JP2595879B2 - 半導体装置の動作解析装置 - Google Patents

半導体装置の動作解析装置

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JP2595879B2 JP5284763A JP28476393A JP2595879B2 JP 2595879 B2 JP2595879 B2 JP 2595879B2 JP 5284763 A JP5284763 A JP 5284763A JP 28476393 A JP28476393 A JP 28476393A JP 2595879 B2 JP2595879 B2 JP 2595879B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の動作解析装
置に関し、特にこの半導体装置の動作解析装置は、論理
デバイスとして構成される半導体装置のテスト時の内部
状態を解析するのに好適である。
【0002】
【従来の技術】論理デバイスから成る半導体装置では、
その入出力回路を成すバッファ回路の一斉作動により、
電源ラインに大きなノイズが発生して誤動作に至ること
がある。このような電源ノイズの影響によって生ずる誤
動作を解析するために、従来から電源ノイズ誤動作解析
装置が用いられている。
【0003】図4は、従来の電源ノイズ誤動作解析装置
の構成を略図として示している。同図において、被試験
半導体装置41は、例えば論理デバイスとして構成さ
れ、プリント基板42上に実装されて通常作動を行ない
ながら框体43内部に収容される。框体43は、接地線
44を介してグランドプレーン45に接続されている。
プリント基板42の入力端子には、電源回路46から電
源ライン47を経由してその電源が供給される。
【0004】電源回路46には、高周波ノイズシミュレ
ータ48からグランドプレーン45との間に高周波ノイ
ズパルスが印加されており、このノイズパルスが電源回
路46及びプリント基板42を経由して半導体装置41
の論理回路に入力される。このため、半導体装置41の
論理回路は、この高周波ノイズパルスにより框体43及
びグランドプレーン45との間で励振され、そのノイズ
の大きさによって誤動作が発生することがある。この誤
動作は、例えばプリント基板42の出力端子に接続され
るLSIテスタによって検出される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の誤動作解析
手法では、被試験半導体装置の論理回路に生ずる誤動作
は、プリント基板の出力端子からの信号によって検出さ
れる。従って、半導体装置全体としてのノイズ耐量を評
価することはできるが、半導体装置の内部回路のどの部
位に障害が生じたかを解析することができない。
【0006】半導体装置の内部回路の動作状態を直接観
察する手段として、例えば金属プローブが挙げられる。
しかし、金属プローブは、その解析精度が必ずしも高く
ないこと、半導体装置の表面に接触してその配線破壊を
生ずるおそれがあること、或いは、容量負荷によって波
形が鈍化するために精度が低下すること等の問題があ
る。
【0007】本発明は、上記に鑑み、半導体装置のテス
ト時の動作を解析するための装置であって、半導体装置
の内部回路の動作を個々に解析することが可能な、半導
体装置の動作解析装置を提供し、もってそのテスト作動
時の動作解析の精度を向上させることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の動
作解析装置は、所定のテストパターンからなるテスト信
号を被試験半導体装置に入力するLSIテスタと、前記
被試験半導体装置の内部領域の電位コントラストを観察
するための電子ビームテスタとを備えることを特徴とす
る。
【0009】
【作用】本発明の半導体装置の動作解析装置では、LS
Iテスタと電子ビームテスタとを備えるので、半導体装
置のテスト作動モードにおいて半導体装置の内部回路部
分についてその部分毎の動作解析が可能となり、テスト
作動時における半導体装置の動作解析の精度が向上す
る。
【0010】特に論理デバイスとして構成される半導体
装置を解析することとすれば、電子ビームテスタにより
検出される2次電子量が、「1」又は「0」の2値デー
タとして表わされるので、その検出に際して誤りの発生
が抑えられ、検出精度が向上する。
【0011】動作解析装置が、半導体装置の電源回路に
所定のノイズを供給するノイズ発生回路を更に備える構
成を採用すれば、電源回路のノイズ発生に起因する、半
導体装置のテスト作動時における回路内部の誤動作の解
析が特に容易に行なわれる。
【0012】電子ビームテスタを、被試験半導体装置の
内部領域を順次走査しつつ電子ビームを供給する電子ビ
ーム発生装置と、内部領域から発生する2次電子の量を
順次検出する2次電子検出器と、発生した2次電子の量
の分布を画像データとして生成する画像処理装置とから
構成すれば、内部回路の全ての部分における動作解析が
可能となるので、精度の高い動作解析が更に容易に行な
われる。
【0013】画像処理装置が、更に、記憶された所定の
