JP2007024523A - 故障解析装置及び故障解析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 静的電源電流試験の結果に基づき、半導体集積回路の故障箇所の絞り込みを高精度に行える故障解析装置を提供する。
【解決手段】 測定ポイントの故障箇所及び故障箇所を駆動する回路の情報を抽出する故障関連情報抽出部１１と、故障を含まない場合の測定ポイントにおける故障箇所の信号値と故障箇所を駆動する回路の入力値を求める動作解析部１２と、フェイルした測定ポイントでの測定値と故障を含まない場合の測定推定値の差に基づき、検出故障から故障候補を抽出する故障候補抽出部１３と、フェイルした各測定ポイントでの故障を含まない場合に対する故障候補を含む場合の静的電源電流値の差の推定算出値を算出し、差の推定算出値と、フェイルした各測定ポイントでの測定値と測定推定値との差とを比較して、故障候補が故障箇所であるか否かを判定する算出及び判定部１４とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体集積回路の故障解析技術に係り、特に静的電源電流試験を用いる故障解析装置及び故障解析方法に関する。

従来、静的電源電流（ＩＤＤＱ）試験は、ＣＭＯＳ回路を用いた半導体集積回路（ＬＳＩ）等において容易に試験品質を向上可能な試験方法として活用されてきた。外部入力が確定して動作が安定した状態のＣＭＯＳ回路では、直流の電流パスが存在しない。そのため、ＣＭＯＳ回路には極めて微小なオフリーク電流しか流れない。したがって、電流の異常を生じる故障がＣＭＯＳ回路を使用したＬＳＩ内部に存在すれば、その故障を容易に検出できる。静的電源電流試験は、以上の特徴を利用したものである。

最も簡単な故障モデルである縮退故障モデルは、ＬＳＩ内部の故障箇所の信号が1又は0に固定される故障モデルである。縮退故障の場合、故障箇所の配線を駆動する基本セルが、故障によって固定されている論理値と逆の論理値の信号を故障箇所の配線に出力したときに、ＬＳＩに異常電流が流れる。又、互いに隣接する配線間の短絡故障（以下において「ブリッジ故障」という。）では、短絡した一方の配線の信号が「０」、且つ他方の配線の信号が「１」の場合に、ＬＳＩに異常電流が流れる。

最近では、上記の縮退故障及びブリッジ故障を対象として、静的電源電流試験を使用した故障箇所絞り込み方法が幾つか提案されている。基本的な故障箇所絞り込み方法は以下のとおりである。先ず、試験対象のＬＳＩ（以下において、「対象ＬＳＩ」という。）の論理接続情報又は隣接配線（信号）情報を用いてＩＤＤＱ故障シミュレーション（各故障箇所の論理値を求め、各故障の検出・未検出を判定するシミュレーション）を行ない、静的電源電流試験の各測定ポイントにおける故障箇所の検出・未検出情報を求める。そして、検出・未検出情報と対象ＬＳＩの静的電源電流試験の結果を対応させて、対象ＬＳＩの故障候補を順次絞り込んでいく。ここで、「検出・未検出情報」とは、各測定ポイントにおいてそれぞれ検出されるＬＳＩの故障箇所に関する情報及び検出されない故障箇所に関する情報である。「測定ポイント」は、静的電源電流試験において、対象ＬＳＩの入力を設定して静的電源電流を測定する時刻である。一般に、静的電源電流試験では複数の測定ポイントが設定される。

具体的には、ある測定ポイントでの試験結果がパス（pass：ＩＤＤＱ値が正常品と判定される値以下）の場合、故障候補はその測定ポイントにおいて検出される故障以外の故障となる。一方、ある測定ポイントでの試験結果がフェイル（fail：ＩＤＤＱ値が正常品と判定される値を越えた）の場合、故障候補は、その測定ポイントにおいて検出される故障に絞られる（多重故障を考慮すると、「故障の組」に絞られる）。以上の手順を複数の測定ポイントに対して行うことにより、故障候補が絞られる。

但し、例えば数メガ論理ゲート以上に及ぶ大規模なロジックＬＳＩでは、故障数が膨大となる。そのため、上記の手順により故障候補を絞るための計算時間が膨大になり、また、十分少ない故障候補まで上手く絞り込めないという問題が発生している。こうした問題に対し、縮退故障とブリッジ故障に対して絞り込みを行ない、静的電源電流試験の測定値を未知数とした連立１次方程式を解くことにより、複数の故障を特定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、最近のプロセス微細化により、こうしたＬＳＩの静的電源電流値は、従来の微細でないプロセスで製造されたＬＳＩでの数μA〜１０μA程度以下から、数ｍＡ、極端な場合は数百ｍＡに達する場合が出てきている。更に、静的電源電流値は測定ポイント毎にばらつきが大きくなり、特許文献１で提案された方式では正確な絞り込みが困難となっている。又、静的電源電流試験において不良と判断された異常な静的電源電流値について、それぞれ１個の変数しか割り当てていないため、例えば入力状態によって複数の異常な静的電源電流値が存在するブリッジ故障の場合に正しい解を求めることが困難である。そのため、上記に提案された方法では、精度の高い故障箇所の絞り込みが難しい。

