TWI630399B

TWI630399B - 波形映射及閘控雷射電壓成像

Info

Publication number: TWI630399B
Application number: TW105136160A
Authority: TW
Inventors: 克里斯多福奈米羅; 尼爾黎斯李
Original assignee: Fei公司
Priority date: 2015-11-06
Filing date: 2016-11-07
Publication date: 2018-07-21
Also published as: US20170131349A1; JP2018534596A; TW201728910A; KR102255480B1; CN108603845B; CN108603845A; JP7028783B2; WO2017079665A1; KR20180081531A; US10209301B2

Abstract

描述對改良積體電路(IC)除錯操作之系統、方法及電腦可讀媒體。一般言之，揭示用於在一雷射掃描顯微鏡(LSM)之一單一掃掠期間跨一受測試IC而獲取/記錄波形之技術。更特定言之，本文中所揭示之技術允許即時獲取一積體電路在跨該IC之各位置處對一測試信號之回應。實際上，測試信號係由在一給定週期之後重複之一刺激部分組成。在一項實施例中，可平均化及數位化IC對多個完全刺激部分之回應。在另一實施例中，可平均化及數位化IC對多個部分刺激部分之回應。如本文中所使用，前者之方法稱為波形映射，後者稱為閘控LVI。

Description

波形映射及閘控雷射電壓成像

本發明大體上係關於半導體診斷之領域。更特定言之，但非限制而言，本發明係關於用於使用雷射照明探測積體電路之裝置、系統及方法。

當一入射雷射聚焦至一積體電路(IC)上時，裝置內之受測試裝置(DUT)、自由載子吸收且折射由雷射供應之光子。因此，經反射雷射光之振幅調變對應於DUT對一所施加電測試圖案之回應。經反射雷射光之分析揭示關於主動DUT之直接資訊。在IC除錯操作期間使用雷射電壓成像(LVI)及雷射電壓探測(LVP)兩個傳統技術。

LVI依賴於一光譜分析儀、一鎖定放大器或一類似裝置以將一指定頻率映射至DUT之一雷射掃描顯微鏡(LSM)影像上。由於使雷射光柵掃描主動DUT上方，故經反射光之振幅經調變且對應於DUT信號(其由(例如)一光偵測器所擷取)。將DUT信號供應至一光譜分析儀或經設定為所關注(零跨度模式)之確切頻率之類似裝置。光譜分析儀之輸出電壓與在指定頻率處之信號之強度成正比。換言之，當信號之特定頻率分量小或不存在時，則光譜分析儀之輸出電壓位準落入至DTU信號之雜訊底中。當頻率分量大時，則光譜分析儀之電壓回應增大。一訊框擷取器接收光譜分析儀之輸出信號。在一單獨通道上，訊框擷取器同時建立LSM影像。每當LSM步進時，則做出一光譜分析儀量測。所得LVI映射完美疊對LSM影像。換言之，光譜分析儀輸出在LSM視場之各點處在一給定頻率下產生對應於裝置活動之顯示灰階位準之所掃描區域之一映射。平行放置之若干光譜分析儀允許同時監測多個頻率(每光譜分析儀一個頻率)。對系統之進一步修改(例如)使用一鎖定放大器取代光譜分析儀從而產生除上文所論述之該等頻率映射之外之邏輯狀態映射(相位映射)。

反之，LVP自LSM視場內之一特定位置產生波形。即，波形收集發生在獲取LSM影像且已停止掃描之後。明確言之，藉由將雷射停放在所關注之區域上而手動探測LSM視場內之個別DUT位點。在操作中，將經反射雷射光轉換成一AC信號(例如，藉由一光偵測器)，其經放大且發送至示波器(示波器之觸發或同步信號必須與施加至DUT之測試圖案同步)。所得波形含有來自在接針位置處之DUT的時序及頻率資訊兩者。在一典型除錯程序期間，記錄大量波形。此探測係一精細且耗時操作。由此，通常僅檢查DUT上之可疑位置。

LVI及LVP技術兩者皆受到限制。針對LVI之DUT之輸出信號(即，經反射雷射光)之充分偵測取決於信號自身之本質。一般言之，一信號之工作循環及週期性判定該信號之光譜回應。由於信號變得較不理想(即，自50%工作循環偏離)，故光譜分量之數目增加使得在基本頻率(或所關注之任何分量)處之回應較不顯著。因此，LVI信號減小。由於LVI需要一穩健信號，故僅具有充分工作循環之週期性信號係可偵測的。成像脈衝信號或脈衝列可極難或不可能偵測到。在LVP之情況下，由於使用一示波器記錄波形，故具有最小抖動之任何重複信號足夠。然而，作為一點量測技術，LVP需要在個別探針位點處之精細波形收集(波形收集需要所施加雷射在該量測位點處固定；而非掃描)。雖然強大，但以包含最佳化信號及探針位置之每波長之分鐘為代價，LVP係低效的。

