用于操作皮秒成像电路分析/高电流源系统的 方法、系统和设备 【技术领域】
本发明涉及集成电路中的皮秒成像电路分析，更具体地说，涉及计算机芯片中的闭锁、静电放电(ESD)和电源总线坚固性的评估。
其次，本发明涉及这样的设备和方法，用于传输线脉冲皮秒成像电路分析工具，更具体地说，用于计算机芯片中的脉冲电压、电流和光子发射的评估。
再次，本发明涉及通过电热电路模拟对集成电路中的PICA(皮秒成像电路分析)的仿真，更具体地说，涉及计算机芯片中的高电流电热现象的评估。
值得注意的是，根据本发明，用于光学测量的时标可以为皮秒或其任何其它倍数。
背景技术
随着电子部件和集成电路中的内部结构越来越小，增加了由于闭锁而完全毁坏或其它损害电子部件的风险。特别地，许多集成电路很容易受闭锁损伤的影响。涉及导致破坏性或灾难性损伤的高电流状态的闭锁通常被理解为PNPN结构或硅控整流器(SCR)结构的起动(initiation)。PNPN结构是有意设计的，或是在结构之间无意形成的PNPN结构的结果。闭锁可以在一个电路(电路内)或多个电路之间(电路间)地外围电路或内部电路内发生。闭锁已经成为电子工业的关键问题。器件故障不一定总是灾难性的。通常仅轻微消弱器件，但是不能承受正常的操作压力，且消弱会导致可靠性的问题。通过交叉耦合的PNP和NPN晶体管的等效电路来起动闭锁。
再生反馈发生在PNP与NPN晶体管之间。随着基区和集电区交叉耦合，电流从一个器件流出导致第二个起动。这种PNP和NPN元件可以存在于其它电路元件(例如P沟道MOSFET、N沟道MOSFET、电阻器等)或实际的PNP与NPN双极晶体管的任何扩散或注入区。
图1示出了现有技术的CMOSFET器件7，其包括P-掺杂硅衬底18，在该衬底中形成N-阱8。示出了在N-阱中形成N+掺杂接触区10和源/漏P+掺杂扩散区12的其中之一。示出了在P-掺杂衬底18中形成P+掺杂接触区16和源/漏N+扩散区14的其中之一。N+掺杂接触区10通过线路10C连接到电源电压VDD，而P+掺杂接触区16通过线路16C连接到参考电势VSS。线路12C连接到P+参杂扩散区12，而线路14C连接到N+掺杂扩散区14。
例如，在CMOS器件如图1中的器件7中，形成了在P-掺杂衬底18中的N-阱8中具有P-扩散的不期望的寄生PNPN结构。在寄生PNPN的情况下，N-阱区8和衬底区18本质上受这两个区之间的闭锁电流交换的影响。闭锁触发条件为寄生PNP和寄生NPN双极晶体管的电流增益以及那些寄生双极晶体管的发射区与基区之间的电阻的函数。这本质上包括N-阱8和衬底区18。闭锁灵敏度为间距(例如寄生NPN双极晶体管的基极宽度与寄生PNP双极晶体管的基极宽度)、计生晶体管的电流增益、衬底电阻与间距、以及阱电阻与间距的函数。隔离区还在技术的闭锁灵敏度中起作用。
闭锁容差标度(tolerance scaling)为掺杂浓度和技术的标度特性的函数。减小噪音的通常方案是降低阱和衬底的电阻。
在内部电路和外围电路中，闭锁和噪音都是所关心的。在衬底中通过过冲和下冲现象起动闭锁和噪音。这些现象通过CMOS离线驱动电路、接收网络和ESD器件产生。在CMOS I/O电路中，下冲和过冲可以导致衬底中的注入。因此，P-沟道MOSFET和N-沟道MOSFET可以导致衬底注入。其中过冲和下冲注入发生的电路的同时切换导致注入到衬底中，这导致噪音注入和闭锁条件。这些电路中的支撑元件，诸如通过(pass)晶体管、电阻器元件、测试功能、过电压介质限制电路、分压电阻器、保持器(keeper)网络和其它元件可以导致注入到衬底中。与输入焊盘(pad)连接的ESD元件也会导致噪音注入和闭锁。导致噪音注入和闭锁的ESD元件包括MOSFET、PNPN SCR、ESD结构、P+/N-阱二极管、N-阱至衬底二极管、N+扩散二极管和其它ESD电路。ESD电路会促进噪音注入到衬底中和闭锁。
随着高速的数据速率传输的增长，光学互连、无线和有线的市场，混合信号的宽度以及射频(RF)的应用和需求广泛。每种应用空间的类型具有宽的电源条件范围、大量独立的电源域和电路性能目标。不同的电源域建立在集成芯片上的数字、模拟和射频(RF)功能块之间。采用系统芯片(SOC)，将不同的电路和系统功能集成在一个公共的芯片衬底中。
闭锁导致ESD网络、I/O电路与电源总线以及芯片衬底和结构的相互作用。通过ESD元件或I/O电路来起动或触发闭锁。当其发生时，暂时观察不到故障过程且不清楚电流路径是什么、起动过程是什么以及涉及的元件是什么。对于ESD网络，不清楚操作模式是什么和随着电流增加的响应是什么。另一方面，在观察ESD故障中，很难在故障后辨认是ESD还是I/O电路先发生故障。此外，在时域中进行分析会使故障过程看得见。
对于随着RF信号增加而变为振荡的RF CMOS、BiCMOS、BiCMOSSiGe中的RF应用和类似应用，RF电路和ESD的故障会损坏元件。关于能损坏电路的RF信号电平，知道正性或负性振荡峰将能够理解RF电路如何发生故障。使用光子发射评估方法，可以识别导致故障的元件。
为了分析半导体故障机制和评估光源，值得去辨别结构是正向还是反向偏置以及结构是产生低电场还是高电场。这对于理解来自雪崩现象的复合发射是重要的。
高电流脉冲测试对于脉冲模式下的电子部件的评估是有价值的。为了评估电流和电压，需要能够捕获部件的电流和电压的系统。因此，对于测试系统来说，能够测量电压和电流以提供对脉冲条件下电压和电流的理解是重要的。脉冲电压和电流的测量可以提供器件中的端子(terminal)电流。
从该结构中发射光子。空间密度的分析和光子发射的时间演变能够理解电流在该结构中如何分布。利用DC电压源的光子发射提供确定光子发射的DC方法。
先前已经使用PICA(皮秒成像电路分析)来观察CMOS电路的切换活动，并在题目为“Noninvasive Optical Method for Measuring InternalSwitching and Other Dynamic Parameters of CMOS Circuits”的美国专利号5,940,545中描述了这种PICA，并在此引入作为参考。可以为临时在空间和时间中的光子发射映射(mapping)提供脉冲电压、电流和PICA的测试系统和方法将会提供一种用于电子部件的高电流脉冲方法。
