JP2006313762A - Semiconductor integrated circuit and capacitance adding method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、容量の付加およびその容量の容量値の制御を行う半導体集積回路における容量付加方法およびそれを実現するための半導体集積回路に関するものである。 The present invention relates to a capacitance adding method in a semiconductor integrated circuit for adding a capacitance and controlling the capacitance value of the capacitance, and a semiconductor integrated circuit for realizing the method.
従来では、遅延調整等を目的としてFIB(集束イオンビーム)加工によって半導体集積回路に対して容量を付加する場合、当該容量を付加すべき配線ノードを当該半導体集積回路のデバイス表面まで下層メタルやビアによって単純に引き出しておいてから、その引き出したノードに対して長時間をかけて絶縁膜および導体金属を堆積していた。 Conventionally, when a capacitor is added to a semiconductor integrated circuit by FIB (focused ion beam) processing for the purpose of delay adjustment or the like, a wiring node to which the capacitor is added extends to a device surface of the semiconductor integrated circuit, such as a lower layer metal or via. Then, the insulating film and the conductive metal are deposited over a long time on the extracted node.
ところが、上記の手法では、容量の形成は問題なく行えるものの、その容量値を制御することが困難で、ロジック回路上の遅延調整やタイミング調整、あるいはアナログ回路上での位相補償による回路不具合改善に有効な定数を絞り込むことができなかった。つまり、配線ノードにどの程度の容量値の容量がFIB加工により付加されたかを、定量的に把握できなかった。 However, in the above method, although the capacitance can be formed without any problem, it is difficult to control the capacitance value, and it is difficult to control the circuit failure by delay adjustment or timing adjustment on the logic circuit or phase compensation on the analog circuit. A valid constant could not be narrowed down. That is, it has not been possible to quantitatively grasp how much capacitance value is added to the wiring node by FIB processing.
本発明の目的は、FIB加工により付加する容量の容量値を把握できるようにした半導体集積回路における容量付加方法およびそれを実現するための半導体集積回路を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a capacitance adding method in a semiconductor integrated circuit capable of grasping the capacitance value of a capacitor added by FIB processing and a semiconductor integrated circuit for realizing the method.
本発明の容量付加方法は、デバイス周辺部の空き領域にFIB加工テスト用の論理ゲートを配置し、該論理ゲートの入力端子にプローブ用入力パッドを接続すると共に出力端子にプローブ用出力パッドを接続し、該プローブ用出力パッドに接続されるようにFIB加工により所定の形状寸法のパターンの容量を形成し、前記論理ゲートを動作可能状態に設定してから、前記プローブ用入力パッドに第1のプローブを介して信号を入力すると共に前記プローブ用出力パッドから第2のプローブを介して出力信号を得て、該出力信号の実際の応答遷移時間と予め得ておいた前記論理ゲートの応答遷移時間と容量値の関係特性とから前記容量の容量値を得、該得た容量値の容量の前記パターンに基づき所望の箇所に所望の容量値の容量を付加することを特徴とする。 In the capacity addition method of the present invention, a logic gate for FIB processing test is arranged in an empty area around the device, and a probe input pad is connected to the input terminal of the logic gate and a probe output pad is connected to the output terminal. Then, a capacitor having a pattern having a predetermined shape and dimension is formed by FIB processing so as to be connected to the probe output pad, and the logic gate is set in an operable state. A signal is input through the probe and an output signal is obtained from the probe output pad through the second probe, and an actual response transition time of the output signal and a response transition time of the logic gate obtained in advance. The capacitance value of the capacitance is obtained from the relationship characteristics of the capacitance value and the capacitance value of the desired capacitance value is added to a desired location based on the pattern of the capacitance value obtained. The features.
また、本発明の半導体集積回路は、デバイス周辺部の空き領域に配置されたFIB加工テスト用の論理ゲートと、該論理ゲートの入力端子に接続されたプローブ用入力パッドと、前記論理ゲートの出力端子に接続されたプローブ用出力パッドとを具備することを特徴とする。 The semiconductor integrated circuit according to the present invention includes a logic gate for FIB processing test arranged in an empty area at the periphery of the device, a probe input pad connected to an input terminal of the logic gate, and an output of the logic gate. And a probe output pad connected to the terminal.
