DE60105044T2

DE60105044T2 - Verfahren zur individualisierung eines elements einer integrierten schaltung

Info

Publication number: DE60105044T2
Application number: DE60105044T
Authority: DE
Inventors: Romain Desplats; Philippe Perdu
Original assignee: Centre National dEtudes Spatiales CNES
Current assignee: Centre National dEtudes Spatiales CNES
Priority date: 2000-06-28
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2021-06-27
Also published as: US20030174171A1; ATE274191T1; EP1327156B1; FR2811086B1; WO2002001239A1; FR2811086A1; US7190822B2; EP1327156A1; ES2227237T3; DE60105044D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Individualisierung eines Elements einer integrierten Schaltung.
Um die Analyse einer integrierten Schaltung vornehmen zu können, die auf einem Halbleiter-Substrat gebildet ist, ist es erforderlich, optischen Analysen der in Betrieb befindlichen Schaltung auszuführen, beispielsweise durch Lichtemissions-Mikroskopie oder mit Hilfe eines elektronischen Rastermikroskops.
Die FR 2 786 011 beschreibt ein graphisches Verfahren zum Vergleichen des Verhaltens von zwei integrierten Schaltungen. Eine graphische Operation wird an den Bildern der Schaltung ausgeführt (beispielsweise einem Elektronenstrahlbild), welche die Elemente der integrierten Schaltung mit einem unterschiedlichen Verhalten zeigt.
Es ist jedenfalls schwierig, auf der realen Schaltung den exakten Punkt der Schaltung festzustellen, an dem die Maßnahme durchzuführen ist. Diese Feststellung ist um so schwieriger, als in zahlreichen Fällen, beispielsweise bei den programmierbaren Schaltungen, die exakte Konfiguration der realen Schaltung nicht bekannt ist. Daher stehen reale Koordinaten der Bahnen der Schaltung nicht zur Verfügung. Außerdem ist die Größe der Bahnen der Schaltung oft kleiner als der Positionierungsfehler des Gerätes zur Beobachtung der Schaltung.
Im Gegensatz dazu steht der elektrische Schaltplan der Schaltung im Allgemeinen zur Verfügung, selbst wenn die reale Auslegung der Schaltung auf dem Halbleiter-Substrat nicht verfügbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Individualisierung eines Elements einer integrierten Schaltung vorzuschlagen, deren reale Auslegung nicht notwendigerweise bekannt ist, das es ausgehend von der theoretischen Auslegung der Schaltung ermöglicht, beispielsweise ein Maßnehmen direkt an der realen Schaltung an der Stelle des auf diese Weise individualisierten Elements der Schaltung durchzuführen.
Zu diesem Zweck ist der Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Individualisierung eines Elements einer integrierten Schaltung, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte enthält, die bestehen aus:

a) auf der Basis eines Schaltungsmodells einen Satz von Vektoren festlegen, von denen jeder einem theoretischen Funktionszeitpunkt der Schaltung während der Anwendung einer vorgegebenen Testsequenz entspricht, wobei die Koeffizienten jedes Vektors für den Zustand eines gleichen Satzes von Elementen der Schaltung repräsentativ sind, zu denen das zu individualisierende Element gehört;
b) ausgehend von einem Vergleich der Vektoren eine Zusammensetzung von logischen Operatoren definieren, die auf die Vektoren angewendet werden und es ermöglichen, den Koeffizienten zu extrahieren, der den zu individualisierenden Elementen entspricht;
c) Bilder der Schaltung während des Betriebs in den Augenblicken umsetzen, die den Vektoren entsprechen, auf welche die Zusammensetzung von logischen Operatoren angewendet wird; und
d) die umgesetzten Bilder gemäß einer Zusammensetzung von graphischen Operatoren, die der Zusammensetzung von logischen Operatoren entspricht, graphisch kombinieren.

Gemäß speziellen Ausführungsformen umfasst das Verfahren eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften:

– der Schritt b) des Definierens einer Zusammensetzung von logischen Operatoren umfasst einen rekursiven Schritt zum Vergleichen eines Vektors der Matrix und eines Vektorergebnisses, das aus einem vorherigen Vergleich erhalten wurde;
– der Schritt b) des Definierens einer Zusammensetzung von logischen Operatoren umfasst die Ausarbeitung eines Zweigs, dessen Knoten aus den Ergebnissen der ausgeführten Vergleiche gebildet werden;
– der Satz von Vektoren ist ein Satz von binären Vektoren, wobei die Koeffizienten für den logischen Zustand des damit verbundenen Schaltungselements repräsentativ sind;
– der Satz von Vektoren ist ein Satz von ternären Vektoren, wobei die Koeffizienten für eine Änderung des logischen Zustands des damit verbundenen Schaltungselements repräsentativ sind; und
– es enthält vor dem Schritt b) des Definierens einer Zusammensetzung von logischen Operatoren einen Klassifizierungsschrift für die Vektoren, um ihre Vielfalt zu erhöhen.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Individualisierung eines Elements einer integrierten Schaltung, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes umfasst:

– Mittel, um auf der Basis eines Schaltungsmodells einen Satz von Vektoren festzulegen, von denen jeder einem theoretischen Funktionszeitpunkt der Schaltung während der Anwendung einer vorgegebenen Testsequenz entspricht, wobei die Koeffizienten jedes Vektors für den Zustand eines gleichen Satzes von Elementen der Schaltung repräsentativ sind, zu denen das zu individualisierende Element gehört;
– Mittel, um ausgehend von einem Vergleich der Vektoren eine Zusammensetzung von logischen Operatoren zu definieren, die auf die Vektoren angewendet werden und es ermöglichen, den Koeffizienten zu extrahieren, der den zu individualisierenden Elementen entspricht;
– Mittel, um Bilder der Schaltung während des Betriebs in den Augenblicken umzusetzen, die den Vektoren entsprechen, auf welche die Zusammensetzung von logischen Operatoren angewendet wird; und
– Mittel, um die umgesetzten Bilder gemäß einer Zusammensetzung von graphischen Operatoren, die der Zusammensetzung von logischen Operatoren entspricht, graphisch zu kombinieren.

