JP2894078B2 - 集積回路装置の故障解析装置及び故障解析方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は集積回路装置、特に論理
集積回路の故障解析手法に関する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路（以下、ＬＳＩ）の集積回路は
年々上がっており、今や数十万ゲートの論理集積回路が
登場するに至っている。このような数百万個のトランジ
スタが存在するＬＳＩの故障解析は、設計者自身の英知
をもってしてもきわめて困難であり、不良箇所の特定だ
けでも１カ月に及ぶこともまれではない。まして設計者
以外の人が故障解析をすることは、ほとんど不可能に近
い。しかしながらＬＳＩのユーザー自身が解析をした
り、ＡＳＩＣについては装置設計者がＬＳＩの機能設計
や論理設計した後、ＣＡＤ処理によりマスクパターンを
作れるために、設計者でもマスクレイアウトについては
全く分からないという事態が生じている。さらにＡＳＩ
Ｃ専用工場、マイコン専用工場では、これらのＬＳＩを
用いて歩留り向上をはかる場合、生産技術者が歩留り向
上対策のための解析をする局面も徐々にではあるが多く
なっている。このような要求に対応するため、これまで
も内部テスト回路を内蔵するなど、できるだけ容易に故
障発生場所を見つける方法が取られてきたが、チップの
サイズが大きくなること、汎用性がないためテスト回路
設計に工数が係るなどの問題があった。

【０００３】一方、Ｔ．Ｍａｙにより１９８４年のリラ
イアビリティ・フィジクス・コンファレンスに“Ｄｙｎ
ａｍｉｃ Ｆａｕｌｔ Ｉｍａｇｉｎｇ ｏｆ ＶＬＳ
ＩＲａｎｄｏｍ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ”の題で
発表されたＤＦＩ（ダイナミック・フォールト・イメー
ジング）という手法が、上記の多くの問題を解決してく
れるとして話題を集めた。以下にこの手法について簡単
に述べる。ＬＳＩテスタで駆動しているＬＳＩチップに
電子ビーム（以下ＥＢ）を照射すると、２次電子が表面
から出て来る。配線が高電位になっている場合は、飛び
出した電子の大部分が引き戻されるために電子検出器に
到達する電子が少ない。他方、低電位の場合は多くの電
子が検出される。このため配線の電位によりコントラス
ト像が得られる。この原理を応用した電子ビームテスタ
（以下、ＥＢテスタ）を用いて図２に示す方法で不良箇
所を見つける。縦軸はＬＳＩチップの位置を表す。上部
がボンディングパッドの位置を、また下方に行くに従い
中心に近くなる。横軸は時間軸であり、ＬＳＩのテスト
パターン（テストペクトル）を次々入力端子から入れる
ため、テストパターン番号順と考えてよい。まず良品の
各テストパターンにおける電位コントラスト像をダイナ
ミック的に取り込む。次に不良品の電位コントラスト像
を取り込み、この差分を取ることにより故障像が得られ
る。ＬＳＩテスタがＬＳＩを不良と判定するのは、出力
のボンディングパッドに出て来る“１”，“０”情報が
期待値と異なる場合である。この故障をテストパターン
番号を若い番号の方に戻しながら故障像を辿ることによ
り、故障箇所の論理的発生場所を発見することができ
る。この場所を物理的に解析することにより故障原因を
見つけることができる。