【发明内容】
已经研发出一种新型工具，用于利用进入无动力芯片的高电流脉冲序列来评估由于高电流现象引起的光子发射。这一动机是评估诸如闭锁、ESD或其它高电流问题的高电流现象。
这种工具通过提供可视化光子发射的可视能力来显示空间和时间中的发射。该新型工具具有观察空间和时间中的发射并确定不期望状态的错误、故障和触发的能力。
该方法的困难是发射非直观，以及使用电路模拟来仿真该能力的装置应该有用。
因此本发明用于提供仿真光子发射可视映射的装置，以允许通过瞬时光子发射工具说明的光子发射信号的预测的和直观的解释。
本发明的一个目的是提供一种方法，该方法改善了闭锁容差并可用于临时方法中的闭锁评估。
本发明的另一目的是提供一种方法，该方法评估瞬时闭锁容差并可用于闭锁的动态评估。
本发明的又一目的是提供一种方法，该方法评估ESD坚固性并可用于评估作为增加的电流电平的函数的ESD器件响应。
本发明的又一目的是提供一种方法，该方法评估电源总线和接地坚固性并可用于评估作为增加的电流电平的函数的电源总线设计缺点。
本发明的再一目的是提供一种方法，该方法评估RF电源故障。
本发明提供这样的结构、方法和设备，用于评估闭锁保护、ESD、电源总线和衬底分布以及这些用于动态脉冲或A.C.变化在时间中的相互作用。该方法和设备解决了改进的闭锁容差电路与噪音减小系统的相互综合问题。
本发明的一个目的是提供一种设备和方法，该设备和方法可用于针对时间变化的信号来测量电流、电压、以及光子发射强度和空间分布。
本发明的一个目的是提供一种设备和方法，该设备和方法用于针对脉冲现象来测量电流、电压、以及光子发射强度和空间分布。
本发明提供用于评估电流、电压和光子发射分布的结构、方法和设备。
本发明的一个目的是提供一种方法，该方法通过器件模拟来预测光子发射以提供空间和时间中的光子映射。
本发明的另一个目的是提供一种方法，该方法通过电热器件模拟来预测光子发射，以提供空间和时间中的光子映射并解决了电路和芯片衬底中的自加热和热效应问题。
本发明的另一目的是提供一种方法，该方法通过电热器件模拟来预测光子发射，以提供空间和时间中的光子映射，该光子映射仿真瞬时皮秒成像电路分析工具，在空间和时间中映射以比较模拟的发射映射与实际的发射映射。
本发明的一个目的是提供一种逆向方法，该方法通过识别发射来预测与瞬时皮秒成像电路分析工具的结构相关的电流和电压值，并预测电路或半导体芯片中的电流和电压条件。
本发明的又一目的是提供一种逆向方法，该方法通过识别发射来预测与瞬时皮秒成像电路分析工具的结构相关的电流和电压值，并预测电路或半导体芯片中的电流和电压条件，其中比较映射与电热模拟工具的结果。
本发明的一个目的是提供一种方法，该方法利用光子发射显微镜(PEM)来提取在高电流下的电状态。
最后，本发明的一个目的是提供一种方法，该方法可用于实验识别电子空穴对的辐射复合和利用光学滤波在高电场区中产生的热电子驰豫。
根据本发明，提供了用于操作皮秒成像电路分析(PICA)/高电流源系统的方法。该方法包括：将来自高电流脉冲源的脉冲施加到被测器件(DUT)；采用光传感器装置，用于探测来自DUT的光子发射；接收来自光传感器装置的信号以映射来自DUT的光子发射；以及采用数据处理装置，用于使光子发射与DUT的特定特征相关。优选，该方法包括采用高电流源装置以产生振幅随时间增加的脉冲序列；以及脉冲序列为周期性或非周期性的。优选，脉冲序列为选自如下的静电放电(ESD)事件：人体模型(HBM)、机器模型(MM)、带电器件模型(CDM)、反向带电器件模型(RCDM)、套接(socketed)器件模型(SDM)、带电电缆放电事件(CDE)和传输线脉冲(TLP)。
优选，该方法包括下述步骤。提供电流探针以测量DUT中的电流。提供电压探针以测量DUT中的电压。提供泄漏测量装置用于评估器件。通过所述器件提供在时间上光子收集的过程。提供在建立充足的发射数据之后，增加高电流脉冲源振幅的步骤。提供计算机辅助设计(CAD)系统以可视化芯片映射上的发射。提供一装置以存储来自所述器件的电压、电流、泄漏和光子发射。提供电压、电流、泄漏和光子测量的平均装置。提供空间可视化光子强度的装置。提供绘制来自所述器件的电压、电流、泄漏和光子发射测量的装置，由此提供高电流脉冲和光子发射分析。
根据本发明的另一方案，提供了用于评估半导体芯片的光子发射和高电流坚固性的方法，该方法包括下述步骤。向半导体芯片的焊盘提供电信号。除去芯片上的电源D.C.电压电平以将芯片设置为无动力状态。提供产生具有固定脉冲宽度和固定上升和下降时间的脉冲的脉冲序列源，用于使预定的脉冲电流幅度进入半导体芯片的焊盘。通过滤波来自半导体芯片的第一频率范围的光发射，提供滤波的光发射。收集滤波的光发射并确定充足的脉冲量，以提供用于分析的充足信号幅度。评估半导体芯片的功能性，以评估参变量移位或损坏。增加脉冲序列的电流幅度，并重复前述步骤直到半导体芯片损坏，以及利用第二滤波频率范围来重复所有上述步骤。优选，脉冲序列源提供具有多个脉冲宽度的脉冲；脉冲序列源提供具有多个脉冲上升时间的脉冲；利用滤波器来确定电子空穴对复合；以及利用滤波器来确定雪崩击穿；以及滤波器为rg780和bg39。
根据本发明的又一个方案，该方法通过下述步骤提供皮秒成像电路分析/高电流源系统和仿真器。提供高电流脉冲源。提供在时间上光子收集的过程。提供在建立充足的发射数据之后，增加高电流脉冲源振幅的步骤。提供计算机辅助设计(CAD)系统以可视化芯片映射上的发射。提供电热电路模拟。提供后处理器以产生光子发射率。提供在时间上光子收集过程的仿真映射；以及提供在实际光子映射与仿真光子映射之间的比较器。
根据本发明的再一个方案，提供一种包括计算机可用媒体的计算机程序产品，该计算机可用媒体具有包含在其中的用于操作皮秒成像电路分析/高电流源系统的计算机可读程序代码。该程序产品包括：
