(57)【要約】【課題】電源電圧や電源電流の変化が微小であり、通常のＯＢＩＲＣＨ法では解析が困難な故障を解析する半導体集積回路の故障解析装置、方法を提供する。【解決手段】半導体集積回路の出力端子の電圧を測定する電圧測定部と、半導体集積回路の内部回路であって出力端子に接続される内部回路の状態を設定するテストパターンを半導体集積回路に与えるテストパターン発生部と、レーザービームを内部回路の所定の領域に対して走査しながら照射し、照射された部分の抵抗値を変化させるレーザー走査部と、レーザー走査部及び電圧測定部と連動し、レーザービームを照射したときに、出力端子の電圧の変化したレーザービームの照射位置を検出して表示する故障位置表示部と、を備える。【選択図】図１
2012173103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定半導体集積回路の出力端子の電圧を測定する電圧測定部と、
前記被測定半導体集積回路の内部回路であって前記出力端子に接続される内部回路の状態を設定するテストパターンを前記被測定半導体集積回路に与えるテストパターン発生部と、
レーザービームを前記内部回路の所定の領域に対して走査しながら照射し、照射された部分の抵抗値を変化させるレーザー走査部と、
前記レーザー走査部及び前記電圧測定部と連動し、レーザービームを照射したときに、前記出力端子の電圧の変化したレーザービームの照射位置を検出して表示する故障位置表示部と、
を備えることを特徴とする半導体集積回路の故障解析装置。
【請求項２】
前記レーザーを照射された領域の前記被測定半導体集積回路の画像データを取得する画像取得部をさらに備え、
前記故障位置表示部は、前記出力端子の電圧の変化したときのレーザービームの照射位置を前記画像取得部が取得した前記内部回路の画像に重ね合わせて表示することを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路の故障解析装置。
【請求項３】
前記内部回路が、増幅回路を含み、前記電圧測定部は、前記出力端子に出力される前記増幅回路の出力電圧を測定することを特徴とする請求項１又は２記載の半導体集積回路の故障解析装置。
【請求項４】
前記テストパターン発生部は、前記増幅回路が前記所定の領域に配置されている回路又は配線の信号を増幅して前記出力端子に出力するモードに設定するテストパターンを発生することを特徴とする請求項３記載の半導体集積回路の故障解析装置。
【請求項５】
前記レーザー走査部が照射するレーザービームが赤外線レーザーであることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の半導体集積回路の故障解析装置。
【請求項６】
前記画像データ取得部は、前記レーザービームの反射光、及び／又は、前記半導体集積回路のレイアウト設計データ、を前記画像データとして取得し、
前記故障位置表示部は、前記出力端子の電圧の変化したときのレーザービームの照射位置を、前記レーザービームの反射光、及び／又は、前記半導体集積回路のレイアウト設計データ、に重ね合わせて表示することを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の半導体集積回路の故障解析装置。
【請求項７】
内部回路の微小な内部信号を増幅して外部端子へ出力する第１のモードを備えた半導体集積回路の故障解析方法であって、
前記半導体集積回路に対してテストパターンを与え、前記第１のモードに設定するステップと、
前記第１のモードを維持したまま、照射された部分の抵抗値を変化させるレーザービームを前記内部回路の所定の領域を走査ながら照射するステップと、
前記レーザービームの走査に連動して前記外部端子から出力される信号を測定し、前記レーザービームの照射位置と、前記外部端子の出力信号の変化から前記半導体集積回路の故障位置を特定するステップと、
を備えることを特徴とする半導体集積回路の故障解析方法。
【請求項８】
前記半導体集積回路は、複数の内部信号から選択した信号を増幅して出力する出力回路を備え、
前記テストモードに設定するステップは、前記テストパターンによって、前記複数の内部信号から特定の内部信号を増幅して出力するモードに設定することを特徴とする請求項７記載の半導体集積回路の故障解析方法。
【請求項９】
前記半導体集積回路は、
第１の電圧供給端子と第２の電圧供給端子との間に接続され、それぞれ異なる中間電圧を取り出す複数のタップが設けられた抵抗ストリングと、
前記複数のタップに接続され、入力データにより選択されたタップの電圧を出力するスイッチと、
前記スイッチの出力信号を増幅して前記外部端子へ出力する増幅回路と、
を含むＤＡコンバータを備え、