ここで、前記プローブ用入力パッドおよび前記プローブ用出力パッドは、プローブ針当て時の横滑り防止ストッパ形状をもつよう形成されていることが望ましい。 Here, it is preferable that the probe input pad and the probe output pad are formed so as to have a stopper shape for preventing skidding when the probe needle is applied.
また、前記プローブ用入力パッドと前記論理ゲートの入力端子との接続および前記プローブ用出力パッドと前記論理ゲートの出力端子との接続は、下層メタルおよびビアによって行われていることが望ましい。 Further, it is preferable that the connection between the probe input pad and the input terminal of the logic gate and the connection between the probe output pad and the output terminal of the logic gate are made by lower metal and vias.
本発明によれば、出力遷移特性が既知(シミュレーション上で計算可能、以下同じ)の論理ゲートを配置しその出力側にFIB加工によって付加容量を形成するので、その付加容量の容量値を知ることが可能となり、これによって容量値が明らかになった容量を所望の箇所に配置することが可能となる。 According to the present invention, a logic gate having a known output transition characteristic (calculatable by simulation, the same applies hereinafter) is arranged, and an additional capacitor is formed on the output side by FIB processing. As a result, it is possible to place a capacitor whose capacitance value has been clarified at a desired location.
本発明では、出力遷移特性が既知のFIB加工テスト用の論理ゲートを、半導体集積回路のデバイス周辺部の空き領域に配置する。また、その論理ゲートの入力端子、出力端子はプロービングが容易となるように、デバイス上層部までビア(Stacked Via等)等で引き上げておく。そして、FIB加工で容量を形成して、その容量を論理ゲートによって駆動させ、その論理ゲートの出力遷移時間をモニタすることで、容量の値を定量的に計測する。これによって、FIB加工の条件出しが可能となるので、これを参考に所望の箇所に所望の容量値の容量をFIB加工により配置することが可能となる。以下、詳しく説明する。 In the present invention, a logic gate for FIB processing test with known output transition characteristics is arranged in a vacant area in the periphery of the device of the semiconductor integrated circuit. Also, the input terminal and output terminal of the logic gate are pulled up to the upper layer part of the device by vias (Stacked Via) or the like so as to facilitate probing. Then, a capacitance is formed by FIB processing, the capacitance is driven by a logic gate, and the output transition time of the logic gate is monitored to quantitatively measure the capacitance value. This makes it possible to determine the conditions for the FIB processing. With reference to this, it becomes possible to place a capacity having a desired capacitance value at a desired location by the FIB processing. This will be described in detail below.
図1は半導体集積回路デバイスの上面の一部を示す図であって、1はリング形状のVDD電極配線(I/O上の電源ライン)、2はVDD電極配線1の外側に形成されたリング形状のGND電極配線(接地ライン)である。3はGND電極配線2の外側の空き領域に形成された入出力用パッド、4はプローブ用入力パッド、5はプローブ用出力パッド、6はインバータの高電位電源接続用電極であり、いずれも上層メタルによりデバイス上面に配置されている。プローブ用入力パッド4とプローブ用出力パッド5の形状は、プローブ針当て時の横滑り防止ストッパ用に適したコ形状となっているが、L字形状であってもよく、また針当て方向の自由度を上げるためにはX形状としてもよい。
FIG. 1 is a diagram showing a part of the upper surface of a semiconductor integrated circuit device, wherein 1 is a ring-shaped VDD electrode wiring (power supply line on I / O), 2 is a ring formed outside the VDD electrode wiring 1 This is a GND electrode wiring (ground line) having a shape. 3 is an input / output pad formed in an empty area outside the
