JPH0766036B2 - Integrated circuit test method and test apparatus - Google Patents
Integrated circuit test method and test apparatusInfo
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- JPH0766036B2 JPH0766036B2 JP60039897A JP3989785A JPH0766036B2 JP H0766036 B2 JPH0766036 B2 JP H0766036B2 JP 60039897 A JP60039897 A JP 60039897A JP 3989785 A JP3989785 A JP 3989785A JP H0766036 B2 JPH0766036 B2 JP H0766036B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の属する分野〕 本発明は、電子ビーム試験装置を用いる集積回路(IC)
の試験において、試験対象集積回路の故障の有無及びそ
の存在箇所を容易に、かつ高精度に検出するための集積
回路の試験方法およびその試験方法の実施に直接使用す
る試験装置に関するものである。Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an integrated circuit (IC) using an electron beam test apparatus.
The present invention relates to an integrated circuit test method for easily and highly accurately detecting the presence / absence of a failure in an integrated circuit under test and its location, and a test apparatus used directly for carrying out the test method.
集積回路の大規模・複雑化に伴い、ゲート/ピン比が数
千にも達する状況となつた今日、外部ピンのみから信号
の授受を行なうことにより試験を実行する従来型の大規
模集積回路(LSI)試験装置と、これを前提にした故障
シミユレーシヨン法とでは、LSI内部の故障箇所を発見
する故障診断は不可能になつてきた。故障シミユレーシ
ヨン法は、単一縮退故障という極めて単純な過程をおい
た診断法であるにもかかわらず、計算時間がゲート数の
3乗に比例するため、数Kゲート以上のLSIになると、
実質的に実行不可能になるのである。With the scale and complexity of integrated circuits increasing, the gate / pin ratio has reached a level of thousands, and today's large-scale integrated circuits that perform tests by exchanging signals only from external pins ( It has become impossible to detect failures inside LSIs by using the (LSI) test equipment and the failure simulation method based on this. Although the fault simulation method is a diagnostic method that has a very simple process of single stuck-at fault, since the calculation time is proportional to the cube of the number of gates, it becomes an LSI with several K gates or more.
It becomes virtually infeasible.
これに応えるものとして登場した電子ビーム試験装置
(EBT)は、LSIの内部動作を観測しうるため有力なツー
ルであるが、実用するためには観測される数千〜数万の
配線の認識方法−各配線図形と回路図上のノードとの対
応付け−が確立されていなくてはならない。そのために
は、LSIの設計資源を活用することが不可欠で、従来のE
BTのようなスタンドアロン型の装置では手に負えない。The electron beam test equipment (EBT) that appeared as a response to this is a powerful tool because it can observe the internal operation of the LSI, but in order to put it into practical use, it is a method of recognizing the thousands of wirings observed. -Association between each wiring pattern and the node on the circuit diagram- must be established. For that purpose, it is indispensable to utilize the design resources of LSI.
Stand-alone devices like the BT are unwieldy.
ところで、BETにはつの使用法がある。1つは故障した
集積回路(IC)の故障箇所・故障原因を追及する「故障
診断」用の使い方であり、もう1つはICの内部動作状態
を評価する「動作解析」のための使い方である。ICの開
発初期において試作されてくるのは、ほとんどの場合故
障を多く含んだ動かないICばかりである。従つて、EBT
の用途はまず故障診断用であるべきであるが、従来のEB
Tはほとんどが「動作解析」の目的で使われるいわゆる
ストロボSEMであつた。ストロボSEMは、サンプリング・
オツシロスコープと同様に、高速で変化する繰返し波形
の観測を目的とするツールであるため、精密な測定がで
きる反面、測定に時間を要する。従つて、不特定多数の
配線電位を測定して、その中から故障箇所を検出する故
障診断には本来不向な装置である。また、IC表面に保護
膜がかかつた状態では正確な測定ができないため、良品
選別試験などの製造ラインでの試験には適用できなかつ
た。このため、主にICの研究開発の補助手段としてのみ
使われているのが実状であつた。By the way, BET has two uses. One is to use it for "fault diagnosis" to investigate the failure location and cause of the faulty integrated circuit (IC), and the other is to use it for "motion analysis" to evaluate the internal operating state of the IC. is there. In the early stages of IC development, most of the prototypes are immovable ICs that contain many failures. Therefore, EBT
Should be used for failure diagnosis first, but conventional EB
T was mostly a so-called strobe SEM used for the purpose of "motion analysis". Strobe SEM is
Like the oscilloscope, it is a tool for observing repetitive waveforms that change at high speed, so it can perform precise measurements, but it takes time to perform the measurements. Therefore, the device is originally unsuitable for failure diagnosis in which an unspecified number of wiring potentials are measured and a failure location is detected. In addition, since accurate measurement cannot be performed with the protective film on the surface of the IC, it was not applicable to tests on the manufacturing line such as non-defective product selection test. For this reason, it was actually used only as an auxiliary means for IC research and development.
以上述べたように、故障シミユレーシヨン法はもはや使
用できず、又それに代わるものとして期待されるEBTも
ほとんどスタンドアロン型ストロボSEMであつたため、
大規模・複雑化したLSI、特に繰返しが少なく配線の複
雑な論理LSIの故障診断に使用できる技術は従来はかつ
と言つてよい。As mentioned above, the fault simulation method can no longer be used, and the EBT expected to replace it is almost a stand-alone strobe SEM.
The technology that can be used for fault diagnosis of large-scaled and complicated LSIs, especially logic LSIs that have a low number of repetitions and have complicated wiring, is conventional.
