JPH0573579U - Dynamic test equipment for intermediates during integrated circuit manufacturing - Google Patents

Dynamic test equipment for intermediates during integrated circuit manufacturing

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JPH0573579U
JPH0573579U JP4923191U JP4923191U JPH0573579U JP H0573579 U JPH0573579 U JP H0573579U JP 4923191 U JP4923191 U JP 4923191U JP 4923191 U JP4923191 U JP 4923191U JP H0573579 U JPH0573579 U JP H0573579U
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JP
Japan
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test
laser
test chip
dynamic
energy
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Application number
JP4923191U
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Japanese (ja)
Inventor
ヨハネス・ジエオルグ・ベハ
ラッセル・ワーレン・ドレイファス
ゲイリー・ウエイン・ルブロフ
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International Business Machines Corp
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International Business Machines Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】製造の種々の段階のウエハ、ダイスもしくはチ
ップ(テスト・チップ)の様な集積回路の中間製造段階
のテストを非破壊的動的なテスト技法によって行うこ
と。 【構成】レーザ光の修正(増倍)により光子のエネルギ
が増大し、変換によって短い波長の光にされる。高エネ
ルギのレーザ光は入射光のエネルギ及び回路の動的動作
の合成関数として電子線を励起し、検出器に通過させ
る。テスト・チップ上のテスト・パッドから放出される
光電子のエネルギは欠陥による不適切な動作を含む動的
動作中のテスト・チップの瞬間的入力電圧の関数として
検出される。レーザからのパルスは光修正、バイアス電
圧及びチップ−グリッド−検出器の距離によって修正さ
れ、高い時間的解像力で、実際のもしくは応力を受ける
動作をシミュレートする動的条件下でテスト・チップ上
に生ずる回路電圧及びその変化を検出するための放射を
与える。
(57) [Abstract] [Purpose] To perform intermediate-stage testing of integrated circuits such as wafers, dice or chips (test chips) at various stages of manufacturing by non-destructive dynamic test techniques. [Structure] The energy of photons is increased by modification (multiplication) of laser light, and the light is converted into light having a short wavelength. The high energy laser light excites the electron beam as a composite function of the energy of the incident light and the dynamic behavior of the circuit and passes it through the detector. The energy of photoelectrons emitted from the test pads on the test chip is detected as a function of the instantaneous input voltage of the test chip during dynamic operation, including improper operation due to defects. The pulses from the laser are modified by optical modification, bias voltage and tip-grid-detector distance to provide high temporal resolution on the test chip under dynamic conditions simulating real or stressed operation. Radiation is provided to detect the resulting circuit voltage and its changes.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

【0002】 本考案は集積回路のテスタに関し、さらに具体的には集積回路の動的動作の関 数としての電子線を励起するのにパルス・レーザを使用し、隣接する検出器によ ってこれ等の電子線を検出する、集積回路チップもしくはウエハ上にオーミック ・コンタクトもしくは特定の回路を必要にしない非接触型の動的テスト装置に関 する。The present invention relates to integrated circuit testers, and more specifically to the use of pulsed lasers to excite an electron beam as a function of the dynamic behavior of an integrated circuit, with adjacent detectors. The present invention relates to a non-contact type dynamic test device which detects these electron beams and does not require ohmic contacts or a specific circuit on an integrated circuit chip or wafer.

【0003】[0003]

【従来の技術】[Prior Art]

電子回路をテストする通常の方法はオッシロスコープによって動作中の回路の 電流、電圧を視覚的に眺めるものである。エンジニアは例えばテスト・プローブ の点をあるランデング・パッドに接触が良好である様に当て、オッシロスコープ 上のアナログ的軌跡によって結果の電気的条件を観測して、種々のテスト・プロ ーブ位置で回路を検査している。回路が小型になり、複雑になるにつれ、回路を 破壊することなく、もしくは少なくともプローブの物理的質量による比較的大き な変化によって、テストの結果を疑わしくすることなく、テスト・プローブ点の 非破壊的位置決めを達成することはだんだんむつかしくなった。完全に非破壊的 な非接触型オッシロスコープが一般に望まれている。非接触型オッシロスコープ に至る一つの方法は電子ビーム・テスタである。しかしながら入射電子ビームの エネルギが高い(100eV以上)ために、電子が入射したテスト表面に永久的 な材料の損失を与える点で電子ビームはある程度侵入的である。 The usual way to test electronic circuits is to visually view the current and voltage of the circuit being operated by the oscilloscope. The engineer, for example, applies a point on the test probe to a landing pad for good contact, observes the resulting electrical conditions by analog trajectories on the oscilloscope, and at various test probe locations. Are inspecting. As circuits become smaller and more complex, non-destructive test probe points without destroying the circuit, or at least by making relatively large changes due to the physical mass of the probe, doubtful about the test results. Achieving positioning has become increasingly difficult. A completely non-destructive, non-contacting oscilloscope is generally desired. One way to reach a non-contact type oscilloscope is an electron beam tester. However, due to the high energy of the incident electron beam (greater than 100 eV), the electron beam is somewhat invasive in that it causes a permanent loss of material to the test surface upon which the electron is incident.