在一項實施例中，所揭示之概念提供產生或製造波形映射及閘控雷射電壓成像影像之一系統。系統包括：一固持器，其固持一電路；一測試迴路產生器，其將一測試迴路信號供應至電路，其中該測試迴路信號包含於每一測試迴路週期重複之一刺激信號；一雷射源；第一光學器件，其將一雷射光束自雷射源引導至電路上；第二光學器件，其自電路收集經反射雷射光；一感測器，其偵測該經反射電射光及回應於該經反射雷射光產生一感測器輸出；及一高速數位信號平均器，其基於感測器輸出及一同步信號而產生一數位輸出信號。在一或多項實施例中，第一光學器件包括經組態以使雷射光束光柵掃描跨電路之一區域之一雷射掃描顯微鏡(LSM)。在一些實施例中，感測器輸出包括一DC分量(其表示一LSM影像)及一AC分量(其表示電路對測試迴路信號之回應)。在一些實施例中，高速數位信號平均器針對光柵掃描之各位置(像素)而產生一數位輸出信號。在一項實施例中，在各位置處之數位輸出信號可基於由在多個完全測試迴路週期內之刺激信號引起之AC分量(「波形映射」)。在一些實施例中，高速數位信號平均器可進一步經組態以將一閘極信號作為一輸入，其中該閘極信號界定小於測試迴路週期之至少一個閘極週期。在一或多項此等實施例中，在各位置(像素)處之數位輸出信號可基於由在多個測試迴路週期內之閘極週期(閘控LVI)期間之刺激信號引起之AC分量。LSM影像及數位輸出信號兩者可儲存至儲存裝置(例如，一非揮發性磁性或固態記憶體)使得各數位輸出信號可與LSM中之該等像素相關。

在另一實施例中，根據本發明之一診斷量測方法包含：使用一測試圖案刺激一受測試裝置，該測試圖案包括在每一測試迴路週期之後重複之一刺激信號；在一光柵掃描情形中使用一雷射光束照明受測試裝置之一區域；回應於照明而偵測自受測試裝置反射之光；識別經偵測反射之光之一直流(DC)分量及一交流(AC)分量；基於一觸發信號及一閘極信號而平均化在多個測試迴路週期內之AC分量，其中該觸發信號使該AC分量同步於測試圖案且該閘極信號選擇在各測試迴路週期期間之該AC分量之數位化之部分；數位化經平均化之AC分量以產生一輸出信號；及將輸出信號儲存於一記憶體中。當閘極信號選擇對應於小於測試迴路週期之一時間的AC分量之一部分時，所揭示之操作可稱為閘控LVI。當閘極信號選擇對應於等於測試迴路週期之一時間之AC分量時，所揭示之操作可稱為波形映射。

100‧‧‧診斷系統

102‧‧‧測試迴路產生器/組件

104‧‧‧受測試裝置(DUT)

106‧‧‧雷射

108‧‧‧雷射掃描顯微鏡(LSM)

110‧‧‧元件

112‧‧‧光學器件

114‧‧‧偵測器/組件

116‧‧‧放大器

118‧‧‧頻率分離器

120‧‧‧直流(DC)分量或信號/DC信號

122‧‧‧交流(AC)分量或信號/DUT信號

124‧‧‧儲存裝置/記憶體

126‧‧‧數位信號平均器/高速數位信號平均器

128‧‧‧數位化DUT輸出信號/數位化DUT輸出/數位化DUT信號/數位波形輸出/積分器輸出V _O/輸出信號V _O/輸出電壓V _O

130‧‧‧觸發信號/參考(觸發)信號

200‧‧‧診斷系統

202‧‧‧閘極產生器

204‧‧‧閘極信號

206‧‧‧數位信號平均器/數位積分器/信號積分器/組件

300‧‧‧閘極1

302‧‧‧閘控DUT信號V _g (t)