【０００４】この方法を用いれば設計レイアウトデータ
がなくても、また、このＬＳＩの設計者でなくても不良
の箇所を見つけ出すことができる。

【０００５】通常、ＤＦＩ像（不良品像、良品像、故障
像）の取得、編集はワークステーション上で行われてい
る。従来、ＤＦＩ手法により故障箇所を絞り込むに際し
て、チップ上の位置情報をワークステーションのＣＲＴ
画面上で取る手段としては、ＣＡＤ情報としてのレイア
ウト設計情報か、ＳＥＭ像の情報が用いられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のＤ
ＦＩの方式では、ある倍率で視野に入っている全領域に
ビームを照射している。このため例えば配線の電位像が
明確に区別できる倍率まで上げビームを掃引する場合、
全チップの掃引を終わるためにはきわめて長時間かかっ
てしまう。例えば１０ｍｍ角のチップの場合、４００μ
角サイズでビームを掃引すると６２５回の掃引が必要で
ある。３０００パターン目でテスタ不良と判断された場
合、０から３０００までの間のテストパターンを何回も
廻しながら電位像を取り込むため、４００μ角サイズで
数分から数十分の時間がかかる。これを各パターンに対
して繰り返し、かつ良品、不良品に対して行って故障箇
所を見つけるためには数日もかかってしまう。このため
場所的、時間的な全ての組合せに対して電位像を取り込
むのはほとんど不可能である。そこで、自動的判定方で
なく、場所的に故障像を辿りながら対話的に故障箇所を
絞り込む方式が提案されている。しかし前述したように
配線が明確に見える倍率で追跡する場合、その時点での
観測領域がチップのどの位置にあるのかを知る手段がな
く、故障像を見失うことが頻発する。かつ従来のＥＢの
掃引方式では、やはり長時間かかってしまう欠点を有し
ている。

【０００７】位置情報をＣＡＤ情報としてのレイアウト
設計情報やＳＥＭ像の情報で得る際、以下に示すような
問題点があった。 （１）ＣＡＤ情報としてのレイアウト設計データ この情報は通常、集積回路のユーザー側では得にく
い。 この情報が集積回路のユーザー側で得られる場合で
も、ソフト／ハード両面のインターフェース設備が用意
には行えない。 （２）ＳＥＭ情報の情報 この情報は表面の形状を反映したコントラストが主であ
るため、最上層以外の配線や拡散層の位置情報が得にく
い。

【０００８】本発明の目的はこのような問題点を解決し
た半導体集積回路の故障箇所絞り込み支援方法を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願発明の第１の要旨
は、互いに表面からの深さの異なる複数の配線を含む集
積回路装置に電子ビームを照射する電子ビーム発生器
と、電子ビーム照射時に集積回路装置で発生する２次電
子線を検出する検出器と、電気ビームの集積回路装置上
の照射位置を制御する位置制御手段とを含む集積回路装
置の故障解析装置において、上記２次電子線の強度差に
基づき上記複数の配線の表面からの深さの差を判断し該
判断結果に基づき表面からの深さの差を示す配線パター
ンをモニタ画面上に表示することである。

【００１０】本願発明の第２の要旨は、互いに表面から
の深さの異なる複数の配線を含む集積回路装置の故障解
析方法において、上記複数の配線に電子ビームを照射す
る段階と、配線の表面からの深さの差に応じた２次電子
線の強度分布に基づき電位コントラスト像を形成する段
階と、上記電位コントラスト像に基づきレイアウトデー
タを形成しモニタ画面として表示する段階とを含むであ
る。

【００１１】最初の問題点に対しては前に述べたＥＢテ
スタの電位コントラスト像を用い、配線の像を抽出しチ
ップ全面のデータを一時貯えることにより配線のレイア
ウトデータを作り、これをナヒゲーションツールとして
用いることにより解決できる。配線は高電位、低電位い
ずれでもよく、したがって、最初のテストパターンから
抽出できる。

【００１２】後の問題は上述の配線レイアウトデータか
ら観測領域にある配線上の点照射場所を決め、この点照
射情報の良品，不良品の差をとってから、この差点情報
を上記配線像に重畳する方式をとることで、解決するこ
とができる。この方式では配線領域以外のいわゆるフィ
ールド領域はビームを照射する必要がなく、かつ配線領
域全面照射でなく、点照射になるので照射時間を従来時
間の数百分の一から数千分の一にすることができる。

【００１３】また本発明の故障解析方法において、電子
ビームを照射する点を２次元格子状に配している。この
格子間隔を例えば集積回路の配線間隔に等しくとり、い
くつかの配線の中央部を格子点に合わせ込むことによ
り、各配線での電位を選択的に得ることができる。この
選択率は、従来のＤＦＩにより電位コントラスト像を取
り込む場合に比べて数百分の１である。なぜならば従来
は面情報を利用していたものを格子点に集約した点上情
報を利用しているからである。この選択率の分、すなわ
ち数百倍、情報を得る時間を短縮することができる。