【0004】 次に従来技術の代表的な装置を示す。Next, a typical device of the prior art will be shown.

【0005】 米国特許第4266138号は2B型のダイアモンドを使用して炭素KX線に X線感応性レジストを露らす技法を開示している。このターゲットは著しく多く のパワーを消費してグラファイトのターゲットよりも高い強度のX線を発生する 。この技術は製造技術であって、テスト技術ではない。US Pat. No. 4,266,138 discloses a technique for exposing X-ray sensitive resist to carbon KX radiation using 2B type diamond. This target consumes significantly more power and produces more intense x-rays than the graphite target. This technology is a manufacturing technology, not a test technology.

【0006】 米国特許第4417948号は酸素雰囲気中で紫外線を印加することによって ポリエステルを光エッチングする技術を開示している。この技術も製造技術であ ってテスト技術ではない。US Pat. No. 4,417,948 discloses a technique for photoetching polyester by applying ultraviolet light in an oxygen atmosphere. This technology is also a manufacturing technology, not a test technology.

【0007】 米国特許第4380864号は焼なましされる半導体に隣接する表面音響波装 置を位置付ける技術を開示している。半導体の上面に電気コンタクトを固定して 横波の表面音響波と半導体の電荷キャリアの合成を使用して半導体の導電平の関 数である横波の音響性電圧を発生している。この技術は接触技術であって非接触 技術ではない。US Pat. No. 4,380,864 discloses a technique for positioning a surface acoustic wave device adjacent to an annealed semiconductor. An electrical contact is fixed on the top surface of the semiconductor and a combination of surface acoustic waves of the transverse wave and charge carriers of the semiconductor is used to generate the transverse acoustic voltage, which is the function of the conduction plane of the semiconductor. This technology is a contact technology, not a non-contact technology.

【0008】 米国特許第4332833号は結晶の結晶性材料に対する誘電性機能の体積比 率による感度を利用する技術を開示している。この技術によれば略1.5evか ら6evの範囲にわたって、体積の比率は測定された誘電性機能の関数として変 化することがわかり、レアクタ内の付着の動的モニタが行われている。この技術 は薄膜の処理中の材料をモニタする非接触光学技術であって、電流−電圧テスタ ではない。US Pat. No. 4,332,833 discloses a technique which utilizes the volumetric rate sensitivity of the dielectric function of crystalline materials to crystalline materials. This technique has been found to vary the volume fraction as a function of the measured dielectric function over a range of approximately 1.5 ev to 6 ev, and provides dynamic monitoring of deposition within the rectifier. This technique is a non-contact optical technique that monitors the material being processed in thin films, not a current-voltage tester.

【0009】 米国特許第440883号はプロセッサ中でパターン像のフーリエ変換を比較 することによる基本的パターンの平均寸法を決定する装置を開示している。パタ ーンはテストするターゲット上に焦点を結ぶコヒーレント光を与えることによっ て与えられ、反射された像をモニタして、これ等をフーリエ変換してフーリエ変 換の結果が既知の像パターンと比較される。これは像認識のための非接触光学技 術であるが、電流−電圧テスタではない。US Pat. No. 4,440,883 discloses an apparatus for determining the average size of a basic pattern by comparing the Fourier transforms of the pattern images in a processor. The pattern is provided by applying coherent light that is focused onto the target under test, monitors the reflected images, and Fourier transforms them to produce an image pattern with a known Fourier transform. Be compared. This is a non-contact optical technique for image recognition, but it is not a current-voltage tester.

【0010】 1982年8月刊IBMテクニカル・ディスクロージャ・ブルテン(TDB) 第25巻、第3A号、第1171ないし第1172頁のラブロフ著「光放射を使 用した電圧レベルの非接触測定法」(Rubloff, “Contactless Measurement of Voltage Levels Using Photoemission,”IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 25, No. 3A, August 1982, pp.1171-1172)は電圧レベルの非接触測定法の ための光放射の紫外線励起法を開示しているが、このテスト法は動的テストでは なく、又レーザ(連続波もしくはパルス波)を使用したものでもない。August 1982, IBM Technical Disclosure Bulletin (TDB) Vol. 25, No. 3A, pp. 1171 to 1172, "Non-contact measurement of voltage levels using optical radiation" (Rubloff). , “Contactless Measurement of Voltage Levels Using Photoemission,” IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 25, No. 3A, August 1982, pp.1171-1172) is an ultraviolet excitation method of light emission for non-contact measurement of voltage level. However, this test method is neither a dynamic test nor a laser (continuous wave or pulsed wave).