本発明はこれらの問題点を解決するため、少ない試験回
数で故障の診断・検出能力を向上させる電子ビームを用
いた集積回路の試験方法と、その試験方法の実施に直接
使用する集積回路の試験装置を提供するものである。In order to solve these problems, the present invention solves these problems by testing a method of testing an integrated circuit using an electron beam, which improves the ability to diagnose and detect a fault with a small number of tests, and a test of an integrated circuit directly used to implement the testing method. A device is provided.
第一の目的は、走査型電子顕微鏡を用いて集積回路の表
面配線電位を測定するいわゆる電子ビーム試験装置を、
電子計算機上のCAD(Computer Aided Design)システム
と結合することにより、測定結果の比較判定用に該集積
回路(DUT:Device Under Test)の設計データを活用
し、故障箇所の存在を配線単位で発見しうるようにする
ことである。The first purpose is to provide a so-called electron beam test apparatus for measuring the surface wiring potential of an integrated circuit using a scanning electron microscope.
By connecting to a CAD (Computer Aided Design) system on an electronic computer, design data of the integrated circuit (DUT: Device Under Test) is used for comparison judgment of measurement results, and the existence of a fault location is found in wiring units. To be able to do so.
第二の目的は、開発の初期段階に多く見られる縮退故障
(配線のシヨートやオープンのとき特徴的に現れるよう
な“0"又は“1"に論理値が固定して変化しない故障)の
発見を容易にするため、診断結果を論理タイムチヤート
の形で出力することである。The second purpose is the discovery of stuck-at faults (faults where the logic value is fixed and does not change to "0" or "1" that appears characteristically when the wiring is short or open) that are often seen in the early stages of development. In order to facilitate the above, the diagnostic result is output in the form of a logical time chart.
第三の目的は、表面に絶縁保護膜(パツシベーシヨン
膜)のついた集積回路の試験を可能にすることである。The third purpose is to enable testing of an integrated circuit having an insulating protective film (passivation film) on the surface.
第四の目的は、順次回路を含む集積回路を測定対象と
し、多数のテスト信号を印加した後に一度だけ測定・照
合を行なつて、故障の波及・残存効果があるかどうかを
調べることにより故障の有無を検出する、検出率の高い
良品選別試験法を提供することである。The fourth purpose is to measure an integrated circuit including a sequential circuit, measure and collate only once after applying a large number of test signals, and check if there is a ripple effect or residual effect of the failure. The purpose of the present invention is to provide a non-defective product screening test method with a high detection rate that detects the presence or absence of
第1図は、本発明による集積回路の試験法を実行するた
めの、電子ビーム試験装置の1例を示す構成図である。
ホストコンピユータ10上のテスト信号(TP:Test Patter
n)作成プログラム13で作成したTP系列を制御コンピユ
ータ3を介してテスト信号供給装置6に転送する。この
TP系列は試験対象IC1の機能チエツクを行なうための論
理シミユレーシヨン用TPでも良いし、ICの機能にかかわ
らず大量に発生したランダムTP系列であつても良い。ま
た、作成箇所はホストコンピユータ10上でなく、制御コ
ンピユータ3上であつても良いし、他の発生装置、すな
わち他の試験装置内のテスト信号発生器から供給された
ものであつても良い。テスト信号供給装置6は、入力さ
れたTP系列を定められたタイミングで連続的にICソケツ
ト23を介して試験対象IC1に供給する機能と、設定され
た任意の時刻に、そのときの各信号値を保持したまま停
止しうる機能とを備えたものでなくてはならない。FIG. 1 is a block diagram showing an example of an electron beam test apparatus for executing a test method for an integrated circuit according to the present invention.
Test signal on the host computer 10 (TP: Test Patter
n) Transfer the TP series created by the creation program 13 to the test signal supply device 6 via the control computer 3. this
The TP series may be a TP for logic simulation for performing the function check of the IC1 to be tested, or may be a large number of random TP series generated regardless of the function of the IC. Further, the creation location may be on the control computer 3 instead of on the host computer 10 or may be provided by another generator, that is, a test signal generator in another test apparatus. The test signal supply device 6 has a function of continuously supplying the input TP series to the test target IC1 through the IC socket 23 at a predetermined timing, and at each set time, at each signal value at that time. Must be provided with a function capable of stopping while holding.
試験対象IC1は表面に保護膜をかぶつたものであつても
良いが、まず保護膜のない場合を考える。本発明による
第1の試験法においては、試験対象IC1表面の観測エリ
アの数を少数に限定する。観測エリアの設定は以下の方
法で行なう。The test target IC1 may have a protective film on its surface, but first consider the case without a protective film. In the first test method according to the present invention, the number of observation areas on the surface of the IC1 to be tested is limited to a small number. The observation area is set by the following method.
LSI試験装置を用いた試験の結果に基づき、設計上・プ
ロセス上予測される問題の箇所を中心に回路図上で測定
箇所を選定する。次に、観測エリア決定プログラム12を
起動し、回路図上の測定したいゲートの端子名や配線ネ
ツト番号36(第4図参照)を入力すると、端末デイスプ
レイ2上に対応するネツト番号を有する配線位置が表示
されるので、これらを効率よく含むように観測エリアを
決定する。観測エリアが定まると、本プログラムはその
エリアの中心座標を制御コンピユータ3に知らせ、モー
タ25を駆動してXYステージ22をその位置に移動させる。Based on the results of the test using the LSI test equipment, select the measurement points on the circuit diagram centering on the problematic points predicted in the design and process. Next, start the observation area determination program 12, enter the terminal name of the gate you want to measure on the circuit diagram and the wiring net number 36 (see Fig. 4), and enter the wiring position with the corresponding net number on the terminal display 2. Is displayed, so the observation area is determined so that these are included efficiently. When the observation area is determined, this program informs the control computer 3 of the center coordinates of the area and drives the motor 25 to move the XY stage 22 to that position.