Die Erfindung ist mit Hilfe der folgenden Beschreibung, die nur als Beispiel angeführt wird und sich auf die folgenden Zeichnungen bezieht, besser verständlich, in denen:
1 ein Organigramm des Verfahrens zur Individualisierung eines Elements einer integrierten Schaltung gemäß der Erfindung ist;
2 eine Darstellung eines binären Zweigs ist, der im Lauf der Umsetzung des Algorithmus erhalten wird, der im Organigramm der 1 dargestellt ist;
3 eine Darstellung eines binären Zweigs ist, der die umzusetzenden Bildkombinationen zum Individualisieren der verschiedenen Elemente einer integrierten Schaltung darstellt;
4 eine Draufsicht eines Teils einer integrierten Schaltung ist;
5 bis 15 zu 4 analoge Ansichten während der Anwendung von verschiedenen Testvektoren an den Eingängen der Schaltung sind;
16 ein Organigramm der ersten Schritte des Verfahrens zur Individualisierung eines Elements einer integrierten Schaltung, ausgehend von einer ternären Matrix ist;
17 eine Darstellung eines Zweigs ist, der durch Umsetzen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgehend von einer ternären Matrix erhalten wird; und
18 ein Satz von verarbeiteten Bildern eines gleichen Teils einer integrierten Schaltung ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, auf einer vorhandenen integrierten Schaltung die exakte Position eines Elements der Schaltung aufzufinden, wie beispielsweise eine Bahn, ohne dass die exakte Auslegung der integrierten Schaltung bekannt ist. Die Auslegung der Schaltung wird im Allgemeinen mit dem englischen Begriff "Layout" bezeichnet.
Für die Umsetzung des Algorithmus ist es erforderlich, den elektrischen Schaltplan der integrierten Schaltung oder wenigstens den logischen Zustand der verschiedenen Bahnen der Schaltung in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Testsequenz zu kennen, die auf den Eingang der Schaltung angewendet wird.
Das Auffinden des fehlerhaften Elements erfolgt über ein Bild der Schaltung oder eines Teils des Schaltung. Dieses Bild wird verarbeitet, so dass nur das gesuchte Element gezeigt wird, indem dieses in Bezug auf die anderen Elemente, die normalerweise auf dem Bild der Schaltung zu sehen sind, individualisiert wird. Nachdem das gesuchte Element so auf einem Bild der Schaltung individualisiert ist, ist es ausgehend von den Koordinaten des Elements auf dem Bild möglich, die Position dieses Elements auf der eigentlichen integrierten Schaltung aufzufinden und damit eine Messvorrichtung exakt auf dem so identifizierten Element der Schaltung anzusetzen.
Das erfindungsgemäße Verfahren, dessen Algorithmus in 1 angegeben ist, umfasst drei aufeinander folgende Phasen.
Die erste Phase 1 besteht daraus, ausgehend von der theoretischen Auslegung der integrierten Schaltung eine Datenstruktur aufzubauen, die für die theoretische Funktion der Schaltung in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Testsequenz repräsentativ ist. Vorteilhafterweise weist diese Datenstruktur die Form einer Matrix M auf, deren Koeffizienten für den logischen Zustand eines Satzes von bestimmten Elementen der Schaltung während des Anwendens der vorgegebenen Testsequenz charakteristisch sind.
Diese erste Phase integriert vorher an der Matrix M ausgeführte Verarbeitungsvorgänge. Sie ermöglichen die Optimierung der Umsetzung der folgenden Phasen.
Die zweite Phase 2 besteht daraus, einen Zweig zu erhalten, dessen Struktur repräsentativ für die Verarbeitung ist, die an einem Satz von Bildern der in Betrieb befindlichen Schaltung ausgeführt werden muss, um eine Individualisierung eines vorgegebenen Elements der Schaltung auf einem verarbeiteten Bild zu erhalten, das durch Vergleichen gewisser Bilder der in Betrieb befindlichen Schaltung erhalten wurde.
Die dritte Phase 3 besteht daraus, Bilder der in Betrieb befindlichen integrierten Schaltung zu bestimmten Zeitpunkten umzusetzen, die von der vorgegebenen Testsequenz identifiziert werden, und diese Bilder gemäß einer Sequenz zu kombinieren, die von der Struktur des vorher erstellten Zweigs in Abhängigkeit von dem Element der Schaltung bereitgestellt wird, dessen Individualisierung gewünscht wird.
Der Algorithmus der 1 wird im Folgenden detailliert und in der Anwendung auf ein Beispiel, das jeden der Schritte veranschaulicht, beschrieben.
Während des ersten Schritts 10 der Phase 1 wird ein Satz von Elementen der integrierten Schaltung definiert, die potenziell auf einem Bild einer in Betrieb befindlichen Schaltung zu sehen sind. In dem hier betrachteten, sehr vereinfachenden Beispiel wird angenommen, dass zehn Elemente vorhanden sind und dass sie durch Bahnen gebildet sind, die in dem supraleitfähigen Material angeordnet sind. Diese Bahnen sind mit a₁ bis a₁₀ bezeichnet.
In der Praxis ist die gesamte Oberfläche der Schaltung in benachbarte Zonen aufgeteilt, die beispielsweise aus quadratischen benachbarten Oberflächen gebildet sind, die durch ein Raster begrenzt werden. Die so erhaltenen Bilder von nur einem Teil der integrierten Schaltung enthalten eine reduzierte Anzahl von potenziell sichtbaren Elementen. Diese Anzahl liegt bevorzugt zwischen 50 und 100 Elementen pro Bild.
Ausgehend vom elektrischen Schaltplan der Schaltung wird eine Computer-Simulation ihres Betriebs in Schritt 12 ausgeführt, um die logischen Zustände der Elemente a₁ bis a₁₀ während der Anwendung einer vorgegebenen Testsequenz auf den Eingang der integrierten Schaltung zu ermitteln.
