(57)【要約】【課題】何れの回路要素からの発光かを正確に特定することができる集積回路の動作解析方法、および集積回路の動作解析装置を提供する。【解決手段】回路要素を所定のクロック周期で動作させるとともに、回路要素に所定の信号波形を入力する。所定のクロック周期を規定するクロック波形の立ち上がり及び立ち下がりの各タイミングをそれぞれ含む第１及び第２の期間における集積回路の発光位置及び発光量を複数のクロック周期にわたって繰り返し検出する。こうして得られた複数の検出データのうち、所定の信号波形が第１の状態を維持する期間、第１の状態から第２の状態に遷移する期間、第２の状態を維持する期間、第２の状態から第１の状態に遷移する期間の各検出データを期間毎に複数のクロック周期にわたって積算し、第１〜第４の積算データを生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路に含まれる回路要素の動作時における発光を測定することにより前記回路要素の動作若しくは異常を解析する方法であって、
前記回路要素を所定のクロック周期で動作させるとともに、前記回路要素に所定の信号波形を入力する信号入力ステップと、
前記所定のクロック周期を規定するクロック波形の立ち上がりのタイミングを含む第１の期間における前記集積回路の発光位置及び発光量、及び前記クロック波形の立ち下がりのタイミングを含む第２の期間における前記集積回路の発光位置及び発光量を、複数の前記クロック周期にわたって繰り返し検出する検出ステップと、
前記複数のクロック周期の前記第１及び第２の期間に得られた複数の検出データのうち、前記所定の信号波形が第１の状態を維持する期間の前記検出データを前記複数のクロック周期にわたって積算して得られる第１の積算データ、前記所定の信号波形が前記第１の状態から第２の状態に遷移する期間の前記検出データを前記複数のクロック周期にわたって積算して得られる第２の積算データ、前記所定の信号波形が前記第２の状態を維持する期間の前記検出データを前記複数のクロック周期にわたって積算して得られる第３の積算データ、及び、前記所定の信号波形が前記第２の状態から前記第１の状態に遷移する期間の前記検出データを前記複数のクロック周期にわたって積算して得られる第４の積算データのうち、少なくとも１つの積算データを生成する積算ステップと
を備え、
前記少なくとも１つの積算データに含まれるピークの位置から前記回路要素を特定することを特徴とする、集積回路の動作解析方法。
【請求項２】
前記積算ステップにおいて、前記第１〜第４の積算データのうち少なくとも２つの積算データを生成し、
前記積算ステップの後に、前記少なくとも２つの積算データのうち一の積算データ若しくは二以上の積算データの和と、他の積算データ若しくは他の二以上の積算データの和との差分を演算して差分データを生成する差分演算ステップを更に備え、
前記少なくとも一つの積算データに含まれるピークに代えて、前記差分データに含まれるピークの位置から前記回路要素を特定することを特徴とする、請求項１に記載の集積回路の動作解析方法。
【請求項３】
前記積算ステップにおいて、前記第１〜第４の積算データのうち少なくとも２つの積算データを生成し、
前記積算ステップの後に、積算に用いられた前記検出データの個数で前記少なくとも２つの積算データを除算することにより規格化し、規格化された前記少なくとも２つの積算データのうち一の積算データ若しくは二以上の積算データの和と、他の積算データ若しくは他の二以上の積算データの和との差分を演算して差分データを生成する差分演算ステップを更に備え、
前記少なくとも一つの積算データに含まれるピークに代えて、前記差分データに含まれるピークの位置から前記回路要素を特定することを特徴とする、請求項１に記載の集積回路の動作解析方法。
【請求項４】
前記差分演算ステップの後に、前記差分データに含まれるピークの重心を演算する重心演算ステップを更に備えることを特徴とする、請求項２または３に記載の集積回路の動作解析方法。
【請求項５】
前記重心演算ステップの後に、複数の前記ピークの重心位置情報を含む結合データを生成するデータ結合ステップを更に備えることを特徴とする、請求項４に記載の集積回路の動作解析方法。
【請求項６】
集積回路に含まれる回路要素の動作時における発光を測定することにより前記回路要素の動作若しくは異常を解析するための装置であって、
前記回路要素を所定のクロック周期で動作させるとともに、前記回路要素に所定の信号波形を入力する信号入力部と、
前記所定のクロック周期を規定するクロック波形の立ち上がりのタイミングを含む第１の期間における前記集積回路の発光位置及び発光量、及び前記クロック波形の立ち下がりのタイミングを含む第２の期間における前記集積回路の発光位置及び発光量を、複数の前記クロック周期にわたって繰り返し検出する検出部と、
前記複数のクロック周期の前記第１及び第２の期間に得られた複数の検出データのうち、前記所定の信号波形が第１の状態を維持する期間の前記検出データを前記複数のクロック周期にわたって積算して得られる第１の積算データ、前記所定の信号波形が前記第１の状態から第２の状態に遷移する期間の前記検出データを前記複数のクロック周期にわたって積算して得られる第２の積算データ、前記所定の信号波形が前記第２の状態を維持する期間の前記検出データを前記複数のクロック周期にわたって積算して得られる第３の積算データ、及び、前記所定の信号波形が前記第２の状態から前記第１の状態に遷移する期間の前記検出データを前記複数のクロック周期にわたって積算して得られる第４の積算データのうち、少なくとも一つの積算データを生成する積算部と
を備えることを特徴とする、集積回路の動作解析装置。
【請求項７】
前記積算部が、前記第１〜第４の積算データのうち少なくとも２つの積算データを生成し、
前記少なくとも２つの積算データのうち一の積算データ若しくは二以上の積算データの和と、他の積算データ若しくは他の二以上の積算データの和との差分を演算して差分データを生成する差分演算部を更に備えることを特徴とする、請求項６に記載の集積回路の動作解析装置。
【請求項８】
前記積算部が、前記第１〜第４の積算データのうち少なくとも２つの積算データを生成し、
