JPH03189575A - 半導体装置の試験方法および試験装置 - Google Patents

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】 〔概要〕 半導体装置の試験方法および試験装置に関し、測定時間
を短縮して効率化を図りつつ、被測定デバイスおよび試
験装置にダメージを与えることなく容易、かつ安定に試
験および評価を行うことのできる半導体装置の試験方法
および試験装置を提供することを目的とし、 請求項１記載の発明では、試験対象となる被測定デバイ
スのバイアス電源を印加した状態でその測定端子に対し
、試験電源供給装置の電源印加端子を接続し、次いで、
前記測定端子の開放電圧を検出し、該検出した電圧と同
じ値となる電源を試験電源供給装置から測定端子に供給
し、次いで、試験用の正規の設定電源を測定端子に供給
して被測定デバイスの試験を行い、試験後は元の端子電
圧に戻した後、試験電源供給装置の電源印加端子と前記
測定端子との接続を断とするように構成する。

請求項２記載の発明では、被測定デバイスを試験する前
後の初期状態と、被測定デバイスを試験している試験状
態とを切り換えるとともに、試験前の初期状態は、試験
電源供給手段の電源印加端子と被測定デバイスの測定端
子とを接続し、試験後の初期状態は、両者の接続を断と
する切換手段と、試験前の初期状態のとき、試験対象と
なる被測定デバイスのバイアス電源を印加した状態でそ
の測定端子の開放電圧を検出する電圧検出手段と、電圧
検出手段により検出した開放電圧を記憶、保持する電圧
保持手段と、試験前の初期状態のとき、電圧保持手段の
保持電圧と同じ値となる電源を被測定デバイスの測定端
子に供給し、試験状態に切り換えられると、試験用の正
規の設定電源を該測定端子に供給して被測定デバイスの
試験を行い、試験後は再び元の前記保持電圧に戻して試
験後の初期状態に戻る試験電源供給手段と、を備えるよ
うに構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体、特に高電圧用デバイスや大電力用デ
バイスといったアナログ系ＩＣの電気的特性評価を行う
装置の電源（プログラマブル定電圧・定電流電源）につ
いての改良を図った半導体装置の試験方法および試験装
置に関する。

半導体装置、例えばＬＳＩの試験（ｔｅｓ　ｔ）は、被
測定ＬＳＩに試験パターンまたは信号を入力し、ＬＳＩ
からの出力値を期待値と比較してＬＳＩの機能の良否を
判定したり、入出力信号、電源部分の電圧、電流などの
アナログ値を測定したりするものである。近時、ＬＳＩ
、更にＶＬＳ　Ｉへと集積度が向上し、機能が複雑にな
り試験の困難性が増すのに伴って、試験方法の検討は設
計段階でも重要な位置を占めるようになっている。

〔従来の技術〕

従来の半導体特性を評価する試験装置では、多数の評価
項目がある場合、その都度電源をオフした状態で被測定
デバイスに試験装置の電源を接続し、次に電源オン□測
定□電源オフといった方法で測定を実行している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の試験装置にあっては、
容量性負荷等が接続されたデバイスを試験して評価する
場合に、各項目毎に電源をオン／オフする構成であった
ため、定常状態になるまでの待ち時間が増加し、試験お
よび評価の時間が増大して効率が悪いという問題点があ
った。

一方、これを幾分でも解消するために、例えばバイアス
電源を印加した状態で被測定端子のみ電源ラインの切り
替えを行うという方法で測定時間の短縮を図ることも考
えられるが、この場合、電源を接続した瞬間に被測定デ
バイスの開放端子電圧と設定電圧の差により瞬間的に大
電流が流れるという新たな不具合が発生する。これは、
被測定デバイスの被測定端子がすべて一律に同じ電圧で
試験できないからであり、異なる試験電圧の印加が要求
される場合には上記両者の電圧間に差があると、急激に
大電流が流れて試験装置および被測定デバイスの双方に
ダメージを与える。その結果、安定な評価ができなくな
る。このような不具合は、特に高電圧用デバイスや大電
力用デバイス（例えば、±１５Ｖ〜３００■程度）のよ
うなアナログ系ＩＣの電気的特性評価を行う場合に著し
い。

