RECORDING OF NON CYCLICALLY REPEATING LOGIC STATUS ALTERATIONS AT A MEASURING POINT WITHIN INTEGRATED CIRCUITS WITH AN ELECTRON PROBE

Abstract: 1. A method of recording logic states which repeat in non-cyclic fashion at a measurement point in a clock-pulse-controlled integrated logic circuit (29) during the execution of a test programme in this logic circuit, characterised in that : - the measurement point is acted upon by a pulsed electron beam (210) whose pulses are identical in frequency and phase with the fundamental clock pulse train of the logic circuit ; and - following a determinate start of the test programme the secondary electrons (211) triggered by each electron beam pulse are respectively detected and converted into an electrical measurement signal which is recorded following logic evaluation.

Description: Aufseichnung von sich nicht zyklisch wiederholenden logischen Zustandsänderungen an einer Messstelle im Inneren von interierten Schaltungen mit der Elektronensonde. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufzeichnung von sich nicht zyklisch wiederholenden logischen Zustandsande- rungen an einer Messstelle im Inneren von integrierten Schaltungen. In komplexen logischen Schaltungen, wie z. B. bei Mikro- prozessoren und Mikrocomputern, können Fehler in der Logik dieser komplexen Schaltungen zu einer nicht zyklischen Veranderung des abzuarbeitenden Programms fahren. Da solche Hohler nur in einem nicht-zyklischen Test-Programmab- lauf analysiert werden können, können keine Messverfahren angewandt werden, welche eine zyklische Wiederholung von Test-Programmabläufen erfordern. Logische Zustandsänderungen, welche sich nicht zyklisch wiederholen, können mit Logikanalysatoren aufgezeichnet werden. Nach einem bekannten Verfahren können dabei in Inneren integrierter Schaltungen logische Zustandsänderungen, welche sich nicht zyklisch wiederholen, dadurch auzgezeich- net werden, das auf die zu überprüfende Messstelle eine mechanische Messspitze ausgesetzt wird. Für Schaltungsstruk- turen mit einer Ausdehnung der Messstellen von wenigen tausendatel Millimetern verbietet sich die Verwendung von mechanischen Messspitzen aus mechanischen und kaparitiven Gründen. Der Erfindung liegt die rufgabe zugrunde, ein verfahren der eingangs genannten A-t anzugeben, mit welchem Logikfehler auch in hochintegrierten logischen Schaltungen estgestellt werden können, wobei ein Grundtakt der hochintegrierten logischen Schaltung von etwa 10 iz zulässig ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein eingangs genanntes Verfahren gelöst, welches die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 aufweist. Wenn die zu überprüfende komplexe logische Schaltung ein stabiles Fehlerbild aufweist, können von verschiedenen Messstellen Potentialkontrastsignalverläufe aufgezeichnet werden, wobei der Ablauf dieser Aufzeichnungen jeweils an definierten Stellen eines Test-Programmablaufes gestartet wird. Um die logisch bewerteten Potentialsignalkontrastver- laufe der einzelnen Messstellen mit dem Logikentwurf für diese Messstellen vergleichen zu können, werden von verschiedenen Messstellen logisch bewertete Potentialkontrast signalverläue bei einer jeden Messstelle jeweils in Echtzeit hintereinander aufgezeichnet und schlieI3lich parallel miteinander verglichen. Mit einem erfindungsgemässen Verfahren kann die zeitliche Balge logischer Zustände auf mehreren Datenleitungen von Mikroprozessoren oder Mikrocomputern parallel in einem Logikdiagratnm dargestellt werden. Werden die logisch be weitesten Potentialkontrastsignale der einzelnen Messstellen einem Logikanalysator (J.Mc/Leod, "Logic Analyzers-Sharp fault- finders getting sharper", Electronic Design. 28 (1980) 7 5. 48-56) zugeführt, so können in diesem Logikanalysator die Logikdiagramme der verschiedenen Messstellen parallel dargestellt werden. Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden naher erläutert. Fig. 1 illustriert die Aufzeichnung von sich nicht zyklisch wiederholenden logischen Zustandsänderungen an einer Messstelle im Inneren einer integrierten Schaltung. Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, mit der ein erfindungsge- masses Verfahren durchgeiihrt wird. Mit einem erfindungsgemässen Verfahren ist es möglich, bei Vorliegen eines logischen Fehlers auch in einer hochintegrierten logischen Schaltung logische Zustandsänderungen, welche sich nicht zyklisch wiederholen, an einer Messstelle im Inneren dieser integrierten Schaltung aufzuzeichnen. Fig. 1 illustriert diesesarfindungsgemässe Verfahren. Die zu überprüfende logische Schaltung wird mit einem Grund- takt 11 angesteuert. Die Elektronensonde wird auf eine zu überprüfende Messstelle aufgesetzt. Wenn der Ablauf des Test-Programms in der logischen Schaltung gestartet wird, wird der logische Zustand der Messstelle während eines jeden Grundtaktes 11 mit einem Eintastpuls 12 abgefragt. Die Abbildung der logischen Zustände erfolgt dabei durch den Potentialkontrast; Logisch "0" erscheint hell und logisch "1 " erscheint dunkel (Ä.Gopinath et al, "Voltage contrast: a review"SEM/ 1978 pp. 375-380 und H.-P.Feuerbaum et al, ?Jqualitativndqu2ntitative voltage measurement on integrated circuits", Beiträge elektronenmikroskopischer Direktabbildungen oberfl., vol. 8 pp. 469-480, 1975). Die Verweilzeit des Elektronenpulses auf der Mess- stelle ist dabei so gewählt, dass die logischen Zustande "O" und "1" sicher unterschieden werden können. Die messung wird in einem Raster-Elektronenmikroskop durchgeführt. Das dabei auftretende Videosignal 13 wird logisch bewertet und einem kommerziellen Logikanalysator zugeführt, der das NeEsignal 14, welches die logischen Zustandsänderungen an der Messstelle im Inneren der integrierten Schaltung darstellt, mit einem externen Takt übernimmt, wobei der externe Takt um die Laufzeiten der Elektronenstrahlen gegen- über dem Grundtakt 11 der zu überprüfenden logischen Schaltung verzögert ist, jedoch dieselbe Frequenz wie dieser Grundtakt 11 aufweist. Das Videosignal 13 gibt den Dotential- kontraatsignalverlauf an der Messstelle wieder und das Messergebnis 14 gibt den logisch bewerteten Potentialkon trastaignalverlauf an dieser Messstelle wieder. Weist die zu überprüSende logische Schaltung einen defi- nierbaren logischen Fehler auf, so zeigt das an einer Messstelle gewonnenen Messergebnis 14 ein stabiles Pehlerbild. Um den logischen Fehler der zu uberprüfenden integrierten Schaltung, der aufgrund des Messergebnisses 14 als definiert erkannt worden ist, analysieren zu können, müssen von verschiedenen Messstellen Messergebnisse 14 aufgezeichnet werden. Bei jeder Erstellung eines Messergebnisses 14 an einer neuen Messstelle muss jeweils der Ablauf des Test-Programms in definierter Weise von neuem gestartet werden. Zur Untersuchung von Mikroprozessoren und Mikrocomputern mit Datenbreiten von z. B. 16 bit und mehr können z. B., Vorgänge auf allen Datenleitungen parallel dargestellt werden können. Mit einem erfindungsgDmassen Verfahren kann dies dadurch erreicht werden, dass bei jeder Datenleitung an einer Messstelle die logischen Sustandsänderungen während eines Test-Programmablaufs in einem Messergebnis 14 in Echtzeit gewonnen werden und dass schliesslich die Messergebnisse 14 von Messstellen von sämtlichen Datenleitungen parallel zueinander abgebildet werden. Diese parallele Abbildung der Messergebnisse 14 von Messstellen an sämtlichen Datenleitungen kann als Logikdiagramm bezeichnet werden, auch wenn die zu überprCcEende logische Schaltung einen definierten Logikfehler aufweist. Bei der Untersuchung einer logischen Schaltung mit einer grossen