積算に用いられた前記検出データの個数で前記少なくとも２つの積算データを除算することにより規格化し、規格化された前記少なくとも２つの積算データのうち一の積算データ若しくは二以上の積算データの和と、他の積算データ若しくは他の二以上の積算データの和との差分を演算して差分データを生成する差分演算部を更に備えることを特徴とする、請求項６に記載の集積回路の動作解析装置。
【請求項９】
前記差分データに含まれるピークの重心を演算する重心演算部を更に備えることを特徴とする、請求項７または８に記載の集積回路の動作解析装置。
【請求項１０】
複数の前記ピークの重心位置情報を含む結合データを生成するデータ結合部を更に備えることを特徴とする、請求項９に記載の集積回路の動作解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路の動作解析方法、および集積回路の動作解析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エミッション顕微鏡を用いてＩＣ内部の不良箇所を検出するための装置が記載されている。この装置は、ＩＣのクロック信号に同期して画像処理装置に発光データを転送するコントロール回路を備えている。コントロール回路は、クロック信号の遷移タイミングを除く時間帯の発光データを画像処理装置に転送する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−０３１６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＬＳＩ等の集積回路を動作させると、内部回路における電流の動きに応じて半導体がわずかに発光する。このような発光は、スイッチング発光と呼ばれる。このわずかなスイッチング発光の位置や発光量を検出することで、集積回路の動作の確認や、或いは故障位置の特定を行う方法がある。しかしながら、近年の集積回路の微細化に伴い、発光位置を正確に特定することが困難となってきている。集積回路を構成する個々のトランジスタは、例えば一辺が０．６μｍといった極めて小さな領域に形成される。一方、集積回路の主な構成材料であるシリコンを透過可能な光の波長は１．１μｍ以上であり、そのような波長の発光点の位置を特定する際の精度はせいぜい１μｍ程度である。したがって、発光を検出しても、何れの回路要素からの発光かを正確に特定することは困難である。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、何れの回路要素からの発光かを正確に特定することができる集積回路の動作解析方法、および集積回路の動作解析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明による集積回路の動作解析方法は、集積回路に含まれる回路要素の動作時における発光を測定することにより回路要素の動作若しくは異常を解析する方法であって、（１）回路要素を所定のクロック周期で動作させるとともに、回路要素に所定の信号波形を入力する信号入力ステップと、（２）所定のクロック周期を規定するクロック波形の立ち上がりのタイミングを含む第１の期間における集積回路の発光位置及び発光量、及びクロック波形の立ち下がりのタイミングを含む第２の期間における集積回路の発光位置及び発光量を、複数のクロック周期にわたって繰り返し検出する検出ステップと、（３）複数のクロック周期の第１及び第２の期間に得られた複数の検出データのうち、所定の信号波形が第１の状態を維持する期間の検出データを複数のクロック周期にわたって積算して得られる第１の積算データ、所定の信号波形が第１の状態から第２の状態に遷移する期間の検出データを複数のクロック周期にわたって積算して得られる第２の積算データ、所定の信号波形が第２の状態を維持する期間の検出データを複数のクロック周期にわたって積算して得られる第３の積算データ、及び、所定の信号波形が第２の状態から第１の状態に遷移する期間の検出データを複数のクロック周期にわたって積算して得られる第４の積算データのうち、少なくとも１つの積算データを生成する積算ステップとを備え、少なくとも１つの積算データに含まれるピークの位置から回路要素を特定することを特徴とする。
【０００７】
また、集積回路の動作解析方法は、積算ステップにおいて、第１〜第４の積算データのうち少なくとも２つの積算データを生成し、積算ステップの後に、（４）少なくとも２つの積算データのうち一の積算データ若しくは二以上の積算データの和と、他の積算データ若しくは他の二以上の積算データの和との差分を演算して差分データを生成する差分演算ステップを更に備え、上記少なくとも一つの積算データに含まれるピークに代えて、差分データに含まれるピークの位置から回路要素を特定することを特徴としてもよい。
【０００８】
また、集積回路の動作解析方法は、積算ステップにおいて、第１〜第４の積算データのうち少なくとも２つの積算データを生成し、積算ステップの後に、（５）積算に用いられた検出データの個数で少なくとも２つの積算データを除算することにより規格化し、規格化された少なくとも２つの積算データのうち一の積算データ若しくは二以上の積算データの和と、他の積算データ若しくは他の二以上の積算データの和との差分を演算して差分データを生成する差分演算ステップを更に備え、少なくとも一つの積算データに含まれるピークに代えて、差分データに含まれるピークの位置から回路要素を特定することを特徴としてもよい。
【０００９】
また、集積回路の動作解析方法は、差分演算ステップの後に、（６）差分データに含まれる発光点の重心を演算する重心演算ステップを更に備えることを特徴としてもよい。
【００１０】
また、集積回路の動作解析方法は、重心演算ステップの後に、（７）複数のピークの重心位置情報を含む結合データを生成するデータ結合ステップを更に備えることを特徴としてもよい。
【００１１】
