JP2007309706A - Method, device and program for evaluating electrostatic discharge damage in electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子デバイスの静電破壊評価方法、装置およびプログラムに関し、特に、電子デバイスが静電破壊し始める静電気レベルを検出する技術に関する。 The present invention relates to an electrostatic breakdown evaluation method, apparatus, and program for an electronic device, and more particularly to a technique for detecting an electrostatic level at which an electronic device begins to electrostatically break down.
近年、電子デバイス(半導体部品)が実装される電子機器などの装置の小型・軽量化や高性能化を実現するために、電子デバイスの微細化・高集積化が年々進んでいる状況である。このような微細化に伴って電子デバイス自身においては、静電気放電による静電破壊への耐性(以下、静電破壊耐圧と称する)が低下してきている。 In recent years, in order to realize miniaturization, weight reduction, and high performance of devices such as electronic devices on which electronic devices (semiconductor components) are mounted, the miniaturization and high integration of electronic devices are progressing year by year. With such miniaturization, in electronic devices themselves, resistance to electrostatic breakdown due to electrostatic discharge (hereinafter referred to as electrostatic breakdown voltage) is decreasing.
そのため、電子デバイスを扱う生産工程においては電子デバイスを静電破壊させないために静電気放電に関する静電気管理が重要となり、その管理基準は電子デバイスの静電破壊開始レベル、言い換えるならば静電破壊耐圧に基づいて決められることから、電子デバイスそれぞれの静電破壊耐圧をより正確に把握することが求められている。 For this reason, in the production process that handles electronic devices, electrostatic management related to electrostatic discharge is important in order not to cause electrostatic breakdown of the electronic device, and the management standard is based on the electrostatic breakdown start level of the electronic device, in other words, the electrostatic breakdown voltage. Therefore, it is required to more accurately grasp the electrostatic breakdown voltage of each electronic device.
LSIや半導体メモリなどの一般的な電子デバイスの静電破壊評価試験では、静電気放電現象を模擬した所定の波形を有する信号をストレス信号として用い、試験対象の電子デバイスである被試験デバイスに対して異なる信号レベルのストレス信号を順次印加し、被試験デバイスが静電破壊に至った直前の印加信号レベルを静電破壊耐圧として求める。 In an electrostatic breakdown evaluation test of a general electronic device such as an LSI or a semiconductor memory, a signal having a predetermined waveform simulating an electrostatic discharge phenomenon is used as a stress signal, and a device under test that is an electronic device to be tested is used. Stress signals having different signal levels are sequentially applied, and the applied signal level immediately before the device under test has caused electrostatic breakdown is obtained as the electrostatic breakdown voltage.
ここで言う一般的な電子デバイスの静電破壊評価試験の方法は、静電破壊耐圧が概ね100V以上の電子デバイスを対象として、幾つかの試験規格(例えばESDA(Electro-Static Discharge Asociation 規格)が既に標準化されており、それら規格に基づいて電子デバイスの試験が行われている。 The general method for evaluating the electrostatic breakdown of an electronic device is an electronic device having an electrostatic breakdown voltage of approximately 100 V or more, and several test standards (for example, ESDA (Electro-Static Discharge Asociation standard)) Already standardized, electronic devices are being tested based on these standards.
一方、磁気ディスクヘッド(例えばGMRヘッド)素子のような静電破壊耐圧が数V以下と著しく低くい特殊な電子デバイスの静電破壊評価試験の方法については、標準化されていないのが現状である。特に磁気ディスクヘッドの製造には著しく多くの工程が有り、それら工程途中での静電気の発生や放電についてのメカニズムが明らかになっていないことから、製造各社それぞれでは独自の異なる静電破壊評価試験の実施によって静電破壊耐圧を求めていると言うのが現状である。 On the other hand, the method of the electrostatic breakdown evaluation test for special electronic devices whose electrostatic breakdown voltage is extremely low, such as a magnetic disk head (for example, GMR head) element, is as low as several volts or less, is currently not standardized. . In particular, there are many processes in the manufacture of magnetic disk heads, and the mechanisms for the generation and discharge of static electricity during these processes have not been clarified. It is the present situation that the electrostatic breakdown voltage is determined by implementation.
上述の標準化された試験規格には人体モデル(HBM:Human Body Model)やマシンモデル(MM:Machine Model)、デバイス帯電モデル(CDM:Charged Device Model)などの代表的な静電気放電発生モデルによる所定の印加パルスが採用されている一方、比較的簡便な方法として、被試験デバイスに対して低電圧の矩形パルスをストレス信号として印加し、試験する方法も行われるようになってきた。 The above-mentioned standardized test standards include predetermined models based on representative electrostatic discharge generation models such as a human body model (HBM), a machine model (MM), and a charged device model (CDM). While applied pulses are employed, as a relatively simple method, a method of applying a low-voltage rectangular pulse as a stress signal to a device under test and performing a test has been performed.
