JPH06281700A - 半導体装置の故障解析方法及びその故障解析装置 - Google Patents
半導体装置の故障解析方法及びその故障解析装置Info
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- JPH06281700A JPH06281700A JP5067720A JP6772093A JPH06281700A JP H06281700 A JPH06281700 A JP H06281700A JP 5067720 A JP5067720 A JP 5067720A JP 6772093 A JP6772093 A JP 6772093A JP H06281700 A JPH06281700 A JP H06281700A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 多層配線によって構成された半導体装置の故
障において、故障個所の絞り込みを迅速に行うことを目
的とする。 【構成】 半導体装置（１）を載置する試料ステージ
（１３）と、前記半導体装置（１）の表面に塗布された
温度変化により相転移を起こす温度変化型液晶と、前記
半導体装置（１）からの微弱光を検出するための発光検
出光学系（２，３）及び前記温度変化型液晶の相転移を
検出するための発熱検出光学系（２，４，５，６，７，
８，９）とが対物光学系（２）を共有する顕微鏡と、前
記顕微鏡を光軸方向に移動自在及び光軸に対し垂直な面
内で二次元的に移動自在に支持し、その二次元的な座標
を正確に読取可能なカメラステージ（１２）と、前記発
光検出光学系及び発熱検出光学系により得られた発光画
像及び発熱画像と、予め取得したＬＳＩのイメージ画像
とを合成処理する画像処理装置（１０）と、前記画像処
理装置により合成された画像を表示するモニタ（１１）
とから構成される。
障において、故障個所の絞り込みを迅速に行うことを目
的とする。 【構成】 半導体装置（１）を載置する試料ステージ
（１３）と、前記半導体装置（１）の表面に塗布された
温度変化により相転移を起こす温度変化型液晶と、前記
半導体装置（１）からの微弱光を検出するための発光検
出光学系（２，３）及び前記温度変化型液晶の相転移を
検出するための発熱検出光学系（２，４，５，６，７，
８，９）とが対物光学系（２）を共有する顕微鏡と、前
記顕微鏡を光軸方向に移動自在及び光軸に対し垂直な面
内で二次元的に移動自在に支持し、その二次元的な座標
を正確に読取可能なカメラステージ（１２）と、前記発
光検出光学系及び発熱検出光学系により得られた発光画
像及び発熱画像と、予め取得したＬＳＩのイメージ画像
とを合成処理する画像処理装置（１０）と、前記画像処
理装置により合成された画像を表示するモニタ（１１）
とから構成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置における微
小発光及び微小発熱を伴う故障の解析方法及びその解析
装置に関するものである。
小発光及び微小発熱を伴う故障の解析方法及びその解析
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置（ＬＳＩ）における配線の断
線や短絡並びに酸化膜の接合の破壊等による故障は、論
理動作の誤動作や電源電流の増大等を引き起こす。これ
らの故障の中でも、物理的な故障個所と論理的な故障個
所が必ずしも一致せず、故障個所の特定が困難な故障の
一例としてフローティング・ゲート故障が知られてい
る。
線や短絡並びに酸化膜の接合の破壊等による故障は、論
理動作の誤動作や電源電流の増大等を引き起こす。これ
らの故障の中でも、物理的な故障個所と論理的な故障個
所が必ずしも一致せず、故障個所の特定が困難な故障の
一例としてフローティング・ゲート故障が知られてい
る。
【０００３】フローティング・ゲート故障は、信号配線
により接続されたＭＯＳトランジスタのゲート電圧が何
らかの故障により電源電圧とグランドの中間電圧になる
故障である。ゲート電圧は、信号配線が断線した場合に
は配線の浮遊容量とトランジスタの入力ゲート容量で決
定され、電源配線及びグランド配線とのリーク電流発生
による場合にはリーク電流による電圧降下分及び電圧増
加分で決定される。
により接続されたＭＯＳトランジスタのゲート電圧が何
らかの故障により電源電圧とグランドの中間電圧になる
故障である。ゲート電圧は、信号配線が断線した場合に
は配線の浮遊容量とトランジスタの入力ゲート容量で決