試験対象IC1にTP系列を順次印加し、各状態で一定時間
保持する。各TPごとに、走査回路4が動作して電子ビー
ム21をその観測エリア全体にわたつてラスタ・スキヤン
すると、それに同期した画像二値化回路5が働いて二次
電子検出器24により検出される電位コントラスト信号を
あるしきい値のもとで二値化し、各サンプル点の論理値
(0または1)を求める。配線論理値測定プログラム15
の働きにより、これらの測定論理値は制御コンピユータ
3を介してホストコンピユータ10に転送され、測定論理
値フアイル7内に格納される。サンプル点数にもよる
が、二値化回路の代わりにA/Dコンバータを置き、アナ
ログ信号である電位コントラスト信号をデジタル化する
だけで制御コンピユータを介してホストコンピユータに
転送し、ホストコンピユータ上で特別に用意した二値化
プログラムを用いて二値化しても良い。ただし、二値化
回路を用いる方が高速で効率が良い。The TP series is sequentially applied to the test IC1, and each state is maintained for a certain period of time. For each TP, the scanning circuit 4 operates and raster-scans the electron beam 21 over the entire observation area, and the image binarization circuit 5 in synchronization with it operates to be detected by the secondary electron detector 24. The potential contrast signal is binarized under a certain threshold value, and the logical value (0 or 1) of each sample point is obtained. Wiring logical value measurement program 15
These measured logic values are transferred to the host computer 10 via the control computer 3 and stored in the measured logic value file 7. Depending on the number of sample points, an A / D converter is placed instead of the binarization circuit, and the analog voltage contrast signal is transferred to the host computer via the control computer only by digitizing it, and the special signal is sent on the host computer. It may be binarized by using the binarization program prepared in. However, it is faster and more efficient to use the binarization circuit.
サンプル点数は観測エリアサイズと配線幅に応じて決め
られる。1配線幅内に2〜3のサンプル点がはいる数が
1つの目安である。例として配線幅3μmのICを考える
と、エリアサイズ500μm角の場合には、512×512が適
当なサンプル点数である。The number of sample points is determined according to the observation area size and the wiring width. One guideline is the number of 2-3 sample points within one wiring width. Considering an IC with a wiring width of 3 μm as an example, when the area size is 500 μm square, 512 × 512 is an appropriate number of sample points.
第2図は、測定の結果得られた測定電位マツプ40であ
る。これは、走査型電子顕微鏡20により測定される二次
元電位コントラスト信号を画像二値化回路5を介して一
定のタイミングで取り込むことにより得られた、“0"又
は“1"からなる時系列信号を、そのタイミングに応じた
間隔で二次元的に並べ、“0"の点上に中塗りの微少な矩
形を置くことで映像化したものである。41はローレベル
の論理値をもつ配線図形である。測定電位マツプ40から
「測定論理マツプ」42(第3図)を作成するには、ホス
トコンピユータ10上で測定論理マツプ作成プログラム16
を起動し、回転や倍率の補正をした後、測定電位マツプ
にメデイアン・フイルタ等のフイルタ処理を施してノイ
ズを除去する。次に、配線の周辺を抽出して配線を矩形
に置き換える。その際、設計データベース30内のレイア
ウト情報33から得られる配線幅、配線ピツチ等の設計ル
ールが役に立つ。以上で第3図に示されるような、論理
値0の配線矩形43から成る「測定論理マツプ」42が作成
される。FIG. 2 shows a measured potential map 40 obtained as a result of the measurement. This is a time-series signal consisting of "0" or "1" obtained by taking in a two-dimensional potential contrast signal measured by the scanning electron microscope 20 through the image binarization circuit 5 at a constant timing. Are two-dimensionally arranged at intervals according to the timing, and a small rectangle with a middle coating is placed on the point of "0" for visualization. Reference numeral 41 is a wiring pattern having a low level logical value. To create a "Measurement logic map" 42 (Fig. 3) from the measurement potential map 40, use the measurement logic map creation program 16 on the host computer 10.
After starting up and correcting the rotation and the magnification, the measured potential map is filtered by a median filter or the like to remove noise. Next, the periphery of the wiring is extracted and the wiring is replaced with a rectangle. At that time, design rules such as wiring width and wiring pitch obtained from the layout information 33 in the design database 30 are useful. As described above, the "measurement logic map" 42 including the wiring rectangle 43 having the logic value 0 is created as shown in FIG.