a)程序代码，配置成提供高电流脉冲源；
b)程序代码，配置成采用用于探测来自被测器件的光子发射的光传感器装置；
c)程序代码，配置成接收来自所述光传感器装置的信号以映射来自所述DUT的光子发射；以及
d)程序代码，配置成采用用于使所述光子发射与所述DUT的特定特征相关的数据处理装置。
优选，程序代码被配置成操作用于产生振幅随时间增加的脉冲序列的高电流源装置；程序代码被配置成使脉冲序列为周期性或非周期性的。优选，计算机程序产品包括被配置成由此脉冲序列为选自如下的静电放电(ESD)事件的程序代码：人体模型(HBM)、机器模型(MM)、带电器件模型(CDM)、反向带电器件模型(RCDM)、套接器件模型(SDM)、带电电缆放电事件(CDE)和传输线脉冲(TLP)。
根据本发明的不同方案，提供一种皮秒成像电路分析/高电流源分析设备，该设备包括下述特征。高电流源装置，用于将脉冲施加到被测器件(DUT)。光传感器装置，用于探测来自DUT的光子发射。数据收集电路，用于接收来自光传感器装置的信号，从而映射来自DUT的光子发射。数据处理装置，连接到数据收集电路，用于使光子发射与DUT的特定特征相关。优选，高电流源装置产生振幅随时间增加的脉冲序列；脉冲序列为周期性或非周期性的。优选，脉冲序列为选自如下的静电放电(ESD)事件：人体模型(HBM)、机器模型(MM)、带电器件模型(CDM)、反向带电器件模型(RCDM)、套接器件模型(SDM)、带电电缆放电事件(CDE)和传输线脉冲(TLP)；提供一种算法，使得光子发射与电源故障相关。
根据本发明的又一个方案，提供一种高电流脉冲电子和皮秒成像电路分析设备，该设备包括：脉冲源；传输线电缆，从脉冲源到具有与传输线电缆连接的高电压开关的结构；示波器；电流探针；电压探针；泄漏测量源；光探测器阵列；数据收集系统，被连接用于收集来自光探测器阵列的数据和包括示波器电压和电流信号、泄漏测量的数据；以及用于提供在时间上光子发射可视化的装置。
根据本发明提供一种可选设备，以仿真皮秒成像电路分析/高电流源分析设备。高电流源形成脉冲序列。收集源评估光子发射。计算机辅助设计(CAD)系统用于可视化芯片映射。还提供有电热电路模拟器，用于计算来自电路模拟器的光子发射的后处理系统，以及第二计算机辅助设计(CAD)系统，用于可视化来自后处理系统的仿真光子发射。优选，比较器系统比较来自第一计算机辅助设计(CAD)系统的实际光子发射映射与来自第二计算机辅助设计(CAD)系统的仿真光子发射映射。优选，系统提供用于第一和第二CAD系统的发射能量的滤波器；以及第三CAD系统提供这样的装置，该装置通过光子发射映射计算给定节点上的电流和电压，并将结果与电热电路的模拟结果相比较
【附图说明】
参考附图，从下述本发明优选实施例的详细描述中可以更好地理解前述和其它目的、方案和优点，其中：
图1部分示出了现有技术的包括已经在其中形成有N-阱的P-掺杂硅衬底的CMOS FET器件；
图2示出了PICA(皮秒成像电路分析)工具的示意/框图，其中在典型的环境下向该工具供给传输线脉冲(TLP)，可以在该环境下实现本发明；
图3示出了本发明的PICA高电流脉冲测试方法如何能产生用于评估脉冲模式下的电子部件的脉冲串，由此头两个脉冲P1和P2具有小振幅而在脉冲串最后的连续脉冲Pn-1和Pn具有最大振幅；
图4是在测试系统中采用的PICA高电流脉冲测试方法的程序的流程图；
图5是示出电源故障作为增加脉冲宽度的函数呈指数降低的图表；
图6示出了包括根据本发明方法采用的一系列步骤的PICA高电流脉冲测试方法的控制计算机或系统的流程图；
图7A是说明PICA(皮秒成像电路分析)工具的另一实施例的框图，其中在典型的环境下向该工具供给传输线脉冲(TLP)，可在该环境下根据本发明在被测器件(DUT)上实现本发明；
图7B是示出图7A的系统的一部分的框图，其中将脉冲通过一节点、一条线和连接到电压探针的另一节点供给到传输线，并通过第三条线供给到具有缠绕在第二条线上的变流器的DUT，以测量流向DUT的电流；
图8示出了发射极电流(IEB)安培(A)和漏电流I泄漏(pA)作为电压(V)的函数的绘图；
图9A示出了通过采用图7A和7B的高电流脉冲PICA系统来测试器件DUT的方法；
图9B示出了通过采用图7A/7B的高电流脉冲PICA系统来测试DUT的可选方法；
图10示出了根据本发明另一方案的具有其振幅作为时间函数增加的电压的PICA测试脉冲的绘图；
图11A和11B用于比较芯片设计的两个光子诱导电流映射；以及
图12示出了另一脉冲PICA工具，其中在典型的环境下向该工具供给传输线脉冲(TLP)，可在该环境下根据本发明在被测器件(DUT)上实现本发明。
【具体实施方式】
现在参考附图，特别参考图2，即示出了包括PICA(皮秒成像电路分析)工具的系统17的示意/框图，其中在典型的环境下向该工具供给传输线脉冲(TLP)，在该环境下实现本发明。皮秒成像电路分析(PICA)系统17包括PICA成像系统18和PICA定时系统28。通过系统17检查被测器件DUT以获得其闭锁条件的评估。DUT包括初始处于有动力状态下的集成电路芯片器件。使用允许脉冲序列幅度随时间增加的高电流脉冲源56。在该方法中评估三种测试。那些测试涉及电源网格(grid)、衬底和信号引线(pin)。脉冲幅度从低于本机电源电压电平的低幅度开始。
图2示出的这种系统包括脉冲源98，该脉冲源98包括向计算机75提供输入的示波器63，该计算机75向高电流脉冲源56提供输入。该高电流脉冲源56包括可编程脉冲源，该可编程脉冲源具有通过传输线电缆58A、第一固定阻抗带电传输线58B和传输线电缆58F连接到被测器件的输出，其中作为实例该被测器件为半导体芯片DUT。传输线脉冲(TLP)线电缆58F向器件DUT提供脉冲波形序列。器件DUT处于不透光罩18中。高电流脉冲源56优选为商用的允许限定脉冲特性的脉冲源。这些脉冲特性为脉冲的上升时间、下降时间、宽度和重复率。该源为通过计算机系统75提供其连续脉冲触发的单脉冲源。可选地，可以通过源本身提供触发定时。
