JPH10111347A - レーザ電圧プローブ方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 改良したレーザ電圧プローブ方法及び装置を
提供する。 【解決手段】 本レーザ電圧プローブシステムにおいて
は、繰返し励起信号が集積回路へ印加される。一連のレ
ーザパルスが発生され、且つ励起信号の各繰返し期間中
の選択された時間において１個のレーザパルスが採取さ
れる。その採取されたレーザパルスは導体上の電圧によ
って影響される集積回路の半導体活性領域へ印加され
る。半導体活性領域から反射されたホトンが検知されて
検知器信号を発生する。該検知器信号は、反射されたホ
トンと雑音とに依存する第一ゲート動作インターバル期
間中にサンプルを得且つ雑音に依存する第二ゲート動作
インターバル期間中にサンプルを得るために半導体活性
領域へのレーザパルスの印加と同期してサンプルされ
る。第一ゲート動作インターバル期間中に得られたサン
プルを、第二ゲート動作インターバル期間中に得られた
サンプルの逆数で積分して雑音を補償した信号を表わす
積分器信号を発生する。該積分器信号はパルス毎のレー
ザパワーの変動に対して補償させることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ電圧プロー
ブを使用する回路から信号情報を採取する方法及び装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１は従来の電圧プローブ装置１００を
模式的に示してある。例えばコヒーラントアンタレス
（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ａｎｔａｒｅｓ）モードロック型
ＹＬＦレーザ、又はＹＡＧレーザ等の供給源１０５が、
７６ＭＨｚの周波数において３５ｐｓ幅のレーザパルス
を供給する。シャッタ１１０が選択したパルスをミラー
１１５へ通過させ、そこから、パルスはビームスプリッ
タ１２０及び光学系１２５を介して集積回路（ＩＣ）装
置１３０のゲート電極によって影響される半導体活性領
域１２８上へ通過される。信号供給源が短いデューティ
サイクルの方形波信号を７６＋△ｆＭＨｚの周波数で該
導体へ印加させ、尚△ｆは小さな値である。周波数差△
ｆは該導体上の繰返し信号と相対的にレーザパルスをス
キャンするためにレーザパルス周波数と印加した方形波
信号との間に「ビート（うなり）」を発生する。図２を
参照して以下に説明するように、該導体上の電圧は該導
体へ入射するレーザ光のどれほどが反射され且つどれほ
どが吸収されるかを決定する。反射されたホトンはビー
ムスプリッタ１２０を介して検知器回路１３５へ通過さ
れ、そこで該ホトンはホトダイオード１４０によって検
知される。検知器回路１３５は位相感応性整流器回路１
４５へ検知器信号を供給する。

【０００３】模式的にホトダイオード１５０として示し
てある基準検知器は、シャッタ１１０からの入射光パル
スを検知し且つ位相感応性整流器１４５のアナログマル
チプレクサ１５５へ基準信号Ｒｅｆを供給する。位相感
応性整流器は波形出力信号を発生し、それはアナログ・
デジタル変換器１６０を介してディスプレイ１６５へ供
給される。表示された信号波形はＩＣ１３０の導体１２
８上に存在する方形波信号の時間拡張ファクシミリであ
る。

