JP3405660B2 - Ｃｍｏｓ回路の内部スイッチング及び他の動的パラメータを測定する非侵襲性光学方法 - Google Patents

Ｃｍｏｓ回路の内部スイッチング及び他の動的パラメータを測定する非侵襲性光学方法

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/302—Contactless testing
    • G01R31/308—Contactless testing using non-ionising electromagnetic radiation, e.g. optical radiation
    • G01R31/311—Contactless testing using non-ionising electromagnetic radiation, e.g. optical radiation of integrated circuits

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路内の素子
のスイッチング時間及び他の動的情報を判定するための
方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】複雑な高速集積回路の設計及び形成の一
部として、しばしば、回路を構成する個々の素子の論理
状態スイッチングを観測することが重要である。回路タ
イミングに関する情報は、高周波動作、伝播遅延及びク
リティカル・タイミング・パスに関する問題を診断する
上で有用である。これまでに電子ビーム・テスト、電気
光学的サンプリング、光伝導サンプリング、及び光電子
発光サンプリングなどの、動的回路測定を行うための数
多くの技術が開発されてきた。これらの全ての技術に共
通な点は、テストを行うために外部プローブ（電子ビー
ムまたはレーザ）を必要とすることである。この要求
は、一度に複数の素子のタイミングを決定することを不
可能にする。様々な現実的な理由により、電子ビーム・
テストだけが、市販のチップ開発において広く使用され
ている。これらの理由の主なものは、他の技術がチップ
上で、従来のシリコン処理と両立しない特殊な構造また
は材料を要求することである。電子ビーム・テストは、
電子ビームにより正面において関連する金属相互接続を
アクセスする必要性により制限される。追加の金属相互
接続層及び"フリップ・チップ"・ボンディングにより、
論理回路が一層複雑となり、電子ビーム・テストの使用
が問題となる。
【０００３】診断ツールにおいて有用な特徴の概要は、
チップ上の多くの素子を同時に測定する能力、チップ準
備または設計における特殊条件の不要性、素子を破壊し
ない技術、ウエハの正面または背面から測定する能力、
及び１０ＧＨｚを越える内部スイッチング速度を測定す
る能力である。こうしたツールは、素子性能の向上、並
びに試作及びデバッグを含む素早いチップ開発の両方に
つながる情報を提供する。例えばチップの特定の素子ま
たはサブ回路が、完全な回路の全体速度を制限すると識
別される場合、チップのこの部分の再設計またはプロセ
ス変更が、高速クロックで動作するチップの歩留りを向
上し、生産されるチップの性能及び経済的な価値を向上
させる。
【０００４】電流が電子素子を連続的に通過するとき、
光が発光されることが数年に渡って知られており、これ
はシリコンなどの間接禁止帯材料から形成される電子素
子、並びに電界効果トランジスタなどの多数キャリア素
子でさえも当てはまる。これらの発光を個々の素子内の
故障または長期劣化を探るために使用する、多数の発明
が存在する。
【０００５】米国特許第４６８０６３５号は、集積回路
上の欠陥素子により連続的に発光される光の検出を故障
解析手段として取り扱う。この光はなだれ降伏、ラッチ
アップ、損傷した誘電体を通じる電流伝導、または静電
放電の結果として発光される。この特許は、イメージ増
倍管を"固定時間使用可能にし、イメージの時間分解能
を提供する"ことを扱っているが、時間分解の目的がホ
ット電子により誘起される長期劣化を識別する支援をす
ることである。この特許及び従来技術では、用語"時間
変化"は、素子の故障または劣化による発光の減衰、ま
たは増強を指し示し、回路の論理スイッチングに同期す
る正常動作回路からの動的発光を指し示すのではない。
この特許の限定範囲は、時間分解能を獲得するために選
択される特定の手段、すなわち増倍管を電子的にゲート
する手段に見い出すことができる。増倍管をゲートする
ことにより獲得可能なこの時間分解能は、最新の動作素