画像データと2次電子の量から得られた前記画像データ
とを対比する比較回路を備える構成を採用すれば、動作
解析が特に短時間に行なわれる。
【0014】
【実施例】図面を参照して本発明を更に説明する。図1
は本発明の一実施例の動作解析装置の構成を示す模式的
ブロック図である。この実施例の動作解析装置は、LS
Iテスタ11と、電子ビームテスタ12〜15と、高周
波ノイズシミュレータ16とから基本的に構成される。
被試験装置を成す半導体装置17は、テストボード18
に搭載されて真空チャンバ19内に配置され、真空チャ
ンバ19は真空系20によって所定の真空度に維持され
る。
【0015】LSIテスタ11は、トリガ信号を発生さ
せてこれをトリガ信号ライン21を介して各部に供給し
て動作解析装置全体の作動を制御すると共に、テスト信
号を成すテストパターン22を発生させ、これをテスト
ボード18を介して被試験半導体装置17の外部ピンに
供給する。また、被試験半導体装置17の外部ピンから
出力されるテスト信号22をテストボード18を介して
受け取る。
【0016】高周波ノイズシミュレータ16は、LSI
テスタ11から延びる電源ライン22を中継してこれを
テストボード18に供給すると共に、LSIテスタ11
から出力されるトリガ信号により制御されて、所定の波
形から成る高周波ノイズパルスを発生させて、これを電
源電圧に重畳する。
【0017】電子ビームテスタは、パルス電子ビーム発
生器12、電子銃13、2次電子検出器14、及び、画
像処理装置15から構成される。パルス電子ビーム発生
器12は、トリガ信号に同期したビームパルスを発生さ
せてこれを電子銃13に与え、電子銃13は、付属する
レンズにより半導体装置17の内部領域の各部を走査し
つつパルス状の電子ビームを照射する。2次電子検出器
14は、この電子ビームによって内部領域の各部から叩
き出される2次電子を受けて画像処理装置15に与え
る。2次電子検出器14の出力である2次電子量は、照
射された部分の表面電位がHレベルのときには小さく、
Lレベルのときには大きい。
【0018】図3は、画像処理装置15の構成を例示す
るブロック図である。同図において、画像処理装置15
は、2次電子検出器14の出力から被試験半導体装置の
表面電位情報を2次元画像データとして生成する画像デ
ータ生成部21と、画像データ生成部21からの出力を
受けて、被試験半導体装置の正常動作のときの電位情報
を2次元情報として記憶する第1画像データ記憶部22
及び被試験装置のテスト作動時の電位情報を2次元情報
として記憶する第2画像データ記憶部23と、双方の画
像データ記憶部22、23の2次元画像データについて
その各位置毎の電位情報を相互に比較する比較部24
と、比較部24の出力を受けてテスト結果を出力するテ
スト結果出力部25とから構成される。
【0019】画像データ生成部31は、2次電子検出器
14から各位置毎の出力を順次に受けて各位置毎の電位
情報を白又は黒のモノクローム画像データとして出力す
る。この場合、例えば当該領域の電位がHレベルのとき
には黒(0)として、Lレベルのときには白(1)とし
て夫々出力される。これらのデータは、電源ノイズが印
加されないときの被試験半導体装置の正常データについ
ては第1画像データ記憶部32に、また、電源ノイズが
印加されたときの被試験半導体装置のテストデータにつ
いては第2画像データ記憶部33に夫々記憶される。
【0020】比較部34は、正常データ及びテストデー
タの双方の2次元画像データについて、その各位置のデ
ータ相互の相違を検出してこれをテスト結果出力部35
に出力する。テスト結果出力部35からは、被試験半導
体装置のテスト作動時に誤動作を発生した部位が特定さ
れて出力される。
【0021】図2は、LSIテスタ11によって制御さ
れるテスト時の各信号タイミングを示すタイミングチャ
ートである。同図において、Tはトリガ信号の周期を、
t1は高周波ノイズのパルス印加期間を、t2はトリガ
信号発生から電子ビームを発生させるまでの遅延時間
を、t3は電子ビームパルスのパルス幅を夫々示してい
る。ここで、t1=t2、T>t2+t3となるように
設定してある。
【0022】図2において、周期Tは、論理回路内部の
或るノードに対応する位置の回路ブロックの表面電位を
検出するために必要な期間である。LSIテスタ11か
らは、テストパターンaが出力されると共にこれに同期
してトリガ信号bが出力される。高周波ノイズシミュレ
ータ16からは、このトリガ信号bの発生に同期して期
間t1の間ノイズパルス列が出力されて、これが被試験
半導体装置17に与えれられる。期間t1は、高周波ノ
イズの印加により被試験半導体装置17の論理回路が定
常状態となるために充分な長さに選定される。
【0023】高周波ノイズパルスの印加が終了すると同
時に、パルス電子ビーム発生器12からパルス幅t3の
電子ビームパルスが出力される。これにより、電子銃1
3からは特定の回路ブロックに向けて電子ビームが照射
され、この電子ビームにより、2次電子が被試験半導体
装置の表面から叩き出される。この2次電子の量が2次
電子検出器14によって検出され、画像処理装置15に