【０００４】図２乃至４は図１の従来の装置の動作原理
を模式的に示してある。レーザ供給源１０５が、ＩＣ１
３０のゲート電極２００におけるシリコンのバンドギャ
ップエネルギに近い１０５３ｎｍの波長においてレーザ
パルスを供給する。該パルスは、シリコンはこの波長の
光に対して実効的に透明であるので、ＩＣ１３０のシリ
ン基板２０５の薄くした領域を介してゲート電極２００
へ印加させることが可能である。シリコン基板によるホ
トンの吸収は、ゲート電極上の電圧によって修正され
る。その効果は電界強度が最も強い半導体接合を横断し
て最も強い。反射されたホトンは該薄くしたシリコン基
板を介して及びビームスプリッタ１２０を介して通過
し、次いでホトダイオード１４０によって検知される。
図３は２つの状態、即ちゲート電極が電圧Ｖ１にある場
合及びゲート電極が電圧Ｖ２にある場合におけるゲート
電極２００においてのシリコン（即ち、伝導帯ＣＢと価
電子帯ＶＢとの間のエネルギギャップ）のバンドギャッ
プエネルギ（ｅＶ）を示している。電圧Ｖ１において
は、活性領域のバンドギャップエネルギはＥ１＝ｈνで
あり、それは入射ホトンのエネルギより僅かに低いもの
である。入射ホトンは活性領域における電子によって吸
収され且つ吸収されなかったホトンは反射される。ゲー
ト電極２００が電圧Ｖ２にある場合には、活性領域のバ
ンドギャップエネルギはＥ２＝ｈ（ν＋△ν）であり、
それは入射ホトンのエネルギよりも大きいものである。
従って、電子はバンドギャップＢＧのものよりも低いエ
ネルギレベルを有するホトンを吸収することは不可能で
あるので、入射ホトンはゲート電極の電子によって反射
される。反射されたホトンは基板２０５を介し且つビー
ムスプリッタ１２０を介してホトダイオード１４０ヘ通
過し、ホトダイオード１４０はゲート電極の電圧によっ
て変調された検知器信号を発生する。この変調はゲート
電圧（ゲート電圧は典型的な回路において１乃至３Ｖの
間である）における１Ｖ変化に対して１乃至２パーツパ
ーミリオン（ｐｐｍ）の程度である。

【０００５】レーザ供給源１０５によって発生されたホ
トンは、狭いバンドにわたるエネルギ範囲を有してい
る。その範囲内において、反射されたホトンの量はゲー
ト電極２００の電圧に依存する。ゲート電極２００の電
圧がレベルＶ１とレベルＶ２との間で変調されると、反
射されたホトンの量が変化し、且つ検知器信号も変調さ
れる。図４はエネルギＥの関数として赤外線吸収ＩＲ
Ａｂｓにおける変化を概念的に示している。ゲート電極
２００の電圧をレベルＶ１とレベルＶ２との間で変化さ
せることは、敏感にシリコンバンドギャップエネルギレ
ベルをシフトさせ、従ってホトンの吸収を変調させる。
これはフランツ−ケルディッシュ効果である。例えば、
Ｎ．Ｓｅｌｉｇｅｒ ｅｔ ａｌ．著「ＭＯＳＦＥＴに
おける裏側レーザプローブ信号の研究（Ａ Ｓｔｕｄｙ
ｏｆ Ｂａｃｋｓｉｄｅ Ｌａｓｅｒ−Ｐｒｏｂｅ
Ｓｉｇｎａｌｓ ｉｎ ＭＯＳＦＥＴｓ）」、電子装置
の電子及び光学ビームテストに関する第５回欧州会議、
予備的プロシーディングズ、１９９５年８月２７−３０
日、ドイツ、バパタールを参照すると良い。

【０００６】図５は、図１の装置での信号採取のノイズ
限界を示している。固定したサンプリング方法を使用し
ている。ライン５００はレーザ供給源１０５によって発
生された７６ＭＨｚのパルス率における３５ｐｓサンプ
リングパルスのトレインを示している。導体１２８上で
サンプルされる信号はほぼ同一の長さのデューティサイ
クルを有しているので、約１３ｎｓのパルス繰返し期間
とすることが可能である。この波形はノイズを有してい
るので、サンプリングレーザパルスはより低い周波数で
チョップされる。ライン５０５は１０ｐｓの周期を有す
るシャッタ１１０によって発生された１００ｋＨｚレー
ザチョップ基準を示している。ライン５１０はノイズを
有する結果的に得られたチョッピングされたレーザパル
スを示している（縮尺通りではない）。レーザパルスが
通過される時に得られるレーザ信号（例えば、インター
バル５２０期間中の検知器信号）からレーザがチョップ
オフされる間に（例えば、インターバル５１５期間中の
検知器信号）、位相感応性整流器１４５が検知器信号の
ノイズを減算する。ノイズはランダムなものであるか
ら、ノイズの相殺は不完全なものである。図５の方法
は、例えば図１の装置における導体１２８へ印加される
方形波（７６＋△ｆＭＨｚ）等の短いデューティサイク
ルの繰返し信号の採取のためには許容可能な場合があ
る。然しながら、この簡単なノイズ相殺方法は、ＩＣ内
に存在する典型的な波形を回復させるために不当に長い
信号平均時間となる。