将来自器件DUT的辐射聚焦到具有空间和时间分辨率的成像探测器20上的透镜21上。因此，当器件DUT承受电流发射时，在施加电压和电流期间随时获得光子强度。由于器件DUT与电压和电流电绝缘，所以在施加脉冲的整个长度期间和脉冲后观察光子发射，可以在脉冲事件发生后进行光子发射的评估。线路23从支撑器件DUT的台架77将时钟输出信号传输到PICA定时系统28中的时钟分配器29。
透镜元件21将光穿过21B传递到具有输出19的成像探测器20，通过输出19电缆24将线路25上的x位置数据输出、线路26上的y位置数据输出和线路27上的时间数据传送到PICA定时系统28。线路25上的x位置信号和线路26上的y位置信号传输到三(3)轴多道分析器33的输入。线路27上的时间信号传输到时间振幅转换器(TAC)31的“开始”输入。时钟分配器29的输出经过线路30传输以触发TAC31的“结束”输入。TAC31将线路32上的输出提供到三轴多道分析器33。
如在电压和电流测量窗口方法的情况下，仅在特定的时间窗口内存储光子发射。一种在测量窗口时间内限定光子发射的方法，对于给定的位置，获得时间平均的光子密度。当需要在该事件、或者甚至不同的“光子测量窗口”期间存储所有光子发射时，将光子发射与器件的电流和电压信息存储在数据收集系统中。
在本发明的方法中，如果对泄露的评估超过泄漏故障标准，则结束测试。在该方法中，如果需要在泄漏增加之后评估，则可以在超过建立的故障标准之后继续进行测试。使用该脉冲波形，连续地施加连续脉冲的脉冲序列，重复充电过程、开关闭合、将电流施加到器件DUT、以及电流、电压和光子发射电平信息以及泄漏的测量。采用该方法，收集平均电流、电压和光子发射。假定低光子数信号，则重复测试允许为光子技术和空间强度收集更多信号。对于用户来说感兴趣的是总或平均光子强度、或峰值强度。在向器件DUT施加充足的单个或多个脉冲之后，通过逐渐增加充电源或脉冲源以增加源上的电荷从而增加在器件DUT上施加的电流，可以继续该方法。然后无限地顺序重复测量电压、电流、光子发射以及泄漏。在该方法中，改变脉冲宽度、上升时间或相关的任何其它变量。
在增加脉冲源幅度的情况下，示出I-V特性图，其中在该图上绘制测量窗口的平均电压和电流。此外，绘制光子数对测量窗口平均电流或电压的图。光子数为总光子数、在电压/电流测量窗口内的平均光子数、在另一测量窗口标准内的平均或总光子数、或在2-D阵列映射中任意点处的峰值强度。此外，将泄露测量与电流、电压、或各逐次点的光子测量一起绘制。此外，这与信号脉冲或重复的脉冲序列结果相关。在脉冲序列的情况下，在来自脉冲序列的单个脉冲或脉冲串之后进行泄漏测量。
图3示出了PICA高电流脉冲测试方法如何产生用于评估脉冲模式下的电子部件的脉冲串，由此头两个脉冲P1和P2具有小振幅而在脉冲串最后的连续脉冲Pn-1和Pn具有最大振幅。
图4是用于在测试系统中采用的PICA高电流脉冲测试方法的程序的流程图。该程序从开始程序的步骤34开始。接着，在步骤35中，系统定义脉冲宽度和脉冲频率。在步骤36中，评估发射电平。在步骤37中，增加电流幅度，且最后在步骤38中，评估来自器件DUT的发射电平。程序结束于“结束”步骤39。
图5是示出电源故障作为增加脉冲宽度的函数呈指数降低的图表，即具有较大宽度的较低功率脉冲与具有较小宽度的较高功率脉冲一样容易引起故障。
方法
图6示出了包括根据本发明采用的一系列步骤的PICA高电流脉冲测试方法的控制计算机或系统的流程图。PICA高电流脉冲测试方法开始于步骤40中的“开始”。为了实现本发明的目的，可以利用图7A的设备来实施图6的方法。
图6的方法开始于“开始”40，这导致步骤41。在步骤41中，建立到图2和7A的半导体芯片器件DUT的电信号。接着，在步骤42中，系统除去电源D.C.电压电平以将半导体芯片器件DUT设置在无动力状态。然后在步骤43中，系统启动脉冲序列源以向图7A中的半导体芯片器件DUT的焊盘产生一串预定脉冲幅度的具有固定脉冲宽度和固定上升和下降时间的PICA高电流脉冲。在步骤44中，滤波来自半导体芯片器件DUT的第i(第一)频率(波长)范围的光发射。在步骤45中，系统收集来自芯片器件DUT的滤波的光发射。在步骤46中，确定充足的脉冲数量以提供充足的用于分析的信号幅度。在步骤47中，评估半导体芯片器件DUT的功能性以评估参变量的移位或损坏。在步骤48中，增加脉冲序列的电流幅度并重复方法中的前述步骤直到发生半导体芯片器件DUT的损坏。在步骤49中，在第一递归序列中，以第i+1(第二)滤波频率范围重复前述方法中的所有上述步骤，如线路53所示返回到步骤41。在步骤50中，在第二递归序列中，以不同的脉冲宽度对多个半导体芯片器件DUT重复所有上述步骤，如线路53所示返回到步骤41。在步骤51中，在第三递归序列中，以不同的上升时间对多个半导体芯片器件DUT重复所有上述步骤，如线路53所示返回到步骤41。在步骤52中，结束图6所示的方法。继续该方法直到满足故障标准的特定级别，即没有无损的级别，例如闭锁。用于结束线路53上的方法的递归重复的标准为：1)固定点；2)故障标准级别；以及3)损坏。
图7A是根据本发明方法的高电流脉冲皮秒成像电路分析工具和系统的示意性框图，图7A的设备提供典型的环境，在该环境下，实现本发明的方法。以唯一方式使用该皮秒成像电路分析工具和系统以提供这些能力。
为了获得闭锁条件的评估，在有动力的状态下操作集成电路芯片器件DUT。使用高电流脉冲发生器55，该发生器允许随时间增加施加到DUT的脉冲序列幅度。在该方法中评估三项测试。那些测试涉及电源网格、衬底和信号引线。脉冲幅度开始在低于本机电源电压电平的低幅度。
图7A所示的这种系统由包括高电流脉冲源56的脉冲源55组成，该高电流脉冲源例如用作电流脉冲发生器的可编程脉冲源的HewlettPackard HP8814A。高电流脉冲源56具有通过高阻抗电阻器RHV连接的输出。高阻抗电阻器RHV的输出连接到传输线电缆58A-58D，其中传输线电缆58A-58D包括第一固定阻抗带电传输线58B、高电压机电开关58C和连接到节点59的第二固定阻抗带电传输线58D，例如ESD(静电放电)技术中公知的时域传输，来提供这种源。
