JPH03108349A - Ｌｓｉ評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体ＬＳＩの構成の良否あるいは各要素のレ
イアウトパターンの良否をそれぞれの要素に対するアク
セスタイムあるいは出力信号値と論理シミュレーション
結果との比較結果に基づいて評価するＬＳＩ評価装置に
関する。

〔従来の技術〕

第４図にＬＳＩ評価装置の従来の一構成例として本願発
明者が先に出願した特願平１−９３７１５号に開示され
ているブロック図を示す。

図中１はパターン生成部であり、たとえばＬＳＩメモリ
等の被測定物３の各メモリセルを特定するアドレスデー
タ、被測定物３に与えられるべき試験信号をパターン化
したテストパターン、被測定物３に試験信号が与えられ
た場合に被測定物３から出力されるべき信号の期待値パ
ターン及びストローブ信号の出力時間間隔等を決定すべ
きストローブデータを生成する。テストパターンは波形
形成部４へ、期待値パターンは期待値保持部１９へ、ス
トローブデータはストローブ信号発生部２へそれぞれ与
えられる。

期待値保持部１９はパターン生成部ｌにより生成された
アドレスデータにより特定された被測定物３にテストパ
ターンを与えた場合に被測定物３から出力されるべき期
待値を保持する。

ストローブ信号発生部２はパターン生成部１から与えら
れたストローブデータに基づいてストローブ信号を発生
し、これを波形形成部４及び判定部２０に与える。

波形形成部４はパターン生成部１が生成したテストパタ
ーンを被測定物３に人力し得る波形信号に変換して被測
定物３に与える。

測定値変換部ＩＯは被測定物３から出力された信号を期
待値保持部１９に保持されているデータと等価なデータ
、たとえば２値データ等の形に変換する。

判定部２０はストローブ信号発生部２から与えられるス
トローブ信号に同期して、測定値変換部１０及び期待値
保持部１９から相互に対応するデータを読込み、比較す
る。

ストローブ信号変更部１２は判定部２０による判定結果
に応じて、パターン生成部１が生成するストローブデー
タに対する変更情報をパターン生成部１へ、また後述す
る応答時間記憶部１３へ現在のストローブデータをそれ
ぞれ与える。

応答時間記憶部１３は判定部２０による判定結果または
ストローブ信号変更部１２から与えられる情報に従って
、被測定物３の各要素についての判定結果が不一致から
一致へ変化する境界のストローブデータに基づいて、各
要素の最短アクセスタイムを決定し、その要素のアドレ
スデータに対応付けて記憶する。

アドレス信号変更部２１は判定部２０による判定結果に
応じてパターン生成部１のアドレスデータを変更する。

表示部１４は応答時間記憶部１３に記憶されているデー
タを加工して各構成要素の試験結果を３次元座標等を用
いてグラフィック表示する。

次に、上述のように構成された従来のＬＳＩ評価装置に
よりＬＳＩメモリのアクセスタイムを測定する動作につ
いて説明する。

被測定物３としてのＬＳＩ基板上にマトリックス状に配
列された各メモリセルにはｘ−ｙ座標系に従ってアドレ
スがそれぞれ付与されている。

パターン生成部ｌは、各メモリセルのアドレスデータ、
各メモリセルに対する書込み・読出しのテストパターン
、ｙＩ待価値パターンび出力データのサンプリングタイ
ミングを決定するストローブデータを“０”、”１＠で
表される２値信号として生成する。

期待値保持部１９は、パターン生成部１から与えられた
期待値パターン、即ち試験対象である被測定物３として
のメモリセルから読出されるべき値、即ちメモリセルに
書込んだ値のパターンを保持する。

波形形成部４は、パターン生成部１が生成した書込み・
読出しのテストパターンをパルス波等に変換し、これに
所要の信号強度を印加して波形信号を形成し、この波形
信号をストローブ信号発生部２が発生するストローブ信
号に同期して被測定物３に与える。

被測定物３は与えられた波形信号に従って試験対象のメ
モリセルに所定データを書込み、それを読出して測定値
変換部１０へ出力する。

測定値変換部１０は、被測定物３から出力された波形信
号を２値化して判定部２０へ与える。

判定部２０はストローブ信号発生部２から与えられるス
トローブ信号に同期して、測定値変換部１０が変換した
値と期待値保持部１９が保持している期待値とを取込ん
で両値の一致、不一致を判定し、その判定結果をストロ
ーブ信号変更部１２へ出力する。