【０００７】電子回路の電気光学的サンプリングに対し
てその他の公知な方法が存在している。例えば、Ｂｌｏ
ｏｍ ｅｔ ａｌ．の米国特許第４，６８１，４４９
号、Ｈｅｉｎｒｉｃｈ ｅｔ ａｌ．の米国特許第４，
７５８，０９２号、及びＨ．Ｋ． Ｈｅｉｎｒｉｃｈ
ｅｔ ａｌ．著「フリップチップ搭載型シリコンＶＬＳ
Ｉ回路における内部信号のピコ秒裏側光学的検知（Ｐｉ
ｃｏｓｅｃｏｎｄ， ｂａｃｋｓｉｄｅ ｏｐｔｉｃａ
ｌ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｓ
ｉｇｎａｌｓ ｉｎ ｆｌｉｐ−ｃｈｉｐ ｍｏｕｎｔ
ｅｄ ｓｉｌｉｃｏｎ ＶＬＳＩ Ｃｉｒｃｕｉｔ
ｓ）」、プレプリント、集積回路の電気的及び光学的ビ
ームテストに関する第３回欧州会議、イタリー、コモ、
１９９１年９月９−１１日、２６１頁以下を参照すると
良い。

【０００８】電子ビームテストプローブ信号の二重ゲー
ト型積分に対する方法も公知である。例えばＴａｋａｈ
ａｓｈｉ ｅｔ ａｌ．の米国特許第５，２１０，４８
７号を参照すると良い。然しながら、ＩＣのレーザパル
スサンプリングにおいてこのような方法を使用すること
は提案されていない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の点に
鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠
点を解消し、改良したレーザ電圧プローブ方法及び装置
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】本発明によれば、改良し
たレーザ電圧プローブ方法及び装置が提供される。即
ち、集積回路へ繰返し励起信号を印加する。一連のレー
ザパルスが発生され、且つ励起信号の各繰返し期間中の
選択した時間において該一連のレーザパルスから１個の
レーザパルスを採取する。その採取したレーザパルスを
導体上の電圧によって影響を受ける集積回路の半導体活
性領域へ印加する。該半導体活性領域からの反射ホトン
を検知して検知器信号を発生する。該検知器信号は、反
射ホトン及びノイズに依存する第一ゲート動作インター
バル期間中にサンプルを得且つノイズに依存する第二ゲ
ート動作インターバル期間中にサンプルを得るために、
半導体活性領域へのレーザパルスの印加と同期してサン
プルする。第一ゲート動作インターバル期間中に得たサ
ンプルを、第二ゲート動作インターバル期間中に得たサ
ンプルの逆数で積分してノイズ補償信号を表わす積分器
信号を発生する。この積分器信号はパルス対パルスレー
ザパワー変動に対して補償させることが可能である。

【００１１】

【発明の実施の形態】図６は、典型的なＩＣを診断する
場合に遭遇するような一層長いデューティサイクルの波
形を採取するためにどのようにして図５の従来方法を適
用するかを示している。この場合には、採取すべき信号
は１０μｓ乃至１００μｓ、典型的に約１０μｓの程度
のデューティサイクルを有している。波形中の与えられ
た点はこの期間中に一度サンプルされ、例えばライン６
００におけるパルスによって表わされている。レーザパ
ルスのサンプリングがライン６０５で示したように１０
０ｋＨｚの割合でチョッピングされる場合には、各１０
μｓサンプリング期間中に１個のサンプルがとられるに
過ぎない。ライン６１０はノイズの表示と共に、１個の
サンプリング期間６２０の期間中に発生する単一のサン
プリングパルス６１５を示している。位相感応性整流器
１４５が、レーザパルスが通過される場合に採取される
レーザ信号（例えば、インターバル６３０期間中の検知
器信号）からレーザがチョップオフされる場合の検知器
信号（例えば、インターバル６２５期間中の検知器信
号）のノイズを減算する場合には、ノイズが殆どで信号
は殆ど存在しない。このような長いデューティサイクル
採取からの信号パワーは非常に低いので、許容可能な信
号対雑音比を得るために充分な数のこのようなパルスを
平均化することは許容不可能な長い時間を必要とする。
図６の例においては、各１０ｐｓ期間で１個のサンプル
を取ることは、使用可能な信号対雑音比を得るために数
１０００秒に対する平均化を必要とする。このような方
法で典型的なＩＣ導体から完全な波形を採取することは
実際的ではない。