Diese Testsequenz besteht darin, vorgegebene Eingangswerte gemäß einer ebenfalls vorgegebenen Abfolge anzuwenden. Zu jedem Zeitpunkt im Laufe des Betriebs der Schaltung, wie er durch das Computermodell simuliert wird, werden die logischen Zustände der Elemente a₁ bis a₁₀ in den Vektoren gespeichert, die mit b₁ bis b₁₀ bezeichnet sind. Jeder Vektor entspricht einem vorgegebenen Testzeitpunkt und seine Koeffizienten sind die logischen Zustände der Elemente a₁ bis a₁₀ zu diesem Zeitpunkt.
In dem betrachteten Beispiel werden nur zehn Vektoren b₁ bis b₁₀ berücksichtigt, die zehn Zeitpunkten von aufeinander folgenden Tests entsprechen. In der Praxis liegt die Zahl der berücksichtigten Testzeitpunkte zwischen 500 und 1000.
Am Ende der Umsetzung des Schritts 12 ermöglicht es die Computer-Simulation, eine binäre Matrix M zu erhalten, wie sie im Folgenden definiert ist.
Matrix M
In dieser Matrix werden die Vektoren b₁ bis b₁₀ in Zeilen dargestellt. Als Koeffizienten umfasst jeder von ihnen Koeffizienten, die für den logischen Zustand der Elemente a₁ bis a₁₀ repräsentativ sind.
Nach der Definition dieser Matrix M wird ein fakultativer Schritt 14 zum Umwandeln der binären Matrix in eine ternäre Matrix in Abhängigkeit vom Analysevorrichtungs-Typ umgesetzt, der für die Beobachtung der integrierten Schaltung im Betrieb verwendet werden muss.
Wenn die Analyse-Ausrüstung aus einem Lichtemissions-Mikroskop besteht, wird die ursprünglich gebildete binäre Matrix in diesem Zustand belassen, so dass der Schritt 14 ausgelassen wird. Wenn im Gegensatz dazu die Analyse-Ausrüstung aus einem Raster-Elektronenmikroskop besteht, wird aus der ursprünglich erstellten binären Matrix eine ternäre Matrix gebildet.
Für die folgende Beschreibung des Algorithmus wird angenommen, dass ein Lichtemissions-Mikroskop verwendet wird, so dass die binäre Matrix nicht in eine ternäre Matrix umgewandelt werden muss. Die Umsetzung des Schritts 14 wird am Ende der vollständigen Beschreibung des Algorithmus separat beschrieben.
In den folgenden Schritten 16 bis 20, mit welchen die Phase 1 abgeschlossen wird, werden im Vorfeld Verarbeitungen an der Matrix M vorgenommen, um die Geschwindigkeit der Umsetzung des Algorithmus zu erhöhen.
Insbesondere werden in Schritt 16 die Elemente, die in einem Bild des betrachteten Bereichs der Schaltung nicht präsent sind, unterdrückt. Dazu werden die Spalten, die potenziell nicht sichtbaren Elementen in dem betrachteten Bild entsprechen, unterdrückt. Beispielsweise werden während der Analyse mit einem Raster-Elektronenmikroskop nur die nicht sichtbaren Elemente berücksichtigt, die den verdeckten Metallbahnen entsprechen. Um festzustellen, ob ein Element sichtbar ist, wird die Entsprechung zwischen den Bezeichnungen der Elemente des elektrischen Schaltplans und den Nummern der entsprechenden Vielecke in dem "Layout" verwendet, vorausgesetzt, dass dieses zur Verfügung steht.
Wenn für ein gesuchtes Element kein oberes Vieleck aus Metall mit der entsprechenden "Layout"-Nummer vorhanden ist, wird die Spalte ausgeschlossen. In Schritt 18 werden die Zeilen und Spalten der Matrix miteinander verglichen. Die Zeilen oder identischen Spalten werden unterdrückt, um spätere unnötige Verarbeitungen zu vermeiden.
Im folgenden Schritt 20 werden die Vektoren, die den verschiedenen Testzeitpunkten entsprechen, so klassifiziert, dass ihre Vielfalt erhöht wird. Diese Klassifizierung mit dem Ziel, die Vielfalt zu erhöhen, besteht aus Permutationen zwischen den verschiedenen Zeilen der Matrix. Diese Vielfalt wird erhalten, indem die Vektoren in der Reihenfolge von der stärksten Gewichtung zur schwächsten Gewichtung klassifiziert werden, und anschließend die Vektoren reorganisiert werden, indem die Vektoren mit der stärksten Gewichtung und die Vektoren mit der schwächsten Gewichtung abgewechselt werden.
In dem betrachteten Beispiel zur Veranschaulichung der Umsetzung des Algorithmus wird angenommen, dass alle berücksichtigten Elemente potenziell in dem Bild vorhanden sind, so dass die Umsetzung des Schritts 16 problemlos erfolgt.
Die Schritte 16 bis 20 sind fakultativ. Hier wurden die Schritte 18 und 20 ausgelassen.
Am Ende der Phase 1 zum Definieren der Matrix M wird die Phase 2 zum Erstellen des binären Zweigs begonnen.
Während dieser Phase wird ein Satz von Ergebnisvektoren gebildet, die mit r_j bezeichnet sind. Diese Vektoren bilden die Knoten eines binären Zweigs, der in 2 dargestellt ist. Sie werden jeweils aus dem Ergebnis des Vergleichs gebildet, der zwischen einem Vektor b_i der Matrix M und einem anderen Ergebnisvektor r_j ausgeführt wird, welcher bereits erhalten wurde. Der Vergleich der Vektoren erfolgt Koeffizient für Koeffizient durch die Anwendung von zwei logischen Operatoren, die mit compa0 und compa1 bezeichnet sind. Die Wahrheitstabellen der zwei Operatoren compa0 und compa1 sind im Folgenden angegeben.
Für jede der Wahrheitstabellen sind die möglichen Werte für einen ersten Operanden X in der ersten Spalte angegeben, die möglichen Werte für einen zweiten Operanden Y sind in der zweiten Spalte angegeben, während das Ergebnis des logischen Operators, der auf die zwei betrachteten Operanden angewendet wird, in der letzten Spalte angegeben ist.