そこで従来には、配線やケーブルの絶縁欠陥を検出する方法として、高電圧の交流波形を用いる部分放電法と、低電圧の矩形パルスを印加する時間領域反射測定法(TDR法:Time Domain Reflectometry Method)とを用いて、被試験体へのダメージが無視できる程度以下の電圧レベルの交流波形を順次印加して部分放電(導体相互間が完全にはブリッジしない程度の放電)を誘起させ、欠陥部位からのリターン信号の解析によって非試験体の欠陥部位で発生した部分放電とその欠陥程度を検出すること、および低電圧の矩形パルスを印加し、その反射パルス波形の解析によって被試験体の欠陥状態を検出することとを選択的に切り換えることで自動的に試験するものがある(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来の技術は、部分放電法が選択された場合においては、被試験体へのダメージが無視できる程度以下の電圧レベルでの交流波形の印加とは言うものの部分放電を生じさせることから、被試験体はその部分放電に応じた放電ダメージを少なからず受けるという問題がある。 However, in the case where the partial discharge method is selected, the conventional technique causes partial discharge although it is an application of an AC waveform at a voltage level below a level at which damage to the DUT is negligible. There is a problem that the device under test suffers a considerable amount of discharge damage according to the partial discharge.
また、TDR法が選択された場合においては、反射パルス波形の解析に基づいて被試験体の欠陥状態を検出するために或る低電圧の矩形パルスを印加することから、TDR法だけでは被試験体の放電破壊耐圧を求めることができないという問題がある。 In addition, when the TDR method is selected, a certain low voltage rectangular pulse is applied to detect a defect state of the DUT based on the analysis of the reflected pulse waveform. There is a problem that the breakdown breakdown voltage of the body cannot be obtained.
そこで本発明は、時間領域反射測定法を用いて、振幅が異なる複数の矩形パルスの印加による観測波形の相互関係に基づいて静電破壊耐圧を求める電子デバイスの静電破壊評価方法、装置およびプログラムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention relates to an electrostatic breakdown evaluation method, apparatus, and program for an electronic device that uses a time domain reflection measurement method to determine electrostatic breakdown voltage based on the correlation between observed waveforms by applying a plurality of rectangular pulses having different amplitudes. The purpose is to provide.
第1の発明の電子デバイスの静電破壊評価装置は、時間領域反射測定法(TDR法)を用いて被試験デバイスへの矩形パルスの印加に基づき静電破壊状態を評価する電子デバイスの静電破壊評価装置において、前記矩形パルスである第1の矩形パルスを生成した後、該矩形パルスよりも振幅が大きい1つ以上の第2の矩形パルスを生成する矩形パルス生成手段と、前記第1の矩形パルスの入射波形と該矩形パルスの反射波形とが重畳された第1の信号波形(基準波形)と、前記第2の矩形パルスの入射波形と該矩形パルスの反射波形とが重畳された第2の信号波形(比較対象波形)とを記憶する波形記憶手段と、前記記憶された第1の信号記憶波形の時間軸特定領域(例えば、入射波形単独領域または反射波形単独領域あるいは入射波形と反射波形との波形重畳領域のいずれか1つの領域内の特定時間領域)の振幅値と、前記記憶された第2の信号記憶波形の前記時間軸特定領域の振幅値との振幅比率を算出する振幅比率算出手段と、前記第1の信号記憶波形を前記振幅比率に応じて振幅方向に拡大させたスケーリング波形を生成するスケーリング波形生成手段と、該スケーリング波形と前記第2の信号記憶波形とを差分演算し、該演算結果に基づいて被試験デバイスのインピーダンス変化を判定する特性変化判定手段と、を有する構成とする。 An electronic device electrostatic breakdown evaluation apparatus according to a first aspect of the present invention is an electronic device electrostatic evaluation device that evaluates an electrostatic breakdown state based on application of a rectangular pulse to a device under test using a time domain reflection measurement method (TDR method). In the destructive evaluation apparatus, after generating the first rectangular pulse which is the rectangular pulse, rectangular pulse generating means for generating one or more second rectangular pulses having an amplitude larger than that of the rectangular pulse, the first pulse A first signal waveform (reference waveform) in which an incident waveform of a rectangular pulse and a reflection waveform of the rectangular pulse are superimposed, and an incident waveform of the second rectangular pulse and a reflection waveform of the rectangular pulse are superimposed. Waveform storage means for storing two signal waveforms (comparison target waveforms), and a time axis specifying region (for example, an incident waveform single region or a reflected waveform single region or an incident waveform opposite to the stored first signal storage waveform). Amplitude for calculating an amplitude ratio between an amplitude value of a specific time region in any one of the waveform superposition regions with the waveform and an amplitude value of the time axis specific region of the stored second signal storage waveform A ratio calculating means, a scaling waveform generating means for generating a scaling waveform obtained by expanding the first signal storage waveform in the amplitude direction according to the amplitude ratio, and a difference between the scaling waveform and the second signal storage waveform And a characteristic change determining means for calculating and determining the impedance change of the device under test based on the calculation result.
