JPH03161948A - 集積回路試験装置及び試験方法 - 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、一般的には集積回路試験装置及び試験方法に
関し、さらに具体的には、集積回路の診断を高速かつ能
率的に行なう集積回路試験装置及び試験方法に関するも
のである。

〔従来の技術〕

集積回路が大規模化するにつれ、内部の論理的動作状態
を非接触で直接観察することによる詳細な故障診断法か
必要になっている。そのための集積回路試験装置として
、電子ビーム試験装置が開発され、市販されるにいたっ
ている。

この集積回路試験装置を用いたタイミンクの解析方法の
１つに故障像法と呼ばれる方法かある。

故障像とは、一方が正常動作し、他方が故障であるよう
な２つのテストパラメータのもとで、被試験デバイス（
以後ＤＵＴと呼ぶ）を動作させたとき、両動作条件十゛
で各々取り込んた画像間でとった差分像である。故障像
法とは、この故障像を観測し、故障の状態を観察するテ
スト法としての集積回路の試験方法である。故障の動作
を視覚化できるため、大体の故障の位置を簡便に特定で
きるという利点がある。

この故障像法を実現し、装置化した従来例としての集積
回路試験装置の構成例を第４図に示す。

以下この動作を説明する １）ＥＢプローバ４０の上部で発生した電子ビームプ４
ｌは、パルスゲートドライバ４２により駆動されるパル
スゲート４３によってオンオフされ、パルスビームに変
換される。この電子ビーム４１は走査コイル４４により
偏向され、真下におかれたＤＵＴ４５上の所望の領域を
走査する。このとき発生する二次電子は、画像信号４６
として故障像生或回路４７に取り込まれる。

２）　このときテス１へバタン発生器４８は、一定の繰
り返し周期を持つテスト信号４９をＤＵＴ４５に供給し
、ＤＵＴ４５を動作させる。一方、テストバタン発生器
４８からは、一周期に一度のトリ力パルス５０が発生さ
れる。パルスゲートトライバ４２により駆動されるパル
スゲート４３はこれと同期してパルスビームをオンオフ
する。従って、実時間で動作するＤＵＴ４５の状態を、
ストロボ的に静止した状態で観察することができる。

３）故障像生或回路４７は、テストパラメータ５１　（
例えばテスト信号のクロツクレート）をテストの条件と
して２つ選び、テストバタン発生器４８に送り、それぞ
れの条件下で画像を取り込む。

このとき、一方のクロックレートではタイミング故障が
発生し、他方では正常であることがＬＳＩテスタ等の他
のテスト手段によって事前に確認されている。両観測画
像は、差分され故障像とじて故障像ファイル５２に出力
され、表示回路５３にて表示される。

第５図に従来例としての故障像法によるタイミンク故障
の観測方法を説明する図を示す。クロック信号５４は、
テス１・バタン発生器４８の内部て基準とずる信号であ
って、これと同期してＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの一定長
のテスト信号４９が繰り返し発生される。クロック信号
５４の繰り返し速度が、クロックレート５８である。ト
リガ信号５０は、テス１〜信号４９の一周期５７に一度
発生されるパルスであって、これと同期し任意に設定さ
れた遅延時間５５の後に１つのパルスビーム５６が発生
するようにパルスゲートドライブ回路４２（第４図）を
トリガする。テストパタンの繰り返し周期５７の一定位
相の時にのみ、パルスビーム５６が発生されるため、そ
の位相の動作状態がストロボ的に静ｌＬシた状態で観測
ができる。故障像を得るためには、テストパラメータ５
１としてクロックレート５８を２つきめ、各々のパラメ
ータのもとで同一位相（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ．Ｅ，Ｆのいつ
れかのテストパタンタイミング）でパルスビーム５６を
発生させ、ストロボ的に画像の観測を行なう。観測され
た両画像間の差分像を求め、故障像を得る。

以上のべたように、従来の故障像法による集積回路の試
験方法ではストロボ的手法によって、タイミングの故障
状態を観測しようとするものであった。電子ピーム５６
は一周期５７に一回発生されるだけのため、平均電流量
が少なくなり、検出される画像信号のＳ／Ｎ比を改善す
るために、多数回の加算平均をとる必要があった。長い
テスト信号４９を必要とする論理集積回路では、観測時
間が長期化し、特に画像の観測においては、所定の時間
内に十分な数の画像が得られないことが問題となってい
た。