また、本発明による集積回路の動作解析装置は、集積回路に含まれる回路要素の動作時における発光を測定することにより回路要素の動作若しくは異常を解析するための装置であって、（１）回路要素を所定のクロック周期で動作させるとともに、回路要素に所定の信号波形を入力する信号入力部と、（２）所定のクロック周期を規定するクロック波形の立ち上がりのタイミングを含む第１の期間における集積回路の発光位置及び発光量、及びクロック波形の立ち下がりのタイミングを含む第２の期間における集積回路の発光位置及び発光量を、複数のクロック周期にわたって繰り返し検出する検出部と、（３）複数のクロック周期の第１及び第２の期間に得られた複数の検出データのうち、所定の信号波形が第１の状態を維持する期間の検出データを複数のクロック周期にわたって積算して得られる第１の積算データ、所定の信号波形が第１の状態から第２の状態に遷移する期間の検出データを複数のクロック周期にわたって積算して得られる第２の積算データ、所定の信号波形が第２の状態を維持する期間の検出データを複数のクロック周期にわたって積算して得られる第３の積算データ、及び、所定の信号波形が第２の状態から第１の状態に遷移する期間の検出データを複数のクロック周期にわたって積算して得られる第４の積算データのうち、少なくとも一つの積算データを生成する積算部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、集積回路の動作解析装置は、積算部が、第１〜第４の積算データのうち少なくとも２つの積算データを生成し、（４）少なくとも２つの積算データのうち一の積算データ若しくは二以上の積算データの和と、他の積算データ若しくは他の二以上の積算データの和との差分を演算して差分データを生成する差分演算部を更に備えることを特徴としてもよい。
【００１３】
また、集積回路の動作解析装置は、積算部が、第１〜第４の積算データのうち少なくとも２つの積算データを生成し、（５）積算に用いられた検出データの個数で少なくとも２つの積算データを除算することにより規格化し、規格化された少なくとも２つの積算データのうち一の積算データ若しくは二以上の積算データの和と、他の積算データ若しくは他の二以上の積算データの和との差分を演算して差分データを生成する差分演算部を更に備えることを特徴としてもよい。
【００１４】
また、集積回路の動作解析装置は、（６）差分データに含まれる発光点の重心を演算する重心演算部を更に備えることを特徴としてもよい。
【００１５】
また、集積回路の動作解析装置は、（７）複数のピークの重心位置情報を含む結合データを生成するデータ結合部を更に備えることを特徴としてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による集積回路の動作解析方法、および集積回路の動作解析装置によれば、集積回路に含まれる回路要素の動作時における発光を測定することにより回路要素の動作若しくは異常を解析する際に、何れの回路要素からの発光かを正確に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係る動作分析方法を示すフローチャートである。
【図２】（ａ）所定のクロック周期を規定するクロック波形の一例を示す図である。（ｂ）解析対象の回路要素に入力される所定の信号波形の一例を示す図である。（ｃ）解析対象の回路要素における発光タイミング及び発光量を例示する図である。
【図３】（ａ）所定のクロック周期を規定するクロック波形の一例を示す図である。（ｂ）解析対象の回路要素に入力される所定の信号波形の一例を示す図である。
【図４】解析対象の回路要素における各積算データを示す図である。
【図５】解析対象以外の回路要素における各積算データを示す図である。
【図６】第２及び第４の積算データの例を概念的に示す図である。
【図７】第１及び第３の積算データの例を概念的に示す図である。
【図８】差分データの例を概念的に示す図である。
【図９】第２の積算データの例を概念的に示す図である。
【図１０】第４の積算データの例を概念的に示す図である。
【図１１】第１の積算データの例を概念的に示す図である。
【図１２】第３の積算データの例を概念的に示す図である。
【図１３】重心演算の概念を示す図である。
【図１４】データ結合ステップにより生成される結合データの例を概念的に示す図である。
【図１５】第２実施形態に係る集積回路の動作解析装置の構成を示す図である。
【図１６】位置検出型光電子増倍管の具体的な構成例を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら本発明による集積回路の動作解析方法、および集積回路の動作解析装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
本発明の第１実施形態に係る集積回路の動作解析方法では、集積回路に含まれるトランジスタ等の複数の回路要素の動作時における発光（スイッチング発光）を測定することによって、当該複数の回路要素の動作若しくは異常を個別に解析する。図１は、本実施形態に係る動作分析方法を示すフローチャートである。図１に示されるように、本実施形態の動作分析方法は、信号入力ステップＳ１１、検出ステップＳ１２、積算ステップＳ１３、差分演算ステップＳ１４、重心演算ステップＳ１５、データ結合ステップＳ１６、及び解析ステップＳ１７を備えている。
【００２０】
信号入力ステップＳ１１では、集積回路に含まれる複数の回路要素を所定のクロック周期で動作させるとともに、各回路要素に所定の信号波形を入力する。ここで、図２は、所定のクロック周期を規定するクロック波形ＣＬ（図２（ａ））、及び、解析対象の回路要素に入力される所定の信号波形Ｓ１（図２（ｂ））の各一例を示す図である。なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）において、横軸は時間を表し、縦軸は信号レベルを表している。図２（ａ）に示されるように、クロック波形ＣＬは、ロー（Ｌｏ）状態からハイ（Ｈｉ）状態への立ち上がり、及びハイ（Ｈｉ）状態からロー（Ｌｏ）状態への立ち下がりを一定の周期Ｔでもって繰り返す波形を主に含んでいる。ここで、立ち上がりから立ち下がりまでの時間、及び立ち下がりから立ち上がりまでの時間は、何れもＴ／２である。
【００２１】