又、例えば室温から−４０℃に低下する等の低温化によって、静的電源電流値は大幅（1桁程度以上）に減少する特性がある。そのため、低温での測定結果に基づいて故障箇所を絞り込む方法が考えられる。しかし、例えば、室温で発生しても低温では発生しない故障があるため、本質的な解決にはならない。
特開平１０−１９９８６号公報

本発明は、静的電源電流試験の結果に基づき、半導体集積回路の故障箇所の絞り込みを高精度に行える故障解析装置及び故障解析方法を提供する。

本発明の第１の特徴は、半導体集積回路上の故障箇所を絞り込むための故障解析装置であって、（イ）静的電源電流試験の試験ベクトルと試験ベクトルのそれぞれの測定ポイントにおける検出及び未検出故障箇所を格納する試験・検出故障データベースと、（ロ）半導体集積回路のレイアウト情報及び論理接続情報に基づき故障箇所と故障箇所を駆動する回路に関する情報を故障関連情報として抽出する故障関連情報抽出部と、（ハ）論理接続情報、駆動回路の動作情報、試験ベクトル及び故障関連情報に基づき、半導体集積回路の動作解析を行ない、故障を含まない場合の各測定ポイントにおける各故障箇所の信号値と各故障箇所を駆動する回路の入力値を求める動作解析部と、（ニ）静的電源電流試験における各測定ポイントでのパス・フェイル結果と、測定値と、及び、少なくともフェイルした測定ポイントでの測定値と半導体集積回路が故障を含まない場合の測定推定値の差を格納する静的電源電流試験結果データベースと、（ホ）静的電源電流試験結果データベースに格納された各測定ポイントのパス・フェイル結果、及び試験・検出故障データベースに格納された各測定ポイントの検出故障に基づき、各測定ポイントの検出故障から故障候補を抽出する故障候補抽出部と、（ヘ）少なくとも故障候補を駆動する回路のおのおのについて故障を含まない場合に対する故障を含む場合の静的電源電流値の入力値に応じた変化量又は変化量を算出する式を構成する係数データを格納する変化量データベースと、（ト）動作解析部が算出したフェイルした測定ポイントでの故障候補を駆動する回路の入力値及び変化量データベースに基づきフェイルした各測定ポイントでの故障を含まない場合に対する故障候補を含む場合の静的電源電流値の差の推定算出値を算出し、差の推定算出値と、静的電源電流試験結果データベースに格納されたフェイルした各測定ポイントでの測定値と測定推定値との差とを比較して、故障候補が故障箇所であるか否かを判定する算出及び判定部とを備える半導体集積回路の故障解析装置であることを要旨とする。

本発明の第２の特徴は、半導体集積回路上の故障箇所を絞り込むための故障解析方法であって、故障関連情報抽出部、故障候補抽出部、動作解析部、算出及び判定部を備える故障解析装置において、（イ）静的電源電流試験の試験ベクトルと試験ベクトルのそれぞれの各測定ポイントにおける検出及び未検出故障箇所を試験・検出故障データベースに格納するステップと、（ロ）故障関連情報抽出部が、半導体集積回路のレイアウト情報及び論理接続情報に基づき故障箇所と故障箇所を駆動する回路に関する情報を故障関連情報として抽出するステップと、（ハ）静的電源電流試験における各測定ポイントでのパス・フェイル結果と、測定値と、及び、少なくともフェイルした測定ポイントでの測定値と半導体集積回路が故障を含まない場合の測定推定値の差を静的電源電流試験結果データベースに格納するステップと、（ニ）故障候補抽出部が、静的電源電流試験結果データベースに格納された各測定ポイントのパス・フェイル結果、及び試験・検出故障データベースに格納された各測定ポイントにおける検出故障箇所に基づき、各測定ポイントの検出故障から故障候補を抽出するステップと、（ホ）動作解析部が、半導体集積回路の論理接続情報、駆動回路の動作情報、試験ベクトル及び故障関連情報に基づき、半導体集積回路の動作解析を行ない、故障を含まない場合の各測定ポイントにおける各故障箇所の信号値と各故障箇所を駆動する回路の入力値を求めるステップと、（ヘ）少なくとも故障候補を駆動する回路のおのおのについて故障を含まない場合に対する故障を含む場合の静的電源電流値の入力値に応じた変化量又は変化量を算出する式を構成する係数データを変化量データベースに格納するステップと、（ト）算出及び判定部が、動作解析部が算出したフェイルした各測定ポイントでの故障候補を駆動する回路の入力値及び変化量データベースに基づきフェイルした各測定ポイントでの故障を含まない場合に対する故障候補を含む場合の静的電源電流値の差の推定算出値を算出するステップと、（チ）算出及び判定部が、差の推定算出値と、静的電源電流試験結果データベースに格納されたフェイルした各測定ポイントでの測定値と測定推定値との差とを比較して、故障候補が故障箇所であるか否かを判定するステップとを含む半導体集積回路の自動故障解析方法であることを要旨とする。