ストローブ信号変更部１２は、判定部２０から与えられ
た判定結果が不一致である場合に、ストローブ信号の出
力時間間隔をより長い時間に変更させる情報をパターン
生成部１へ出力する。パターン生成部１はこの与えられ
た情報に基づいてストローブデータを変更し、前回と同
一アドレスのメモリセルに対して新しいストローブ信号
の出力時間間隔で前回と同一のアドレスのメモリセルを
前述同様に試験する。

以上のようにして、メモリセルからの出力値が期待値と
一致するまで、即ち判定部２０による判定結果が一致す
るまで、または同一アドレスに対する所定の測定限度回
数までストローブデータが変更されつつ試験が反復され
る。

一方、ストローブ信号変更部１２に与えられた判定結果
が一致した場合は、それを表す信号がストローブ信号変
更部１２から応答時間記憶部１３へ与えられる。

応答時間記憶部１３はパターン生成部１またはストロー
ブ信号発生部２からアドレスデータ及びストローブデー
タを読込み、このストローブデータを応答時間としてア
ドレスに対応付けて一旦記憶する。そして、応答時間記
憶部１３はストローブ信号の出力時間間隔をより短い時
間に変更させる情報をパターン生成部１へ出力する。

この応答時間記憶部１３から与えられた変更情報に基づ
いて、パターン生成部１はストローブデータをより短い
時間を表すデータに変更し、前回と同一アドレスのメモ
リセルに対して新しいストローブ−信号の出力時間間隔
で前回と同一のアドレスのメモリセルを前述同様に試験
する。

以上のように、メモリセルからの出力値が期待値と不一
致となる境界の値を検出す−るまで、または同一アドレ
スに対する所定の試験限度回数までストローブデータを
順次変更しつつ試験を反復することにより、応答時間記
憶部１３に記憶されている応答時間を更新し、各メモリ
セルの最短応答時間が検出される。

最短応答時間の決定または試験限度回数の達成時に、応
答時間記憶部１３はアドレス信号変更部２１ヘアドレス
データ変交信号を与える。

アドレス信号変更部２１は与えられた変更信号に応じて
パターン生成部１にアドレスデータ変更情報を与える。

このアドレスデータ変更情報に基づいてパターン生成部
ｌは新しいアドレスデータを生成し、次のアドレスのメ
モリセルに対して前述と同様の試験が行われる。

以上のようにして、被測定物３としてのＬＳＩ上のＬｙ
両軸の組合わせで表される全アドレスに対して試験が行
われる。

表示部１４は試験の終了、未終了には拘わらず、表示命
令が与えられた時点で応答時間記憶部工３に記憶されて
いるアドレスデータ及び応答時間を加工してグラフイン
ク表示する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の如く、従来のＬＳＩ評価装置ではメモリセル等の
ＬＳＩの各構成要素に対するアクセスタイム（応答時間
）が検出され、更に隣接する要素同士の関係またはＬＳ
Ｉ全体のアクセスタイムを遅らせる原因となっている要
素を検出することも出来る。

しかし、ランダムなロジック構成を有し、レイアウトパ
ターンも不規則に構成されているＬＳＩ全体のアクセス
タイム及び伝播時間（以下、両者を併せて単に伝播時間
と称す）を遅延させる原因となっている要素を特定する
ことが出来ないという問題がある。