Ｓ／Ｎ比とパルスビーム幅（Ｐｗ）、テストバタン数（
Ｎ）、及びテストレート（Ｒ）との関係は以下に示す通
りである。即ち、 Ｓ　／　Ｎ　ｏｃ　Ｐ　ｗ　／　（　Ｎ　Ｘ　Ｒ　）こ
こで、８とＰｗを一定とすると、Ｓ／Ｎ比はテストバタ
ン数Ｎに反比例している。従って、例えばテス１・バタ
ン長か１０００のＤＵＴを観測する場合、直流電子ヒー
ムで１秒で得られる画像と同一な画質をストロホ観測で
得るには、１　０　０　０２０００秒を要することにな
る。１つの領域を観測するのに、最低数十枚の画像を観
測することが必要とされている。そのため、従来の画像
観測の方法では、実川的な時間内に観測を行なうことは
困難であった。

また、観測時間を短縮する方ｌ去としてマルチザンプル
と呼ばれる方法が提案されている。これは、一周期の間
に複数の電子ビームパルスを発生し、それぞれに対応し
たタイミングで画像信号を取り込む検出系を複数並べる
ことで、測定の並列化を計り、スピー１・アップをはか
ろうとするものであった。しかし，なから、この方法に
は、発生できる電子ビームパルスの時間間隔に制約かあ
り、十分な観測時間の短縮は困難であった。また検出系
を複数並べることで、コス１・の増犬を招くなどの問題
かあった。

〔発明か解決しようとする課題〕

本発明は、従来のス１・ロボ的手法による集積回路の診
断方ｌ去としてのタイミング解析方法が、長いテス１・
バタン長を持つ論理Ｌ　Ｓ　Ｉに対しては、観測時間が
きわめて長くなるという問題点を解決しようとするもの
であって、その目的はテストに要する期間を短縮したタ
イミンク゛故障の観測方法を与える集積回路試験装置及
び試験方法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明にかかる集積回路試験装置及ひ試験方法は、電子
ビームをパルス化したストロホ観測を行なう従来の方沃
と異なり、ワンサイクルのテスト信号をＤＵＴに印加し
て所定のテストパタンタイミングでそのまま保持し、直
流の電子ビームにより画像の観測を行えるように構成し
たことを主な特徴とする。即ち、本発明の構成は、下記
に示ずる通りである。

本発明による装置は、互いに異なる２組のテストパラメ
ータの下でテスト信号を集積回路チップに印加するテス
ト信号発生器と、該集積回路の動作状態を画像観測する
電子ビームプローバと該両テストパラメータの下で得た
観測像間の差分像を得る故障像生戒回路と、該差分像を
表示する手段よりなる電子ビーム試験装置において、画
像観測を行なうために連続した電子ビームを用いると、
該集積回路の所望の箇所にワンサイクルで停止保持する
テスト信号とを前記集積回路に印加することを特徴とす
る集積回路試験装置に関するものであり、一方、本発明
による試験方法は互いに異なる２組のテストパラメータ
の下でテスト信号を集積回路チップに印加するテスト信
号発生器と、該集積回路の動作状態を画像観測する電子
ビームプローバと、該両テストパラメータの下で得た観
測像間の差分像を得る故障像生成回路と、該差分像を表
示する手段よりなる電子ビーム試験装置において、 ワンサイクルのテスト信号を該集積回路に印加して所定
のテストパタンタイミングでそのまま保ｑ 持し、直滝の電子ビームにより画像観測を行なうことを
特徴とする集積回路試験方法に関するものである。

〔実施例〕

本発明によるタイミング故障の観測方法を与える集積回
路試験装置の実施例を第１図に示す。本発明によるタイ
ミング故障の観測方法を与える集積回路試験方法は、テ
スト信号としてワンザイクルのテスト信号をＤＵＴＩＯ
に印加することと、直流の電子ビーム１１を用いてＤＵ
ＴＩＯ上を走査し画像を得る点で従来の方法と異なる。