前記レーザービームを走査しながら照射する領域が、前記抵抗ストリングのタップと前記スイッチとを接続する配線が配置されている領域を含むことを特徴とする請求項７又は８記載の半導体集積回路の故障解析方法。
【請求項１０】
前記半導体集積回路は、
それぞれ前記スイッチと前記増幅回路と前記外部端子とを備え、前記各スイッチが共有する前記抵抗ストリングの前記複数のタップに並列に接続された複数のＤＡコンバータを備え、
前記レーザービームを走査しながら照射する領域が、前記複数のＤＡコンバータのうち前記レーザービームの走査に連動して出力される信号を測定する外部端子を備えるＤＡコンバータの前記スイッチと、前記抵抗ストリングのタップと、を接続する配線が配置されている領域を含むことを特徴とする請求項９記載の半導体集積回路の故障解析方法。
【請求項１１】
前記レーザービームが赤外線レーザーであることを特徴とする請求項７乃至１０いずれか１項記載の半導体集積回路の故障解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路の故障解析装置及び故障解析方法に関する。特にＯＢＩＲＣＨ法によりレーザービームを半導体集積回路に照射し、照射した箇所の抵抗値の変化により故障位置を解析する故障解析装置及び故障検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の故障解析方法として半導体集積回路の特定の箇所にレーザービームを照射し、特定の箇所を加熱することにより電源電流や電源電圧の変化を測定するＯＢＩＲＣＨ法（Optical Beam Induced Resistance Change method）が知られている。ＯＢＩＲＣＨ法による半導体集積回路の故障解析については、特許文献１、特許文献２に記載されている。
【０００３】
特許文献１には、赤外線ビームを半導体デバイスの被観測領域に照射し、この赤外線ビームの照射に伴ってこの半導体デバイスのグランド端子に現われる電流の変化を検出して故障箇所を特定する故障解析装置及び故障解析方法が記載されている。特許文献１には、照射するビームに可視光やイオンビームを用いずに赤外線レーザーを用いることにより、電子−正孔対が発生することや、照射箇所がスパッタにより破壊されることなく良好に観測できることが記載されている。
【０００４】
特許文献２には、光励起電流を生じさせる波長の第１の光を照射してｐｎ接合を含む回路配線に平衡電流を流し、第１の光が照射された領域内に光励起を生じさせない波長の第２の光ビームを照射し、その照射スポットにより局所的に加熱し、電源端子と接地端子間の電流を検出することにより照射スポット内の故障箇所を特定する半導体装置の検査方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３１６２６６号公報
【特許文献２】特開２００４−３２７８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以下の分析は、本発明によって与えられたものである。
【０００７】
特許文献１や特許文献２に記載されている従来のＯＢＩＲＣＨ法による故障解析方法は、いずれも故障箇所にレーザービームを照射して加熱し、故障箇所の抵抗値の変化に依存する電源電流又は、電源電圧の変化を検出することにより、故障箇所を特定する故障解析装置、故障解析方法である。
【０００８】
従って、故障箇所の発熱による抵抗値の変化が電源電流、電源電圧の変化として現れれば、故障箇所が特定できるが、故障箇所の抵抗値が変化しても、その抵抗値の変化によって、電源電流又は電源電圧が微小にしか変化しない場合には、故障を解析することができない。従って、特許文献１や特許文献２に記載されている従来のＯＢＩＲＣＨ法では、解析できる故障が限定される。抵抗値の変化が電源電流や電源電圧の変化となってはっきり現れない故障モードであっても、故障箇所を特定できるＯＢＩＲＣＨ法による故障解析装置、故障解析方法が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の視点によれば、被測定半導体集積回路の出力端子の電圧を測定する電圧測定部と、前記被測定半導体集積回路の内部回路であって前記出力端子に接続される内部回路の状態を設定するテストパターンを前記被測定半導体集積回路に与えるテストパターン発生部と、レーザービームを前記内部回路の所定の領域に対して走査しながら照射し、照射された部分の抵抗値を変化させるレーザー走査部と、前記レーザー走査部及び前記電圧測定部と連動し、レーザービームを照射したときに、前記出力端子の電圧の変化したレーザービームの照射位置を検出して表示する故障位置表示部と、を備える半導体集積回路の故障解析装置が提供される。