子の高速スイッチング（１ＧＨｚ以上）を測定するには
桁違いに遅い。こうしたゲーティング技術はまた、こう
した使用可能な光子の非能率的な使用を非常に困難にす
る。
【０００６】米国特許第４７５５８７４号及び同第４８
１１０９０号は、米国特許第４６８０６３５号で述べら
れる連続微弱発光を検出する支援をする改善されたイメ
ージ処理手段を提供する。米国特許第５００６７１７号
は、ホット・キャリアに関連付けられる光学発光のスペ
クトル特性及び供給電圧依存性を測定することにより、
集積回路の動作寿命を予測する方法について述べてい
る。
【０００７】上述の特許の各々は、シリコン集積回路か
らの光学発光を回路の診断として使用することを考慮す
るが、いずれも完全な機能素子を有する回路の回路タイ
ミング分析を扱わない。代わりに、これらの特許は、連
続的なまたは準連続的な光学発光の使用により、ホット
・キャリア効果により劣化した、または既に故障した回
路を評価することを開示する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本明細書で開示される
ように、本発明者は正常に動作する（例えば完全に機能
する）ＣＭＯＳが、論理状態スイッチングに一致する光
のトランジェント・パルスを発光することを発見した。
更に、本明細書で開示されるように、正常に機能する素
子からのこれらの光のトランジェント・パルスは、こう
した素子のタイミングに関する有用な情報を生成するた
めに使用されうる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】機能中の集積回路内のゲ
ートの正常な電気スイッチングにより生成される光学発
光は、回路の内部時間応答に関する動的情報を決定する
ために使用される。１００psecを上回る時間分解が可能
な好適な多重チャネル光検出器の使用により、チップ上
の多くの素子から同時に時間情報が獲得されうる。この
時間情報は、例えば回路上の各素子の論理状態の順次進
化を含みうる。時間分解能は、少なくとも１０ＧＨｚま
でのスイッチング速度を有する現行の及び将来の集積回
路において、タイミング問題を決定するのに好適であ
る。
【００１０】発光される光の光学波形は、素子及び回路
内の電圧の時間変化を決定するために使用される。本明
細書では、用語"光学波形"は、論理状態スイッチングな
どの、電気的波形の周期的変化を経験している個々の素
子からの光学発光の時間依存性を指す。ＭＯＳ回路の一
般的なケースでは、光は主に個々の素子が飽和状態のと
きに発光される。現在の検出器では時間変化が無く、ほ
とんど平均電流を引き込まない正常動作のＣＭＯＳ論理
回路からの光発光は本質的に検出できない。しかしなが
ら、個々の素子は多大な電流を引き込み、ＣＭＯＳゲー
トが論理状態をスイッチするとき、非常に素早く飽和状
態になりうる。本発明者は、正常動作のＣＭＯＳ回路の
スイッチング時の光学発光が光子のカウントにより検出
可能であることを発見した。上述の議論と矛盾すること
無しに、この光学発光がスイッチングと同時に発生する
サブナノ秒のパルスであることが見い出される。このパ
ルス発光は１０ＧＨｚまでの、及び１０ＧＨｚを越える
スイッチング速度における回路タイミングの有用な無接
触プローブとなりうる。更に、発光される光子エネルギ
は、半導体のエネルギ・ギャップよりも上または下のい
ずれかである。従って、測定はウエハの正面または背面
のいずれかから実行されうる。ウエハの正面からの検出
では、集積回路の素子により発光される光子が検出され
る。ウエハの背面からの検出では、基板を通過する波長
の光子だけが検出される。理想的には背面検出では、現
在実現されているようにウエハの背面が光学的に研磨さ
れ、ウエハが回路の電気特性を変えない範囲で、実用的
に薄いべきである。
【００１１】本発明の２つの実施例が述べられる。第１
は、一度に集積回路の単一の素子だけから光学波形が獲
得される実施例である。第２の実施例は、この発光を各
画素における時間分解能で検出する多重チャネル手段で
あり、回路上の多くの素子のタイミングを同時に可能に
する。
【００１２】本発明は完全機能の集積回路からの測定を
可能にする。特に、本発明は、完全機能の正常な集積回
路に関する動的な情報（例えば論理遷移、論理タイミン
グ障害、及び高周波障害）を獲得し、完全機能の正常な
集積回路上の個々の素子パラメータに関する情報を獲得
し、テストの目的のためだけに集積回路上に特殊な素子
または構造が形成されることを要求せず、集積回路の正
面または背面のいずれかからテストが可能で、レーザま
