JPH01110743A

JPH01110743A - 集積回路の試験装置

Info

Publication number: JPH01110743A
Application number: JP62267329A
Authority: JP
Inventors: Tadao Nagatsuma; 忠夫永妻; Eiichi Sano; 栄一佐野; Atsushi Iwata; 穆岩田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1987-10-23
Filing date: 1987-10-23
Publication date: 1989-04-27
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: JPH0787211B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔従来の技術〕集積回路あるいはデバイスの試験において、超高速の集
積回路の内部ノードを非接触で試験する手段としては、
パルス中の狭い光パルスをサンプリングパルスとして用
いる方法が知られている。

すなわち、電気光学結晶を被テスト回路の近傍に配置し
、極短光パルスを該結晶に照射すると、被テスト回路内
の電気信号の大きさに応じて、照射した光の偏光状態が
変化するという原理を利用して試験する方法は、現代最
も時間分解能が高いものとして位置付られている。これ
らの詳しい情報については、例えば、ＩＥＥＥ　　Ｊ、
Ｑｕａｎｔ。

Ｅｌｅｃ、１９８６年１月、Ｐ６９〜７８のＪ。

Ａ、Ｖａｌｄｍａｎｉｓ等による論文からも知ることが
できる。

一方これまでの集積回路あるいはデバイスのテストにお
いては、外部の信号発生器からの電気信号を同軸ケーブ
ルによつセ被試験回路（以下被テスト回路と略称す）を
実装したストリップ線路からなる平面回路（以下実装基
板と略称す）に導き、該ストリップ線路からボンディン
グワイヤ等を介して、被テスト回路に印加して駆動し、
その測定結果を同様の経路で見る方法が一般的である。

しかし実装基板上のＡ１等の金属導体からなるストリッ
プ線路を伝搬するパルス信号は、線路上を伝搬するに伴
ない、たとえばパルス中が１０ピコ秒程度の電気パルス
は３〜５ｍｍの距離を伝搬すると、パルス中が分散によ
り、その約２〜３倍に広がるという問題がある。これは
、たとえば超伝導材料によるストリップ線路を回路とし
て用いた場合でも、１〜２ピコ秒の巾のパルスでは、１
０ｍｍ程度の伝搬距離でその巾が２〜３倍に広がること
がわかっている。これらの詳しい情報は、たとえばＪ、
Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、１９７８年１月、Ｐ２Ｏ３〜３１
４のＲｏＬ、Ｋａｕｔｚによる論文からも得ることがで
きる。

また、同軸ケーブルと実装基板上のストリップ線路との
接続部でのインピーダンス不整合や伝搬モードの変換に
伴う電気信号の反射の問題がある。

この接続部のコネクタの性能も従来の試験装置の帯域を
決定する上のひとつの大きな問題となっている。

以上のように、これまでの方法では試験信号の被テスト
回路への入力方法に問題があり、実装基板上の回路と接
続部との特性により測定帯域が支配され、超高速、高周
波で動作する集積回路やデバイスの被テスト回路固有の
性能を直接的に評価することができなかった。

従って試験信号の入力から出力までの、ピコ秒からサブ
ピコ秒に及ぶ時間分解能で集積回路の試験を行うために
は、集積回路のチップの被テスト回路の極く近傍に電気
信号の発生源を設けるか、もしくはオンチップで電気信
号を発生するかして被テスト回路に試験信号を供給する
ことが必要であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の如く集積回路あるいはデバイスの任意の内部ノー
ドをサブピコ秒に迫る時間分解能でモニタできる手段が
あっても、集積回路あるいはデバイスを駆動する高速の
電気信号を伴わないかぎり、前述したように集積回路本
来の性能を知ることは不可能である。。即ち、高速で動
作する回路の試験技術においては、高速の入力信号を生
成して被テスト回路に供給する装置と、回路内部の波形
をモニタする装置を、統合した装置が要求される。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は、集積回路あるいはデバイス固有の特性
をｌ　Ｔ　Ｈｚ程度の帯域まで、人力の実装等の帯域制
限に形容されずに評価するための試験装置を提供するこ
とである。このためチップ上の被テスト回路の電気パル
ス信号の導入と、チップ内への高速な電気パルス信号の
測定を光パルスを用いて同時に行う装置で、電気光学結
晶よりなるプローブの構成法、被テスト回路の実装法、
およびマルチ光パルスの照射法等の技術を統合化した。