所定の信号波形Ｓ１は、テスト信号入力時の各回路要素におけるロジック信号波形であって、各回路要素毎に固有のパターンを有する。図２（ｂ）に示されるように、所定の信号波形Ｓ１は、任意のタイミングで第１の状態（典型的にはロー状態）から第２の状態（典型的にはハイ状態）へ遷移し、また、別の任意のタイミングで第２の状態から第１の状態へ遷移するという動作を不定期に繰り返す信号波形を主に含む。そして、所定の信号波形Ｓ１におけるこれらの遷移タイミングは、図２（ａ）に示されたクロック波形ＣＬの立ち上がり及び立ち下がりのうち何れかのタイミングとほぼ一致する。
【００２２】
また、図２（ｃ）には、解析対象の回路要素における発光タイミング及び発光量が例示されている。図２（ｃ）の縦軸は発光量を表している。図２（ｃ）に示されるように、当該回路要素では、所定の信号波形Ｓ１（図２（ｂ））における第１の状態から第２の状態への遷移タイミング、及び第２の状態から第１の状態への遷移タイミングでわずかなスイッチング発光Ｐ１が生じる。また、これらのタイミング以外において、ノイズによるダーク発光Ｐ２がランダムに生じる。なお、信号波形Ｓ１の遷移によるスイッチング発光Ｐ１は極めて微弱であるため、図２（ｃ）に示されるように、その発光の大きさに基づいてダーク発光Ｐ２と識別することは難しい。
【００２３】
続いて、検出ステップＳ１２では、位置検出が可能な時間分解測定装置を用いて、集積回路の時間発光波形を測定する。図３（ａ）には、図２（ａ）に示されたものと同じクロック波形ＣＬが示されている。この検出ステップＳ１２では、時間分解測定装置の測定間隔をクロック波形ＣＬの半周期（Ｔ／２）と等しくして、クロック波形ＣＬの立ち上がりタイミングを含む第１の期間（図３（ａ）の期間Ｔａ）における集積回路の発光位置及び発光量、及びクロック波形ＣＬの立ち下がりタイミングを含む第２の期間（図３（ａ）の期間Ｔｂ）における集積回路の発光位置及び発光量を、複数のクロック周期にわたって繰り返し検出する。なお、第１の期間Ｔａと第２の期間Ｔｂとは、後の演算の容易化のため、互いに等しい長さであることが好ましい。
【００２４】
続いて、積算ステップＳ１３では、検出ステップＳ１２において得られた検出データを分類し、各分類毎に検出データを積算する。図３（ｂ）には、図２（ｂ）に示されたものと同じ所定の信号波形Ｓ１が示されている。この積算ステップＳ１３では、複数のクロック周期の第１の期間Ｔａにおいて得られた複数の検出データ、及び複数のクロック周期の第２の期間Ｔｂにおいて得られた複数の検出データを、以下の４種類の検出データに分類する。
・第１の検出データ：解析対象の回路要素に入力される所定の信号波形Ｓ１が第１の状態（例えばロー状態）を維持する期間（図３（ｂ）に示される期間Ｔ１）の検出データ
・第２の検出データ：解析対象の回路要素に入力される所定の信号波形Ｓ１が第１の状態から第２の状態（例えばハイ状態）へ遷移する期間（図３（ｂ）に示される期間Ｔ２）の検出データ
・第３の検出データ：解析対象の回路要素に入力される所定の信号波形Ｓ１が第２の状態を維持する期間（図３（ｂ）に示される期間Ｔ３）の検出データ
・第４の検出データ：解析対象の回路要素に入力される所定の信号波形Ｓ１が第２の状態から第１の状態へ遷移する期間（図３（ｂ）に示される期間Ｔ４）の検出データ
【００２５】
なお、上記の分類の際、解析対象の回路要素に入力される所定の信号波形Ｓ１は、例えば集積回路に入力されるテスト信号波形及び集積回路の回路構成に基づくシミュレーションによって好適に得られる。また、クロック波形ＣＬは、解析の際に集積回路に入力されるクロック信号から得てもよく、また、集積回路内におけるクロック信号の動作に起因するスイッチング発光から得てもよい。
【００２６】
そして、積算ステップＳ１３では、上記のように分類された第１〜第４の検出データを複数のクロック周期にわたってそれぞれ積算することにより、第１〜第４の積算データを生成する。図４は、解析対象の回路要素における積算データ値の分布を概念的に示す図であって、横軸は位置を表し、縦軸は積算値を表している。図４（ａ）は第１の積算データを示し、図４（ｂ）は第２の積算データを示し、図４（ｃ）は第３の積算データを示し、図４（ｄ）は第４の積算データを示している。
【００２７】
前述したように、図３に示される期間Ｔ１及びＴ３では所定の信号波形Ｓ１の遷移がないため、これらの期間の検出データを積算してもランダムなダーク発光Ｐ２が積算されるのみであり、図４（ａ）及び図４（ｃ）に示されるように積算データはほぼ平坦となる。一方、図３に示される期間Ｔ２及びＴ４では所定の信号波形Ｓ１の遷移があるため、図４（ｂ）及び図４（ｄ）に示されるように、これらの期間の検出データを積算すると、スイッチング発光Ｐ１によるデータ値が複数のクロック周期にわたって積算されるので、ピークＰ３，Ｐ４が出現する。なお、ピークＰ３のピーク値の大きさは、積算された第２の検出データの個数ＮＲに依存する。第２の検出データの個数ＮＲは、測定時間内での期間Ｔ２におけるスイッチング発光Ｐ１の回数（すなわち第１の状態から第２の状態への遷移回数）に等しい。同様に、ピークＰ４のピーク値の大きさは、積算された第４の検出データの個数ＮＦに依存する。第４の検出データの個数ＮＦは、測定時間内での期間Ｔ４におけるスイッチング発光Ｐ１の回数（すなわち第２の状態から第１の状態への遷移回数）に等しい。なお、第２の検出データの個数ＮＲと、第４の検出データの個数ＮＦとは、基本的には同数となる。
【００２８】
また、図５は、解析対象以外の回路要素における積算データ値の分布を概念的に示す図であって、横軸は時間を表し、縦軸は積算値を表している。図５（ａ）は第１の積算データを示し、図５（ｂ）は第２の積算データを示し、図５（ｃ）は第３の積算データを示し、図５（ｄ）は第４の積算データを示している。
【００２９】
解析対象以外の回路要素に入力される信号波形は、解析対象の回路要素の信号波形Ｓ１とは波形が異なっている場合が殆どであり、これらの波形が同じことは極めて希である。したがって、図３に示される期間Ｔ１〜Ｔ４のそれぞれにおいて、略均等にスイッチング発光Ｐ１が生じることとなる。このため、図５（ａ）〜図５（ｄ）に示されるように、これらの期間の検出データを積算すると、多少の偏りはあるものの、ほぼ均等な大きさのピークＰ５が各期間に出現する。これらのピークＰ５のピーク値は、上述したピークＰ３，Ｐ４のピーク値よりも小さい。
【００３０】