従って、ランダムなロジック構成を有するＬＳＩの伝播
時間はＬＳＩ全体として把握されるのみであり、ある入
力信号に対して期待される出力信号が異なる場合にその
原因となる要素を特定するためには種々の入力信号に対
する外部への出力信号により原因となっている要素を推
定するしかなかった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
ＬＳＩを構成する各要素間の関係及びＬＳＩ全体の伝播
時間を遅延させる原因となっている要素の特定をランダ
ムなロジック構成を有するＬＳＩにおいても可能にした
ＬＳＩ評価装置の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のＬＳＩ評価装置は、ＬＳＩの各要素に入力され
た試験信号に対する出力信号を電子ビームを照射した際
に放出される数次電子の捕獲率により検出することによ
りランダムなロジックパターンを有するＬＳＩの評価を
可能としており、ＬＳＩ上の各要素に試験信号を与え、
その時刻と試験信号に応じて各要素から出力される信号
値を取込む時刻との時間間隔を変更する手段と、各要素
の出力信号値を取込むために電子ビームによりＬＳＩ表
面を走査し、その結果放出される数次電子を捕獲して電
気信号に変換する手段と、この電気信号を画像として記
憶する手段と、複数の画像の内の基準時刻における画像
を他の時刻における画像とは別に記憶する手段と、基準
時刻における画像と他の時刻における画像とを比較計算
する手段と、その結果に応じて比較時点における試験信
号出力の時間間隔をその要素の伝播時間として、更に試
験信号出力の強度をその要素の信号値とし、伝播時間及
び信号値をＬＳＩパターンの座標系に対応付けて記憶す
る手段とを備えている。

〔作用〕

本発明のＬＳＩ評価装置では、たとえばランダムなロジ
ックパターンを有するＬＳＩに対して所定時間間隔で試
験信号が与えられ、その際にＬＳＩに対して電子ビーム
を走査し、それにより放出される数次電子が捕獲されて
電気信号に変換されて画像として取込まれ、これが基準
時刻における画像と比較されその結果に応じて比較時に
おける試験信号出力の時間間隔をそれぞれの要素の伝播
時間が検出されまた放出された数次電子の強度が各要素
の信号値として検出され、これらがＬＳＩパターンの座
標系に対応付けて記憶される。

〔発明の実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。

第１図は本発明に係るＬＳＩ評価装置の一構成例を示す
ブロック図である。なお、従来例を示す第４図のブロッ
ク図と同一または相当部分には同一の参照符号を付与し
である。

図中１はパターン生成部であり、被測定物３としてのた
とえばランダムなロジックパターンを有するＬＳＩに与
えられるべき試験信号をパターン化したテストパターン
及び被測定物３に試験信号が与えられた場合に被測定物
３から出力される信号値を取込むためのストローブ信号
の出力時間間隔等を決定すべきストローブデータを生成
する。テストパターンは波形形成部４へ、ストローブデ
ータはストローブ信号発生部２へそれぞれ与えられる。

ストローブ信号発生部２はパターン生成部ｌから与えら
れたストローブデータに基づいてストローブ信号を発生
し、これを波形形成部４及び画像記憶部７に与える。

波形形成部４はパターン生成部１が生成したテストパタ
ーンを被測定物３に人力し得る波形信号に変換して被測
定物３に与える。

電子ビーム発生部５は、走査信号・照射強度信号発生部
６から与えられるデータに基づいて被測定物３を電子ビ
ームにより走査する。被測定物３を電子ビーム発生部５
が電子ビームにより走査することにより被測定物３から
放出される数次電子、たとえば２次電子は数次電子捕獲
部９により捕獲される。

走査信号・照射強度信号発生部６は、ストローブ信号発
生部２から与えられるストローブ信号に基づいて、被測
定物３の表面を電子ビームで走査するためのデータを電
子ビーム発生部５に与える。

測定値変換部ｌＯは電子ビーム発生部５が被測定物３に
照射した電子ビームにより被測定物３から放出される数
次電子、たとえば２次電子を捕獲した数次電子捕獲部９
の出力信号をディジタル信号としての多値データに変換
する。

画像記憶部７はストローブ信号発生部２から与えられる
時間の情報と、走査信号・照射強度信号発生部６から得
られるＬＳＩパターンの座標と測定値変換部ＩＯから得
られる多値データとを対応付けて画像として記憶する。

また、この画像記憶部７に記憶された画像の内の基準時
刻における画像データは初期状態記憶部８へ送られる。

初期状態記憶部８は画像記ｔα部７から送られて来る基
準時刻における画像データを記憶する。

計算部１１は初期状態記憶部８から与えられるデータと
ある時刻において画像記憶部７が記憶した画像データと
を比較計算する。

応答時間記憶部１３は計算部１１から与えられる情報及
びストローブ信号変更部１２から与えられる情報に従っ
て、その時刻における変化点の座標、信号強度及びその
時刻を対応付けて記憶する。