304‧‧‧閘極2

400A‧‧‧DUT回應信號/通過條件

400B‧‧‧波形/失效DUT回應/信號

402A‧‧‧區域/閘極/閘極組

402B‧‧‧區域/閘極/閘極組

404A‧‧‧區域/閘極/閘極組

404B‧‧‧區域/閘極/閘極組

406A‧‧‧映射/影像

406B‧‧‧映射/影像

500‧‧‧DUT信號

502‧‧‧閘極

504‧‧‧閘極

506‧‧‧映射

508‧‧‧DUT信號

800‧‧‧電路診斷操作

802‧‧‧方塊

804‧‧‧方塊

806‧‧‧方塊

808‧‧‧方塊

810‧‧‧方塊

812‧‧‧方塊

900‧‧‧網路

902‧‧‧診斷系統

904‧‧‧受測試裝置(DUT)

906‧‧‧電光學組件

908‧‧‧儲存裝置

910‧‧‧區域處理系統

912‧‧‧區域網路(LAN)

914‧‧‧電腦系統

916‧‧‧印表機

918‧‧‧閘道器/路由器

920‧‧‧廣域網路(WAN)

922‧‧‧伺服器儲存裝置

924‧‧‧電腦系統

圖1以方塊圖形式展示根據一或多項實施例之一診斷系統。

圖2以方塊圖形式展示根據另一一或多項實施例之一診斷系統。

圖3展示根據一或多項實施例之在診斷操作期間使用之各種闡釋性信號。

圖4表示根據一項實施例之自一受測試裝置收集之資料。

圖5表示根據另一實施例之自另一受測試裝置收集之資料。

圖6展示根據一項實施例之LVT信雜比與測試迴路(在其上方平均化一輸出信號)之數目之間之關係。

圖7展示根據另一實施例之LVT信雜比、測試迴路(在其上方平均化一輸出信號)之數目及量測頻寬(需要其以影響該等目標量測)之間之關係。

圖8以流程圖形式展示根據一項實施例之一電路診斷操作。

圖9以方塊圖形式展示根據一或多項實施例之一網路。

[相關申請案之參考]

本申請案主張2015年11月5日申請之名為「System and Method for Waveform Mapping and System and Method for Gated Laser Voltage Imaging(Gated-LVI)」之美國臨時專利申請案第62/252,345號之優先權，且其以引用之方式併入本文中。

本發明係關於改良積體電路(IC)除錯操作之系統、方法及電腦可讀媒體。大體言之，揭示用於在一雷射掃描顯微鏡(LSM)之一單一掃掠期間跨一受測試積體電路而獲取/記錄波形之技術。更特定言之，本文中所揭示之技術允許即時獲取一積體電路在跨一電路之各位置處對一測試信號之回應。本文中所揭示之技術可消除對大多數手動探測之需要，其加速除錯程序。此外，由於該等所獲取波形可自動地與LSM影像中之一特定像素相關，故可建立一資料映射且將其疊對於LSM影像上。此映射可隨後突顯：任何特定頻率之存在或不存在(例如，使用一傅立葉(Fourier)變換分析)；一測試信號內之一特定脈衝之存在或不存在(通過/失效資料)；及/或與一參考信號之差異(波形自相關)。在一些實施例中，可記錄一電路對一整個測試信號之回應。在其他實施例中，可使用閘控信號以聚焦偵測電路對測試信號之相對短時間週期之回應(及對在其他時間週期期間所接收之該等排除信號之回應)。

在以下描述中，出於解釋目的，闡述數種特定細節以提供對所揭示概念之一透徹理解。作為此描述之部分，本發明之一些圖式以方塊圖形式表示結構及裝置以避免模糊所揭示概念之新穎態樣。為清楚起見，可不描述一實際實施方案之所有特徵。另外，作為此描述之部分，本發明之一些圖式可呈流程圖形式提供。可以一特定順序呈現任何特定流程圖中之該等方塊。然而，應瞭解，任何給定流程圖之特定序列僅用以例示一項實施例。在其他實施例中，可刪除流程圖中所描繪之各種元件之任一者，或可以一不同順序或甚至同時執行操作之所繪示序列。另外，其他實施例可包含未經描繪為流程圖之部分之額外步驟。此外，本發明中所使用之語言已經選擇主要用於可讀性及指導目的且並非經選擇以描繪或限制本發明標的，訴諸於決定本發明標的所需之申請專利範圍。本發明中對「一項實施例」或「一實施例」之引用意謂結合實施例描述之一特定特徵、結構或特性係包含在所揭示之標的之至少一項實施例中且對「一項實施例」或「一實施例」之多個引用不應理解為必然全部係指相同實施例。

應暸解，在任何此實際實施方案的研發中(如在任何軟體及/或硬體研發專案中)，必須作出許多決策以達成一研發者之特定目標(例如，符合系統相關及業務相關之限制)，且此等目標可隨實施方案之變換而變化。亦應瞭解，此等研發努力可能係複雜且耗時的，但對獲利於本發明之熟習積體電路測試及除錯系統之設計及實施方案的一般技術者而言，該研發努力仍將係一例常任務。