続いて、差分演算ステップＳ１４では、積算ステップＳ１３において得られた第１〜第４の積算データのうち、一の積算データ若しくは二以上の積算データの和と、他の積算データ若しくは他の二以上の積算データの和との差分を演算して差分データを生成する。以下、差分演算ステップＳ１４における差分演算のパターンについて詳しく説明する。
【００３１】
＜第２又は第４の積算データと、第１又は第３の積算データとの差分演算＞
図６は、第２及び第４の積算データＲ，Ｆを概念的に示す図である。図６（ａ）は、集積回路全体の積算データを示しており、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示された直線Ａ上の積算値の分布を示している。また、図７は、第１及び第３の積算データＬ，Ｈを概念的に示す図である。図７（ａ）は、集積回路全体の積算データを示しており、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示された直線Ａ上の積算値の分布を示している。
【００３２】
図６に示されるように、第２の積算データＲ及び第４の積算データＦには、解析対象の回路要素におけるスイッチング発光Ｐ１に起因するピークＰ３（又はＰ４）と、解析対象以外の複数の回路要素におけるスイッチング発光Ｐ１に起因する複数のピークＰ５と、ダーク発光Ｐ２に起因するノイズｄとが含まれている。一方、図７に示されるように、第１の積算データＬ及び第３の積算データＨには、解析対象の回路要素におけるピークは含まれておらず、解析対象以外の複数の回路要素における複数のピークＰ５と、ノイズｄとが含まれているのみである。したがって、第２又は第４の積算データＲ（Ｆ）と第１又は第３の積算データＬ（Ｈ）との差分を演算することにより、解析対象以外の回路要素におけるスイッチング発光Ｐ１やダーク発光Ｐ２による影響を排除して、ピークＰ３（又はＰ４）のみを含むデータ（以下、差分データという）を得ることができる。図８は、そのような差分データＤ１を概念的に示す図であって、図８（ａ）は集積回路全体の積算データを示しており、図８（ｂ）は図８（ａ）に示された直線Ａ上の積算値の分布を示している。
【００３３】
また、上記の差分演算は、次のように変形されてもよい。すなわち、第２又は第４の積算データＲ（Ｆ）の積算値を、該積算データの積算に使用された検出データの個数ＮＲ（ＮＦ）で除算することにより規格化し、また、第１又は第３の積算データの積算値Ｌ（Ｈ）を、該積算データの積算に使用された検出データの個数ＮＬ（ＮＨ）で除算することにより規格化し、これらの規格化後（除算後）の第２又は第４の積算データＲ（Ｆ）と、規格化後（除算後）の第１又は第３の積算データＬ（Ｈ）との差分を演算してもよい。
【００３４】
上記のような差分演算は、第１〜第４の積算データの積算値をそれぞれＬ，Ｒ，Ｈ，Ｆと表し、第１〜第４の積算データの積算に使用された検出データの個数をそれぞれＮＬ、ＮＲ、ＮＨ、及びＮＦと表し、積算データ同士の差分を記号（−）で表し、除算を記号（／）で表すことによって、次のように簡略に表記することができる。
・第２又は第４の積算データと第１又は第３の積算データとの差分の演算：
Ｒ−Ｌ、Ｆ−Ｌ、Ｒ−Ｈ、Ｆ−Ｈ
・規格化された第２又は第４の積算データと、規格化された第１又は第３の積算データとの差分の演算：
Ｒ／ＮＲ−Ｌ／ＮＬ、Ｆ／ＮＦ−Ｌ／ＮＬ、Ｒ／ＮＲ−Ｈ／ＮＨ、Ｆ／ＮＦ−Ｈ／ＮＨ
【００３５】
また、差分演算ステップＳ１４では、上記の差分演算に代えて、以下の差分演算を行ってもよい（上記の表記ルールに倣う）。
Ｒ／ＮＲ−（Ｈ／ＮＨ＋Ｌ／ＮＬ）／２
Ｒ／ＮＲ−（Ｈ＋Ｌ）／（ＮＨ＋ＮＬ）
Ｆ／ＮＦ−（Ｈ／ＮＨ＋Ｌ／ＮＬ）／２
Ｆ／ＮＦ−（Ｈ＋Ｌ）／（ＮＨ＋ＮＬ）
（Ｒ＋Ｆ）／ＮＲ−２Ｈ／ＮＨ
（Ｒ＋Ｆ）／ＮＲ−２Ｌ／ＮＬ
（Ｒ＋Ｆ）／ＮＲ−（Ｈ／ＮＨ＋Ｌ／ＮＬ）
（Ｒ＋Ｆ）／ＮＲ−２（Ｈ＋Ｌ）／（ＮＨ＋ＮＬ）
【００３６】
＜第２の積算データと、第４の積算データとの差分演算＞
図９は、第２の積算データＲを概念的に示す図である。図９（ａ）は、集積回路全体の積算データを示しており、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示された直線Ａ上の積算値の分布を示している。また、図１０は、第４の積算データＦを概念的に示す図である。図１０（ａ）は、集積回路全体の積算データを示しており、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示された直線Ａ上の積算値の分布を示している。
【００３７】
図９及び図１０に示されるように、第２の積算データＲに含まれるピークＰ３と、第４の積算データＦに含まれるピークＰ４とでは、それらのピーク値が互いに大きく異なる場合がある。したがって、第２の積算データＲと第４の積算データＦとの差分（又は、規格化された第２の積算データＲと規格化された第４の積算データＦとの差分）を演算することによって、解析対象の回路要素におけるピークのみを含む、図８と同様の差分データを得ることができる。なお、前述した表記ルールに従えば、この差分演算はＲ−Ｆ、あるいは（Ｒ−Ｆ）／ＮＲと表すことができる。
【００３８】
＜第１の積算データと、第３の積算データとの差分演算＞
図１１は、第１の積算データＬを概念的に示す図である。図１１（ａ）は、集積回路全体の積算データを示しており、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示された直線Ａ上の積算値の分布を示している。また、図１２は、第３の積算データＨを概念的に示す図である。図１２（ａ）は、集積回路全体の積算データを示しており、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示された直線Ａ上の積算値の分布を示している。なお、この図１２に示される第３の積算データＨには、リーク発光（漏れ電流による異常発光）によるピークＰ６が含まれている。
【００３９】
図１１及び図１２に示されるように、リーク発光によるピークＰ６が第３の積算データＨにのみ含まれている場合、第１の積算データＬと第３の積算データＨとの差分（又は、規格化された第１の積算データＬと規格化された第３の積算データＨとの差分）を演算することによって、リーク発光によるピークＰ６のみを含む、図８と同様の差分データを得ることができる。なお、前述した表記ルールに従えば、この差分演算はＨ−Ｌ、あるいはＨ／ＮＨ−Ｌ／ＮＬと表すことができる。
