JPH0740579B2 - Internal observation method - Google Patents
Internal observation methodInfo
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- JPH0740579B2 JPH0740579B2 JP61041770A JP4177086A JPH0740579B2 JP H0740579 B2 JPH0740579 B2 JP H0740579B2 JP 61041770 A JP61041770 A JP 61041770A JP 4177086 A JP4177086 A JP 4177086A JP H0740579 B2 JPH0740579 B2 JP H0740579B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子ビームによる試料表面の電位測定装置に
係り、特に保護膜付きLSIの直流電圧レベルを測定する
電子ビームテスタ装置に関する。The present invention relates to a potential measuring device for a sample surface by an electron beam, and more particularly to an electron beam tester device for measuring a DC voltage level of an LSI with a protective film.
従来の電子ビームテスタによる保護膜付きLSIの内部動
作の観測法は、戸所・他「絶縁膜の電位測定に与える影
響」(日本学術振興会第132委員会第82会研究会資料)
記載のように、保護膜下の配線を高速多数回位相走査法
を用いて観測していた。The conventional method for observing the internal operation of LSIs with a protective film using an electron beam tester is Tosho et al. “Impact on the potential measurement of insulating film” (Japan Society for the Promotion of Science, 132nd Committee, 82nd Meeting, Research Committee Material)
As described above, the wiring under the protective film was observed using the high-speed multiple phase scanning method.
また、三橋・他「電子ビームテスタによるLSI故障解
析」(電子通信学会技術研究報告SSD83−152)に記載の
ように、保護膜をイオンビームで取り除き窓を開けて観
測する方法もあつた。There was also a method of observing by opening a window by removing the protective film with an ion beam, as described in “Massahashi et al.,“ LSI Failure Analysis by Electron Beam Tester ”(Technical Research Report of the Institute of Electronics and Communication Engineers, SSD83-152).
上記第1の従来例では、LSI内部の信号が変化している
場合のみ有効であり、レベルが変化していない場合の電
位の観測ができないという問題があった。また、第2の
従来例では、上記のような信号の変化していない場合の
電位レベルについても観測可能であるが。観測窓を開け
るためにイオンビーム加工装置等の特殊な加工装置が必
要という問題が残されていた。The above-mentioned first conventional example has a problem that it is effective only when the signal inside the LSI is changing, and the potential cannot be observed when the level is not changing. In the second conventional example, the potential level when the signal does not change can be observed. The problem remains that a special processing device such as an ion beam processing device is required to open the observation window.
本発明は、従来の観測技術の問題点を解決し、保護膜付
きLSI内部配線の直流電圧レベルの観測が可能な電子ビ
ームテスタ装置を提供することを目的とする。An object of the present invention is to solve the problems of the conventional observation technique and to provide an electron beam tester device capable of observing the DC voltage level of LSI internal wiring with a protective film.
上記目的は、被観測回路のVcc電極、あるいはGND電極、
あるいは両方に微小電圧変化分を通常電圧に重畳し、電
源端子から回路の出力端子へ伝わつた微小電圧変化信号
をEBテスタで検出し、これを電源への印加信号と比較す
ることで、達成される。The above-mentioned purpose is the Vcc electrode or GND electrode of the observed circuit,
Alternatively, it can be achieved by superimposing a minute voltage change on both sides, detecting the minute voltage change signal transmitted from the power supply terminal to the output terminal of the circuit with an EB tester, and comparing this with the applied signal to the power supply. It
本発明は、LSI内部論理回路のON状態(“High")とOFF
状態(“Low")での、電源と出力端子間のインピーダン
スの異なる性質を利用して、VccとGND電極に供給する通
常電圧に、パルス発生器で生成した微小電圧を重畳する
ことにより、微小電圧によっての内部論理の反転なしに
出力端の観測が可能である。The present invention relates to the ON state (“High”) and OFF of the LSI internal logic circuit.
By using the characteristic of the impedance between the power supply and the output terminal in the state (“Low”), the minute voltage generated by the pulse generator is superimposed on the normal voltage supplied to the Vcc and GND electrodes, The output terminal can be observed without inverting the internal logic depending on the voltage.
以下、本発明の一実施例を説明する。 An embodiment of the present invention will be described below.
