JPH0370838B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複数の測定器と被測定物との間をスイ
ツチマトリクスを介して接続する測定装置に関
し、特性が異なる信号伝送系が要求される複数項
目の測定を行なう場合に好適なものである。

本発明の適用分野がこれに限られるというわけ
ではないが、たとえば半導体素子の研究開発、ま
た製造ラインにおける品質管理等の分野ではウエ
フア上等の半導体素子の任意の端子間の容量の測
定、或はある端子に電圧を印加した場合の同じ端
子または他の端子に流れる微小な電流の測定がし
ばしば必要となる。これらの測定は通常複数対の
端子について行なわれるため、端子毎に専用の測
定器を配することは測定器の必要台数の増加のた
め極めて不経済である。このため測定器群と半導
体素子の複数の端子との間に、これらの間の接続
を切換えるためのスイツチマトリクスが設けられ
る。

さて、測定器群と半導体素子とを密着させて配
置することはできないので、スイツチマトリクス
をこの両者のどの位置に設けるかが問題になる。
１つの方法として、半導体素子の直近までは各測
定器からの伝送経路、すなわちこの場合はケーブ
ル、を延長し、ここにスイツチマトリクスを設け
て半導体の各端子に接続される各チヤネルとの間
の切換接続を行なつても良い。しかしながらスイ
ツチマトリクスは通常リレー等で構成され、かな
り大型のものである。そのため高分解能が必要な
測定において半導体素子との接続を得るためしば
しば使用されるマニユアルプローバの使用にあた
つて、この様な大型のスイツチマトリクスの存在
は好ましいものではない。

上述の問題を回避するため測定器群の近傍にス
イツチマトリクスを設け、このスイツチマトリク
スと前述の各チヤネルとの間を夫々１系統のケー
ブルによつて接続することも考えられる。しかし
これによればスイツチマトリクスと各チヤネル間
を接続するケーブルに関して以下の様な問題が生
じる。

微小電流を測定するための信号が通るケーブル
に特に要求される特性はたとえば特に低雑音かつ
高絶縁であることである。

一方、容量測定のための信号が通るケーブルに
対しては特に交流特性が良いことが要求される。

ところがこの両者を兼備するケーブルは存在し
ないため、上述の構成では容量測定或は微小電流
測定のどちらか一方の性能を犠牲にしなければな
らない。

本発明は上述の問題点を解消し、スイツチマト
リクスと各チヤネルとの間をケーブル等の伝送経
路で接続する構成でありながら、どの測定項目に
ついても性能を低下させることがない測定装置を
提供することを目的とする。この目的を達成する
ため、本発明においてはスイツチマトリクスと各
チヤネル間を接続する伝送経路を夫々複数本設
け、更に各チヤネル毎に複数の伝送経路を当該チ
ヤネルに選択的に接続するスイツチを設けてい
る。本構成によれば、測定器群と各チヤネルとの
間の接続の切換の大部分はチヤネル部から離れた
スイツチマトリクスによつて行なわれる。よつて
チヤネル部に設けられるスイツチは少量ですむた
め、小型になる。また、スイツチマトリクスと各
チヤネル間には夫々複数の伝送経路が設けられる
ので、測定信号の種類に応じて最適の伝送経路を
使用することができる。なおここでは測定器とい
う用語を電圧源や電流源を含む広い意味で使用し
ている。

以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説
明する。第１図は本発明にかかる容量及び微小電
流を測定できる測定装置の概略のブロツク図であ
る。第１図において、１は高周波の定電圧源、２
は電流計、３Ａ，３Ｂは定電圧源、４は微小電流
計、F₁乃至F₄は微小電流測定に適した特性（た
とえば高絶縁、特に振動時の低雑音性、低誘電吸
収）を有するケーブル、C₁乃至C₄は容量測定に
適した特性（たとえば高周波特性が良好で諸定数
のバラツキが小さい）を有するケーブル、S₁₁乃
至S₂₄は定電圧源１・電流計２とケーブルC₁乃至
C₄とを選択的に接続するスイツチ、T₁₁乃至T₃₄
は定電圧源３Ａ，３Ｂ・微小電流計４とケーブル
F₁乃至F₄とを選択的に接続するスイツチ、５は
スイツチS₁₁乃至S₂₄及びT₁₁乃至T₃₄とを含むスイ
ツチマトリクス、CH₁乃至CH₄は被測定半導体素
子にICプローバ等（図示せず）を介して接続さ
れるチヤネル、U₁乃至U₄は夫々チヤネルCH₁乃
至CH₄をケーブルF₁乃至F₄と選択的に接続する
スイツチ、V₁乃至V₄は夫々チヤネルCH₁乃至
CH₄をケーブルC₁乃至C₄と選択的に接続するス
イツチ、６はスイツチU₁乃至U₄及びV₁乃至V₄を
含むスイツチ群、また７はスイツチマトリクス５
及びスイツチ群６中の各スイツチの開閉を制御す
る制御装置である。スイツチ群６と被測定半導体
素子との距離はできるだけ短かくなる様に構成す
る。