第2の発明の電子デバイスの静電破壊評価装置は、前記第1の発明の静電破壊評価装置において、前記矩形パルス生成手段は、前記第1の矩形パルスの生成完了から所望時間を経過させた後に前記第2の矩形パルスを生成することを特徴とする。 An electrostatic breakdown evaluation apparatus for an electronic device according to a second invention is the electrostatic breakdown evaluation apparatus according to the first invention, wherein the rectangular pulse generating means allows a desired time to elapse after completion of the generation of the first rectangular pulse. After that, the second rectangular pulse is generated.
前記第1の発明によれば、第1の矩形パルスによる第1の信号記憶波形のスケーリング波形と、第2の矩形パルスによる第2の信号記憶波形との差分演算の結果に基づき、第2の矩形パルスの反射波形の不規則変化を捉えて被試験デバイスのインピーダンス変化の発生を判定できることから、被試験デバイスが放電破壊し始める直前の静電破壊耐圧が検出できる。 According to the first invention, based on the result of the difference calculation between the scaling waveform of the first signal storage waveform by the first rectangular pulse and the second signal storage waveform by the second rectangular pulse, Since the occurrence of the impedance change of the device under test can be determined by detecting the irregular change in the reflected waveform of the rectangular pulse, the electrostatic breakdown voltage immediately before the device under test begins to break down can be detected.
また、前記第2の発明によれば、第1の矩形パルスの生成と第2の矩形パルスの生成との間に所望の時間間隔が設けられることから、第2の矩形パルスを印加させる前に、第1の矩形パルスの印加により生じる被試験デバイス内での発熱に起因する蓄熱を、例えば被試験デバイスのインピーダンス変化の判定に影響ない程度に放熱させることができる。 In addition, according to the second aspect, since a desired time interval is provided between the generation of the first rectangular pulse and the generation of the second rectangular pulse, before applying the second rectangular pulse. The heat storage caused by the heat generation in the device under test caused by the application of the first rectangular pulse can be dissipated to such an extent that does not affect the determination of the impedance change of the device under test, for example.
本発明によれば、振幅が異なる第1および第2の矩形パルスの印加による観測波形の相互関係に基づいて第2の矩形パルスの観測波形の不規則変化を捉え、被試験デバイスのインピーダンス変化の発生を検出できることから、被試験デバイスが放電破壊し始める直前の静電破壊耐圧が検出できる。 According to the present invention, the irregular change in the observed waveform of the second rectangular pulse is captured based on the correlation between the observed waveforms caused by the application of the first and second rectangular pulses having different amplitudes, and the impedance change of the device under test is detected. Since the occurrence can be detected, the electrostatic breakdown voltage immediately before the device under test starts to discharge can be detected.
これによって電子デバイスの静電破壊耐圧が正確に把握でき、電子デバイスを扱う生産工程での静電気管理をより確かなものにできることから、工程途中での電子デバイスの静電破壊を低減させることができる。 As a result, the electrostatic breakdown voltage of the electronic device can be accurately grasped and the electrostatic management in the production process for handling the electronic device can be made more reliable, so that the electrostatic breakdown of the electronic device during the process can be reduced. .
(実施例1)
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施例を説明するブロック図であり、また図2は、本発明に係る一実施例の電子デバイスの静電破壊評価装置の機能構成を示す図である。
Example 1
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating a functional configuration of an electrostatic breakdown evaluation apparatus for an electronic device according to an embodiment of the present invention.
図1において、電子デバイスの静電破壊評価装置(以下、単に静電破壊評価装置と称す)の全体制御を行う制御部3に、電子デバイスである被試験デバイス2に印加する第1の矩形パルスを生成し、更にその後に、第1の矩形パルスよりも振幅が大きい第2の矩形パルスを少なくとも1つ生成する矩形パルス生成部31を有する。
In FIG. 1, a first rectangular pulse applied to a device under
矩形パルス生成部31で生成される第1および第2の矩形パルスは説明の便宜上、ここでは被試験デバイス2に印加する所望の矩形パルス信号波形を後述のTDR測定部4内の矩形パルス発生器41で発生させるための発生指示情報(例えばパルス幅指示情報や振幅指示情報などのパラメータ情報)とし、矩形パルス発生器41へ送出された第1および第2の矩形パルスの発生指示情報は、矩形パルス発生器41により被試験デバイス2に実際に印加される所望の矩形パルス信号波形に変換される。
For convenience of explanation, the first and second rectangular pulses generated by the rectangular
また、矩形パルス生成部31には図示しないが、第1の矩形パルスと第2の矩形パルスとの間、および第2の矩形パルスを2つ以上発生させる場合には第2の矩形パルス相互間のそれぞれに所望の時間間隔を設けるためのパルス間隔タイマを有し、両矩形パルスの発生時に、矩形パルスの生成前に設定されたタイマ値に基づく所望の時間間隔が矩形パルス相互間に維持される。
In addition, although not shown in the
なお、パルス間隔タイマは、第1および第2の両矩形パルス相互間と、第2の矩形パルス相互間とをそれぞれ異なるタイマとして、それぞれに異なる時間間隔を設定しても良い。またタイマなどを用いず、手動によって目的とする時間(放熱の所要時間)以上の時間間隔を設けることでも構わない。 Note that the pulse interval timer may set different time intervals by using different timers between the first and second rectangular pulses and between the second rectangular pulses. Further, a time interval longer than the target time (required time for heat dissipation) may be provided manually without using a timer or the like.