【００１０】
本発明の第２の視点によれば、内部回路の微小な内部信号を増幅して外部端子へ出力する第１のモードを備えた半導体集積回路の故障解析方法であって、前記半導体集積回路に対してテストパターンを与え、前記第１のモードに設定するステップと、前記第１のモードを維持したまま、照射された部分の抵抗値を変化させるレーザービームを前記内部回路の所定の領域を走査ながら照射するステップと、前記レーザービームの走査に連動して前記外部端子から出力される信号を測定し、前記レーザービームの照射位置と、前記外部端子の出力信号の変化から前記半導体集積回路の故障位置を特定するステップと、を備える半導体集積回路の故障解析方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の各視点によれば、半導体集積回路の故障について、従来のＯＢＩＲＣＨ法によっては、故障箇所の抵抗値の変化が電源電流又は電源電圧の変化に現れにくい箇所の故障であっても故障個所の抵抗値の変化を外部端子から観測できるので、故障箇所を特定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による故障解析装置のブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による故障解析方法の処理フローチャートである。
【図３】図１の変形例による故障解析装置のブロック図である。
【図４】ＬＣＤソースドライバの回路ブロック図である。
【図５】ＬＣＤソースドライバにおいて、階調配線間のショートが発生した状態を説明する図である。
【図６】一実施形態による故障解析装置により図５に示すＬＣＤソースドライバの出力端子電圧をモニタしたときの出力電圧を示す。
【図７】一実施形態による故障解析装置から出力される故障解析画像のイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態の概要について説明する。なお、概要の説明に付記した図面参照符号は専ら理解を助けるための例示であり、図示の態様に限定することを意図するものではない。
【００１４】
図１に示すように本発明の故障解析装置１０は、テストパターン発生部２と電圧測定部１を備える。テストパターン発生部２は、測定対象とする半導体集積回路１００に対してテストパターンを与え、半導体集積回路１００の出力端子から内部回路の状態を観測可能な状態に設定する。電圧測定部１は、半導体集積回路１００の出力端子の電圧を測定する。レーザー走査部３は、半導体集積回路１００の特定の領域にレーザービームを走査しながら照射する。半導体集積回路の内部回路のうち、レーザービームを照射された部分の素子は加熱により抵抗値が変化する。電圧測定部１では、レーザー走査部３の走査に連動して出力端子の電圧変化を観測する。電圧測定部１がレーザー装置部３の走査に連動した電圧変化を観測した場合には、故障位置表示部５は、電圧変化を観測したレーザービームの照射位置を表示する。
【００１５】
レーザービームの照射による抵抗値の変化によっては、電源電流や電源電圧に大きな変化が現れない故障モードであっても、レーザービームの照射位置と連動して出力端子の電圧が変化すれば、故障箇所を特定することが可能である。
【００１６】
本発明において下記の形態が可能である。
［形態１］第１の視点のとおりである。
［形態２］レーザーを照射された領域の被測定半導体集積回路１００の画像データを取得する画像取得部４、４ａをさらに備え、故障位置表示部５は、出力端子（図４のＳＲｑ端子等）の電圧の変化したときのレーザービームの照射位置を画像取得部が取得した内部回路の画像に重ね合わせて表示することが好ましい。
［形態３］（半導体集積回路１００の）内部回路が、増幅回路（図４のＡＲｑ等）を含み、電圧測定部１は、出力端子（図４のＳＲｑ等）に出力される増幅回路の出力電圧を測定することが好ましい。増幅回路を利用することにより、内部の微小な信号についてインピーダンス変換や電圧を増幅して外部から測定することができる。
［形態４］テストパターン発生部２は、増幅回路が（レーザービームが照射される）所定の領域に配置されている回路又は配線の信号を増幅して出力端子に出力するモードに設定するテストパターンを発生することが好ましい。
［形態５］レーザー走査部３が照射するレーザービームが赤外線レーザーであることが好ましい。赤外線レーザーであれば、レーザービームを照射してもＯＢＩＣ（Optical Beam Induced Current）電流が流れないのでＯＢＩＲＣＨ法による抵抗値の変化をより容易に測定することができる。