本発明によれば、静的電源電流試験の結果に基づき、半導体集積回路の故障箇所の絞り込みを高精度に行える故障解析装置及び故障解析方法を提供できる。

次に、図面を参照して、本発明の第１又は第２の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。又、以下に示す第１又は第２の実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る半導体集積回路の故障解析装置は、半導体集積回路上の故障箇所を絞り込むための故障解析装置であって、図１に示すように、静的電源電流試験の試験ベクトルと試験ベクトルのそれぞれの測定ポイント（測定時刻）における検出及び未検出故障箇所を格納する試験・検出故障データベース２１と、半導体集積回路のレイアウト情報及び論理接続情報に基づき故障箇所と故障箇所を駆動する回路に関する情報（駆動回路（基本セル・マクロセル）名、入出力信号名等）を故障関連情報として抽出する故障関連情報抽出部１１と、論理接続情報、駆動回路の動作情報、試験ベクトル及び故障関連情報に基づき、半導体集積回路の動作解析を行ない、故障を含まない場合の各測定ポイントにおける各故障箇所の信号値と各故障箇所を駆動する回路の入力値を求める動作解析部１２と、静的電源電流試験における各測定ポイントでのパス・フェイル結果と、測定値と、及び、少なくともフェイルした測定ポイントでの測定値と半導体集積回路が故障を含まない場合（パスと見なす場合）の測定推定値の差を格納する静的電源電流試験結果データベース２４と、静的電源電流試験結果データベース２４に格納された各測定ポイントのパス・フェイル結果、及び試験・検出故障データベース２１に格納された各測定ポイントの検出故障に基づき、各測定ポイントの検出故障から故障候補を抽出する故障候補抽出部１３と、少なくとも故障候補を駆動する回路のおのおのについて故障を含まない場合に対する故障を含む場合の静的電源電流値の入力値に応じた変化量又は変化量を算出する式を構成する係数データを格納する変化量データベース２６と、動作解析部１２が算出したフェイルした測定ポイントでの故障候補を駆動する回路の入力値及び変化量データベース２６に格納された変化量の情報に基づきフェイルした各測定ポイントでの故障を含まない場合に対する故障候補を含む場合の静的電源電流値の差の推定算出値を算出し、差の推定算出値と、静的電源電流試験結果データベース２４に格納されたフェイルした各測定ポイントでの測定値と測定推定値との差とを比較して、故障候補が故障箇所であるか否かを判定する算出及び判定部１４とを備える。

故障関連情報抽出部１１、動作解析部１２、故障候補抽出部１３、算出及び判定部１４は、処理装置１０に含まれる。更に、図１に示す故障解析装置は、記憶装置２０、入力装置４０、出力装置５０及び測定装置６０を備える。記憶装置２０は、試験・検出故障データベース２１、回路情報２２、故障関連情報２３、静的電源電流試験結果データベース２４、故障候補２５、変化量データベース２６、電流差２７、判定結果２８を適当な記憶領域を確保して格納する。

試験・検出故障データベース２１は、静的電源電流試験の試験ベクトルのそれぞれの測定ポイント（測定時刻）における検出（及び未検出）故障を格納しているが、こうしたデータは、一般に、論理接続情報及び基本セル・マクロセルによって記述された半導体集積回路に対するＩＤＤＱ故障のシミュレーション又はＩＤＤＱ故障ＡＴＰＧによって取得できる。

回路情報２２に、対象の半導体集積回路の論理接続情報及びレイアウト情報等の回路情報が格納される。

故障関連情報２３は、故障関連情報抽出部１１によって対象の半導体集積回路の回路情報２２に基づき抽出された故障及び同故障に関わる信号を駆動する回路に関連する情報（駆動回路（基本セル・マクロセル）名、入出力信号名等）を格納する。

静的電源電流試験結果データベース２４は、静的電源電流試験における各測定ポイントでのパス・フェイル結果と、測定値と、及び、少なくともフェイルした測定ポイントでの測定値と半導体集積回路が故障を含まない場合（パスと見なす場合）の測定推定値の差を格納する。故障を含まない場合の推定測定値は、故障解析対象サンプルと同じ半導体集積回路の複数の別サンプルを静的電源電流試験した結果から取得する。例えば、特許文献２に開示された方法が採用可能である（特許文献２：特開２００５−１３４２５５号公報、大きなオフリーク電流を有するＬＳＩでのＩＤＤＱテスト方法）。

変化量データベース２６は、少なくとも故障候補を駆動する回路のおのおのについて故障を含まない場合に対する故障を含む場合の静的電源電流値の入力値に応じた変化量又は変化量を算出する式を構成する係数データを格納する。例えば、各故障が電源配線、ＧＮＤ、及び隣接配線のいずれかと電気的に接続している場合における、故障箇所を含まない場合の値に対する静的電源電流の変化量が、変化量データベース２６にそれぞれ格納される。故障がある場合の静的電源電流値は、例えば、故障を想定した作成した回路についてＳＰＩＣＥ等の回路シミュレーションを実行して算出することができる。以下に、変化量データベース２６に格納される静的電源電流の変化量について説明する。