7はGND電極配線2の外側の空き領域に形成された論理ゲートとしてのCMOSインバータであって、共通のゲート電極71、PMOSFETのソース72、PMOSFETのドレイン73、NMOSFETのソース74、NMOSFETのドレイン75を備えている。そして、ゲート電極71は下層メタル81とビア91,92を介してプローブ入力用パッド4に接続されている。また、PMOSFETのソース72は下層メタル82とビア93,94によって高電位電源接続用電極6に接続されている。また、PMOSFETのドレイン73とNMOSFETのドレイン75は下層メタル83とビア95〜97を介してプローブ用出力パッド5に接続されている。また、NMOSFETのソース74は下層メタル84とビア98を介してGND電極配線2に接続されている。このように、インバータ7の各端子部分はビアや下層メタルによってVDD電極配線1やGND電極配線2と同じ上層に引き上げられている。
以下にFIBによるテスト容量の付加について説明する。まず、上記したようにデバイス周辺の空き領域に、プローブ用入力パッド4、プローブ用出力パッド5、高電位電源接続用電極6、および論理ゲートとしてのインバータ7を予め配置しておく。このとき、インバータ7のNMOSFETのソース84も予め下層メタル84とビア98によってGND電極配線2と接続しておく。
Hereinafter, the addition of the test capacity by the FIB will be described. First, as described above, the probe input pad 4, the
次に、FIB加工により、インバータ7の高電位電源接続用電極6とVDD電極配線1との間に電源電極101を形成する。このとき、GND電極配線2に対しては絶縁膜により絶縁をとる。
Next, the
また、FIB加工によりGND電極配線2の上面に図示しない絶縁膜を堆積し、さらにその上にFIB加工によりリード電極102を形成し、さらに容量電極103を形成して容量C1を形成する。また、容量電極104も同様にFIB加工により形成して容量C2を形成する。容量電極103,104は同じ形状大きさのパターンとする。
Further, an insulating film (not shown) is deposited on the upper surface of the
図2は以上のFIB加工前とFIB加工後のインバータ部分の回路を示す図である。FIB加工前では、図2(a)に示すように、インバータ7の高電位電源接続用電極6はオープンになっているが、加工後では、図2(b)に示すように、電源電極101によりVDD電極配線1に接続され、プローブ用出力パッド5には容量電極103,104により容量C1,C2が付加される。
FIG. 2 is a diagram showing a circuit of the inverter part before the FIB processing and after the FIB processing. Before the FIB processing, the high potential power connection electrode 6 of the
以上のように容量C1を形成したときと、容量C1+C2を形成したときのそれぞれについて、プローブ用入力パッド4とプローブ用出力パッド5の双方に対してプローブの針当てを行うことにより、インバータ7に対して外部からパルス信号を入力させ、その出力波形の遷移時間(例えば、最大電圧の10%〜90%の立上り遷移時間)を観測する。図3には、容量がC1のみ場合の特性P1とC1+C2の場合の特性P2を示した。特性P1、P2の立上り遷移時間はそれぞれTr1、Tr2である。
As described above, the
そこで、インバータ7について、予めシミュレーションによって出力波形の遷移時間Trと負荷として出力側に接続した容量の値との関係を求めておく。この特性は、例えば図4に示すようになる。この図4の特性は、
Tr=a×C+T0
を示す(但しT0は無負荷時の立上り遷移時間、aは一次式の傾きで、いずれも既知の値とする。)ので、上記観測により得られた遷移時間Trから、負荷容量Cの容量値を求めることができる。
Therefore, for the
Tr = a × C + T0
(Where T0 is the rising transition time when there is no load, and a is the slope of the linear equation, both of which are known values), so that the capacitance value of the load capacitance C is obtained from the transition time Tr obtained by the above observation. Can be requested.
したがって、上記のように、C2=C1(容量負荷の面積比がC1:C1+C2=1:2)となるように容量C1,C2を作り込み、Tr2−Tr1を求めれば、図4の特性から1:a=C1:(Tr2−Tr1)の関係にあるので、
C1=(Tr2−Tr1)/a
により、C1の容量値を得ることができる。
Therefore, as described above, if the capacitances C1 and C2 are made so that C2 = C1 (capacitance load area ratio is C1: C1 + C2 = 1: 2) and Tr2-Tr1 is obtained, 1 from the characteristics of FIG. : A = C1: (Tr2-Tr1)
C1 = (Tr2-Tr1) / a
Thus, the capacitance value of C1 can be obtained.