たは電子ビームなどの外部プローブを要求せず、単一チ
ャネルのバージョン、または同一チップ上の多数の素子
を同時にモニタできる多重チャネルのバージョンにより
実現されうる。
【００１３】更に、本発明は、通常のチップ・クロック
として同一のクロックを使用し、クロック周波数に対す
る制限を有さず、また１０ＧＨｚを越えるスイッチング
速度を測定することができ、テスト下の回路を破壊する
ことがなく、大気中でテストの実施が可能で、真空また
は固有の環境を要求しない。
【００１４】本発明は光学顕微鏡及び検出器の組み合わ
せを含み、検出器は、集積回路を構成する個々の素子に
より発光される光の光学波形または空間イメージを提供
することができる。顕微鏡及び検出器は、テスト下の個
々の素子または集積回路の全部または一部のイメージ
が、顕微鏡により検出器に提供されるように、組み合わ
される。光検出器からの空間及び時間情報が素子に関す
るスイッチング時間及び他の動的な情報を決定するため
に使用される。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は本発明に従い、光学像及び
１つの光学波形を獲得するための装置を示す。図１の装
置は暗空間１、暗空間１内に配置される顕微鏡２、顕微
鏡２の結像面に配置される電荷結合素子（ＣＣＤ）など
のイメージング光学検出器３、テスト下の素子５に接近
して配置される光学サンプリング・プローブ４、プロー
ブ４からの光学発光を受光する光学検出器６、発光の光
学像を提供できるイメージング検出器３の読出し装置
７、及び光学検出器６により検出される光学波形を提供
できる光学検出器６の読出し装置８を含む。光学プロー
ブ４は、回路の単一部分からの光を受光するように顕微
鏡２の任意の結像面内に交互に配置される。複数の光学
プローブが使用されてもよい。評価される半導体集積回
路５は、顕微鏡内に載置され、適切な電源によりパワー
供給される。光学検出器６は理想的には単一の光子に感
応し、例えば光子カウント用光電子増倍管または光子カ
ウント用アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）で
ある。光子カウント検出器として、読出し装置７は、Ch
arbonneauらによる光子タイミングに関する文献（Res．
Sci．Instrum．63、5315（１９９２））で述べられるタ
イプである。他のタイプの読出し装置も可能であるが、
光子タイミング読出し装置は単一の光子感度を保持し、
光学波形を２０psecの実証済みの分解能で決定すること
ができる。Shahらによる（Appl．Phys．Lett．50、1307
（１９８７））で述べられるアップ・コンバージョンな
どの、他の光学サンプリング技術、或いは浜松フォトニ
クス社により製造されるモデルＣ１５８７などのストリ
ーク・カメラも使用されうる。
【００１６】図１の装置の特定の実施例では、半導体集
積回路が自由走行リング発振器であり、直列の４７個の
インバータ・ゲート、及び出力ゲートにおいてリング周
波数を３２分周するカウントダウン回路を含み、従来の
ＣＭＯＳ技術により形成される。イメージング検出器３
は、ＣＣＤ（ＥＥＶ１５−１１で、−９０℃に冷却され
る）である。ＣＣＤの読出し装置７はフォトメトリック
スＡＴ−２００カメラ・システムである。光学プローブ
４は分断された多重モード・ファイバであり、回路上の
数μｍの位置に保持され、光学検出器６は光子カウント
用ＡＰＤ（ＥＧ＆Ｇ ＳＰＣＭ−ＡＱ）である。ＡＰＤ
の光子カウント・パルス出力は、時間−振幅変換器（Ｔ
ＡＣ）を始動するために使用され、時に時間−パルス波
高変換器（ＴＰＨＣ）としても参照される。ＴＡＣは、
カウントダウン回路の出力から導出されるパルスにより
停止される。ＴＡＣのパルス波高出力は、多重チャネル
・アナライザ上で、ＡＰＤにより検出される光子の時間
応答を示すヒストグラムを生成する。こうした光子タイ
ミング・システムにおいて一般的なように、カウントダ
ウン回路の１サイクル当たり、１光子未満が検出される
ので、ヒストグラムは繰り返しサンプリングされる波形
と等価である。システムの時間応答は、約３００psecの
ピコ秒レーザにより測定される。図２乃至図３は、ＣＣ
Ｄから獲得されうる情報のタイプを示し、外部照明下の
リング発振器の像が図２に示され、正常動作のリング発
振器からの周期的発光が図３に示される。図３の像に示
される発光は、実際には一連のサブナノ秒のパルスを含
むが、発光パルスの性質を観測するのに十分なように、