定され、電源配線及びグランド配線とのリーク電流発生
による場合にはリーク電流による電圧降下分及び電圧増
加分で決定される。
【０００４】この時のゲート電圧が論理レベルの閾値以
下である場合には論理的には正常となるが、閾値以上と
なった場合には半導体装置の論理動作が異常になる故障
である。このとき、ＣＭＯＳインバータには貫通電流が
流れ、スタンバイ時の電源電流も増大する。ここで、フ
ローティング・ゲート故障は、信号線の電圧が論理レベ
ルのＨｉ／Ｌｏｗに固定するまでに数段の回路を経て、
故障状態が伝搬する特徴を有するため、故障個所の特定
が困難である。従来の故障解析方法としては、次の三つ
の方式が知られている。
下である場合には論理的には正常となるが、閾値以上と
なった場合には半導体装置の論理動作が異常になる故障
である。このとき、ＣＭＯＳインバータには貫通電流が
流れ、スタンバイ時の電源電流も増大する。ここで、フ
ローティング・ゲート故障は、信号線の電圧が論理レベ
ルのＨｉ／Ｌｏｗに固定するまでに数段の回路を経て、
故障状態が伝搬する特徴を有するため、故障個所の特定
が困難である。従来の故障解析方法としては、次の三つ
の方式が知られている。
【０００５】第一の方法は、ゲート電圧が中間電圧とな
るために発生するホットエレクトロンによるｎＭＯＳ及
びｐＭＯＳトランジスタの発光を検出する方法である
が、発光したトランジスタが故障個所と一致するとは限
らない。これは、ＭＯＳトランジスタの発光が飽和動作
状態でドレイン・ソース間電圧ＶDSが高くゲート電圧Ｖ
Gが閾値Ｖth以上の場合にのみ発生するからで、故障個
所の前段又は後段に接続されたトランジスタの影響を受
けて発光する場合もあるからである。
るために発生するホットエレクトロンによるｎＭＯＳ及
びｐＭＯＳトランジスタの発光を検出する方法である
が、発光したトランジスタが故障個所と一致するとは限
らない。これは、ＭＯＳトランジスタの発光が飽和動作
状態でドレイン・ソース間電圧ＶDSが高くゲート電圧Ｖ
Gが閾値Ｖth以上の場合にのみ発生するからで、故障個
所の前段又は後段に接続されたトランジスタの影響を受
けて発光する場合もあるからである。
【０００６】第二の方法は、ゲート電圧が中間電圧にな
るためにＣＭＯＳインバータを流れる貫通電流による発
熱を、ネマチック液晶の相転移を利用して検出する発熱
解析法である。この方法も第一の方法と同様に、発熱し
ているトランジスタが故障個所と一致するとは限らな
い。これは、発熱がゲート電圧に依存し、故障個所の前
段又は後段に接続されたトランジスタの影響を受けるか
らである。
るためにＣＭＯＳインバータを流れる貫通電流による発
熱を、ネマチック液晶の相転移を利用して検出する発熱
解析法である。この方法も第一の方法と同様に、発熱し
ているトランジスタが故障個所と一致するとは限らな
い。これは、発熱がゲート電圧に依存し、故障個所の前
段又は後段に接続されたトランジスタの影響を受けるか
らである。
【０００７】第三の方法は、電子ビームテスタを用いて
信号配線の電圧を測定する方法である。この方法は、半
導体装置を論理的に動作させた状態で、回路ノードに電
子ビームを照射し、その際の二次電子検出量から当該ノ
ードの電圧を測定する方法である。しかし、電子ビーム
テスタによる電圧測定は、表面パシベーション膜と層間
膜により電圧測定精度が低下し、下層配線の電圧測定は
不可能であり、多層配線を用いたＶＬＳＩには適用でき
ない。また、回路が動作しない直流バイアス状態では、
電圧が測定できない制約がある。
信号配線の電圧を測定する方法である。この方法は、半
導体装置を論理的に動作させた状態で、回路ノードに電
子ビームを照射し、その際の二次電子検出量から当該ノ
ードの電圧を測定する方法である。しかし、電子ビーム
テスタによる電圧測定は、表面パシベーション膜と層間
膜により電圧測定精度が低下し、下層配線の電圧測定は
不可能であり、多層配線を用いたＶＬＳＩには適用でき
ない。また、回路が動作しない直流バイアス状態では、
電圧が測定できない制約がある。
【０００８】このように、高密度化された半導体装置で
は多層配線の使用が不可欠となり、従来の第三の方法で
は解析不可能である。また、第一、第二の方法は、それ
ぞれ単独では故障個所の特定に限界がある。
は多層配線の使用が不可欠となり、従来の第三の方法で
は解析不可能である。また、第一、第二の方法は、それ
ぞれ単独では故障個所の特定に限界がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術に鑑みてなされたものであり、多層配線によって構成