図２に故障の例を示す。図２は、ＮＡＮＤ回路Ｎ１の出力端子に接続する配線Ｌ１とＧＮＤが短絡している故障を示す。図２に示した故障が発生した場合に、静的電源電流値ＩＤＤＱ１はＮＡＮＤ回路Ｎ１が配線Ｌ１の電位を駆動する駆動力に依存し、駆動力は、ＮＡＮＤ回路Ｎ１に対する入力値に応じて内部でオン状態になった素子のゲート幅に依存している。したがって、静的電源電流値ＩＤＤＱ１はＮＡＮＤ回路Ｎ１の入力値（入力条件）に依存する。

図３に、ＮＡＮＤ回路Ｎ１の入力値毎の静的電源電流値ＩＤＤＱ１の例を示す。図３に示した静的電源電流値Ｉｄ₁₁は、ＮＡＮＤ回路Ｎ１の入力ａ〜ｃのうち１つが「０」である場合の静的電源電流値ＩＤＤＱ１である。静的電源電流値Ｉｄ₁₂は、ＮＡＮＤ回路Ｎ１の入力ａ〜ｃのうち２つが「０」である場合の静的電源電流値ＩＤＤＱ１である。静的電源電流値Ｉｄ₁₃は、ＮＡＮＤ回路Ｎ１の入力ａ〜ｃすべてが「０」である場合の静的電源電流値ＩＤＤＱ１である。そして、静的電源電流値Ｉｄ₁₄は、ＮＡＮＤ回路Ｎ１の入力ａ〜ｃすべてが「１」である場合の静的電源電流値ＩＤＤＱ１である。したがって、Ｉｄ₁₄＝０である。一般に、Ｉｄ₁₃＞Ｉｄ₁₂＞Ｉｄ₁₁である。

配線Ｌ１がＧＮＤと接続していない場合、即ち配線Ｌ１の電位が正常な場合の値を静的電源電流値Ｉｄ₁₀とした場合、静的電源電流値Ｉｄ₁₀に対する静的電源電流値Ｉｄ₁₁、Ｉｄ₁₂、Ｉｄ₁₃の変化量が、検出箇所及び入力条件の情報と共に変化量データベース２６にそれぞれ格納される。但し、ＮＡＮＤ回路のような基本セルの規模では、正常な場合の静的電源電流値は極めて微小な値であり、故障が存在する場合の値をそのまま格納しても実用的には全く差し支えない（以下、特に触れない）。

図４に他の故障の例を示す。図４は、ＮＡＮＤ回路Ｎ２の出力端子に接続する配線Ｌ２が、インバータ回路Ｉ１の出力端子に接続する配線Ｌ３と短絡している故障を示す。図４に示した故障が発生した場合、ＬＳＩに流れる静的電源電流値ＩＤＤＱ２は配線Ｌ２を駆動するＮＡＮＤ回路Ｎ２の駆動力及び配線Ｌ３を駆動するインバータ回路Ｉ１の駆動力に依存し、駆動力は、これら回路に対する入力値に応じて内部でオン状態になった素子のゲート幅に依存する。したがって、静的電源電流値ＩＤＤＱ２はＮＡＮＤ回路Ｎ２の入力値及びインバータ回路Ｉ１の入力値に依存する。

図５に、ＮＡＮＤ回路Ｎ２の入力値及びインバータ回路Ｉ１の入力値毎の静的電源電流値ＩＤＤＱ２の例を示す。図５に示した静的電源電流値Ｉｄ₂₁は、ＮＡＮＤ回路Ｎ２の入力ａ〜ｃのうち１つが「０」であり、且つインバータ回路Ｉ１の入力ｄが「１」である場合の静的電源電流値ＩＤＤＱ２である。静的電源電流値Ｉｄ₂₂は、ＮＡＮＤ回路Ｎ２の入力ａ〜ｃのうち２つが「０」であり、且つインバータ回路Ｉ１の入力ｄが「１」である場合の静的電源電流値ＩＤＤＱ２である。静的電源電流値Ｉｄ₂₃は、ＮＡＮＤ回路Ｎ２の入力ａ〜ｃすべてが「０」であり、且つインバータ回路Ｉ１の入力ｄが「１」である場合の静的電源電流値ＩＤＤＱ２である。そして、静的電源電流値Ｉｄ₂₄は、ＮＡＮＤ回路Ｎ２の入力ａ〜ｃすべてが「１」であり、且つインバータ回路Ｉ１の入力ｄが「０」である場合の静的電源電流値ＩＤＤＱ２である。一般に、Ｉｄ₂₃＞Ｉｄ₂₂＞Ｉｄ₂₁＞Ｉｄ₂₄であり、これら以外の入力値の組合せの場合は静的電源電流値ＩＤＤＱ２＝０である。これら静的電源電流値Ｉｄ₂₁、Ｉｄ₂₂、Ｉｄ₂₃、Ｉｄ₂₄（の変化）値が、静的電源電流値ＩＤＤＱ２＝０の場合も含め、検出箇所及び入力値の情報と共に変化量データベース２６にそれぞれ格納される。