【0011】 カリフォルニア州、サンタ・クララ、オークミード・ビレッジ・ドライブ30 50番地(郵便番号95051)のスペクトラム・サイエンス社刊のヘンリー著 「レーザ・プローブを使用したCMOSの論理故障解析」なる論文(Henley,“L ogic Failure Analysis of CMOS Using a Laser Probe,”Spectrum Sciences, 3050 Oakmead Village Drive, Santa Clara, California, 95051)は励起によっ て発生する電流−電圧信号を解析するために計算機に通すためのレーザによる非 接触プローブを開示している。この技術ではテスト信号を伝えるのに隣接する検 出器を使用せず(テストを受けている集積回路外の)ある面積の専用回路を使用 している。回路からの光放射はない。集積回路の論理状態はその動的動作を中断 して、能動半導体領域のレーザ光吸収によって電源に誘起される現在の過渡応答 を測定している(光は金属ワイヤ及び回路のノード上には入射されない)。この 結果回路の動的動作中には論理状態もACスイッチング波形も決定されない。A paper entitled "Logic Failure Analysis of CMOS Using Laser Probes" by Henry, Spectrum Science, Inc., 3050 Oakville Village Drive, Zip Code 95051, Santa Clara, Calif. (Henley, “Logic Failure Analysis of CMOS Using a Laser Probe,” Spectrum Sciences, 3050 Oakmead Village Drive, Santa Clara, California, 95051) is a laser for passing through a computer to analyze the current-voltage signal generated by excitation. Discloses a non-contact probe. This technique does not use adjacent detectors to carry the test signal, but uses an area of dedicated circuitry (outside the integrated circuit under test). There is no light emission from the circuit. The logic state of an integrated circuit interrupts its dynamic behavior and measures the current transient response induced in the power supply by laser light absorption in the active semiconductor region (light is incident on metal wires and circuit nodes). Not). During the dynamic operation of this result circuit, neither logic states nor AC switching waveforms are determined.

【0012】 従来技術は考案、すなわち実際のコンタクトを使用しないで、修正したパルス ・レーザ・ビームを信号の動的動作状態にある集積回路の一部の上に収束し、放 出された電子ビームを適切な規準と比較して回路が適切に動作しているかを正確 な時間解像力で決定する、集積回路からの電子放出信号を誘発する技法を開示も しくは提案していない。The prior art conceives, ie, without using actual contacts, a modified pulsed laser beam is focused onto a portion of the integrated circuit in dynamic operation of the signal and emitted as an electron beam. Neither discloses nor proposes a technique for inducing an electron emission signal from an integrated circuit, which determines, with accurate time resolution, whether the circuit is operating properly by comparing C.

【0013】[0013]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

本考案の目的はオペレータの器用さを必要とせず、極めて正確に、集積回路に 損傷を与えることなく集積回路をテストする装置を与えることにある。 It is an object of the present invention to provide a device for testing an integrated circuit that does not require operator dexterity and is extremely accurate without damaging the integrated circuit.

【0014】 本考案に従えば5ピコ秒程度の時間解像力を有する非プローブ型のオッシロス コープ・テスト装置が与えられる。According to the present invention, a non-probe type oscilloscope test apparatus having a time resolution of about 5 picoseconds is provided.

【0015】 本考案に従えば、論理状態が変化する期間中のAC切替の過渡状態を測定する ことができ、ひいては最も進歩した高速回路の論理状態自体を測定することがで きる。According to the present invention, it is possible to measure the transient state of AC switching during the period when the logic state changes, and thus to measure the logic state itself of the most advanced high speed circuit.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

本考案は、概念的には、動的動作状態に置かれたテスト・チップのテスト位置 に特定のレーザビームパルスを照射することにより、二次電子を放射させ、該二 次電子を、入力電圧と、上記レーザパルスのパラメータと、検出装置へのバイア スのパラメータとの関数として検出することを特徴とする。 The present invention conceptually emits secondary electrons by irradiating a test position of a test chip placed in a dynamic operating state with a specific laser beam pulse, and the secondary electrons are emitted to an input voltage. And a parameter of the laser pulse and a parameter of a bias to the detection device.

【0017】 具体的には、考案は次の構成要件を含む。 (a)電気的に接続され、及び光線によってアクセスできる形式でテスト・チ ップを取り付けるテスト・チップ位置を有する真空室を含む取付け装置と、 (b)上記テスト・チップ位置に取り付けられたテスト・チップ上の選択され た位置に対して鋭く収束し、極めて短い接続時間のパルス幅を有し、光電子及び 二次電子を発生するに十分短い制御された波長の光線を与えるパルス・レーザ装 置と、 (c)上記テスト・チップ位置に隣接して上記取付け装置に並置され、所定レ ベル以上又は所定範囲のエネルギを有する上記放射光電子を選択的に検出するた めのバイアス手段を含む検出装置と、 (d)上記テスト・チップに対して通常の稼働状態又はシミュレートされた苛 酷稼働状態にある時の動的動作信号を印加すると共に、上記検出装置からの出力 をテスト規準と比較するための信号発生兼テスト計算機とを備え、Specifically, the device includes the following constituent features. (A) a mounting device including a vacuum chamber having a test tip position for electrically connecting and mounting a test chip in a form accessible by light; and (b) a test mounted at the test tip position. A pulsed laser device that sharply converges to a selected location on the chip, has a pulse width with a very short connection time, and provides a beam of controlled wavelength that is short enough to generate photoelectrons and secondary electrons. And (c) a detection device that is juxtaposed to the mounting device adjacent to the test chip position and that includes bias means for selectively detecting the radiated photoelectrons having an energy of a predetermined level or higher or a predetermined range. And (d) applying a dynamic operation signal to the test chip under normal operating conditions or simulated severe operating conditions, and Equipped with a signal generation and test calculator for comparing the output from the output device with the test standard,