された半導体装置の故障において、故障個所の絞り込み
を迅速に行う解析方法及びその解析装置を提供すること
を目的とする。
術に鑑みてなされたものであり、多層配線によって構成
された半導体装置の故障において、故障個所の絞り込み
を迅速に行う解析方法及びその解析装置を提供すること
を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の半導体装置の故障解析方法は、半導体装置表面に
温度変化により相転移を起こす温度変化型液晶を塗布す
る工程と、同一の対物光学系を共有する顕微鏡により前
記半導体装置から発生する微弱光の発光個所を検出する
と共に前記温度変化型液晶の相転移した発熱個所を検出
する工程と、前記顕微鏡を光軸方向に対して垂直な面内
において二次元的に移動させて、その二次元的な座標を
正確に読み取る工程と、設計データに基づいて前記発光
個所及び発熱個所の回路的接続関係を解析する工程とを
含むことを特徴とする。
発明の半導体装置の故障解析方法は、半導体装置表面に
温度変化により相転移を起こす温度変化型液晶を塗布す
る工程と、同一の対物光学系を共有する顕微鏡により前
記半導体装置から発生する微弱光の発光個所を検出する
と共に前記温度変化型液晶の相転移した発熱個所を検出
する工程と、前記顕微鏡を光軸方向に対して垂直な面内
において二次元的に移動させて、その二次元的な座標を
正確に読み取る工程と、設計データに基づいて前記発光
個所及び発熱個所の回路的接続関係を解析する工程とを
含むことを特徴とする。
【００１１】上記目的を達成する本発明の半導体装置の
故障解析方法は、半導体装置表面に温度変化により相転
移を起こす温度変化型液晶を塗布する工程と、同一の対
物光学系を共有する顕微鏡により前記半導体装置から発
生する微弱光の発光個所を検出すると共に前記温度変化
型液晶の相転移した発熱個所を検出する工程と、前記顕
微鏡を光軸方向に対し垂直な面内二次元的に移動させ
て、その二次元的な座標を正確に読み取る工程と、前記
発光個所及び発熱個所の回路的接続関係を解析する工程
とを含むことを特徴とする。
故障解析方法は、半導体装置表面に温度変化により相転
移を起こす温度変化型液晶を塗布する工程と、同一の対
物光学系を共有する顕微鏡により前記半導体装置から発
生する微弱光の発光個所を検出すると共に前記温度変化
型液晶の相転移した発熱個所を検出する工程と、前記顕
微鏡を光軸方向に対し垂直な面内二次元的に移動させ
て、その二次元的な座標を正確に読み取る工程と、前記
発光個所及び発熱個所の回路的接続関係を解析する工程
とを含むことを特徴とする。
【００１２】上記目的を達成する本発明の故障解析装置
は、半導体装置を載置する試料ステージと、前記半導体
装置の表面に塗布された温度変化により相転移を起こす
温度変化型液晶と、前記半導体装置からの微弱光を検出
するための発光検出光学系及び前記温度変化型液晶の相
転移を検出するための発熱検出光学系とが対物光学系を
共有する顕微鏡と、前記顕微鏡を光軸方向に移動自在及
び光軸に対し垂直な面内で二次元的に移動自在に支持
し、その二次元的な座標を正確に読取可能なカメラヘッ
ドステージと、前記発光検出光学系及び発熱検出光学系
により得られた発光画像及び発熱画像と、予め取得した
ＬＳＩのイメージ画像とを合成処理する画像処理装置
と、前記画像処理装置により合成された画像を表示する
モニタとから構成されることを特徴とする。
は、半導体装置を載置する試料ステージと、前記半導体
装置の表面に塗布された温度変化により相転移を起こす
温度変化型液晶と、前記半導体装置からの微弱光を検出
するための発光検出光学系及び前記温度変化型液晶の相
転移を検出するための発熱検出光学系とが対物光学系を
共有する顕微鏡と、前記顕微鏡を光軸方向に移動自在及
び光軸に対し垂直な面内で二次元的に移動自在に支持
し、その二次元的な座標を正確に読取可能なカメラヘッ
ドステージと、前記発光検出光学系及び発熱検出光学系
により得られた発光画像及び発熱画像と、予め取得した
ＬＳＩのイメージ画像とを合成処理する画像処理装置
と、前記画像処理装置により合成された画像を表示する
モニタとから構成されることを特徴とする。
【００１３】
【実施例】以下、本発明について、図面に示す実施例を
参照して詳細に説明する。図１に本発明の発光・発熱統
合解析装置の構成図を示す。同図に示すように、顕微鏡
本体１４の直下には試料ステージ１３が設置されると共
