkammer 2001 eingebracht, deren Temperatur durch den Computer 6 gesteuert wird.

Im Schritt 606 steuert der Computer 606 die Temperatur der Konstanttemperaturkammer 2001 derart, daß diese Temperatur nahe an einen vorgegebenen Wert gebracht wird. Anschließend werden im Schritt 607 V-I-Charakteristika in derselben Weise wie im Schritt 604 erhalten. Dann wird im Schritt 608 festgestellt, ob die singulären Punkte und die Gradienten werte, die im Schritt 607 berechnet wurden, nahe an den speziellen Werten liegen, die die V-I-Charakteristika auf zeigen, die durch die gestrichelte Linie in Fig. 20B ange geben sind. Nur wenn die singulären Punkte und die berech neten Gradientenwerte nahe an den speziellen Werten liegen, wird festgestellt, daß ein Spezialfehlermodus aufgetreten ist. Dann geht die Steuerung weiter zum Schritt 609 der Fig. 6.

Wie in Fig. 20B dargestellt ist, werden somit in dem fünf ten Beispiel die V-I-Charakteristika von der durchgezogenen Linie zu der gestrichelten Linie geändert, falls ein Öff nungsfehler einer Gateelektrode oder ein PN-übergangsfehler in der Vorrichtung 1 vorhanden ist. Im allgemeinen ist der Widerstand eines Kanals umso größer, je höher die Tempera tur der Konstanttemperaturkammer 2001 ist. Desweiteren, de sto höher ist die Temperatur der Konstanttemperaturkammer 2001 ist, desto kleiner ist die Schwellspannung. Ein Bei spiel dieses Fehlers ist in Fig. 21 dargestellt.

Gemäß Fig. 21 besteht ein CMOS-Inverter aus einem P-Kanal- MOS-Transistor Q_p und einem N-Kanal-MOS-Transistor Q_n, und ein Öffnungsfehler tritt in der Gateelektrode des P-Kanal- MOS-Transistors Q_p auf. Wenn in diesem Fall eine hohe Ein gangsspannung dem CMOS-Inverter eingegeben wird, ist der P- Kanal-MOS-Transistor Q_p normalerweise im Einschaltzustand, und der N-Kanal-MOS-Transistor ist eingeschaltet, so daß ein Eindringstrom durch sie fließt. Wenn desweiteren die Temperatur der Konstanttemperatur 2001 erhöht wird, wird der Kanalwiderstand des normalerweise eingeschalteten P-Ka nal-MOS-Transistors Q_p erhöht, und die Schwellspannung des N-Kanal-MOS-Transistors Q_n wird vermindert. Als Ergebnis tritt eine Änderung in den V-I-Charakteristika auf, die in Fig. 20B dargestellt sind, die den Eindringstrom, d. h. den V_DD-Versorgungsruhestrom I_ddq, erhöhen.

Ein sechstes Beispiel des Umgebungsbeschleunigungsschrittes 606, des V-I-Charakteristika-Detektorschrittes 607 und des Fehlermodus-Beurteilungsschrittes 608 der Fig. 6 wird im Folgenden mit Bezug auf die Fig. 22 erläutert.

Wie in Fig. 22 dargestellt ist, wird die Vorrichtung 1 vor her unter eine Lichtquelle 2201 gebracht, die durch den Computer 6 gesteuert wird.

In dem Schritt 606 schaltet der Computer 6 die Lichtquelle 2201 ein. Anschließend werden in dem Schritt 607 die V-I- Charakteristika in derselben Weise wie im Schritt 604 er halten. Dann wird im Schritt 608 festgestellt, ob die sin gulären Punkte und die Gradientenwerte, die im Schritt 607 berechnet wurden, nahe an speziellen Werten liegen. Nur falls die singulären Punkte und die berechneten Gradienten werte nahe an den speziellen Werten liegen wird festge stellt, daß ein Spezialfehlermodus aufgetreten ist. Dann geht die Steuerung zum Schritt 609 der Fig. 6 weiter.