更に制御部3は、第1の矩形パルスの入射波形とその矩形パルスの反射波形とが重畳(両波形での合成)された後述のデジタルオシロスコープ42による観測信号波形である第1の信号波形(基準波形)と、第2の矩形パルスの入射波形とその矩形パルスの反射波形とが重畳された同様の観測信号波形である第2の信号波形(比較対象波形)とを記憶する波形記憶部32を有し、また、波形記憶部32に記憶された第1の信号記憶波形の時間軸特定領域の振幅値と、波形記憶部32に記憶された第2の信号記憶波形の時間軸特定領域の振幅値との振幅比率を算出する振幅比率算出部33を有する。
Further, the
なお、前記した時間軸特定領域は、第1および第2の信号記憶波形の入射波形単独領域または反射波形単独領域あるいは入射波形と反射波形との波形重畳領域のいずれか1つの領域内の特定時間領域であり、静電破壊評価を行う際に混在させることなく、いずれか1つを選択的に用いれば良い。 The time axis specific region described above is the specific time in any one of the incident waveform single region, the reflection waveform single region, or the waveform overlap region of the incident waveform and the reflection waveform of the first and second signal storage waveforms. Any one of the regions may be selectively used without being mixed when the electrostatic breakdown evaluation is performed.
また更に制御部3は、振幅比率算出部33で算出された振幅比率に応じて第1の信号記憶波形を振幅方向に拡大させたスケーリング波形を生成するスケーリング波形生成部34を有し、また、スケーリング波形生成部34で生成されたスケーリング波形と第2の信号記憶波形とを差分演算し、その演算結果に基づいて被試験デバイス2のインピーダンス変化を判定する特性変化判定部35を有する。
The
なお、差分演算は、スケーリング波形と第2の信号記憶波形とを差分して差分波形を求めることでも良く、またその差分波形を、更に時間積分法を用いて演算して特徴量を求めても良い。 The difference calculation may be to obtain a difference waveform by subtracting the scaling waveform and the second signal storage waveform, or to calculate the feature amount by further calculating the difference waveform using a time integration method. good.
図2において、静電破壊評価装置1は、上述した制御部3以外に、制御部3からの指示に基づく矩形パルスを被試験デバイス2の所定測定箇所に印加するとともに、印加された矩形パルスの入射波形と反射波形とが重畳された観測信号波形を発生するTDR測定部4と、電子デバイスである被試験デバイス2が有する試験用の所定の測定専用電極(以下、所定測定電極と称す)とTDR測定部4および抵抗測定部7との物理的な位置決め動作を行う位置決め部5と、位置決め部5での位置決め動作に必要な観察画像を映像カメラなどで得る観察部6と、所定測定電極間の抵抗値を測定する抵抗測定部7とを有する構成である。
In FIG. 2, the electrostatic breakdown evaluation apparatus 1 applies a rectangular pulse based on an instruction from the
制御部3以外の各部は、時間領域反射測定法(以下、TDR法と称す)を用いた静電破壊評価装置1に必要とされる周知または所定の技術による構成である。したがって、本発明の説明に直接関わらない構成部分についての説明は、ここでは概略に留めてその詳細な説明を省略する。
Each unit other than the
TDR測定部4は例えば、矩形パルス発生器41やデジタルオシロスコープ42、信号分配器43、同軸ケーブル44、高周波プローブ(プローブヘッド45やプローブピン46等で構成)などから構成される周知または所定の測定系である。特に矩形パルス発生器41については、制御部3からの指示に基づいて、TDR法に所望される所定の特性を有する矩形パルスを発生するとともに、矩形パルスの振幅値(電圧値)および発生間隔が可変できるものであれば良い。
The
また、位置決め部5は例えば、被試験デバイス2を搭載するに適切な試料台51や、試料台51を搭載するステージ52、TDR測定部4の高周波プローブを所定測定電極に位置決めさせるための位置決め機構53、高周波プローブと位置決め機構53とを連結固定させる固定治具54、抵抗測定部7の抵抗測定用プローブ71を位置決めさせるための位置決め機構55などから構成される周知または所定の位置決め系である。
The
更に、抵抗測定部7は例えば、所定測定電極に電気的接触させる抵抗測定用プローブ71や、抵抗測定用プローブ71にて接触された所定測定電極間の抵抗値を測定する抵抗測定器72などから構成される周知または所定の抵抗測定系である。
Furthermore, the resistance measurement unit 7 includes, for example, a resistance measurement probe 71 that is in electrical contact with a predetermined measurement electrode, a
説明の便宜上、ここでの被試験デバイス2は、ウェハに形成された磁気ディスクヘッド素子であり、この素子が備える所定の2つの電極(所定測定電極)には、印加される第1および第2の矩形パルスの波形観測などの場合に2針の高周波プローブが当てられ、また抵抗測定の場合には2針の抵抗測定用プローブ71が当てられる。
For convenience of explanation, the device under
なお、抵抗測定部7による被試験デバイス2の抵抗測定は、例えば静電破壊評価の開始前あるいは終了時に、必要に応じて被試験デバイス2のインピーダンス状態を把握(開始前では正常であることの確認、終了時では特性変化値の確認など)するために行われるものである。したがって、インピーダンス状態の把握は、ここで示す抵抗測定部7によるものでなく、周知または所定の他の技術による別ユニットまたは別装置の利用により、更に異なる場所にて行うことでも構わない。
The resistance measurement of the device under
次に、本発明に係る一実施例の静電破壊評価装置の動作について、図面を参照して説明する。図3は、本発明の動作を示すフローチャートである。 Next, the operation of the electrostatic breakdown evaluation apparatus of one embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the present invention.