にこの顕微鏡本体１４内には対物レンズ２、ハーフミラ
ー６，７及び図示しない微弱光検出器を内蔵する高感度
ＴＶカメラ３が下から順に配設されている。試料ステー
ジ１３に載置される半導体装置１は、バイアスを印加す
ることにより微弱発光する故障個所を備えるものとし、
半導体装置表面には温度変化型の液晶、例えば、ネマチ
ック液晶を予め薄く塗布しておく。ネマチック液晶は、
バイアス印加によりリーク電流が発生して発熱すると相
変化を起こす。
参照して詳細に説明する。図１に本発明の発光・発熱統
合解析装置の構成図を示す。同図に示すように、顕微鏡
本体１４の直下には試料ステージ１３が設置されると共
にこの顕微鏡本体１４内には対物レンズ２、ハーフミラ
ー６，７及び図示しない微弱光検出器を内蔵する高感度
ＴＶカメラ３が下から順に配設されている。試料ステー
ジ１３に載置される半導体装置１は、バイアスを印加す
ることにより微弱発光する故障個所を備えるものとし、
半導体装置表面には温度変化型の液晶、例えば、ネマチ
ック液晶を予め薄く塗布しておく。ネマチック液晶は、
バイアス印加によりリーク電流が発生して発熱すると相
変化を起こす。
【００１４】顕微鏡本体１４は、カメラヘッドステージ
１２により、光軸方向に対して移動可能、且つ、光軸に
対し垂直な面内で二次元的に移動可能に保持されてい
る。カメラヘッドステージ１２には、顕微鏡本体１４を
光軸に対して垂直な面内で二次元的に移動させるための
パルスモータ（図示省略）等が付属しており、パルスモ
ータのパルス数に基づいて二次元的な座標が読取可能で
ある。顕微鏡本体１４内において、ハーフミラー６、７
はそれぞれ光軸方向に対して４５度傾斜して配置され、
ハーフミラー６の図中左側方の顕微鏡本体１４には、偏
光フィルター（ポラライザー）５、発光観察用光源４が
取り付けられる一方、ハーフミラー７の図中右側方の顕
微鏡本体１４には偏光フィルター（アナライザー）８、
ＴＶカメラ９が取り付けられている。
１２により、光軸方向に対して移動可能、且つ、光軸に
対し垂直な面内で二次元的に移動可能に保持されてい
る。カメラヘッドステージ１２には、顕微鏡本体１４を
光軸に対して垂直な面内で二次元的に移動させるための
パルスモータ（図示省略）等が付属しており、パルスモ
ータのパルス数に基づいて二次元的な座標が読取可能で
ある。顕微鏡本体１４内において、ハーフミラー６、７
はそれぞれ光軸方向に対して４５度傾斜して配置され、
ハーフミラー６の図中左側方の顕微鏡本体１４には、偏
光フィルター（ポラライザー）５、発光観察用光源４が
取り付けられる一方、ハーフミラー７の図中右側方の顕
微鏡本体１４には偏光フィルター（アナライザー）８、
ＴＶカメラ９が取り付けられている。
【００１５】従って、発光解析時に、半導体装置１にバ
イアスを印加すると、故障個所から発生した微弱発光
は、対物レンズ２を経た後、ハーフミラー６，７を透過
して、高感度カメラ３に到達し、発光画像として画像処
理装置１０へ出力される。一方、発熱解析時に、発熱解
析用光源４から出力された照明光は偏光フィルタ５を透
過し、ハーフミラー６で屈折し、対物レンズ２を経て半
導体装置１表面に照射され、半導体装置１表面からの反
射光はハーフミラー６を透過し、ハーフミラー７で屈折
し、偏光フィルター８を経てＴＶカメラ９に到達し、発
熱画像として画像処理装置１０へ出力される。
イアスを印加すると、故障個所から発生した微弱発光
は、対物レンズ２を経た後、ハーフミラー６，７を透過
して、高感度カメラ３に到達し、発光画像として画像処
理装置１０へ出力される。一方、発熱解析時に、発熱解
析用光源４から出力された照明光は偏光フィルタ５を透
過し、ハーフミラー６で屈折し、対物レンズ２を経て半
導体装置１表面に照射され、半導体装置１表面からの反
射光はハーフミラー６を透過し、ハーフミラー７で屈折
し、偏光フィルター８を経てＴＶカメラ９に到達し、発
熱画像として画像処理装置１０へ出力される。
【００１６】ここで、半導体装置１表面に塗布されたネ
マチック液晶は、バイアス印加によって発生したリーク
電流により発熱個所で相転移するため、ハーフミラー８
を経てＴＶカメラ９で観察すると、発熱個所が暗い領域
として観察される。画像処理装置１０は、高感度ＴＶカ
メラ３、ＴＶカメラ９により撮影された発光画像及び発
熱画像と、予め取得したＬＳＩのイメージ画像とを合成
処理し、その結果をＴＶモニタ１１上に表示する。ＴＶ
モニタ１１上で発光画像及び発熱画像を観察し、カメラ
