JP3004830B2 - 半導体集積回路の評価装置及び評価方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トランジスタを内蔵す
る半導体集積回路の評価装置及び評価方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高集積化、微細化が進む半導体集
積回路において、半導体集積回路から電気信号として出
力される情報のみでは故障箇所の特定が困難になってき
ている。そこで、非接触に半導体集積回路の内部を診断
する評価方法あるいは評価装置はますます重要になって
きている。この非接触で半導体集積回路を評価する装置
としては、電子ビームテスタ，エミッション顕微鏡など
がある。

【０００３】先ず、電子ビームテスタは、真空にした試
料室に置かれた半導体集積回路を電子ビームで走査し、
検出される２次電子（反射電子）により半導体集積回路
内部の電位分布を観察、評価するものである。

【０００４】また、エミッション顕微鏡は、 (1) 酸化膜が絶縁破壊している場合 (2) 拡散層（ｐ−ｎ接合）に順バイアスが印加されてい
る，或いは絶縁している場合 (3) トランジスタにおいてホットキャリアが発生してい
る場合 (4) ラッチアップが発生している場合 などに、半導体集積回路に発生する微弱な発光を観察す
ることで、半導体集積回路の内部の破壊や信頼性的に好
ましくない状態を検出，評価するものである。これは、
例えば浜松ホトニクス社製ホットエレクトロン解析装置
Ｃ３２３０などとして製品化されている。

【０００５】また、このエミッション顕微鏡を用いて半
導体集積回路の特性を評価するものとして、例えば特開
昭６３−１１９５４１に開示されるように、トランジス
タからの発光を観察することで、半導体集積回路内部の
電位分布あるいは電位状態を、例えば信号配線がhighレ
ベルであればその配線に接続されたトランジスタで発光
が観察されることにより知ろうというものがある。

【０００６】さらに、例えば特開平４−７９３４５号公
報に開示される如く、トランジスタの発光の有無によっ
て半導体集積回路内の断接が検知しうることを利用し
て、一定のパターンの電圧を印加した時に正常な回路で
生じる発光のパターンを基準画像として予め記憶してお
き、解析しようとする半導体集積回路に同じパターンの
電圧を印加した時の画像と基準画像とを比較することに
より、集積回路内の接続不良や絶縁不良を生じている部
位を迅速に特定しようとするものがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術については、それぞれ下記のような問題があっ
た。

【０００８】まず、電子ビームテスタを使用する場合は
試料室を真空にしなければならないことから装置が大型
となり、操作に熟練が必要なこと、装置の保守、測定の
準備が簡単ではないという難点がある。

【０００９】また、エミッション顕微鏡による観察で
は、上記(3) で述べたホットキャリアによる発光が良品
である半導体集積回路でも観察されることから、発光に
よる良否の判定は困難である。さらに、単に発光を観察
するのみでは、highかlow かの電位状態のみしか知るこ
とができず、電子ビームデンシビームテスタのようにト
ランジスタの遅延時間や入力ゲート信号のスイッチング
時間など設計に反映できるような情報を得ることは困難
である。

【００１０】また、上記従来の各公報に記載される解析
ないし試験方法のごとく、エミッション顕微鏡を使用し
てホットキャリアによる発光を観察する場合、上記電子
ビームテスタによる観察のような問題はないが、上記前
者の公報の方法では集積回路内の電位分布を求めるだけ
であり、また、上記後者の公報の解析方法では接続不良
や絶縁不良に起因する故障箇所を特定しうるだけであっ
て、いずれもトランジスタの遅延時間や入力ゲート信号
のスイッチング時間などの情報を得ることはできないと
いう問題があった。

【００１１】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、半導体集積回路の発光量を評価する
ことで非接触に半導体集積回路内のトランジスタの遅延
時間や入力ゲート信号のスイッチング時間のように設計
に反映できるような情報を得ると共に、良否の判定を自
動化できる半導体集積回路の評価装置及び評価方法を提
供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明の講じた手段は、トランジスタを配
設した半導体集積回路の特性を評価するための半導体集
積回路の評価装置として、上記半導体集積回路内のトラ
ンジスタがホットキャリア効果により発する微弱光を検
出し、その光量を積算する発光量積算手段と、上記半導
体集積回路内のトランジスタ毎にトランジスタ幅の情報
とテストパターン実行時におけるスイッチング頻度の情
報とを予め記憶している特性記憶手段と、上記発光量積
算手段及び特性記憶手段の出力を受け、トランジスタ幅
及びスイッチング頻度で決定される積算光量−スイッチ
ング時間の相関関係に基づいて、上記半導体集積回路内
のトランジスタの入力ゲート信号のスイッチング時間を
演算し、その結果を出力するスイッチング時間演算手段
とを設ける構成としたものである。

【００１３】請求項２の発明の講じた手段は、上記請求
項１の発明において、上記発光量積算手段の出力を受
け、各トランジスタ領域で観察される発光量を抽出して
トランジスタ毎の発光量を出力する画像処理手段を設
け、さらに、スイッチング時間演算手段を、上記発光量
積算手段の出力に代え上記画像処理手段の出力を入力し
てスイッチング時間を演算するものとしたものである。

【００１４】請求項３の発明の講じた手段は、上記請求
項１の発明において、予め設定されたトランジスタのス
イッチング時間についての期待値を記憶する期待値記憶
手段と、スイッチング時間演算手段で演算されたトラン
ジスタのスイッチング時間と上記期待値記憶手段に記憶
されるスイッチング時間の期待値とを比較して、トラン
ジスタの良否を判定する良否判定手段とを設けたもので
ある。

【００１５】請求項４の発明の講じた手段は、トランジ
スタを配設した半導体集積回路の特性を評価する半導体
集積回路の評価方法として、上記半導体集積回路内のト
ランジスタがホットキャリア効果により発する微弱光を
検出してその光量を積算する一方、上記半導体集積回路
内のトランジスタ毎にトランジスタ幅の情報とテストパ
ターン実行時におけるスイッチング頻度の情報とを予め
記憶して、トランジスタ幅及びスイッチング頻度により
決定される積算光量−スイッチング時の相関関係に基づ
いて、トランジスタの積算光量から入力ゲート信号のス
イッチング時間を評価するようにしたものである。

【００１６】請求項５の発明の講じた手段は、上記請求
項４の発明において、予め求められた単位幅トランジス
タでのスイッチング１回当りの発光量−スイッチング時
間の相関関係に基づいて、トランジスタの入力ゲート信
号のスイッチング時間を評価するようにしたものであ
る。

【００１７】請求項６の発明の講じた手段は、上記請求
項５の発明において、積算されたトランジスタの発光量
をトランジスタ幅で正規化して単位幅トランジスタにお
ける発光量とし、この発光量を観察に使用したテストパ
ターンにおけるスイッチング頻度の情報により正規化す
ることにより、単位幅トランジスタでのスイッチング１
回当りの正規化発光量を求めるようにしたものである。

【００１８】請求項７の発明の講じた手段は、トランジ
スタを配設した半導体集積回路の特性を評価するための
半導体集積回路の評価装置として、半導体集積回路内の
トランジスタがホットキャリア効果により発する微弱光
を検出する発光量検出手段と、該発光量検出手段で検出
された参照用半導体集積回路における発光量を期待値と
して記憶する期待値記憶手段と、上記発光量検出手段の
出力を受け、評価対象となる半導体集積回路内のトラン
ジスタの発光量と上記期待値記憶手段に記憶されている
発光量の期待値とを比較して、トランジスタの良否判定
を行う良否判定手段とを設ける構成としたものである。

【００１９】請求項８の発明の講じた手段は、上記請求
項７の発明において、上記発光量検出手段の出力を入力
とし、各トランジスタ領域で観察される発光量を抽出し
てトランジスタ毎の発光量を出力する画像処理手段を設
け、上記発光量検出手段の出力に代えて、上記画像処理
手段の出力を上記期待値記憶手段と良否判定手段とに出
力するようにしたものである。

【００２０】請求項９の発明の講じた手段は、トランジ
スタを配設した半導体集積回路の特性を評価する半導体
集積回路の評価方法として、予めトランジスタのホット
キャリア効果に基づく所定の発光量を期待値として記憶
する一方、評価対象となる半導体集積回路内のトランジ
スタがホットキャリア効果により発する微弱光を検出
し、この評価対象となる半導体集積回路内のトランジス
タの発光量と記憶されている発光量の期待値とを比較し
て、トランジスタの良否判定を行うようにしたものであ
る。

【００２１】請求項１０の発明の講じた手段は、上記請
求項９の発明において、予め求められた単位幅トランジ
スタにおけるスイッチング１回当りの発光量−スイッチ
ング時間の相関関係を基に、評価対象の集積回路を構成
するトランジスタの入力ゲート信号の設計上のスイッチ
ング時間の情報とトランジスタ幅の情報とにより発光量
を求め、これを期待値としてトランジスタの良否判定を
行うようにしたものである。

【００２２】請求項１１の発明の講じた手段は、上記請
求項９の発明において、半導体集積回路を複数の領域に
分けて観察し、領域毎の発光量と期待値とを比較して、
その差が設定値を越えた領域についてのみトランジスタ
毎に発光量と期待値とを比較することで半導体集積回路
の良否判定を行うようにしたものである。

【００２３】請求項１２の発明の講じた手段は、上記請
求項９の発明において、評価対象の半導体集積回路を動
作時、静止時のそれぞれについて評価した発光量を期待
値と比較することで、不良要因の特定を行うようにした
ものである。

【００２４】請求項１３の発明の講じた手段は、上記請
求項４又は９の発明において、半導体集積回路内のトラ
ンジスタのうちｎ型ＭＯＳトランジスタについてのみ評
価するようにしたものである。