被試験デバイス2の静電破壊評価の開始に先立って、静電破壊評価を行う被試験デバイス2が正常状態品であるか否かの確認を行っておく必要がある。そのため、先ず、観察部6と位置決め部5とにより、被試験デバイス2の所定測定電極と抵抗測定用プローブ71のプローブピンとの相対位置決めを行い、続いて抵抗測定用プローブ71で接触された被試験デバイス2の所定測定電極間の抵抗値、即ち未評価品の初期抵抗値を測定し、この初期抵抗値が理論値あるいは経験値(同一品または同等品の以前の実測値)に基づく所定範囲内に入っている正常状態品か否かを判定する。
Prior to the start of the electrostatic breakdown evaluation of the device under
この確認作業によって被試験デバイス2が正常状態品であると判定されたことにより、静電破壊評価の開始を行う。しかしながら、被試験デバイス2に対するこの確認作業は必要に応じて行うものであり、正常状態品であることが他の方法や他の装置などで既に判明しているならば、ここでの確認作業が不要であることは言うまでもない。
The electrostatic breakdown evaluation is started when the device under
なお、以降の動作説明においては、所定の観察部6と位置決め部5とによる被試験デバイス2の所定測定電極と、高周波プローブおよび抵抗測定用プローブ71との位置決め動作は所定の位置決め動作が行われるものとし、その動作説明を省略する。
In the following description of the operation, the positioning operation between the predetermined measurement electrode of the device under
図3において、評価試験者は第1および第2の矩形パルスそれぞれのパルス幅と振幅、および両矩形パルス相互間の時間間隔を入力設定する(同図中のS1)。なお、両矩形パルスのパルス幅は、両矩形パルスの観測信号波形を相互比較する場合の都合上、同一パルス幅とすることが望ましい。一方、振幅については、第2の矩形パルスの振幅は第1の矩形パルスの振幅よりも大きくすることが必要であり、特に第2の矩形パルスを2つ以上発生させる場合においては、その発生順に従って振幅を順次大きくしていくことが必要である。 In FIG. 3, the evaluation tester inputs and sets the pulse width and amplitude of each of the first and second rectangular pulses and the time interval between the two rectangular pulses (S1 in FIG. 3). Note that it is desirable that the pulse widths of both rectangular pulses be the same pulse width for convenience when the observed signal waveforms of both rectangular pulses are compared with each other. On the other hand, regarding the amplitude, the amplitude of the second rectangular pulse needs to be larger than the amplitude of the first rectangular pulse, and particularly when two or more second rectangular pulses are generated, Accordingly, it is necessary to increase the amplitude sequentially.
続いて、矩形パルス生成部31は、前記ステップS1による入力設定に基づいて第1の矩形パルスのパルス幅指示情報および振幅指示情報を生成し、矩形パルス発生器41へ送出する(S2)。矩形パルス発生器41は、受け取ったパルス幅指示情報と振幅指示情報とに基づいて第1の矩形パルス信号を発生し、同軸ケーブル44および信号分配器43、高周波プローブなどを介して被試験デバイス2に印加する(S3)。
Subsequently, the
一方、矩形パルス発生器41から出力された矩形パルス信号は、信号分配器43で分岐されてデジタルオシロスコープ42へ入力され、デジタルオシロスコープ42では入力された矩形パルス信号の入射波形の捕捉を開始する。また、高周波プローブを介して被試験デバイス2に伝達された矩形パルス信号は、信号到達点である被試験デバイス2のインピーダンス不整合の度合いに応じた反射波を発生し、発生した反射波は信号分配器43を介してデジタルオシロスコープ42へ入力される。入力された反射波形は、既に捕捉開始されている入射波形に重畳され、入射波形と反射波形とが重畳された観測信号波形(第1の信号波形)として捕捉され、デジタルオシロスコープ42に取り込まれる(S4)。
On the other hand, the rectangular pulse signal output from the
デジタルオシロスコープ42により捕捉された観測信号波形データを波形記憶部32に記憶させる際、波形記憶部32ではその観測信号波形データが初回波形データ(第1の信号波形)か否かを判定し(S5)、初回波形データであると判定(YES判定)された場合、その時の観測信号波形データを基準波形(第1の信号記憶波形)として波形記憶部32に記憶させる(S6)。
When the observation signal waveform data captured by the
続いて、振幅比率算出部33は、基準波形の時間軸特定領域である入射波形単独領域内から特定時間領域を決定し、決定された特定時間領域から振幅値(以降、基準振幅値と称す)を検出する(S7)。
Subsequently, the amplitude
なお、入射波形単独領域とは、入射波形を時間軸から見た場合での入射波形に反射波形が重畳されていない時間軸領域のことであり、具体的には入射波形の立上りからの或る時間内(反射時間内に相当)のことである。また、特定時間領域とは、入射波形単独領域内の一部あるいは全体のことであり、例えば入射波形の観測状態などに基づいて都合良く決めれば良い。 The incident waveform single region is a time axis region in which the reflected waveform is not superimposed on the incident waveform when the incident waveform is viewed from the time axis. It is within time (equivalent to the reflection time). The specific time region is a part or the whole of the incident waveform single region, and may be determined conveniently based on, for example, the observation state of the incident waveform.