ヘッドステージ１２により顕微鏡本体１４を二次元的に
移動させることによって、発光・発熱個所の特定が可能
となる。発光・発熱個所の座標は、カメラヘッドステー
ジ１２により正確に読取可能である。マスク、回路情報
を含む設計データによりＬＳＩのイメージ画像を取得し
ても良いが、設計データは必ずしも必要ではない。
マチック液晶は、バイアス印加によって発生したリーク
電流により発熱個所で相転移するため、ハーフミラー８
を経てＴＶカメラ９で観察すると、発熱個所が暗い領域
として観察される。画像処理装置１０は、高感度ＴＶカ
メラ３、ＴＶカメラ９により撮影された発光画像及び発
熱画像と、予め取得したＬＳＩのイメージ画像とを合成
処理し、その結果をＴＶモニタ１１上に表示する。ＴＶ
モニタ１１上で発光画像及び発熱画像を観察し、カメラ
ヘッドステージ１２により顕微鏡本体１４を二次元的に
移動させることによって、発光・発熱個所の特定が可能
となる。発光・発熱個所の座標は、カメラヘッドステー
ジ１２により正確に読取可能である。マスク、回路情報
を含む設計データによりＬＳＩのイメージ画像を取得し
ても良いが、設計データは必ずしも必要ではない。
【００１７】本実施例の発光・発熱統合解析装置では、
半導体装置１からの発光を検出するための発光検出用光
学系（対物レンズ２、高感度カメラ３）と、半導体装置
１からの発熱を検出するための発熱検出用光学系（対物
レンズ２、発光観察用光源４、偏光フィルター５、ハー
フミラー６，７、偏光フィルター８、ＴＶカメラ９）と
は、顕微鏡本体１４内において対物光学系（対物レンズ
２）を共有しているため、発光、発熱個所の関連が共通
座標上において解析可能となる。
半導体装置１からの発光を検出するための発光検出用光
学系（対物レンズ２、高感度カメラ３）と、半導体装置
１からの発熱を検出するための発熱検出用光学系（対物
レンズ２、発光観察用光源４、偏光フィルター５、ハー
フミラー６，７、偏光フィルター８、ＴＶカメラ９）と
は、顕微鏡本体１４内において対物光学系（対物レンズ
２）を共有しているため、発光、発熱個所の関連が共通
座標上において解析可能となる。
【００１８】また、半導体装置１に対する発光検出用光
学系、発熱検出用光学系の位置はカメラヘッドステージ
１２と試料ステージ１３を併用することにより、共通座
標上で同時に調整可能となる。このように、故障個所を
座標で追跡することは、レイアウト・パターン等の設計
データの支援や他の解析手段との連携を図る上でも有効
な手法となる。
学系、発熱検出用光学系の位置はカメラヘッドステージ
１２と試料ステージ１３を併用することにより、共通座
標上で同時に調整可能となる。このように、故障個所を
座標で追跡することは、レイアウト・パターン等の設計
データの支援や他の解析手段との連携を図る上でも有効
な手法となる。
【００１９】本発明の発光・発熱統合解析法では、予め
ＣＭＯＳトランジスタの発光条件及び発熱条件と共に論
理回路の動作状態を把握しておく必要がある。ここで
は、半導体装置の中で多用されるＣＭＯＳインバータ回
路の多段接続で発生したフローティング・ゲート故障を
例に説明する。
ＣＭＯＳトランジスタの発光条件及び発熱条件と共に論
理回路の動作状態を把握しておく必要がある。ここで
は、半導体装置の中で多用されるＣＭＯＳインバータ回
路の多段接続で発生したフローティング・ゲート故障を
例に説明する。
【００２０】図２に電源電圧ＶDDが３．３Ｖの場合のＣ
ＭＯＳインバータの伝達特性Ｖin−Ｖoutを示すよう
に、Ｖin＝１．４４Ｖでは、Ｖout＝Ｖinとなり、イン
バータの多段接続では故障が無限に伝達することにな
る。しかし、実際には伝達特性が急峻であるため、やが
てＨｉ又はＬｏｗに安定する。また、Ｖin＝１．４Ｖ以
下及びＶin＝１．５Ｖ以上では、Ｖoutはそれぞれ２．
０Ｖ以上及び０．８Ｖ以下となり、次段のインバータで
は論理的に安定した状態になる。
ＭＯＳインバータの伝達特性Ｖin−Ｖoutを示すよう
に、Ｖin＝１．４４Ｖでは、Ｖout＝Ｖinとなり、イン
バータの多段接続では故障が無限に伝達することにな
る。しかし、実際には伝達特性が急峻であるため、やが
てＨｉ又はＬｏｗに安定する。また、Ｖin＝１．４Ｖ以
下及びＶin＝１．５Ｖ以上では、Ｖoutはそれぞれ２．
０Ｖ以上及び０．８Ｖ以下となり、次段のインバータで
は論理的に安定した状態になる。
【００２１】図３（ａ）（ｂ）にｎＭＯＳ及びｐＭＯＳ
トランジスタのドレイン・ソース間電圧ＶDSとゲート電
圧ＶGで発光領域を示す。ホットエレクトロンによる発