表示部１４は応答時間記憶部１３に記憶されているデー
タを加工して各構成要素の試験結果を３次元座標等を用
いてグラフインク表示する。

次に、上述のように構成された本発明のＬＳＩ評価装置
によりランダムなロジックパターンを有するＬＳＩメモ
リのアクセスタイムを測定する動作について説明する。

被測定物３としてのランダムなロジックパターンを有す
るＬＳＩ基板上にはｘ−ｙ座標が付与されているものと
する。

パターン生成部１は、被測定物３としてのＬＳＩに与え
るテストパターン及び測定値変換部１０によるデータの
サンプリングタイミングを決定するストローブデータを
“０”、“１”で表される２値信号として生成する。

波形形成部４は、パターン生成部ｌが生成した書込み・
読出しのテストパターンをパルス波等に変換し、これに
所要の信号強度を印加して波形信号を形成し、この波形
信号をストローブ信号発生部２が発生するストローブ信
号に同期して被測定物３に与える。

被測定物３は波形形成部４から与えられた波形信号に従
って動作する。

走査信号・照射強度信号発生部６は、ストローブ信号発
生部２から与えられる情報に基づいて、電子ビーム発生
部５に走査信号及び電子ビーム照射強度信号を与える。

電子ビーム発生部５はこの走査信号・照射強度信号発生
部６から与えられる情報に基づいて被測定物３としての
ＬＳＩに電子ビームを照射する。これにより被測定物３
から放出されるたとえば２次電子を数次電子捕獲部９に
より捕獲し、その出力電気信号を測定値変換部ｌＯへ与
える。

測定値変換部ｌＯは数次電子捕獲部９から与えられた電
気信号をディジタル信号としての多値データに変換する
。

ところで、数次電子捕獲部９における２次電子の捕獲率
は、電子ビーム発生部５からの電子ビームが照射された
部位の電位が高いほど低く、逆に電子ビームが照射され
た部位の電位が低いほど高い、従って、２次電子を捕獲
することによりその部位の状態、換言すれば入力信号に
対する出力信号の状態を把握することが可能である。よ
り具体的には、ある要素の人力信号に対する出力信号が
ハイレベルであれば放出される２次電子の捕獲率は低く
、出力信号がローレベルであれば放出される２次電子の
に５獲率は高くなる。

画像記憶部７は、測定値変換部ＩＯから与えられる多値
データをストローブ信号発生部２から与えられるストロ
ーブデータに応じた時間間隔で取込み、更に走査信号・
照射強度信号発生部６から与えられる座標データと対応
付けて記憶する。

初期状態記憶部８は画像記憶部７が取込んだ画像データ
の内の基準時刻における画像データを記憶する。

計算部ｌｌは、初期状態記憶部８に記憶されている画像
データとある時刻において画像記憶部７に取込まれた画
像記憶部７の画像データとを比較計算する。たとえば、
説明の簡略化のために、初期状態記憶部８に記憶されて
いる画像データと画像記憶部７に記憶されている画像デ
ータとがそれぞれ測定値変換部１０において変換された
データが“０°。

“ｌ”に２値化されたデータであるとする。計算部１１
は初期状態記憶部８に記憶されている画像データと、あ
る時刻において画像記憶部７に取込まれて記憶されてい
る画像データとの間で各座標位置それぞれにおける論理
和を計算する。このような計算によれば、両画像データ
間で同一データであれば“１”が、異なるデータであれ
ば“Ｏ″がそれぞれ得られるので、“Ｏ”が出力された
座標位置がその時刻における変化点となる。

このようにして、ある時刻におけるＬＳＩチップ上のあ
る位置の変化点を求めれば、その位置での信号の伝播時
間が求められることになる。

更に、上述の如く、画像データを多値データ化した際に
も同様にしである位置の変化点を求めることが可能であ
る。

但し、多値化のステップ数により、初期状態記憶部８に
記憶されている画像データとある時刻において画像記憶
部７に取込まれて記憶されている画像データとを計算部
１１で比較計算する際に、いくらかの幅を持たせること
で変化点を求めることも可能である。更に、多値化され
たデータを計算することにより、変化点のみならず変化
点の信号強度をも抽出可能である。

ストローブ信号変更部１２は、外部からの指示により指
定されている時刻になるまで、ある刻み幅のタイムステ
ップを増加あるいは減少させたストローブデータを生成
してパターン生成部１へ送る。