図１に示した故障関連情報２３は、具体的には、例えば、図２に示した配線Ｌ１に仮定される縮退故障について言えば、配線Ｌ１を駆動するＮＡＮＤ回路Ｎ１のインスタンス名（対象の半導体集積回路の中での識別名）、入出力端子名等が相当する。又、図４に示した配線Ｌ２と配線Ｌ３のショート故障（ブリッジ故障）については、配線Ｌ２を駆動するＮＡＮＤ回路Ｎ２の情報、配線Ｌ２に隣接する配線Ｌ３の情報、及び配線Ｌ３を駆動するインバータ回路Ｉ１の情報が、故障関連情報２３として抽出される。

記憶装置２０の故障候補２５に、故障候補抽出部１３によって抽出された故障候補が格納される。電流差２７に、算出及び判定部１４が算出した、動作解析部１２が算出したフェイルした各測定ポイントでの故障候補を駆動する回路の入力値及び変化量データベース２６に格納された変化量の情報に基づき、フェイルした各測定ポイントでの故障を含まない場合に対する故障候補を含む場合の静的電源電流値の差の推定算出値が格納される。判定結果２８に、算出及び判定部１４が、差の推定算出値と、静的電源電流試験結果データベース２４に格納されたフェイルした各測定ポイントでの測定値と測定推定値との差とを比較して、故障候補が故障箇所であるか否かを判定した結果が格納される。

入力装置４０はキーボード、マウス、ライトペン又はフレキシブルディスク装置等で構成される。入力装置４０より故障解析実行者は、入出力データを指定したり、故障解析条件を設定したりできる。更に、入力装置４０より出力データの形態等を設定することも可能で、又、故障解析の実行や中止等の指示の入力も可能である。

又、出力装置５０としては、故障解析結果を表示するディスプレイやプリンタ、或いはコンピュータ読み取り可能な記録媒体に保存する記録装置等が使用可能である。ここで、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、例えばコンピュータの外部メモリ装置、半導体メモリ、磁気ディスク（フレキシブルディスク含む）、光ディスク（ＣＤ−Ｒ等含む）、光磁気ディスク、磁気テープ（カセットテープ含む）等の電子データを記録することができるような媒体等を意味する。

測定装置６０は、図示を省略した定電流源や定電圧源等の電源、電流計や電圧計等の測定機器、プロ−バ等によって構成される。対象の半導体集積回路の静的電源電流試験に必要な試験ベクトルと試験実行条件が試験・検出故障データベース２１から測定装置６０に読み出され、対象の半導体集積回路の静的電源電流試験が行われる。

以下において、図１に示した故障解析装置によって対象の半導体集積回路（以下、簡単のため対象ＬＳＩと記す）の故障を解析する方法を、図６に示すフローチャートを用いて説明する。

（イ）ステップＳ１０において、図１に示す入力装置４０を介して、対象ＬＳＩの静的電源電流試験の試験ベクトルと試験ベクトルのそれぞれの測定ポイント（測定時刻）における検出（及び未検出）故障が試験・検出故障データベース２１に格納される。又、ステップＳ２０において、対象ＬＳＩの回路情報が回路情報（記憶領域）２２に格納される。

（ロ）ステップＳ３０において、故障関連情報抽出部１１が、対象ＬＳＩの回路情報を回路情報（記憶領域）２２から読み出し、故障と故障を駆動する回路に関する情報（駆動回路（基本セル・マクロセル）名、入出力信号名等）を故障関連情報として抽出する。抽出された故障関連情報は故障関連情報（記憶領域）２３に格納される。

（ハ）ステップＳ４０において、測定装置６０を用いて行われた対象ＬＳＩの静的電源電流試験における各測定ポイントでのパス・フェイル結果と、測定値と、及び、少なくともフェイルした測定ポイントでの測定値と対象ＬＳＩが故障を含まない場合（パスと見なす場合）の測定推定値の差が静的電源電流試験結果データベース２４に格納される。次いで、ステップＳ５０において、故障候補抽出部１３が、静的電源電流試験結果データベース２４に格納された各測定ポイントのパス・フェイル結果、及び試験・検出故障データベース２１に格納された各測定ポイントの検出故障に基づき、各測定ポイントの検出故障から故障候補を抽出する。抽出された故障候補は故障候補（記憶領域）２５に格納される。

（ニ）ステップＳ６０において、動作解析部１２が、対象ＬＳＩの論理接続情報と駆動回路の動作情報と試験ベクトルと故障関連情報２３に基づき、対象ＬＳＩの動作解析を行ない、故障を含まない場合の各測定ポイントにおける各故障箇所の信号値と各故障箇所を駆動する回路の入力値を求める。

（ホ）ステップＳ７０において、少なくとも故障候補を駆動する回路のおのおのについて故障を含まない場合に対する故障を含む場合の静的電源電流値の入力値に応じた変化量又は変化量を算出する式を構成する係数データを変化量データベース２６に格納する。

（へ）ステップＳ８０において、算出及び判定部１４が、動作解析部１２が算出したフェイルした各測定ポイントでの故障候補を駆動する回路の入力値及び変化量データベース２６に格納された変化量の情報に基づきフェイルした各測定ポイントでの故障を含まない場合に対する故障候補を含む場合の静的電源電流値の差の推定算出値ΔＩｄｃを算出する。算出した差の推定算出値ΔＩｄｃは、電流差（記憶領域）２７に格納される。又、静的電源電流試験結果データベース２４に格納されたフェイルした各測定ポイントでの測定値と測定推定値との差ΔＩｄｍを算出する。差ΔＩｄｍも、電流差（記憶領域）２７に格納される。