第2図は、CMOSインバータの断面図である。同図よりLS
I内部信号の非接触観測法の原理を示す。図においてソ
ースP+拡散層7、ドレインP+拡散層8とゲート電極
2によりPMOSトランジスタを形成する。同様にドレイン
N+拡散層9、ソースN+拡散層10とゲート電極2から
なるNMOSトランジスタを形成し、PMOSとの組合せによる
CMOSインバータ回路とする。ゲート電極2の入力信号に
対応してインバータ出力3の論理が確定する。このとき
ゲート入力2が一定信号の場合は、出力信号3も一定値
となる。電子ビームテスタ装置を利用したLSI内部観測
法において、表面保護膜13を介して電子ビーム1で観測
した場合、保護膜表面上での信号は、保護膜が電気的に
容量の働きをするため出力3が一定の場合は保護膜表面
14の信号に変化が生じず、論理“1"から“0"かの識別が
できない。本発明は、このような状態にある内部論理レ
ベルの観測法として、Vcc・GND信号系に観測信号を印加
することで、出力3の論理レベルを観測する方法を提供
する。FIG. 2 is a sectional view of the CMOS inverter. From the figure, LS
I This shows the principle of the non-contact observation method for internal signals. In the figure, the source P + diffusion layer 7, the drain P + diffusion layer 8 and the gate electrode 2 form a PMOS transistor. Similarly, an NMOS transistor composed of the drain N + diffusion layer 9, the source N + diffusion layer 10 and the gate electrode 2 is formed and combined with a PMOS.
Use a CMOS inverter circuit. The logic of the inverter output 3 is determined according to the input signal of the gate electrode 2. At this time, when the gate input 2 is a constant signal, the output signal 3 also has a constant value. In the LSI internal observation method using the electron beam tester device, when the electron beam 1 is observed through the surface protection film 13, the signal on the surface of the protection film is output because the protection film electrically functions as a capacitance. When 3 is constant, the surface of the protective film
There is no change in the signal of 14 and it is not possible to distinguish between logic "1" and "0". The present invention provides a method of observing the logic level of the output 3 by applying an observation signal to the Vcc / GND signal system as an observation method of the internal logic level in such a state.
本発明の原理を第3〜5図を用いて示す。第3図は、論
理レベル“1"を検出する場合を示す。Vcc電極入力信号1
6′に電圧変化分ΔVccを重畳する。インバータの入力信
号15′が“0"レベルのとき,PMOSトランジスタが導通状
態、NMOSトランジスタが遮断状態にある。従つて、出力
18はVcc+ΔVccとなり、第2図のように保護膜の容量を
介しての電子ビーム観測においては、信号変化分ΔVcc
が観測される。また、入力信号15′が“1"レベルのとき
は、PMOSトランジスタが遮断状態、NMOSトランジスタが
導通状態にある。出力18にはGND印加17′が出力される
ので、電子ビーム観測では、Vcc電極に入力した信号1
6′の電圧変化分ΔVccは観測されない。従つて、出力1
8′の電圧変化分ΔVccの有無で論理レベルの識別が可能
である。The principle of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows a case where a logic level "1" is detected. Vcc electrode input signal 1
The voltage change ΔVcc is superimposed on 6 '. When the input signal 15 'of the inverter is at "0" level, the PMOS transistor is on and the NMOS transistor is off. Therefore, the output
18 becomes Vcc + ΔVcc, and in the electron beam observation through the capacitance of the protective film as shown in Fig. 2, the signal change ΔVcc
Is observed. When the input signal 15 'is at "1" level, the PMOS transistor is off and the NMOS transistor is on. The GND applied 17 'is output to the output 18, so in the electron beam observation, the signal 1 input to the Vcc electrode
The 6'voltage change ΔVcc is not observed. Therefore, output 1
The logic level can be identified by the presence or absence of the voltage change ΔVcc of 8 ′.
第4図は、GND電極17に電圧変化分ΔVccを重畳した場合
であり、第3図と同様にPMOSトランジスタが遮断状態、
NMOSトランジスタが導通状態のときに、出力18の電圧変
化ΔVccの有無で論理レベルの識別ができる。また、第
5図は、Vcc電極16とGND電極17にそれぞれ識別可能な電
圧変化分ΔVcc及びΔVccを重畳した場合であり、出力18
にどちらの電圧変化分が出力されるかで論理レベルの識
別が可能となる。FIG. 4 shows the case where the voltage change ΔVcc is superimposed on the GND electrode 17, and the PMOS transistor is in the cutoff state as in FIG.