また、試験装置を定電流源として被測定デバイスに一定
電流を供給しようとする場合、デバイスへ接続する前の
状態では定電流源を構成する際の電圧値が定まらないた
め（定電流源では負荷によって一定電流を流すための電
圧値が異なるから）、結局、上記同様に大きな電位差が
生じる場合があり、同様の不具合が発生する。

そこで本発明は、測定時間を短縮して効率化を図りつつ
、被測定デバイスおよび試験装置にダメージを与えるこ
となく容易、かつ安定に試験および評価を行うことので
きる半導体装置の試験方法および試験装置を提供するこ
とを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による半導体装置の試験方法および試験装置は上
記目的達成のため、請求項１記載の発明では、試験対象
となる被測定デバイスのバイアス電源を印加した状態で
その測定端子に対し、試験電源供給装置の電源印加端子
を接続し、次いで、前記測定端子の開放電圧を検出し、
該検出した電圧と同じ値となる電源を試験電源供給装置
から測定端子に供給し、次いで、試験用の正規の設定電
源を測定端子に供給して被測定デバイスの試験を行い、
試験後は元の端子電圧に戻した後、試験電源供給装置の
電源印加端子と前記測定端子との接続を断とするように
している。

請求項２記載の発明では、被測定デバイスを試験する前
後の初期状態と、被測定デバイスを試験している試験状
態とを切り換えるとともに、試験前の初期状態は、試験
電源供給手段の電源印加端子と被測定デバイスの測定端
子とを接続し、試験後の初期状態は、両者の接続を断と
する切換手段と、試験前の初期状態のとき、試験対象と
なる被測定デバイスのバイアス電源を印加した状態でそ
の測定端子の開放電圧を検出する電圧検出手段と、電圧
検出手段により検出した開放電圧を記憶、保持する電圧
保持手段と、試験前の初期状態のとき、電圧保持手段の
保持電圧と同じ値となる電源を被測定デバイスの測定端
子に供給し、試験状態に切り換えられると、試験用の正
規の設定電源を該測定端子に供給して被測定デバイスの
試験を行い、試験後は再び元の前記保持電圧に戻して試
験後の初期状態に戻る試験電源供給手段と、を備えてい
る。

〔作用〕

本発明では、試験前の初期状態のとき、被測定デバイス
のバイアス電源が印加された状態でその測定端子に対し
、試験電源供給装置の電源印加端子が接続されて測定端
子の開放電圧が検出され、その後、該検出電圧と同じ値
となる電源が測定端子に供給される。次いで、試験状態
になると、試験用の正規の設定電源が測定端子に供給さ
れて被測定デバイスの試験が行われ、試験後は元の端子
電圧に戻した後、電源印加端子と測定端子との接続が断
たれて試験後の初期状態に戻り、その後、次の測定端子
の試験に移り、同様の処理が行われていく。

したがって、被測定デバイスの測定端子と試験電源供給
装置の電源印加端子とが同電位の状態で接続され、バイ
アス電源を印加したまま測定端子のみ電源ラインを切り
換えて試験が行われることとなり、測定時間の短縮を図
りつつ、ダメージを与えずに容易、かつ安定に試験およ
び評価が行われる。

〔原理説明〕

第１図は本発明の原理説明図である。

第１図において、１はアナログ系ＩＣとしての被測定デ
バイスで、多数の測定端子２を有するものである。被測
定デバイス１より図中左側部分は試験電源供給装置を示
している。３は試験電源供給装置の電源印加端子、４は
スイッチ５を介して電源印加端子３に接続される試験電
源供給手段、６はスイッチ７を介して電源印加端子３に
接続される電圧検出手段、８はスイッチ７の出力を記憶
、保持する電圧保持手段、９は電圧保持手段８の出力と
被測定デバイス１の試験を行うための測定条件設定入力
とを切り換えるスイッチである。