（ト）ステップＳ９０において、算出及び判定部１４が、差の推定算出値ΔＩｄｃと、フェイルした各測定ポイントでの測定値と測定推定値との差ΔＩｄｍとを電流差（記憶領域）２７から読み出す。そして算出及び判定部１４は、差の推定算出値ΔＩｄｃと差ΔＩｄｍとを比較して、故障候補が故障箇所であるか否かを判定する。この判定は、具体的には、例えば次のように行なわれる。先ず、考慮する故障の多重度を予め設定しておく。一般に多重度が増加するに従って考慮すべき場合の数は指数的に増加するため、故障の多重度を２〜４程度以内に設定することが望ましく、又、この程度までの多重度で十分高い精度で故障を正しく絞り込めると期待される。多重度は、製造プロセスが安定しておらず、歩留りが低い場合は高めに、製造プロセスが安定し、歩留りが高い場合は低めに調整可能であり、適宜判断するとよい。次に、多重度＝１（単一故障）を前提として、各測定ポイントでの差ΔＩｄｍと各故障候補の差の推定算出値ΔＩｄｃを比較し、全て一致する場合、その故障候補が対象ＬＳＩの故障であると判定される。例えば、図２に示した配線Ｌ１とＧＮＤが短絡した故障が故障候補の場合は、この故障候補を検出する各測定ポイントにおけるＮＡＮＤ回路Ｎ１の入力値（条件）に基づき、差の推定算出値ΔＩｄｃは、静的電源電流値Ｉｄ₁₀に対する静的電源電流値Ｉｄ₁₁、Ｉｄ₁₂、Ｉｄ₁₃の変化量のいずれかに決まる。この時、製造ばらつきを考慮し、各測定ポイントにおいて差ΔＩｄｍと差の推定算出値ΔＩｄｃが若干異なっていても、その比が１に近い値でほぼ一定であれば、一致していると判定する。なお、単一故障を前提とする場合、故障候補抽出部において、フェイルの場合に検出（detected）であるという条件を加えてより少ない数の故障候補に予め絞り込んでおくことが可能である。これによって故障解析の効率を向上させることができる。又、個別の比較・判定の前に、測定ポイントに応じた差ΔＩｄｍの種類と各故障候補を駆動する回路が発生しうる電流値の種類を比較し、後者が前者より少なかった場合、その故障候補は、対象ＬＳＩの故障でないと判定し、除外することもできる。例えば、測定した結果である差ΔＩｄｍの値が３種類あったとすると、インバータ回路ないしバッファ回路（差の推定算出値ΔＩｄｃは２種類）によって駆動される縮退故障は故障候補から除外される。これにより、故障候補は確実に削減され、故障の絞り込み効率が向上する。また、複数の測定ポイントにおける差ΔＩｄｍの最小値ΔIｄｍ＿ｍｉｎに対し、各故障候補の差ΔＩｄｃの最大値ΔＩｄｃ＿ｍａｘが、製造のばらつきを考慮して
ΔＩｄｃ＿ｍａｘ ＜ ΔＩｄｍ＿ｍｉｎ
となっている場合、その故障候補は除外される。これらの差 ΔＩｄｍ、差の推定算出値ΔＩｄｃの可能な種類や取りうる値の範囲によって故障候補を絞り込む方法は、多重故障の場合にも有効に利用できる。

全ての故障候補について上記判定を実施し、該当する故障候補が見付からなかった場合、多重度＝２（２重故障）を前提として、各測定ポイントでの差ΔＩｄｍと任意の故障候補２個の組による差の推定算出値ΔＩｄｃの和とを比較し、全て一致する場合、その故障候補２個の組が対象ＬＳＩの故障の組であると判定される。ここで注意すべきは、各故障候補の組において、一方の故障候補の差の推定算出値ΔＩｄｃ＝０の場合も考慮しなければならないことである。以後、故障の組を確定できなかった場合、予め設定した多重度の故障候補の組まで比較・判定を増やし、測定結果と一致する故障の組を検索する。所定の多重度でも確定できなかった場合は、異常終了ということになる。主な可能性としては、想定した多重度より高い多重度の故障だった場合や、前提としていた故障モデルとは異なるモードの不良である場合が考えられる。一方、最終的に複数の故障候補（の組）が残る場合もある。この場合は、以後の物理的な故障解析（例えば対象ＬＳＩを構成する各層を薬品等により露出させ、光学・電子顕微鏡等で直接観察する解析）での参考となるよう、それぞれの可能性の高さを別途推定してやることが望ましい。

判定結果（記憶領域）２８に格納された故障候補は、出力装置５０を介して外部から参照することができる。そして、候補箇所に基づき対象ＬＳＩを調査することにより、故障原因を解析可能である。