【００２５】請求項１４の発明の講じた手段は、トラン
ジスタを配設した半導体集積回路の特性を評価するため
の半導体集積回路の評価装置として、上記半導体集積回
路内のトランジスタがホットキャリア効果により発する
微弱光の光量の時間変化を検出する発光量変化検出手段
と、上記半導体集積回路内のトランジスタに対する接続
情報を記憶して随時出力する接続情報記憶手段と、上記
発光量変化検出手段及び接続情報記憶手段の出力を受
け、トランジスタの発光量変化と当該トランジスタとか
ら上記半導体集積回路の遅延時間を演算し、その結果を
出力する遅延時間演算手段とを設ける構成としたもので
ある。

【００２６】請求項１５の発明の講じた手段は、上記請
求項１４の発明において、発光量変化検出手段の出力を
受け、各トランジスタ領域で観察される発光量変化を抽
出してトランジスタ毎の発光量変化を出力する画像処理
手段を設け、上記遅延時間演算手段を、上記発光量変化
検出手段の出力に代えて上記画像処理手段の出力を入力
として遅延時間を演算するものとしたものである。

【００２７】請求項１６の発明の講じた手段は、上記請
求項１４の発明において、予め設定された半導体集積回
路の遅延時間についての期待値を記憶する期待値記憶手
段と、遅延時間演算手段で演算された半導体集積回路の
遅延時間と上記期待値記憶手段に記憶される遅延時間の
期待値とを比較して、半導体集積回路の良否を判定する
良否判定手段とを設けたものである。

【００２８】請求項１７の発明の講じた手段は、トラン
ジスタを配設した半導体集積回路の特性を評価する半導
体集積回路の評価方法として、上記半導体集積回路内の
トランジスタがホットキャリア効果により発する微弱光
の光量の時間変化を検出する一方、上記半導体集積回路
内のトランジスタの接続状態を記憶して随時出力し、検
出されたトランジスタの発光量変化と出力されるトラン
ジスタの接続情報とから半導体集積回路の遅延時間を評
価するようにしたものである。

【００２９】請求項１８の発明の講じた手段は、上記請
求項１７の発明において、半導体集積回路に配置される
第１トランジスタと該第１トランジスタの直後に接続さ
れる第２トランジスタとに対し、各トランジスタの発光
量が最大となる時刻を求め、この時刻の差に基づいて上
記第１トランジスタの遅延時間を評価するようにしたも
のである。

【００３０】

【作用】請求項１の発明では、評価対象のトランジスタ
について光量積算手段により積算光量が積算されると、
スイッチング時間演算手段により、予め記憶手段に記憶
されているトランジスタ幅の情報とスイッチング頻度の
情報とから、トランジスタ幅とスイッチング頻度とによ
って決定される積算光量−スイッチング時間間の相関関
係に基づいて、入力ゲート信号のスイッチング時間が算
出される。

【００３１】したがって、スイッチング時間が大きいト
ランジスタではスイッチング時間の小さいトランジスタ
よりも強い発光が見られるゲート電圧の期間が長いとい
うホットキャリア効果による発光の特性を利用して、電
子ビームテスタのような取扱いの面倒な装置を使用する
ことなく、トランジスタのスイッチング時間についての
情報が得られ、トランジスタ幅等の設計の最適化や半導
体集積回路の良否の判定をすることが可能となる。

【００３２】請求項２の発明では、上記請求項１の発明
において、画像処理手段により、各トランジスタ毎の発
光量から、一度の観察で各トランジスタ領域の中で特に
スイッチング時間の長いトランジスタが容易に特定され
るので、すべてのトランジスタについて個別に積算光量
からスイッチング時間を求めるのに比べて評価が迅速に
行われ、特に大規模な半導体集積回路においても、容易
にトランジスタの特性の評価が行われることになる。

【００３３】請求項３の発明では、上記請求項１の発明
に加えて、良否判定手段により、予め設定されたスイッ
チング時間の期待値と評価対象となるトランジスタにつ
いて求められたスイッチング時間とが比較され、トラン
ジスタの良否が判定されるので、トランジスタの良否の
判定が簡易にかつ自動的に行われることになる。

【００３４】請求項４の発明では、上記請求項１の発明
と同様にして、積算された積算光量から入力ゲート信号
のスイッチング時間が算出されるので、ホットキャリア
効果による発光の特性を利用して、電子ビームテスタの
ような取扱いの面倒な装置を使用することなく、トラン
ジスタのスイッチング時間についての情報が得られ、ト
ランジスタ幅等の設計の最適化や半導体集積回路の良否
の判定をすることが可能となる。

【００３５】請求項５の発明では、上記請求項４の発明
において、単位幅トランジスタにおけるスイッチング１
回当りの発光量とトランジスタの入力ゲート信号のスイ
ッチング時間との相関関係に基づいて、トランジスタの
入力ゲート信号のスイッチング時間が評価されるので、
評価の基準が統一化され、正確な評価が行われることに
なる。

【００３６】請求項６の発明では、上記請求項５の発明
において、積算発光量がトランジスタ幅と使用したテス
トパターンのスイッチング頻度とによって正規化される
ので、同一条件下で観察される規格化された発光量を評
価することで、さらに正確な評価が行われることにな
る。

【００３７】請求項７の発明では、良否判定手段によ
り、発光量検出手段で検出された半導体集積回路内のト
ランジスタのホットキャリア効果による微弱光が、期待
値記憶手段に記憶される参照用半導体集積回路における
発光量と比較され、トランジスタの良否が判定されるの
で、電子ビームテスタのような取扱いの面倒な装置を使
用することなく、トランジスタの良否判定が簡易にかつ
自動的に行われることになる。

【００３８】請求項８の発明では、上記請求項７の発明
において、画像処理手段により、各トランジスタ領域で
観察される発光画像から、一度の観察で故障のあるトラ
ンジスタが容易に特定されるので、すべてのトランジス
タについて個別に積算光量からスイッチング時間を求め
るのに比べて評価が迅速に行われ、特に大規模な半導体
集積回路においても、容易にトランジスタの良否の判定
が行われることになる。

【００３９】請求項９の発明では、予め記憶されている
所定の発光量と評価対象となる半導体集積回路の発光量
と比較することで、半導体集積回路のトランジスタの良
否が判定されるので、電子ビームテスタのような取扱い
の面倒な装置を使用することなく、トランジスタの良否
判定が簡易にかつ自動的に行われることになる。

【００４０】請求項１０の発明では、上記請求項９の発
明において、スイッチング１回当りの発光量とスイッチ
ング時間との関係に基づいて求められた発光量が期待値
として記憶されているので、トランジスタのスイッチン
グ時間についての特性からその良否を判定することが可
能になり、参照用半導体集積回路を得難いプロセス開発
の初期段階などにおいても、期待値となる発光量を求め
ることが可能になる。

【００４１】請求項１１の発明では、上記請求項９の発
明において、半導体集積回路を分割した複数の領域につ
いて、領域ごとの発光量と期待値とが比較され、その差
が設定値を越えた領域についてのみトランジスタ毎の発
光量と期待値とが比較されるので、すべてのトランジス
タについて個別に良否判定を行う必要がなく、良否判定
が高速で行われることになる。

【００４２】請求項１２の発明では、上記請求項９の発
明において、半導体集積回路の動作状態，静止状態の双
方で評価した発光量と期待値との比較が行われるので、
トランジスタの入力ゲートが中間電位となる断線状態に
よる発光量の増大と、トランジスタ幅等の構造上の特性
に起因する発光量の増大とが区別され、不良原因の特定
がより正確に行われることになる。

【００４３】請求項１３の発明では、上記請求項４又は
９の発明において、評価対象が、同じ程度のスイッチン
グ時間の長さであればより発光量の大きいｎ型ＭＯＳト
ランジスタに限定されるので、評価の精度が向上すると
ともに、評価するトランジスタ数や記憶する期待値量の
半減によって、評価が迅速に行われることになる。

【００４４】請求項１４の発明では、発光量変化検出手
段で検出される半導体集積回路内のトランジスタのホッ
トキャリア効果による発光量の時間変化と、接続情報記
憶手段から出力されるトランジスタの接続情報とから、
遅延時間演算手段により、半導体集積回路の遅延時間が
演算されるので、トランジスタの入力ゲート電圧の変化
に対する発光量の変化特性を利用して、電子ビームテス
タを使用することなく、簡便に半導体集積回路の遅延時
間を測定することが可能となる。

【００４５】請求項１５の発明では、上記請求項４の発
明において、画像処理手段により、各トランジスタ領域
における発光量の時間変化が観察され、遅延時間演算手
段により、この発光量変化から各トランジスタ領域の遅
延時間が演算されるので、すべてのトランジスタについ
て個別に発光量変化から遅延時間を求めるのに比べ、評
価が迅速に行われ、特に大規模な半導体集積回路におい
ても、容易にトランジスタの特性の評価が行われること
になる。

【００４６】請求項１６の発明では、上記請求項１４の
発明において、良否判定手段により、評価対象となる回
路のトランジスタの遅延時間と予め記憶されている期待
値とを比較して、トランジスタの良否の判定が行われる
ので、遅延時間の異常なトランジスタの特定が簡便にか
つ自動的に行われることになる。

【００４７】請求項１７の発明では、半導体集積回路内
のトランジスタのホットキャリア効果により生じる発光
の時間変化とトランジスタの接続状態とから半導体集積
回路の遅延時間が評価されるので、電子ビームテスタを
使用するような手間を要することなく、半導体集積回路
の遅延時間が簡易に評価される。