スイッチ５、スイッチ７およびスイッチ９は切換手段１
０を構成しており、切換手段１０は被測定デバイス１を
試験する前後の初期状態と、被測定デバイス１を試験し
ている試験状態とを切り換えるもので、試験前の初期状
態のときスイッチ５をオフ、スイッチ７をオンし、スイ
ッチ９をＸ側に切り換える。また、試験状態のときスイ
ッチ５をオン、スイッチ７をオフし、スイッチ９をｙ側
に切り換える。さらに試験後の初期状態のときスイッチ
５．７をオフする。

電圧検出手段６は試験前の初期状態のとき、試験対象と
なる被測定デバイス１のバイアス電源を印加した状態で
その測定端子２の開放電圧を検出する。電圧保持手段８
は外部からのサンプリングストローブ入力に同期して電
圧検出手段６により検出した開放電圧を記憶、保持する
。試験電源供給手段４は試験前の初期状態のとき、電圧
保持手段８の保持電圧と同じ値となる電源を被測定デバ
イス１の測定端子２に供給し、試験状態に切り換えられ
ると、外部からの測定条件設定入力に基づいて試験用の
正規の設定電源を該測定端子２に供給して被測定デバイ
ス１の試験を行い、試験後は再び元の前記保持電圧に戻
す。

以上の構成において、試験は次の手順で行われる。まず
、被測定デバイス１にバイアス電源を印加して試験前の
初期状態とし、同時にスイッチ５をオフ、スイッチ７を
オンし、スイッチ９をＸ側に切り換える。そして、電源
印加端子３を被測定デバイス１のある１つの測定端子２
に接続する。

次いで、電圧検出手段６により測定端子２に現れた開放
電圧を検出する。このとき、電圧検出手段６は開放電圧
をある程度予測し、その指定レンジで電圧を検出し、電
圧保持手段８に出力する。次いで、サンプリングストロ
ーブが外部から電圧保持手段８に入力された時点に同期
して電圧保持手段８が開放電圧の検出値をホールドし、
スイッチ９を介して試験電源供給手段４に出力する。サ
ンプリングストローブは試験の適切な手順に従い、最適
な時期に電圧保持手段８に出力される。次いで、スイッ
チ５をオン、スイッチ７をオフし、スイッチ９をｙ側に
切り換えて試験状態に移行する。

試験状態になると、スイッチ９を介して取り込まれる測
定条件設定入力に従い試験電源供給手段４によって、最
初は前記検出電圧（ホールド電圧）と同じ値となる電源
を測定端子２に供給し、その後、試験用の正規の設定電
源を測定端子２に供給して被測定デバイス１の試験を行
う。したがって、被測定デバイス１の測定端子２と試験
電源供給手段４とが同電位の状態で接続されることによ
り、その後被測定デバイス１の電気的特性評価を行うた
めに試験電源供給手段４の電圧が上昇、あるいは下降す
る。そのため、被測定デバイスｌに接続するときの急激
な電圧、電流の変化を防ぐことができ、被測定デバイス
１および試験電源供給装置の双方へのダメージを無（し
、容易、かつ安定に測定（評価）を行うことができる。

次いで、測定が終了すると、まず、試験電源供給手段４
の出力電圧を再び元の端子電圧（開放電圧）に戻し、そ
の後スイッチ５をオフ、スイッチ７をオン（オフでもよ
い）し、スイッチ９をＸ側に切り換えて切換手段１０を
再び初期状態に復帰させてから電源印加端子３を測定端
子２から離し、被測定デバイス１にバイアス電源を印加
したまま、次の測定端子２に電源印加端子３を接続して
その測定に移行する。以後は、順次このような動作を繰
り返して被測定デバイス１の残りの測定端子２について
必要な測定を行う。したがって、被測定デバイス１にバ
イアス電源を印加したまま測定端子２への接続を次々に
切り換えて試験を行うことができ、測定時間の短縮を図
ることができる。