【００１４】また、格子点を用意し集積回路に合わせ込
む方法を不良品に対して行うことにより、良品と不良品
それぞれに対する点情報を得ることができる。これらの
点情報をその並びにしたがって１対１に比較することに
より、良品と不良品間で対応する点情報間で電位が異な
った点を見いだすことができる。その点が情報列中にお
いてどの順位にあるかにより、集積回路上のどの箇所に
不良があるかを指摘することができる。この場合、従来
のＤＦＩで問題になっていた電位コントラスト像の位置
合わせ込みのずれや、良品と不良品の相当する配線の幅
の不均一性からくる不良品判定の曖昧さを排除すること
が可能になる。

【００１５】

【実施例】次に図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

【００１６】図１は本発明の故障解析装置の第１実施例
を示す図である。この故障解析装置は、ＥＢテスタの鏡
筒１０１、ＥＢ発生器１０２、テストボード１０４、Ｘ
Ｙステージ１０５、２次電子検出器１０６、ＬＳＩ１０
３に電源電圧とテストパターンを与えるＬＳＩテスタ１
０７、ＸＹステージ駆動装置１０８、ビームパルス制御
装置１１０、検出した２次電子を画像情報に処理した
り、この情報を蓄積したり、また画像データからＥＢ照
射位置を計算し、ビームパルス制御装置１１０やＸＹの
ステージ駆動装置１０８を制御するＣＰＵ１０９、得ら
れたレイアウトモニタ図や電位コントラスト像を表示す
るＣＲＴ１１１を備えている。

【００１７】次にこの故障解析装置で行われる解析手順
を、図３の流れ図を参照しながら説明する。

【００１８】まず、ＬＳＩ１０３をテストボード１０４
上に載置し（Ｓ１）、ＬＳＩの電位コントラスト像を得
る（Ｓ２）。この際テストパターンは何でもよく、した
がって最初のパターンを廻しながら電位情報を取り出
す。この際、配線の高，低電位は関係なく像として出た
ものはすべて配線像として取り込まれる（Ｓ３）。

【００１９】図４〜図６はこの装置から得られる配線像
をよりよく理解するための例示である。図４により示さ
れる論理回路は、図５のマスクレイアウト図で実現され
る。図６は、この部分の電位コントラスト像である。１
層目Ａ１配線と２層目Ａ１配線パターンが抽出される。
ここではポリシリコン配線電位コントラスト像は表示し
ていない。図４に示されるＨ（高電位）、Ｌ（低電位）
での論理では、黒の部分３１がＨ（高電位）で、白の部
分３２がＬ（低電位）である。この例では１層目Ａ１と
２層目Ａ１の濃さに差がついていないように表示した
が、実際には配線上の絶縁膜の厚さが異なるため電子検
出器１０６に到達する電子の量も異なる。このことを利
用して、１層目Ａｌ，２層目Ａｌを区別することができ
る。

【００２０】図７はこのＬＳＩの断面図であり、この図
において４０１はシリコン基板、４０２は拡散層、４０
３はポリシリコン配線層、４０４は１層目Ａｌ、４０５
は２層目Ａｌ、４０６は絶縁膜である。１，２，３及び
１’，２’，３’は各々入射ＥＢと放出される２次電子
ビームを示している。

【００２１】図８は放出されて来る電子ビーム１’，
２’，３’の強度分布を表している。図から分かるよう
に、絶縁膜４０６から放出された２次電子は、下に存在
する各配線の電界の影響を受ける。各層の上の絶縁膜４
０６の種類や厚さが異なるため、同じ高電位でも影響の
受け方が異なる図８の用になる。各層に対ししきい値を
設定することで、どの層からの電子ビームであるかが区
別できるので、少なくとも配線層に対しては１層目アル
ミ配線４０４および２層目アルミ配線４０５さらにはポ
リシリコン配線４０３のレイアウト図を作成することが
できる。前述したようにたとえ高倍率でデータを取り込
んだとしても長いパターンを廻す必要がなく、取り込ん
だ後はＣＰＵの画像処理時間のみで済み、短時間で配線
レイアウト像を得る。図９はＣＲＴ８０上の画面を示
す。マルチウインドにして、右に上記の方法により得ら
れた全体のナビゲーション用モニタ図８２、左に現在調
査している場所の電位コントラスト像８１が表示されて
いる。モニタ図８２上に現在の場所をハイライト表示す
ることで、より故障解析がやり易くなる。もちろん右の
ナビゲーション用のモニタ図８２の倍率は自由に返るこ
とができる。