［形態６］画像データ取得部４、４ａは、レーザービームの反射光、及び／又は、半導体集積回路のレイアウト設計データ、を画像データとして取得し、故障位置表示部４、４ａは、出力端子の電圧の変化したときのレーザービームの照射位置を、レーザービームの反射光、及び／又は、半導体集積回路のレイアウト設計データ、に重ね合わせて表示することが好ましい。レーザービームの反射光、及び／又は、半導体集積回路の設計データを重ね合わせて表示することにより容易に半導体集積回路の故障位置を特定することができる。レーザービームの反射光、又は、設計データのどちらか一方のみを重ね合わせて表示してもよいと、両方と重ね合わせて表示できるようにしてもよい。
［形態７］第２の視点のとおりである。
［形態８］例えば図４に一例を示すように、半導体集積回路１００ａは、複数の内部信号（Ｖ１〜Ｖｎ）から選択した信号を増幅して出力する出力回路（ＷＲｑ、ＡＲｑ）を備え、テストモードに設定するステップは、テストパターンによって、複数の内部信号から特定の内部信号を増幅して出力するモードに設定することが好ましい。例えば、図４の例において、図５に示すような配線ショート故障が存在する場合、スイッチＷＲｑがＶｎ−５、またはＶｎ−６を選択するようにテストパターンによって設定すれば、レーザービームを故障箇所に照射したときに、ＳＲｑ端子から図６に示すような電圧変化が観測できる。
［形態９］例えば図４に一例を示すように、半導体集積回路１００ａは、第１の電圧供給端子ＶＨと第２の電圧供給端子ＶＬとの間に接続され、それぞれ異なる中間電圧（Ｖ１〜Ｖｎ）を取り出す複数のタップが設けられた抵抗ストリングと、複数のタップ（Ｖ１〜Ｖｎ）に接続され、入力データＤＲｑにより選択されたタップの電圧を出力するスイッチＷＲｑと、スイッチＷＲｑの出力信号を増幅して外部端子ＳＲｑへ出力する増幅回路ＡＲｑと、を含むＤＡコンバータを備え、レーザービームを走査しながら照射する領域が、抵抗ストリングのタップとスイッチＷＲｑとを接続する配線が配置されている領域を含むことが好ましい。例えば、Ｖ１〜Ｖｎのいずれかの配線が抵抗ストリングのタップとスイッチＷＲｑの間のいずれかの箇所で配線ショート故障が発生している場合には、当該配線領域についてレーザービームを走査し、外部端子ＳＲｑの電圧変化を測定することにより、故障箇所を特定することができる。
［形態１０］例えば図４に一例を示すように、半導体集積回路１００ａは、それぞれスイッチ（ＷＬ１〜ＷＬｐ、ＷＲ１〜ＷＲｑ）と増幅回路（ＡＬ１〜ＡＬｐ、ＡＲ１〜ＡＲｑ）と外部端子（ＳＬ１〜ＳＬｐ、ＳＲ１〜ＳＲｑ）とを備え、各スイッチ（ＷＬ１〜ＷＬｐ、ＷＲ１〜ＷＲｑ）が共有する抵抗ストリングの複数のタップに並列に接続された複数のＤＡコンバータを備え、レーザービームを走査しながら照射する領域が、複数のＤＡコンバータのうちレーザー光の走査に連動して出力される信号を測定する外部端子を備えるＤＡコンバータのスイッチと、抵抗ストリングのタップと、を接続する配線が配置されている領域を含むことが好ましい。たとえば、ＳＬ１端子から出力される信号を測定する場合には、抵抗ストリングとスイッチＷＬ１とを接続する配線の配線ショート故障が検出可能である。その場合、レーザービームを走査しながら照射する領域には、信号を測定する外部端子ＳＬ１を備えるＤＡコンバータのスイッチであるＷＬ１と、抵抗ストリングのタップと、を接続する配線が配置されている領域を含むことが好ましい。
【００１７】
以上で概要の説明を終了し、以下に具体的な実施の形態について、図面を参照してより詳細に説明する。
【００１８】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態による故障解析装置１０のブロック図である。図１において、半導体集積回路１００は故障解析装置１０の解析対象となる試料であり、故障解析装置１０には、含まれないが、故障解析装置１０の実際の使用状態の理解を容易にするため、図１に記載している。図１において、レーザー光源６は、試料(半導体集積回路１００)にレーザーを照射するための光源である。レーザー光源６は、近赤外線レーザーを発生する。レーザー走査部３は、試料(半導体集積回路１００)の特定の領域に対して、レーザー光源が発生したレーザーをレーザービーム３１として照射する。また、レーザー走査部３には、レーザービームを半導体集積回路１００の１箇所に集光して照射し、集光したレーザービームをさらに半導体集積回路の特定の領域の内部で照射位置を移動して走査するための光学系が備わっている。
【００１９】
画像取得部４は、レーザー走査部３がレーザーを照射する領域の半導体集積回路１００の画像を取得する。画像の取得は、レーザー走査部３が半導体集積回路１００に照射したレーザービームの反射光から半導体集積回路１００の画像を取得する。
【００２０】