〔実施例〕

以下、上記原理に基づく本発明の実施例について説明す
る。

第２図は本発明の第１実施例を示す図である。

第２図の説明に当たり、第１図と同一構成部分には同一
番号を付して重複説明を省略する。第２図において、２
１はスイッチ２２を介して電源印加端子３に接続される
電源アンプ、２３は測定条件としての電源設定入力信号
（ディジタル信号）をアナログ値に変換するＤ／Ａコン
バータであり、電源アンプ２１はスイッチ９を介して供
給されるＤ／Ａコンバータ２３からの信号に基づいて試
験のための電圧を発生しスイッチ２２を通して電源印加
端子３に供給する。電源アンプ２１およびＤ／Ａコンバ
ータ２３は試験電源供給手段２４を構成する。なお、ス
イッチ２２としては２接点のものが用いられ、電源アン
プ２１の閉ループライン（電源印加端子３を経由するル
ープライン）を完全に断とできる構成になっている。こ
れは、電源印加端子３に電源を供給するときラインの長
さ等にかかわらず正確な試験電圧を供給できるようにす
るため、電源アンプ２１の出力を閉ループで入力側に返
して電圧制御を行うためである。

２５はスイッチ７を介して電源印加端子３に接続される
電圧検出手段であり、電圧検出手段２５はアンプ２６、
電圧レンジ切換回路２７および抵抗Ｒ１１Ｒ２により構
成され、測定端子２の開放電圧を検出し、電圧レンジ切
換回路２７の指定レンジによりアンプ２６で規格化した
電圧値に変換して電圧保持回路（電圧保持手段に相当）
２８に出力する。電圧保持回路２８は外部からのサンプ
リングストローブ入力に同期してアンプ２６により検出
した開放電圧を記憶、保持し、スイッチ９およびバッフ
ァアンプ２９に出力する。

バッファアンプ２９を含む破線で図示した部分は本装置
を定電流源として使用する場合に必要な構成である。な
お、この場合はスイッチ９のｙ側接点のみが用いられる
。バッファアンプ２９は電圧保持回路２８の出力を増幅
し、スイッチ３０を介して電源アンプ２１の出力側のノ
ードＮ、に供給し、このノードＮ、を開放電圧と同じ電
圧値に保つようにする。これは、定電流源として用いる
場合は電源アンプ２１を電源印加端子３に接続する前に
予め測定端子２の開放電圧と同じ値とするためである。

また、ノードＮ、の部分にはスイッチ３１が電源アンプ
２１の出力ループを短絡可能なように介挿されている。

スイッチ７、スイッチ９、スイッチ２２、スイッチ３０
およびスイッチ３１は切換手段３２を構成しており、本
装置を電圧源として用いる場合は、試験前の初期状態の
ときスイッチ２２をオフ、スイッチ７をオン、スイッチ
３１をオン、スイッチ３０をオフし、スイッチ９をＸ側
に切り換える。また、試験状態のときスイッチ２２をオ
ン、スイッチ７をオフ、スイッチ３１をオフ、スイッチ
３０をオフし、スイッチ９をｙ側に切り換える。さらに
、試験後の初期状態のときスイッチ２２およびスイッチ
７をオフ、スイッチ３１をオンし、スイッチ９を一応Ｘ
側に切り換える。一方、本装置を定電流源として使う場
合は試験前後の初期状態のときスイッチ３０をオンし、
試験状態のときオフするという処理が上記に加えられる
。

以上の構成において、まず本装置と電圧源として使用す
る場合から説明する。概略の手順は先に本発明の原理説
明の項で述べたものと同じであるから、重複説明を避け
、実施例特有の異なる部分を主に説明する。

まず、被測定デバイス１にバイアス電源を印加して試験
前の初期状態とし、同時にスイッチ２２をオフ、スイッ
チ７をオン、スイッチ３１をオン、スイッチ３０をオン
、スイッチ９をＸ側に切り換える。

そして、電源印加端子３を被測定デバイス１のある１つ
の測定端子２に接続する。このとき、電源アンプ２１の
出力ループはスイッチ３１によって閉回路が構成される
から、電源アンプ２１は正常に動作可能となっている。