熱は、トランジスタの飽和動作領域でトランジスタのゲ
ート電圧ＶGが閾値Ｖth以上の領域で発生し、その発光
量はゲート電圧ＶGが閾値Ｖthに近いほど大きい。図
２、図３より、インバータの発光領域はｎＭＯＳがＶin
＝０．５Ｖ〜１．３５Ｖ、ｐＭＯＳがＶin＝１．５Ｖ〜
２．７Ｖであることが判る。このように、Ｖin＝１．３
５Ｖ〜１．５Ｖの範囲では当該インバータが発光せず、
次段以降のインバータが発光する領域が存在するため、
解析に注意が必要である。但し、後述する発熱解析では
当該インバータの発熱が検出可能である。
トランジスタのドレイン・ソース間電圧ＶDSとゲート電
圧ＶGで発光領域を示す。ホットエレクトロンによる発
熱は、トランジスタの飽和動作領域でトランジスタのゲ
ート電圧ＶGが閾値Ｖth以上の領域で発生し、その発光
量はゲート電圧ＶGが閾値Ｖthに近いほど大きい。図
２、図３より、インバータの発光領域はｎＭＯＳがＶin
＝０．５Ｖ〜１．３５Ｖ、ｐＭＯＳがＶin＝１．５Ｖ〜
２．７Ｖであることが判る。このように、Ｖin＝１．３
５Ｖ〜１．５Ｖの範囲では当該インバータが発光せず、
次段以降のインバータが発光する領域が存在するため、
解析に注意が必要である。但し、後述する発熱解析では
当該インバータの発熱が検出可能である。
【００２２】一方、図４にインバータの貫通電流とｎＭ
ＯＳ及びｐＭＯＳトランジスタそれぞれのドレイン・ソ
ース間電圧ＶDSから計算される消費電力Ｐn，ＰpのＶin
依存性を示す。発熱量は消費電力に比例するので、ｎＭ
ＯＳではＶin＝１．３Ｖ、ｐＭＯＳではＶin＝１．６Ｖ
で最大となることが判る。液晶法による発熱の検出感度
は発熱個所当たりの消費電力が約０．１ｍＷである。こ
の為、インバータにおける発熱領域は、ｎＭＯＳがＶin
＝０．７Ｖ〜１．８Ｖ、ｐＭＯＳがＶin＝１．１Ｖ〜
２．５Ｖとなり、発光解析のような不感領域がない。
ＯＳ及びｐＭＯＳトランジスタそれぞれのドレイン・ソ
ース間電圧ＶDSから計算される消費電力Ｐn，ＰpのＶin
依存性を示す。発熱量は消費電力に比例するので、ｎＭ
ＯＳではＶin＝１．３Ｖ、ｐＭＯＳではＶin＝１．６Ｖ
で最大となることが判る。液晶法による発熱の検出感度
は発熱個所当たりの消費電力が約０．１ｍＷである。こ
の為、インバータにおける発熱領域は、ｎＭＯＳがＶin
＝０．７Ｖ〜１．８Ｖ、ｐＭＯＳがＶin＝１．１Ｖ〜
２．５Ｖとなり、発光解析のような不感領域がない。
【００２３】このように、発光解析ではＶin＝１．４Ｖ
付近に不感領域があり、発熱解析では検出領域が狭く、
また、検出感度が相対的に低い。そこで、発光・発熱解
析を統合することにより、フローティング・ゲートとな
ったインバータをＶin＝０．５Ｖ〜２．７Ｖの広範囲な
動作領域を解析でき、故障個所を迅速に絞り込むことに
より、物理的な故障個所の特定が容易となる。また、発
光・発熱統合解析法ではステージ座標が共通となるた
め、設計データを基にした発光個所と発熱個所の回路的
な接続関係を解析することが極めて容易となる。
付近に不感領域があり、発熱解析では検出領域が狭く、
また、検出感度が相対的に低い。そこで、発光・発熱解
析を統合することにより、フローティング・ゲートとな
ったインバータをＶin＝０．５Ｖ〜２．７Ｖの広範囲な
動作領域を解析でき、故障個所を迅速に絞り込むことに
より、物理的な故障個所の特定が容易となる。また、発
光・発熱統合解析法ではステージ座標が共通となるた
め、設計データを基にした発光個所と発熱個所の回路的
な接続関係を解析することが極めて容易となる。
【００２４】尚、上記実施例においては、インバータ多
段接続について説明したが、インバータ以外の論理回路
においても回路動作解析とＭＯＳトランジスタ個々の発
光・発熱条件を考慮すれば、本発明を適用することがで
きる。更に、フローティング故障以外の故障について
も、発光解析と発熱解析を統合して行うことによって、
故障個所の特定を迅速に行うことが可能となる。
段接続について説明したが、インバータ以外の論理回路
においても回路動作解析とＭＯＳトランジスタ個々の発
光・発熱条件を考慮すれば、本発明を適用することがで
きる。更に、フローティング故障以外の故障について
も、発光解析と発熱解析を統合して行うことによって、
故障個所の特定を迅速に行うことが可能となる。
【００２５】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明の半導体装置の故障解析方法及びその