以上のようにして具体的な容量値が得られた付加容量C1,C2の電極103,104の形状や大きさおよび絶縁膜の厚さに基づき、当該半導体集積回路の所望の箇所にFIB加工により同様な容量を任意数並列接続する形で付加させれば、所望の容量値の容量を付加させることができる。
Based on the shape and size of the
なお、以上説明した実施例では、プローブ用出力パッド5の延長上の容量電極103,104とGND電極配線2の間に容量を形成する場合を例としたが、プローブ用出力パッド5の延長上の容量電極とVDD電極配線1との間に容量を形成することもでき、同様にその容量値を調整することが可能である。
In the embodiment described above, a case where a capacitor is formed between the
また、I/Oリングの最外周をVDD電極配線1に置き換えて、インバータ7の高電位電源接続用電極6をこの最外周のVDD電極配線1とメタル配線で接続しておいてもよい。この場合は、インバータ7の低電位電源接続用電極とGND電極配線2とを後からFIB加工により接続するが、その低電位電源接続用電極はNMOSFETのソース74からビアによって上層のメタル配線に高電位電源接続用電極6のように引き出しておく必要がある。
Alternatively, the outermost periphery of the I / O ring may be replaced with the VDD electrode wiring 1 and the high potential power connection electrode 6 of the
また、論理ゲートとしては、インバータ7に限られることはなく、トランスミッションゲートでもよい。この場合は、予め入力側に信号を印加しておいてゲートにオン用のパルス信号を入力させればよい。また、多入力のアンドゲート、オアゲート、イクスクリューシブオアゲートあるいはそれらの反転ゲートを使用することもできる。これらの場合、その多入力端子の内の1つにパルス信号を印加し、残りの入力端子には該1つのパルス信号の印加時にゲートオンとなる信号を事前に与えておくようにすればよい。
Further, the logic gate is not limited to the
1:VDD電極配線
2:GND電極配線
3:入出力パッド
4:プローブ用入力パッド
5:プローブ用出力パッド
6:高電位電源接続用電極
7:インバータ
71:ゲート電極、72:PMOSFETのソース、73:PMOSFETのドレイン、74:NMOSFETのソース、75:NMOSFETのドレイン
81〜84:下層メタル
91〜98:ビア
101:電源電極、102:リード電極、103,104:容量電極
1: VDD electrode wiring 2: GND electrode wiring 3: Input / output pad 4: Probe input pad 5: Probe output pad 6: High potential power connection electrode 7: Inverter 71: Gate electrode, 72: Source of PMOSFET, 73 : PMOSFET drain, 74: NMOSFET source, 75: NMOSFET drain 81-84: Lower metal 91-98: Via 101: Power electrode, 102: Lead electrode, 103, 104: Capacitance electrode
Claims (4)
前記プローブ用入力パッドおよび前記プローブ用出力パッドは、プローブ針当て時の横滑り防止ストッパ形状をもつよう形成されていることを特徴とする半導体集積回路。 The semiconductor integrated circuit according to claim 2,
2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the probe input pad and the probe output pad are formed so as to have a skid prevention stopper shape at the time of probe needle contact.
前記プローブ用入力パッドと前記論理ゲートの入力端子との接続および前記プローブ用出力パッドと前記論理ゲートの出力端子との接続は、下層メタルおよびビアによって行われていることを特徴とする半導体集積回路。 The semiconductor integrated circuit according to claim 2,
The connection between the probe input pad and the input terminal of the logic gate and the connection between the probe output pad and the output terminal of the logic gate are performed by a lower layer metal and a via. .
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CN103579034A (en) * | 2012-07-27 | 2014-02-12 | 上海华虹Nec电子有限公司 | Method for monitoring electric potential in chip through focused ion beams |
-
2005
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