參考圖1，在一或多項實施例中，診斷系統100可包含電刺激受測試裝置(DUT)104之測試迴路產生器102。雷射106將一連續波雷射光束遞送至雷射掃描顯微鏡(LSM)108。元件110經由光學器件112將光自雷射106傳遞至DUT 104且同時將自DUT 104反射之光傳遞至偵測器114。在一項實施例中，偵測器114可為一突崩光二極體。來自偵測器114之信號直接對應於經反射雷射光束之光子通量。放大器116(例如，一跨阻抗放大器或TIA) 放大自偵測器114輸出之信號且將其自身之輸出發送至頻率分離器118(例如，一偏壓三通管頻率分離器電路)。來自頻率分離器118之輸出包含DC分量或信號120及AC分量或信號122。DC信號120係指示正被掃描之電路組件之反射率之一電壓且對應於一習知LSM影像。如所展示，DC信號120可儲存於記憶體124(例如，非暫時性磁性或固態記憶體或揮發性訊框擷取器記憶體)中。AC分量或信號122係指示DUT對自測試迴路產生器102施加之電刺激之回應，且在所繪示之實施例中可施加至高速數位信號平均器126。數位化DUT輸出信號128亦可寫入至記憶體124。在一項實施例中，觸發信號130可用以同步藉由高速數位信號平均器126而產生之波形(例如，數位化DUT輸出128)與由測試迴路產生器102及LSM影像中之各像素提供之刺激信號(由DC信號120表示)。在另一實施例中，可藉由直接來自DUT 104(未展示)之一信號同步數位信號平均器126。在又一實施例中，LSM 108可出於同步目的將一像素時脈提供至高速數位信號平均器。一LSM與平均器連接允許一所擷取波形與一LSM像素之間直接相關。一般技術者將元件110辨識為一分束器。一般技術者亦將瞭解LSM 108可包含允許使來自雷射106之一光束掃描跨DUT 104或將來自雷射106之一光束停放在DUT 104上之一特定位置處之電元件及光學元件。將進一步辨識光學器件112無需受限於一單個元件，但可併入諸如(例如)一物鏡、一波片、一鏡筒透鏡及一鏡之任何數目之組件。

在操作中，高速數位信號平均器126同時數位化DUT信號122及觸發信號130。數位信號平均器126可使用(例如)一鎖相迴路追蹤觸發信號130，且可使用此信號作為針對DUT信號122之相關平均化之一參考。換言之，可藉由使樣本與參考(觸發)信號130相互關聯而即時平均化連續串流DUT信號122。因此，不同於先前技術方法，本文中所揭示之技術能夠在一LSM掃描之各像素處即時獲取一波形。可單獨或共同儲存該等所得波形及LSM影像(例如，於儲存裝置124中)。若單獨儲存為不同檔案或為在一共同(或不同)資料庫中不同條目，則亦可儲存同步資料(例如，時間)使得各數位化DUT信號128可連結於對應LSM影像中之個別像素或與對應LSM影像中之個別像素有關。如本文中所使用，術語「波形映射」係指當回應於一或多個完全測試迴路而擷取各LSM像素之對應DUT信號時，擷取一2維LSM影像及對應數位化DUT信號。根據本發明產生之一波形映射之各像素可經擴展以揭露在彼位置處獲取之波形。此外，由於波形含有關於主動DUT之詳細資訊，故一旦建立一波形映射，則離線資料處理能夠建立大量次級資料映射。此等資料映射可快速地突顯所關注波形之特定特徵。特定言之，波形映射其自身適於自相關或模板匹配。舉例而言，根據本發明可將一滑動窗交叉相關演算法施加至一波形映射以產生一相關係數陣列。所得相關係數曲線可用以量化經檢查波形與一模板波形之間之類似性。此外，波形映射之離線處理啟用類似分數維度演算法(其可用以判定兩個波形之間之暫態效應)之更多計算分析。

在另一一或多項實施例中，數位信號平均器126可經組態使得其僅在所施加測試迴路之一部分期間數位化DUT信號122。參考圖2，根據此方法修改之診斷系統100(識別為診斷系統200)使用閘極產生器202以產生閘極信號204來控制在數位信號平均器206產生數位波形輸出128期間之時間。現參考圖3(鑒於圖2)，數位信號平均器206(例如，一高速積分器)接收DUT信號122及同步時脈或觸發信號130。觸發信號130界定測試迴路週期(T)及對應重複率(1/T)。藉由判定相對於確認觸發信號130的獲取窗之開始的一閘極延遲△及一閘極寬度δ t而界定閘極信號204(具體言之，在閘極1 300期間)。如本文中所使用，一「閘極」界定其中整合DUT回應信號122之一時間窗。在當前實施例中，數位積分器206僅辨識由閘極1 300涵蓋之DUT信號122之部分；僅將此信號V _g (t)302呈現至積分器206。因此，閘控DUT信號V _g (t)302可由以下給定：