【００１２】図７は本発明に基づくレーザ電圧プローブ
システム７００の主要な要素を模式的に示している。本
システムは、改良した信号採取技術を組み込んだ図２に
示したようなレーザパルスサンプリング技術を効果的に
使用している。テスト中のＩＣ装置（ＤＵＴ）７０５が
従来のテストシステム７２０のテストヘッド７１５へ接
続しているロードボード７１０上に担持されている。信
号パターンがテストシステム７２０によってＤＵＴ７０
５へ印加される。レーザサブシステム７２５が光学的パ
ルスＯＰを発生し、それらは光学顕微鏡７３０及び赤外
線（ＩＲ）対物鏡７３５を介してＤＵＴ７０５内の興味
のある領域へ印加される。該パルスをＤＵＴ７０５の裏
側を介してＤＵＴ７０５のゲート、導体又はその他の構
成体へ印加させることが可能であり、特に、ＤＵＴ７０
５が正面側からこのような構成体へのアクセスが制限さ
れている「フリップチップ」構成のものである場合にそ
のことが言える。

【００１３】ＤＵＴ７０５から反射されたホトンはホト
ダイオード７４５へ通過され、ホトダイオード７４５は
エレクトロニクスサブシステム７５０の信号処理ＳＰ部
分へ対応する検知器信号を供給する。エレクトロニクス
サブシステム７５０はレーザパルストレインとのテスト
システム７２０の同期のためにレーザサブシステム７２
５から時間基準信号ＴＲを受取るデジタル時間ベースＤ
Ｔ部分を含んでいる。エレクトロニクスサブシステム７
５０のシステム制御ＳＣ部分は、レーザサブシステム７
２５の動作を制御し、例えば、レーザサブシステム７２
５は光学顕微鏡７３０への光学パルスを選択的に通過さ
せるためのポッケル（Ｐｏｋｅｌ）セル等のパルス採取
器を有することが可能である。電荷結合素子（ＣＣＤ）
は光学顕微鏡７３０を介してＤＵＴ７０５の映像を有し
ており、且つＤＵＴ７０５の画像を捕獲するためにエレ
クトロニクスサブシステム７５０内のフレームグラバー
ＦＧへビデオ信号ＶＩＤを供給する。その画像はディス
プレイスクリーン７６０を有するコンピュータワークス
テーション７５５を使用して表示させることが可能であ
る。ホトダイオード検知器信号から発生した波形もディ
スプレイスクリーン７６０上に表示させることが可能で
ある。光学顕微鏡７３０はエレクトロニクスサブシステ
ム７５０のステージコントローラＳｔＣ部分によって制
御されるＸ−Ｙステージ７６５上に装着されている。光
学顕微鏡７３０はディスプレイスクリーン７６０上のビ
デオ画像を観察することによってＤＵＴ７０５と相対的
に位置決めさせることが可能である。ディスプレイスク
リーン７６０はウインドウに分解して示されている。夫
々のウインドウはＤＵＴ７０５のビデオ画像、レーザ光
学パルスでサンプリングすることによって採取したＤＵ
Ｔ７０５の導体上の波形、ＤＵＴ７０５のＣＡＤレイア
ウトデータ、ＤＵＴ７０５の回路模式図等を表示するた
めに使用することが可能である。