本装置の動作は以下のようにおこなわれる。

１）ＥＢプローバｌ２より直流の電子ビーム１１が発生
され、走査コイルｌ３により偏向され、ＤＵＴＩＯ上を
走査する。画像信号ｌ４としての取り込みは、従来装置
と同様故障像生或回路ｌ５によって行なわれる。

２）故障像生或回路１５は、正常動作するテストパラメ
ータ１９を１つテストバタン発生器ｌ６に１０ 与える。テストバタン発生器ｌ６は、ワンサイクルのテ
スト信号１７の送出を行い、所定のテストバタンサイク
ルでテストパクンを停止保持する。

その後、画像信号■４の取り込みを行ない、データを一
時故障像ファイル１８に格納する。

３）故障像生或回路１５は、タイミング故障を起こす条
件のテストパラメータ１９を一つテストノくタン発生器
ｌ６に与える。テストバタン発生器１６は、ワンサイク
ルのテスト信号１７の送出を行い、２）と同一のテスト
バタンサイクルでテストノくタンを停止保持する。その
後、画像信号■４の取り込みを行ない、データを一時故
障像ファイル１８に格納する。

４）２）と３）で格納された両画像間で差分像を生成し
、故障像として表示回路２０に表示する。

５）停止保持するテストパタンのタイミングを変え、１
）−　４）を繰り返す。

第２図に、本発明による集積回路試験方法をタイミング
チャートに基づいて説明する。その動作手順は以下のと
おりである。

■）正常に動作するクロツク信号２１のクロ・ンクレー
ト２２をテス１・バタン発生器ｌ６に設定する。

２）テスト信号１７の送出開始と共に、トリガ信号２３
とクロック信号２１に同期してテスト信号１７中のＡが
送出される。このとき画像の取り出しは行なわれないが
、直流の電子ビーム１１がＤＵＴＩＯ上を走査している
（テストノくタン開始）。

３）次のクロツク信号２１が来たとき、それと同期して
テスト信号■７中のＢが送出される。この過程をテスト
信号ｌ７が最後になるまで繰り返す。

４）テスト信号ｌ７中の最後の信号Ｆが送出された後、
テスト信号ｌ７はその値を保持しながら停止する（テス
トバタン停止）。

５）画像信号］ｌＩの取り出しを行なう（像観／Ｊｔｌ
Ｉ）。

６）　クロツクレート２２の値をタイミング故障が発生
する条件に変え、１）−５）を繰り返す。

７）以上２つの条件下で得た画像間で差分を行なう。

以上のように、本発明による集積回路試験方法では、テ
ストパクンを送出し、保持した状態のＤ｛ ２ １１ ＵＴＩＯを観測する方式であるため、直流電子ビーム１
１での観察で何等問題は生じない。この場合の観測時間
ｔは次式で表わされる。即ち、ｔ＝ＲＸＮ＋Ｔｓ ここでＲはテストレ−１・、Ｎはテストバタン長、Ｔｓ
はフレーム走査時間である。例えばＲ＝２００ｎ　ｓ　
ｅ　ｃ，　　Ｎ＝１０００，　　Ｔｓ＝　ｌ　ｓ　ｅ　
ｃと仮定すると、ｔ＝２００ｎｓｅｃＸ１０００＋ｌ　
ｓｅｃ：ｌ　ｓｅｃとなり、観測時間ｔは事実上フレー
ム走査時間（Ｔｓ）できまる。従って、従来のストロボ
法による観測手法に見られるような観ホ１｛時間の問題
はなくなり、テストバタン長Ｎに事実」二制限がなくな
るなどの点で効果があった。

第３図は、タイミング故障の原因を説明する図であって
、上記観測手法でタイミング故障が観測可能な理由を説
明している。一般の論理回路は第３図（ａ）のように、
論理状態を記憶するメモリ回路３０−１．，３０−２と
、組合せ回路３２の両者からなっており、それぞれデー
タ線１，２等で接続されている。その動作を説明すると
、 ■）論理信号がメモリ回路３０−１にきているとき、ク
ロツク信号２１によりそのデータが取り込まれる。