【００４０】
なお、上記いずれかの差分演算により得られた結果から、更に
【数１】
2013257202.tif 000003
を差し引いてもよい。これにより、大きさ（Ｎ×σ）の量子ノイズを除去することができる。但し、σは量子ノイズの分散であり、Ｎは、除去したいノイズの大きさによって決定される定数である。或いは、上記の差分演算により得られた結果に対して（若しくは、差分演算前の積算データに対して）フィルタリング処理を行うことにより量子ノイズを除去してもよい。
【００４１】
続いて、図１の重心演算ステップＳ１５では、差分演算ステップＳ１４において求められた差分データに含まれるピーク（例えば図８のピークＰ３又はＰ４）の重心を求める。差分データに含まれるピークは、或る範囲に拡がるデータ群であり、その範囲は、当該回路要素におけるスイッチング発光Ｐ１（図２を参照）の拡がりとほぼ等しい。従って、スイッチング発光Ｐ１の範囲よりも小さい回路要素の位置をより詳細に特定するためには、該範囲に含まれるデータ群の重心を求めることが好ましい。
【００４２】
図１３は、このような重心演算の概念を示す図である。図１３（ａ）に示されるように、重心演算前の差分データＤ２が、解析対象の回路要素のスイッチング発光を示すピークＰ７を含んでいるものとする。このピークＰ７の重心を演算することにより、図１３（ｂ）に示されるように、ピークＰ７の重心位置を示す点Ｐ８を含むデータＤ３が得られる。これにより、解析対象の回路要素の位置をより精度良く特定することができる。
【００４３】
続いて、図１のデータ結合ステップＳ１６では、先のステップＳ１５によって生成された複数の重心データを合成することにより、重心位置が特定された複数のピークの重心位置情報を含む結合データを生成する。図１４は、このような結合データの例を概念的に示す図である。図１４に示される結合データＤ４には、複数のピークの重心位置を各々示す複数の点Ｐ８が含まれている。このような結合データＤ４は、複数の回路要素毎にステップＳ１１〜Ｓ１５を繰り返すことにより得られた複数の差分データを重ね合わせることによって、好適に生成される。
【００４４】
続いて、図１の解析ステップＳ１７では、上記ステップＳ１６において得られた結合データＤ４に含まれる複数のピーク位置から、該複数のピークに対応する複数の回路要素を特定する。そして、各回路要素に対応するピーク値の大きさ等に基づいて、各回路要素の動作の様子や異常の有無を解析する。
【００４５】
以上に説明した本実施形態による集積回路の動作解析方法によれば、集積回路内における非常に多くの回路要素のスイッチング発光の中から、特定の回路要素のスイッチング発光を正確、簡易かつ高速に特定することができる。そして、そのスイッチング発光の状態に基づいて、当該回路要素の動作や異常を解析することができる。
【００４６】
また、異常な発光が含まれる場合には、その異常発光のタイミングを含む短い時間範囲を抽出し、発光画像を再構成することによって、Ｓ／Ｎが良好な位置測定を行うことができる。
【００４７】
なお、前述した先行文献１に記載された方法では、クロック波形の遷移がない期間のみの画像データを取得する。しかし、このような方法では、検出し得る異常の種類が極めて限定されてしまう。例えば、トランジスタなどでスイッチングを行っているものの、クロック波形に対して遅れて発生する異常を検出できない可能性がある。つまり、オープン故障やショート故障は見つけることができるが、コンタクト抵抗がやや高いなどの、設計された性能が十分得られているかどうかの解析などを行う場合には、先行文献１に記載された方法では対応できない。これに対し、上述した本実施形態の動作解析方法によれば、所定の信号波形Ｓ１を４つの状態に分類するので、解析者が望む様々な解析を行うことができる。
【００４８】
また、本実施形態のように、積算データの差分を演算する差分演算ステップＳ１４を行うことにより、解析対象以外の回路要素におけるスイッチング発光Ｐ１や、ダーク発光Ｐ２を除去し、解析対象の回路要素におけるスイッチング発光Ｐ１に起因するピークのみを好適に抽出することができる。したがって、該ピークの位置をより正確に特定することができる。
【００４９】
また、本実施形態のように、差分データに含まれるピークの重心を演算する重心演算ステップＳ１５を行うことによって、当該ピークの詳細な位置（すなわち解析対象の回路要素の詳細な位置）を、例えば時間分解測定装置の解像度よりも精細な精度で特定することができる。
【００５０】
なお、本実施形態では、第１の積算データＬ、第２の積算データＲ、第３の積算データＨ、及び第４の積算データＦといった４つの積算データを使用してピーク位置を特定しているが、これらの積算データＬ、Ｒ、Ｈ、及びＦのうち少なくとも一つを解析に用いてもよい。例えば、積算ステップＳ１３においてこれらの積算データのうち何れか一つを生成し、該一つの積算データに含まれるピーク（例えば図６に示されるピークＰ３又はＰ４）をその大きさにより判別し、そのピーク位置から、スイッチング発光Ｐ１の元となる回路要素を特定してもよい。これにより、上述した本実施形態の効果を好適に得ることができる。なお、この場合、差分演算ステップＳ１４を省略することができる。
【００５１】
また、差分演算ステップＳ１４を行う場合であっても、差分演算に必要な少なくとも２つの積算データを積算ステップＳ１３において生成すればよく、必ずしも４つの積算データＬ、Ｒ、Ｈ、及びＦ全てを生成しなくても、上述した本実施形態の効果を好適に得ることができる。
【００５２】
また、本実施形態では、検出ステップＳ１２において２次元の検出データを取得し、この２次元の検出データを用いて演算を行う場合を例示しているが、検出データは、１次元若しくは０次元であってもよい。
【００５３】
また、本実施形態の差分演算ステップＳ１４、重心演算ステップＳ１５、及びデータ結合ステップＳ１６の全部若しくは少なくとも一つのステップは、省略されてもよい。これらが省略された場合であっても、上述した本実施形態の効果を好適に得ることができる。