故障解析装置１０は、試料台９を備えており、試料である半導体集積回路１００は試料台９の上に固定される。半導体集積回路１００がパッケージに封止された半導体集積回路１００である場合は、半導体集積回路１００の半導体基板の上に形成された内部回路に対してレーザービームが容易に照射できるように開封された状態で試料台の上に固定される。レーザービームは、必要に応じて、回路が形成された半導体基板の表面から照射することも半導体基板の裏面から照射することもできる。試料台９は、フェイスアップでもフェイスダウンのどちらでも半導体集積回路１００が固定できるようになっている。半導体集積回路１００は、レーザービームを半導体基板の表面から照射する場合には、フェイスアップで試料台に固定され、レーザービームを半導体基板の裏面から照射する場合には、
フェイスダウンで試料台９に固定される。
【００２１】
さらに、半導体集積回路１００の外部接続端子は、試料台９を介して、電圧測定部１、テストパターン発生部２、電源７へと接続される。電源７は、試料台９を介して半導体集積回路１００の電源端子に電源を供給するとともに、テストパターン発生部２に電源を供給する。テストパターン発生部２は、試料である半導体集積回路１００のクロック端子や入力端子に与えるテストパターンを発生する。テストパターン発生部２で発生されたテストパターンは、試料台９を介して半導体集積回路１００のクロック端子や入力端子に供給される。電圧測定部１は、試料台９を介して半導体集積回路１００の外部端子に接続され、半導体集積回路１００の外部端子から出力される信号の電圧変化を測定する。
【００２２】
故障位置表示部５は、レーザー走査部３のレーザービームの走査に連動して電圧測定部１が測定した電圧変化をモニタする。電圧測定部１が測定した電圧変化がレーザービームの走査に連動し、レーザービームが特定の箇所へ照射されたときに電圧変化が観測された場合には、レーザービームの照射に同期して電圧変化が観測されたレーザービーム照射箇所を故障位置として認識する。さらに、故障位置表示部５は、その故障位置を画像取得部４が取得した半導体集積回路１００の画像に重ね合わせて表示する。
【００２３】
表示装置８は、画像取得部４が取得した半導体集積回路１００の画像データ及び故障位置表示部５が故障位置を特定した画像データを表示する。
【００２４】
図３に第１の実施形態の変形例による故障解析装置１０ａのブロック図を示す。図３の故障解析装置１０ａでは、画像取得部４ａは、半導体集積回路１００に照射したレーザービームの反射光に加えて、半導体集積回路１００のレイアウト設計データ４１から半導体集積回路１００の画像データを取得する。半導体集積回路１００に照射したレーザービームの反射光のみ画像データを取得する場合には、半導体集積回路１００の下層構造の認識が困難であるが、半導体集積回路１００の下層構造も含めて表示する必要がある場合には、設計データを重ね合わせて表示することにより下層構造を表示させることができる。また、レーザビームの走査位置と、画像として表示するレイアウト設計データの位置合わせができていれば、試料からの反射光による画像データを表示させずに、レイアウト設計データのみの上にレーザービームの照射位置を表示することもできる。以上説明した図３の故障解析装置１０ａは、設計データ４１が表示できることを除いて図１に示す故障解析装置１０の構成、機能と同一である。
【００２５】
次に故障解析装置１０を用いて半導体集積回路１００の故障解析を行う場合の手順について説明する。ここで、故障解析の手順を説明するのに先立って、故障解析装置１０を用いた解析が有効である半導体集積回路とその故障モードについて説明する。
【００２６】
図４に故障解析装置１０による故障解析の対象となる半導体集積回路の一例を示す。図４の半導体集積回路は、ＬＣＤソースドライバ１００ａである。図４のＬＣＤソースドライバ１００ａの回路構成について説明する。ＬＣＤソースドライバ１００ａは、２５６〜１０２４階調程度の出力電圧信号を表示データに合わせてＳＬ１〜ＳＬｐ、ＳＲ１〜ＳＲｑ端子から出力する。ｐ、ｑの値はそれぞれ多い場合には、５００程度である。すなわち、表示データに合わせて、２５６〜１０２４階調程度の出力電圧信号をＳＬ１〜ＳＬｐ端子、ＳＲ１〜ＳＲｑ端子の多い場合には合計約１０００個程度の端子から出力するＬＣＤソースドライバである。ＳＬ１〜ＳＬｐ端子、ＳＲ１〜ＳＲｑ端子は、ＬＣＤ表示パネル（図示せず）の各ソース線（データ線）に接続される。
【００２７】
図４において、ＳＲＤＬ１、ＳＲＤＬ２は、ＤＡＴＡ端子からシリアルに入力される表示データをクロック信号ＣＬＫに同期して取り込むシフトレジスタ・データラッチである。シフトレジスタ・データラッチＳＲＤＬ１、ＳＲＤＬ２に取り込まれた表示データは、各出力端子（ＳＬ１〜ＳＬｐ、ＳＲ１〜ＳＲｑ）毎に設けられたスイッチＷＬ１〜ＷＬｐ、ＷＲ１〜ＷＲｑへ選択信号として出力される。