【００１４】図８は本発明に基づく二重ゲート型積分方
法を示している。この方法は、図７のアーキテクチュア
を持ったシステム内で実現することが可能である。説明
の便宜上、完全なるシステムの制御線及びその他の特徴
は図８には示していない。

【００１５】自走モードロック型発生器８００は、例え
ば、３５ｐｓの周期で７６ＭＨｚの繰返し周波数におい
て１０５３ｎｍのパルスを発生させる。システムコント
ローラに応答する電気光学的パルス採取器８０５は、Ｉ
Ｃ７０５のサンプリングのために選択したレーザパルス
を通過させることを可能とする。選択されたパルスはリ
フレクタ８１０、ビームスプリッタ８１５及び光学系８
２０を介してＩＣ７０５へ印加される。ＩＣ７０５から
反射されたホトンは、光学系８２０及びビームスプリッ
タ８１５を介して、例えば、抵抗８３５と直列なホトダ
イオード８３０を具備する検知器回路８２５へ通過す
る。検知器回路８２５は以下に説明する目的のために検
知器信号をゲート動作回路８４０へ供給する。ゲート動
作回路８４０は、模式的に８４５で示した同調可能な遅
延を具備するタイミング基準信号ＴＲｅｆによって制御
される。この同調可能な遅延は、ゲート動作パルスを時
間的に検知器パルスと整合させるために使用される。ゲ
ート動作回路８４０からの信号は積分器８５０において
平均化される。積分器８５０からの波形出力は、更に、
平均化され且つ所望により表示させることが可能であ
り、且つ必要な場合には、スイッチ８９０の動作によっ
て積分器はリセットされる。レーザ発生器８００からの
タイミング基準信号Ｔ Ｒｅｆが時間ベース回路８５５
へ供給され、該回路はテストシステム７２０の励起供給
源８６０のタイミングを制御する。励起供給源８６０は
ロードボード７１０を介してＩＣ７０５を駆動する。

【００１６】ゲート動作回路８４０は第一の制御可能な
スイッチ８６５を有しており、それは、閉成されると、
増幅器８７０からの検知器信号を適宜の非反転利得＋Ｇ
を有する積分器８５０へ通過させる。ゲート動作回路８
４０は第二の制御可能なスイッチ８７５を有しており、
それは、閉成されると、増幅器８８０から適宜の反転利
得−Ｇを具備する積分器８５０へ検知器信号を通過させ
る。ゲート動作回路８４０は第三の制御可能なスイッチ
８８５を有しており、それは閉成されると、ヌル（零）
信号を積分器８５０へ通過させる。

【００１７】動作について説明すると、ＤＵＴ７０５
は、発生器８００のレーザパルスと同期された励起供給
源８６０からの繰返しテスト信号パターンによって励起
される。採取器制御信号は、ＤＵＴ７０５の導体のサン
プリングのためにパルス採取器８０５によって通過され
るべきレーザパルスを選択する。ＤＵＴ７０５から反射
されたホトンは、検知器回路８２５からの検知器信号を
変調させ、それはゲート回路８４０へ通過される。