【0018】 上記検出装置は、 テスト・チップ上のテスト・パッドから放射される光電子エネルギを、適正な 動作又は故障により不適切な動作を行っているテスト・チップ上の瞬間的入力電 圧と、上記パルス・レーザ装置からのパルスのパラメータと、上記バイアス手段 へのバイアス電圧のパラメータとの合成関数として検出する、 ことを特徴とする動作状態の下でテスト・チップ上に生じる回路電圧を検出す る半導体チップの動的テスト装置。The above-mentioned detection device converts the photoelectron energy emitted from a test pad on the test chip into an instantaneous input voltage on the test chip that is performing improper operation due to proper operation or failure. Detecting a circuit voltage generated on a test chip under an operating condition characterized by detecting as a combined function of a parameter of a pulse from the pulse laser device and a parameter of a bias voltage to the bias means. Semiconductor chip dynamic test equipment.

【0019】 次に主要な動作及び効果について簡述する。Next, the main operations and effects will be briefly described.

【0020】 本考案のテスト装置は集積回路中のレーザによって選択されたノードから電子 を誘発することによって発生する瞬間的電圧をモニタする非接触型テスト装置で ある。電子の放射量はレーザが選択されたノードの瞬間的電圧の関数として変化 する。修正されたパルス・レーザがテスト中の、動的動作状態の集結回路のノー ド上に収束され、テストのために放射電子が適切な規準と比較される。The test device of the present invention is a contactless test device that monitors the instantaneous voltage generated by inducing electrons from a node selected by a laser in an integrated circuit. The electron emission varies as a function of the instantaneous voltage at the node where the laser is selected. The modified pulsed laser is focused onto the node of the dynamic operating concentrator circuit under test and the emitted electrons are compared to the appropriate criteria for testing.

【0021】 本考案の特徴は5ピコ秒程度の時間解像力を有する、非プローブ型のオッシロ スコープ・テスト装置にある。本考案のテスト装置に従えば、論理状態が変化す る間のAC切替の過渡状態を測定することができ、ひいては最も進歩した高速度 回路の論理状態自身を測定することができる。The feature of the present invention resides in a non-probe type oscilloscope test apparatus having a time resolution of about 5 picoseconds. According to the test apparatus of the present invention, it is possible to measure the transient state of AC switching while the logic state changes, and thus to measure the logic state itself of the most advanced high speed circuit.

【0022】[0022]