【００５４】
（第２の実施の形態）
図１５は、本発明の第２実施形態に係る集積回路の動作解析装置１０の構成を示す図である。この動作解析装置１０は、前述した第１実施形態の動作解析方法を実施可能な装置であって、集積回路５０に含まれる回路要素の動作若しくは異常を解析するために、その回路要素の動作時におけるスイッチング発光Ｐ１を測定する。図１５に示されるように、本実施形態の動作解析装置１０は、信号入力部２０、検出部３０、及びデータ処理部４０を備えている。
【００５５】
信号入力部２０は、第１実施形態の信号入力ステップＳ１１を行う。すなわち、信号入力部２０は、クロック波形ＣＬ（図２を参照）を有するクロック信号を集積回路５０に供給することにより、集積回路５０の回路要素を所定のクロック周期で動作させる。また、信号入力部２０は、集積回路５０の回路要素に所定の信号波形Ｓ１（図２を参照）を入力するためのテスト信号を、集積回路５０に供給する。なお、クロック信号は、後述する検出部３０の位置時間測定回路３２にも提供される。
【００５６】
検出部３０は、第１実施形態の検出ステップＳ１２を行う。すなわち、検出部３０は、クロック波形ＣＬの立ち上がりのタイミングを含む第１の期間Ｔａ（図３を参照）における集積回路５０の発光位置及び発光量、及びクロック波形ＣＬの立ち下がりのタイミングを含む第２の期間Ｔｂ（図３を参照）における集積回路５０の発光位置及び発光量を、複数のクロック周期にわたって繰り返し検出する。なお、本実施形態の検出部３０の詳細な構成については、後述する。
【００５７】
データ処理部４０は、検出部３０から出力された検出データに基づく種々の演算を行うことにより、解析対象の回路要素のスイッチング発光を特定する。データ処理部４０は、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びメモリを備え、所定のプログラムによって動作する計算機によって好適に構成される。本実施形態のデータ処理部４０は、積算部４１、差分演算部４２、重心演算部４３、及びデータ結合部４４を有する。これらは、上記所定のプログラムによってそれぞれ実現される。
【００５８】
積算部４１は、第１実施形態の積算ステップＳ１３を行う。すなわち、積算部４１は、第１実施形態において説明した第１の積算データＬ、第２の積算データＲ、第３の積算データＨ、及び第４の積算データＦを生成する。
【００５９】
差分演算部４２は、第１実施形態の差分演算ステップＳ１４を行う。すなわち、差分演算部４２は、例えば図６〜図１２に示されたように、第１〜第４の積算データＬ，Ｒ，Ｈ，Ｆのうち一の積算データ若しくは二以上の積算データの和と、他の積算データ若しくは他の二以上の積算データの和との差分を演算して、差分データを生成する。又は、差分演算部４２は、積算に用いられた検出データの個数で除算されて規格化された第１〜第４の積算データＬ，Ｒ，Ｈ，Ｆのうち、一の積算データ若しくは二以上の積算データの和と、他の積算データ若しくは他の二以上の積算データの和との差分を演算して、差分データを生成する。
【００６０】
重心演算部４３は、第１実施形態の重心演算ステップＳ１５を行う。すなわち、重心演算部４３は、図１３に示されたように、差分演算部４２によって生成された差分データＤ２に含まれるピークＰ７の重心位置を演算により求め、ピークＰ７の重心位置を示す点Ｐ８を含むデータＤ３を生成する。
【００６１】
データ結合部４４は、第１実施形態のデータ結合ステップＳ１６を行う。すなわち、データ結合部４４は、図１４に示されたように、複数の重心データを合成することにより、複数のピークの重心位置を各々示す複数の点Ｐ８を含む結合データＤ４を生成する。
【００６２】
この動作解析装置１０によれば、データ結合部４４によって得られた結合データＤ４に含まれる複数のピーク位置に基づいて、解析者が、該複数のピークに対応する複数の回路要素を特定できる。そして、各回路要素に対応するピーク値の大きさ等に基づいて、各回路要素の動作の様子や異常の有無を解析することができる。
【００６３】
ここで、本実施形態の検出部３０の構成について詳しく説明する。検出部３０は、集積回路５０から発するスイッチング発光Ｐ１を検出し、発光Ｐ１の二次元位置およびタイミングを測定する。図１５に示されるように、本実施形態の検出部３０は、位置検出型光電子増倍管（Position Sensitive Photomultiplier Tube：ＰＳ−ＰＭＴ）３１及び位置時間測定回路３２を有する時間分解測定装置によって好適に実現される。
【００６４】
位置検出型光電子増倍管３１は、集積回路５０からの光Ｐ１を電子に変換し、その電子をその二次元位置を保持しながら増幅する。図１６は、位置検出型光電子増倍管３１の具体的な構成例を示す側断面図である。図１６に示されるように、光電子増倍管３１は、外囲器３３および外囲器３３に接続された電圧分割回路（不図示）を備えている。外囲器３３内には、光電面（フォトカソード）３４、マイクロチャンネルプレート（Micro Channel Plate：ＭＣＰ）３５〜３９およびレジスティブアノード６１が収容されている。外囲器３３の前面には、透明の入射窓６２が設置されている。光電面３４は入射窓６２の内面に形成されている。光電面３４とレジスティブアノード６１は互いに離れて対向するように配置されている。ＭＣＰ３５〜３９は、光電面３４とレジスティブアノード６１の間に配置されている。
【００６５】
光電面３４は、入射窓６２を透過した光Ｐ１を受け取り、光電効果によって光電子に変換する。ＭＣＰ３５〜３９は、光電面３４から光電子を受け取って二次電子を生成および増倍する板状の電子増倍器である。光電子は、まず、最前方のＭＣＰ３５に入射する。光電子の入射位置は、光Ｐ１の光電面３４への入射位置に対応している。ＭＣＰ３５は、光電子の入射位置に二次電子を生成し、その二次電子をその二次元位置を保持しながら増倍する。後続のＭＣＰ３６〜３９も二次元位置を保持しながら二次電子を増倍する。
【００６６】