迅速にＣＣＤを読み出すこと、または増倍されたＣＣＤ
をゲートすることは可能でない。図４乃至図６は、ＡＰ
Ｄにより検出され、光子タイミング・システムにより解
析される発光を示す。回路の３つの異なる部分からの発
光が示され、それぞれプローブを回路の異なる素子上で
移動することに対応する。図４乃至図６は、サブナノ秒
パルス発光の性質を明らかにし、それにより集積回路の
内部スイッチングを測定する本発明の能力を実証する。
【００１７】図７は、本発明に従い、時間分解された光
学像及び光学波形を獲得する装置を示す。図７の装置は
暗空間１、暗空間１内に配置される顕微鏡２、イメージ
ング・マイクロチャネルプレート光電子増倍管などのイ
メージング光学検出器３、別々の時間間隔に対応する発
光の一連の光学像を提供できるイメージング検出器３の
読出し装置４を含む。或いは、読出し装置４はイメージ
ング光学検出器３により検出される、像の異なる部分か
ら獲得される一連の光学波形を提供できる。評価される
半導体集積回路５は、顕微鏡内に載置され、適切な電源
によりパワー供給される。理想的には、イメージング光
学検出器３は単一の光子をカウントすることができる。
光子カウント検出器として、時間情報を提供する読出し
装置４の一部は、光子タイミングに関する文献で述べら
れるタイプである。アップ・コンバージョンなどの他の
光学サンプリング技術、またはストリーク・カメラなど
も使用されうる。
【００１８】図７の装置の特定の実施例では、図２乃至
図３に関連して上述されたのと同一の集積回路が使用さ
れる。ここで、イメージング光学検出器３は、Quantar
Technology Inc．から販売されるイメージング・マイク
ロチャネルプレート光電子増倍管（MEPSICHRON）であ
る。このタイプの光電子増倍管は、約１００psecの時間
分解が可能であることが示されている。読出し装置４は
３次元多重チャネル・アナライザであり、これは各検出
光子に対する位置（ｘ、ｙ）及び時間（ｔ）の両方に関
する情報を記憶する。図８乃至図１０及び図１１乃至図
１２は、この情報を表示する異なる様子を示す。図８
は、全時刻に渡る集積回路からの発光の像を示し、図２
に示されるのと類似の情報を提供する。図９は、回路の
出力から導出されるトリガの３．３３nsec後に、１３６
psecの時間間隔内に検出された光子に対応する像を示
す。図１０は、回路の出力から導出されるトリガの４．
６３nsec後に、１３６psecの時間間隔内に検出された光
子に対応する像を示す。任意の所望の時間間隔に対応し
て類似の像が生成されうる。各こうした像は、その時間
間隔の間に、どの素子が論理状態を変化させているかを
示す。なぜなら、ＣＭＯＳ回路の論理状態の変化は、ゲ
ートの出力電圧をグラウンドからバイアス電圧に、また
はバイアス電圧からグラウンドに変化する過程を含むか
らである。入力及び出力電圧が一定に保持されるとき、
ごく微小な電流（観測可能な光発光を生成しない）がこ
れらの回路に流れるが、スイッチングの間には、測定可
能な電流がＣＭＯＳ回路のｎ型及びｐ型ＭＯＳＦＥＴを
通じて流れ、最も迅速な電圧変化時にピーク電流が流れ
る。この電流パルスの間には、ｎ型及びｐ型ＭＯＳＦＥ
Ｔに掛かる非ゼロの電圧が存在するので、光がチャネル
内の活性化電子により発光され、これが図８乃至図１０
に示される。図８乃至図１０に示されるような所与の瞬
間において、スイッチング状態のＣＭＯＳゲートだけが
電流を通過し、光を発光する。図１１乃至図１２は、回
路上の個々の多くの素子に対する光学波形を示す。図１
１は、回路のリング発振器部分の多数のインバータから
の光学波形を示し、図１２は、回路のカウントダウン・
セクションの様々な部分からの光学波形を示す。これら
の光学波形は、半導体集積回路の完全な機能タイミング
図を形成する。
【００１９】図１１の連続トレースは、上述の回路内の
２番目に近い隣接ゲートのスイッチング遅延が、約０．
１８０nsecであることを示す。類似の発光強度を示す２
番目に近い隣接インバータと、非常に異なる発光強度を
示す最隣接インバータによる強弱の輝線パターンは、最
隣接ゲート間のスイッチング遷移が反対符号の電圧変
化、すなわち一方のケースでは、バイアス電圧（ＶDD）
からグラウンドへの変化（インバータ３０、３２、３
４、３６、３８からの時限６．５nsec乃至８．９nsecの
強い輝線）、他方ではグラウンドからバイアス電圧への
変化（インバータ３１、３３、３５、３７からの時限
２．５nsec乃至４．０nsecの強い輝線）を含み、２番目
に近い隣接ゲートの遷移が同一符号の遷移を含むことを