【実施例】【Example】

図1は種々の製造段階におけるウエハ、ダイスもしくはチップを含む集積回路 処理の中間体のための非接触型テスタの概略図である。これ等の処理中間体は簡 単なものであるか複雑なものであるが、ケイ素基板中に埋没された複雑な半導体 添加領域を有し、いくつかの絶縁層もしくはパッシベーション層がところどころ 介在して、いくつかのメタライゼーション層で被覆されているのが普通である。 表現を容易にするために、すべてのこの様な集積回路の処理の中間体を単にテス ト・チップと呼ぶ。テスト・チップ1は適切な取付け装置2に取り付けられてい る。取付け装置2は動的信号のシミュレーション動作のための接続を与え、パッ ド3の様な接触パッドに光をあいまいに通過させないものである。全体の動作は 集積回路のテストのための適切な動作環境の真空を与える環境室4中で遂行され る。テスト・チップ1はバイアス源5から適切なバイアス電圧が与えられ、信号 発生兼テスト計算機6から適切な動的動作信号が与えられる。バイアス源5は図 1では可変電池として示されているが、実際には計算機6によって別個にゲート される、多くの異なる電源のごとき、計算機で制御される可変電圧源でよい。し たがって計算機の制御の下にあるバイアス源5がバイアス電圧もしくは規格外の バイアス電圧を与えて、応力動作をシミュレートする。信号発生兼テスト計算機 6は回路が通常の稼働状態にある時の動作速度でテストを行える様に、テスト・ チップ1に適切な動的訓練を与える様にプログラムされている。テスト・チップ 1は又高速度のもしくは規格外の電圧、電流もしくはタイミングによって動的な 応力が与えられる。一度テスト・チップ1が動作温度及びパッド3に既知の特性 の信号が与えられることが予想される点に迄もたらせられると、適切な信号が存 在するかしないかを決定することが望まれる。レーザ光変調機構8及び収束機構 (レンズ)9を有するレーザ8は適切な特性の収束レーザビームをパッド3上に 与える。パッド3はテストの瞬間の印加レーザ光及び集積回路のパッド3に与え られる信号の合成関数として、信号によって変調された電子放射10を与える。 電子放射10は検出器のバイアス装置(グリッド11及びバイアス源12が示さ れている)に達し、適切な信号特性を有するものだけが検出器のバイアス装置を 通過した後に検出器13に通過する。図1に示されたバイアス源12はバイアス 源5と類似の可変電池であるが、バイアス源12はバイアス源5と同様に、検出 器のバイアスが検出器及び遂行されるテストに対して適切な限り種々の形を取り 得る。検出装置は電子に対して減速電場を与え、臨界値(検出装置とチップのテ スト点間の減速電圧差が1evの時は1ev)以上のエネルギを有する電子だけ が検出装置に到達して測定される様になっている。 FIG. 1 is a schematic diagram of a contactless tester for an integrated circuit processing intermediate including wafers, dice or chips at various stages of manufacture. Although these processing intermediates are simple or complex, they have complex semiconductor-doped regions buried in a silicon substrate, with some insulating or passivation layers intervening in some places. , Usually covered with several metallization layers. For ease of presentation, the intermediary of processing all such integrated circuits is simply called a test chip. The test tip 1 is mounted on a suitable mounting device 2. The mounting device 2 provides a connection for the dynamic signal simulation operation and does not obscure light through a contact pad such as the pad 3. The entire operation is carried out in an environmental chamber 4 which provides a vacuum of suitable operating environment for testing integrated circuits. The test chip 1 is supplied with an appropriate bias voltage from the bias source 5, and is supplied with an appropriate dynamic operation signal from the signal generation / test computer 6. Bias source 5 is shown in FIG. 1 as a variable battery, but may in fact be a computer controlled variable voltage source, such as many different power supplies that are separately gated by computer 6. Therefore, the bias source 5 under the control of the computer gives a bias voltage or a non-standard bias voltage to simulate the stress operation. The signal generation and test computer 6 is programmed to provide the test chip 1 with the proper dynamic training so that the circuit can be tested at operating speeds when in normal operation. The test chip 1 is also dynamically stressed by high speed or non-standard voltage, current or timing. Once the test chip 1 has been brought to the operating temperature and to the point where it is expected that the pad 3 will be provided with a signal of known characteristics, it is desirable to determine whether a suitable signal is present or not. Be done. A laser 8 having a laser light modulation mechanism 8 and a focusing mechanism (lens) 9 gives a focused laser beam having appropriate characteristics onto the pad 3. The pad 3 provides an electron emission 10 which is modulated by the signal as a composite function of the applied laser light at the moment of test and the signal applied to the pad 3 of the integrated circuit. The electron emission 10 reaches the detector bias arrangement (grid 11 and bias source 12 are shown) and only those having the appropriate signal characteristics pass through the detector bias arrangement and then to the detector 13. The bias source 12 shown in FIG. 1 is a variable battery similar to the bias source 5, but the bias source 12 is similar to the bias source 5 in that the bias of the detector is appropriate for the detector and the test being performed. As long as it can take various forms. The detection device gives a deceleration electric field to the electrons, and only the electrons having energy above the critical value (1ev when the deceleration voltage difference between the detection device and the test point of the chip is 1ev) reach the detection device and are measured. It is supposed to be done.

【0023】 好ましい検出装置は検出器13、コレクタ14及び計数器15を含む。検出器 13はコレクタ14を通して電子を電子計数器15に供給するチャンネル電子増 倍管もしくは他の電子信号測定検出器である。適切な電子増倍管は例えば、ガリ レオ・エレクトロオプティクス(Galileo Electrooptics)4219もしくは4 730である。電子コレクタ及びパルス弁別計数器もしくは電流測定増幅器に関 連する電子増倍器が一緒になって検出装置を形成している。適切な電子コレクタ は電流測定器に接続された、皿状に形成された単なるステンレス鋼シート片もし くはラスト・ダイノード(Last Dynode)もしくは電極である。電子の計数は計 算機6のテスト信号発生部にフィード・バックされ、適切なテスト規準と比較さ れる。このテスト結果はさらにテスト・チップを合格にするか不合格にするかを 決定するのに使用される。A preferred detection device comprises a detector 13, a collector 14 and a counter 15. The detector 13 is a channel electron multiplier or other electronic signal measuring detector that supplies electrons through a collector 14 to an electronic counter 15. Suitable electron multipliers are, for example, Galileo Electrooptics 4219 or 4730. The electron collector and the electron multiplier associated with the pulse discrimination counter or amperometric amplifier together form the detector. A suitable electron collector is simply a plate of stainless steel sheet or a last dynode or electrode connected to an amperometer. The electronic counts are fed back to the test signal generator of the calculator 6 and compared with the appropriate test criteria. This test result is further used to determine whether the test chip should pass or fail.