【００４８】請求項１８の発明では、上記請求項１７の
発明において、半導体集積回路内に接続される第１トラ
ンジスタとその直後に接続される第２トランジスタの発
光量が最大となる時刻の差から、第１トランジスタの遅
延時間が評価されるので、多数のトランジスタが接続さ
れた半導体集積回路において、各トランジスタの遅延時
間についての評価が簡易にかつ迅速に行われることにな
る。

【００４９】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。以下の説明で用いる図面中の同一の
数字及び記号は、全図面を通じて同じ要素を示す。

【００５０】（第１実施例）まず、本発明の第１実施例
について説明する。本第１実施例では、スイッチング時
間の評価方法とこれを用いた半導体集積回路の良否判定
の方法について説明する。

【００５１】図１は、本発明の第１実施例における半導
体評価装置の構成図である。図１において、１０は半導
体集積回路であって、半導体集積回路駆動部１１より与
えられる電源、クロック、アドレス、データ、その他の
制御信号により動作状態での発光観察が可能となってい
る。これらはＸ−Ｙ移動ステージ１２上に置かれ、Ｘ軸
Ｙ軸方向に移動することができる。１３は発光量検出手
段としての光学顕微鏡であって、ホットキャリア効果に
より半導体集積回路１０上のトランジスタが発する微弱
光を拡大して光電子増倍装置１４に出力する。ビデオカ
メラ１５は光電子増倍装置１４で増倍した発光像を発光
画像信号１５０１として出力する。以上説明した機器は
暗室１６に収納されている。

【００５２】１７は発光観察コントローラであって、光
学顕微鏡１３と光電子増倍装置１４とビデオカメラ１５
との間の制御を制御信号１７０２で行い、入力された発
光画像信号１５０１を画像に変換してディスプレイ１８
に表示させると共に、画像データ信号１７０１を出力す
るものである。１９はテストパターンとデータとを発生
するテストパターン発生部であって、半導体集積回路駆
動部１１にテストパターン信号１９０１、即ちアドレス
とデータとその他制御信号等とを含む信号を発生させ出
力する。２０は領域移動制御部であり、Ｘ−Ｙ移動ステ
ージ１２に移動制御信号２００１を出力している。

【００５３】また、２１は画像処理手段としての画像処
理部であって、発光観察コントローラ１７の出力する画
像データ信号１７０１を入力とし、積算発光量信号２１
０１を出力するものである。２２は特性記憶手段として
の情報格納部であって、該情報格納部２２には、下記表
１に示すごとく、半導体集積回路１０上の各トランジス
タＴr1，Ｔr2，…毎にトランジスタ幅Ｗとテストパター
ン毎のスイッチング頻度等の情報が格納されている。

【００５４】

【表１】 ２３はスイッチング時間演算部であって、画像処理部２
１の出力する積算発光量信号２１０１と情報格納部２２
の出力する正規化情報信号２２０１とを入力とし、これ
ら２つの情報によりスイッチング時間を演算してスイッ
チング時間信号２３０１又は正規化発光量信号２３０２
として出力するものである。２４は期待値記憶手段とし
ての期待値格納部であって、設定信号２４０２を受け
て、予めスイッチング時間の期待値を格納しておき、必
要に応じて期待値信号２４０１として出力するものであ
る。２５は良否判定手段としての良否判定部であって、
上記スイッチング時間演算部２３から出力されるスイッ
チング時間信号２３０１，正規化発光量信号２３０２と
期待値格納部２４から出力される期待値信号２４０１と
を比較して、評価対象となる半導体集積回路の良否を判
定するものである。

【００５５】すなわち、以上の装置を機能により大きく
分けると、図１に一点鎖線で示すごとく、発光量積算手
段として機能する発光量計数検出部１と発光観察支援部
２と発光評価部３とに分けられる。

【００５６】また、図２は本発明の第１の実施例におけ
る半導体集積回路の評価方法の原理を説明する図であ
る。図２（ａ）において、横軸にゲート電圧Ｖｇ（単位
は［Ｖ］）を、縦軸に発光量Ｌｔ（単位は［任意単
位］）と基板電流Ｉsub （単位は［μＡ］）を取ってい
る。また図２の（ｂ），（ｃ）において、横軸には時間
Ｔ（単位は［任意単位］）を、縦軸には入力ゲートの電
圧Ｖｇ（単位は［Ｖ］）を取っている。

【００５７】ここで、本第１実施例では、評価のための
論理素子として、図３に示すようなｎ型トランジスタＴ
rnとｐ型のトランジスタＴrpとで構成される公知のＣ−
ＭＯＳインバータＩｖを用いる。

【００５８】以上のように構成された半導体評価装置に
おいて、まず、ホットキャリア効果による発光特性につ
いて説明する。一般に、トランジスタのホットキャリア
効果による発光は、ドレイン電圧がゲート電圧の約半分
の時に最大となる特徴がある。図２（ａ）に示したもの
はゲート長Ｌが１．０［μｍ］、トランジスタ幅Ｗが２
０［μｍ］のｎ型トランジスタで、ドレイン電圧Ｖｄを
５［Ｖ］とし、ソース及び基板電圧を０［Ｖ］としたと
きの発光量を示すものである。同図から分かるように、
発光量Ｌｔは、ゲート電圧Ｖｇがドレイン電圧Ｖｄ（５
Ｖ）の約半分（図２の（ａ）では２Ｖ）のとき、つまり
領域Ｒes（図中のハッチングを施した領域）で最大とな
ることが分かる。また、基板電流Ｉsub も同様に、ゲー
ト電圧Ｖｇがこの領域Ｒes付近で最大となる。これらの
特性を使って、ホットキャリア効果による発光を観察す
ることで、ホットキャリアによるトランジスタの劣化を
評価する試みがなされている。なお、これらはｐ型トラ
ンジスタでも同様の特性を示す。

【００５９】また、図２（ｂ）はスイッチング時間の短
いトランジスタの入力ゲート信号Ｖｇの変化特性を、図
２（ｃ）はスイッチング時間Ｔswが比較的長いトランジ
スタの入力ゲート信号の変化特性をそれぞれ示す。上述
のような発光量Ｌｔがドレイン電圧Ｖｄの約半分のゲー
ト電圧Ｖｇの領域Ｒesで最大となる特性から、図２
（ｂ）及び（ｃ）を比較して分かるように、例えば図３
のＣ−ＭＯＳインバータＩｖのゲートに入力される信号
のスイッチング時間Ｔsw（スルーレート）が大きいほ
ど、強い発光の観察される領域Ｒes（図中斜線部）に対
応するゲート電圧Ｖｇの期間Ｐres が長く、その結果、
インバータを構成するｎ型、ｐ型ＭＯＳトランジスタＴ
rn，Ｔrpでそれぞれ強い発光が観察されることが分か
る。すなわち、このトランジスタのホットキャリア効果
による発光量Ｌｔと入力ゲート信号のスイッチング時間
Ｔswとの関係が分かれば、トランジスタの発光量Ｌｔを
評価することで入力ゲートに印加される信号のスイッチ
ング時間Ｔswが簡単に評価できることになる。

【００６０】次に、図４のフロ―チャ―トに基づき、本
発明の第１の実施例における半導体集積回路の各トラン
ジスタのスイッチング時間Ｔswの評価方法とこれを用い
た半導体集積回路の良否判定の方法について説明する。
なお、図５は本発明の第１の実施例における半導体集積
回路の画像データを示す説明図である。

【００６１】先ず、ステップＳＴ１１で、電子ビームテ
スタでトランジスタの入力ゲート信号のスイッチング時
間Ｔswを評価する。評価しようとするスイッチング時間
Ｔswは、あるステップ毎、例えばＴＥＧ（TEST ELEMENT
GROUP）等において０．１［ｎｓ］毎に異なるように特
に設計されたトランジスタ群の入力ゲート信号を測定し
ても良いし、単にスイッチング時間Ｔswの異なる入力ゲ
ート信号を測定しても良い。もちろん、前者のようにあ
るステップ毎のスイッチング時間Ｔswを評価する方が高
精度のデータが準備できる。このように、スイッチング
時間Ｔswの異なる入力ゲート信号の印加されている複数
のトランジスタについて、そのスイッチング時間Ｔswを
測定する。

【００６２】次のステップＳＴ１２では、入力ゲート信
号のスイッチング時間Ｔswが測定されたトランジスタに
ついて積算発光量Ｌtsを評価する。ここで、積算発光量
Ｌtsとは、ホットキャリア発光を観察する際に実行する
テストパターンの走行開始から終了までの間このトラン
ジスタで観察される発光量Ｌｔを時間について積分した
ものである。テストパターン走行中には、テストパター
ン発生部１９より走行状態信号１９０２が出力され、画
像処理部２１はこの信号がアクティブの間の発光量Ｌｔ
を積分し積算発光量信号２１０１として出力する。

【００６３】積算発光量Ｌts及びスイッチング時間Ｔsw
の評価は、同一条件（電源電圧、温度など）で行う必要
がある。この積算発光量Ｌtsの評価は、各トランジスタ
のスイッチング頻度Ｆが、論理シミュレーションなどに
より予め分かっているテストパターンを実行した動作状
態で行う。このようにして求められた積算発光量Ｌts
は、 ・トランジスタ幅Ｗ ・トランジスタのスイッチング頻度Ｆ ・入力ゲートのスイッチング時間Ｔsw などに比例する。

【００６４】そこで、ステップＳＴ１３では、積算発光
量Ｌtsをトランジスタ幅Ｗで正規化し、これを単位幅ト
ランジスタでの積算発光量Ｌtsn と呼ぶ。続くステップ
ＳＴ１４では、これをスイッチング頻度Ｆで正規化す
る。これで、単位幅トランジスタのスイッチング１回当
たりの発光量Ｎ（以後正規化発光量と呼ぶ）が求まるこ
とになる。そして、これらの正規化の情報を情報格納部
２４に格納しておき、正規化情報信号２２０１としてス
イッチング時間演算部２３に出力する。