前記ステップS7で検出された基準振幅値を、図示しない例えば振幅比率算出部33に有する検出記憶部に記憶させる(S8)。ここまでの処理により第1の矩形パルスに対する処理が終了し、続く第2の矩形パルスの処理のために前記ステップS2に戻る。 The reference amplitude value detected in step S7 is stored in a detection storage unit (not shown) included in the amplitude ratio calculation unit 33 (S8). The process for the first rectangular pulse is completed by the process so far, and the process returns to step S2 for the subsequent process of the second rectangular pulse.
矩形パルス生成部31は、前記ステップS1による入力設定に基づいて、第1の矩形パルス発生から時間間隔が設けられた第2の矩形パルスについてのパルス幅指示情報と振幅指示情報とを生成し、矩形パルス発生器41へ送出する(S2)。矩形パルス発生器41は、受け取ったパルス幅指示情報と振幅指示情報とに基づいて第2の矩形パルス信号を発生し、前述と同様にして被試験デバイス2に印加する(S3)。
The rectangular
一方、矩形パルス発生器41から出力された矩形パルス信号は、前述と同様にしてデジタルオシロスコープ42へ入力され、デジタルオシロスコープ42では入力された矩形パルス信号の入射波形の捕捉を開始する。また、高周波プローブを介して被試験デバイス2に伝達された矩形パルス信号は、信号到達点である被試験デバイス2のインピーダンス不整合の度合いに応じた反射波を発生し、その反射波は前述と同様にしてデジタルオシロスコープ42に入力される。入力された反射波の反射波形は、既に捕捉開始されている入射波形に重畳されて、入射波形と反射波形とが重畳された観測信号波形(第2の信号波形)として捕捉され、デジタルオシロスコープ42に取り込まれる(S4)。
On the other hand, the rectangular pulse signal output from the
デジタルオシロスコープ42により捕捉された観測信号波形データを波形記憶部32に記憶させる際、前述同様に波形記憶部32ではその観測信号波形データが初回波形データ(第1の信号波形)か否かを判定する(S5)。今回の観測信号波形データは第2番目以降の矩形パルスによるものであることから、初回波形データではないと判定(NO判定)されるため、その時の観測信号波形データを比較対象波形(第2の信号記憶波形)として波形記憶部32に記憶させる(S10)。
When the observation signal waveform data captured by the
次に、振幅比率算出部33は、比較対象波形の時間軸特定領域である入射波形単独領域内から特定時間領域を決定し、決定された特定時間領域から振幅値(以降、比較振幅値と称す)を検出する(S11)。ここでの特定時間領域は、前記ステップS7で記述された特定時間領域と同じである。
Next, the amplitude
更に振幅比率算出部33は、前記ステップS8で記憶された基準振幅値を基準として、前記ステップS11で検出された比較振幅値の振幅比率(以下、スケーリング比と称す)を算出して求める(S12)。
Further, the amplitude
スケーリング波形生成部34は、前記ステップS6で記憶させた基準波形を、前記ステップS12で求めたスケーリング比で振幅方向に拡大して、スケーリング波形を生成する(S13)。
The scaling
次に、特性変化判定部35は、前記ステップS13で生成されたスケーリング波形と、前記ステップS10で記憶させた比較対象波形との相互比較にて差分演算し、差分波形を求める(S14)。更に、この差分波形を時間積分法により演算し、その演算結果(積分値の面積)である特徴量を算出する(S15)。
Next, the characteristic
引き続いて、その特徴量が予め設定された閾値を超えているか否かを確認し(S16)、閾値を超えていると判定(YES判定)された場合は、第2の矩形パルス信号の印加により被試験デバイス2のインピーダンスに変化が生じた状態、つまり静電破壊し始めの状態を検出したものと判定する(S17)。
Subsequently, it is confirmed whether or not the feature amount exceeds a preset threshold value (S16). If it is determined that the feature value exceeds the threshold value (YES determination), the second rectangular pulse signal is applied. It is determined that a state in which the impedance of the device under
続いて、以上の評価結果データや評価試験条件を関連付けた静電破壊評価データとして、図示しない記憶部または記録媒体に記録する(S18)。評価結果データとしては、例えば矩形パルスそれぞれの観測信号波形(基準波形である第1の信号記憶波形および比較対象波形である第2の信号記憶波形)データやその際の特徴量など、また、評価試験条件データとしては、例えば閾値および矩形パルスそれぞれのために設定したパルス幅値や振幅値、時間間隔などである。 Then, it records on the memory | storage part which is not shown in figure, or a recording medium as electrostatic breakdown evaluation data which linked | related the above evaluation result data and evaluation test conditions (S18). As the evaluation result data, for example, the observation signal waveform (first signal storage waveform as the reference waveform and second signal storage waveform as the comparison target waveform) data of each rectangular pulse, the feature amount at that time, and the like are also evaluated. The test condition data includes, for example, a pulse width value and an amplitude value set for each of the threshold value and the rectangular pulse, a time interval, and the like.