【００１８】ゲート回路スイッチ８６５，８７５，８８
５の制御を図９に示してある。ライン９００は、レーザ
サンプリングパルスが予測される場合には、短いインタ
ーバル９５０，９５５等の間スイッチ８６０が閉成され
て、検知器信号を＋１の利得を具備する積分器８５０へ
通過させることを示している。そうでない場合には、ス
イッチ８６５は開成（Ｏ）状態に維持される。スイッチ
８６５が閉成されるインターバル期間中、積分器８５０
へ通過される検知器信号は信号情報及びノイズを含んで
いる。ライン９０５は、このノイズを補償するために、
スイッチ８７５が同等のインターバル９６０，９６５等
の間閉成（Ｃ）され、従ってノイズのみを含む検知器信
号の部分が−１の利得を具備する積分器８５０へ通過さ
れることを示している。ライン９１０は、ライン９００
及び９０５のサンプリングインターバルの間において、
スイッチ８８５が閉成され積分器８５０へ入力をナル即
ち零とさせることを示している。サンプリングインター
バル９５０，９５５，９６０，９６５等の期間中、スイ
ッチ８８５は開成（Ｏ）されて、検知器信号が積分器８
５０へ通過することを可能とさせる。サンプリングイン
ターバルの適切なタイミングは実質的にノイズ（雑音）
を相殺させる。例えば、インターバル９６０及び９６５
が密接にインターバル９５０及び９５５を夫々追従する
場合には、サンプルされた信号＋雑音から減算されたサ
ンプルされたノイズは信号＋ノイズのノイズ成分に密接
に一致する。図９の二重ゲート型方法は、例えば、米国
特許第５，２１０，４８７号（その特許の図９及びそれ
と関連する説明を参照）における電子ビームプローブシ
ステムについて記載されている二重ゲート動作方法に匹
敵する。勿論、例えば米国特許第５，２１０，４８７号
の図１０及び１２に関する電子ビームプローブシステム
について説明されているゲート動作方法等のその他のサ
ンプリング関係を使用することも可能である。米国特許
第５，２１０，４８７号の図１２の方法においては、ノ
イズサンプリングインターバルの期間は、信号＋ノイズ
サンプリングインターバルの期間と異なっており、且つ
その差を補償する利得が適用される。

【００１９】説明の便宜上、積分器８５０はアナログ回
路として図８に模式的に示してある。このような回路
は、リセットスイッチ及び検知器信号サンプリングイン
ターバルの適宜の制御によって波形をサンプルするため
に使用することが可能である。即ち、ＤＵＴ７０５上の
繰返し波形における与えられた点において取られた充分
な検知器信号サンプルが積分される場合には、その結果
得られる測定値はアナログ・デジタル変換器へ通過さ
れ、次いで、表示及び／又はその後のデジタル信号平均
化のために格納される。その測定プロセスは繰返し波形
内の各点に対して繰返し行なわれる。

【００２０】積分器８５０は所望によりデジタル積分器
と置換させることが可能である。この場合には、積分の
前に検知器信号がデジタル化され、且つ積分はデジタル
回路又はプログラム可能なデジタル信号プロセサにおい
て実行することが可能である。例えば、米国特許第５，
２１０，４８７号の図１１に関して説明されているデジ
タル信号処理方法を参照すると良い。デジタル積分は、
公知のマルチサンプリング技術を使用することを可能と
し、その場合には、ＤＵＴ波形内の複数個の点における
サンプルが波形の各繰返し期間中にとられる。多数のこ
のような繰返しにわたって波形内の任意の与えられた点
において取られるサンプルが平均化されてその点に対す
る測定値が発生される。マルチサンプリングは、波形の
各繰返し期間中に波形内の各点におけるサンプルを積分
することによって、波形採取時間を減少させる利点を有
している。

【００２１】ＹＬＦ又はＹＡＧ供給源等のモードロック
型レーザパルス発生器の場合には、パルス毎にパワーが
変化する場合がある。ゲート動作されるレーザパルスで
測定される効果は導体上の電圧によって影響される半導
体活性領域におけるホトン吸収である。測定される効果
は弱く、且つ測定はパルス毎のパワーの変動によって悪
影響を受ける場合がある。図８の方法は、このような変
動を補償するために集積することが可能である。