以上に説明したように、本発明の第１の実施の形態に係る故障解析装置では、対象ＬＳＩにおいて測定された静的電源電流値と故障箇所を含まない場合の値との差を使用する。そのため、静的電源電流値が大きなＬＳＩに対する静的電源電流試験においても、異常な静的電源電流値を精度よく検出して故障箇所を絞り込むことができる。つまり、回路規模が大きくオフリーク電流が大きいＬＳＩに対して、静的電源電流試験による高精度な故障解析を実現できる。又、測定ポイント毎に故障候補が抽出されるため、対象ＬＳＩ上の複数の箇所で生じている複数の故障箇所をそれぞれ絞り込むことができる。

図６に示した一連の故障解析操作は、図６と等価なアルゴリズムのプログラムにより、図１に示した故障解析装置を制御して実行できる。このプログラムは、図１に示した故障解析装置を構成する記憶装置２０に記憶させればよい。又、このプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に保存し、この記録媒体を図１に示した記憶装置２０に読み込ませることにより、本発明の一連のマスクデータ作成操作を実行することができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係わる半導体集積回路の故障解析装置は、図７に示すように、算出及び判定部１４が調整部１４１を備える点が図１と異なる。その他の構成については、図１に示す第１の実施の形態と同様である。

第１の実施の形態においては、図２に示した配線Ｌ１とＧＮＤが短絡している故障例について説明した。しかし、例えば図８に示すように、配線Ｌ１が抵抗Ｒ１を介してＧＮＤに接続した故障が発生する場合がある。或いは、図９に示すように配線Ｌ２と配線Ｌ３が抵抗Ｒ２を介して接続した故障が発生する場合がある。図８或いは図９に示した故障の場合には、抵抗Ｒ１或いは抵抗Ｒ２の抵抗値をパラメータにして調整した差の推定算出値ΔＩｄｃと差ΔＩｄｍとの差又は比に基づいて、配線Ｌ１が故障箇所であるか否かを判定することができる。

図７に示した調整部１４１は、例えば図８に示した抵抗Ｒ１の抵抗値を変化させることにより、故障候補である配線Ｌ１の故障状態を変化させて差の推定算出値ΔＩｄｃを調整する。例えば、調整部１４１は、抵抗Ｒ１の抵抗値の静的電源電流に対する影響を考慮して設定される調整係数を、変化量データベース２６に格納された差の推定算出値ΔＩｄｃに乗じる。又は、調整係数を含めて差の推定算出値ΔＩｄｃを算出するための算出式の係数が変化量データベース２６に格納されており、調整部はこれら係数を読み出して調整した差の推定算出値ΔＩｄｃを算出するようにしてもよい。その結果、各測定ポイントでの各故障候補の差の推定算出値ΔＩｄｃは調整される。配線Ｌ１が抵抗Ｒ１を介してＧＮＤと電気的に接続している場合は、一般的に抵抗Ｒ１が大きいほど差ΔＩｄｍは小さい。そして判定部１４は、調整された差の推定算出値ΔＩｄｃと差ΔＩｄｍとの差に基づき、候補箇所が故障個所か否かを判定する。算出された調整係数は、図７に示した記憶装置２０に格納されてもよい。他は、第１の実施の形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。

本発明の第２の実施の形態に係る半導体集積回路の故障解析装置によれば、故障箇所がＧＮＤや電源配線、或いは隣接配線と抵抗を介して電気的に接続した故障であっても、解析することができる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１又は第２の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、過去に同一種類のＬＳＩに対して静的電源電流試験を行っている場合、試験・検出故障データベース２１に検出箇所の情報が既に格納されており、また、故障関連情報の抽出が既になされ、故障関連情報（記憶領域）２３に格納されている。これら格納されている情報を使用することにより、図６に示したステップＳ１０〜Ｓ３０を省略できる。又、第１又は第２の実施の形態の説明においては、変化量データベース２６に予め変化量が格納されている例を示したが、測定ポイント毎に、各故障候補における静的電源電流の変化量を算出してもよい。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の第１の実施の形態に係る半導体集積回路の故障解析装置の構成を示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る半導体集積回路の故障解析装置によって解析される故障の例を示す模式図である。 図２に示した故障箇所の静的電源電流値の例を示す表である。 本発明の第１の実施の形態に係る半導体集積回路の故障解析装置によって解析される故障の他の例を示す模式図である。 図４に示した故障箇所の静的電源電流値の例を示す表である。 本発明の第１の実施の形態に係る半導体集積回路の故障解析方法を説明するフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る半導体集積回路の故障解析装置の構成を示す模式図である。 本発明の第２の実施の形態に係る半導体集積回路の故障解析装置によって解析される故障の例を示す模式図である。 本発明の第２の実施の形態に係る半導体集積回路の故障解析装置によって解析される故障の他の例を示す模式図である。

符号の説明

１０…処理装置
１１…故障関連情報抽出部
１２…動作解析部
１３…故障候補抽出部
１４…判定部
２０…記憶装置
２１…試験・検出故障データベース
２２…回路情報
２３…故障関連情報
２４…静的電源電流試験結果データベース
２５…故障候補
２６…変化量データベース
２７…電流差
２８…判定結果
４０…入力装置
５０…出力装置
６０…測定装置
１４１…調整部

Claims (5)