由於積分器206在n個測試迴路上方平均化此信號，故積分器輸出V _O128可寫為：

其中K係由硬體(例如，積分器206)定義之一常數。基於圖3，輸出信號V _O 128之獲取時間與nT成比例。

實際上，一第二閘極(閘極2)304可用以獲取一基線DC量測。一般而言，閘極2 304之閘極寬度匹配由閘極1 300界定之寬度δ t。在一些實施例中，一閘極組內之閘極可具有不同寬度。例如，用於擷取「錯誤」信號之一閘極可如擷取必要信號所需要而盡可能短(參見下文之論述)且擷取背景之閘極可盡可能地長。以此方式可改良「背景」值之信雜比(相較於具有一短背景窗寬度以匹配其他閘極對之寬度)。當使用不同寬度閘極時，其應在組合之前正規化。閘極2 304通常可橫跨DUT信號122之無信號的一區段。在此情況中之輸出電壓V _O 128接著可為在閘極1 300期間獲取之DUT信號與在閘極2 304期間獲取之DUT信號之間之差異。此可表達為：

界定閘極需要使用習知LVP技術或使用一模擬波形而收集一單一代表性波形。閘極之選擇取決於測試圖案(例如，如藉由測試迴路產生器102 產生)及所要資訊。一般而言，閘極寬度應盡可能地大而不損害所要DUT信號資訊。此可最大化所得經擷取信號及對應信雜比。一旦建立該等閘極，本文中描述之技術可映射DUT之回應信號(例如，信號122)而無需進一步LVP波形收集。此偵測方案允許DUT回應信號(自所施加測試圖案所得)內之任何唯一特徵經閘控、量測及映射至一LSM影像上而不依賴信號之光譜分量。如本文中所使用，術語「閘控LVI」係指當各LSM像素之對應DUT信號係對應用小於一或多個完全測試迴路之一回應時擷取一2維LSM影像及對應數位化DUT信號。可使用一或多個閘極(或閘極組)以選擇所擷取DUT回應之部分。如本文中所使用，術語「雷射電壓追蹤」或「LVT」係指波形映射(參見上文)或閘控LVI操作。

圖4表示針對DUT 104使用一方箱平均器作為組件206及一180奈米(nm)逆變器鏈而收集之資料。測試迴路橫跨20微秒(μs)；僅展示一4μs橫跨。DUT回應信號400A表示良好(通過)信號，而波形400B表示一不良(失效)波形。區域402A、404A表示用以產生映射406A之一閘極組，及區域402B及404B表示用以產生映射406B之一閘極組。在此實例中，目標在於擷取/映射DUT之失效信號。可使用閘極402A及402B以獲取基線資料。閘極404B包含或涵蓋僅在DUT失效時存在之事件且包含持續時間為亞100奈秒(ns)、總計小於總測試迴路長度之0.5%的脈衝；從而使得所要信號對於先前LVI技術而言過短而無法工作。以此方式界定，閘極組402A/404A及402B/404B僅在失效條件下產生一LVT信號。使用一350X 2.45NA固態沉浸透鏡(SIL)及一1320nm連續波雷射收集影像406A及406B。閘極402A/404A及402B/404B及掃描速度對於兩個影像恆定。如所預期，通過條件400A產生無信號之映射406A。使用產生失效DUT回應400B之一測試迴路而產生明顯突顯其中存在失效信號之LVT映射或影像406B。由於LVT顯示相對於一基線之信號(參見方程式3)，故LVT具有闡明在一特定像素處之閘控信號之相對極性的附加益處。映射406B中之黑色區域(信號)對應於來自信號積分器206之一負回應。此為當閘控事件低於基線信號(比較閘極402B與404B之間之信號400B)時之情況。另一方面，映射406B中之白色區域(信號)對應於來自信號積分器206之一正回應，其發生在當失效信號變為反相之時(參見圖5)。出於各種原因而發生信號反相。例如，NMOS及PMOS電晶體展現相反極性，在一些例項中之電晶體閘極及汲極亦如此。