【００２２】図１０は本発明に基づいてレーザ雑音（ノ
イズ）を相殺させる二重ゲート型積分技術１０００を示
している。尚、同一の構成要素には同一の参照番号を付
してある。検知器回路８２５からの検知器信号が、図８
の装置における如く、ゲート動作回路８４０及び積分器
８５０等の二重ゲート動作積分器１００５へ供給され
る。ビームスプリッタ１０１０は各レーザパルスの一部
を検知器回路１０１５を基準とするレーザパワーとして
通過させる。検知器回路１０１５は二重ゲート動作積分
器１００５と同等の二重ゲート動作積分器１０２０へレ
ーザパワー基準信号を供給する。二重ゲート動作積分器
１００５及び１０２０は、上述したように、同調可能な
遅延８４５からのタイミング基準信号によって制御され
る。二重ゲート動作積分器１００５は上述したように雑
音を補償した信号を発生する。二重ゲート動作積分器１
０２０は雑音を補償したレーザパワー基準信号Ｌ Ｒｅ
ｆを発生し、該信号はスケーリング要素１０２５へ供給
される。スケーリング要素１０２５はスケーリング乗数
を用意し、それはホトダイオード及びレーザ雑音特性に
依存してパルス毎又は複数個のパルスにわたって平均化
させることにより、レーザパルスパワーにおける変動を
補償する。例えば、スケーリング要素１０２５は、各レ
ーザパルスに対して、現在のレーザパルスに対する実際
のレーザパルスパワーによって割算したある時間インタ
ーバルにわたっての平均レーザパルスパワーに等しい乗
数を用意することが可能である。二重ゲート動作積分器
１００５からの雑音を補償した信号は、乗算器１０３０
におけるスケーリング乗数によって乗算される。図１１
は本発明に基づくレーザ雑音相殺を具備する別の二重ゲ
ート型積分装置１１００を示している。この場合には、
差動増幅器回路１１０５が二重ゲート動作積分器１０２
０によって発生されるレーザ基準信号と二重ゲート動作
積分器１００５によって発生される測定信号との間の差
をとる。差動増幅器回路１１０５からのこの差信号はパ
ルス毎にレーザパルスパワー変動を補償されている。

【００２３】当業者にとって明らかなように、図１０−
１１におけるようなレーザパワー変動の正規化は例えば
デジタル信号プロセサにおいてハードウエア又はソフト
ウエアで実現することが可能である。

【００２４】レーザパワー基準信号は種々の態様で発生
させることが可能である。例えば、レーザパルスの小さ
な部分をレーザパワー基準を発生するために分割し、且
つ測定を行なうためにＩＣへ通過させることが可能であ
る。振幅における差は、利得を変化させることによって
補償することが可能である。レーザパワー基準は、別法
として、別個のビームスプリッタ８１０からではなくレ
ーザ発生器８００から直接的にとることが可能である
（例えば、レーザ発生器８００内のミラーから）。

【００２５】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来技術のレーザ電圧プローブ装置を示した
概略図。

【図２】 図１の装置の動作原理を示した概略図。

【図３】 図１の装置の動作原理を示した概略図。

【図４】 図１の装置の動作原理を示した概略図。

【図５】 図１の装置における信号採取における雑音制
限を示した概略図。

【図６】 図５の従来技術をどのようにしてより長いデ
ューティサイクル波形の採取のために適用することが可
能であるかを示した概略図。

【図７】 本発明に基づくレーザ電圧プローブシステム
の主要な構成要素を示した概略図。

【図８】 本発明に基づく二重ゲート型積分技術を示し
た概略図。

【図９】 本発明に基づいて図８の装置のゲート回路ス
イッチがどのように制御されるかを示した概略図。

【図１０】 本発明に基づくレーザノイズ相殺技術を具
備する二重ゲート型積分技術を示した概略図。

【図１１】 本発明に基づくレーザノイズ相殺技術を具
備する別の二重ゲート型積分技術を示した概略図。

【符号の説明】

７００ レーザ電圧プローブシステム ７０５ テスト中のＩＣ装置（ＤＵＴ） ７１０ ロードボード ７１５ テストヘッド ７２０ テストシステム ７２５ レーザサブシステム ７３０ 光学顕微鏡 ７３５ 赤外線対物鏡 ７４５ ホトダイオード ７５０ エレクトロニクスサブシステム ７５５ コンピュータワークステーション ７６０ ディスプレイスクリーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケニス ウィルシャー アメリカ合衆国， カリフォルニア 94301， パロ アルト， エマーソン ストリート 1085