次いで、アンプ２６により測定端子２に現れた開放電圧
を検出し、その後、サンプリングストローブが外部から
電圧保持回路２８に入力された時点に同期して電圧保持
回路２８が開放電圧の検出値をホールドし、スイッチ９
を介して電源アンプ２１に出力する。

次いで、スイッチ２２をオン、スイッチ７をオフ、スイ
ッチ３１をオフし、スイッチ９をｙ側に切り換えて試験
状態に移行する。試験状態になると、試験のための電圧
値変更等の手順を含む電源設定入力信号がＤ／Ａコンバ
ータ２３によってＤ／Ａ変換されスイッチ９を介して電
源アンプ２１に取り込まれ、電源アンプ２１により最初
は前記検出電圧（ホールド電圧）と同じ値となる電圧が
測定端子２に供給され、その後、試験用の正規の設定電
圧が測定端子２に供給されて被測定デバイスｌの試験が
行われる。したがって、被測定デバイス１の測定端子２
と電源アンプ２１とが同電位の状態で接続されることと
なり、その後被測定デバイス１の電気的特性評価を行う
ために電源アンプ２１の電圧が上昇、あるいは下降する
。そのため、被測定デバイスｌに接続するときの急激な
電圧、電流の変化を防ぐことができ、被測定デバイス１
および試験電源供給装置の双方へのダメージを無くし、
容易、かつ安定に測定（評価）を行うことができる。

次いで、測定が終了すると、まず電源アンプ２１の出力
電圧を再び元の端子電圧（開放電圧）に戻し、その後、
まずスイッチ３１をオンしてスイッチ２２をオフ、スイ
ッチ７をオンし、スイッチ９をＸ側に切り換えて切換手
段３２を再訊初期状態に復帰させてから電源印加端子３
を測定端子２から離し、被測定デバイス１にバイアス電
源を印加したまま次の測定端子２に電源印加端子３を接
続してその測定に移行する。以後は、順次このような動
作を繰り返して被測定デバイスｌの残りの測定端子２に
ついて必要な測定を行う。したがって、被測定デバイス
１にバイアス電源を印加したまま測定端子２への接続を
次々に切り換えて試験を行うことができ、上記効果に加
えて測定時間の短縮を図ることができる。

一方、本装置を試験のために定電流源として使用する場
合は、初期状態でスイッチ３０をオンとして電圧保持回
路２８により保持された開放電圧をバンファアンブ２９
を通してノードＮ１に供給する。

これにより、電源アンプ２１の出力ライン、すなわちノ
ードＮ、を開放電圧に保つだけの電流がスイッチ３１を
介して閉ループを流れる。そして、この状態でノードＮ
１を開放電圧と同じ電圧値に保ったままスイッチ２２を
オン、スイッチ７をオフして電源印加端子３を測定端子
２に接続する。したがって、同電位であるから電源印加
端子３と測定端子２の間に電流は流れず、双方のダメー
ジは全く生じない。その後、スイッチ３１をオフ、スイ
ッチ３０をオフし、さらにスイッチ９をｙ側に切り換え
て電源アンプ２１からの出力電流の値を要求値にして被
測定デバイス１の測定端子２について電流特性の測定を
行う。

測定が終了すると、電源印加端子３と測定端子２の間に
流れる電流を０に戻すように電源アンプ２１の出力を調
整した後、スイッチ３１をオン、スイッチ３０をオン、
スイッチ７をオン、スイッチ２２をオフし、スイッチ９
をＸ側に切り換えて切換手段３２を再び初期状態に戻す
。以後は電圧源として使用する場合と同様に次の測定端
子２に移行する。