示す。これはリング発振器内の電気信号の時間依存性の
分析に一致する。図１２の連続トレースは、５つのステ
ージ、すなわち上述の回路の３２分周カウントダウン部
分による正常な機能を示す。カウンタの毎回の増分が少
なくとも１パルスの光を生成する。５つのステージの全
てのゲートが３１パルス後にバイアス電圧（すなわち
［１１１１１］）になる。カウンタへの３２番目のパル
スが、カウンタを０（すなわち［０００００］）にリセ
ットし、２分周、４分周、８分周、１６分周及び３２分
周ステージが状態変化するとき、カウンタの各ステージ
において、光パルスのカスケード列を生成する。同様に
右側のトレースは、列内の８番目のパルスが到来すると
き、カウントダウン・ステージのゲートがどのように振
る舞うかを示す。以前の７パルスの到来を表す３つのゲ
ート（状態００１１１）が、一方向にスイッチし、１つ
のゲートが他の方向にスイッチし、状態（０１０００）
を生成する。
【００２０】スイッチング遷移の間のＣＭＯＳ回路から
のトランジェント光発光の空間成分及び時間成分の解析
は、回路内の個々のゲートの振舞いの詳細な特徴付けに
おける最も高度な対比を提供するが、図１に示されるよ
うな静止画像からも、かなりな情報が獲得されうる。時
間積分された発光強度はｎ型及びｐ型ＭＯＳＦＥＴのチ
ャネル内のローカル電界に指数的に依存し、スイッチン
グ周波数に直線的に依存する。光発光の強度は、局所電
界及びスイッチング周波数の両方をモニタするために使
用されうる。
【００２１】以上、本発明は好適な実施例に関連して述
べられてきたが、当業者には、本発明の趣旨及び範囲か
ら逸脱すること無しに、様々な変更が可能であることが
理解されよう。
【００２２】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【００２３】（１）集積回路の内部タイミングを測定す
る方法であって、時間変化する内部電流により動作する
前記集積回路から、周期的な光学発光を獲得するステッ
プと、前記発光を分析し、前記集積回路に関する情報を
提供する分析ステップと、を含む、方法。 （２）前記情報が光学像の形式である、前記（１）記載
の方法。 （３）前記情報が１つ以上の光学波形の形式である、前
記（１）記載の方法。 （４）前記分析ステップが、光学サンプリングにより前
記発光を時間解析することにより達成される、前記
（１）記載の方法。 （５）前記光学サンプリングが光子タイミングである、
前記（４）記載の方法。 （６）前記光学サンプリングがアップ・コンバージョン
である、前記（４）記載の方法。 （７）前記光学サンプリングがストリーク・カメラを用
いて実行される、前記（４）記載の方法。 （８）前記発光が前記集積回路の正面から測定される、
前記（１）記載の方法。 （９）前記発光が前記集積回路の背面から測定される、
前記（１）記載の方法。 （１０）前記光学像が、別々の時間間隔を含む一連の像
から形成される、前記（２）記載の方法。 （１１）前記光学像が、異なる外部刺激を受ける同一の
前記集積回路の光学像と比較される、前記（２）記載の
方法。 （１２）集積回路の内部タイミングを測定する装置であ
って、時間変化する内部電流により動作する前記集積回
路から、周期的な光学発光を獲得する手段と、前記発光
を分析し、前記集積回路に関する情報を提供する分析手
段と、を含む、装置。 （１３）前記獲得手段が光子カウント光電子増倍管を含
む、前記（１２）記載の装置。 （１４）前記獲得手段がアバランシェ・フォトダイオー
ドを含む、前記（１２）記載の装置。 （１５）前記獲得手段が電荷結合素子を含む、前記（１
２）記載の装置。 （１６）前記獲得手段がイメージング・マイクロチャネ
ルプレート光電子増倍管を含む、前記（１２）記載の装
置。 （１７）前記分析手段が時間−振幅変換器及び多重チャ
ネル・アナライザを含む、前記（１２）記載の装置。 （１８）前記分析手段が時間−振幅変換器及び３軸多重
チャネル・アナライザを含む、前記（１２）記載の装
置。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従い、光学像及び１つの光学波形を獲
得するための装置を示す図である。
【図２】図１の装置から獲得される、外部照明下のリン
グ発振器の光学像を示す図である。
【図３】図１の装置から獲得される、正常動作のリング
発振器からの周期的発光の光学像を示す図である。
【図４】図１の装置から獲得される、回路のある素子か
らの発光の光学波形を示す図である。
【図５】図１の装置から獲得される、回路の別の素子か