【0024】 図2はテストを受ける集積回路中の動的信号の関数として信号変調電子放射を 誘発するための収束光を与えるのに使用されるレーザ修正技法の概略図を示して いる。図1のレーザ7はCW(連続波)でポンピングされるレーザ(アルゴン・ イオンもしくはYAG)である第1段及びモード・ロック色素レーザである第2 の段17を有する複合レーザであることが好ましい。この複合レーザは6600 (1.88ev)、公称パルス幅が5p秒及び公称繰返し率が1Mhzの出力 収束光を与える。複合レーザ16、17からの1.88evのレーザ・エネルギ を、真空中に光電子放射を生ずるに必要な閾値(4.2ev)の上のエネルギに シフトするためには、強力なレーザ照射を受ける結晶の光学的非線形性が調波発 生に使用されて、2つのレーザの光子のエネルギが加えられ単一の、より高いエ ネルギのレーザの光子が発生される。第2の調波発生結晶22は一時に2個の1 .88evの光子の組合せによって3.76ev(3300 )の光子を発生す る。これ等の3.76evの光子に対して、さらに1.88evの光子が(鏡シ ステム18、19、20を使用して、ただし鏡18は半透明である)第3の調波 発生結晶23中で結合され、3.76ev及び1.88evの光子の結合によっ て5.64ev(2200 )の光子が発生される。結果の高エネルギのレーザ 光子(この場合5.64ev)はパルス・レーザの公称5p秒のパルス幅中に光 電子放出を励起するに十分なエネルギを有する。この様にして電子放射は極めて 短いレーザ・パルスの持続時間中にパッド3(図1)の電圧状態に関する直接的 情報を帯びる。集積回路の時計に関してレーザ・パルスの到着時間を変化させる ことによって回路の動作中のパッド3の電圧及びスイッチング動作が決定される 。このレーザ実施例を使用すると、公称1Mhzの繰返し率及び測定率が得られ る。代表的には、この様な装置からのレーザ光子束は2×106光子/パルスで ある。この光信号は収束レーザ・ビーム及びパッド3の信号によって表される集 積回路1の動作中の動的信号の合成関数として信号変調放射10を与えるのに適 している。FIG. 2 shows a schematic diagram of a laser modification technique used to provide focused light for inducing signal modulated electron emission as a function of a dynamic signal in an integrated circuit under test. Laser 7 in FIG. 1 is preferably a compound laser having a first stage which is a CW (continuous wave) pumped laser (argon ion or YAG) and a second stage 17 which is a mode-locked dye laser. . This composite laser provides 6600 (1.88 ev) output focused light with a nominal pulse width of 5 psec and a nominal repetition rate of 1 Mhz. In order to shift the laser energy of 1.88 ev from the compound lasers 16, 17 to the energy above the threshold (4.2 ev) required to produce photoelectron emission in vacuum, the crystal undergoes intense laser irradiation. The optical non-linearity of is used for harmonic generation to add the energy of the photons of the two lasers to produce a single, higher energy laser photon. The second harmonic generating crystal 22 has two 1. The combination of 88 ev photons produces 3.76 ev (3300) photons. For these 3.76 ev photons, an additional 1.88 ev photons (using mirror system 18, 19, 20 but mirror 18 is semi-transparent) third harmonic generating crystal 23. Which are coupled in, the photon of 5.64 ev (2200) is generated by the combination of photons of 3.76 ev and 1.88 ev. The resulting high-energy laser photons (5.64 ev in this case) have sufficient energy to excite the photoemission during the nominal 5 psec pulse width of the pulsed laser. In this way the electron emission carries direct information about the voltage state of pad 3 (FIG. 1) during the duration of the very short laser pulse. By varying the arrival time of the laser pulse with respect to the integrated circuit clock, the voltage and switching behavior of the pad 3 during circuit operation is determined. Using this laser example, a nominal 1 Mhz repetition rate and measurement rate is obtained. Typically, the laser photon flux from such a device is 2 × 10 6 photons / pulse. This optical signal is suitable for providing the signal modulated radiation 10 as a composite function of the dynamic signal during the operation of the integration circuit 1 represented by the signals of the focused laser beam and the pad 3.

【0025】 次にこれ等の項目が図1もしくは図2に適用できる限りにおいて適切な動作特 性及び素子を示す。図1の複合レーザ7、並びに図2のレーザ16及び17はC Wアルゴン・イオン・レーザもしくはYAGレーザによってポンピングされるモ ード・ロック色素レーザの複合体である。 レンズ9 = 複合紫外線レンズ(石英、サファイア) グリッド11 = ステンレス鋼の微細網目格子、透過率 80% 検出器13 = チャンネル電子増幅器 コレクタ14 = ステンレス鋼のコップ 計数器15 = 高速電子パルス計数装置 信号発生兼テスト計算機6の特性は高速論理テスト・システム、集積回路を実 際の即ち応力動作をシミュレートする動的条件に置いて、集積回路をテストする 技法に共通な任意の型のシステムの特性と同じである。室4内の動作環境は略1 0-5ないし10-6(もしくはこれ以下の)トル・ベース圧の真空である。Next, appropriate operational characteristics and elements will be shown as long as these items are applicable to FIG. 1 or FIG. The composite laser 7 of FIG. 1 and lasers 16 and 17 of FIG. 2 are composites of mode-locked dye lasers pumped by CW argon ion lasers or YAG lasers. Lens 9 = Compound UV lens (quartz, sapphire) Grid 11 = Stainless steel fine mesh grating, transmittance 80% Detector 13 = Channel electronic amplifier Collector 14 = Stainless steel cup counter 15 = High-speed electronic pulse counter Signal generator The characteristics of the test computer 6 are those of a high-speed logic test system, the characteristics of any type of system common to the technique of testing an integrated circuit by placing the integrated circuit under a dynamic condition that simulates actual or stress operation. Is the same. The operating environment in chamber 4 is a vacuum at about 10 -5 to 10 -6 (or less) torr-base pressure.