更に、前記ステップS17にて被試験デバイス2のインピーダンスに変化有りと判定された際の所定測定電極間の抵抗値を測定し、その測定値も関連付けて静電破壊評価データとして記録すると良い。静電破壊評価データをデータベース化することにより、今後の評価試験などに役立てられる。なお、ここで記録される静電破壊評価データ内の各種データは、評価試験の都合に合わせて決めれば良い。
Furthermore, the resistance value between the predetermined measurement electrodes when it is determined in step S17 that the impedance of the device under
一方、前記ステップS16にて、閾値を超えていないと判定(NO判定)された場合には、第2の矩形パルス信号の印加により被試験デバイス2のインピーダンスに何ら変化が生じていないものと判定する(S20)。
On the other hand, if it is determined in step S16 that the threshold value has not been exceeded (NO determination), it is determined that no change has occurred in the impedance of the device under
次に、第2の矩形パルスのパルス振幅値が、静電破壊評価を中止させるために予め設定された振幅上限値を超えているか否かを判定し(S21)、振幅上限値を超えていると判定(YES判定)された場合は、この段階で静電破壊評価を中止させて終了する。一方、振幅上限値を超えていないと判定(NO判定)された場合には、第1番目の第2の矩形パルスに引き続き行われる第2番目の第2の矩形パルスの処理のために、再度前記ステップS2に戻る。 Next, it is determined whether the pulse amplitude value of the second rectangular pulse exceeds an amplitude upper limit value set in advance in order to stop the electrostatic breakdown evaluation (S21), and exceeds the amplitude upper limit value. Is determined (YES determination), the electrostatic breakdown evaluation is stopped at this stage and the process ends. On the other hand, if it is determined that the amplitude upper limit value has not been exceeded (NO determination), the second second rectangular pulse is processed again after the first second rectangular pulse. The process returns to step S2.
第2番目以降の第2の矩形パルスの処理については、以上説明した処理が同様に繰り返えされれば良い。なお、振幅上限値により静電破壊評価を中止させる必要が無く、被試験デバイス2のインピーダンスの変化を得るまで静電破壊評価を行う場合には、前記ステップS21の処理を省けば良い。
For the processing of the second and subsequent second rectangular pulses, the processing described above may be repeated in the same manner. If the electrostatic breakdown evaluation does not need to be stopped by the amplitude upper limit value and the electrostatic breakdown evaluation is performed until the impedance change of the device under
上述の実施例では、基準波形および比較対象波形の振幅値、即ち基準振幅値および比較振幅値を求める際に、各波形の入射波形単独領域内から特定時間領域を決定して振幅値を検出する(前記ステップS7およびS11)ものとしているが、入射波形単独領域内に代えて、反射波形単独領域内あるいは入射波形と反射波形との波形重畳領域内のいずれかの領域内から特定時間領域を決定して振幅値を検出するようにしても構わない。 In the above-described embodiment, when obtaining the amplitude values of the reference waveform and the comparison target waveform, that is, the reference amplitude value and the comparison amplitude value, the specific time region is determined from the incident waveform single region of each waveform and the amplitude value is detected. (Steps S7 and S11) In place of the incident waveform single region, the specific time region is determined from either the reflected waveform single region or the region where the incident waveform and the reflected waveform are superimposed. Thus, the amplitude value may be detected.
この場合、検出される振幅値が異なることからスケーリング比やスケーリング波形が異なり、その結果、特徴量が異なるものになることから、前記ステップS16で用いられる閾値が変更されることは言うまでもない。 In this case, since the detected amplitude value is different, the scaling ratio and the scaling waveform are different, and as a result, the feature amount is different, so it goes without saying that the threshold used in step S16 is changed.