參考圖5，由於閘極504內之信號500座落在閘極502中之基線信號位準下方，故DUT信號500產生一負LVT信號(由映射506中之黑色區域表示)。惟反相除外，DUT信號508與信號500在其他方面相同。在此情況下，由於閘極504內之信號508之彼部分座落在閘極502內之基線信號上方，故LVT信號為正(由映射506中之白色區域表示)。

LVT最佳化需要瞭解若干相互關聯平均器/積分器參數(例如，組件206)。一般而言，測試工程師或使用者控制由圖3界定為重複率(1/T)及平均化量n之測試圖案頻率。量測頻寬(BW)取決於此兩個參數：BW=C/nT 方程式4

其中「C」係取決於所使用之特定類型之硬體平均器之一常數。在一項實施例中，例如C=0.442。頻寬藉由限制雷射掃描顯微鏡之像素停留時間而判定LVT獲取時間：

出於測試目的，LVT影像/映射收集在配備有一2.9NA SIL、1064nm連續波雷射及針對組件114之一低頻率偵測器之一Meridian V(由FEI公司製造)上。(1064nm雷射具有優於上文識別之1320nm雷射之改良之解析度。已判定，由較短波長光子引起之光電流射出對信號具有一可忽略之影響。)DUT係使用各種脈衝信號刺激之一28nm裝置。獨立地調整經平均化之脈衝振幅、測試迴路週期、閘極/脈衝寬度及測試迴路之數目。處理及分析所得LVT影像。

參考圖6，展示LVT信雜比(SNR)及平均值之數目(n)之間之關係。為獲得此資料，使用一20ns方波脈衝及匹配20ns寬閘極信號。隨著平均值增加，藉由減小測試迴路週期(T)而保持頻寬恆定為270Hz(參見方程式4)。各512×512像素LVT影像需要約8分鐘收集；即平均值小於每像素2ms或每波形2ms。反之，使用習知LVI技術(依每像素10秒、一極任意估計)擷取之一功能等效影像將花費近似：

實際上，已發現通常難以或不可能調整測試迴路週期。具有一恆定測試迴路長度，增加經平均化測試迴路之數目而減小頻寬。考慮此，圖7中表示之資料係基於一1μs之一恆定迴路長度及10ns之一脈衝寬度。如所展示，本文中之資料略微偏離於圖6中呈現之資料。儘管總趨勢仍保持(即，增加n使SNR增加)，然效應減弱。頻寬改變引起此結果。在所觀察範圍內，LVT信號振幅隨著增加頻寬而展現適當之增加。因此，隨著n增加，減小頻寬負面地影響信號強度，其阻礙SNR增益。其他資料指示測試迴路週期變化對影像SNR具有一可忽略之影響。替代地，增加DUT信號強度或閘極寬度改良SNR。對於本文中所論述之大多數影像，用作量測DUT信號強度之波形(LVP)振幅大致上係300微伏(μV)。脈衝寬度相對於測試迴路週期在若干百分比至0.1%之一範圍內。在此等條件下，1024平均值提供媲美傳統LVI 之靈敏度。在一些情況中，少達256平均值提供足夠SNR。

當最佳化LVT影像時，不應忽視SNR與獲取時間之間之相互作用。儘管DUT信號振幅及測試迴路脈衝寬度影響SNR，然此等參數通常固定或難以改變。因此，平均化在SNR最佳化中扮演一重要角色。增加在其上方獲取一平均值之測試迴路之數目改良SNR但負面地影響獲取時間。明確言之，組合方程式4及方程式5給出：停留時間~0.754nT. 方程式6

因而，應最小化測試迴路週期T以加速資料獲取。否則，獲取時間依平均化來按比例調整。

LVT係可在測試圖案阻止LVI分析之時使用之一強大技術。若一失效電路產生一異常信號，則可閘控該信號。界定閘極需要收集僅一個波形或使用一模擬波形。不使用LVT尋找一電路之失效之根本原因涉及使用LVP追蹤整個電路之失效信號，此可需要數百個波形及數日之工作。如本文中所揭示之LVT藉由提供失效信號之一視覺映射而使諸多此類探測為非必要。僅當識別可疑分量且需要進一步定位時才發生探測。

