SELECTIVE LOGIC PICTURE OF INFORMATION GROUPS ON SEVERAL NODES OF AN INTEGRATED CIRCUIT WHICH GO TOGETHER

Abstract: 1. A method of testing a programme-controlled integrated circuit, wherein : - items of data represented by the logic states of a plurality of associated circuit nodes are each scanned stroboscopically during the cyclically repeated processing of a programme loop at specific times by means of the electron beam of a scanning electron microscope which is pulsed at the repetition frequency of the programme loop, to control the phase position of the electron pulses relative to the programme loop ; - the scanning signal which is obtained is represented on a screen with a line raster pattern, characterised in that - the relevant circuit nodes are scanned repeatedly in the same sequence ; and - the phase position of the electron pulses relative to the trigger signal of the drive means of the circuit to be tested is such that the relevant nodes are scanned only at the times at which the bit pattern of a specific item of information is applied to this node.

Description: Selektives Logikbild von Informationsgruppen auf mehreren zusammengehörenden Knoten einer integrierten Schaltung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur stroboskopischen Abbildung von Informationsgruppen auf mehreren zusammengehörendenKnoten einer integrierten Schaltung mit einem Rasterelektronenmikroskop. Bei der Prüfung komplexer logischer Schaltungen ist es oft nötig, die internen Abläufe an Hand von informations- flüssen auf zusammengehörenden Knoten, wie internen Bussen, internen Registern oder Steuerbits, zu überprüfen. Nach dem Stand der Technik können die internen Busse entweder durch Messungen mit mechanischen Messspitzen oder durch stroboskoDische Abbildungsverfahren wie detn Logik- bild (G. Crichton et al: "Elektron beam testing of micro- processorss", Digest of papers 1980 IEEE Test Conference, pp. 444 - 449, 1980) mit einem Raster-Elektronenmikroskop überprüft werden. Bei hochintegrierten Schaltungen kennen mit mechanischen Messspitzen- Informationsflüsse auf zusammengehörenden internen Knoten nicht gleichzeitig überprüft werden. Im Logikbild (oder "Logic state mapping") werden sämtliche Zustandsänderungen des abgebildeten Busses inr:erhalb eines bestimmten Zeitbereiches erfasst. Soll beispielsweise lediglich der Inhalt eines Irternen Festwert- speichers überprüft werden, dann liefert diese Abbildungsmethode nicht nur den Inhalt dieses internen Festwert- speicners, sondern zusätzlich eine Informationsfülle (Adressen, Flags, usw.), aus der erst :nühsam die gewünsch- ten Daten, in diesem Fall der Inhalt eines Internen Fest- wertspeichers, selektiert werden müssen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem eine selektive Abbildung bestimmter Informationsgruppen möglich ist. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, welches die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Sollen bestimmte Speicherinhalte selektiv abgebildet werden, so wird das Bit-Muster eines sieden Speicherinhalts so oft an den abgetasteten Knoten wiederholt, dass dieses Bit-Muster während der Abrasterung des Bildschirms durch den Elektronenstrahl dieses Bildschirms als Balken abgebildet wird. Ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Figur 1 zeigt eine erfindungsgemässe Test- und Programmänderun Figur 2 zeigt eine erfindungsgemässe Abbildung des Inhalts eines Speicherbereiches. Die im fcagenden beschriebene Technik baut auf einer friaheren Arbeit von Feuerbaum: "Beiträge zu Fortschritten in der Elektronenstrahlmesstechnik", Beiträge elektronenmikroskopischer Direktabbildungen Oberfl, 11, 67-71,1978, auf. Die experimentellen Untersuchungen wurden an einem unpassivierten 8085 Mikroprozessor durchgeführt, der in einer geschrumpften Version bei Siemens entwickelt und hergestellt wurde. Die meisten integrierten Schaltungen müssen dynamisch geprüft werden, d.h. sie müssen während der Untersuchung mit Nennfrequenz arbeiten. Unter Ausnützung des Strobosko pleeffektes können auch solche Schaltkreise quasistatisch im Potentialkontrast abgebildet werden. Um dies zu erreichen, wird die zu untersuchende komplexe logische Schaltung mit sich zyklisch wiederholenden Signalen angesteuert und im Raster-Elektronenmikroskop abgebildet. Der Elektronenstrahl wird in jedem Zyklus nur einmal für kurze Zeit eingeschaltet, d.h. die Probe wird nur während einer bestimmten Phase betrachtet. Die Abbildung ist somit eine Momentaufnahme der schnell arbeitenden komplexen logischen Schaltung. Der Einscbaltzeltpunkt des Elektronenstrahles kann innerhalb des Zyklus beliebig gewählt werden. Die Einschaltdauer des Elektronenstrahls kann bis zum Picosekundenbereich reduziert werden, d.h. die Zeitauflösung dieses Abbildungsverfahrens liegt im Picosekundenbereich. Um ein erfindungsgemässes selektives Logikbild zu erstellen, tastet die gepulste Elektronensonde die zusammenge- hörenden Knoten langsam in x-Richtung ab, beginnend beim ersten Knoten und endend beim letzten Knoten. Ist die Elektronensonde beim letzten Knoten angelant, springt sie zum ersten Knoten zurück und der Vorgang beginnt von neuem. Während die Elektronensonde auf der integrierten Schaltung stets dieselbe Strecke in x-Richtun2 abtastet, rastert der Elektronenstrahl am zugehörigen Bildschirm des Raster-nlektrcnenmikroskops diesen Bildschirm Zelle für Zeile ab, so dass auf diesem Bildschirm ein flächen- haftes Bild entsteht. Die Phase der gepulsten Elektronen- sonde, welche den Einschaltzeitpunkt der Elektronensonde bezüglich des Triggersignals der Ansteuerung der zu pru- fenden komplexen logischen Schaltung definiert, wird so festgelegt, dass die Elektronenscnde die zusammence- hörenden Knoten nur zu cen ZeitpunKven abtastet. zu einen das Bit-Muster einer bestimmten Information an diesen zusammengehörenden Knoten anliegt. Gleichzeitig mit dem Zeilenvorschub am Bildschirm des Raster-Elektronenmikroskopes in y-Richtung kann die Phase der Elektronenpulse je nach dem, wo im Zyklus der zu prüfenden komplexen logischen Schaltung die zu überprüfende Informationsgruppe auftaucht, konstant gehalten oder ver- ändert werden. Durch den frei wählbaren Phasenbereich wäh- rend eines Bilddurchlaufes können beliebige Teile einer Programmschleife im selektiven Logikbild dargestellt werden. Die Abbildung der logischen Zustände erfolgt dabei durch den Potentialkontrast: Logisch "O" erscheint hell und logisch "1" erscheint dunkel (H.-P. Feuerbaum et al: "Qualitative and quantative voltage measurement on integrated circuits", Beiträge elektronenmikroskopsicher Direktabbildungen Oberfl., vol. 8, pp. 469 - 480, 1975 und A. Gopinath et al, Voltage contrast: A Review", SEM/ 1978 pp. 375 - 380). Figur 1 zeigt eine Softwaremassnahme an einem Prüfling, mit der erreicht wird, dass ein zu überprüfendes Bit-Muster an zusammengehörenden Knoten beliebig oft anliegt, so dass während der Abrasterung des Bildschirmes ein zu überprüfendes Bit-Muster selektiv als Balken abgebildet werden kann. In der zu prüfenden komplexen logischen Schaltung wird ein Programm abgearbeitet, in das erfindungsgemäss eine Schleife S eingefügt iet, welche den Befehl 3: Speicnerzelle lesen" aufweist. Diese Schleife S wird n-mal durchlaufen, wcbei die Elektronensonde wahren des Lesens einer