Die während der Umsetzung des Algorithmus erstellten Ergebnisvektoren werden durch Anwendung des einen oder des anderen der logischen Operatoren compa0 und compa1 auf einen der vorherigen Ergebnisvektoren r_j und auf einen der Vektoren b₁ der vorher gebildeten Matrix M erhalten. Daher weisen die Ergebnisvektoren r_j die gleiche Anzahl von Koeffizienten auf wie die Vektoren b₁ bis b₁₀ der Matrix.
Jeder Ergebnisvektor r_j entspricht einem verarbeiteten Bild des betrachteten Bereichs der Schaltung. Dieses verarbeitete Bild wird erhalten durch eine Kombination von realen Bildern, die von dem betrachteten Bereich der Schaltung zu verschiedenen Funktionszeitpunkten während der Anwendung der Testsequenz aufgenommen werden. Diese Bilder werden gemäß einer Sequenz kombiniert, die der Sequenz zum Erhalten des damit verbundenen Ergebnisvektors entspricht, und deren Beschreibung durch die Struktur des Zweigs angegeben wird.
Die Ergebnisvektoren werden durch die Umsetzung eines rekursiven Algorithmus erstellt, in dessen Verlauf jeder Ergebnisvektor mit einem Vektor der Matrix verglichen wird durch Anwendung des einen und des anderen der logischen Operatoren compa0 und compa1, und zwar so lange das so erhaltene Ergebnis sich von dem vorherigen Ergebnisvektor unterscheidet, auf den der logische Operator angewendet wird, und noch nicht betrachtete Vektoren in der Matrix M übrig sind.
Im Laufe ihrer Erstellung werden die Ergebnisvektoren r_j in dem binären Zweig angeordnet, in dem jeder neue berechnete Ergebnisvektor von dem Vektor abstammt, der als Operand für seine Berechnung gedient hat.
Der Zweig, der von der Matrix M ausgehend konstruiert wird, die als Beispiel angegeben ist, ist in 2 dargestellt. Für die Erstellung dieses Zweigs wird die rekursive Prozedur in Schritt 22 (1) initiiert, in dem ein erster Ergebnisvektor, der mit r₀ bezeichnet ist, aufgenommen wird, wobei alle seine Koeffizienten gleich 1 sind.
Die Berechnung der anderen Ergebnisvektoren erfolgt rekursiv in Schritt 24 und zwar, bis der Satz der Vektoren der Matrix M betrachtet worden ist, oder jeder der erhaltenen Ergebnisvektoren nicht mehr mit einem der Vektoren der Matrix verglichen werden kann mit einem Ergebnis, das sich von dem im Vergleich betrachteten Ergebnisvektor unterscheidet. Ein Abschlusstest für die Berechnung der Ergebnisvektoren wird daher in Schritt 26 ausgeführt.
Mit der als Beispiel betrachteten Matrix M wird der Algorithmus in folgender Weise angewendet.
Der Ergebnisvektor r₀ wird zunächst mit dem Vektor b₁ durch Anwendung der zwei logischen Operatoren compa1 und compa0 verglichen, um jeweils die Ergebnisvektoren r₁ und r₂ zu erhalten.
Die Werte von r₁ und r₂ werden in der folgenden Tabelle 1 angegeben.
Aus Gründen der Anschaulichkeit werden in der gesamten folgenden Beschreibung die Koeffizienten jedes Ergebnisvektors r_i, die nicht gleich Null sind, willkürlich mit dem Ganzen i verbunden, das als Index des Ergebnisvektors verwendet wird. In den Tabellen wird der angewendete logische Operator in der letzten Spalte angegeben.
Tabelle 1
Die Anwendung der logischen Operatoren compa0 und compa1 auf die Vektoren r₀ und b₁ ermöglicht es, die zwei Knoten des Zweigs zu erhalten, die von der Wurzel r₀ abhängen. Jeder Zweig des Zweigs ist mit einem der logischen Operatoren compa0 und compa1 verbunden, wie in 2 dargestellt.
Zum Erstellen der zweiten Ebene des Zweigs werden die Ergebnisvektoren r₁ und r₂ mit dem folgenden Vektor der Matrix M, das heißt mit dem Vektor b₂, durch Anwendung der zwei logischen Operatoren compa0 und compa1 verglichen. Damit werden die Knoten des Zweigs erstellt, die den Ergebnisvektoren r₃ und r₄ entsprechen und die mit dem Knoten verbunden sind, der dem Ergebnisvektor r₁ entspricht, sowie die Knoten, die den Ergebnisvektoren r₅ und r₆ entsprechen und die mit dem Knoten verbunden sind, der dem Ergebnisvektor r₂ entspricht.
Die Werte der Ergebnisvektoren r₃ bis r₆ werden in den zwei folgenden Tabellen 2.1 und 2.2 angegeben. In diesen Tabellen wurden die Null-Koeffizienten der Vektoren r₁ und r₂ aus Gründen der Anschaulichkeit weggelassen, da ungeachtet des Werts der Koeffizienten des Vektors, mit dem sie verglichen werden, das Ergebnis des logischen Operators nach der Definition der Operatoren compa0 und compa1 gleich 0 ist.
Tabelle 2.1
Tabelle 2.2
Für die Erstellung der dritten Ebene des Zweigs setzt sich der Algorithmus mit dem Vergleich des Ergebnisvektors r₃ und des Vektors b₃ der Matrix fort. Allerdings, und wie dies aus der im Folgenden dargestellten Tabelle 3.1 hervorgeht, sind die Koeffizienten der Vektoren r₃ und b₃ analog, so dass das Ergebnis ihres Vergleichs nicht zu der Definition eines Ergebnisvektors führt, der nicht kollinear zu einem Ergebnisvektor ist, der bereits in dem in Erstellung befindlichen Zweig vorhanden ist.
Tabelle 3.1
Somit wird der Vergleich zwischen den Vektoren r₃ und b₃ ausgelassen. Der Vergleich zwischen dem Ergebnisvektor r₃ und dem folgenden Vektor b₄ der Matrix wird dann ausgeführt, um die Ergebnisvektoren r₇ und r₈ zu erstellen, die jeweils durch Anwendung der logischen Operatoren compa0 und compa1 erhalten werden.