When the NMOS transistor is in the conductive state, the logic level can be identified by the presence or absence of the voltage change ΔVcc of the output 18. Further, FIG. 5 shows the case where the identifiable voltage changes ΔVcc and ΔVcc are superimposed on the Vcc electrode 16 and the GND electrode 17, respectively.
It is possible to identify the logic level depending on which voltage change is output.
第1図は、本発明のストロボ観測機能をもつ電子ビーム
テスタ装置の構成図である。第1図において、直流電源
26とLSI入力信号発生回路29は観測LSI19を動作させるた
めのものであり、観測LSI19に電子ビーム20を照射し、
グリツド23を通り抜けた二次電子を検出器21で検出する
ことで、波形デイスプレイ22により電位波形を表示させ
る。また、ストロボ法を用いた観測としては、LSI入力
信号発生回路29と電子ビーム20を、パルス発振器25,パ
ルスゲート30を介して位相調整器24にて同期させること
により、観測可能である。本装置はこれらの装置に加え
て、観測LSIのVccとGND電極に供給する微小電圧を生成
するパルス発生器27と、直流電源26とパルス発生器27の
電位を合成するための加算回路28を新設したものであ
る。以下、新設した装置を説明する。観測LSI19におい
て、Vcc電極31,GND電極32に印加する電圧は、パルス発
生器27で生成されたΔVcc,ΔVssのパルス信号と直流電
源26からの直流電圧Vcc・GNDを、加算回路28を介して加
算することによりVcc+ΔVcc,GND+ΔVssとなる。この
場合、条件としてVcc電極に印加するパルス電圧Vcc+Δ
Vccの下限が論理しきい値より小さくならないように、
また、GND電極に印加するパルス電圧GND+ΔVssの上限
が論理しきい値より大きくならないようにすることで、
ΔVcc,Vss印加に対して内部論理状態を異常動作するこ
となく内部状態を観測することが可能である。さらに、
貫通電流を流さない状態で観測するためには、デバイス
しきい値電圧をVTH,ソース印加電圧をVS,ゲート印加
電圧をVGとすると、|VTH|>VS−VGとなるように設定
する方法がとれる。FIG. 1 is a configuration diagram of an electron beam tester device having a strobe observation function of the present invention. In FIG. 1, DC power supply
26 and the LSI input signal generation circuit 29 are for operating the observation LSI 19, irradiating the observation LSI 19 with the electron beam 20,
The detector 21 detects the secondary electrons that have passed through the grid 23, so that the potential waveform is displayed by the waveform display 22. Further, the observation using the strobe method can be performed by synchronizing the LSI input signal generation circuit 29 and the electron beam 20 with the phase adjuster 24 via the pulse oscillator 25 and the pulse gate 30. In addition to these devices, this device has a pulse generator 27 that generates a minute voltage to be supplied to the Vcc and GND electrodes of the observation LSI, and an adder circuit 28 that synthesizes the potentials of the DC power supply 26 and the pulse generator 27. It was newly established. The newly installed device will be described below. In the observation LSI 19, the voltage applied to the Vcc electrode 31 and the GND electrode 32 is the pulse signal of ΔVcc, ΔVss generated by the pulse generator 27 and the DC voltage Vcc / GND from the DC power supply 26, via the adding circuit 28. By adding, it becomes Vcc + ΔVcc, GND + ΔVss. In this case, the condition is the pulse voltage Vcc + Δ applied to the Vcc electrode.
Make sure that the lower limit of Vcc does not fall below the logical threshold.
Also, by ensuring that the upper limit of the pulse voltage GND + ΔVss applied to the GND electrode does not exceed the logical threshold,
The internal state can be observed without abnormal operation of the internal logic state with respect to the application of ΔVcc, Vss. further,
In order to observe in the state where the through current does not flow, | V TH |> V S −V G where V TH is the device threshold voltage, V S is the source applied voltage, and V G is the gate applied voltage. Can be set as follows.