【００６５】この正規化発光量Ｎを式で表すと、積算発
光量をＣＰ、スイッチング頻度をＦ、トランジスタ幅を
Ｗとすれば、下記式(1) Ｎ＝ＣＰ／（Ｆ×Ｗ） (1) で与えられる。

【００６６】ステップ１５では、この正規化発光量Ｎと
電子ビームテスタで求めた入力ゲート信号のスイッチン
グ時間Ｔswとの関係を、下記表２に示すような表とし、
スイッチング時間演算部２３内のメモリに格納する。こ
のようにして、単位幅トランジスタでのスイッチング１
回当たりの発光量Ｎとこれに対する入力ゲート信号のス
イッチング時間Ｔswの表が準備できたことになる。以
後、この表を、Ｎ−Ｔsw関係（正規化発光量−スイッチ
ング時間関係）の表と呼ぶ。積算発光量Ｌtsを処理して
表を作るまでのステップ、つまりＳＴ１３からＳＴ１５
までの処理は、全てスイッチング時間演算部２３で行わ
れる。

【００６７】

【表２】 次に、ステップＳＴ１５で求めたＮ−Ｔsw関係の表を用
いて、半導体集積回路１０の各トランジスタにおけるゲ
ート入力信号のスイッチング時間Ｔswを測定する方法に
ついて述べる。

【００６８】ステップＳＴ１６で、画像処理部２１にお
けるテストパターンを実行して動作状態の半導体集積回
路１０の積算発光量Ｌtsを求め（信号２１０１）、これ
をステップＳＴ１７で情報格納部２２から出力されるト
ランジスタ幅Ｗとスイッチング頻度Ｆ（信号２２０１）
とにより正規化し、正規化発光量Ｎを求める。

【００６９】これらの正規化の処理は、スイッチング時
間演算部２３により行われる。例えば、積算発光量Ｌts
の評価に用いたテストパターンがTEST１であり、Ｔr1の
積算発光量４．８［任意単位］であれば、表１のように
Ｔr1のトランジスタ幅は１０［μｍ］でTest１でのスイ
ッチング頻度Ｆは１５０［回］であるので正規化発光量
Ｎは、上記(1) 式から３２００［任意単位］となる。

【００７０】ステップＳＴ１８で、スイッチング時間演
算部２３は、Ｎ−Ｔsw関係の表に基づき上記ステップＳ
Ｔ１７で求めた正規化発光量Ｎに対応するスイッチング
時間Ｔswを出力する（信号２３０１）。例えば、正規化
発光量Ｎが３２００［任意単位］であれば、表１から分
かるようにそのトランジスタのスイッチング時間Ｔswは
１．６［ｎｓ］である。同一の正規化発光量Ｎが格納さ
れていない場合は、例えば直線補間するなど精度的に十
分な補間方法で正規化発光量Ｎに対するスイッチング時
間Ｔswを求めることができる。

【００７１】ここで、入力ゲート信号のスイッチング時
間Ｔswが大きいほど、上記図３におけるインバータＩｖ
のｎ型トランジスタＴrnとｐ型トランジスタＴrpとが同
時にオンの状態となる時間が長くなり、貫通電流が多く
流れるので、消費電流が大きくなる。つまりこの方法に
よれば、簡便な構成で電子ビームテスタと同等の精度で
ゲート入力信号のスイッチング時間Ｔswを評価できるこ
とから、消費電力が増加するスイッチング時間Ｔswの大
きなゲート入力信号が印加されているトランジスタなど
を特定でき、これを設計に反映することで消費電力削減
のための設計的な対策を採ることも可能となる。

【００７２】また、この方法により求めたスイッチング
時間Ｔswを用いて、半導体集積回路１０の良否判定を行
うこともできる。良否判定は、以下に述べる２つの方法
で行うことができる。

【００７３】先ず，第１の方法は、ステップＳＴ１９
で、ステップＳＴ１８で求めたスイッチング時間Ｔswと
スイッチング時間の設計基準範囲Ｒstとを比較すること
で良否判定を行う。スイッチング時間Ｔswが設計基準範
囲Ｒst内であればそのトランジスタは良品と判定し、設
計基準範囲Ｒst外であれば不良品（不良トランジスタ）
と判定する。全てのトランジスタが良品と判定されれば
その半導体集積回路は良品と判定することができ、不良
トランジスタの検出された半導体集積回路は不良品であ
ると判定できる。

【００７４】ここで、設計基準範囲Ｒstとは、全てのト
ランジスタのスイッチング時間Ｔswが例えば０．５［ｎ
ｓ］から１．５［ｎｓ］の範囲に収まるように定められ
た設計基準であって、この基準範囲Ｒstに基づいて特に
設計された半導体集積回路１０にはこの方法が適用でき
る。この設計基準範囲Ｒstは良否判定部２５に格納され
ており、求められたスイッチング時間Ｔswとこの設計基
準範囲Ｒstとの比較を行いその結果を判定結果の信号２
５０１として出力する。

【００７５】また、第２の方法は、ステップＳＴ２０
で、ステップＳＴ１８で求めたスイッチング時間Ｔswと
その期待値Ｅxt（設計時のスイッチング時間）とを比較
しその差（Ｔsw−Ｅxt）が許容範囲ΔＴ（例えば期待値
Ｅxtの５［％］程度）以内であればそのトランジスタは
良品と判定し、その差（Ｔsw−Ｅxt）が許容範囲ΔＴ外
であれば、そのトランジスタは不良であると判定する。
全てのトランジスタが良品と判定されればその半導体集
積回路１０は良品であると判定する。全てのトランジス
タが良品と判定されれば、その半導体集積回路１０は良
品と判定することができ、不良トランジスタの検出され
た半導体集積回路１０は不良であると判定できる。全て
のトランジスタの設計上のスイッチング時間Ｅxtについ
ての情報は信号２４０２として期待値格納部２４に入力
され格納されており、期待値信号２４０１として出力さ
れる。良否判定部２５は、このスイッチング時間を期待
値Ｅxtとし、求められたスイッチング時間Ｔsw（信号２
３０１）との比較を行って、その結果を判定結果信号２
５０１として出力する。

【００７６】以上の良否判定の方法によれば、半導体集
積回路の良否判定を自動で行うことができると共に、入
力ゲート信号の異常なスイッチング時間をもつトランジ
スタの特定とそのスイッチング時間を知ることができ
る。

【００７７】一方、スイッチング時間Ｔswを知る必要が
なければ、ステップＳＴ１７で求めた正規化発光量Ｎを
用いて良否判定を行うことができる。正規化発光量Ｎを
用いた良否判定は、以下に述べる２つの方法で行うこと
ができる。

【００７８】先ず、第１の方法は、ステップＳＴ２１
で、正規化発光量Ｎと発光量基準範囲Ｒslとを比較する
ことで良否判定を行う。正規化発光量Ｎが発光量基準範
囲Ｒsl内であればそのトランジスタは良品と判定し、発
光量基準範囲Ｒsl外であれば不良トランジスタと判定す
る。全てのトランジスタが良品と判定されればその半導
体集積回路１０は良品と判定することができ、不良トラ
ンジスタの検出された半導体集積回路１０は不良である
と判定できる。

【００７９】ここで、発光量基準範囲Ｒslとは、例えば
０．５［ｎｓ］から１．５［ｎｓ］の範囲に全てのトラ
ンジスタのスイッチング時間Ｔswが収まるように特に設
計された半導体集積回路であれば、その全てのトランジ
スタの正規化発光量Ｎは、表１から分かるように１００
０［任意単位］から８０００［任意単位］の範囲に収ま
る。即ち、この積算発光量の範囲（１０００〜８００
０）が発光量基準範囲Ｒslである。この発光量基準範囲
Ｒslは良否判定部２５に格納されており、求められた正
規化発光量Ｎとこの発光量基準範囲Ｒslとの比較を行
い、その結果を判定結果信号２５０１より出力する。

【００８０】第２の方法は、ステップＳＴ２２で、求め
られた正規化発光量Ｎ（信号２３０２）と期待値Ｅxl
（Ｎ−Ｔsw関係の表において設計時のスイッチング時間
に対応する正規化発光量）とを比較し、その差（Ｎ−Ｅ
xl）が許容範囲ΔＬ（例えば期待値Ｅxlの５［％］程
度）以内であればそのトランジスタは良品と判定し、そ
の差（Ｎ−Ｅxl）が許容範囲ΔＬ外であればそのトラン
ジスタは不良であると判定する。全てのトランジスタが
良品と判定されればその半導体集積回路１０は良品と判
定することができ、不良トランジスタの検出された半導
体集積回路１０は不良であると判定できる。全てのトラ
ンジスタの設計上の正規化発光量Ｅxlは期待値格納部２
４に格納されており、期待値信号２４０１として出力さ
れる。良否判定部２５は、この正規化発光量（信号２４
０１）を期待値Ｅxlとして、求められた正規化発光量Ｎ
（信号２３０２）との比較を行い、その結果を判定結果
信号２５０１として出力する。

【００８１】なお、半導体集積回路１０の規模が大きい
場合には、図５に示すように、例えば半導体集積回路１
０を２５の領域に分割して発光を観察しても良い。この
分割した発光の観察は、Ｘ−Ｙ軸ステージ１２で半導体
集積回路１０を移動することで実現できる。発光を観察
すべき領域は、Ｘ−Ｙ移動ステージ１２により常に光学
顕微鏡１３直下に移動される。この制御は、領域移動制
御部２０の出力する移動制御信号２００１によって行わ
れ、この移動制御信号２００１は、観察時の分割数や顕
微鏡の倍率の情報信号１７０２や半導体集積回路１０の
サイズなどのレイアウト情報信号３００１を受けて、領
域移動制御部２０内で生成される。

