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半導体用語集

EBテスタ法

英語表記：EB (Electron Beam) tester method

　電子ビームを用いて，配線の電位を観測する方法である。使用する装置は 10数年前までは，ストロボSEMと呼ばれることが多かったが，現在ではEBテスタまたは電子ビームテスタと呼ばれている。ストロボSEMと呼ばれていた頃は，SEMを改造した装置が用いられており，そこに使われるストロボ法と呼ばれるサンプリング手法が強調されて，そのように呼ばれていた。その後，SEM用ではない専用の電子光学系が用いられ，なおかつ，ブラックボックスとして使えるユーザーインタフェースの優れた装置が普及してからは，電子ビームテスタと呼ばれることが多くなった。
　この手法では，電子ビームを照射した結果，配線から放出される二次電子が検出器に到達する量が，配線電位に依存することを利用して電位を観測する。エミッション顕微鏡法や液晶法あるいはOBIRCH法とは違い，この機能単独は異常箇所を絞り込むことはできない。異常な箇所を検出するには後で述べるような一工夫が必要である。電位の情報は，電位波形や電位分布像としてえる。高速に動作するデバイスを観測するためには，パルス電子ビームを用いるストロボ法と呼ばれる方法が通常用いられている。
　EBテスタは計測の自動化という観点から三つの世代に分けることができる。これは，他の故障解析手法の模範にもなっているので，ここで簡単に説明しておく。
　第一世代は，SEMに簡単な改造を施したもの：ストロボ法用のパルスビームを発生できるようにビームブランキング装置を付加し，被観測デバイスを所定の状態に設定するための簡単なパルス発生器を付加，など。前述のように，この世代のものはストロボ法を用いていることを強調して，ストロボSEMと呼ばれていた。
　第二世代は，より実用的な装置で，複雑な被観測デバイスを所定の状態にするためのパルス発生器や画像処理装置などを装備している。
　第三世代は，自動化が進み集積回路の設計データべースとの結合がなされたものである。第二世代，第三世代の装置では，被観測デバイスを所定の状態に設定するために，LSIテスタを信号入力装置として用い，ワークステーションにより制御されているものが多い。これらの世代の装置は，通常，EBテスタと呼ばれている。第三世代のシステムの基本機能としては，
（1）実時間電位分布像およびストロボ電位分布像がえられる。
（2）実時間電位分布像上で指示した箇所のストロボ電位波形像がえられる。
（3）電位分布像に対応したレイアウト図がえられる。
（4）それに対応した回路図または機能図がえられる。
などがあげられる。
　電子ビームテスタを故障解析に適用する研究や，その研究成果を用いた事例は数多く報告されている。特に，上述の第二，第三世代のシステムをベースにした故障発生箇所追跡手法がいくつか発表されている。これらの方法に共通して用いられている故障発生箇所の追跡原理は非常に単純であり，故障検出パッドから時間的・空間的に故障箇所を遡る方法である。
　このような遡り手法を用いなければ一般的には故障箇所絞り込みはできない。この遡りによる故障発生箇所の絞り込みの原理を簡単に説明する。テストパターン（LSIを動作させるための信号の列，テストベクタとも呼ばれる）をLSIに入力していくと，それがチップ上を伝播していく。その途中でチップ上において電気的故障が発生すると，その故障信号がチップ上を伝播し，終りにはボンディングパッドまで到達する。ここでいう電気的故障とは実信号とその期待値が異なることであり，その信号を故障信号と呼んでいる。故障信号は枝分かれし，チップ上に広がっていくが，パッドに到達して初めてチップ外部から故障として検知される。故障発生箇所の絞り込みは，通常最初に故障信号がパッドに到達した時点から始める。この点（空間点，時間点）から，故障信号を電気的故障発生箇所に向かって，空間的かつ時間的に遡れば，故障発生箇所に到達できる。
　電位波形をベースにした遡り法は，回路の接続情報に基づいて電位波形を観測する手順を決定し，故障信号を遡っていく方法である。この手法自体は 1980年代初頭にプリント基板上の故障検出の方法として提案されていた方法であるが，その後NTTはシュルンベルジェ社と共同で，各種の効率化法を用いて半導体集積回路へ適用し，報告している。
　電位分布像をベースにした遡り手法は1984年にIntel社から提案されていた。NECは，これを現在の半導体集積回路に適用するに当たり，シュルンベルジェ社と共同で電位ビームテスタヘ各種の改善を加えるとともに，効率化手法を用いることで，実用化を図り，その結果を報告している。現在はこの二通りの方法が，日常解析に用いられている。

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