【００２２】次にビーム掃引時間の短縮化について説明
する。再び図３においてレイアウト図を得た後、配線デ
ータはいくつかの矩形に分けられる（Ｓ４）。図１０
（ａ）〜（ｃ）は矩形の分け方を説明するための図であ
る。１層目のアルミ配線９１と２層目のアルミ配線９２
が互いに交差している例を用いる。この視野内で２層目
のアルミ配線９２は図１０（ｂ）のように認識される。
この層は同一電位なので図１０（ａ）に点線９３で示す
ようにすべての面にそってビームを掃引する必要はな
く、少なくとも１点の電位情報を得れば良い。ビーム照
射場所を・印で示す。一方、図１０（ｃ）は１層目のア
ルミ配線９１のビーム照射場所（・印）を示している。
１層目アルミ配線９１と２層目アルミ配線９２の重なり
部分については避けるように照射場所を自動的あるいは
手動で選ぶことができる。選ばれた矩形の中の照射位置
を示す点座標を登録する（Ｓ５）。

【００２３】以上の説明では完全に１層目のアルミ配線
９１と２層目のアルミ配線９２が区別できる場合につい
て述べたが、Ｓ／Ｎ比または分解能の問題で、必ずしも
各層を区別できない場合でも、図１０（ｂ’），
（ｃ’）に示すように各層が交差する境界線により囲ま
れた部分で少なくとも１箇所のビーム照射を行うことで
も大幅に掃引時間を短縮することができる。

【００２４】また以上は矩形になる場合について説明し
たが、曲線になっていても本質的に何ら問題はない。交
差している場所を避けたり、例えば、任意の点を選択す
るアルゴリズムを本実施例のＣＰＵ１０９の中に組み込
んでおけばよい。登録されたＥＢ照射座標での照射を良
品、不良品で行い（図３，Ｓ６及びＳ７）、この差分を
とる（Ｓ８）。その後、この差分情報を幅を持った配線
レイアウト像上に複写する（Ｓ９）ことで、電位コント
ラスト像すなわち故障像を得ることができる。

【００２５】図３のフローでは、点情報の差を先にとっ
たが、点情報をレイアウト像に重畳した後、この差をと
る方法も可能である。

【００２６】以上は予め照射場所を登録する方法をとっ
たが、ある倍率のある場所での視野を決めた後、例えば
図９の左画面が決まったあと登録してもよい。この際、
レイアウトモニタ情報もこれに連動させることができ
る。

【００２７】レイアウト図を得る場合予め光学顕微鏡で
取り込んだ拡散層などの情報と合わせて作ることもでき
る。

【００２８】また本実施例での説明では良品と不良品の
比較すなわち２個のＬＳＩを用いたが、例えば設計段階
毎でタイミング不良や電源マージン不良品の原因調査の
段階、すなわち１個のＬＳＩで比較することにより、こ
の不良がどの回路ブロックあるいはどの素子からきたか
も調査できる。

【００２９】さらに以上は電位コントラスト像を用いた
場合について説明したが、ＥＢテスタで得られるストロ
ボスコピックな波形を用いて電位情報を得ることもでき
る。

【００３０】以上説明したように本実施例はＥＢテスタ
の電位コントラスト像または波形を用いて配線の像を抽
出し、この貯えた配線像をナビゲーション用モニタとし
てもちいることにより、例えばＤＦＩの手法を用いた故
障解析の場所トレースが容易になる。

【００３１】さらにＥＢの全面照射から電位情報を得な
ければならない配線のみを上述の配線レイアウト情報か
ら抽出し、かつ配線上も面照射でなく点照射に変えるこ
とで照射時間を大幅に削減することができる。これによ
りチップ全面をすべてのパターンに対し故障像を自動的
に得ることも可能となる。