解析装置によれば、ＣＭＯＳのフローティング・ゲート
故障のように、物理的な故障個所と論理的な故障個所が
必ずしも一致せず、故障個所の特定が困難な故障に対し
て、ＭＯＳトランジスタの発光条件及び発熱条件を基に
し、発光・発熱個所の検出結果から回路動作状態を解析
することによって故障個所を特定し、物理的な故障領域
を効率的に絞り込むことができる。
たように、本発明の半導体装置の故障解析方法及びその
解析装置によれば、ＣＭＯＳのフローティング・ゲート
故障のように、物理的な故障個所と論理的な故障個所が
必ずしも一致せず、故障個所の特定が困難な故障に対し
て、ＭＯＳトランジスタの発光条件及び発熱条件を基に
し、発光・発熱個所の検出結果から回路動作状態を解析
することによって故障個所を特定し、物理的な故障領域
を効率的に絞り込むことができる。
【図１】本発明の一実施例に係る発光・発熱統合解析装
置の概略図である。
置の概略図である。
【図２】ＣＭＯＳインバータの伝達特性を示すグラフで
ある。
ある。
【図３】同図（ａ）（ｂ）はＭＯＳトランジスタの発光
特性を示すグラフである。
特性を示すグラフである。
【図４】ＣＭＯＳインバータ消費電力特性図である。
１ 半導体装置（ＬＳＩ） ２ 対物レンズ ３ 高感度カメラ ４ 発熱観察用光源 ５ 偏光フィルター（ポラライザー） ６ ハーフミラー ７ ハーフミラー ８ 偏光フィルター（アナライザー） ９ ＴＶカメラ １０ 画像処理装置 １１ テレビモニタ １２ カメラヘッド・ステージ １３ 試料ステージ １４ 顕微鏡本体
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体装置表面に温度変化により相転移
を起こす温度変化型液晶を塗布する工程と、同一の対物
光学系を共有する顕微鏡により前記半導体装置から発生
する微弱光の発光個所を検出すると共に前記温度変化型
液晶の相転移した発熱個所を検出する工程と、前記顕微
鏡を光軸方向に対し垂直な面内で二次元的に移動させ
て、その二次元的な座標を正確に読み取る工程と、設計
データに基づいて前記発光個所及び発熱個所の回路的接
続関係を解析する工程とを含むことを特徴とする半導体
装置の故障解析方法。 - 【請求項２】 半導体装置表面に温度変化により相転移
を起こす温度変化型液晶を塗布する工程と、同一の対物
光学系を共有する顕微鏡により前記半導体装置から発生
する微弱光の発光個所を検出すると共に前記温度変化型
液晶の相転移した発熱個所を検出する工程と、前記顕微
鏡を光軸方向に対し垂直な面内二次元的に移動させて、
その二次元的な座標を正確に読み取る工程と、前記発光
個所及び発熱個所の回路的接続関係を解析する工程とを
含むことを特徴とする半導体装置の故障解析方法。 - 【請求項３】 半導体装置を載置する試料ステージと、
前記半導体装置の表面に塗布された温度変化により相転
移を起こす温度変化型液晶と、前記半導体装置からの微
弱光を検出するための発光検出光学系及び前記温度変化
型液晶の相転移を検出するための発熱検出光学系とが対
物光学系を共有する顕微鏡と、前記顕微鏡を光軸方向に
移動自在及び光軸に対し垂直な面内で二次元的に移動自
在に支持し、その二次元的な座標を正確に読取可能なカ
メラヘッドステージと、前記発光検出光学系及び発熱検
出光学系により得られた発光画像及び発熱画像と、予め
取得したＬＳＩのイメージ画像とを合成処理する画像処
理装置と、前記画像処理装置により合成された画像を表
示するモニタとから構成されることを特徴とする故障解
析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5067720A JPH06281700A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 半導体装置の故障解析方法及びその故障解析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5067720A JPH06281700A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 半導体装置の故障解析方法及びその故障解析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06281700A true JPH06281700A (ja) | 1994-10-07 |
Family