【００２８】
高電圧供給端子ＶＨと低電圧供給端子ＶＬとの間には、ｎ＋１個の直列抵抗からなる抵抗ストリングが設けられている。高電圧供給端子ＶＨは、相対的に高い電圧が供給される端子であり、低電圧供給端子ＶＬは高電圧供給端子ＶＨより低い電圧が供給される端子である。また、ｎの値は、階調表示の数に等しい。すなわち、ｎ＋１個の抵抗が、高電圧供給端子ＶＨと低電圧供給端子ＶＬとの間にそれぞれタップを挟んで直列に接続され、ｎ個のタップから高電圧供給端子ＶＨの電圧と低電圧供給端子ＶＬの電圧の中間の電圧であるＶ１〜Ｖｎのｎ通りの中間電圧が階調電圧として出力される。すなわち、高電圧供給端子ＶＨと低電圧供給端子ＶＬとの間に接続される抵抗ストリングは、各タップから中間電圧を出力する分圧回路として機能する。タップ数ｎは、このＬＣＤドライバ１００ａが、２５６階調表示である場合には、ｎ＝２５６である。
【００２９】
ＬＣＤソースドライバ１００ａの出力端子であるＳＬ１〜ＳＬｐ、ＳＲ１〜ＳＲｑ端子には、それぞれ端子毎にスイッチＷＬ１〜ＷＬｐ、ＷＲ１〜ＷＲｑと、ボルテージフォロア接続された増幅回路ＡＬ１〜ＡＬｐ、ＡＲ１〜ＡＲｑが設けられている。図４に示す例では、抵抗ストリング（分圧回路）を中央に配置し、その左側にスイッチＷＬ１〜ＷＬｐのｐ個のスイッチが配置され、右側にスイッチＷＲ１〜ＷＲｑのｑ個のスイッチが配置されている。抵抗ストリングのｎ個のタップからそれぞれＶ１〜Ｖｎのｎ本の階調配線が各スイッチＷＬ１〜ＷＬｐ、ＷＲ１〜ＷＲｑへ配線されている。
【００３０】
スイッチＷＬ１〜ＷＬｐ、スイッチＷＲ１〜ＷＲｑは、それぞれシフトレジスタ・データラッチＳＲＤＬ１、ＳＲＤＬ２から出力される選択信号ＤＬ１〜ＤＬｐ、ＤＲ１〜ＤＲｑのデータに基づいて、Ｖ１〜Ｖｎのｎ通りの階調電圧から一つの階調電圧を選択して対応する増幅回路ＡＬ１〜ＡＬｐ、ＡＲ１〜ＡＲｑへ出力する。階調数すなわち、ｎの数が２５６である場合には、選択信号ＤＬ１〜ＤＬｐ、ＤＲ１〜ＤＲｑは、それぞれ８ビットの信号である。なお、各スイッチＷＬ１〜ＷＬｐ、ＷＲ１〜ＷＲｑには、それぞれ選択信号ＤＬ１〜ＤＬｐ、ＤＲ１〜ＤＲｑをデコードしてそのデコード結果に基づいて、ｎ通りの階調電圧（階調配線）Ｖ１〜Ｖｎから１つの階調電圧（階調配線）を選択するデコーダが内蔵されている。
【００３１】
増幅回路ＡＬ１〜ＡＬｐ、ＡＲ１〜ＡＲｑは、それぞれスイッチＷＬ１〜ＷＬｐ、ＷＲ１〜ＷＲｑの選択した階調電圧をインピーダンス変換してそれぞれ対応する出力端子ＳＬ１〜ＳＬｐ、ＳＲ１〜ＳＲｑから出力する。増幅回路ＡＬ１〜ＡＬｐ、ＡＲ１〜ＡＲｑは、高インピーダンスである入力信号Ｖ１〜Ｖｎを低インピーダンスである信号に変換し、ＬＣＤパネル（図示せず）のソース線（データ線）を駆動する。
【００３２】
なお、図４において、高電圧供給端子ＶＨと低電圧供給端子ＶＬとの間に接続された抵抗ストリングと各スイッチＷＬ１〜ＷＬｐ、ＷＲ１〜ＷＲｑと各増幅回路ＡＬ１〜ＡＬｐ、ＡＲ１〜ＡＲｑは、それぞれ、選択信号ＤＬ１〜ＤＬｐ、ＤＲ１〜ＤＲｑのデータに基づいた電圧を出力する２＊（ｐ＋ｑ）個のＤＡコンバータと考えることもできる。なお、２＊（ｐ＋ｑ）個のＤＡコンバータで一つの抵抗ストリング（分圧回路）を共有している。図４の例では、抵抗ストリングを中央に配置し、左右にスイッチと増幅回路を配置しているが、抵抗ストリングを端に配置し、スイッチと増幅回路をその片側のみに配置しても良い。すなわち、抵抗ストリングの左側に配置するスイッチと増幅回路の数ｐと抵抗ストリングの右側に配置するスイッチと増幅回路の数ｑは、一方が０であってもかまわない。
【００３３】
図５は、図４のＬＣＤソースドライバ１００ａにおいて、階調配線間のショートが発生した故障モードを説明する図である。図５では、階調配線Ｖｎ−５とＶｎ−６とが、スイッチＷＲ２とＷＲ３との間で配線ショートを起こしている。
【００３４】
図５に示す様な配線ショート故障の場合、正常品における階調配線Ｖｎ−５と階調配線Ｖｎ−６の電位差はわずかである。例えば約２０ｍＶ以下である。従って、配線ショートが発生しても配線ショートによって流れる電源電流はごくわずかである。従って、従来のＯＢＩＲＣＨ法では、配線ショート箇所にレーザービームを照射して配線ショート箇所の抵抗値を変化させても、電源電流の変化、電源電圧の変化の検出は極めて困難である。
【００３５】
この図４に示すＬＣＤソースドライバ１００ａにおいて、図５に示す配線ショート不良が発生している場合を想定して故障解析装置１０を用いて故障解析を行う手順を説明する。図２は、第１の実施形態による故障解析方法の処理フローチャートである。
【００３６】