比較・照合の対象となる「設計論理マツプ」44は、CAD
システム11と接続された設計データベース30から得られ
る回路記述情報32・配線図形情報34・シミユレーシヨン
情報35とから作成される。これは、観測エリアに相当す
る枠内に最上層の配線図形を並べ、論理シミユレーシヨ
ンの結果得られる論理期待値に従つて、“色付け”した
ものである。例えば、期待値が“0"の配線図形と“1"の
配線図形の色を変えたり、描く線の種類を変えたりす
る。第4図に設計データベースの構造を示す。本設計デ
ータベースには、論理シミユレータ31、回路記述情報3
2、レイアウト情報33、配線図形情報34、シミユレーシ
ヨン情報35の5つが少なくとも必要である。さらに、3
2,33,34の間に相互リンクがとられていることが必要で
ある。ここでは、配線の共通の認識番号であるネツト番
号36を介して論理回路上のノードとマスクパタン上の配
線図形との対応がつけられている。設計論理マツプ44
は、対応する観測エリアを示す枠内に、シミユレーシヨ
ン結果の論理値を重畳した配線図形を描いたものであ
る。第5図に設計論理マツプ44の例を示す。論理値を容
易に判別しうるように、論理値1の図形は45で示すよう
に例えば点線で、論理値0の図形は46で示すように例え
ば実線で表示される。The "design logic map" 44, which is the object of comparison and verification, is CAD
It is created from circuit description information 32, wiring figure information 34, and simulation information 35 obtained from the design database 30 connected to the system 11. In this method, the wiring patterns of the uppermost layer are arranged in a frame corresponding to the observation area, and "colored" according to the logic expected value obtained as a result of the logic simulation. For example, the color of the wiring figure having the expected value “0” and the wiring figure having the expected value “1” is changed, or the type of the drawn line is changed. Fig. 4 shows the structure of the design database. This design database contains a logic simulator 31, circuit description information 3
2. At least five items of layout information 33, wiring pattern information 34, and simulation information 35 are required. In addition, 3
There must be a mutual link between 2,33,34. Here, the node on the logic circuit and the wiring figure on the mask pattern are associated with each other through the net number 36 which is a common identification number of the wiring. Design logic map 44
Shows a wiring figure in which the logical value of the simulation result is superimposed in the frame indicating the corresponding observation area. FIG. 5 shows an example of the design logic map 44. In order to easily discriminate the logical value, the graphic of the logical value 1 is displayed by, for example, a dotted line as indicated by 45, and the graphic of the logical value 0 is displayed by, for example, a solid line as indicated by 46.
次に「測定論理マツプ」42と「設計論理マツプ」44とを
重ね合わせる。XYステージ22には±20μm程度の位置決
め誤差があるので、後者を前者に比べて各辺とも50μm
程度大きめにとれば、前者は必ず後者の中に含まれる事
になる。EBTによる測定は必ずいくつかの定まつた倍率
で行なうことにし、各倍率に対する正しい補正量を求め
ておけば、あとはどの観測エリアからどの倍率で論理マ
ツプを得ても、測定論理マツプ42と設計論理マツプ44は
平行移動のみで重ね合わせが可能である。Next, the “measurement logic map” 42 and the “design logic map” 44 are superposed. Since the XY stage 22 has a positioning error of about ± 20 μm, the latter is 50 μm on each side compared to the former.
If taken to be somewhat large, the former will always be included in the latter. EBT measurement must always be performed at several fixed magnifications, and if the correct correction amount for each magnification is obtained, then no matter what observation area and which magnification map is obtained, the measurement logic map 42 The design logic map 44 can be superposed only by translation.
重ね合わせの方法としては次の方法がある。測定論理マ
ツプ42と設計論理マツプ44の両方から適当な長さ(両端
ともエリアのへりにかからないもの)の配線を一本ずつ
選び、両者が重なると仮定して平行移動を行ない、測定
論理マツプに現れた他の配線につき、重なりの全長を求
める。重なり長が最大のとき、正しく重ね合わされたと
判定する。重ね合わせの結果47を第6図に示す。ただ
し、重なり長/全配線長で定義される重なり比率が例え
ば80%以下のときは、測定論理マツプ不良と判定して、
「測定エラー」を出力する。The following methods are available for superimposing. From the measurement logic map 42 and the design logic map 44, select one wiring of an appropriate length (one that does not touch the edge of the area at both ends), perform parallel movement assuming that they overlap, and make a measurement logic map. For the other wiring that appears, find the total length of overlap. When the overlap length is maximum, it is determined that the overlaps have been made correctly. The result 47 of superposition is shown in FIG. However, if the overlap ratio defined by the overlap length / total wiring length is, for example, 80% or less, it is judged as a measurement logic map failure and
Outputs "measurement error".
重ね合わせは1つのTP系列ごとに1回でよい。重ね合わ
せに成功したら、各配線ごとに各テスト信号に対する論
理値をチエツクし、期待値と測定値が不一致のものにつ
いては、その配線図形に斜線を施して判別し易くする。
48は期待値0に対して測定値が1であつた配線図形、49
は期待値1に対し、測定値が0であつた配線図形を示
す。印加TP系列に対し、一度でも論理不一致が発生した
配線については、そのネツト番号と両論理値を第7図に
示すようにタイムチヤート50の形で出力する。第7図に
おいて、51は測定値、52は期待値である。これによりEB
Tをロジツク・アナライザとして使用できる。タイムチ
ヤート形式の出力により縮退故障の確認は極めて容易に
行なえる。故障診断用EBTは主に縮退故障の検出を目的
としたものであるため、この出力方法を用いることによ
り、その機能を最大限に発揮できる。Only one superimposition is required for each TP series. If the superposition is successful, the logic value for each test signal is checked for each wiring, and if the expected value and the measured value do not match, the wiring pattern is shaded to facilitate discrimination.
48 is a wiring pattern whose measured value is 1 against expected value 0, 49
Shows a wiring figure whose measured value was 0 with respect to expected value 1. With respect to the wiring that has a logic mismatch even once with respect to the applied TP series, the net number and both logic values are output in the form of time chart 50 as shown in FIG. In FIG. 7, 51 is a measured value and 52 is an expected value. This makes EB
T can be used as a logic analyzer. The stuck-at fault can be confirmed very easily by the output in the time chart format. Since the fault diagnosis EBT is mainly intended for detecting stuck-at faults, its function can be maximized by using this output method.