なお、第１図においては図面の見易さのため測
定器とチヤネルとを結合するケーブルを１本の線
として示しているが、実際には各ケーブルは芯線
及びこれを被覆することにより外部よりの誘導等
の影響を受けない様にするためのガード線とを有
する。またスイツチ部分の漏洩抵抗や浮遊容量の
影響を回避するためには、スイツチマトリクス中
の各スイツチに特別の構造を持つものを使用する
ことが望ましい。ガード線付きのケーブル間の接
続及びそこで使用されるスイツチの例はたとえば
「マトリクス・スイツチ」と題された実開昭56−
17021（実開昭57−131743）の明細書及び図面に示
されている。

以下では第１図に示される測定装置を用いた容
量及び微小電流の測定法を説明する。ここでチヤ
ネルCH₁乃至CH₄は夫々ウエフア上の半導体素
子、たとえばFET、トランジスタ、ダイオード、
各種の集積回路、に接続されているものである。

先ず容量測定について説明する。たとえばチヤ
ネルCH₁，CH₂間に接続された端子間の容量を測
定する場合は、先ずスイツチ群６中のスイツチ
V₁及びV₂を閉じることによりチヤネルCH₁及び
CH₂を容量測定に適した特性を有するケーブルC₁
及びC₂に夫々接続する。更にスイツチS₁₁及びS₂₂
を閉じることにより、高周波の電圧源１によつて
チヤネルCH₁及びCH₂間に流れる電流を電流計２
によつて測定することができる。電圧源１の電圧
と電流計２によつて測定された電流値との関係か
らチヤネルCH₁及びCH₂間に接続された端子間の
容量（及び抵抗成分も）が求められる。

次に微小電流の測定について説明する。たとえ
ばチヤネルCH₁，CH₂間に電圧を与えて
MOSFETのゲートの漏洩電流の様な微小電流を
測定する場合は、先ずスイツチ群６中のスイツチ
U₁及びU₂を閉じることによりチヤネルCH₁及び
CH₂を微小電流測定に適した特性を有するケーブ
ルF₁及びF₂に夫々接続する。更にスイツチマト
リクス５中のスイツチT₁₁及びT₃₂を閉じること
により、定電圧源３ＡによつてチヤネルCH₁及び
CH₂間に流れる微小電流が微小電流計４によつて
測定される。なおこの様にケーブルを容量測定用
と微小電流測定用とに分離したことにより、スイ
ツチの切換後微小電流の測定値が短時間で安定に
なる。

また、あるチヤネルに電圧を与え、その状態で
の他のチヤネルにおける容量や微小電流の測定を
行なうことも可能である。また他の測定項目、た
とえばインダクタンス分、についても同じ測定装
置で測定できる。この場合より好ましい特性を持
つている方のケーブルを使用すればよいし、また
別のケーブルを設けても良い。

なお上の説明では半導体素子の測定に例をとつ
たが被測定物はこれに限られないし、また測定項
目も上に例示したものに限られないことは当然で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる測定装置の概略のブロ
ツク図である。 １：定電圧源、２：電流計、３Ａ，３Ｂ：定電
圧源、４：微小電流計、５：スイツチマトリク
ス、６：スイツチ群、C₁乃至C₄：容量測定に適
した特性を有するケーブル、F₁乃至F₄：微小電
流測定に適した特性を有するケーブル、CH₁乃至
CH₄：チヤネル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被測定物の端子に夫々接続される複数のチヤ
   ネルと、前記複数のチヤネルに接続される複数の
   伝送経路と、複数の測定器と、 前記複数の測定器と前記複数の伝送経路とを選
   択的に接続するスイツチマトリクス とを有し、前記スイツチマトリクスの接続切換
   によつて前記被測定物の任意の端子について複数
   の測定項目中の任意の項目を測定する複数項目測
   定装置において、 前記複数のチヤネルの各々と前記スイツチマト
   リクスとの間には電気的特性が互いに異なる複数
   の伝送経路が設けられるとともに該電気的特性が
   互いに異なる複数の伝送経路と対応するチヤネル
   とを選択的に接続するスイツチ群を設けたことを
   特徴とする複数項目測定装置。