雷射電壓追蹤(LVT)引入一新方法以監測一DUT對一所施加測試迴路之回應。如本文中所使用，LVT係指波形映射及閘控LVI操作兩者。在前者中，記錄一DUT對一或多個完全測試迴路之回應而在後者中僅記錄該DUT對一測試迴路之一部分之回應(彼部分由閘極界定)。兩個方法皆允許在一對應LSM影像之各像素處之DUT信號之即時獲取。特定言之，所揭示之LVT技術能夠對使用先前LVI技術難以或不可能偵測之DUT信號進行成像。當來自一主動DUT之信號係非週期性或顯著地自50%工作循環偏離時，一習知LVI信號監測方案(光譜分析儀、鎖定放大器、向量分析儀等等) 變得無效。由於此等裝置取決於含有可監測之一強頻率分量之信號，故減小所監測信號之工作循環或週期性顯著及不利地影響此等頻率分量之強度。使用LVT，可獨立於DUT信號之工作循環或週期性而做出量測。僅舉例而言，可應用LVT以對有問題的周邊NAND電路進行除錯。對此類型之電路之測試及除錯操作通常涉及防止其他成像技術(諸如，LVI)之使用之脈衝信號。因此，LVT在證實之時減小多餘之探測且協助探針放置。

參考圖8，展示根據一項實施例而擷取上文所揭示之系統之顯著操作特徵之電路診斷操作800。操作800藉由電刺激一DUT(方塊802)而開始。此可藉由諸如組件102之一測試迴路產生器而完成。可接著在一光柵掃描方法中使用一雷射光束照明DUT(方塊804)。此可(例如)使用雷射106、LSM108、元件110及光學器件112而完成。應注意無需照明所有DUT。可接著偵測自DUT反射之雷射光(方塊806)。如上文所論述，經反射光可具有DC分量及AC分量。DC分量表示(灰階)LSM影像及AC分量表示DUT對電刺激之所施加測試圖案之回應。接著，在數位化(方塊810)之前可閘控(方塊808)同時平均化AC分量。在一項實施例中，可施加一閘極信號使得可平均化DUT對多個定全測試圖案之回應。在此情況中，操作800可稱為波形映射。在另一實施例中，可施加一閘極信號使得可平均化DUT對多個部分測試圖案之回應。在此情況中，操作800可稱為閘控LVI映射。最後，可儲存該等數位化DUT回應及對應LSM影像(方塊812)。

參考圖9，網路900可包含：診斷系統902(包含DUT 904及電光學組件906)；儲存裝置908；及區域處理系統910。舉例而言，診斷系統902可類似於系統100或系統200。根據本發明藉由診斷系統902擷取之波形可儲存於儲存裝置908上。如先前所述，LSM影像資料及波形資料兩者皆可儲存於儲存裝置908上。此等資料可單獨儲存(例如，作為不同檔案或在一共同或不同資料庫中作為條目)或作為一單個條目或檔案儲存。處理系統910可(例如)係一工程工作站或一個人電腦。處理系統910可通信地耦合至區域網路(LAN)912且通過該區域網路(LAN)912至諸如電腦系統914及印表機916之其他區域裝置。處理系統910亦可使用LAN 912及閘道器及/或路由器918以通信至耦合至廣域網路(WAN)920(例如，伺服器儲存裝置922及電腦系統924)之又其他裝置。網路912及918可使用任何所要技術(有線、無線或其之一組合)及通信協定(例如，TCP，或傳輸控制協定及PPP，或點對點)。處理系統910可執行容許其存取且處理本文中所描述類型之波形資料之一或多個程式或應用程式。此等程式或應用程式可儲存於處理系統910處之非暫時性儲存裝置中、儲存裝置908之非暫時性部分中或諸如伺服器儲存系統918之非暫時性網路儲存裝置上。

應瞭解，以上描述意欲具說明性且非限制性。材料經呈現以使一般技術者能夠製造及使用如請求之所揭示之標的，且在特定實施例之內容背景中所提供，熟習此項技術者將易於明白其之變化(例如所揭示之實施例之一些可以彼此組合方式使用)。因此，本發明之範疇應參考隨附申請專利範圍以及此申請專利範圍所及之等效物之完整範疇而決定。在隨附申請專利範圍中，術語「包含」及「其中」係相當於普通英語中之各自術語「包括」及「其中」般使用。