本発明による第2の試験法においては、表面保護用の絶
縁膜がかぶつたICを試験対象とする。配線の上に絶縁膜
がかかつていると、DCモードでは、絶縁膜に電子が補足
されて帯電するチヤージ・アツプ効果のため、電位コン
トラストが1〜2秒の時定数で削滅するという現象が起
こる。従つて、定常的な観察はできないが、TPを変化さ
せるたびに上記時定数より短かい時間、例えば0.5秒以
内に画像データを採取すれば、電位変化した配線の論理
値を求めることが可能である。そこでまず、観測エリア
内に現れる全配線の初期論理値を求め、TPを変えるごと
に変化した分の論理値を書きかえるようにすれば、各TP
に対する全配線の論理値変化を求めることができる。初
期論理値は、電子ビームの走査を開始した1画面目に画
像データを取り込み、二値化すれば、求めることができ
る。従って、表面保護膜がある場合でも、第1の試験法
と同じく、シミユレーシヨン結果との比較や論理タイム
チヤート出力が可能である。勿論保護膜がない場合に比
べ、二値化誤差は増すが、実用上問題ない量である。発
明者らが行なつた実験によれば、この測定は絶縁膜1μ
m程度についているときでも可能であるので、表面にSi
O2,PSG等の保護膜がついている状態でも、少なくとも上
部2層の配線論理値の測定は十分可能である。In the second test method according to the present invention, an IC covered with an insulating film for surface protection is used as a test object. When the insulating film is overlaid on the wiring, in the DC mode, a phenomenon occurs in which the potential contrast is ablated with a time constant of 1 to 2 seconds due to a charge-up effect in which electrons are captured and charged in the insulating film. . Therefore, although it is not possible to perform steady observation, if the image data is collected within a time shorter than the above time constant, for example, 0.5 seconds each time TP is changed, it is possible to obtain the logical value of the wiring with the changed potential. is there. Therefore, first of all, if the initial logical value of all the wirings appearing in the observation area is obtained and the logical value changed for each TP is rewritten,
It is possible to obtain the change in the logical value of all wirings with respect to. The initial logical value can be obtained by taking in the image data on the first screen where the electron beam scanning is started and binarizing it. Therefore, even when the surface protective film is provided, the comparison with the simulation result and the logical time chart output are possible as in the first test method. Of course, the binarization error is increased as compared with the case where the protective film is not provided, but the amount is practically no problem. According to an experiment conducted by the inventors, this measurement was performed with an insulating film of 1 μm.
It is possible even when it is about m, so Si on the surface
Even with a protective film such as O 2 or PSG, it is possible to measure the wiring logical values of at least the upper two layers.
EBTはLSI内部の観測ができる代わりに、テスト時間が長
いのが欠点である。観測エリアサイズを500μm角とし
た場合、10mm角のチツプに対してはエリア総数20×20=
400となる。ホストコンピユータに大型機を用いたとし
ても1エリア当りの測定・照合時間は約30秒を要するた
め、テスト時間は1TP当り200分となる。従つて、画像デ
ータ収集の対象となるTPの数を出来るだけ少なくする必
要がある。ところで、設計・プロセス共に確立した技術
を使つて集積回路を大量に生産する製造ラインでの試験
では、故障の存在箇所が不特定で、しかも存在しても1
箇所程度と少ない故障を検出できなくてはならない。そ
のためには、ここで使われる試験装置は、大量のTPを高
速で印加する能力と、そのいずれのTPにおいて発生した
故障であつても検出しうる能力をもつたものでなくては
ならない。従つて、本発明による第3の試験法において
は、製造ラインでの良品選別用試験に適用するため、試
験対象ICに一定の長さのTP系列を印加した後、その最終
印加状態でTPを固定し、そのICの全表面を測定・照合す
ることを基本とする。ここでは、試験対象ICが順序回路
であることを仮定している。順序回路であれば、一連の
TP系列印加時に途中のTPに対して論理不一致箇所が発生
すれば、その影響は最後まで回路内のどこかに残るはず
である。従つて、順序回路の故障検出の目的には、EBT
による画像データの収集は、全TP系列を印加した後に1
回だけ行なえば良い。従来のLSI試験装置と違つて、そ
の影響が外部出力端子に現れなくとも検出できるので、
検出率は格段に向上する。組み合わせ回路の場合には、
途中のTPに対して発生した故障の影響はTPを変えると残
らないが、今日故障診断が問題となつている数K〜数+
KゲートのLSIが組み合わせ回路のみということはあり
えないため、考慮しなくてよい。The drawback of EBT is that it can observe the inside of the LSI, but the test time is long. If the observation area size is 500 μm square, the total area is 20 × 20 = for a 10 mm square chip.
It will be 400. Even if a large machine is used as the host computer, the measurement / verification time per area requires about 30 seconds, so the test time is 200 minutes per TP. Therefore, it is necessary to reduce the number of TPs targeted for image data collection as much as possible. By the way, in a test in a manufacturing line where a large amount of integrated circuits are produced using the technology that has been established in both design and process, the location of the failure is unspecified and even if
It is necessary to be able to detect faults in a few places and few. To do so, the test equipment used here must have the ability to apply a large amount of TP at high speed and the ability to detect even a failure that has occurred in any of the TPs. Therefore, in the third test method according to the present invention, in order to apply to the non-defective product selection test in the manufacturing line, after applying a TP series of a certain length to the IC to be tested, TP is applied in the final applied state. It is basically fixed and the whole surface of the IC is measured and collated. Here, it is assumed that the IC under test is a sequential circuit. If it is a sequential circuit, a series of
If a logical mismatch occurs for the TP in the middle when applying the TP series, the effect should remain somewhere in the circuit until the end. Therefore, for the purpose of failure detection of sequential circuits, EBT
Image data collection by 1 after applying all TP series
You only have to do it once. Unlike conventional LSI test equipment, the effect can be detected even if it does not appear on the external output terminal.