〔実施例〕

本発明を実施例に従い添付図面を参照しながら詳細に説
明する。

第１図は本発明の実施例の概略を示すブロック図である
。図において１は光源、２は分波・遅延回路部、３は照
射位置制御部、４は対物レンズ、５はプローブ部、６は
位置制御部、７は光電気変換部、８はステージ、９は電
源、１０はモニタ装置、１１は信号処理部、１２はデイ
スプレィ装置である。第２図は第１図のプローブ部５、
光電気変換部７の詳細図である。図において１３はチッ
プ、１４は被テスト回路、１５は基板、１６は光電気変
換回路、１７はポンディングワイヤ、１８は電気光学結
晶、１９は反射膜、２０は支持体、２１は電歪素子であ
る。

光源１より発生した短い光パルスは、分波・遅延回路部
２により、マルチ光パルスとして所望の相対的の遅延が
与えられたトリガ光Ｔ１．Ｔ２・・・およびサンプリン
グ光Ｓｌ、Ｓ２・・・に分波され、照射位置制御部３を
経て、対物レンズ４、プローブ部５を通過して光電気変
換部７に投影される。

このうちトリガ光Ｔは光電気変換部７の光電気変換回路
１６に投影され、定電気パルスに変換しパルス信号とし
て被テスト回路１４に入力される。

一方サンプリング光Ｓは被テスト回路１４に対向して配
置された電気光学結晶１８よりなるプローブ部５の平面
上の任意の点を照射するように制御される。同時にモニ
タ装置ＩＯによって照射行位置およびビームスポット径
の確認がなされる。電気光学結晶１８よりなるプローブ
５の被テスト回路側の面の一部或いは全面には誘電体多
層膜からなる反射膜１９が形成され、サンプリング光Ｓ
ｔ。

Ｓ２は被テスト回路１４の電界の状況に対応して反射し
た反射光Ｒ１，Ｒ２となり、対物レンズ４を再び通過し
た後、信号処理部１１において、光信号としであるいは
その後の光電気変換装置によって電気信号して処理され
る。そこで処理された結果はデイスプレィ装置１２に出
力される。光電気変換回路およびテスト回路７を駆動す
るための電源９がある。また、プローブ部５と被テスト
回路１４との距離との感度を決める重要なファクタとな
っており位置制御部６の電歪素子２１によって精密かつ
再現性よく制御される。

第２図において基板１５の中央部には被テスト回路１４
を持ったチップ１３が置かれ、Ａ１等の金属からなるポ
ンディングワイヤ１７を介して、前記光電気変換回路１
６と結合される。チップ１３上の被テスト回路１４に対
向し支持体２０の先端に接着された電気光学結晶１８が
配置され、底面全面に亘つ°ζ前記の反射膜１９が施さ
れる。プローブ部５は電歪素子２１により支えられて、
対物レンズ４あるいは照射位置制御部３に固定される。

プローブ部５と被テスト回路１４との微小距離の制御は
この電歪素子２１に電圧を印加することによってサブミ
クロンの分解能でなされる。

尚、サンプリングの原理は、電気光学結晶１８に入り込
んだ被テスト回路１４により発生する信号電界の一部に
より同結晶の屈折率を変化させ、その変化撤を光パルス
の偏波状態の変化として読み取るという、前述のＶａｌ
ｄｍａｎｉｓ等の方法に従っており、第１図のパルス光
の径路中には、偏光子、検光子、波長板等を必要とする
が、簡単のため省略している。現代高速光検出器におい
ては１００ＧＩＩｚ以上の帯域で動作し、高速光導電素
子はサブピコ秒の電気パルスの発生が可能である。マル
チ光パルスビームを用いることにより、任意の巾をもっ
たパルス列の発生も可能となろう。

ボンディングワイヤ上の伝搬はＰ、Ｇ、Ｍａｙ等（Ｕｌ
ｔｒａｆａｓｔ　　Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ　　Ｖ。

Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ社Ｐ１２０−１２２）
によれば、２５０μｍ程度であれば、３ピコ秒の１１】
の電気パルスを歪なく伝えることが可能であることが実
験的に示されており、帯域中質ＧＨｚまでの評価には十
分使用可能である。