【００８２】このとき、分割した領域に存在するトラン
ジスタは１つであっても良いし、領域Ｇのように複数の
トランジスタが存在していても良い。観察する領域内に
存在するトランジスタが１つであれば、観察された積算
発光量Ｌtsをそのまま用いれば良いし、複数のトランジ
スタが存在する場合には、得られた領域の画像データ信
号１７０１を画像処理部１７で画像処理して、各トラン
ジスタ領域で観察される積算発光量Ｌtsのみを抽出し、
それぞれのトランジスタの積算発光量Ｌtsとする。この
トランジスタ領域の位置情報は、観察時の分割数や現在
観察している領域と光学顕微鏡の倍率に関する信号１７
０２やレイアウト情報信号３００１を受けて、領域移動
制御部２０内で生成される。

【００８３】このように、１度の観察で領域内に存在す
るトランジスタ毎の発光量を得ることができ、且つトラ
ンジスタ領域で観察される積算発光量Ｌtsのみを抽出す
ることによりノイズの影響のない精度の高い測定が可能
となるのである。

【００８４】なお、上記第１実施例において、積算発光
量Ｌtsは、ホットキャリア発光を観察する際に実行する
テストパターンの走行開始から終了までの間に観察され
る発光量Ｌｔを時間Ｔで積分したものとしたが、検出の
困難な微弱な発光の場合には、複数回テストパターンを
実行し、得られた積算発光量Ｌｔを実行回数で割算する
ことで求めることもできる。

【００８５】（第２実施例）次に、本発明の第２実施例
について、図面を参照しながら説明する。本第２実施例
では、積算発光量Ｌtsを用いた半導体集積回路の良否判
定の方法について説明する。

【００８６】図６は、第２実施例における半導体集積回
路の評価装置の構成図である。図６において、上記第１
実施例における図１の構成と同じ部分は、同じ符号をつ
けて説明を省略する。

【００８７】ここで、本第２実施例では、スイッチング
時間演算部２２及びスイッチング時間に関する情報格納
部２２は設けられていない。そして、画像処理部２１よ
り出力される積算発光量Ｌtsについての信号２１０１は
期待値格納部２４と良否判定部２５とに入力される。期
待値格納部２４は発光を観察して得られる積算発光量Ｌ
ts（信号１２０１）と設計上のスイッチング時間Ｔswか
ら求めた積算発光量の期待値に関する信号２４０２を入
力とし、期待値信号２４０１として出力している。良否
判定部２５は、積算発光量Ｌtsの信号２１０１と期待値
信号２４０１とを入力とし、良否の判定結果信号２５０
１を出力する。これらの装置を機能により大きく分ける
と、発光量計数検出部１と発光観察支援部２と発光評価
部３ａとに分けられる。

【００８８】以上のように構成された半導体評価装置及
び評価方法について、以下、図６と図７とを用いてその
動作を説明する。

【００８９】図７は、本発明の第２実施例における積算
発光量を用いた半導体集積回路の良否判定の方法につい
て説明するフローチャートである。

【００９０】良否判定に用いる期待値の求め方には、参
照用半導体集積回路の発光を観察して期待値とする方法
と、設計データを用いて期待値を求める方法との２つが
ある。

【００９１】第１の方法は、参照用半導体集積回路で積
算発光量を求めこれを期待値とする方法である。ここ
で、参照用半導体集積回路とは、予めホットキャリア発
光を半導体集積回路全域にわたって目視により確認する
などの方法により良品であると確認されたものである。

【００９２】まず、ステップＳＴ３１で、参照用半導体
集積回路（単に参照用回路としている）の領域毎の発光
を観察し総積算発光量Ｌtsを求め（信号２１０１）、こ
の信号２１０１を期待値格納部２４に入力し、この積算
発光量Ｌtsを期待値Ｅxlとして格納する。ここで得られ
る積算発光量Ｌtsは、発光の観察された領域のものであ
る。次に、ステップＳＴ３２で、ステップＳＴ３１で得
られた領域の積算発光量Ｌtsを画像処理部２１で画像処
理することで、領域内に存在するトランジスタ毎の積算
発光量Ｌtsi を抽出し、これを期待値Ｅxli として期待
値格納部２４に格納する。

【００９３】また、第２の方法では、ステップＳＴ３３
で、正規化発光量Ｎとスイッチング時間Ｔswの表（Ｎ−
Ｔsw関係の表）から設計上のスイッチング時間Ｔswに対
応する各トランジスタの正規化発光量Ｎを求める。続い
てステップＳＴ３４で、求めた正規化発光量Ｎにトラン
ジスタ幅Ｗとスイッチング頻度Ｆをかけ、各トランジス
タの積算発光量Ｌtsi を求め、期待値格納部２４に格納
する。この積算発光量Ｌtsi が各トランジスタの良否判
定時の期待値Ｅxli となる。次に、ステップＳＴ３５
で、各領域の積算発光量Ｌtsを求め、これを各領域にお
ける発光量の期待値Ｅxlとして期待値格納部２４に格納
する。この各領域の積算発光量Ｌtsは、領域内に存在す
るトランジスタそれぞれの積算発光量Ｌtsi を合計する
ことで求められる。この方法であれば、参照用半導体集
積回路を得難いプロセス開発の初期段階などにおいても
期待値となる積算発光量を求めることができる。

【００９４】これら２つの方法のいずれかで、良否判定
用の期待値Ｅxl，Ｅxli となる各領域毎及び各トランジ
スタ毎の積算発光量Ｌts，Ｌtsi を求めることができ
る。ただし、これら期待値Ｅxl，Ｅxli は、同一の領域
あるいはトランジスタであってもスイッチング頻度Ｆに
より異なることから、発光を観察する際に実行したテス
トパターン毎に異なる。複数のテストパターンで良否を
判定する必要があれば、それぞれのテストパターンに対
応した期待値Ｅxl，Ｅxli を期待値格納部２４に格納す
る必要がある。

【００９５】次に、良否判定は下記の手順で行われる。
まず、ステップＳＴ３６で、評価対象である半導体集積
回路１０（単に評価用回路としている）の領域の積算発
光量Ｌtsを測定する。続くステップＳＴ３７で、測定し
た領域の積算発光量Ｌtsとその期待値Ｅxlとを比較し、
それらの差（Ｌts−Ｅxl）が許容範囲ΔＬ内であれば正
常領域と判定し、その差（Ｌts−Ｅxl）が許容範囲ΔＬ
外であれば不良領域と判定する。不良領域と判定された
場合、ステップＳＴ３８で、画像処理部２１での画像処
理により不一致となった領域内のトランジスタ毎の積算
発光量Ｌtsi を抽出する（信号２１０１）。ステップＳ
Ｔ３９では、このトランジスタ毎の積算発光量Ｌtsi
（信号２１０１）と期待値Ｅxli （信号２４０１）とを
比較し、その差（Ｌtsi −Ｅxli ）が許容範囲ΔＬi 内
であれば良品トランジスタと判定し、その差（Ｌtsi −
Ｅxli ）が許容範囲ΔＬi 外であれば不良トランジスタ
と判定する。すべてのトランジスタが良品と判定されれ
ば、その半導体集積回路１０は良品と判定でき、不良ト
ランジスタの検出された半導体集積回路１０は不良であ
ると判定できる。

【００９６】このような良否判定によれば、積算発光量
Ｌtsi と期待値Ｅxli との比較はすべてのトランジスタ
について行うことなく不良発生領域のトランジスタのみ
に限定されることから、比較回数が減少し高速な良否判
定を自動で行うことが可能となる。また、不良トランジ
スタまで特定することができるから、その後の不良解析
を容易に行うことができる。

【００９７】次に、不良領域での期待値との比較を行う
トランジスタを限定し、より高速に良否判定を行う方法
について説明する。

【００９８】ここで、上記図３に示すようなＣ−ＭＯＳ
インバータＩｖを構成するｐ型ＭＯＳトランジスタＴrp
とｎ型ＭＯＳトランジスタＴrnでのホットキャリア発光
について比較してみると、 (1) ｐ型ＭＯＳトランジスタＴrpのチャネルとなる正孔
のイオン化率が、電子のイオン化率に比べて著しく小さ
いこと。

【００９９】(2) Ｓｉ−ＳｉＯ₂ 界面に存在するエネ
ルギー障壁が、電子に比べ正孔の方が高いこと。

【０１００】から、同一の不良程度であれば、ｐ型ＭＯ
ＳトランジスタＴrpで観察される発光は、ｎ型ＭＯＳト
ランジスタＴrnの発光に比べ弱い。よって、不良トラン
ジスタの検出すなわち期待値との比較をｎ型ＭＯＳトラ
ンジスタＴrnに限定すれば、ｐ型ＭＯＳトランジスタＴ
rpについてのデータは不要であるから期待値格納部２４
に格納する期待値の情報量が半分で済み、また、期待値
との比較を行うトランジスタの数も半分で済むから、よ
り高速で効率の良い半導体集積回路１０の良否判定を行
うことができる。

【０１０１】また、半導体集積回路駆動部１１におい
て、半導体集積回路１０へのテストパターンの供給を停
止し、動作状態，静止状態の双方で観察を行い結果を比
較することで検出される不良原因の分離も可能である。
例えば、金属配線が設計上、あるいは製造上の何らかの
要因で断線しているような場合、断線した金属配線がゲ
ートに接続されたトランジスタにおいて入力ゲートが中
間電位となるため、動作状態／静止状態にかかわらず発
光が観察される。多層配線間を接続するコンタクトが高
抵抗となっているような場合には、入力ゲートのスイッ
チング時間が長くなることから高抵抗となったコンタク
トが入力ゲートに接続されたトランジスタにおいては、
動作状態でのみ発光が観察される。

