VLSIチップ観測画像からの逆設計によるその場故障診断に関する基礎的研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12875067
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 藤岡 弘 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40029228)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中前 幸治 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40155809)
• Keywords: VLSI光学顕微鏡画像 / FIB加工装置 / 回路認識 / CMOS標準セル設計 / 知識ベースシステム / 故障診断システム

Research Abstract

超大規模集積回路システム(VLSI)の故障診断を支援するために必要な種々のCADデータをVLSIチップそのものから獲得する、いわゆる"逆設計"思想により、VLSIチップの"その場"故障診断を行う技法の開発を目的として、基礎的な研究を行った。この結果、以下の成果を得た。
光学顕微鏡画像からの回路認識
深さ方向に分解能を有する光学顕微鏡を用いて、定間隔のグリッド上に配置・配線された3層金属配線標準セル設計CMOS VLSIの各配線層の画像を獲得し、予め構築した知識ベースから回路機能の認識を行う手法を開発した。回路認識は、以下の手順で行われる。
1.最下層の金属配線に焦点を合わせた光学顕微鏡観測画像を、縦方向のグリッド単位に分割。
2.知識ベースに登録された標準セルのデータとグリッド単位にマッチング。
3.グリッド単位のデータを組み合わせ、標準セルレイアウトに合致する組み合わせを探索。
4.各層の上層金属配線に焦点を合わせた光学顕微鏡画像から、セル間接続を認識。
FIB加工装置を利用した回路認識率の改善
光学顕微鏡のみでは、厚い絶縁膜や上層金属配線の影響により下層金属配線を明瞭に観測することが困難であり、この為、認識率が低下する場合があることが判明した。このような問題に対し、集束イオンビーム(FIB)加工装置を利用して、認識率を改善する手法を開発した。この手法では、(1)光学顕微鏡のみでは認識が困難な領域に対して、FIB加工装置で絶縁保護膜を除去した上で、画像獲得・回路認識を行う、(2)前述の(1)を行っても認識の信頼性が低い場合は、FIB加工装置を用いて上層金属配線の除去を行った上で、画像獲得・回路認識を行う。
(約720字)

Research Products

• [Publications] K.Miura: "Automatic EB Fault-Tracing System Using Fuzzy-Logic Approach"Proc. 11th European Symposium on Reliability of Electron Devices. Failure Physics and Analysi. 1377-1382 (2000)
• [Publications] K.Miura: "Development of an EB/FIB integrated test system"Proc.12th European Symposium on Reliability of Electron Devices, Failure Phvsics and Analsis. 1489-1494 (2001)
• [Publications] 三浦克介: "光学顕微鏡およびFIB加工装置を利用した多層構造標準セル設計VLSIの逆設計システム"LSIテステイングシンポジウム/2001. 63-68 (2001)