まず、故障解析装置１０による故障解析を行う前にＬＳＩテスターによる機能テスト等により抵抗ストリングより右側に配置されている出力端子ＳＲ１〜ＳＲｑの出力電圧が異常であり、さらに、異常である階調電圧及び階調電圧が異常になる出力端子から階調配線の接続が正常でないらしいこと、及びある程度の故障が発生している領域については、予測がついているものの、正確な故障箇所が特定できていないとする。このケースでは、高電圧供給端子ＶＨと低電圧供給端子ＶＬとの間に接続された抵抗ストリングからスイッチＷＲｑまでの間のいずれかの領域で配線ショートが発生し、ショートしている配線の疑わしい候補の一つとして階調配線Ｖｎ−５の配線ショートに疑いがあるとする。
【００３７】
図２において、ステップＳ１では、ＬＣＤソースドライバ１００ａに対して電源電圧を供給するとともに、予め準備したテストパターンをＬＣＤソースドライバ１００ａのクロック端子やデータ入力端子から与える。そのテストパターンにより、ＬＣＤソースドライバ１００ａの出力端子（例えば出力端子ＳＲｑ）から内部回路の所望の信号を出力するようにＬＣＤソーストライバ１００ａの内部回路を設定する。例えば階調電圧Ｖｎ−５を出力端子ＳＲｑから出力するようにシフトレジスタ・データラッチＳＲＤＬ１、ＳＲＤＬ２にクロック信号とデータ信号を与え、スイッチＷＲｑに階調電圧Ｖｎ−５を選択させるように選択信号ＤＲｑを設定する。
【００３８】
次に、ステップＳ２では、故障が想定される箇所を含む領域にレーザービームを照射して走査する。ステップＳ３では、ステップＳ２のレーザービームの走査と連動して出力端子（この場合には、ＳＲｑ端子）の電圧を測定する。この場合、配線ショートの故障がスイッチＷＲ２とスイッチＷＲ３との間の階調配線Ｖｎ−５とＶｎ−６との間で発生しているので、故障箇所へのレーザービームの照射に同期してＳＲｑ端子から出力電圧の変化が観測される。故障個所へレーザービームを照射したときに故障個所の抵抗変化が出力端子（ＳＲｑ端子）の電圧変化として観測され、故障個所以外にレーザービームを照射したとときには、出力端子の電圧変化が観測されないので、出力端子の電圧変化が観測されたときのレーザービーム照射位置から故障箇所を特定することができる。
【００３９】
もし、レーザービームを走査しても出力端子の電圧変化が観測されなかった場合には、内部回路の状態設定に戻って、内部回路の状態設定を変えて故障解析をやり直すことができる。図４のＬＣＤソースドライバであれば、スイッチの選択信号の設定を変えて、異なる階調配線の電圧を調べることができる。たとえば、階調配線Ｖｎ−５とＶｎ−６との配線ショートを予想して階調配線Ｖｎ−５の電圧の電圧変化を調べても、階調配線Ｖｎ−５では、配線ショートが発生しておらず、実際は、階調配線Ｖｎ−６とＶｎ−７との間のショートであった場合には、階調配線Ｖｎ−６、または、階調配線Ｖｎ−７の電圧の電圧変化を調べる必要がある。
【００４０】
図６に、各スイッチＷＬ１〜ＷＬｐ、ＷＲ１〜ＷＲｑが階調電圧Ｖｎ−５とＶｎ−６を選択した場合に、各出力端子ＳＬ１〜ＳＬｐ、ＳＲ１〜ＳＲｑから観測される電圧を示す。図６では、加熱を行わない場合に観測される電圧値（図６では○で表記）と加熱を行ったときに観測される電圧値（×で表記）を示している。また、加熱を行わない場合と加熱を行った場合の理想的な電圧値を破線で示す。図６に示すとおり、実際に観測される電圧値には、ノイズが含まれるので、理想的な電圧値と一致しない。しかし、傾向を把握することはできる。図５に示す配線ショートの場合には、抵抗ストリングより右側（スイッチＷＲ１〜ＷＲｑ側）の階調配線で配線ショートが発生しているため、抵抗ストリングより左側（スイッチＷＬ１〜ＷＬｐ側）の階調配線の電圧に対する影響は小さい。従って、出力端子ＳＬ１〜ＳＬｐの電圧はほぼ正常である。
【００４１】
一方、抵抗ストリングと配線ショート箇所との間に電流が流れるので、抵抗ストリングから離間し、配線ショート箇所に近づくごとに階調配線の電圧は、正常値から離れる。階調配線Ｖｎ−５の電圧は低下し、階調電圧Ｖｎ−６の電圧は上昇する。すなわち、このケースでは、スイッチＷＲ１〜ＷＲｑが階調電圧Ｖｎ−５を選択するようなテストパターンを与えた場合は、出力端子ＳＲ１よりＳＲ２、ＳＲ２よりＳＲ３端子の出力電圧は低下することが観測される。また、スイッチＷＲ１〜ＷＲｑが階調電圧Ｖｎ−６を選択するようなテストパターンを与えた場合は、出力端子ＳＲ１よりＳＲ２、ＳＲ２よりＳＲ３端子の出力電圧は上昇することが観測される。
【００４２】
また、配線ショート箇所より抵抗ストリングから離れた位置では階調配線に電流は流れないので、配線ショート箇所と電圧は同一である。すなわち、このケースでは、配線ショート個所がスイッチＷＲ２とＷＲ３との間で発生しているので、出力端子ＳＲ３〜ＳＲｑの出力電圧はほぼ同一である。
【００４３】