高电压开关58C在传输线电缆部分58B与传输线电缆部分58D之间，从而电缆传输线部分58B和58D通过高电压开关58C连接，高电压开关58C由转换器76打开和闭合。可选地，可以采用诸如汞蒸汽放电开关的高电压电开关。
由高电压开关58C的打开和闭合产生的脉冲经过电缆58D并经过节点59，其中在节点59处具有接地的48欧姆电阻器的终端和通过导线58E连接到节点61的500欧姆电阻器60，节点61连接到被测器件DUT和电压探针VP的输入连接。电压探针VP通过线路66连接到示波器63的电压输入。换句话说，这样提供衰减器，通过具有48欧姆电阻值的从节点59到接地的电阻器59B和具有500欧姆电阻值的从节点59串联连接到节点61的线路58E的电阻器60。提供上升时间滤波器以解决过冲，从而提供更规则的脉冲波形。传输线脉冲(TLP)设备的可选结构在适于提供脉冲波形序列的技术中是公知的。
变流器CT电感耦合到节点61附近的传输线58E。变流器CT是电流探针CP的一部分，该电流探针CP还包括：将电流测量从变流器CT连接到示波器63的电流输入65的电流探针电缆64。诸如TEK CT-1的电磁电流探针CP具有放置在脉冲信号线周围的变流器CT，以当支撑于台架77上的器件DUT受到脉冲作用时按时间捕获电流信号，然后将电流信号通过电流探针电缆64或电流输入65传送到示波器63。
从DUT发射的光学辐射经过传递各种光学频率(波长)范围的几个光学滤波器71A-71C，到达光电倍增管探测器阵列72，该光电倍增管探测器阵列的输出传送到光子数据收集区74，该收集区74提供输出到线路70A上的中央计算机CPU和线路74B上的电流、电压、泄漏收集(CVLA)单元70。CVLA单元70还接收来自示波器63的线路69上的输入。线路70A上的CVLA单元70的输出提供输入到包括用于分析可以使用的故障标准的AC或RF特性或其它参变量值的CPU，例如可以提取经过DUT的R.F.特性和其它参数。可获得经过DUT的其它类型的电测量来代替泄漏测量。
连接计算机(CPU)75以接收来自线路74A上的光子数据收集区74和来自线路70A上的CBLA70的输出。CPU75将输入供给到转换器76和高电流脉冲、充电源56。CPU75连接到台架77以将布置数据传送到台架77并接收来自台架77的布置数据。可以采用的泄漏测量源为Keithley仪器工具。可以采用如由关于传输线脉冲测量的ESD协会标准惯例文件限定的衰减器和上升时间滤波器。
图7A所示的高电流脉冲皮秒成像电路分析系统说明了采用该环境的集成，在该环境中可以实施本发明。
脉冲源55优选为允许限定脉冲特性的商用脉冲源。这些脉冲特性为脉冲的上升时间、下降时间、宽度和重复率。脉冲源55为单脉冲源，通过来自计算机系统75的信号或作为脉冲源55自身的功能来提供其连续脉冲触发。使用具有编程功能的商用源。
对于非商用源，脉冲源55包括传输线电缆58B/58D、充电源56、对传输线电缆58B/58D充电的高阻抗电阻器57、隔离充电源56的电开关58C和软件编程功能，如上面参考图6的描述。在传输线源的情况下，传输线必须与器件DUT隔离以允许对传输线电缆充电而没有施加到器件DUT的电压。因此，需要电开关58C以允许充电源供应在其闭合之间所需的电流。
参考图7B，将脉冲供给传输线58D，该脉冲经过聚焦透镜和节点59并经过线路58E到达节点61，该节点61连接到电压探针VP并经过线路58F连接到器件DUT。所示变流器CT缠绕线路58E以测量经过其流向器件DUT的电流。
当在节点61处将脉冲电流施加到器件DUT以允许电流流经该结构时，电流探针CP捕获在器件DUT受到脉冲作用时的电流信号。各种可选方法可用于利用电阻器元件或其它装置来捕获经过器件DUT的电压和电流，如本领域技术人员所理解。
如上所述，将脉冲施加到器件DUT，其中通过电流和/或电压探针来捕获电压和电流信号。将最终的信号存储在示波器63中，该示波器63通过线路69、CBLA单元70和线路70A连接到计算机CPU。当施加脉冲时，由于铃振(ringing)和阻抗失配，存在过冲，且脉冲产生铃振条件。传输线脉冲系统中的电子部件的非理想匹配会引起反射和失配损失。通过在任意端口交叉点的阻抗匹配来最小化所有端口交叉点的反射损失。通过将所有部件与传输线的特征阻抗(例如50欧姆)匹配，在端口之间传递最大的脉冲能量。
将电阻匹配网络(例如，2个元件的L匹配或3个元件的T匹配)添加到系统中以改善在端口至端口边界的匹配以最小化反射损失。当铃振衰减时，限定允许在那个时间窗口内的测量电压的“测量窗口”。优选地，应用平均技术来确定在那个时间窗口的电压和电流。
以大量不同的方式来配置这些系统。在第一种结构中，500欧姆的阻抗60与器件DUT串联。存在一个并联的48欧姆的终端阻抗59B。电流探针CP测量经过器件DUT的电流，而电压传感器VP与器件DUT并联。电流通常限制在5安培。使用双道示波器63。仅有较小的反射。不需要参考脉冲。
在第二种结构中，评估反射脉冲。在该系统中，对于再反射的加载(stress)脉冲，使用衰减器。在该方法中，采用50欧姆的阻抗系统。推荐与线路58F中的器件DUT串连放置的衰减器(未示出)。电流通常限制在10安培。使用单道示波器63。电压传感器VP与器件DUT并联。有多重反射。如果反射脉冲与入射脉冲即传递的那个脉冲重叠，则需要参考脉冲。
在基于透射的系统中，没有衰减。该方法采用50欧姆的阻抗系统。没有衰减器与器件DUT串联放置。电流通常限制在10安培。采用单道示波器63。此外，电压传感器VP与器件DUT并联。有多重反射。需要参考脉冲。
在基于反射-透射的系统中，采用100欧姆的阻抗系统。电流通常限制在10安培。采用双道示波器63。与器件DUT和终端并联检测电压。有多重反射。需要参考脉冲。