【００３２】次に図面を参照して本発明の第２実施例を
説明する。

【００３３】図１１〜図１６は本実施例を説明するため
のものである。図１１は論理回路図、図１２はこれを実
現するためのマスクレイアウト図である。２層Ａｌプロ
セス品である。ＧＮＤ配線２１とＶＣＣ配線２２の間に
ＰチャンネルトランジスタとＮチャンネルトランジスタ
が形成されている。図１１でＨ（高電位）、Ｌ（低電
位）で示される論理を考える。ＥＢテスタで抽出された
電位コントラスト像は、図１３のようになる。すなわち
Ｈの部分３１は黒く、Ｌの部分は白くなる。従来はこの
視野の前面にわたってＥＢを照射している方法がとられ
ていた。しかし、配線のない領域にはＥＢを照射する必
要がない。そこで本発明では、配線は少なくとも１点で
電位観測をする。

【００３４】図１４および図１５は各々１層目および２
層目のアルミ配線のレイアウト図である。このマスクデ
ータから（・）で示すような適当な位置４１を自動的ま
たは手動で指定し、この場所にのみＥＢを照射する。従
来の方法によれば５００×５００点の照射であったもの
が、本発明の方式では７点で済む。もちろん１層目のＡ
ｌは２層目のＡｌの下にあり、この交点での１層目のＡ
ｌへのＥＢ照射は不可である。

【００３５】以上の例では、各層が互いに接続されてい
ても、別々にすなわち同電位であるにも係わらず、２度
電位を観測していたが、図１６ではさらにその照射場所
を少なくしている。予め登録されたマスクデータから互
いの層の接続関係は記憶されている。例えば２層目アル
ミ配線１０１は１層目アルミ配線１０２、ポリシリコン
配線１０３と電気的接続されている。また２層目アルミ
配線１０５は１層目アルミ配線１０６と同電位である。
したがって、各々最も観測し易い層１点にＥＢを照射す
れば充分であり、この例では（・）で示した４箇所６１
で済むことになる。但しこの場合は故障が電流リーク不
良や断線不良などが予想されるＬＳＩについては適用す
ることができない。

【００３６】図１７は以上の方式を用いたＤＦＩ故障解
析方法の例を説明する流れ図である。まず観測すべき場
所が視野に入るようにする（Ｓ１）。次にその視野の設
計用マスクレイアウトパターンの各層のデータから照射
場所を決める（Ｓ２）。この場所でＥＢを良品に対し照
射し電位抽出する（Ｓ３）。同じことを不良品に対して
行い（Ｓ４）、これらの差をとる（Ｓ５）。各層の故障
情報が点で取り込まれたことになる。この情報をレイア
ウトパターンに複写し電位コントラスト像として処理す
ることによって故障像を得る（Ｓ６）ことができる。こ
の際、例えば１層目のアルミ配線の良品と不良品の電位
の差が（Ｈ）−（Ｌ）の場合は例えば赤、（Ｌ）−
（Ｈ）の場合は青、２層目のアルミ配線は各々に対し別
の色を当てるデータ処理をすることで、より故障像が分
かりやすく表示される。

【００３７】図１８はＤＦＩを用いて故障場所を追い込
んでいく際のＣＲＴ８０への表示の仕方について説明し
たものである。左画面に現在観測している場所の拡大電
位コントラスト像８１を、右画面にマスク設計パターン
８２の全体像が出ている。このように観測画面とマスク
パターンをマルチウィンドウで表示しナビゲートしなが
ら故障場所を追い込んでいったり、これらを同一倍率に
することにより重ね合わせてより故障箇所を特定し易く
することができる。

【００３８】図１９は本発明の第３実施例を示す格子状
に配列した電子ビームを照射する点（以下、測定点とす
る）を示している。格子間隔は測定する集積回路の配線
の平均的間隔に等しくしてある。小円１０が測定点を示
し、測定点の右上に付した数値が小円に順位を付与して
いる。図２０に図１９の測定点群を集積回路上に当ては
めた状態を示している。図２１の良品の集積回路および
不良品の集積回路に対して図２０のように格子状の測定
点群を当てはめると各測定点に対応して電位が得られ、
良品の集積回路および不良品の集積回路に対しての電位
コントラスト像が得られる。ハッチされた部分１１がハ
イレベル、シロ抜きの部分１２がロウレベルを示してい
る。