Wie in 2 dargestellt, sind die Knoten, die den Ergebnisvektoren r₇ und r₈ entsprechen, mit dem Knoten, der dem Ergebnisvektor r₃ entspricht, über zwei Zweige verbunden, die jeweils mit den logischen Operatoren compa0 und compa1 verbunden sind.
In dem Maße, in dem die Ergebnisvektoren r₇ und r₈ nur einen Koeffizienten ungleich Null aufweisen, müssen diese Vektoren nicht mehr Gegenstand eines späteren Vergleichs sein, da das Ergebnis des Vergleichs dieser Vektoren mit irgendeinem der Vektoren der Matrix durch Anwendung des logischen Operators compa0 oder compa1 entweder zu einem Nullvektor oder zu einem identischen Vektor führen würde. Da diese Vektoren den Blättern des Zweigs entsprechen, ist es nicht mehr notwenig, sie mit einem der Vektoren der Matrix M zu vergleichen.
Ausgehend von den Ergebnisvektoren r₄ und r₅ und durch Vergleichen dieser zwei Ergebnisvektoren mit dem Vektor b₃ durch Anwendung der logischen Operatoren compa0 und compa1 werden einerseits die Ergebnisvektoren r₉, r₁₀ und andererseits r₁₁, r₁₂ erhalten. Die Details ihrer Berechnung werden in den folgenden Tabellen 3.2 und 3.3 angegeben.
Tabelle 3.2
Tabelle 3.3
In diesen Tabellen 3.2 und 3.3 ist festzustellen, dass die Ergebnisvektoren r₉, r₁₀ und r₁₂ Blätter des Zweigs bilden, während der Ergebnisvektor r₁₁ noch sachdienlich mit einem der Vektoren der Matrix M verglichen werden kann, da der Ergebnisvektor r₁₁ noch zwei Koeffizienten ungleich Null aufweist.
Um schließlich die dritte Ebene des Zweigs zu beenden, wird der Ergebnisvektor r₆ mit einem restlichen Vektor der Matrix M verglichen. Wie deutlich aus der folgenden Tabelle 3.4 hervorgeht, ist allerdings ungeachtet des restlichen Vektors der Matrix M, mit dem der Ergebnisvektor r₆ verglichen wird, das Ergebnis des Vergleichs durch den logischen Operator compa1 identisch mit dem Ergebnisvektor r₆. Daher bildet der erhaltene Ergebnisvektor, der mit r₁₃ bezeichnet ist, ein Blatt des Zweigs, das mit dem Knoten verbunden ist, der dem Ergebnisvektor r₆ entspricht.
Diese Situation hätte mit der Umsetzung des Schritts 18 vermieden werden können, der in dem betrachteten Beispiel ausgelassen worden ist.
Tabelle 3.4
Da die Ergebnisvektoren r₇, r₈, r₉, r₁₀, r₁₂ und r₁₃ Blätter des Zweigs bilden, wird nur der Ergebnisvektor r₁₁ mit einem restlichen Vektor des Zweigs verglichen, um die Vektoren r₁₄ und r₁₅ zu erstellen, die jeweils der Anwendung der logischen Operatoren compa1 und compa0 entsprechen.
Die Werte der Vektoren r₁₄ und r₁₅ werden in der folgenden Tabelle 4.1 angegeben.
Tabelle 4.1
Es scheint, dass der Vergleich des Ergebnisvektors r₁₁ mit den Vektoren b₅ bis b₈ der Matrix unwirksam ist, da diese Vektoren kollinear sind. Nur der Vergleich des Vektors r₁₁ mit dem Vektor b₉ ermöglicht es, Vektoren r₁₄ und r₁₅ zu erhalten, deren Koeffizienten sich von den Koeffizienten des Vektors r₁₁ unterscheiden.
Da die Vektoren r₁₄ und r₁₅ nur einen Koeffizienten haben, der nicht Null ist, bilden sie so Blätter des Zweigs, dass die Vergleiche zwischen den Vektoren der Matrix M und den erstellten Ergebnisvektoren r_i beendet werden.
Am Ende der Berechnung der Vektoren r₁ bis r₁₃ wird ein Ergebnisvektor r in Schritt 28 erstellt. Dieser Vektor hat als Koeffizienten die Koeffizienten ungleich Null des Satzes von Ergebnisvektoren, welche Blätter des Zweigs bilden. Von ihrer Konstruktion her weisen die Ergebnisvektoren r_i tatsächlich alle Koeffizienten ungleich Null an verschiedenen Positionen auf.
Der Ergebnisvektor r erscheint in der letzten Zeile der folgenden Tabelle 5, in der die Ergebnisvektoren r₇, r₈, r₉, r₁₀, r₁₂, r₁₃, r₁₄ und r₁₅, welche Blätter des Zweigs bilden, wieder aufgenommen werden.
Tabelle 5
Ausgehend vom Ergebnisvektor r sowie dem Zweig, der in 2 dargestellt ist, wird für jedes Element der integrierten Schaltung eine Kombination von Bildern abgeleitet, um seine Individualisierung auf einem verarbeiteten Bild sicherzustellen. Diese Schritte sind Gegenstand der Phase 3 des Algorithmus.
Die Kombination von Bildern wird an Bildern der integrierten Schaltung vorgenommen, die zu vorgegebenen Zeitpunkten der auf die Schaltung angewendeten Testsequenz abgenommen werden.
Genauer gesagt werden die Bilderkombinationen durch Anwendung von zwei graphischen Operatoren splitby1 und splitby0 umgesetzt, die auf die Bilder wirken, um deren pixelweisen Vergleich sicherzustellen.
Der Operator splitby1, der auf zwei Bilder der Schaltung angewendet wird, führt zur Erstellung eines Ergebnisbilds, das durch Anwendung der UND-Funktion auf die Pixel gebildet wird, die den zwei Bildern entsprechen. Dieser Operator besteht physikalisch darin, die schwarzen Zonen eines Bilds durch die entsprechenden weißen Zonen des anderen Bilds abzudecken.