Claims

一種用於測試一電路之系統，其包括：一測試迴路產生器，其經組態以將一測試迴路信號供應至該電路，其中該測試迴路信號包括於每一測試迴路週期重複之一刺激信號；一雷射源；第一光學器件，其經組態以將一雷射光束自該雷射源引導至該電路；第二光學器件，其經組態以自該電路收集經反射雷射光；一感測器，其經組態以自該電路偵測經反射雷射光及以回應於該經反射雷射光產生一感測器輸出；及一高速數位信號平均器，其經組態以基於該感測器輸出及一同步信號而產生一數位輸出信號，其中該高速數位信號平均器針對一電路掃描之各位置(像素)產生一數位輸出信號。
如請求項1之系統，其中該第一光學器件包括經組態以使該雷射光束光柵掃描跨該電路之一區域以產生該電路掃描之一雷射掃描顯微鏡(LSM)。
如請求項2之系統，其中該感測器輸出包括一直流(DC)分量及一交流(AC)分量。
如請求項3之系統，其中該AC分量對應於對該測試迴路信號之該電路之一回應信號。
如請求項1之系統，其進一步包括經組態以儲存針對該等位置(像素)之每一者之該等數位輸出信號之記憶體。
如請求項1之系統，其中在各位置(像素)處之該數位輸出信號係基於由在多個完全測試迴路週期內之該刺激信號所得之該AC分量。
如請求項6之系統，其進一步包括經組態以儲存針對該等位置(像素)之每一者之該等數位輸出信號之記憶體。
如請求項1之系統，其中該高速數位信號平均器進一步經組態以將一閘極信號作為一輸入，其中該閘極信號界定小於該測試迴路週期之至少一個閘極週期。
如請求項8之系統，其中在各位置(像素)處之該數位輸出信號係基於由在多個測試迴路週期內之該閘極週期期間之該刺激信號所得的該AC分量。
如請求項9之系統，其進一步包括經組態以儲存該等數位輸出信號之記憶體。
如請求項3之系統，其中該DC分量對應於一LSM影像。
如請求項1之系統，其中該高速數位信號平均器包括一高速積分器電路。
如請求項1之系統，其中該同步信號包括來自該測試迴路產生器之一信號。
如請求項11之系統，其中該同步信號包括來自該LSM之一像素時脈。
如請求項1之系統，其進一步包括一閘極產生器電路，其電耦合至該高速信號平均器且經組態以輸出具有一閘極開始時間及一閘極持續時間之一閘極信號，其中該持續時間小於該測試迴路週期。
如請求項15之系統，其中於各位置(像素)之該數位輸出信號係進一步基於該閘極信號。
如請求項16之系統，其中於各位置(像素)之該數位輸出信號表示在複數個測試迴路週期內之該持續時間期間之該AC分量。
一種診斷量測方法，其包括：使用一測試圖案刺激一受測試裝置，該測試圖案包括在每個測試迴路週期之後重複之一刺激信號。在一光柵掃描情形中使用一雷射光束照明該受測試裝置之一區域；回應於該照明而偵測自該受測試裝置反射之光；識別該經偵測反射之光之一直流(DC)分量及一交流(AC)分量；基於一觸發信號及一閘極信號而平均化在複數個測試迴路週期內之該AC分量，其中該觸發信號使該AC分量同步於該測試圖案且在各測試迴路週期期間該閘極信號選擇對應於少於該測試迴路週期之一時間之該AC分量之一部分以平均；數位化該平均化之AC分量以產生一輸出信號；及將該輸出信號儲存於一記憶體中。
如請求項18之方法，其中藉由一高速積分器裝置執行平均化及數位化。
一種用於測試一電路之系統，其包括：一測試迴路產生器，其經組態以將一測試迴路信號供應至該電路，其中該測試迴路信號包括於每一測試迴路週期重複之一刺激信號；一感測器，其經組態以自該電路偵測經反射雷射光及以回應於該經反射雷射光產生一感測器輸出；及一高速數位信號平均器，其經組態以基於該感測器輸出及一同步信號而產生一數位輸出信號，其中該高速數位信號平均器針對該光柵掃描之各位置(像素)產生一數位輸出信號。
如請求項20之系統，其中在各位置(像素)處之該數位輸出信號係基於由在多個完全測試迴路週期內之該刺激信號所得之一AC分量。
如請求項20之系統，其中該高速數位信號平均器進一步經組態以將一閘極信號作為一輸入，其中該閘極信號界定小於該測試迴路週期之至少一個閘極週期。
如請求項22之系統，其中在各位置(像素)處之該數位輸出信號係基於由在多個測試迴路週期內之該閘極週期期間之該刺激信號所得的一AC分量。
如請求項23之系統，其進一步包括經組態以儲存該等數位輸出信號之記憶體。
如請求項20之系統，其進一步包括一閘極產生器電路，其電耦合至該高速信號平均器且經組態以輸出具有一閘極開始時間及一閘極持續時間之一閘極信號，其中該持續時間小於該測試迴路週期。
如請求項25之系統，其中於各位置(像素)之該數位輸出信號係進一步基於該閘極信號。
如請求項26之系統，其中於各位置(像素)之該數位輸出信號表示在複數個測試迴路週期內之該持續時間期間之該AC分量。