The detection rate is significantly improved. In the case of combinational circuits,
The influence of the failure that occurred on the TP in the middle does not remain when the TP is changed, but the number K to the number + where the failure diagnosis is a problem today
It is not possible that the K-gate LSI is only a combinational circuit, so it need not be considered.
故障診断を行ないたい場合には、故障の発見されたICに
つき、全TP数Nの半分N/2の所でTPを止め、同様の測定
を行なう。そこですでに故障が発見された場合には、さ
らにその半分(N/4)の所で同様の測定を行なう。N/2パ
タン目で故障が発見されなかつたときには、3N/4の所で
測定を行なう。このようにして二分法で試験を繰返して
いけば、log2Nの回数で故障箇所を突き止めることがで
きる。If you want to make a fault diagnosis, stop the TP at half N / 2 of the total TP number N for the IC where the fault is found, and perform the same measurement. If a failure is already found there, the same measurement is performed at half of that (N / 4). If no failure is found at the N / 2 pattern, measure at 3N / 4. In this way, if the test is repeated by the dichotomy method, the failure location can be located by the number of log 2 N.
本発明による集積回路の試験法は、EBTによるDCモード
での故障診断を狙いとしたものである。その全体を貫く
特長は、 1) LSIの故障診断を行なうのに、膨大な計算時間を
要するため実行不可能になりつつある故障シミユレーシ
ヨンを行なう必要がなく、論理シミユレーシヨンのみで
足りること 2) 従来の故障診断法では全く扱えなかつた多重故障
の解析が可能であること であつて、これ自体集積回路の故障診断の分野に大革新
をもたらすものである。The test method of the integrated circuit according to the present invention is aimed at the failure diagnosis in the DC mode by the EBT. The features that penetrate the whole are: 1) It is not necessary to perform failure simulation that is becoming infeasible because it takes a huge amount of calculation time to perform LSI fault diagnosis, and only logic simulation is sufficient. The fact that fault diagnosis methods can analyze multiple faults, which cannot be handled at all, is itself a major innovation in the field of fault diagnosis of integrated circuits.
DCモードで試験を行なう理由は、開発の初期段階で発生
する0固定・1固定といつた縮退故障(主に設計ミス、
マスク不良、配線のシヨート、段差切れなどに起因す
る)は、ほとんどDCモードでも検出できるからである。
ACモードの代わりにDCモードで試験することにより、装
置が簡単になるばかりでなく、さらに次のような利点が
得られる。The reason for conducting the test in DC mode is that 0 fixed / 1 fixed and degenerate failures that occur in the early stages of development (mainly due to design mistakes,
This is because most of them can be detected even in the DC mode.
Testing in DC mode instead of AC mode not only simplifies the device, but it also provides the following benefits:
i) 画質が良い(S/Nが高い) ii) 低い電圧測定精度が問題にならない iii) 表面に保護膜がかかつていても測定できる iv) 下層配線電位の測定が出来る 以下順に説明する。i)は、DCモードでは電子ビームを
連続的に照射できるので、当然である。照射によるダメ
ージは、電子ビームの加圧電圧を低く、例えば1KV以下
にすれば問題にならない。ii)はEBTに本質的な問題で
ある。EBTの最大の問題は電圧測定精度が低いことで、
測定点から飛び出した二次電子の軌跡が測定点周辺の電
位変動により影響を受ける「局所電界効果」のため、絶
対電圧誤差は0.5Vにも達する。従つて、ストロボSEMの
ようにAC(ストロボ)モードで電圧の波形測定を行なう
場合には大問題となる。しかし、DCモードでの論理値測
定では、あるしきい値に対して0か1かの二値判定さえ
できれば良いので、TTLやMOSなど論理振幅が1V以上ある
デバイスを扱う限り問題にならない。i) Image quality is good (S / N is high) ii) Low voltage measurement accuracy is not a problem iii) Measurement is possible even if the surface has a protective film iv) Measurement of lower layer wiring potential is explained in order below. It is natural that i) can be continuously irradiated with an electron beam in the DC mode. Damage caused by irradiation does not pose a problem if the pressure voltage of the electron beam is low, for example, 1 KV or less. ii) is an essential problem for EBT. The biggest problem with EBT is its low voltage measurement accuracy,
The absolute voltage error reaches 0.5V due to the "local electric field effect" in which the trajectory of the secondary electrons jumping out from the measurement point is affected by the potential fluctuation around the measurement point. Therefore, when measuring the voltage waveform in the AC (strobe) mode like the strobe SEM, it becomes a big problem. However, in the logical value measurement in the DC mode, it suffices to be able to make a binary judgment of 0 or 1 with respect to a certain threshold value, so it does not matter as long as a device having a logical amplitude of 1 V or more such as TTL or MOS is used.