Der auf zwei Bilder der Schaltung angewendete Operator splitby0 führt zur Erstellung eines Ergebnisbilds, das durch Anwendung der ODER-Funktion auf die entsprechenden Pixel der zwei Bildern gebildet wird. Dieser Operator besteht physikalisch darin, die weißen Zonen eines Bilds durch die entsprechenden schwarzen Zonen des anderen Bilds abzudecken.
Zum Bestimmen der Bildvergleiche, die durchgeführt werden müssen, um ein vorgegebenes Element a_i zu individualisieren, wird der Wert des Koeffizienten i des Vektors r ermittelt, und ausgehend von dem in 2 dargestellten Zweig wird die Kombination von logischen Operatoren berücksichtigt, die es ermöglichten, den Ergebnisvektor r_i zu erhalten.
Für jede der logischen Operationen, die von der Wurzel des Zweigs bis zu dem Blatt ausgeführt worden ist, das dem Ergebnisvektor r_i entspricht, wird ein entsprechender graphischer Operator splitby0 oder splitby1 definiert. Auf diese Weise wird eine Zusammensetzung von graphischen Operatoren erhalten, die mit einer umgekehrten Sequenz auf die Anwendungssequenz der logischen Operatoren compa0 und compa1 von der Wurzel des Zweigs bis zum betrachteten Blatt angewendet werden.
Der graphische Operator splitby1 wird für die Bilder an Stelle des logischen Operators compa1 verwendet, der auf die Vektoren angewendet wird, und der graphische Operator splitby0 wird für die Bilder an Stelle des logischen Operators compa0 verwendet, der auf die Vektoren angewendet wird.
Während die logischen Operatoren compa0 und compa1 auf die Vektoren b_i der Matrix M und auf die Ergebnisvektoren r_i angewendet werden, werden die graphischen Operatoren splitby0 und splitby1 auf die Bilder der in Betrieb befindlichen Schaltung angewendet, welche zu vorgegebenen Zeitpunkten der Testsequenz abgenommen werden, und auf die Bilder, die bereits durch Anwendung dieser graphischen Operatoren verarbeitet worden sind.
Um diese Transposition der auf die Vektoren angewendeten Operatoren auf die auf die Bilder angewendeten Operatoren zu veranschaulichen, ist in 3 ein binärer Zweig dargestellt, der dem Zweig in 2 entspricht, bei dem die logischen Operatoren compa0 und compa1 durch die graphischen Operatoren splitby0 und splitby1 ersetzt worden sind. Die graphischen Operatoren werden auf die Bilder der Schaltung angewendet, die zu den Zeitpunkten aufgenommen worden sind, die den Vektoren b_i der Matrix M entsprechen. Daher ist in 3 das Bild, das zu dem Zeitpunkt aufgenommen wurde, der dem Vektor b_i der Matrix M entspricht, mit I_bi bezeichnet.
In dieser Figur entspricht der mit einem Punkt gekennzeichnete Operand einem verarbeiteten Bild, das durch Anwendung des einen oder des anderen der Operatoren erhalten wurde, betrachtet von der unteren Ebene des Zweigs.
Die Operatoren splitby1 und splitby0 werden gemäß der Durchlauf-Reihenfolge, die durch den Zweig definiert wird, vom betrachteten Blatt r_i bis zur Wurzel r₀ kombiniert.
Um daher beispielsweise das Element a₂ zu isolieren, wird die umgekehrte Sequenz in Bezug auf diejenige, die es ermöglicht hat, den Ergebnisvektor r₇ zu erhalten, auf die Bilder angewendet. Tatsächlich ist der zweite Koeffizient des Vektors r, der dem Element a₂ entspricht, gleich 7.
Genauer gesagt, und wie aus der 3 hervorgeht, wird zur Individualisierung des Elements a₂ die folgende logische Sequenz definiert:

– die Anwendung des graphischen Operators splitby0 auf die Bilder I_b4 und I_b2;
– die Anwendung des graphischen Operators splitby1 auf das vorher erhaltene Bild und das Bild I_b1; anschließend
– Anwendung des graphischen Operators splitby1 auf das vorher erhaltene Bild und das Bild I_b0.

Das Bild I_b0 ist ein vollkommen schwarzes Bild, das einem logischen Zustand gleich 1 für alle Knoten der Schaltung entspricht.
Am Ende des Schritts 30 zur Konstruktion der Sequenz von graphischen Operatoren werden die Bilder, die für die Anwendung der vorher definierten Operatoren erforderlich sind, um auf einem Bild ein vorgegebenes Bild zu individualisieren, in Schritt 32 erhalten. Während dieses Schritts werden die Bilder des betreffenden Teils der Schaltung während der Anwendung der vorgegebenen Testsequenz gespeichert, und zwar zu den Zeitpunkten, die den Vektoren b_i entsprechen, die für die Berechnung des Ergebnisvektors verwendet werden, der dem zu individualisierenden Element der Schaltung entspricht.
Während des Schritts 34 werden die Bilder per Digitalisierung verarbeitet, um ihre Farbebene auf zwei Farben zu reduzieren, und zwar schwarz und weiß.
Im weiteren Schritt 36 wird die Operatoren-Zusammensetzung splitby1 und splitby0 auf die Bilder angewendet, die in Schritt 32 erhalten wurden, und in Schritt 34 verarbeitet.
In Schritt 38 wird das durch Anwendung der Operatoren erhaltene Bild angezeigt. Das zu individualisierende Element erscheint alleine auf diesem Bild. Die auf diese Weise individualisierten Koordinaten des Elements werden in Schritt 40 extrahiert.
Man versteht, dass die Kombinationen der Bilder, die vorgenommen werden und daraus bestehen, bestimmte Teile eines Bilds durch einen entsprechenden Teil eines anderen Bilds mit anderer Farbe zu verdecken, es gestatten, aus dem verarbeiteten endgültigen Bild die nicht erwünschten Elemente der Schaltung zu extrahieren und auf dem verarbeiteten Bild nur das Element beizubehalten, dessen Individualisierung gewünscht wird.
Die Ausrüstung zur Beobachtung des Betriebs der Schaltung, das heißt in dem betrachteten Fall ein Lichtemissions-Mikroskop, kann dann bis zu den Koordinaten verschoben werden, die in dem Bild erfasst wurden, um mit Präzision den Betrieb der Schaltung in dem Bereich dieses Elements zu untersuchen.