らの発光の光学波形を示す図である。
【図６】図１の装置から獲得される、回路の更に別の素
子からの発光の光学波形を示す図である。
【図７】本発明に従い、別々の時間間隔に対応する一連
の光学像、及び複数の光学波形を獲得する装置を示す図
である。
【図８】図７の装置において、全時刻に渡る集積回路か
らの発光の光学像を示す図である。
【図９】図７の装置において、トリガの３．３３nsec後
の１３６psecの時間間隔内に検出される光子に対応する
光学像を示す図である。
【図１０】図７の装置において、トリガの４．６３nsec
後の１３６psecの時間間隔内に検出される光子に対応す
る光学像を示す図である。
【図１１】図７の装置において、集積回路のリング発振
器部分の多数のインバータから同時に獲得される複数の
光学波形を示す図である。
【図１２】図７の装置において、集積回路のカウントダ
ウン・セクションの様々な部分から同時に獲得される複
数の光学波形を示す図である。
【符号の説明】
１ 暗空間 ２ 顕微鏡 ３ イメージング光学検出器 ４ 光学サンプリング・プローブ ５ 素子 ６ 光学検出器 ７、８ 読出し装置
フロントページの続き (72)発明者 ジェームズ・チェン−シン・サン アメリカ合衆国10604、ニューヨーク州 ホワイト・プレーンズ、サンセット・ド ライブ 45 (56)参考文献 特開 昭64−88381（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−194407（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−15745（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−50331（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−14898（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−335394（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−112122（ＪＰ，Ａ) Ｓｈａｈ ｅｔ ａｌ．，Ｓｕｂｐｉ ｃｏｓｅｃｏｎｄ Ｉｕｍｉｎｅｓｃｅ ｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｕ ｓｉｎｇ ｓｕｍ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，Ａｐｐｌ．Ｐ ｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，米国，1987年 ５ 月11日，Ｖｏｌ．50，Ｎｏ．19，ｐ. 1307−1309 Ｂ．Ｐｉｃａｒｔ ａｎｄ Ｇ．Ｄｅ ｂｏｙ，Ｆａｉｌｕｒｅ Ａｎａｌｙｓ ｉｓ ｏｎ ＶＬＳＩ Ｃｉｒｃｕｉｔ ｓ ｕｓｉｎｇ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｍ ｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ｆｏｒ Ｂａｃｋ ｓｉｄｅ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ，Ｃ ｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｒｏｃｅｅｄｉ ｎｇ ｏｆ ＥＳＲＥＦ 92，ドイツ, 1992年10月 ５日 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/66 G01R 31/26 G01R 31/302 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】論理状態をスイッチングする論理回路を含
    む集積回路の内部タイミングを測定する方法であって、 前記論理状態のスイッチングに伴う周期的な発光を前記
    集積回路の裏面から獲得するステップと、 前記発光を光子タイミングで時間分析し、前記集積回路
    の内部タイミングに関する情報を得る分析ステップとを
    含む、方法。
  2. 【請求項２】論理状態をスイッチングする論理回路を含
    む集積回路の内部タイミングを測定する装置であって、 前記論理状態のスイッチングに伴う周期的な発光を前記
    集積回路の裏面から獲得する手段と、 前記発光を光子タイミングで時間分析し、前記集積回路