本発明の電子ビームテスタ装置は、論理構造に無関係に
内部論理状態を観測できる。第6図により説明する。図
中のCMOS回路において、例として、入力35〜39に任意の
信号を入力し一定状態と仮定すれば、観測ポイント43〜
46は、“1"か“0"か又は“不定状態”のどれかになつて
いる。この観測波形と、Vcc電極41,GND電極42の印加信
号とを比較することで、論理レベルが識別可能となる。
また、本装置はCMOS回路にかぎらず、PMOS回路,NMOS回
路,バイポーラ回路などの直流電圧レベルの観測も可能
である。さらに、アナログ回路においても、ΔVccとΔV
ssとのインピーダンス比がわかるので、アナログ回路の
解析にも利用可能である。The electron beam tester apparatus of the present invention can observe the internal logic state regardless of the logic structure. This will be described with reference to FIG. In the CMOS circuit in the figure, as an example, if an arbitrary signal is input to inputs 35 to 39 and it is assumed to be in a constant state, observation points 43 to
46 is either "1", "0", or "indeterminate". By comparing this observed waveform with the applied signals to the Vcc electrode 41 and the GND electrode 42, the logic level can be identified.
In addition, this device is not limited to CMOS circuits, but can also monitor DC voltage levels in PMOS circuits, NMOS circuits, and bipolar circuits. Furthermore, even in analog circuits, ΔVcc and ΔV
Since the impedance ratio with ss is known, it can be used for analog circuit analysis.
本発明によれば、電子ビームテスタ装置において、保護
膜付きLSIの直流電圧レベルの判別ができるので、動作
及び故障解析に効果がある。According to the present invention, in the electron beam tester device, the DC voltage level of the LSI with the protective film can be determined, which is effective for the operation and failure analysis.
第1図は本発明の電子ビームテスタ装置の実施例を示す
図、第2図はCMOSインバータ回路の断面構造図、第3図
はCMOSインバータ回路のVcc電極にパルス電圧を印加し
た場合の動作状態と入出力信号を示す図、第4図は第3
図と同様にGND電極にパルス電圧を印加した場合を示す
図、第5図は第3図と同様にVcc電極及びGND電極に異な
るパルス電圧を印加した場合を示す図、第6図はCMOS複
合回路の論理図である。 1…電子ビーム、2…ゲート電極、3…インバータ出
力、4…Vcc電極、5…GND電極、6…Al配線、7…ソー
スP+拡散層、8…ドレインP+拡散層、9…ドレイン
N+拡散層、10…ソースN+拡散層、11…P−ウエル、
12…N基盤、13…保護膜、14…保護膜上観測点、15,1
5′,15″,15…インバータ入力、16,16′,16″,16…
Vcc電極入力、17,17′,17″,17…GND電極入力、18,1
8′,18″,18…インバータ出力、19…観測LSI、20…電
子ビーム、21…二次電子検出器、22…波形デイスプレ
イ、23…グリツド、24…位相調整器、25…パルス発振
器、26…直流電源、27…パルス発生器、28…加算回路、
29…LSI駆動回路、30…EBパルス・ゲート、31…Vcc電
極、32…GND電極、33…LSI入力信号、34…観測点、35〜
39…複合回路入力、40…複合回路出力、41…Vcc電極、4
2…GND電極、43…インバータ。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an electron beam tester device of the present invention, FIG. 2 is a sectional structural view of a CMOS inverter circuit, and FIG. 3 is an operating state when a pulse voltage is applied to the Vcc electrode of the CMOS inverter circuit. And input / output signals, and FIG. 4 shows the third
Similar to the figure, a diagram showing the case where a pulse voltage is applied to the GND electrode, FIG. 5 is a diagram showing a case where different pulse voltages are applied to the Vcc electrode and the GND electrode as in FIG. 3, and FIG. 6 is a CMOS composite It is a logic diagram of a circuit. 1 ... Electron beam, 2 ... Gate electrode, 3 ... Inverter output, 4 ... Vcc electrode, 5 ... GND electrode, 6 ... Al wiring, 7 ... Source P + diffusion layer, 8 ... Drain P + diffusion layer, 9 ... Drain N + diffusion layer , 10 ... Source N + diffusion layer, 11 ... P-well,
12 ... N substrate, 13 ... Protective film, 14 ... Observation points on protective film, 15,1
5 ', 15 ", 15 ... Inverter input, 16,16', 16", 16 ...