したがって、定電流源として使用する場合も上記と同様
の効果を得ることができる。

次に、第３図は本発明の第２実施例を示す図であり、本
実施例は開放電圧の検出値を保持するのにディジタル値
を用いた例である。すなわち、第３図において、アンプ
２６の出力は電圧保持回路４１に入力されており、電圧
保持回路（電圧保持手段に相当）４１はアンプ２６によ
る開放電圧の検出値をサンプリングストローブに同期し
てＡ／Ｄ変換しｎビットのディジタル値としてホールド
し、このディジタル値をスイッチ４２のＸ側端子に出力
する。

スイッチ４２のＸ側端子には電源設定入力信号がｎジ・
ントのディジタル値として加えられる。スイッチ４２は
他のスイッチ７．２２．３１とともに切換手段４３を構
成する。また、Ｄ／Ａコンバータ２３は電源アンプ２１
の直前、すなわちスイッチ４２の後段側に配置されてい
る。その他は第１実施例と同様である（但し、定電流源
として使う場合の構成部分は省略）。

したがって、本実施例では電圧保持回路４１以降の処理
がディジタルで行われ、特に本装置をマイクロコンピュ
ータを用いて制御するような場合に有利である。

なお、実際上、上記各実施例では測定や評価の手順をマ
イクロコンピュータを用いて制御するようにすれば好ま
しい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、高電圧用のデバイスや大電力用デバイ
スの電気的特性評価を行う場合に各測定条件設定のため
試験装置の電源をバイアス電源の印加された被測定デバ
イスへ接続するときの急激な電圧・電流の変化を防止す
ることができ、測定時間を短縮して効率化を図りつつ、
被測定デバイスおよび試験装置にダメージを与えること
なく容易、かつ安定に試験および評価を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明に係る半導体装置の試験方法および試験
装置の第１実施例を示す構成図、第３図は本発明に係る
半導体装置の試験方法および試験装置の第２実施例を示
す構成図である。 １・・・・・・被測定デバイス、 ２・・・・・・測定端子、 ３・・・・・・電源印加端子、 ４・・・・・・試験電源供給手段、 ５．７．９．２２．３０．４２・・・・・・スイッチ、
６．２５・・・・・・電圧検出手段、 ８・・・・・・電圧保持手段、 １０．３２．４３・・・・・・切換手段、２１・・・・
・・電源アンプ、 ２３・・・・・・Ｄ／Ａコンバータ、 ２４・・・・・・試験電源供給手段、 ２６・・・・・・アンプ、 ２７・・・・・・電圧レンジ切換回路、２８．４１・・
・・・・電圧保持回路、２９・・・・・・バッファアン
プ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）試験対象となる被測定デバイスのバイアス電源を
   印加した状態でその測定端子に対し、試験電源供給装置
   の電源印加端子を接続し、 次いで、前記測定端子の開放電圧を検出し、該検出した
   電圧と同じ値となる電源を試験電源供給装置から測定端
   子に供給し、 次いで、試験用の正規の設定電源を測定端子に供給して
   被測定デバイスの試験を行い、 試験後は元の端子電圧に戻した後、試験電源供給装置の
   電源印加端子と前記測定端子との接続を断とするように
   したことを特徴とする半導体装置の試験方法。
2. （２）被測定デバイスを試験する前後の初期状態と、被
   測定デバイスを試験している試験状態とを切り換えると
   ともに、試験前の初期状態は、試験電源供給手段の電源
   印加端子と被測定デバイスの測定端子とを接続し、試験
   後の初期状態は、両者の接続を断とする切換手段と、 試験前の初期状態のとき、試験対象となる被測定デバイ
   スのバイアス電源を印加した状態でその測定端子の開放
   電圧を検出する電圧検出手段と、 電圧検出手段により検出した開放電圧を記憶、保持する
   電圧保持手段と、 試験前の初期状態のとき、電圧保持手段の保持電圧と同
   じ値となる電源を被測定デバイスの測定端子に供給し、
   試験状態に切り換えられると、試験用の正規の設定電源
   を該測定端子に供給して被測定デバイスの試験を行い、
   試験後は再び元の前記保持電圧に戻して試験後の初期状
   態に戻る試験電源供給手段と、 を備えたことを特徴とする半導体装置の試験装置。