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 集積回路の導体の電圧を測定する方法に
   おいて、 （ａ）集積回路へ繰返し励起信号を印加し、 （ｂ）一連のレーザパルスを発生し、 （ｃ）各励起信号の繰返し期間中における選択した時間
   においてレーザパルスを採取し、 （ｄ）前記導体上の電圧によって影響される前記集積回
   路の半導体活性領域へ前記採取したレーザパルスを印加
   し、 （ｅ）検知器信号を発生するために前記半導体活性領域
   から反射されたホトンを検知し、 （ｆ）反射ホトン及びノイズに依存する第一ゲート動作
   インターバル期間中にサンプルを得且つノイズに依存す
   る第二ゲート動作インターバル期間中にサンプルを得る
   ために、前記半導体活性領域へのレーザパルスの印加と
   同期して検知器信号をサンプリングし、 （ｇ）前記第一ゲート動作インターバル期間中に得たサ
   ンプルを前記第二ゲート動作インターバル期間中に得た
   サンプルの逆数で積分してノイズ補償信号を表わす積分
   器信号を発生させる、上記各ステップを有することを特
   徴とする方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記集積回路が基板
   を有しており、ステップ（ｄ）が前記基板を介して前記
   半導体活性領域へ採取したレーザパルスを印加させるこ
   とを特徴とする方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、更に、前記第
   一ゲート動作インターバルと前記第二ゲート動作インタ
   ーバルとの間においてヌル信号を積分するステップを有
   することを特徴とする方法。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のうちのいずれか１項に
   おいて、更に、レーザパルスパワーにおける変動に対し
   前記積分器信号を補償することを特徴とする方法。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記積分器信号の補
   償は、レーザパルスをサンプリングしてレーザパルスパ
   ワー基準信号を発生し、前記レーザパルスパワー基準信
   号からスケーリング乗数を用意し、且つ前記積分器信号
   へ前記スケーリング乗数を乗算させることを特徴とする
   方法。
6. 【請求項６】 請求項４において、前記積分器信号の補
   償は、レーザパルスをサンプリングしてレーザパルスパ
   ワー基準信号を発生し、且つ前記積分器信号と前記基準
   信号との間の差を表わす差信号を用意することを特徴と
   する方法。
7. 【請求項７】 集積回路の導体上の信号を測定する装置
   において、 （ａ）集積回路へ繰返し励起信号を印加するテストシス
   テム、 （ｂ）一連のレーザパルスを発生するレーザ発生器、 （ｃ）前記励起信号の各繰返し期間中における選択した
   時間においてレーザパルスを採取するパルス採取器、 （ｄ）前記採取したレーザパルスを前記導体上の電圧に
   よって影響を受ける前記集積回路の半導体活性領域へ印
   加させるためのレーザ光学的カラム、 （ｅ）検知器信号を発生するために前記半導体活性領域
   から反射されたホトンを検知する検知器回路、 （ｆ）反射されたホトン及びノイズに依存する第一ゲー
   ト動作インターバル期間中にサンプルを得且つノイズに
   依存する第二ゲート動作インターバル期間中にサンプル
   を得るために、前記導体へのレーザパルスの印加に同期
   して検知器信号をサンプリングするゲート動作回路、 （ｇ）ノイズ補償信号を表わす積分器信号を発生するた
   めに、第一ゲート動作インターバル期間中に得たサンプ
   ルを第二ゲート動作インターバル期間中に得たサンプル
   の逆数で積分する積分器、を有することを特徴とする装
   置。
8. 【請求項８】 請求項７において、更に、レーザパルス
   パワー変動を補償する補償器を有することを特徴とする
   装置。
9. 【請求項９】 請求項８において、前記補償器が、レー
   ザパルスパワー基準信号を発生するためにレーザパルス
   をサンプリングするための検知器、前記レーザパルスパ
   ワー基準信号に応答しスケーリング乗数を用意するスケ
   ーラー、前記スケーリング乗数で前記積分器信号を乗算
   する乗算器、を有することを特徴とする装置。
10. 【請求項１０】 請求項８において、前記補償器が、レ
    ーザパルスパワー基準信号を発生するためにレーザパル
    スをサンプリングする検知器、及び積分器信号と基準信
    号との間の差を表わす差信号を用意するための積分器、
    を有することを特徴とする装置。