通过光子探测器72检测发射的光子，并通过光子数据收集(采集)系统74捕获由光子撞击探测器产生的各种事件。使DUT电压和电流条件循环并记录每一光子的x、y和时间坐标。循环测量并在每个时间库(time bin)中收集数据，直到获得期望水平的信号振幅和信号对噪音比。值得注意的是，在所施加的脉冲的整个长度期间和脉冲后观察光子发射，可在脉冲事件发生后评估光子发射。
如在电压和电流测量窗口方法的情况下，仅在特定的时间窗口内存储光子发射。一种在测量窗口时间内限定光子发射的方法，对于给定的位置，获得时间平均的光子密度。当需要在该事件、或者甚至不同的“光子测量窗口”期间存储所有的光子发射时，将光子发射与器件的电流和电压信息存储在数据收集系统中。
在该方法中，在脉冲事件结束后，打开开关58C以将器件DUT和传输线电连接58D、58E、58F与脉冲源58B(例如，商用源或传输线电缆源)隔离。
然后利用诸如参数分析器和泄漏仪表LM的商用测量系统在器件DUT上进行泄漏测量，该测量系统连接到接点61并接地。泄漏的测量从线路61B上的LM连接到CVLA70以存储在CVLA70中。
在本发明的方法中，如果泄露的评估超过泄漏故障标准，则结束测试。在该方法中，如果需要在泄漏增加之后评估，则可以在超过建立的故障标准之后继续进行测试。
使用该脉冲波形，连续地施加连续脉冲的脉冲序列，重复充电过程、开关闭合、将电流施加到器件DUT、以及电流、电压和光子发射电平信息以及泄漏的测量。在该方法中，收集平均电流、电压和光子发射。假定低光子数信号，则重复测试允许为光子技术和空间强度收集更多信号。对于用户来说感兴趣的是总或平均光子强度、或峰值强度。
在向器件DUT施加充足的单个或多个脉冲之后，通过逐渐增加充电源或脉冲源以增加源上的电荷从而增加在器件DUT上施加的电流，可以继续该方法。然后无限地重复测量电压、电流、光子发射以及泄漏的序列。
根据该方法，改变脉冲宽度、上升时间或相关的任何其它变量。
在增加脉冲源幅度的情况下，示出I-V特性图，其中在该图上绘制测量窗口的平均电压和电流。此外，绘制光子数对测量窗口平均电流或电压的图。光子数为总光子数、在电压/电流测量窗口内的平均光子数、在另一测量窗口标准内的平均或总光子数、或在2-D阵列映射中任意点处的峰值强度。此外，将泄露测量与电流、电压、或各逐次点的光子测量一起绘制。此外，这与信号脉冲或重复的脉冲序列结果相关。在脉冲序列的情况下，在来自脉冲序列的单个脉冲或脉冲串之后进行泄漏测量。
测试方法阐述
高电流、可编程脉冲源(例如HP8114A高电流脉冲源)向传输线58D供给脉冲，如图7B所示，用于建立脉冲序列并与图7A的皮秒成像电路分析(PICA)工具即可视化工具集成在一起。图7A/7B中示出的光谱滤波器71A-71C与光传感器阵列72结合使用，以评估由于击穿或复合引起的光发射。采用射频(RF)直流电(DC)或交流电(AC)参变量。
利用两个不同的滤波器即rg780和bg39，来评估光发射的光谱估计。在发射过程中，与由于结中的击穿现象引起的那些发射相比较，那些与带隙中间电子空穴对复合相关的光子发射会具有不同的能量和频率(E＝hv)。
实验结果显示出由于电子空穴对复合引起的发射频率为非常狭窄的带且在v＝Eg/2h的频率下，其中h为普朗克常数。对于闭锁，重点在于探测芯片衬底中的低电平电子空穴对发射，以评估过量的少数载流子如何在衬底中分布和复合。
对于击穿现象和高电场热电子发射，光谱密度更宽并处于不同的光谱能量。通过电场加速的电子将被加速，直到它经历电子-光子或电子-晶格相互作用。结果，这些的光谱能量与穿过结区的电压和施加的电场有关。结果，利用选定该光谱范围的滤波器，来观察高电场发射。
通过结合电子空穴对复合的光子映射和加速电子驰豫映射，在复杂电路中会全面地理解复合物理学与高电平热电子注入的响应。通过两种光子映射的评估，更好地评估注入源和闭锁。
取决于ESD、EOS或闭锁的评估，限定的脉冲宽度从0.1纳秒变化到1微秒的时帧。ESD现象将需要测试从0.1纳秒到500纳秒的脉冲宽度，以及通常在1微秒到100微秒的时域中选定闭锁分析。相关的ESD事件的上升时间通常为从100皮秒到10纳秒。对于不同的相关问题，该方法会利用这些脉冲宽度。从故障数据建立Wunsch Bell一般曲线以评估电源故障对脉冲宽度。
电源测试方法
在该测试中，将D.C.电压施加到芯片器件DUT的电源导轨。建立具有样品脉冲宽度和脉冲之间的时间的正极性脉冲序列。在低幅度脉冲下在时间上观察光子发射。在给定脉冲幅度后，继续脉冲序列，直到可观察到足够的光子发射以可视化发射的位置。在充足的数据收集之后，增加脉冲幅度以得到更高的光子信号。增加该连续的台阶式加载，直到发生闭锁、电过载(electrical overstress)或故障。制造一系列幻灯片以产生光子发射和芯片故障的连续区域的动画。产生该动画，其中可以理解幅度与时间的关系，其中对于动画的观看者来说斜坡电压与时间的关系显而易见，从而来评估电压或电流故障。
接地测试
在该测试中，将D.C.电压施加到芯片的衬底导轨。建立具有样品脉冲宽度和脉冲之间的时间的负极性脉冲序列。在低幅度脉冲下在时间上观察光子发射。在给定脉冲幅度后，继续脉冲序列，直到可观察到足够的光子发射以可视化发射的位置。在充足的数据收集之后，增加脉冲幅度以得到更高的光子发射可见信号。增加该连续的台阶式加载，直到发生闭锁、电过载或故障。制造一系列幻灯片以产生光子发射和芯片故障的连续区域的动画。产生该动画，其中可以理解幅度与时间的关系，其中对于动画的观看者来说斜坡电压与时间的关系显而易见，从而来评估电压或电流故障。
输入引线评估
在该测试中，将D.C.电压施加到VDD和芯片的衬底导轨。建立具有样品脉冲宽度和脉冲之间的时间的正极性脉冲序列。在低幅度脉冲下在时间上观察光子发射。在给定脉冲幅度后，继续脉冲序列，直到可观察到足够的光子发射以可视化发射的位置。在充足的数据收集之后，增加脉冲幅度以得到更高的信号。增加该连续的台阶式加载，直到发生闭锁、电过载或故障。制造一系列幻灯片以产生光子发射和芯片故障的连续区域的动画。产生该动画，其中可以理解幅度与时间的关系，其中对于动画的观看者来说斜坡电压与时间的关系显而易见，从而来评估电压或电流故障。