２）メモリ回路３０−１に保持されている論理状態は、
次段の組合せ回路３２を通ってメモリ回路３０−２に伝
播する。

３）メモリ回路３０−２は、次のクロ・ソク信号２ｌに
よりそのデータを取り込む。

４）以上の過程を繰り返し、信号が伝わっていく。

以上のように、一般の論理回路は、クロ・ソク信号２１
に完全に同期してメモリ回路間でデータの受渡しをして
いくように設計されるため、クロ・ソクとクロックの間
のタイミングでテスト信号１７を停止したとしても、外
部から加えたテスト信号１７を保持している限りは、メ
モリ回路３０−１．３０−２等には静的に論理状態は保
持され、直流電子ビーム１ｌによる観測が可能である。

タイミングの故障は、メモリ回路への入力データ３３の
設定タイミングとメモリ回路へのクロ・ソク２１の到着
するタイミングがずれるためであると一般化１４ される。第３図（ｂ）はそのタイミングが正常な場合で
あり、メモリ回路への入ノノ信号３３の変化Ｊ；り一定
の遅延の後、クロック信号２１が発生ずるため、メモリ
回路の出カ信号３４上において正常にデータが取り込ま
れる。一方、第３図（Ｃ）はタイミング故障をおこした
場合であり、クロック２ｌが、本来のデータ信号Ｂのデ
ータの取り込みタイミンク′より遅れたために、データ
信号Ｃのデータかメモリ回路の出力信号３４上において
取り込まれている。そのメモリ回路はテストパタンをデ
ータを取り込んだ直後に停止しても、故障信号Ｃを保持
している。

〔発明の効果〕

以」二説明したように、本発明は １）故障像の観測において、その観測時間を飛躍的に短
縮することができる、 ２）テストパタン長Ｎの制約がなく、論理ＬＳＩに対す
る観測が可能となるなどの点で有効である。

本発明は、論理ＬＳＩ試験の分野で故障診断期■ ５ 間の短縮に大きな寄与をするものと期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるタイミンク故障の観測方法を与え
る集積回路試験装置の構威を説明する図、第２図は、本
発明による集積回路試験方法を説明する図、第３図は、
タイミング故障の原因を説明する図、第４図は従来例と
しての故障像法による集積回路試験装置の構或を説明す
る図、第５図は従来例としての故障像ｌ去による集積回
路試験方法を説明する図である。 １０．　４５・・・ＤＵＴ　（被測定集積回路）、１１
・・・直流の電子ビーム、１２．　４０・・・ＥＢプロ
ーバ、１３．　４４・・・走査コイル、１４．　４６・
・・画像信号、１５．　４７・・・故障像生成回路、１
６．　４８・・・テストバタン発生器、１７．　４９・
・・テスト信号、１８．　５２・・・故障像ファイル、
１９．５１・・・テストパラメータ、２０．　５３・・
・表示回路、２１．５４・・・クロック信号、２２．５
８−・・クロツクレート、２３．　５０・・・トリガ信
号、３０−１．　３０−２・・・メモリ回路、３２・・
・組合せ回路、３３・・・メモリ回路への入力信号、３
４・・・メ■ ６ モリ回路の出力信号、４ｌ・・・電子ビーム（パルス）
、４２・・・パルスゲ−１・ドライバ、４３・・・パル
スケート、５５・・・電子ビームパルス遅延量、５６・
・・電子ビームパルス、５７・・・くり返し周期

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに異なる２組のテストパラメータの下でテス
   ト信号を集積回路チップに印加するテスト信号発生器と
   、該集積回路の動作状態を画像観測する電子ビームプロ
   ーバと該両テストパラメータの下で得た観測像間の差分
   像を得る故障像生成回路と、該差分像を表示する手段よ
   りなる電子ビーム試験装置において、 画像観測を行なう連続した電子ビームと、該集積回路の
   所望の箇所にワンサイクルで停止保持するテスト信号と
   を前記集積回路に印加することを特徴とする集積回路試
   験装置。
2. （２）互いに異なる２組のテストパラメータの下でテス
   ト信号を集積回路チップに印加するテスト信号発生器と
   、該集積回路の動作状態を画像観測する電子ビームプロ
   ーバと、該両テストパラメータの下で得た観測像間の差
   分像を得る故障像生成回路と、該差分像を表示する手段
   よりなる電子ビーム試験装置において、 ワンサイクルのテスト信号を該集積回路に印加して所定
   のテストパタンタイミングでそのまま保持し、直流の電
   子ビームにより画像観測を行なうことを特徴とする集積
   回路試験方法。