    の内部タイミングに関する情報を得る分析手段とを含
    む、装置。
  3. 【請求項３】前記獲得手段が光子カウント光電子増倍管
    を含む、請求項２記載の装置。
  4. 【請求項４】前記獲得手段がアバランシェ・フォトダイ
    オードを含む、請求項２記載の装置。
  5. 【請求項５】前記獲得手段がイメージング・マイクロチ
    ャネルプレート光電子増倍管を含む、請求項２記載の装
    置。
  6. 【請求項６】前記分析手段が時間−振幅変換器及び多重
    チャネル・アナライザを含む、請求項２記載の装置。
  7. 【請求項７】前記分析手段が時間−振幅変換器及び３次
    元多重チャネル・アナライザを含む、請求項２記載の装
    置。
  8. 【請求項８】２つの論理状態の間でスイッチングする複
    数の論理回路を含むＣＭＯＳ集積回路の論理状態に応じ
    たスイッチング活動を測定する方法であって、 前記論理状態のスイッチングによって前記論理回路から
    発生される光学パルスを前記集積回路の裏面から獲得す
    るステップと、 前記光学パルスを光子タイミングで時間分析し、前記論
    理回路のスイッチングの時間依存性を表す光学波形情報
    を得るステップとを含む、方法。
  9. 【請求項９】２つの論理状態の間でスイッチングする複
    数の論理回路を含むＣＭＯＳ集積回路の論理状態に応じ
    たスイッチング活動を測定する装置であって、 前記論理状態のスイッチングによって前記論理回路から
    発生される光学パルスを前記集積回路の裏面から獲得す
    る手段と、 前記光学パルスを光子タイミングで時間分析し、前記論
    理回路のスイッチングの時間依存性を表す光学波形情報
    を得る手段とを含む、装置。
  10. 【請求項１０】２つの論理状態の間でスイッチングする
    複数の論理回路を含むＣＭＯＳ集積回路の論理状態を判
    定する方法であって、 前記論理状態のスイッチングによって前記論理回路から
    発生される光学パルスを前記集積回路から獲得するステ
    ップと、 前記光学パルスを光子タイミングで時間分析し、前記論
    理回路が前記２つの論理状態の間でいずれの方向へスイ
    ッチングしたかを識別するステップとを含む、方法。
  11. 【請求項１１】前記獲得するステップが前記光学パルス
    を前記集積回路の裏面から獲得する、請求項１０に記載
    の方法。
  12. 【請求項１２】２つの論理状態の間でスイッチングする
    複数の論理回路を含むＣＭＯＳ集積回路の論理状態を判
    定する装置であって、 前記論理状態のスイッチングによって前記論理回路から
    発生される光学パルスを前記集積回路から獲得する手段
    と、 前記光学パルスを光子タイミングで時間分析し、前記論
    理回路が前記２つの論理状態の間でいずれの方向へスイ
    ッチングしたかを識別する手段とを含む、装置。
  13. 【請求項１３】獲得する手段が前記光学パルスを前記集
    積回路の裏面から獲得する、請求項１２に記載の装置。
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Ｂ．Ｐｉｃａｒｔ ａｎｄ Ｇ．Ｄｅｂｏｙ，Ｆａｉｌｕｒｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ＶＬＳＩ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ ｕｓｉｎｇ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ｆｏｒ Ｂａｃｋｓｉｄｅ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ，Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ＥＳＲＥＦ ９２，ドイツ，１９９２年１０月 ５日
Ｓｈａｈ ｅｔ ａｌ．，Ｓｕｂｐｉｃｏｓｅｃｏｎｄ Ｉｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｕｓｉｎｇ ｓｕｍ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，米国，１９８７年 ５月１１日，Ｖｏｌ．５０，Ｎｏ．１９，ｐ．１３０７−１３０９

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