然后，采用负极性脉冲序列来完成第二测试。利用正极性和负极性脉冲序列，来评估电源故障或闭锁触发起动。
ESD测试
对于ESD坚固性的评估，通过源施加一系列ESD状脉冲，并可以再次在时间上评估光子发射图形。ESD状脉冲包括：1)传输线脉冲(TLP)模型；2)人体模型(HBM)；3)机械模型(MM)；4)带电器件模型(CDE)；以及5)电缆放电事件(CDE)模型。
在这种情况下，像先前的情况，将脉冲施加到焊盘、电源和接地。对于ESD分析，向每个施加正极性或负极性脉冲序列。在ESD脉冲序列中，周期必须这样以允许在连续的脉冲之间冷却。在相同的电流幅度下完成连续的脉冲，并当可得到充足的光子发射数据时增加该幅度。该测试不同于闭锁测试，因为其允许在连续事件之间冷却，具有不同的极性和不同的波形。在该测试中，监控光子发射的响应并存储动画。
RF电源故障测试
在该测试中，RF信号为施加到RF信号引线的振荡源。VDD和VSS稳定并被供电。在收集充足的光子发射数据之后，使RF信号循环，建立增加的振幅。由于RF信号增加，在某些方面，晶体管和电路会由于超出电路的电源故障而引起故障。该方法对于RF网络、RF接收器、功率放大器和其它RF电路非常重要。
电源总线评估
在该测试中，将D.C.电流缓慢地逐渐上升地输入到芯片中以评估通过芯片的电流的均匀性。示出低光子发射的区域表示在这些较高的电流下的电源总线下降。增加D.C.电平，直到电源下降导致芯片故障或评估分布。
系统
通过测试，建立下述系统特征。该系统可以具有计算机辅助设计(CAD)系统以示出发射映射并识别与该光子发射相关的电路。
通过光子发射强度来计算电源故障。设计系统可以识别具有特定电路的发射。通过该电路，评估电压和电流。由此，评估芯片中特定部件的电源故障以及在焊盘或电源导轨处注入的电平。因此，系统会提供利用CAD系统的直接计算和可视化能力，以及元件识别，然后使电流与光子发射强度建立联系。
随着信号增加，在输入功率与光子发射率之间建立相互关系。结果，可以产生利用输入源的电流和电压识别光子率的绘图和转化曲线，允许输入功率、反射功率和发射率之间校准。
图8示出了发射极电流(IEB)安培(A)和漏电流I泄漏(pA)作为电压(V)的函数的绘图，其中示出了泄漏作为电压的函数如何增加直到在大约8V处到达峰值，并随着发射级电流缓慢增加至大约13V而降低。
参考图9A，示出了采用图7A和7B的高电流脉冲皮秒成像电路分析系统来测试器件DUT的方法。该方法包括图9A中示出的下述步骤，从步骤80开始。
在步骤81中，校准和验证测试系统以从测量(例如探针电阻和系统电阻)中提取，即分离寄生电阻和阻抗。在步骤82中，执行器件DUT的初始参变量泄漏测量。然后在步骤83中，通过闭合图7A中的开关58C来将加载脉冲施加到器件DUT。接着，在步骤84中，测量(读取)和记录已经扫描的DUT的窗口中的电压、电流和光子强度数据。在步骤85中，通过在时间和空间上测量经过器件DUT的光子强度(数)，并通过在测量窗口中经过器件DUT扫描来执行泄漏测量。在步骤86中，存储和/或绘制电流(I)、电压(V)、光子强度和泄漏的值。在步骤87中，系统确定泄漏是否出故障。如果答案是泄漏超出故障标准的“是”，则结束该方法，直接经由线路89和93进入步骤94。如果测试的答案是“否”，则系统在线路88上进行到步骤90。在步骤90中，系统测试以确定是否已经到达最大值脉冲振幅。如果答案是泄漏超出故障标准的“是”，则系统在线路92和93上进行到步骤94中的“结束”测试。如果为“否”，则系统在线路94上分支以在步骤95中增加加载脉冲幅度。然后，通过循环返回到步骤84，步骤95引导线路96继续利用新脉冲的再应用来测试，并继续该方法，直到在测试87或测试90中获得“是”答案。
图9B示出了用于通过采用图7A和7B的高电流脉冲PICA系统来测试器件DUT的可选方法。除由步骤83’、84”和95’替换步骤83、84和95之外，步骤与图9A中的步骤相同。在步骤83’中，替代单个加载脉冲，向器件DUT施加一系列脉冲。在步骤84’中，在测量窗口中测量和读取经过器件DUT的电流、电压和光子数，并存储用于电流、电压或光子数的平均数据或累积额。在步骤95’中，利用不同幅度(或其它特征，例如上升时间、下降时间等)的新脉冲的再应用来继续测试。在所有情况下，可以使用任意类型的脉冲。脉冲宽度的形状影响测量窗口方法，并需要进行调节。
采用无动力或有动力的方法来操作该系统。施加DC扼流圈(choke)以允许在脉冲期间的节点和其它装置上偏置，从而在建立的DC电平上提供AC信号。为了在脉冲事件期间的DC隔离，需要提供充足的隔离。
脉冲类型
对于ESD坚固性的评估，通过源施加一系列ESD状脉冲，并可以再次在时间上评估光子发射图形。ESD状脉冲包括：1)传输线脉冲(TLP)模型；2)人体模型(HBM)；3)机械模型(MM)；4)带电器件模型(CDE)；以及5)电缆放电事件(CDE)模型。在这种情况下，像先前的情况，将脉冲施加到焊盘、电源和接地。对于ESD分析，向每个施加正极性或负极性脉冲序列。在ESD脉冲序列中，周期必须这样以允许在连续的脉冲之间冷却。在相同的电流幅度下完成连续的脉冲，并当可得到充足的光子发射数据时增加该幅度。该测试不同于闭锁测试，因为其允许在连续事件之间冷却，具有不同的极性和不同的波形。在该测试中，监控光子发射的响应并存储动画。
现在参考附图，更具体地说参考图7A，示出了在其中可以实现本发明的典型环境。图7A示出了在其中可以实施本发明的皮秒成像电路分析工具。以唯一的方式使用该高电流PICA工具来提供这些能力。
在本方法中，芯片处于有动力的状态。使用允许随时间增加脉冲序列幅度的高电流脉冲发生器。在该技术中，利用频率滤波器存储不同的光子发射能量以区别复合和雪崩发射。
在电热模拟工具中，后处理器的发射率可以基于电流、芯片的映射和瞬时光子发射的仿真光子映射。电热电路模拟工具可以解决与该节点处的电压、电流和温度相关的问题。临时地对电路中的所有元件，电热模拟计算电压、电流和温度。利用后处理工具后处理来自该模拟运行的结果，通过该结果可以确定如下：