Als Variante, und insbesondere bei der Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops zur Beobachtung der integrierten Schaltung im Betrieb, wird ein fakultativer Schritt 14 zur Umwandlung der binären Matrix der logischen Zustände der Schaltung in eine ternäre Matrix ausgeführt. Die Koeffizienten dieser ternären Matrix können drei verschiedene Werte annehmen, die drei Zuständen der Schaltung entsprechen, so, wie sie von dem Rasterelektronenmikroskops beobachtet werden.
Zu diesem Zweck werden beim Übergang der binären Matrix in die ternäre Matrix die Koeffizienten der ternären Matrix wie folgt festgelegt:
N (schwarz), wenn der logische Zustand des betrachteten Elements von 0 auf 1 übergeht;
B (weiß), wenn der logische Zustand des betrachteten Elements von 1 auf 0 übergeht; und
G (grau), wenn der Zustand des betrachteten Element zwischen zwei aufeinander folgenden Zeitpunkten unverändert bleibt.
Die folgende Tabelle gibt ein Beispiel für eine Matrix mit binären Zuständen an, die für eine Testsequenz von 24 Vektoren erhalten wird. Die 22 Elemente der Schaltung sind mit den Buchstaben A bis W bezeichnet.
In 4 wird ein Bild der Schaltung gezeigt, auf der die 22 Bahnen entweder in weißer Farbe oder in schwarzer Farbe zu sehen sind. Die Bahnen sind mit den Buchstaben A bis W bezeichnet.
In 5 bis 15 sind die Bilder der in Betrieb befindlichen Schaltung so dargestellt, wie sie von einem elektronischen Raster-Mikroskop nach einer digitalen Behandlung erzeugt werden, die darauf abzielt, die Anzahl der Farbnuancen auf drei zu reduzieren, und zwar schwarz, weiß und grau.
Die Bilder in 5 bis 15 sind jeweils Bilder der Schaltung, so wie sie zu den entsprechenden Zeitpunkten, die den 11 ersten Zeilen der ternären Matrix entsprechen, zu sehen ist, welche im Folgenden dargestellt ist.
Gemäß den vorher definierten Regeln wird durch die Umwandlung der Matrix der binären logischen Zustände in eine ternäre Matrix die unten dargestellte Matrix erhalten.
Ausgehend von dieser Matrix wird ein ternärer Zweig erstellt, in dem die Knoten des Zweigs Ergebnisvektoren entsprechen, die durch Vergleich eines vorherigen Ergebnisvektors mit einem der Vektoren der ternären Matrix durch Anwendung eines von drei logischen Operatoren compaN, compaB, compaG erhalten werden, wobei jeder dieser Operatoren nach dem Modell der Operatoren compa1 und compa0 aufgebaut ist.
Die Wahrheitstabellen der drei logischen Operatoren sind im Folgenden angegeben:
In 16 ist in vereinfachter Form das Organigramm des Erstellungs-Algorithmus des ternären Zweigs durch Anwendung der logischen Operatoren compaN, compaB und compaG dargestellt.
Zu Beginn wird in Schritt 100 der Vektor 1 der ternären Matrix betrachtet. Der Vektor 1 wird in Schritt 102 mit einem ersten Ergebnisvektor R0 verglichen, bei dem alle Koeffizienten gleich N (bzw. B) durch Anwendung der logischen Operatoren compaN (bzw. compaB) angenommen werden. Die Vektoren R1 und R2 werden so in 104 und 106 erstellt.
Eine rekursive Prozedur wird dann in 108 ausgeführt, um die Vergleiche der vorher erstellten Vektoren mit den anderen Vektoren der Matrix vorzunehmen, indem jeder der Operatoren compaN, compaB und compaG angewendet wird. Diese Prozedur wird in 16 durch eine Schleife dargestellt.
Ausgehend von dem so erhaltenen ternären Zweig wird zum Individualisieren eines bestimmten Elements der Schaltung eine Bilderkombination ausgeführt durch Anwendung einer Zusammensetzung von graphischen Operatoren splitbyN, splitbyB und splitbyG, wobei diese Operatoren jeweils den logischen Operatoren compaN, compaB und compaG entsprechen.
Die graphischen Operatoren splitbyN, splitbyB und splitbyG stellen in den Bildern mit drei Farbebenen (schwarz, weiß und grau) die Kombination von zwei Bildern Pixel für Pixel für die jeweils schwarzen, weißen und grauen Elemente sicher.
Man versteht, dass die korrekt ermittelte Bilderkombination, die durch pixelweises Vergleichen der Bilder ausgeführt wird, es ermöglicht, aus dem verarbeiteten endgültigen Bild den Hauptteil der unerwünschten Schaltungselemente verschwinden zu lassen, wodurch auf dem Bild das gewünschte Schaltungselement individualisiert wird.
Als Beispiel werden die ersten Phasen der Umsetzung des Algorithmus, die das Individualisieren der Elemente A und B ermöglichen, im Folgenden explizit erläutert.
Der durch die Umsetzung des Algorithmus erstellte Zweig ist in 17 dargestellt, während die mit den Hauptknoten des Zweigs verbundenen Bilder in 18 angegeben sind.
Durch die Umsetzung des Verfahrens wird der Vektor 1 zunächst mit dem Vektor R0 verglichen durch die Anwendung der logischen Operatoren compaN und compaB, um die Ergebnisvektoren R1 und R2 zu ergeben. Die Berechnung dieser Vektoren ist in der Tabelle 6 angegeben, die am Ende der Beschreibung zu finden ist.
Die Bilder, die den Ergebnisvektoren R1 und R2 entsprechen, die durch die jeweilige Anwendung der Operatoren splitbyN und splitbyB auf das Bild in 5 erstellt wurden, sind in 18 angegeben, in der sie mit den Bezugszeichen 202 und 204 bezeichnet sind.