Wenn beispielsweise Licht auf die Vorrichtung 1 einge strahlt wird, werden Elektronen in der Nähe von PN-Übergän gen aktiviert, so daß die Impedanz zwischen dem Spannungs versorgungsanschluß V_DD und dem Masseanschluß GND abnimmt und die Schwellspannung der PN-Übergänge abnimmt. Auf diese Weise tritt eine Änderung der V-I-Charakteristika auf, die den Eindringstrom, d. h. den V_DD-Versorgungsruhestrom I_ddq, erhöht.

Ein siebtes Beispiel des Umgebungsbeschleunigungsschrittes 606, des V-I-Charakteristika-Detektorschrittes 607 und des Fehlermodus-Beurteilungsschrittes 608 der Fig. 6 wird im folgenden mit Bezug auf die Fig. 23 erläutert.

Wie in Fig. 23 dargestellt ist, wird die Vorrichtung 1 vor her in einen Vakuum-Spiegelzylinder 2301 mit einer Ionen quelle 2302 eingebracht, die durch den Computer 6 gesteuert wird.

Im Schritt 606 aktiviert der Computer 6 die Ionenquelle 2302. Dann werden in dem Schritt 607 V-I-Charakteristika in derselben Weise wie im Schritt 604 erhalten. Anschließend wird im Schritt 608 festgestellt, ob die singulären Punkte und die Gradientenwerte, die im Schritt 607 berechnet wur den, nahe an speziellen Gradientenwerten liegen. Nur wenn die singulären Punkte und die berechneten Gradientenwerte nahe an den speziellen Werten liegen, wird festgestellt, daß ein Spezialfehlermodus aufgetreten ist. Anschließend geht die Steuerung zum Schritt 609 der Fig. 6 weiter.

Wenn beispielsweise Ionen auf die Vorrichtung 1 aus einem CMOS-Inverter, der in Fig. 21 dargestellt ist, eingestrahlt werden, sammeln sich Ionen in der Gateelektrode des P-Ka nal-MOS-Transistors Q_p derart, daß der P-Kanal-MOS-Transi stor Q_p ausgeschaltet wird, wodurch der Eindringstrom redu ziert wird. Auf diese Weise tritt eine Änderung der V-I- Charakteristika auf, die den Eindringstrom, d. h. den V_DD- Versorgungsruhestrom I_ddq, vermindern.

Ein achtes Beispiel des Umgebungsbeschleunigungsschrittes 606, des V-I-Charakteristika-Detektorschrittes 607 und des Fehlermodus-Beurteilungsschrittes 608 der Fig. 6 wird im Folgenden mit Bezug auf die Fig. 24 erläutert.

Wie in Fig. 24 dargestellt ist, wird die Vorrichtung 1 vor her in einen Vakuum-Spiegelzylinder 2001 mit einer Elektro nenkanone 2402 eingebracht, die durch den Computer 6 ge steuert wird.

Im Schritt 606 aktiviert der Computer 6 die Elektronenka none 2402. Dann werden im Schritt 607 die V-I-Charakteri stika in derselben Weise wie im Schritt 604 ermittelt. Dann wird im Schritt 608 festgestellt, ob die singulären Punkte und die Gradientenwerte, die im Schritt 607 berechnet wur den, nahe an speziellen Werten liegen. Nur wenn die singu lären Punkte und die berechneten Gradientenwerte nahe an den speziellen Werten liegen, wird festgestellt, daß ein Spezialfehlermodus aufgetreten ist. Dann geht die Steuerung weiter zum Schritt 609 der Fig. 6.

Wenn beispielsweise Elektronen auf die Vorrichtung 1 aus einem CMOS-Inverter, der in Fig. 21 dargestellt ist, einge strahlt werden, sammeln sich Elektronen in der Gateelek trode des P-Kanal-MOS-Transistors Q_p derart, daß der P-Ka nal-MOS-Transistor Q_p eingeschaltet wird, wodurch der Ein dringstrom erhöht wird. Andererseits sei angenommen, daß die Gateelektrode des N-Kanal-MOS-Transistors Q_n offen ist. In diesem Fall sammeln sich Elektronen in der Gateelektrode des N-Kanal-MOS-Transistors Q_n derart, daß der N-Kanal-MOS- Transistor Q_n ausgeschaltet wird, wodurch der Eindringstrom reduziert wird. Auf diese Weise tritt eine Änderung in den V-I-Charakteristika auf, die den Eindringstrom, d. h. den V_DD-Versorgungsruhestrom I_ddq, vermindern oder erhöhen.