Datenbreite können die einzelnen Messergebnisse 14 hintereinander aufgezeichnet und in schnellen Schieberegistern zwischengespeichert werden. Wenn alle Messergebnissè 14 in dem Zwischenspeicher aufgezeichnet sind, können die Zwischenspeicherinhalte parallel in einen Logikanalysator übernommen werden. Die Zeitdiagramme der verschiedenen Erstellen können vom Logikanalysator parallel dargestellt werden. w g. 2 zeigt das Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemässen Verfahren.Diese Vorrichtung basiert auf einem modifizierten Raster-Elektronen- mikroskop 21 (Etec-Äutoscaii) (E. Wolfgang et al, "Internal Testing of Microprocessor, chips using Electron be/am Techniques", proceedings of LEEE International Conference on circuit.s and Computers 1980, pp.548-551, 1980). Der Ablauf eines erfin- dungsgemässen Verfahrens wird von einer Ansteuerung 22 kontrolliert. Die Ansteuerung 22 besteht aus einem Rechner (interdata 6/16), welcher den Ablauf der Messung kontro- liert, und bei Untersuchung z. B. eines nicht passivierten 8085 Mikroprozessors 29, der in einer gesumpften Version bei SIEMENS entwickelt und hergestellt wurde, aus einem Mikro- prozessor-Laboratorium (EP su-Lab 5036 A). Die Positionierung der Elektronensonde auf die einzelnen Messstellen erfolgt mittels eines digitalen Rastergenerators 213. Der Schiebetakt 212 bewirkt die Übernahme der bewerteten Messwerte (logisch 0" oder "j") ) in den Zwischenspeicher 28. Sind alle Messergebnisse 14 im Zwischenspeicher 28 gespeichert, werden sie vom Logikanalysator 24 (3iomation K 100) mit einem externen Takt 25, der von einem Verzögerungsgenera- tor beeinflusst wird, übernommen. Bewertet wird das Video- signal 13, welches am Ausgang des Videoverstarkers 26 anliegt' mittels einer Schmitt-Trigger-Schaltung 27 (H.-P. Feuerbaum, 'tVLSI Testung Using the Electron probe1', SSt/ 1979 pp. 285-296, 1979). Mit 210 ist die gepulste Elektronensonde, mit 211 der Sekundärelektronenkollekto- signal und mit 23 der Pulsgenerator bezeichnet. Die Zeitauflösung einer Vorrichtung nach Fig. 2 hängt von der Breite der Elektronengrösse ab. Derzeit sind routinemässig 1 n/s breite Eletronenpulse erzielbar. Ein erfindungsgemässes Logikdiagramm einer zu überprüfenden logischen Schaltung kann extrem schnell ausgezeichnet werden, weil durch die in Analogie zum Vektor-Scan-Prin- zip beim Elektronenstrahl-Schreiber sogenannte '1Vektorson- den"-Technik nur die relevanten Messwerte erfasst werden. Mit einem erfindungsgemässen Verfahren können logische Zustandsanderangen nicht nur an Datenleitungen, sondern ebenso an Steuerleitungen und an Adressleitungen überprüft werden. Zur Auswertung der Messergebnisse 14 können diese Messwerte 14 auch direkt in einen Rechner eingespeichert und dort in beliebiger Weise ausgewertet werden. 3 Patentanspruche 2 Figuren

Claims: PatentansDrüche 1. Verfahren zur Aufzeichnung von sich nicht zyklisch wiederholenden logischen Zustandsänderungen an einer Messstelle im Inneren einer integrierten Schaltung gekennzeichnet durch einen gepulsten Elektronenstrahl als Messsonde, wobei die Elektronensonde auf die Messstelle aufgesetzt und im Grundtakt der zu prüfenden Schaltung gepulst wird, wobei bei jedem Elektronenpuls ein Potentialkontrastsignal entsteht, welches logisch bewertet wird. Anspruch 2 Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass von verschiedenen Mess- stellenpotential Kontraatsignalverläufe aufgezeichnet werden, so- bei de? Ablauf der Aufzeichnung jeweils definiert gestar- tet wird. Anspruch 3, Verfahren nach Anspruch 2, d a d u T c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Potentialkontrast- signalverläufe einer jeden Messstelle in Echtzeit hintereinander aufgezeichnet und schliesslich parallel verglichen werden.

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