iii)とiv)は絶縁膜を介しての電圧測定に関する問題
である。AC(ストロボ)モードでは、配線の上に絶縁膜
がかかつていると、キヤパシタンスを介して電圧を測定
するのと等価になり、微分波形をみることになる。そし
てその容量分が場所により、また素子ごとに異なる状況
では、正確な波形測定は困難である。容量の効果を減ら
すには、波形変化の時定数より短かい時間内にデータを
サンプリングすれば良い。そのため、高速でパルスビー
ムの位相を変化させる高速位相走査法も提案されている
が、エネルギー分析器が追従できないという問題があ
る。従つて、ストロボSEMでは表面に保護膜のついたIC
の測定は実用になつていない。しかし、すでに述べたよ
うに、DCモードでの論理値測定ならこの点も問題になら
ない。保護膜がついたICの試験ができることは、製造ラ
インでの良品選別試験に適用するための不可欠の条件で
ある。iii) and iv) are problems related to voltage measurement through an insulating film. In AC (strobe) mode, if there is an insulating film on the wiring, it is equivalent to measuring the voltage via capacitance, and you will see the differential waveform. In the situation where the capacitance varies depending on the place and each element, accurate waveform measurement is difficult. In order to reduce the effect of the capacitance, data may be sampled within a time shorter than the time constant of waveform change. Therefore, a high-speed phase scanning method that changes the phase of the pulse beam at high speed has been proposed, but there is a problem that the energy analyzer cannot follow it. Therefore, the strobe SEM has an IC with a protective film on its surface.
The measurement of is not practical. However, as already mentioned, this point does not matter if the logical value measurement is in DC mode. The ability to test ICs with a protective film is an indispensable condition for applying to the non-defective product selection test on the manufacturing line.
以上述べたように、本発明は、集積回路の規模の増大に
伴い、ほとんど不可能となつていた集積回路の故障診断
の分野に、規模によらない画期的な故障診断技術を提供
するとともに、製造ラインでの試験にも高精度な故障検
出技術を提供するもので、半導体産業界に与える影響は
極めて大である。As described above, the present invention provides an epoch-making failure diagnosis technique independent of the scale in the field of integrated circuit failure diagnosis that has become almost impossible with the increase in the size of the integrated circuit. It also provides highly accurate failure detection technology for testing on the manufacturing line, and its impact on the semiconductor industry is extremely large.
第1図は電子ビーム試験装置の構成例、第2図は測定電
位マツプ、第3図は測定論理マツプ、第4図は設計デー
タベースの構造、第5図は設計論理マツプ、第6図は測
定・設計両論理マツプの重ね合わせ結果、第7図は論理
タイムチヤートをそれぞれ示す。 1……測定対象IC、2……端末デイスプレイ、3……制
御コンピユータ、4……走査回路、5……画像二値化回
路、6……テスト信号供給装置、7……測定論理値フア
イル、10……ホストコンピユータ、11……CADシステ
ム、12……観測エリア決定プログラム、13……テスト信
号作成プログラム、14……設計論理マツプ作成プログラ
ム、15……配線論理値測定プログラム、16……測定論理
マツプ作成プログラム、17……論理値照合プログラム、
20……走査型電子顕微鏡、21……電子ビーム、22……XY
ステージ、23……ICソケツト、24……二次電子検出器、
25……モータ、30……設計データベース、31……論理シ
ミユレータ、32……回路記述情報、33……レイアウト情
報、34……配線図形情報、35……シミユレーシヨン情
報、36……配線ネツト番号、40……測定電位マツプ、41
……論理値0の配線図形、42……測定論理マツプ、43…
…配線矩形、44……設計論理マツプ、45……論理値1の
図形、46……論理値0の図形、47……測定・設計両論理
マツプの重ね合わせ結果、48……論理不一致の図形(期
待値0に対し測定値1)、49……論理不一致の図形(期
待値1に対し測定値0)、50……タイムチヤート、51…
…測定値、52……期待値FIG. 1 is a configuration example of an electron beam test apparatus, FIG. 2 is a measurement potential map, FIG. 3 is a measurement logic map, FIG. 4 is a design database structure, FIG. 5 is a design logic map, and FIG. 6 is measurement.・ As a result of superposition of both design logic maps, Fig. 7 shows the logic time charts. 1 ... IC to be measured, 2 ... Terminal display, 3 ... Control computer, 4 ... Scanning circuit, 5 ... Image binarization circuit, 6 ... Test signal supply device, 7 ... Measurement logical value file, 10 …… Host computer, 11 …… CAD system, 12 …… Observation area determination program, 13 …… Test signal creation program, 14 …… Design logic map creation program, 15 …… Wiring logic value measurement program, 16 …… Measurement Logical map creation program, 17 ... Logical value matching program,
20 …… Scanning electron microscope, 21 …… Electron beam, 22 …… XY
Stage, 23 …… IC socket, 24 …… Secondary electron detector,
25 …… motor, 30 …… design database, 31 …… logic simulator, 32 …… circuit description information, 33 …… layout information, 34 …… wiring figure information, 35 …… simulation information, 36 …… wiring net number, 40 …… Measured potential map, 41
...... Wire pattern with logical value 0, 42 …… Measurement logic map, 43…
… Wiring rectangle, 44 …… Design logic map, 45 …… Logic value 1 figure, 46 …… Logic value 0 figure, 47 …… Measurement and design both logic map overlay results, 48 …… Logic mismatched figure (Measured value 1 against expected value 0), 49 ... Logically mismatched figure (measured value 0 against expected value 1), 50 ... Time chart, 51 ...