応答時間記憶部１３は、計算部１１により求められた変
化点及び変化点での信号値をストローブ信号変更部１２
から与えられる現在のストローブデータとを座標を対応
付けて記憶する。

以上の動作がストローブ信号変更部１２等に設定されて
いる停止条件が満たされるまで反復される。

表示部１４は試験の終了、未終了には拘わらずに表示命
令が与えられた時点において応答時間記憶部１３に記憶
されている座標及び応答時間を加工して試験結果をグラ
フィック表示する。

第２図は表示部１４によるグラフィック表示の一例を示
す模式図である。たとえば、ＬＳＩチップが長方形であ
るとすると、その長辺方向の位置をＸ。

短辺方向の位置をｙでそれぞれ表される位置の応答時間
が２軸上に表されている。

また第３図は本発明の他の実施例を示すブロック図であ
り、ＬＳＩのレイアウトパターンを記憶しているパター
ン図保存部１７．回路構成部を記憶している回路図記憶
部１Ｂ、　シミュレーション部１５及び比較部１６が第
１図の構成に追加されている。

このような構成を採る場合には、表示部１４に表示され
た試験結果のグラフインク表示は座標に基づいて表示さ
れているので、これにたとえばパターン図保存部１７に
記憶されているレイアウトパターンあるいは回路図記憶
部１８に記憶されている回路構成図をスーパインポーズ
することにより、試験結果に対応する要素の特定及び回
路構成の妥当性を評価することが非常に容易になる。

なお、上記各実施例では、ストローブ信号変更部１２か
ら応答時間記憶部１３へ信号が送られるように構成され
ているが、応答時間記憶部１３とストローブ信号変更部
１２との位置関係を入換えても同様の効果が発揮される
。

〔発明の効果〕

以上に詳述した如く本発明に係るＬＳＩ評価装置は、い
かなるＬＳＩにおけるレイアウトパターン上の制約を受
けることなく任意の部位の伝播時間あるいは信号値を検
出すると共に、その結果を記憶することも可能である。

また、第２の実施例の如く構成することにより、たとえ
ば試験結果と論理シミュレーション結果とを比較して異
なる部位をレイアウトパターン図上に表示することも可
能になり、より的確なＬＳＩ評価が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るＬＳＩ評価装置の一構成例を示す
ブロック図、第２図はその評価結果を表示部によりグラ
フィック表示した一例を示す模式図、第３図は本発明の
ＬＳＩ評価装置の他の構成例を示すブロック図、第４図
は従来のＬＳＩ評価装置の構成例を示すブロック図であ
る。 １・・・パターン生成部　　２・・・ストローブ信号発
生部　　３・・・被測定物　　４・・・波形形成部　　
５・・・電子ビーム発生部　　６・・・走査信号・照射
強度（ε号発生部　　７・・・画像記憶部　　８・・・
初期状態記憶部　　９・・・数次電子捕獲部　　１０・
・・測定値変換部　　１１・・・計算部　　１２・・・
ストローブ信号変更部　　１３・・・応答時間記憶部 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代 理 人 大 岩 増 誰 図 図 図 手続補正書、自発、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＬＳＩを構成する複数の要素それぞれに与えられ
   た試験信号に応じて各要素から出力される信号に基づい
   てＬＳＩの良否を判定するＬＳＩ評価装置において、 前記複数の要素それぞれに試験信号を与え る手段と、 該手段が試験信号を出力する時間間隔を変 更する手段と、 前記複数の要素それぞれに電子ビームを照 射する手段と、 該手段から照射される電子ビームにてＬＳＩ表面を走査
   することにより放出される数次電子を捕獲する手段と、 該手段により捕獲された数次電子をその捕 獲率に応じて電気信号に変換することにより各要素に与
   えられる試験信号に応じて出力された信号値を検出する
   手段と、 該手段により検出された電気信号を画像と して記憶する手段と、 該手段により記憶された画像の内の所定の 基準時刻における画像を記憶する手段と、 基準時刻における画像と他の時刻における 画像とを比較する手段と、 該手段による比較結果が得られた時点の試 験信号出力の時間間隔及び数次電子の捕獲率をそれぞれ
   当該要素の応答時間及び信号値とし、ＬＳＩ表面に設定
   された座標系に対応付けて記憶する手段と を備えたことを特徴とするＬＳＩ評価装置。