【０１０２】このように、半導体集積回路１０を動作状
態，静止状態のいずれでも発光を観察し、比較を行うこ
とにより不良原因の分離が可能となる。ここで述べたコ
ンタクトが高抵抗となる故障は、微細化された製造技術
においてますます発生し易くなっていることから本評価
方法は特に効果が高い。

【０１０３】（実施例３）次に、本発明の第３実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。本第３実施例で
は、遅延時間Ｔｄの評価方法とこれを用いた半導体集積
回路の良否判定の方法について説明する。

【０１０４】図８は第３実施例における半導体評価装置
の構成図であって、上記第１実施例における図１の構成
と同じ部分は同じ符号を付して説明を省略する。本実施
例では、第１実施例における情報格納部２２の代わり
に、接続情報記憶手段としての接続情報格納部２６が配
置され、スイッチング時間演算部２３の代わりに遅延時
間演算手段としての遅延時間演算部２７が配置されてい
る。

【０１０５】ここで、接続情報格納部２６は、半導体集
積回路１０上の全てのトランジスタの接続情報を格納し
ている。遅延時間演算部２７は、画像処理部２１の出力
する（信号２１０１）積算発光量Ｌtsと接続情報格納部
２６の出力する接続情報信号２６０１を入力し、これら
２つの情報により遅延時間Ｔｄを演算して、遅延時間信
号２７０１として出力する。これらの装置を機能により
大きく分けると、図中の一点鎖線に示すように、発光量
変化検出手段としての発光量計数検出部１と発光観察支
援部２と発光評価部３ｂとに分けられる。

【０１０６】また、図９は本発明の第３実施例における
半導体集積回路の評価方法の原理を説明する図である。
図９（ａ）において、横軸に時間Ｔ（単位は［任意単
位］）を、縦軸には発光量Ｌｔ（単位は［任意単位］）
と入力ゲート信号の電圧Ｖｇ（単位は［Ｖ］）を取って
いる。図９（ｂ）は第１インバータＩv1と第２インバー
タＩv2の接続関係を説明する図であり、図９（ｃ）及び
（ｄ）は第１インバータＩv1の遅延時間Ｔｄの評価方法
を説明する図である。図９（ｃ）及び（ｄ）では、横軸
に時間Ｔ（［任意単位］）を、縦軸には入力ゲート信号
の電圧Ｖｇ（単位は［Ｖ］）と発光量Ｌｔ（単位は［任
意単位］）を取っている。

【０１０７】以上のように構成された半導体評価装置及
び評価方法について、以下、図８〜図１０に基づきその
動作を説明する。

【０１０８】図９（ａ）に示すように、同じ時間軸で見
ると、ゲート入力信号Ｖｇの電圧変化は図中実線のよう
になり、これに対応する発光量Ｌｔの変化は図中の破線
のようになる。ゲート入力信号Ｖｇが回路のしきい値電
圧Ｖｃ（Ｃ−ＭＯＳ回路ではドレイン電圧Ｖｄの約半分
の電圧）を超えたところで発光量Ｌｔが最大となってい
る。これは上記第１実施例で述べたように、トランジス
タの発光量Ｌｔはゲート電圧Ｖｇがドレイン電圧Ｖｄの
約半分程度である領域Ｒes（図中のハッチング部分）で
最大となる特性をもつからである。

【０１０９】ここで、遅延時間Ｔｄとは、図９（ｂ）に
示すように、第１インバータＩv1のゲート入力信号が回
路のしきい値電圧Ｖｃを超えた時刻Ｔ１（つまり同図
（ｃ）に示す第１インバータＩv1の発光強度Ｌｔが最大
となる時刻）と第１インバータＩv1の出力（インバータ
２のゲート入力信号）が回路のしきい値電圧Ｖｃを超え
た時刻Ｔ２（つまり同図（ｃ）に示す第２インバータＩ
v2の発光強度が最大となる時刻）との差の時間（Ｔ２−
Ｔ１）をいう。すなわち、通常は電圧状態を測定するこ
とで遅延時間Ｔｄを求めるが、上述のように、ゲート入
力信号Ｖｇがしきい値電圧Ｖｃを超える時間で発光量Ｌ
ｔが最大となることを利用し、電圧の測定に代えて発光
量Ｌｔを測定することで遅延時間Ｔｄを求めることがで
きる。

【０１１０】なお、第１インバータＩv1の直後に第２イ
ンバータＩv2でなくボンディングパッドなど他の発光し
ない要素が接続されている場合でも、半導体集積回路か
ら出力されている電気信号を観察する等、何等かの方法
でそのデバイスの動作時刻が分かれば、第１インバータ
Ｉv1の発光特性を利用して第１インバータＩv1の遅延時
間が求められる。

【０１１１】次に、遅延時間Ｔｄを求める方法につい
て、図１０のフロ―チャ―トに基づき説明する。図１０
は、第３実施例における遅延時間Ｔｄの評価方法とこれ
を用いた半導体集積回路１０の良否判定の方法を説明す
るフローチャートである。

【０１１２】第１インバータＩv1での遅延時間Ｔｄを求
める場合には、先ず、ステップＳＴ４１で第１インバー
タＩv1での発光量Ｌt1が最大となる時刻Ｔ１を求める。
これは、発光量計数検出部１のゲーティング機能を用い
て発光量Ｌt1の時間変化を追うことで可能となる。同様
の方法で、ステップＳＴ４２で、第２インバータＩv2で
の発光量Ｌt2が最大値となる時刻Ｔ２を求める。この得
られた時刻Ｔ１とＴ２が同一の基準時刻からの時刻であ
れば、この差（Ｔ２−Ｔ１）を求めるだけで第１インバ
ータＩv1の遅延時間を得ることができる。ステップＳＴ
４３でＴ２とＴ１の差を求め、これを第１インバータＩ
v1の遅延時間Ｔｄとする。

【０１１３】上述のように、一般に、あるインバータの
遅延時間Ｔｄを求めるには、遅延時間Ｔｄを求めようと
する第１のインバータでの発光量が最大となる時刻と、
このインバータの出力に接続された第２のインバータで
の発光量が最大となる時刻を知ればよい。本実施例で
は、第１のインバータと第２のインバータの接続情報
は、接続情報格納部２６に格納されており、この接続情
報格納部２６から出力される接続情報信号２６０１と、
画像処理部２１から出力される各トランジスタ毎の発光
量の最大となる時刻についての信号２１０１とから２つ
のインバータの発光量が最大となる時刻を知ることがで
きる。これらの情報についての信号２６０１，２１０１
は遅延時間演算部１２に入力されており、２つのインバ
ータＩv1，Ｉv2の発光量Ｌt1，Ｌt2が最大となる時刻Ｔ
１，Ｔ２の差（Ｔ２−Ｔ１）を演算することで遅延時間
Ｔｄを求め、これを遅延時間信号２７０１として出力す
る。

【０１１４】この方法によれば、電子ビームテスタによ
らず簡便な装置で半導体集積回路１０内のトランジスタ
の遅延時間Ｔｄを測定することができる。

【０１１５】この方法により求めた遅延時間Ｔｄを用い
て、半導体集積回路１０の良否判定を行うこともでき
る。良否判定は、以下に述べる２つの方法で行うことが
できる。

【０１１６】第１の方法は、ステップＳＴ４４で、ステ
ップＳＴ４３で求めた遅延時間Ｔｄが設計基準範囲Ｒtd
内であればそのトランジスタは良品と判定し、設計基準
範囲Ｒtd外であれば不良トランジスタと判定する。全て
のトランジスタが良品と判定されれば、その半導体集積
回路は良品であると判定でき、不良トランジスタの検出
された半導体集積回路１０は不良であると判定できる。

【０１１７】ここで設計基準範囲Ｒtdとは、例えば０．
５［ｎｓ］から１．５［ｎｓ］の範囲に全てのトランジ
スタの遅延時間が収まるように定められた場合の範囲
（０．５〜１．５）であって、この基準範囲Ｒtdに基づ
いて特に設計された半導体集積回路１０には、この方法
が適用できる。この設計基準範囲Ｒtdは良否判定部２５
に格納されており、求められた遅延時間Ｔｄ（信号２３
０１）とこの設計基準範囲Ｒtdとの比較を行い、その結
果を判定結果信号２５０１として出力する。

【０１１８】また、第２の方法は、ステップＳＴ４５
で、ステップＳＴ４３で求めた遅延時間Ｔｄと期待値Ｅ
xd（設計時の遅延時間）とを比較し、その差（Ｔｄ−Ｅ
xd）が許容範囲ΔＤ（例えば期待値Ｅxdの５［％］程
度）以内であればそのトランジスタは良品と判定し、そ
の差（Ｔｄ−Ｅxd）が許容範囲ΔＤ外であればそのトラ
ンジスタは不良であると判定する。全てのトランジスタ
が良品と判定されればその半導体集積回路は良品と判定
することができ、不良トランジスタの検出された半導体
集積回路は不良であると判定できる。全てのトランジス
タの設計上の遅延時間は期待値格納部２４に格納されて
おり、良否判定部２５はこの遅延時間（信号２４０１）
を期待値Ｅxdとし、求められた遅延時間Ｔｄ（信号２３
０１）と比較を行い、その結果を判定結果信号２５０１
として出力する。

【０１１９】これら良否判定の方法によれば、半導体集
積回路の良否判定を自動で行うことができると共に、遅
延時間Ｔｄの異常なトランジスタの特定とその遅延時間
Ｔｄを知ることができる。

【０１２０】尚、本実施例ではＣ−ＭＯＳインバータを
例にとって説明したが、他の論理でも良い。また、ＭＯ
Ｓトランジスタについて説明したが、バイポーラ等の他
のプロセス技術で製造されるトランジスタでも評価可能
であるのはいうまでもない。