第３図は本発明の他の実施例の詳細図である。

図において２２は金属配線である。第２図と異なるのは
、被テスト回路１４と光電気変換回路１６とを同一チッ
プ１３上にモノリシック化する点と、被テスト回路１４
のあるチップ１３の直上面のみを覆う反射膜１９を施し
、トリガ光Ｔはその周辺の反射膜のない部分を通過して
チップ１３周辺の光電気変換回路１６を励起する点であ
る。被テスト回路１４と光電気変換回路１６とは、同一
平面上で薄膜の金属配線２２により短い距離結ばれてい
るので第２図の例に比べ、インダクタンスも小さく、よ
り一層の広帯域化が可能となる。

第４図は本発明の他の実施例の詳細図である。

図において２３はハンダバンプである。ＳｔあるいはＧ
ａＡｓ等の基Ｆｉ１５には周辺部に光電気変換回路１６
が形成されている。チップ１３を裏返しにした被テスト
回路１４は基板１５の中央部で被テスト回路１４を基板
１５に対向して、ハンダバンプ２３により光電気変換回
路１６に接続されている。サンプリング光Ｓはチップ１
３の裏面よりチップ材料を透して被テスト回路１４の配
線の裏面に照射され、被テスト回路１４の金属で反射さ
れた反射光Ｒとしてその後の系で処理検出される。この
方法は数十μｍ程度のハンダバンプ２３を用いるので、
接続部のインダクタンスが２０〜５０　ｐＨ程度に減少
し、より広帯域な信号の伝達が可能になる。またプロー
ブ部５が不要であるという長所があるが、チップ１３の
裏面からの透過か作用を利用するので、チ・ンプ材料と
してＧａＡＳ、ＩｎＰ等のものしか適用できない。

〔発明の効果〕

本発明により、チップ上の被テスト回路の任意のノード
を、サブピコ秒の分解能でモニタできることは勿論、Ｉ
ＴＨｚに及ぶ帯域まで、被テスト回路を駆動するための
高速入力信号を、反射や波形歪の無い状態で供給するこ
とが可能となり、実装法に左右されない集積回路あるい
はデバイスの固有の特性を評価する集積回路の試験装置
を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の概略を示すブロック図、第２
図は第１図のプローブ部５、光電気変換部７の詳細図、
第３図は本発明の他の実施例の詳細図、第４図は本発明
の他の実施例の詳細図である。１・・・光源゛２・・・分波・遅延回路部３・・・照射位置制御部４・・・対物レンズ５・・・プローブ部６・・・位置制御部７・・・光電気変換部８・・・ステージ９・・・電源１０・・・モニタ装置１１・・・信号処理部１２・・・デイスプレィ装置１３・・・チップ１４・・・被テスト回路１５・・・基板１６・・・光電気変換回路１７・・・ボンディングワイヤ１８・・・電気光学結晶１９・・・反射膜２０・・・支持体２１・・・電歪素子２２・・・金属配線２３・・・ハンダバンプ特許出願人　　日本電信電話株式会社代理人　弁理士　玉　蟲　久　五　部（外２名）本発明のテスト装置のブロック図本発明の弛の実施例のブロー１部、光電気友撰邪の詳細
図第３図本発明の他の突施例のプローブ部光電気°変興部の斜視図差に詳細図案　４　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）集積回路を非接触で試験する装置に於いて、１つ
の光源から複数のマルチ光パルスに分波し、各光パルス
を相対的に時間遅延を与える手段と、前記マルチ光パル
スの１本あるいは複数本の光パルスをトリガ光として集
積回路周辺の光電気変換回路の任意の点を照射する手段
と、前記マルチ光パルスの１本あるいは複数本の光パルスを
サンプリング光として集積回路に対向して配置されたプ
ローブ部の先端に位置する電気光学結晶の任意の点を照
射する手段と、前記集積回路上の被テスト回路が生ずる
電界に応じて変化する前記サンプリング光の反射光を受
ける手段と、前記プローブ部を、電歪素子を介して前記電気光学結晶
を照射する手段に結合し、前記プローブ部の該電気光学
結晶と前記集積回路の間隔を近接調整させる手段と、を備えたことを特徴とする集積回路の試験装置。
（２）前記プローブ部は被試験回路を覆う大きさを有し
、前記電気光学結晶の片面に反射膜が施されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の集積回路の試
験装置。
（３）前記プローブ部は前記光電気変換回路及び前記集
積回路の全面を覆う大きさを有し、前記反射膜は被試験
集積回路に対向する範囲に施されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の集積回路の試験装置。
（４）サンプリング光を集積回路の裏面の被テスト回路
のない側から照射して、被テスト回路より反射された光
パルスを得る手段を備えたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の集積回路の試験装置。