【００３９】

【表１】

【００４０】各測定点に対応して得られた電位の結果を
表１にして示す。表中で、Ｈは集積回路の電位のハイレ
ベルを、Ｌがロウレベルを、Ｉが中間的レベルを示して
いる。差異のところで、○は差がないこと、×は差があ
ることを示している。表１から９番目の測定点において
良品と不良品の電位に不整合があることがわかる。図１
９と図２０を合わせてみると９番目の測定点が集積回路
上でどの箇所であるかが容易に分かるので、良品と不良
品の不整合点すなわち論理的な故障が発生している点が
指摘でき、故障解析が容易に行える。

【００４１】同様なことを比較のため従来のＤＦＩのよ
うに良品と不良品の電位コントラスト像をそれぞれとっ
てそれを重ね合わせ差をとり不整合を捜したが、イメー
ジをとるのに、前記測定系列から電位をとるのに比べて
１００倍時間がかかってしまった。また、画像の合わせ
込みが困難で差の判定にあいまいさが出てきてしまっ
た。この様にして本実施例では、従来例に比べて１００
倍速く正確に故障解析ができることが示された。

【００４２】この実施例では格子間隔を配線の平均的間
隔に等しくしてあるが、１／ｎ倍（ｎ：自然数）とする
と配線以外の部分も測定することになる。この場合測定
時間は多少かかるが、配線以外の部品つまりバックグラ
ウンドも測定するので、バックグラウンドに対する配線
のコントラストを規格化することができる。良品と不良
品の配線のコントラストは必ずしも同じではないので、
規格化することによってより正確に故障解析ができる。

【００４３】また格子間隔をｍ／ｎ倍（ｍ＞ｎ）とする
と配線を間びいて測定することになる。ｎ＝１の時はｍ
倍つまり整数倍となり、ｎ≠１のときは ３／２倍，４
／３倍のように過分数倍となる。普通、故障解析は、ま
ず、集積回路を低倍率で測定（つまり広い領域を測定）
して故障部分を大まかに見当をつけ、見当をつけた部分
を高倍率で測定（つまり狭い領域を測定）して正確な位
置を解析するが、低倍率の測定の時格子間隔をｍ／ｎ倍
にして測定すると、故障部分の大まかな見当をつけるこ
とができ、このとき測定時間が短縮され能率的である。
低倍率の測定の時格子間隔をｍ／ｎ倍にし、高倍率の測
定の時１／ｎ倍にして測定すると、能率的でしかも高い
精度の測定ができる。

【００４４】なお、実施例では良品と不良品の電位コン
トラスト像の差をとったが、測定すべき集積回路の電位
コントラスト像と設計データとを比較しても良いことは
明かである。

【００４５】以上説明したように、本実施例による故障
解析方法は、従来のように集積回路の２次元面の情報を
取り出すのではなく、２次元格子状の点系列において情
報を得る方法である。いわば面情報を点情報で置き換え
ており、情報を得る速度が数百倍に速くなる効果と、良
品と不良品を比較するときに従来できていたイメージ像
の重ね合わせずれによる故障判定の曖昧さの問題が回避
される効果を有する。

【００４６】図２２はＤＦＩ像と光学顕微鏡像との位置
の対応をマウスのポインタで行う方法において、ワーク
ステーションのＣＲＴ上の構成の概念を示した図であ
る。ＤＦＩ像（不良品像，良品像，故障像）４と光学顕
微鏡像５が、別々のウィンドウ２，３内に表示されてい
るワークステーションのＣＲＴ画面１上で、 （１）ポインタ６によりＤＦＩ像４の任意の箇所を指定
することにより、別のポインタ７が光学顕微鏡像５上の
対応する箇所を指し示す。 （２）また逆にポインタ７により光学顕微鏡像５上の任
意の箇所を指定することにより、別のポインタ６がＤＦ
Ｉ像４上の対応する箇所を指し示すことにより、ＤＦＩ
手法での故障箇所のナビゲーションを支援する。