レジスティブアノード６１は、位置検出型アノードの一種であって、片面に均一な抵抗層が設けられた導体板である。レジスティブアノード６１の四隅には、信号読み出し用の電極６１ａが設けられている。これらの電極６１ａは、図示しないプリアンプを介して位置時間測定回路３２に接続されている。レジスティブアノード６１に二次電子が入射すると、これらの読み出し電極６１ａは電荷パルスを出力する。レジスティブアノード６１に入射した二次電子の二次元位置は、これらの電荷パルスが有する電荷量に基づいて求められる。このようにレジスティブアノード６１は、光Ｐ１の検出位置に応じた信号を生成し、位置時間測定回路３２に送る。
【００６７】
光電面３４、ＭＣＰ３５〜３９、ならびにレジスティブアノード６１のそれぞれは、図示しない電圧分割回路に接続されており、これらには電位勾配を有する電圧が印加される。これらの電圧により、光電子が光電面３４からＭＣＰ３５へ向けて加速されるとともに、二次電子がＭＣＰ３５からレジスティブアノード６１へ向けて加速される。
【００６８】
図１５に示される位置時間測定回路３２は、信号入力部２０および光電子増倍管３１の双方に電気的に接続されている。位置時間測定回路３２は、光電子増倍管３１から送られる検出信号を用いて光Ｐ１の検出位置を算出する。また、位置時間測定回路３２は、信号入力部２０から送られるクロック信号の基準タイミングと、光電子増倍管３１から送られる検出信号の入力タイミングとの時間差を計測する。位置時間測定回路３２によって求められた検出位置および検出時刻は、検出データとしてデータ処理部４０の積算部４１に送られる。
【００６９】
以上の構成を備える動作解析装置１０によれば、第１実施形態に係る動作解析方法と同様に、集積回路５０内における非常に多くの回路要素のスイッチング発光の中から、特定の回路要素のスイッチング発光を正確、簡易かつ高速に特定することができる。そして、そのスイッチング発光の状態に基づいて、当該回路要素の動作や異常を解析することができる。
【００７０】
また、本実施形態のように、積算データの差分を演算する差分演算部４２を備えることにより、解析対象以外の回路要素におけるスイッチング発光Ｐ１や、ダーク発光Ｐ２を除去し、解析対象の回路要素におけるスイッチング発光Ｐ１に起因するピークのみを好適に抽出することができる。したがって、該ピークの位置をより正確に特定することができる。
【００７１】
また、本実施形態のように、差分データに含まれるピークの重心を演算することによって、当該ピークの詳細な位置（すなわち解析対象の回路要素の詳細な位置）を、例えば光電子増倍管３１の解像度よりも精細な精度で特定することができる。
【００７２】
なお、本実施形態では、第１の積算データＬ、第２の積算データＲ、第３の積算データＨ、及び第４の積算データＦといった４つの積算データを使用してピーク位置を特定しているが、これらの積算データＬ、Ｒ、Ｈ、及びＦのうち少なくとも一つを解析に用いてもよい。例えば、積算ステップＳ１３においてこれらの積算データのうち何れか一つを生成し、該一つの積算データに含まれるピーク（例えば図６に示されるピークＰ３又はＰ４）の位置から、スイッチング発光Ｐ１の元となる回路要素を特定してもよい。これにより、上述した本実施形態の効果を好適に得ることができる。なお、この場合、差分演算部４２を省略することができる。
【００７３】
また、差分演算部４２を備える場合であっても、差分演算に必要な少なくとも２つの積算データを積算部４１において生成すればよく、必ずしも４つの積算データＬ、Ｒ、Ｈ、及びＦ全てを生成しなくても、上述した本実施形態の効果を好適に得ることができる。
【００７４】
また、本実施形態では、検出部３０において２次元の検出データを取得し、この２次元の検出データを用いて演算を行っているが、検出データは、１次元若しくは０次元であってもよい。
【００７５】
また、本実施形態の差分演算部４２、重心演算部４３、及びデータ結合部４４の全部若しくは少なくとも一つは、省略されてもよい。これらが省略された場合であっても、上述した本実施形態の効果を好適に得ることができる。
【００７６】
本発明による集積回路の動作解析方法、および集積回路の動作解析装置は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では検出部の例として位置検出型光電子増倍管を含む構成を例示したが、検出部としては、位置検出が可能な時間分解測定装置であれば、他の構成のものを適用してもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１０…動作解析装置、２０…信号入力部、３０…検出部、３１…位置検出型光電子増倍管、３２…位置時間測定回路、３３…外囲器、３４…光電面、４０…データ処理装置、４０…データ処理部、４１…積算部、４２…差分演算部、４３…重心演算部、４４…データ結合部、５０…集積回路、６１…レジスティブアノード、６２…入射窓、ＣＬ…クロック波形、Ｄ１，Ｄ２…差分データ、Ｄ４…結合データ、Ｌ…第１の積算データ、Ｒ…第２の積算データ、Ｈ…第３の積算データ、Ｆ…第４の積算データ、Ｐ１…スイッチング発光、Ｐ２…ダーク発光、Ｐ３〜Ｐ７…ピーク、Ｓ１…信号波形、Ｓ１１…信号入力ステップ、Ｓ１２…検出ステップ、Ｓ１３…積算ステップ、Ｓ１４…差分演算ステップ、Ｓ１５…重心演算ステップ、Ｓ１６…データ結合ステップ、Ｓ１７…解析ステップ、Ｔ…周期、Ｔａ…第１の期間、Ｔｂ…第２の期間。
【図１】
2013257202.tif 000004
【図２】
2013257202.tif 000005
【図３】
2013257202.tif 000006
【図４】
2013257202.tif 000007
【図５】
2013257202.tif 000008
【図６】
2013257202.tif 000009
【図７】
2013257202.tif 000010
【図８】
2013257202.tif 000011
【図９】
2013257202.tif 000012
【図１０】
2013257202.tif 000013
【図１１】
2013257202.tif 000014
【図１２】
2013257202.tif 000015
【図１３】
2013257202.tif 000016
【図１４】
2013257202.tif 000017
【図１５】
2013257202.tif 000018
【図１６】
2013257202.tif 000019