Vcc electrode input, 17,17 ', 17 ", 17 ... GND electrode input, 18,1
8 ', 18 ", 18 ... Inverter output, 19 ... Observation LSI, 20 ... Electron beam, 21 ... Secondary electron detector, 22 ... Waveform display, 23 ... Grid, 24 ... Phase adjuster, 25 ... Pulse oscillator, 26 … DC power supply, 27… Pulse generator, 28… Addition circuit,
29 ... LSI drive circuit, 30 ... EB pulse gate, 31 ... Vcc electrode, 32 ... GND electrode, 33 ... LSI input signal, 34 ... Observation point, 35-
39 ... Composite circuit input, 40 ... Composite circuit output, 41 ... Vcc electrode, 4
2 ... GND electrode, 43 ... Inverter.
Claims (6)
器内の試料台に設置する工程と、該試料に直流電圧と時
間的に変化する電圧を重畳した観測信号を印加する工程
と、該試料に電子源から出射した一次電子ビームを電子
光学系で絞り保護膜に照射する工程と、該保護膜からの
二次電子ビームをエネルギー分析し検出する工程と、該
検出結果にもとづいて該試料内部の回路の論理状態を判
別観測することを特徴とする試料内部観測方法。1. A step of installing an LSI pattern with a protective film, which is a sample, on a sample stage in a vacuum container, a step of applying an observation signal in which a DC voltage and a time-varying voltage are superimposed on the sample, The step of irradiating a sample with a primary electron beam emitted from an electron source to a diaphragm protective film by an electron optical system, the step of performing energy analysis and detection of the secondary electron beam from the protective film, and the sample based on the detection result. A method for observing the inside of a sample, characterized by discriminating and observing the logical state of an internal circuit.
圧であることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
の試料内部観測方法。2. The method for observing the inside of a sample according to claim 1, wherein the voltage that changes with time is a pulse voltage.
試料の電源またはグランドの一方に重畳印加する工程で
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2
項いずれか記載の試料内部観測方法。3. The method according to claim 1, wherein the step of applying the observation signal is a step of superimposing and applying to one of a power source and a ground of the sample.
The method for observing the inside of a sample according to any one of items.
て、前記観測信号の下限値がしきい値電圧より小さくな
らないようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第3
項に記載の試料内部観測方法。4. The step of applying the observation signal to a power supply, wherein the lower limit value of the observation signal is set to be not smaller than a threshold voltage.
The method for observing the inside of a sample described in the item.
して、前記観測信号の上限値がしきい値電圧より大きく
ならないようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
3項に記載の試料内部観測方法。5. The inside of the sample according to claim 3, wherein the step of applying the observation signal to the ground is such that the upper limit value of the observation signal does not exceed a threshold voltage. Observation method.
い値電圧VTH、ゲート電圧VG、ソース電圧VSとすると、 |VTH|>VG−VS であることを特徴とする特許請求の範囲第4項または第
5項のいずれか記載の試料内部観測方法。6. The sample is a MOS type circuit, and when the threshold voltage V TH , the gate voltage V G , and the source voltage V S , | V TH |> V G −V S The method for observing the inside of a sample according to claim 4 or claim 5.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP61041770A JPH0740579B2 (en) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | Internal observation method |
Applications Claiming Priority (1)
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JP61041770A JPH0740579B2 (en) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | Internal observation method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPS62200739A JPS62200739A (en) | 1987-09-04 |
JPH0740579B2 true JPH0740579B2 (en) | 1995-05-01 |
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JP61041770A Expired - Fee Related JPH0740579B2 (en) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | Internal observation method |
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2770302B1 (en) * | 1997-10-24 | 2000-01-07 | Sgs Thomson Microelectronics | METHOD AND DEVICE FOR MEASURING CONTINUOUS VOLTAGE OF CIRCUITS, BY APPLYING PULSED VOLTAGE AND BY ELECTRON BEAM |
-
1986
- 1986-02-28 JP JP61041770A patent/JPH0740579B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPS62200739A (en) | 1987-09-04 |
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