おいて当該ブロックの表面電位がH又はLレベルとして
判定される。この判定結果は、2次元データにおける特
定位置のデータとして記憶される。
【0024】次の周期Tの間には、同様にテストパター
ンが出力されると共に、先にデータが得られた回路ブロ
ックに隣接する回路ブロックに対して同様に電子ビーム
が照射されて、その表面電位が検出される。各回路ブロ
ックの電位情報が順次に検出され、内部領域の全ての回
路ブロックの表面電位が2次元画像データとして第2画
像データ記憶部33に記憶される。
【0025】被試験半導体装置について、全ての回路ブ
ロックの表面電位が2次元のテストデータとして得られ
ると、引続き、高周波ノイズパルスを印加しないことを
除けば上記と同様の手順により、再度、表面電位の2次
元画像データが検出され、これが正常データとして第1
画像データ記憶部32に記憶される。前記テストデータ
と、この正常データとが、その対応する各位置について
比較部34で比較され、この比較結果が、テスト結果出
力部35に与えられる。テスト結果出力部35は、この
データを被試験半導体装置の論理回路の各ノードの電位
の良否の情報に変換して、これをテスト結果として出力
する。
【0026】本発明の動作解析装置は、LSIテスタと
電子ビームテスタとを組み合せて、半導体装置のテスト
時の動作解析を行なうことをその骨子とするものであ
る。従って、上記実施例においては、被試験半導体装置
の電源ラインに高周波ノイズパルスを印加してその誤動
作を検出する例を挙げたが、これに限定されるものでは
ない。例えば、ノイズは、電源ラインに印加することに
限定されず、いかなる部分に与えてもよい。また、正常
データは、特に被試験半導体装置自体から作成すること
を要しなく、他の正常半導体装置或いはシミュレータか
ら得てもよい。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置の動作解析装置によると、LSIテスタと電子ビーム
テスタとを組み合わせたことにより、テスト作動時にお
ける被試験半導体装置の内部回路の各部の状態解析が可
能となるので、精度が高いテストを実施することが出来
るという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の半導体装置の動作解析装置
の構成を示す模式的ブロック図
【図2】図1の動作解析装置における信号のタイミング
チャート
【図3】画像処理装置の構成を例示するブロック図。
【図4】従来の半導体装置の動作解析装置の構成を示す
模式的ブロック図。
【符号の説明】
11 LSIテスタ 12 パルス電子ビーム発生器 13 電子銃 14 2次電子検出器 15 画像処理装置 16 高周波ノイズシミュレータ 17 被試験半導体装置 18 テストボード 19 真空チャンバ 20 真空系 21 トリガ信号ライン 22 電源ライン 31 画像データ生成部 32 第1画像データ記憶部 33 第2画像データ記憶部 34 比較部 35 テスト結果出力部

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定のテストパターンからなるテスト信
    号を被試験半導体装置に入力するLSIテスタと、前記
    被試験半導体装置の内部領域の電位コントラストを観察
    するための電子ビームテスタと、前記被試験半導体装置
    に前記所定のテストパターンに同期した所定のノイズを
    印加するノイズ発生装置とを備えることを特徴とする半
    導体装置の動作解析装置。
  2. 【請求項2】 前記被試験半導体装置が論理デバイスと
    して構成される、請求項1に記載の半導体装置の動作解
    析装置。
  3. 【請求項3】 前記ノイズ発生装置は被試験半導体装置
    の電源ラインに繰り返し前記ノイズを印加する、請求項
    1又は2に記載の半導体装置の動作解析装置。
  4. 【請求項4】 前記電子ビームテスタは、前記被試験半
    導体装置の内部領域を走査しつつ電子ビームを照射する
    電子ビーム照射装置と、前記内部領域から発生する2次
    電子の量を検出する2次電子検出器と、前記2次電子の
    量の分布を2次元画像データとして生成する画像処理装
    置とを備える、請求項1乃至3の一に記載の半導体装置
    の動作解析装置。
  5. 【請求項5】 前記画像処理装置は、所定の正常画像デ
    ータと検出されたテスト画像データとを対比する比較回
    路を備える、請求項4に記載の半導体装置の動作解析装
    置。
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JPS59123241A (ja) * 1982-12-28 1984-07-17 Toshiba Corp 半導体集積回路の不良解析方法
JPH04157569A (ja) * 1990-10-22 1992-05-29 Nec Corp Lsi論理解析システム

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