【0026】 レーザ・パルスによって生ずる電子放射信号10は電子エネルギの特性分布を 示す。パッド3の電圧がグリッド11に関してより正である場合には電子放射1 0中の電子はその分グリッド11を通過して検出装置13、14、15によって 測定されるのが後れる。したがってグリッド装置11、12及び検出装置13、 14、15より成る検出システムによって測定される電子放射10はレーザ・パ ルス中のパッド3の電圧を反映している。このレーザ・パルスの持続時間は十分 短く、超高速回路の場合は例えば公称5ピコ秒であり、パッド3の論理状態自体 のみならず論理状態の変化に関連するACスイッチング過渡状態を分解すること ができる。The electron emission signal 10 produced by the laser pulse exhibits a characteristic distribution of electron energy. If the voltage on the pad 3 is more positive with respect to the grid 11, the electrons in the electron emission 10 are correspondingly passed through the grid 11 and are later measured by the detection devices 13, 14, 15. Therefore, the electron emission 10 measured by the detection system consisting of the grid devices 11, 12 and the detection devices 13, 14, 15 reflects the voltage of the pad 3 in the laser pulse. The duration of this laser pulse is short enough, for nominally 5 picoseconds in the case of ultra-fast circuits, to resolve AC switching transients associated with changes in the logic state of pad 3 as well as the logic state itself. it can.

【0027】 バイアス兼検出装置の他の実施例が使用できる。グリッド11はある場合には 除去できる。グリッドを使用しない場合は検出装置13の前面がバイアス装置の 働きをする。それはパッド3及び検出器13に到達する電子の数を決定するとい う意味からである。この様な検出システムは1次(直接放射)光電子及び結果の 二次電子に敏感である。これ等の電子のエネルギ分布は1982年刊IBM T DB第25巻、第1171頁のラブロフの論文中の光放射グラフ中に示されてい る。信号が検出のための臨界値以上のエネルギを有する電子すべてより成る場合 には(高域通過フィルタと同じ)、感度の増強はテスト・パッドとして選択され た材料、代表的にはアルミニウムに対するレーザ光子エネルギを光電子放射閾値 に近く選択することによって得られる。他の互換検出システムは特定のエネルギ を持って分析器に到達する電子だけを検出する帯域通過電子エネルギ分析器であ る。この場合は感度上の利点はレーザの光子エネルギを光電子放射閾値よりも著 しく上(例えば、1ないし2ev上)になる様に選択することによって得られる 。両方の場合共、感度は二次及び一次電子のエネルギ分布スペクトルの遷移部( 閾値)の電子を選択的に測定することによって増強される。Other embodiments of the bias and detection device can be used. The grid 11 can be eliminated in some cases. When the grid is not used, the front surface of the detection device 13 functions as a bias device. This is because it determines the number of electrons that reach the pad 3 and the detector 13. Such detection systems are sensitive to primary (direct emission) photoelectrons and the resulting secondary electrons. The energy distribution of these electrons is shown in the optical emission graph in the Labrov paper, 1982, IBM TDB, Vol. 25, p. If the signal consists of all electrons with energies above the critical value for detection (similar to a high-pass filter), the sensitivity enhancement is due to laser photons on the material chosen for the test pad, typically aluminum. It is obtained by choosing the energy close to the photoemission threshold. Another compatible detection system is a bandpass electron energy analyzer that only detects electrons that arrive at the analyzer with a specific energy. In this case, the sensitivity advantage is obtained by choosing the photon energy of the laser to be significantly above the photoemission threshold (eg 1 to 2 ev above). In both cases, the sensitivity is enhanced by selectively measuring the electrons at the transition (threshold) of the energy distribution spectra of the secondary and primary electrons.

【0028】 他の複合パルス・レーザ装置の実施例も使用できる。これ等の装置は例えばラ マン・シフト・レーザ(光子エネルギを変化させるのに誘導ラマン散乱を使用す る)、周波数混合レーザ装置(調波発生装置よりもより一般的)、エキシマ・レ ーザ装置、色素レーザ装置、第2高調波発生装置(第3高調波発生を含まない) 等を含む。Other composite pulse laser device embodiments may also be used. These devices include, for example, Raman shift lasers (which use stimulated Raman scattering to change the photon energy), frequency mixing laser devices (more common than harmonic generators), excimer lasers. Device, dye laser device, second harmonic generator (not including third harmonic generator), and the like.

【0029】 本考案に従い、テスト・チップのパッド上に収束される光のエネルギが誘導放 出として知られた閾値(ev)の上及びテストを受ける集積回路もしくは集積回 路の製造段階の中間体に損害を与える値の下にある限り、上述の好ましい実施例 もしくは互換実施例以外の種々の光源もしくは種々の検出機構が使用されること は明らかであろう。According to the present invention, the energy of the light focused on the pads of the test chip is above a threshold (ev) known as stimulated emission and an intermediate in the manufacturing stage of the integrated circuit or integrated circuit under test. It will be apparent that various light sources or various detection mechanisms other than the preferred or compatible embodiments described above may be used, so long as they are below the value that would hurt.