… Measured value, 52 …… Expected value
Claims (4)
積回路DUTにテスト信号供給回路から一定の長さのテス
ト信号系列を順次印加し、 走査型電子顕微鏡により測定される二次元アナログ画像
信号を画像二値化回路を介して一定のタイミングで取り
込んで、各格子点上の画像信号を“1"、又は“0"の論理
値に変換することにより得られる、測定論理値の二次元
分布を示す「測定論理マップ」を作成し、 前記DUTの配線図形情報をもとにして論理シミュレート
することにより得られる各配線の論理期待値とから、前
記測定論理マップ内の各格子点がとるべき論理期待値の
二次元分布を示す「設計論理マップ」を作成し、 前記測定論理マップと前記設計論理マップとを、比較・
照合することにより前記測定論理値と前記設計論理値と
が異なる配線を抽出し、前記測定論理値と前記設計論理
値とが異なる配線の前記測定論理値と前記設計論理値
を、一方の座標軸に前記両論理値、他方の座標軸にテス
ト信号印加時間をとった論理タイムチャートとして出力
させることを特徴とする集積回路の試験方法。1. A two-dimensional analog image signal measured by a scanning electron microscope by sequentially applying a test signal sequence of a fixed length from a test signal supply circuit to a measurement target integrated circuit DUT installed in the scanning electron microscope. A two-dimensional distribution of measured logical values, which is obtained by taking in the image at a fixed timing via the image binarization circuit and converting the image signal on each grid point into a logical value of "1" or "0". "Measurement logic map" is created, and each grid point in the measurement logic map is taken from the logic expected value of each wiring obtained by performing logic simulation based on the wiring graphic information of the DUT. Create a “design logic map” showing a two-dimensional distribution of expected power values, and compare and compare the measurement logic map and the design logic map.
By extracting the wiring that the measurement logical value and the design logical value are different by collating, the measurement logical value and the design logical value of the wiring that the measurement logical value and the design logical value are different, on one coordinate axis A method for testing an integrated circuit, comprising outputting as a logical time chart in which the two logical values and the test signal application time are taken on the other coordinate axis.
スト信号供給回路より印加するテスト信号を順次変化さ
せるごとに、該絶縁膜を介して観測される電位変化の発
生した配線像が再び消える以前の時間内に画像信号を採
取することを特徴とする前記特許請求の範囲第1項記載
の集積回路の試験方法。2. Each time a test signal applied from a test signal supply circuit is sequentially changed to a DUT having an insulating film attached to its surface, a wiring image in which a potential change observed through the insulating film is generated again. The method for testing an integrated circuit according to claim 1, wherein the image signal is sampled within a time before it disappears.
回路より一定の長さのテスト信号系列を印加した後、そ
の最終印加状態にテスト信号を固定して得られる測定論
理マップと、対応する設計論理マップとを、比較・照合
することを特徴とする前記特許請求の範囲第2項記載の
集積回路の試験方法。3. A measurement logic map obtained by applying a test signal sequence of a fixed length from the test signal supply circuit to a DUT including a sequential circuit, and then fixing the test signal in the final applied state, The method for testing an integrated circuit according to claim 2, wherein the design logic map is compared and collated.
内に配置した測定対象集積回路DUTに予め決められたタ
イミングでテスト信号を連続的にテスト信号供給回路に
よりICソケットを介して供給する手段、画像二値化回
路、を具備し、 測定対象集積回路DUTの設計データ記憶手段、 前記走査型電子顕微鏡により測定される二次元アナログ
画像信号を前記画像二値化回路を介して一定のタイミン
グで取り込んで、各格子点上の画像信号を“1"、又は
“0"の論理値に変換し、測定論理値の二次元分布を示す
「測定論理マップ」を作成する測定論理マップ作成手
段、 前記測定論理マップに対応して前記設計データから読み
だされた該DUTの配線図形情報をもとにして各配線の論
理期待値を論理シミュレートにより得る手段、 前記各配線の論理期待値をもとに前記測定論理マップ内
の各格子点がとるべき論理期待値の二次元分布を示す
「設計論理マップ」を作成する設計論理マップ作成手
段、 前記測定論理マップと前記設計論理マップとを、比較・
照合することにより前記測定論理値と前記設計論理値と
が異なる配線を抽出する手段、 前記測定論理値と前記設計論理値とが異なる配線の回路
ネット番号と、前記測定論理値と前記設計論理値をテス
ト信号印加時間と対応付けた時刻とともに出力させる手
段、とから構成されることを特徴とする集積回路の試験
装置。4. A means for continuously supplying a test signal to a scanning electron microscope and a measurement target integrated circuit DUT arranged in the scanning electron microscope at a predetermined timing by a test signal supply circuit through an IC socket. , An image binarization circuit, design data storage means of the measurement target integrated circuit DUT, a two-dimensional analog image signal measured by the scanning electron microscope at a constant timing via the image binarization circuit A measurement logic map creating means for capturing and converting the image signal on each grid point into a logic value of "1" or "0" and creating a "measurement logic map" showing a two-dimensional distribution of measurement logic values, Means for obtaining a logic expected value of each wiring by logic simulation based on the wiring figure information of the DUT read from the design data corresponding to the measurement logic map, and also the logic expected value of each wiring. And a design logic map creating means for creating a "design logic map" showing a two-dimensional distribution of logic expected values that each lattice point in the measurement logic map should take, comparing the measurement logic map and the design logic map.・
A means for extracting a wiring whose measurement logic value and said design logic value are different by collating, a circuit net number of a wiring whose measurement logic value and said design logic value are different, said measurement logic value and said design logic value And a means for outputting with the time associated with the test signal application time, a test apparatus for an integrated circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60039897A JPH0766036B2 (en) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | Integrated circuit test method and test apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61198069A JPS61198069A (en) | 1986-09-02 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
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1985
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS61198069A (en) | 1986-09-02 |
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