Wie vorstehend beschrieben wurde, kann erfindungsgemäß ein Fehlermodus eine Halbleitervorrichtung in einfacher und schneller Weise ohne Zerstörung der Vorrichtung beurteilt werden.

Claims

1. System zur Erfassung eines Fehlermodus in einer Halbleitervorrichtung (1) mit:
Mitteln (3) zum Erzeugen zumindest eines Funktionstestmusters (FTP) und zum übermitteln des Funktionstestmusters an die Halbleitervorrichtung,
Mitteln (5) zur Erfassung eines anomalen Stromes, der durch die Halbleitervorrichtung fließt,
Mitteln (2, 4, 5, 6) zur Erfassung von V-I-Charakteristika der Halbleitervorrichtung, wenn der anomale Strom durch die Halbleitervorrichtung fließt, und
Mitteln zum Vergleichen der V-I-Charakteristika mit V-I- Bezugscharakteristika für einen spezifizierten Fehlermodus zum Abschätzen, daß der spezifizierte Fehlermodus in der Halbleitervorrichtung aufgetreten ist, wenn die V-I- Charakteristika nahe an den V-I-Bezugscharakteristika liegen.

2. System nach Anspruch 1, wobei die Vergleichsmittel singuläre Punkte und Gradientenwerte der V-I-Charakteristika mit den singulären Punkten und Gradientenwerten der V- I-Bezugscharakteristika vergleichen.

3. System nach Anspruch 1, wobei der spezifizierte Fehlermodus auf einem physikalischen Fehler basiert, der zwangsweise in einer Halbleitervorrichtung erzeugt wurde.

4. System nach Anspruch 1, wobei der spezifizierte Fehlermodus ein Leitungsschichtfehler ist.

5. System nach Anspruch 1, wobei der spezifizierte Fehlermodus ein Querschnittsstrukturfehler ist.

6. System nach Anspruch 1, wobei der spezifizierte Fehlermodus ein PN-Übergangsfehler ist.

7. System nach Anspruch 1, wobei der spezifizierte Fehlermodus ein Momentandefekt- Vorrichtungsfehler ist.

8. System nach Anspruch 1, wobei der spezifizierte Fehlermodus ein Simulationsdefektvorrichtungsfehler ist.

9. System nach Anspruch 1, mit weiterhin Mitteln zum Ändern der Umgebung der Halbleitervorrichtung, wobei die Mittel zum Erfassen der V- I-Charakteristika die V-I-Charakteristika erfassen, nach dem die Umgebung der Halbleitervorrichtung geändert wurde.

10. System nach Anspruch 9, wobei die Umgebungsänderungsmittel eine definierte Spannung für eine bestimmte Zeitspanne an die Halbleitervorrichtung anlegen.

11. System nach Anspruch 9, wobei die Umgebungsänderungsmittel einen durch die Halbleitervorrichtung fließenden Strom für eine bestimmte Zeitspannung auf einen definierten Wert steuern.

12. System nach Anspruch 9, wobei die Umgebungsänderungsmittel eine Pulsspannung einer Spannung addieren, die der Halbleitervorrichtung zugeführt wird.

13. System nach Anspruch 9, wobei die Umgebungsänderungsmittel die Polarität einer Spannung invertieren, die der Halbleitervorrichtung zugeführt wird.

14. System nach Anspruch 9, wobei die Umgebungsänderungsmittel die Temperatur der Halbleitervorrichtung ändern.

15. System nach Anspruch 9, wobei die Umgebungsänderungsmittel die Halbleitervorrichtung mit Licht bestrahlen.

16. System nach Anspruch 9, wobei die Umgebungsänderungsmittel die Halbleitervorrichtung mit Ionen bestrahlen.

17. System nach Anspruch 9, wobei die Umgebungsänderungsmittel die Halbleitervorrichtung mit Elektronen bestrahlen.

18. System nach Anspruch 1, wobei die Halbleitervorrichtung eine integrierte CMOS- Vorrichtung ist.