【0030】[0030]

【考案の効果】[Effect of the device]

本考案に従って、オペレータの器用さを必要とせず、極めて正確に、集積回路 に損傷を与えることなく、集積回路をテストする装置が与えられる。 In accordance with the present invention, there is provided an apparatus for testing an integrated circuit that does not require operator dexterity and is extremely accurate and without damaging the integrated circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】集積回路のための非接触型テスタの概略図であ
る。
FIG. 1 is a schematic diagram of a contactless tester for an integrated circuit.

【図2】集積回路に収束光を与え、テストを受けている
集積回路の動的信号の関数として、信号変調放射を誘発
するのに使用されるレーザ修正技法の概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of a laser modification technique used to provide focused light to an integrated circuit and to induce signal modulated radiation as a function of the dynamic signal of the integrated circuit under test.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1‥‥テスト・チップ、 2‥‥取付け装置、 3‥‥パッド、 4‥‥環境室、 5‥‥バイアス源、 6‥‥計算機、 7‥‥レーザ、 8‥‥レーザ光変調機構、 9‥‥レンズ、 10‥‥電子放射、 11‥‥グリッド、 12‥‥バイアス源、 13‥‥検出器、 14‥‥コレクタ、 15‥‥計数器。 1 ... test chip, 2 ... mounting device, 3 ... pad, 4 ... environment room, 5 ... bias source, 6 ... calculator, 7 ... laser, 8 ... laser light modulation mechanism, 9 ... ... lens, 10 ... electron emission, 11 ... grid, 12 ... bias source, 13 ... detector, 14 ... collector, 15 ... counter.

フロントページの続き (72)考案者 ラッセル・ワーレン・ドレイファス アメリカ合衆国ニューヨーク州マウント・ キスコ、バーカー・ストリート70番地 (72)考案者 ゲイリー・ウエイン・ルブロフ アメリカ合衆国ニューヨーク州カトノー、 ナイチンゲール・ロード16番地Front Page Continuation (72) Inventor Russell Warren Dreyfus, 70, Barker Street, Mount Kisco, New York, USA (72) Inventor, Gary Wayne-Lubrov, 16 Nightingale Road, Katnot, NY, USA

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】(a)電気的に接続され、及び光線によっ
てアクセスできる形式でテスト・チップを取り付けるテ
スト・チップ位置を有する真空室を含む取付け装置と、 (b)上記テスト・チップ位置に取り付けられたテスト
・チップ上の選択された位置に対して鋭く収束し、極め
て短い接続時間のパルス幅を有し、光電子及び2次電子
を発生するに十分短い制御された波長の光線を与えるパ
ルス・レーザ装置と、 (c)上記テスト・チップ位置に隣接して上記取付け装
置に並置され、所定レベル以上又は所定範囲のエネルギ
を有する上記放射光電子を選択的に検出するためのバイ
アス手段を含む検出装置と、 (d)上記テスト・チップに対して通常の稼働状態又は
シミュレートされた苛酷稼働状態にある時の動的動作信
号を印加すると共に、上記検出装置からの出力をテスト
準備と比較するための信号発生兼テスト計算機とを備
え、 上記検出装置は、 テスト・チップ上のテスト・パッドから放射される光電
子エネルギを、適正な動作又は故障により不適切な動作
を行っているテスト・チップ上の瞬間的入力電圧と、上
記パルス・レーザ装置からのパルスのパラメータと、上
記バイアス手段へのバイアス電圧のパラメータとの合成
関数として検出する、 ことを特徴とする動作状態の下でテスト・チップ上に生
じる回路電圧を検出する半導体チップの動的テスト装
置。
1. A mounting apparatus comprising: (a) a vacuum chamber having a test tip position for electrically connecting and mounting a test chip in a form accessible by light; and (b) mounting at said test tip position. A pulse that provides a beam of controlled wavelength that sharply converges to a selected location on a given test chip, has a very short duration pulse width, and is short enough to generate photoelectrons and secondary electrons. A laser device, and (c) a detection device juxtaposed to the mounting device adjacent to the test chip position and including bias means for selectively detecting the radiated photoelectrons having an energy above a predetermined level or within a predetermined range. And (d) applying a dynamic operation signal to the test chip in a normal operating state or a simulated severe operating state. A signal generation and test calculator for comparing the output from the detection device with the test preparation, wherein the detection device detects the photoelectron energy emitted from the test pad on the test chip by proper operation or failure. It is detected as a composite function of the instantaneous input voltage on the test chip performing the improper operation, the parameter of the pulse from the pulse laser device, and the parameter of the bias voltage to the bias means. A semiconductor chip dynamic test device for detecting a circuit voltage generated on a test chip under a characteristic operating condition.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS522573A (en) * 1975-06-24 1977-01-10 Toshiba Corp Surface potential measuring device

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