【００４７】尚、対応箇所を指し示す際、ポインタ６，
７の位置が常にウィンドウ２，３内の指定の位置になる
ように試料ステージまたは画像データの表示場所を自動
的に移動する。

【００４８】図２３は光学顕微鏡像上にＤＦＩの故障像
を重ね合わせ、ナビゲーションを行う方法において、ワ
ークステーションのＣＲＴ上の構成の概念を示した図で
ある。ＤＦＩ像（故障像）４と光学顕微鏡像５が、同一
のウィンドウ２内に表示されているワークステーション
のＣＲＴ画面１上で、ＤＦＩ像を半透明にし光学顕微鏡
像５上に故障像４を重ね合わせることにより、光学顕微
鏡像５上での配線や素子の接続情報を知り、ＤＦＩ手法
での故障箇所のナビゲーションを支援する。

【００４９】以上のように、半導体集積回路の不良品や
故障品を解析する際に、電子ビームテスティング手法な
どのプロービング手法を用いて故障箇所を絞り込む手法
に関するものであり、チップ上の電位情報を像の形で得
ることにより、故障箇所を絞り込む手法のひとつである
ＤＦＩ手法を例にとり詳細に説明した。このように光学
顕微鏡像情報とプロービングにより得た像のリンクをと
ることにより故障箇所の絞りこみの効率化が計れる。

【００５０】図２２，図２３のナビゲーションを行う方
法によると、 （１）解析対象のチップそのものの光学顕微鏡像を取り
込めばよく、ユーザー側でも容易に得られる。 （２）ソフト／ハード両面のインターフェース整備も比
較的容易に行える。 （３）最上層だけでなく、下層配線、拡散層の位置情報
も容易に得られる。等の効果を奏するものである。

【００５１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、ＥＢによる全面掃引ではなく予め選択した座標点の
みＥＢ照射するので、短時間のうちに故障解析を終了で
きるという効果を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例で使用する装置を示すブロ
ック図である。

【図２】従来の解析方法を説明する図である。

【図３】第１実施例の手順を示すフローチャートであ
る。

【図４】第１実施例の解析対象を示す回路図である。

【図５】図４に示した回路のレイアウト図である。

【図６】図５に示したレイアウト中の異なる電位の配線
を示すパターン図である。

【図７】図４に示した回路の半導体基板上の構造を示す
断面図である。

【図８】図７に示した構造にＥＢを照射したときに得ら
れる２次電子の強度を示すグラフである。

【図９】第１実施例のディスプレイ上の表示を示す正面
図である。

【図１０】第１実施例の配線データの分割方法を説明す
る図である。

【図１１】本発明の第２実施例で解析の対象となる回路
を示す回路図である。

【図１２】図１１に示した回路のレイアウト図である。

【図１３】図１２に示したレイアウト中の異なる電位の
配線を示すパターン図である。

【図１４】図１３に示した第１層配線のＥＢ照射位置を
示す図である。

【図１５】図１３に示した第２層配線のＥＢ照射位置を
示す図である。

【図１６】図１３に示した配線の他のＥＢ照射位置を示
す図である。

【図１７】第２実施例の解析手順を示すフローチャート
である。

【図１８】第２実施例のディスプレイ上の表示を示す正
面図である。

【図１９】第３実施例のＥＢ照射位置を示す図である。

【図２０】第３実施例のＥＢ照射位置と配線との関係を
示す図である。

【図２１】良品と不良品との電位の相異を説明する図で
ある。

【図２２】ワークステーション上の表示を示す正面図で
ある。

【図２３】ワークステーション上の他の表示を示す正面
図である。

【符号の説明】

１，２，３ ＥＢ １’，２’，３’ ２次電子 ３１ 高電位配線 ３２ 低電位配線 ４１，６１ ＥＢ照射点 １０１ 鏡筒 １０２ ＥＢ発生器 １０３ ＬＳＩ １０４ テストボード １０５ ＸＹステージ １０６ ２次電子検出器 １０７ ＬＳＩテスタ １０８ ＸＹステージ駆動回路 １０９ ＣＰＵ １１０ ビームパルス制御装置 １１１ ＣＲＴ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平3−81185 (32)優先日 平３(1991)３月22日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01R 31/302 H01L 21/66 G01R 31/26 G01R 31/02