Speicherzelle durch den Trigger T für das Strahltastsystem der Elektronensonde ebenfalls n-mal eingetastet wird, und zwar mit einer solchen Phase, dass bei Ausführung des Befehls Speicherzelle lesen" nur der Inhalt der infolge dieses befehls ausgelesenen Speicherzelle auf dem Bildschirm des Raster-Elektronenmikroskops abgebildet wird. Figur 2 zeigt eine erfindungsgemässe Abbildung eines Speicherbereiches. Die Bit-Muster der abgebildeten Speicherinhalte wurden dabei so gewählt, dass der im selektiven LoKik- bild wiedergegebene Speicherinhalt als Zeichenfolge ALM 5 erscheint. Bei einem 8085 Mikroprozessor wird ein Lesebefehl in etwa 5 sec ausgeführt. Da bei der Erstellung der Abbildung des Inhalts eines Speicherbereiches gemäss Figur 2 die Lesebefehle alle dieselbe Ablaufstruktur aufwiesen, musste für jeden neuen Bild-Abschnitt (für jedes neue Bit Muster) eine neue Speicherzelle ausgelesen werden, die Phase der Elektronensonde während eines jeden Lesebefehls konnte jedoch konstant gehalten werden. Bei der Erstellung des Bildes von Figur 2 wurde eine Pulsbreite der Elektronensonde von 50 ns angewandt. Bei der Erstellung eines jeden Bildabschnittes des Bildes von Figur 2 wurde in einer Schleife die zugehörige Speicherzelle sc oft ausgelesen, dass jeder eInzelne Bildabschnitt eine Breite von etwa 5 mm aufweist. Die Erstellung des Bildes von Figur 2 beanspruchte eine Zeit von etwa 100 sec. In der zeitlichen Abfolge eines Lesebefehls taucht der Inhalt einer Speicherzelle immer wieder zeitlich gesehen an derselben Stelle auf. Die Phase, mit der die Elektronensonde bezüglich der Triggerung der Ansteuerung der zu prüfenden Schaltung zusammengehörenden Knoten ern- dungsgemäss abtasten muss, um ein selektives Logikbild u erhalten, kann bei jedem Lesebefehl auch bei verschie denem Inhalt von verschiedenen Speicherzellen konstant gehalten werden. Die Erfindung ist jedoch nicht au -e Selektion von Daten aus ein- und dieselbe Struktur auf- weisenden Befehlen beschränkt. Vielmehr kann bei unter- schiedlichen Befehlsstrukturen die Phase der Elektronen- sonde auch jeweils so angepasst werden, dass nur die oe- wünschte Information auf dem Bildschirm des Raster-Elek- tronenmikrcsKops abgebildet wirt. Ein selektives Logikbild kann mittels eines modifizierten Raster-Elektronenmikroskops (Etec-Autoscan) (E.Wolfang et al, "internal testing of microprocessor chips using electron beam techniques", Proceedings of IEEE International Conf. on circuits and computers 1980, pp. 548 -551, 1980) erzeugt werden. Der Ablauf der Messung wird von einem Rechner gesteuert (Interdata 6/16). Die Phasensteuerung erfolgt über einen D/A-Wandler und einen Verzögerungsgenerator, die Positionierung der zusammengehörenden Knoten erfolgt mittels eines digitalen Rastergenerators, 2 Figuren 2 Patentansprüche

Claims: Patentansrüche: 1. Verfahren zur stroboskopischen Abbildung von Informationsgruppen auf mehreren zusammengehörenden Knoten einer integrierten Schaltung mit einem Raster-Elektronenmikroskop, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Elektronensonde auf der integrierten Schaltung nur zu sol chen Zeitpunkten die Knoten abtastet, zu denen die abzubildende Information auf den abgetasteten Knoten anliegt. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass bei der Abbildung von Speicherinhal ten das Bit-Muster eines jeden Speicherinhalts so oft auf den abgetasteten Knoten anliegt, dass dieses Bit-Muster während der Abrasterung des Bildschirms als Balken abgebildet wird.

Inventors: FAZEKAS, PETER, DIPL.-ING.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1981
Main classification: G01R31
IPC codes: G01R19, G01R31