【０１２１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、半導体集積回路の評価装置として、半導体集積
回路内のトランジスタがホットキャリア効果により発す
る微弱光を検出してその光量を積算する一方、トランジ
スタ毎にトランジスタ幅の情報とテストパターン実行時
におけるスイッチング頻度の情報とを予め記憶してお
き、積算光量−スイッチング時間の相関関係に基づい
て、トランジスタの入力ゲート信号のスイッチング時間
を演算し、その結果を出力する構成としたので、スイッ
チング時間が大きいトランジスタではスイッチング時間
の小さいトランジスタよりも強い発光が見られるゲート
電圧の期間が長いというホットキャリア効果による発光
の特性を利用して、電子ビームテスタのような取扱いの
面倒な装置を使用することなく、トランジスタのスイッ
チング時間についての情報を得ることができ、よって、
トランジスタ幅等の設計の最適化や半導体集積回路の良
否の判定に供することができる。

【０１２２】請求項２の発明によれば、上記請求項１の
発明において、各トランジスタ領域で観察される発光量
を抽出してトランジスタ毎の発光量を出力し、この発光
量に基づいてスイッチング時間を評価するようにしたの
で、一度の観察で各トランジスタ領域の中で特にスイッ
チング時間の長いトランジスタを容易に特定することが
でき、よって、大規模な半導体集積回路においても、容
易にトランジスタの特性の評価を行うことができる。

【０１２３】請求項３の発明によれば、上記請求項１の
発明に加えて、予め設定されたスイッチング時間の期待
値と評価対象となるトランジスタについて求められたス
イッチング時間とを比較して、トランジスタの良否を判
定するようにしたので、トランジスタの良否の判定を簡
易にかつ自動的に行うことができる。

【０１２４】請求項４の発明によれば、半導体集積回路
の評価方法として、半導体集積回路内のトランジスタが
ホットキャリア効果により発する微弱光を検出してその
光量を積算する一方、トランジスタ毎にトランジスタ幅
の情報とテストパターン実行時におけるスイッチング頻
度の情報とを予め記憶しておき、トランジスタ幅及びス
イッチング頻度により決定される積算光量−スイッチン
グ時間の相関関係に基づいて、トランジスタの積算光量
から入力ゲート信号のスイッチング時間を評価するよう
にしたので、ホットキャリア効果による発光の特性を利
用して、電子ビームテスタのような取扱いの面倒な装置
を使用することなく、簡易にトランジスタのスイッチン
グ時間についての情報を得ることができ、よって、トラ
ンジスタ幅等の設計の最適化や半導体集積回路の良否の
判定を行うことができる。

【０１２５】請求項５の発明によれば、上記請求項４の
発明において、単位幅トランジスタにおけるスイッチン
グ１回当りの発光量とトランジスタの入力ゲート信号の
スイッチング時間との相関関係に基づいて、トランジス
タの入力ゲート信号のスイッチング時間を評価するよう
にしたので、評価基準の統一化により、評価精度の向上
を図ることができる。

【０１２６】請求項６の発明によれば、上記請求項５の
発明において、積算発光量をトランジスタ幅と使用した
テストパターンのスイッチング頻度とによって正規化す
るようにしたので、同一条件下で観察される規格化され
た発光量を評価することで、さらに評価精度の向上を図
ることができる。

【０１２７】請求項７の発明によれば、半導体集積回路
の評価装置として、半導体集積回路内のトランジスタが
ホットキャリア効果により発する微弱光を検出する一
方、参照用半導体集積回路で検出された発光量を期待値
として記憶しておき、評価対象となるトランジスタの発
光量と発光量の期待値とを比較して、トランジスタの良
否判定を行う構成としたので、電子ビームテスタのよう
な取扱いの面倒な装置を使用することなく、トランジス
タの良否判定を簡易にかつ自動的に行うことができる。

【０１２８】請求項８の発明によれば、上記請求項７の
発明において、各トランジスタ領域で観察される発光画
像を抽出して各トランジスタ毎の発光量として出力し、
この発光量と期待値とを比較して良否を判定するように
したので、一度の観察で故障のあるトランジスタを容易
に特定することができ、よって、特に大規模な半導体集
積回路においても、容易にトランジスタの良否の判定を
行うことができる。

【０１２９】請求項９の発明によれば、半導体集積回路
の評価方法として、予めトランジスタのホットキャリア
効果に基づく所定の発光量を期待値として記憶する一
方、半導体集積回路内のトランジスタがホットキャリア
効果により発する微弱光を検出し、このトランジスタの
発光量と発光量の期待値とを比較して、トランジスタの
良否判定を行うようにしたので、電子ビームテスタのよ
うな取扱いの面倒な装置を使用することなく、トランジ
スタの良否判定を簡易にかつ自動的に行うことができ
る。

【０１３０】請求項１０の発明によれば、上記請求項９
の発明において、予め求められた単位幅トランジスタに
おけるスイッチング１回当りの発光量と入力ゲート信号
のスイッチング時間との関係を基に、評価対象の集積回
路を構成するトランジスタの入力ゲート信号の設計上の
スイッチング時間の情報とトランジスタ幅の情報とによ
り発光量を求め、これを期待値としてトランジスタの良
否判定を行うようにしたので、トランジスタのスイッチ
ング時間についての特性からその良否を判定することが
可能になり、参照用半導体集積回路を得難いプロセス開
発の初期段階などにおいても、期待値となる発光量を求
めることができる。

【０１３１】請求項１１の発明によれば、上記請求項９
の発明において、半導体集積回路を複数の領域に分けて
観察し、領域毎の発光量と期待値とを比較して、その差
が設定値を越えた領域についてのみトランジスタ毎に発
光量と期待値とを比較することで半導体集積回路の良否
判定を行うようにしたので、良否判定の高速化を図るこ
とができる。

【０１３２】請求項１２の発明によれば、上記請求項９
の発明において、半導体集積回路の動作状態，静止状態
の双方で評価した発光量と期待値との比較を行うように
したので、トランジスタの入力ゲートが中間電位となる
断線状態による発光量の増大と、トランジスタ幅等の構
造上の特性に起因する発光量の増大とを区別すること
で、不良原因の特定をより正確に行うことができる。

【０１３３】請求項１３の発明によれば、上記請求項４
又は９の発明において、ｎ型ＭＯＳトランジスタについ
てのみ評価を行うようにしたので、発光量の大きいｎ型
ＭＯＳトランジスタについて評価することによって評価
の精度を向上させることができ、かつ評価するトランジ
スタ数や記憶する期待値量の半減によって、全体として
の判定の効率の向上を図ることができる。

【０１３４】請求項１４の発明によれば、半導体集積回
路の評価装置として、半導体集積回路内のトランジスタ
がホットキャリア効果により発する微弱光の光量の時間
変化を測定する一方、トランジスタに対する信号の入力
状態を記憶して随時出力し、トランジスタの発光量変化
と接続状態とから半導体集積回路の遅延時間を演算し、
その結果を出力する構成としたので、トランジスタの入
力ゲート電圧の変化に対する発光量の変化特性を利用し
て、電子ビームテスタを使用することなく、簡便に半導
体集積回路の遅延時間を測定することができる。

【０１３５】請求項１５の発明によれば、上記請求項１
４の発明において、各トランジスタ領域で観察される発
光量の時間変化を抽出してトランジスタ毎の発光量の時
間変化を出力し、この発光量の時間変化から各トランジ
スタ領域の遅延時間を演算するようにしたので、遅延時
間が基準的な値と食い違う箇所を速やかに特定して、評
価の迅速化を図ることができる。

【０１３６】請求項１６の発明によれば、上記請求項１
４の発明において、予め設定された半導体集積回路の遅
延時間についての期待値を記憶しておき、演算された半
導体集積回路の遅延時間と記憶されている遅延時間の期
待値とを比較して、半導体集積回路の良否を判定するよ
うにしたので、遅延時間の異常なトランジスタの特定を
簡便にかつ自動的に行うことができる。

【０１３７】請求項１７の発明によれば、半導体集積回
路の評価方法として、半導体集積回路内のトランジスタ
がホットキャリア効果により発する微弱光の光量の時間
変化を検出する一方、半導体集積回路内のトランジスタ
の接続状態を記憶して随時出力し、トランジスタの発光
量変化とトランジスタの接続情報とから半導体集積回路
の遅延時間を評価するようにしたので、電子ビームテス
タを使用するような手間を要することなく、半導体集積
回路の遅延時間を簡便に評価することができる。

【０１３８】請求項１８の発明によれば、上記請求項１
７の発明において、半導体集積回路内に接続される第１
トランジスタとその直後に接続される第２トランジスタ
の発光量が最大となる時刻の差から、第１トランジスタ
の遅延時間を評価するようにしたので、多数のトランジ
スタが接続された半導体集積回路において、各トランジ
スタの遅延時間についての評価を簡易にかつ迅速に行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例における半導体集積回路の評価装置
の構成図である。