1. 半導体集積回路上の故障箇所を絞り込むための故障解析装置であって、
   静的電源電流試験の試験ベクトルと前記試験ベクトルのそれぞれの測定ポイントにおける検出及び未検出故障箇所を格納する試験・検出故障データベースと、
   半導体集積回路のレイアウト情報及び論理接続情報に基づき前記故障箇所と前記故障箇所を駆動する回路に関する情報を故障関連情報として抽出する故障関連情報抽出部と、
   前記論理接続情報、駆動回路の動作情報、前記試験ベクトル及び前記故障関連情報に基づき、前記半導体集積回路の動作解析を行ない、故障を含まない場合の各測定ポイントにおける各故障箇所の信号値と前記各故障箇所を駆動する回路の入力値を求める動作解析部と、
   前記静的電源電流試験における前記各測定ポイントでのパス・フェイル結果と、測定値と、及び、少なくともフェイルした測定ポイントでの前記測定値と前記半導体集積回路が故障を含まない場合の測定推定値の差を格納する静的電源電流試験結果データベースと、
   前記静的電源電流試験結果データベースに格納された前記各測定ポイントのパス・フェイル結果、及び前記試験・検出故障データベースに格納された各測定ポイントの検出故障に基づき、前記各測定ポイントの検出故障から故障候補を抽出する故障候補抽出部と、
   少なくとも前記故障候補を駆動する回路のおのおのについて故障を含まない場合に対する故障を含む場合の静的電源電流値の入力値に応じた変化量又は変化量を算出する式を構成する係数データを格納する変化量データベースと、
   前記動作解析部が算出した前記フェイルした測定ポイントでの前記故障候補を駆動する回路の入力値及び前記変化量データベースに基づき前記フェイルした各測定ポイントでの故障を含まない場合に対する故障候補を含む場合の静的電源電流値の差の推定算出値を算出し、前記差の推定算出値と、前記静的電源電流試験結果データベースに格納された前記フェイルした各測定ポイントでの前記測定値と前記測定推定値との差とを比較して、前記故障候補が故障箇所であるか否かを判定する算出及び判定部
   とを備えることを特徴とする半導体集積回路の故障解析装置。
2. 前記算出及び判定部が、前記故障候補の故障状態を変化させて、前記変化量を調整する調整部を備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路の故障解析装置。
3. 前記算出及び判定部は、前記静的電源電流試験結果の電流差の種類と前記故障候補が取りうる変化量の種類とを比較し、前記故障候補が取りうる変化量の種類が前記静的電源電流試験結果の電流差の種類より少ない場合に前記故障候補を故障候補から除外する機能を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路の故障解析装置。
4. 半導体集積回路上の故障箇所を絞り込むための故障解析方法であって、故障関連情報抽出部、故障候補抽出部、動作解析部、算出及び判定部を備える故障解析装置において、
   静的電源電流試験の試験ベクトルと前記試験ベクトルのそれぞれの各測定ポイントにおける検出及び未検出故障箇所を試験・検出故障データベースに格納するステップと、
   前記故障関連情報抽出部が、半導体集積回路のレイアウト情報及び論理接続情報に基づき前記故障箇所と前記故障箇所を駆動する回路に関する情報を故障関連情報として抽出するステップと、
   前記静的電源電流試験における前記各測定ポイントでのパス・フェイル結果と、測定値と、及び、少なくともフェイルした測定ポイントでの前記測定値と前記半導体集積回路が故障を含まない場合の測定推定値の差を静的電源電流試験結果データベースに格納するステップと、
   前記故障候補抽出部が、前記静的電源電流試験結果データベースに格納された前記各測定ポイントのパス・フェイル結果、及び前記試験・検出故障データベースに格納された前記各測定ポイントにおける前記検出故障箇所に基づき、前記各測定ポイントの検出故障から故障候補を抽出するステップと、
   前記動作解析部が、前記半導体集積回路の論理接続情報、駆動回路の動作情報、前記試験ベクトル及び前記故障関連情報に基づき、前記半導体集積回路の動作解析を行ない、故障を含まない場合の前記各測定ポイントにおける前記各故障箇所の信号値と前記各故障箇所を駆動する回路の入力値を求めるステップと、
   少なくとも前記故障候補を駆動する回路のおのおのについて故障を含まない場合に対する故障を含む場合の静的電源電流値の入力値に応じた変化量又は変化量を算出する式を構成する係数データを変化量データベースに格納するステップと、
   前記算出及び判定部が、前記動作解析部が算出した前記フェイルした各測定ポイントでの前記故障候補を駆動する回路の入力値及び前記変化量データベースに基づき前記フェイルした各測定ポイントでの故障を含まない場合に対する故障候補を含む場合の静的電源電流値の差の推定算出値を算出するステップと、
   前記算出及び判定部が、前記差の推定算出値と、前記静的電源電流試験結果データベースに格納された前記フェイルした各測定ポイントでの前記測定値と前記測定推定値との差とを比較して、前記故障候補が故障箇所であるか否かを判定するステップ
   とを含むことを特徴とする半導体集積回路の自動故障解析方法。
5. 故障解析装置が備える調整部が、前記故障候補の故障状態を変化させて、前記変化量を調整するステップを更に含むことを特徴とする請求項４に記載の半導体集積回路の自動故障解析方法。
   

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