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに表面からの深さの異なる複数の配
   線を含む集積回路装置に電子ビームを照射する電子ビー
   ム発生器と、電子ビーム照射時に集積回路装置で発生す
   る２次電子線を検出する検出器と、電気ビームの集積回
   路装置上の照射位置を制御する位置制御手段とを含む集
   積回路装置の故障解析装置において、上記２次電子線の
   強度差に基づき上記複数の配線の表面からの深さの差を
   判断し該判断結果に基づき表面からの深さの差を示す配
   線パターンをモニタ画面上に表示することを特徴とする
   集積回路装置の故障解析装置。
2. 【請求項２】 互いに表面からの深さの異なる複数の配
   線を含む集積回路装置の故障解析方法において、上記複
   数の配線に電子ビームを照射する段階と、配線の表面か
   らの深さの差に応じた２次電子線の強度分布に基づき電
   位コントラスト像を形成する段階と、上記電位コントラ
   スト像に基づきレイアウトデータを形成しモニタ画面と
   して表示する段階とを含む集積回路装置の故障解析方
   法。
3. 【請求項３】 上記電子ビームは上記複数の配線の予め
   選択された点に照射され、上記選択された点は配線の重
   畳部分を除く電子線の到達可能な配線上の点から選択さ
   れる請求項２記載の集積回路装置の故障解析方法。
4. 【請求項４】 上記電位コントラスト像は無故障の集積
   回路装置と故障を有する集積回路装置とについてそれぞ
   れ形成され、該それぞれ形成された電位コントラスト像
   を比較して点電位の差に基づき故障を発見する請求項３
   記載の集積回路装置の故障解析方法。
5. 【請求項５】 上記点電位の差を表す情報に基づく故障
   位置を表す像を形成し上記モニタ画面に重畳して表示す
   る請求項４記載の集積回路装置の故障解析方法。
6. 【請求項６】 上記複数の配線から電気的に接続されて
   いる配線群に分け各配線群から電子ビームの到達可能な
   １点をそれぞれ選択し、該選択された電子ビームの到達
   可能な１点にそれぞれ電子ビームが照射される請求項２
   記載の集積回路装置の故障方法。
7. 【請求項７】 上記電位コントラスト像は無故障の集積
   回路装置と故障を有する集積回路装置とについてそれぞ
   れ形成され、該それぞれ形成された電位コントラスト像
   を比較して点電位の差に基づき故障を発見する請求項６
   記載の集積回路装置の故障解析方法。
8. 【請求項８】 上記点電位の差を表す情報に基づく故障
   位置を表す像を形成し上記モニタ画面に重畳して表示す
   る請求項７記載の集積回路装置の故障解析方法。
9. 【請求項９】 上記電子ビームは上記集積回路装置の表
   面で２次元格子点を構成する各格子点に照射されること
   を特徴とする請求項２記載の集積回路装置の故障解析方
   法。
10. 【請求項１０】 上記２次元格子点の格子点間隔は上記
    集積回路装置に含まれる配線間隔の１／ｎ倍またはｍ／
    ｎ倍とし、ｍ，ｎはそれぞれ自然数であり、ｍはｎより
    大きい請求項９記載の集積回路装置の故障解析方法。
11. 【請求項１１】 上記電位コントラスト像は無故障の集
    積回路装置と故障を有する集積回路装置とについてそれ
    ぞれ形成され、該それぞれ形成された電位コントラスト
    像を比較して点電位の差に基づき故障を発見する請求項
    １０記載の集積回路装置の故障解析方法。
12. 【請求項１２】 上記点電位の差を表す情報に基づく故
    障位置を表す像を形成し上記モニタ画面に重畳して表示
    する請求項１１記載の集積回路装置の故障解析方法。
13. 【請求項１３】 上記半導体集積回路装置の回路パター
    ンを表す光学顕微鏡像と上記故障位置を表す像とを互い
    に関連させて並列に表示する請求項５，８または１２記
    載の集積回路装置の故障解析方法。