【図２】第１実施例における半導体集積回路の評価方法
の原理を説明する図である。

【図３】第１実施例におけるＣ−ＭＯＳインバータの構
成を示す図である。

【図４】第１実施例における半導体集積回路の評価方法
を示すフロー図である。

【図５】第１実施例における半導体集積回路の画像デー
タを示す図である。

【図６】第２実施例における半導体集積回路の評価装置
の構成図である。

【図７】第２実施例における半導体集積回路の評価方法
を示すフロー図である。

【図８】第３実施例における半導体集積回路の評価装置
の構成図である。

【図９】第３実施例における半導体集積回路の評価方法
の原理を説明する図である。

【図１０】第３実施例における半導体集積回路の評価方
法を示すフロー図である。

【符号の説明】

１ 発光量計数検出部（発光量積算手段，発光量変化
検出手段） ２ 発光観察支援部 ３ 発光評価部 １０ 半導体集積回路 １１ 半導体集積回路駆動部 １２ Ｘ−Ｙ移動ステージ １３ 光学顕微鏡 １４ 光電子増倍装置 １５ ビデオカメラ １６ 暗室 １７ 発光観察コントローラ １８ ディスプレイ １９ テストパターン発生部 ２０ 移動領域制御部 ２１ 画像処理部（画像処理手段） ２２ 情報格納部（特性記憶手段） ２３ スイッチング時間演算部（スイッチング時間演算
手段） ２４ 期待値格納部（期待値記憶手段） ２５ 良否判定部（良否判定手段） ２６ 接続情報格納部（接続情報記憶手段） ２７ 遅延時間演算部（遅延時間演算手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 31/26 - 31/28 H01L 21/66

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トランジスタを配設した半導体集積回路
   の特性を評価するための半導体集積回路の評価装置であ
   って、 上記半導体集積回路内のトランジスタがホットキャリア
   効果により発する微弱光を検出し、その光量を積算する
   発光量積算手段と、 上記半導体集積回路内のトランジスタ毎にトランジスタ
   幅の情報とテストパターン実行時におけるスイッチング
   頻度の情報とを予め記憶している特性記憶手段と、 上記発光量積算手段及び特性記憶手段の出力を受け、ト
   ランジスタ幅及びスイッチング頻度で決定される積算光
   量−スイッチング時間の相関関係に基づいて、上記半導
   体集積回路内のトランジスタの入力ゲート信号のスイッ
   チング時間を演算し、その結果を出力するスイッチング
   時間演算手段とを備えたことを特徴とする半導体集積回
   路の評価装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体集積回路の評価装
   置において、 発光量積算手段の出力を受け、各トランジスタ領域で観
   察される発光量を抽出してトランジスタ毎の発光量を出
   力する画像処理手段を備え、 スイッチング時間演算手段は、上記発光量積算手段の出
   力に代え上記画像処理手段の出力を入力してスイッチン
   グ時間を演算することを特徴とする半導体集積回路の評
   価装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の半導体集積回路の評価装
   置において、 予め設定されたトランジスタのスイッチング時間につい
   ての期待値を記憶する期待値記憶手段と、 スイッチング時間演算手段で演算されたトランジスタの
   スイッチング時間と上記期待値記憶手段に記憶されるス
   イッチング時間の期待値とを比較して、トランジスタの
   良否を判定する良否判定手段とを備えたことを特徴とす
   る半導体集積回路の評価装置。
4. 【請求項４】 トランジスタを配設した半導体集積回路
   の特性を評価する半導体集積回路の評価方法であって、 上記半導体集積回路内のトランジスタがホットキャリア
   効果により発する微弱光を検出してその光量を積算する
   一方、 上記半導体集積回路内のトランジスタ毎にトランジスタ
   幅の情報とテストパターン実行時におけるスイッチング
   頻度の情報とを予め記憶して、 トランジスタ幅及びスイッチング頻度により決定される
   積算光量−スイッチング時の相関関係に基づいて、トラ
   ンジスタの積算光量から入力ゲート信号のスイッチング
   時間を評価することを特徴とする半導体集積回路の評価
   方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載の半導体集積回路の評価方
   法において、 予め求められた単位幅トランジスタでのスイッチング１
   回当りの発光量−スイッチング時間の相関関係に基づい
   て、トランジスタの入力ゲート信号のスイッチング時間
   を評価することを特徴とする半導体集積回路の評価方
   法。
6. 【請求項６】 請求項５記載の半導体集積回路の評価方
   法において、 積算されたトランジスタの発光量をトランジスタ幅で正
   規化して単位幅トランジスタにおける発光量とし、 この発光量を観察に使用したテストパターンにおけるス
   イッチング頻度の情報により正規化することにより、単
   位幅トランジスタでのスイッチング１回当りの正規化発
   光量を求めることを特徴とする半導体集積回路の評価方
   法。
7. 【請求項７】 トランジスタを配設した半導体集積回路
   の特性を評価するための半導体集積回路の評価装置であ
   って、 上記半導体集積回路内のトランジスタがホットキャリア
   効果により発する微弱光を検出する発光量検出手段と、 該発光量検出手段で検出された参照用半導体集積回路に
   おける発光量を期待値として記憶する期待値記憶手段
   と、 上記発光量検出手段の出力を受け、評価対象となる半導
   体集積回路内のトランジスタの発光量と上記期待値記憶
   手段に記憶されている発光量の期待値とを比較して、ト
   ランジスタの良否判定を行う良否判定手段とを備えたこ
   とを特徴とする半導体集積回路の評価装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の半導体集積回路の評価装
   置において、 上記発光量検出手段の出力を入力とし、各トランジスタ
   領域で観察される発光量を抽出してトランジスタ毎の発
   光量を出力する画像処理手段を備え、 上記発光量検出手段の出力に代えて、上記画像処理手段
   の出力を上記期待値記憶手段と上記良否判定手段とに出
   力することを特徴とする半導体集積回路の評価装置。
9. 【請求項９】 トランジスタを配設した半導体集積回路
   の特性を評価する半導体集積回路の評価方法であって、 予めトランジスタのホットキャリア効果に基づく所定の
   発光量を期待値として記憶する一方、 評価対象となる半導体集積回路内のトランジスタがホッ
   トキャリア効果により発する微弱光を検出し、 この評価対象となる半導体集積回路内のトランジスタの
   発光量と記憶されている発光量の期待値とを比較して、
   トランジスタの良否判定を行うことを特徴とする半導体
   集積回路の評価方法。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の半導体集積回路の評価
    方法において、 予め求められた単位幅トランジスタにおけるスイッチン
    グ１回当りの発光量−スイッチング時間の相関関係を基
    に、評価対象の集積回路を構成するトランジスタの入力
    ゲート信号の設計上のスイッチング時間の情報とトラン
    ジスタ幅の情報とにより発光量を求め、これを期待値と
    してトランジスタの良否判定を行うことを特徴とする半
    導体集積回路の評価方法。
11. 【請求項１１】 請求項９記載の半導体集積回路の評価
    方法において、 半導体集積回路を複数の領域に分けて観察し、 領域毎の発光量と期待値とを比較し、 その差が設定値を越えた領域についてのみトランジスタ
    毎に発光量と期待値とを比較することで半導体集積回路
    の良否判定を行うことを特徴とする半導体集積回路の評
    価方法。
12. 【請求項１２】 請求項９記載の半導体集積回路の評価
    方法において、 評価対象の半導体集積回路を動作時、静止時のそれぞれ
    について評価した発光量を期待値と比較することで、不
    良要因の特定を行うことを特徴とする半導体集積回路の
    評価方法。
13. 【請求項１３】 請求項４又は９記載の半導体集積回路
    の評価方法において、 半導体集積回路内のトランジスタのうちｎ型ＭＯＳトラ
    ンジスタについてのみ評価することを特徴とする半導体
    集積回路の評価方法。
14. 【請求項１４】 トランジスタを配設した半導体集積回
    路の特性を評価するための半導体集積回路の評価装置で
    あって、 上記半導体集積回路内のトランジスタがホットキャリア
    効果により発する微弱光の光量の時間変化を検出する発
    光量変化検出手段と、 上記半導体集積回路内のトランジスタに対する接続情報
    を記憶して随時出力する接続情報記憶手段と、 上記発光量変化検出手段及び接続情報記憶手段の出力を
    受け、トランジスタの発光量変化と当該トランジスタの
    接続状態とから上記半導体集積回路の遅延時間を演算
    し、その結果を出力する遅延時間演算手段とを備えたこ
    とを特徴とする半導体集積回路の評価装置。
15. 【請求項１５】 請求項１４記載の半導体集積回路の評
    価装置において、 発光量変化検出手段の出力を受け、各トランジスタ領域
    で観察される発光量変化を抽出してトランジスタ毎の発
    光量変化を出力する画像処理手段を備え、 上記遅延時間演算手段は、上記発光量変化検出手段の出
    力に代えて上記画像処理手段の出力を入力として遅延時
    間を演算することを特徴とする半導体集積回路の評価装
    置。
16. 【請求項１６】 請求項１４記載の半導体集積回路の評
    価装置において、 予め設定された半導体集積回路の遅延時間についての期
    待値を記憶する期待値記憶手段と、 遅延時間演算手段で演算された半導体集積回路の遅延時
    間と上記期待値記憶手段に記憶される遅延時間の期待値
    とを比較して、半導体集積回路の良否を判定する良否判
    定手段とを備えたことを特徴とする半導体集積回路の評
    価装置。
17. 【請求項１７】 トランジスタを配設した半導体集積回
    路の特性を評価する半導体集積回路の評価方法であっ
    て、 上記半導体集積回路内のトランジスタがホットキャリア
    効果により発する微弱光の光量の時間変化を検出する一
    方、 上記半導体集積回路内のトランジスタの接続状態を記憶
    して随時出力し、 検出されたトランジスタの発光量変化と出力されるトラ
    ンジスタの接続情報とから半導体集積回路の遅延時間を
    評価することを特徴とする半導体集積回路の評価方法。
18. 【請求項１８】 請求項１７記載の半導体集積回路の評
    価方法において、 半導体集積回路に配置される第１トランジスタと該第１
    トランジスタの直後に接続される第２トランジスタとに
    対し、各トランジスタの発光量が最大となる時刻を求
    め、 この時刻の差に基づいて上記第１トランジスタの遅延時
    間を評価することを特徴とする半導体集積回路の評価方
    法。