ID=13353082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5067720A Withdrawn JPH06281700A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 半導体装置の故障解析方法及びその故障解析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06281700A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6031985A (en) * | 1996-08-21 | 2000-02-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method, apparatus and system for analyzing failure of measured device |
| JP2010014723A (ja) * | 2001-11-28 | 2010-01-21 | Dcg Systems Inc | 時間分解非侵入性判断システム |
| WO2011135902A1 (ja) * | 2010-04-28 | 2011-11-03 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体故障解析装置及び故障解析方法 |
| KR101330258B1 (ko) * | 2012-02-10 | 2013-11-18 | (주) 인텍플러스 | 반도체소자 검사장치 |
-
1993
- 1993-03-26 JP JP5067720A patent/JPH06281700A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6031985A (en) * | 1996-08-21 | 2000-02-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method, apparatus and system for analyzing failure of measured device |
| JP2010014723A (ja) * | 2001-11-28 | 2010-01-21 | Dcg Systems Inc | 時間分解非侵入性判断システム |
| JP2012168191A (ja) * | 2001-11-28 | 2012-09-06 | Dcg Systems Inc | 時間分解非侵入性判断システム |
| WO2011135902A1 (ja) * | 2010-04-28 | 2011-11-03 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体故障解析装置及び故障解析方法 |
| JP2011233768A (ja) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体故障解析装置及び故障解析方法 |
| CN102859675A (zh) * | 2010-04-28 | 2013-01-02 | 浜松光子学株式会社 | 半导体故障解析装置及故障解析方法 |
| KR20130058666A (ko) * | 2010-04-28 | 2013-06-04 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | 반도체 고장 해석 장치 및 고장 해석 방법 |
| US8885919B2 (en) | 2010-04-28 | 2014-11-11 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor fault analysis device and fault analysis method |
| CN102859675B (zh) * | 2010-04-28 | 2015-06-24 | 浜松光子学株式会社 | 半导体故障解析装置及故障解析方法 |
| KR101330258B1 (ko) * | 2012-02-10 | 2013-11-18 | (주) 인텍플러스 | 반도체소자 검사장치 |
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|---|---|---|---|
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