さらに、配線ショート箇所にレーザービームを照射し、加熱するとショート箇所の抵抗値が大きくなるので階調配線のショート箇所に流れる電流は減少し、電圧値も正常に近づく。階調配線Ｖｎ−５の電圧は加熱により上昇し、階調配線Ｖｎ−６の電圧は下降し、どちらも正常値に近づく。出力端子ＳＲ１〜ＳＲｑから加熱による階調配線Ｖｎ−５、Ｖｎ−６の電圧変化を観測することができる。
【００４４】
なお、図６に示すとおり、階調数が２５６〜１０２４程度になると正常な場合でも１階調間の電位差は、２０ｍＶ以下である。従って、ノイズによる測定誤差等を考慮するならば、各出力端子から出力される電圧の正確な測定は一般に困難である。しかし、たとえ、各出力端子から出力される電圧値の正確な測定は困難であったとしても、故障箇所にレーザービームを照射するとレーザービームの照射に同期して出力電圧の変化が観測できるので、レーザービームの照射による出力電圧の変化が比較的微小であっても故障位置を検出することができる。故障していない個所にレーザービームを照射しても出力電圧の変化が検出されないのに対して、故障個所にレーザービームを照射するとその抵抗値の変化が出力電圧の変化として観測できるからである。すなわち、図６に示すような加熱時に非加熱時との出力電圧の差異が観測されるのは、故障箇所にレーザービームを照射したときであり、故障個所以外にレーザービームを照射しても出力電圧の変化は観測されない。
【００４５】
図７は、故障解析装置１０から出力される故障解析画像のイメージ図である。図７では、設計データに故障位置を重ね合わせて表示している。図７において、レーザービームを走査して照射する走査範囲１１０を太い破線で示している。また、配線ショートが観測された位置（階調配線Ｖｎ−５とＶｎ−６とが、スイッチＷＲ２とＷＲ３との間でショート）を黒点で示している。
【００４６】
なお、本発明の故障解析装置及び故障解析方法が好適に適用できる半導体集積回路の例としてＬＣＤソースドライバを例に説明した。しかし、本発明による故障解析装置及び故障解析方法は、ＬＣＤソーストライバに限られず、様々な半導体集積回路の故障解析に適用することができる。特に、ＯＢＩＲＣＨ法により故障箇所にレーザービームを照射しても故障箇所の加熱による抵抗値の変化が電源電流や電源電圧の変化となって現れにくい不良モードの解析に有効である。
【００４７】
また、内部回路の微小な信号を電圧増幅やインピーダンス変換して出力する増幅回路を備えた半導体集積回路について、内部の微小な信号を増幅回路を介して外部端子に出力するモードに設定し、ＯＢＩＲＣＨ法による故障箇所への加熱により故障個所の抵抗値を変化させ、その抵抗値の変化が内部回路の微小な信号に与える影響を増幅回路によって、電圧増幅やインピーダンス変換を行って故障個所を特定することができる。
【００４８】
また、本発明による故障解析方法において、レーザービームは、近赤外線レーザーを用いることが好ましい。近赤外線レーザーを用いることにより、レーザービームを照射してもＯＢＩＣ（Optical Beam Induced Current）電流が流れないので、ＯＢＩＣ電流が、ＯＢＩＲＣＨ法による抵抗値の変化の検出を困難にすることを避けることができるからである。
【００４９】
本発明の全開示（特許請求の範囲及び図面を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施例ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の特許請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、特許請求の範囲及び図面を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００５０】
１：電圧測定部
２：テストパターン発生部
３：レーザー走査部
４、４ａ：画像取得部
５：故障位置表示部
６：レーザー光源
７：電源
８：表示装置
９：試料台
１０、１０ａ：故障解析装置
３１：レーザービーム
４１：設計データ
１００：半導体集積回路
１００ａ：ＬＣＤソースドライバ（半導体集積回路）
１１０：走査範囲
ＳＲＤＬ１、ＳＲＤＬ２：シフトレジスタ・データラッチ
ＷＬ１〜ＷＬｐ、ＷＲ１〜ＷＲｑ：スイッチ
ＡＬ１〜ＡＬｐ、ＡＲ１〜ＡＲｑ：増幅回路
ＳＬ１〜ＳＬｐ、ＳＲ１〜ＳＲｑ：出力端子（ソースドライブ端子）
ＶＨ、ＶＬ：電圧供給端子
Ｖ１〜Ｖｎ：階調電圧
ＤＬ１〜ＤＬｐ、ＤＲ１〜ＤＲｑ：デジタルデータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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