Ausgehend vom Ergebnisvektor R1 werden neue Vergleiche vorgenommen, um die Ergebnisvektoren höherer Ebene R11, R12 und R13 zu bilden, wie in Tabelle 7.1 erläutert wird, die am Ende der Beschreibung zu finden ist.
Das Bild, das dem Ergebnisvektor R11 entspricht, ist in 18 dargestellt, in der es mit dem Bezugszeichen 206 bezeichnet ist. Dieses Bild wird durch Anwendung des graphischen Operators splitbyB auf das Bild 202 und das Bild in 6 gebildet, das dem Vektor 2 entspricht.
Analog werden ausgehend vom Ergebnisvektor R2 die Ergebnisvektoren höherer Ebene R21, R22 und R23 gebildet, wie in Tabelle 7.2 erläutert wird, die am Ende der Beschreibung zu finden ist.
Das Bild, das dem Ergebnisvektor R21 entspricht, ist in 18 dargestellt, in der es mit dem Bezugszeichen 208 bezeichnet ist.
Dieses Bild wird durch Anwendung des graphischen Operators splitbyN auf das Bild 204 und das Bild in 6 gebildet, das dem Vektor 2 entspricht.
In Bild 208 ist nur das Element B vorhanden, weil, wie dies aus der Tabelle 7.2 hervorgeht, die einzige Komponente ungleich Null des Ergebnisvektors R21 diejenige ist, die sich in der Spalte befindet, die dem Element B entspricht.
Da der Ergebnisvektor R12 noch geteilt werden kann, werden neue Vergleichsschritte auf der Basis dieses Vektors durchgeführt, um die Ergebnisvektoren höherer Ebene R121, R122 und R123 zu bilden, wie in Tabelle 8 gezeigt.
Die Ergebnisvektoren werden ausgehend vom Vergleich des Vektors 3 und des Ergebnisvektors R12 durch Anwendung der drei logischen Operatoren gebildet.
Das dem Vektor R123 entsprechende Bild ist in 18 dargestellt und ist mit dem Bezugszeichen 210 bezeichnet.
Dieses Bild wird durch Anwendung des graphischen Operators splitbyG auf das Bild 208 und das Bild in 7 gebildet, das dem Vektor 3 entspricht.
In Bild 210 ist nur das Element A vorhanden, weil die einzige Komponenten ungleich Null des Ergebnisvektors R123 diejenige ist, die sich in der ersten Spalte befindet, die dem Element A entspricht.
Man versteht, dass bei fortgesetzter Umsetzung des Algorithmus jedes der Elemente der Schaltung individualisiert werden kann.

Claims

Verfahren zur Individualisierung eines Elements einer integrierten Schaltung, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte enthält, die bestehen aus: a) auf der Basis eines Schaltungsmodells einen Satz von Vektoren (1) festlegen, von denen jeder einem theoretischen Funktionszeitpunkt der Schaltung während der Anwendung einer vorgegebenen Testsequenz entspricht, wobei die Koeffizienten jedes Vektors für den Zustand eines gleichen Satzes von Elementen der Schaltung repräsentativ sind, zu denen das zu individualisierende Element gehört; b) ausgehend von einem Vergleich der Vektoren eine Zusammensetzung von logischen Operatoren (2) definieren, die auf die Vektoren angewendet werden und es ermöglichen, den Koeffizienten zu extrahieren, der den zu individualisierenden Elementen entspricht; c) Bilder der Schaltung (32) während des Betriebs in den Augenblicken umsetzen, die den Vektoren entsprechen, auf welche die Zusammensetzung von logischen Operatoren angewendet wird; und d) die umgesetzten Bilder gemäß einer Zusammensetzung von graphischen Operatoren, die der Zusammensetzung von logischen Operatoren entspricht, graphisch kombinieren (36).
Verfahren zur Individualisierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt b) des Definierens einer Zusammensetzung von logischen Operatoren einen rekursiven Schritt zum Vergleichen eines Vektors der Matrix und eines Vektorergebnisses umfaßt, das aus einem vorherigen Vergleich (24, 26) erhalten wurde.
Verfahren zur Individualisierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt b) des Definierens einer Zusammensetzung von logischen Operatoren die Ausarbeitung eines Zweigs umfaßt, dessen Knoten aus den Ergebnissen der ausgeführten Vergleiche gebildet werden.
Verfahren zur Individualisierung nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Satz von Vektoren ein Satz von binären Vektoren ist, wobei die Koeffizienten für den logischen Zustand des damit verbundenen Schaltungselements repräsentativ sind.
Verfahren zur Individualisierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Satz von Vektoren ein Satz von ternären Vektoren ist, wobei die Koeffizienten für eine Änderung des logischen Zustands des damit verbundenen Schaltungselements repräsentativ sind.
Verfahren zur Individualisierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es vor dem Schritt b) des Definierens einer Zusammensetzung von logischen Operatoren einen Klassifizierungsschritt für die Vektoren umfaßt, um ihre Vielfalt zu erhöhen.
Vorrichtung zur Individualisierung eines Elements einer integrierten Schaltung, dadurch gekennzeichnet, dass sie enthält: – Mittel, um auf der Basis eines Schaltungsmodells einen Satz von Vektoren (1) festzulegen, von denen jeder einem theoretischen Funktionszeitpunkt der Schaltung während der Anwendung einer vorgegebenen Testsequenz entspricht, wobei die Koeffizienten jedes Vektors für den Zustand eines gleichen Satzes von Elementen der Schaltung repräsentativ sind, zu denen das zu individualisierende Element gehört; – Mittel, um ausgehend von einem Vergleich der Vektoren eine Zusammensetzung von logischen Operatoren (2) zu definieren, die auf die Vektoren angewendet werden und es ermöglichen, den Koeffizienten zu extrahieren, der den zu individualisierenden Elementen entspricht; – Mittel, um Bilder der Schaltung (32) während des Betriebs in den Augenblicken umzusetzen, die den Vektoren entsprechen, auf welche die Zusammensetzung von logischen Operatoren angewendet wird; und – Mittel, um die umgesetzten Bilder gemäß einer Zusammensetzung von graphischen Operatoren, die der Zusammensetzung von logischen Operatoren entspricht, graphisch zu kombinieren (36).