A)正向或反向偏压状态；
B)光子发射率和能量光谱；
C)载流子的扩散和复合率。
通过(A)，通过电势，确定该结构是正向偏压还是反向偏压。
对于(B)，对于正向偏压注入，将载流子注入阱或衬底区中。由此，光子发射与复合相关。电子空穴对的复合发生在Eg/2h频率下(E＝hv)，其中v为频率。对于反向偏压产生，已知电压条件，获得穿过结区的电场。计算其能量光谱与经过该结的电压相关的发射能量。
(C)通过由电热模拟获得的局部温度，计算温度。该温度用于确定迁移率和扩散系数(D/u＝kT/q)，并因此通过扩散方程的解，计算在来自注入源的位置处的载流子数量。计算的数量(临时)用于计算其能量为Eg/2的光子的净发射。
然后在物理芯片布局的二维映射中示出结果，并产生在时间和空间上的仿真映射。强度水平与在那个频率下可获得的光子的数量有关。使用不同频率的滤波器可以产生第二映射。同实际的工具类似，仿真工具允许用于不同频率或频率范围的映射的仿真。通过测试，建立下述系统特征。该系统可以具有计算机辅助设计(CAD)系统以示出发射映射并识别与光子发射相关的电路。
通过光子发射强度来计算电源故障。设计系统可以识别具有特定电路的发射。通过该电路，评估电压和电流。通过该评估，评估芯片中特定部件的电源故障以及在焊盘或电源导轨处注入的电平。因此，系统会提供利用CAD系统的直接计算和可视化能力，以及元件识别，然后使电流与光子发射幅度建立联系。
随着信号电流增加，在输入功率与光子发射率之间建立相互关系。结果，可以产生利用输入源的电流和电压识别光子率的绘图和转化曲线，允许输入功率、反射功率和发射率之间校准。
图10示出了根据本发明另一方案的具有其振幅作为时间函数增加的电压的PICA测试脉冲的绘图。
电热模拟工具可以包括后处理器，该后处理器提供基于电流、芯片的映射和瞬时光子发射的仿真映射的发射率以及通过皮秒成像电路分析产生的实际映射。因此，将仿真皮秒成像电路分析映射与实际映射相比较。利用真实的滤波器和通过计算的仿真滤波器，产生比较方法，其中在时间和空间上并对于给定的光子频率并排放置两个映射。通过将两个映射彼此相邻放置，来分析不期望的事件，这些事件包括如下：
1)器件故障；
2)不期望的瞬时现象；
3)设计故障；
4)互连故障；
5)MOSFET故障；
6)ESD事件故障；
7)电迁移故障。
图11A和11B提供了对一芯片设计的两个光子发射映射的比较。仿真映射由工具所生产的构成。通过数据重叠，来重叠两个映射，其中起动微分映射以确定仿真与实际之间的差别。这样，突出该差别以确定对观察者更清晰的故障、错误和事件。开发智能系统来识别不同光子发射的属性。此外，比较不同频率的映射(仿真的对实际的)。在那种方式下，识别正向或反向偏压的微分区别。
在图11A中，方法从步骤100开始。在步骤101中，采用电热模拟器来模拟电路。在步骤102中，将电流和电压的模拟值作为温度的函数记录。在步骤103中，由系统计算来自器件DUT的光子发射量。在步骤104中，将计算的值映射到可以为集成电路芯片的器件DUT。在步骤105中，产生在步骤104中获得的发射图形的二维映射，然后在步骤106中结束该方法。
图11B的流程图示出了逆向方法，利用实际光子发射来计算电流密度并识别元件，然后计算在电路中的那些节点处的电流和电压。颠倒该方法，其中使用实际的光子诱导电流映射来识别在物理电路中的节点处的电压和电流。通过实际的光子映射，如下所述完成步骤。
在图11B中，方法开始于步骤110。在步骤111中，产生所获得的光子发射图形的二维实际映射。在步骤112中，将计算的值映射到可以为集成电路芯片的器件DUT。在步骤113中，使用系统来计算来自器件DUT的光子发射的I(t)。在步骤114中，系统存储I(t)，即作为温度函数的电流。在步骤115中，将结果与通过图11A中采用的电热模拟器获得的那些相比较。然后在步骤116中结束该方法。
A)从测量中产生光子发射映射；
B)发射与特定节点相关；
C)计算该节点处的电流；以及
D)根据总电流来估算温度(温度与焦尔热和12R相关)。
E)将计算的电流与电热模拟电路的模拟结果相比较。将计算的温度与电热模拟预测的温度相比较，并将计算的电流与电热电路的电流相比较。
图12示出了根据本发明的另一种脉冲PICA系统。在图12中，示出了样品DUT，其具有通过由成像多道屏光电倍增管(imaging multichannelplate photomultiplier)220上的透镜230聚焦的电磁(光学等)辐射232提供的探测，该光电倍增管220具有到x坐标区204的输出203、到y坐标区206的线路206和到时间区210的线路209。在线路225上传输x位置数据输出的x坐标区204和在线路226上传输y位置数据输出的y坐标区206被连接以向三轴多道分析器和计算机化成像分析区233提供x/y输入。时间区210将线路227上的时间数据供给到PICA定时系统228中的时间对振幅转换器(TAC)的“开始”输入。测试图形发生器240将电缆241上的控制信号供给到在其上支撑样品DUT的台架；并将线路242上的触发信号供给到TAC231的“结束”输入。线路227上的时间信号传送到TAC231的“开始”输入。TAC231将线路232上的输出提供到三轴多道分析器和计算机化成像分析区233。
如在电压和电流测量窗口方法的情况下，仅在特定的时间窗口内存储光子发射。一种在测量窗口时间内限定光子发射的方法，对于给定的位置，获得时间平均的光子密度。当需要在该事件、或者甚至不同的“光子测量窗口”期间存储所有光子发射时，将光子发射与器件的电流和电压信息存储在数据收集系统中。
虽然根据上述特定的实施例详细描述了本发明，但是本领域的技术人员会意识到，可以利用在所附权利要求书的精神和范围内的变型来实施本发明，即在形式和细节上的改变，而不脱离本发明所述和要求的精神和范围。此外，所有这种改变落入了本发明的范围，且本发明包含下述权利要求书的主题。可以合并和/或修改上述实施例的各个方面。