この場合の反射波形単独領域とは、反射波形を時間軸から見た場合での反射波形に入射波形が重畳されていない時間軸領域、具体的には反射波形の立下りからの或る時間内(反射時間内に相当)のことである。更に、特定時間領域とは、反射波形単独領域内の一部あるいは全体のことであり、例えば反射波形の観測状態などに基づいて都合良く決めれば良い。また、波形重畳領域内の特定時間領域についても同様に、例えば波形重畳領域部分の波形の観測状態などに基づいて都合良く決めれば良い。 The reflected waveform single region in this case is a time axis region in which the incident waveform is not superimposed on the reflected waveform when the reflected waveform is viewed from the time axis, specifically, within a certain time from the fall of the reflected waveform. (Equivalent to the reflection time). Furthermore, the specific time region is a part or the whole of the reflection waveform single region, and may be determined conveniently based on, for example, the observation state of the reflection waveform. Similarly, the specific time region in the waveform superimposition region may be determined conveniently based on, for example, the observation state of the waveform in the waveform superimposition region.
以上、説明した実施例は、1つの被試験デバイス2に対して、振幅値の異なる矩形パルスを順次印加しながら被試験デバイス2のインピーダンスの変化を検出することによって静電破壊耐圧を求めるものであるが、1つの被試験デバイス2だけに対してではなく、複数の被試験デバイス2(例えば、同一品の被試験デバイス)を対象とし、それらを並行して評価試験する変形例とすることができる。
In the embodiment described above, the electrostatic breakdown voltage is obtained by detecting a change in impedance of the device under
この場合の変形例は図示しないが、ある1つの被試験デバイス2のインピーダンスに変化が無いと判定された後に(前記ステップS21のNO判定後が好ましい)、その被試験デバイス2に代えて次の他の被試験デバイス2に入れ替え、振幅値を変更せずそのままの振幅値の矩形パルスを用いて、入れ替えられた被試験デバイス2を先の被試験デバイス2と同様に処理(前記ステップS3〜S5、S10〜S16およびS20〜S21)することを評価試験対象数だけ繰り返し、その繰り返しを一通り終えた後に振幅値を変更(前記ステップS2)して、その矩形パルスの印加にて再度同様に評価試験対象数だけ繰り返す処理を行うことにより、複数の被試験デバイス2を並行して評価試験するものである。
Although a modification in this case is not illustrated, after it is determined that there is no change in the impedance of one device under test 2 (preferably after NO determination in step S21), the device under
このような変形例によれば、矩形パルスの印加により生じた被試験デバイス2内での発熱による蓄熱をインピーダンス変化の判定に影響ない程度に放熱させるために設ける矩形パルス間の時間間隔が不要になることから、放熱のための単なる待ち時間を他の被試験デバイス2の評価試験に有効活用できる。特に、放熱時間を長く必要とする被試験デバイス2の場合ほど効果が期待できる。
According to such a modification, the time interval between the rectangular pulses provided to dissipate the heat stored in the device under
また、図示しないが更なる変形例として、矩形パルスの生成と印加から、その印加に伴ない生じる観測信号波形データを記憶させるまでの一連の処理(前記ステップS2〜S5およびS10)を1つの処理単位とし、観測信号波形データを記憶させる度に振幅値を順次変えながら、発生させるべき特定パルス数の矩形パルスの全てに対する一連の処理を完了させた後に、記憶させたそれら観測信号波形データを都合に合わせて選択し、インピーダンス変化を判定するための他の一連の処理(前記ステップS11〜S18およびS20)を行うことにより、評価試験するものである。 Although not shown in the drawings, as a further modification, a series of processing (from the steps S2 to S5 and S10) from the generation and application of the rectangular pulse to the storage of the observed signal waveform data that accompanies the application is performed as one process. After completing a series of processing for all rectangular pulses with a specific number of pulses to be generated while changing the amplitude value each time the observation signal waveform data is stored as a unit, the stored observation signal waveform data is conveniently used. The evaluation test is performed by performing another series of processing (steps S11 to S18 and S20) for determining the impedance change.
この場合の特定パルス数とは、矩形パルスの振幅値を或るステップ値にて順次増加させていく際に、例えば理論値あるいは経験値(同一品または同等品の以前の実測値)に基づいて推定される静電破壊耐圧(以下、静電破壊推定耐圧と称す)に相当する振幅値を超えるまでに必要とされる総パルス数である。 The specific pulse number in this case is based on, for example, a theoretical value or an empirical value (a previous actual measurement value of the same product or equivalent product) when the amplitude value of the rectangular pulse is sequentially increased by a certain step value. This is the total number of pulses required to exceed the amplitude value corresponding to the estimated electrostatic breakdown voltage (hereinafter referred to as the estimated electrostatic breakdown voltage).
このような変形例によれば、静電破壊評価装置を用いて被試験デバイス2に対する実際の観測や測定などとその記憶処理までを一括して完了させ、その後に別途、既に記憶させている観測信号波形データに基づき被試験デバイス2のインピーダンス変化の判定処理を行えることから、その判定処理は静電破壊評価装置とは異なる他のデータ処理装置、例えばパーソナルコンピュータなどを利用して行えることにより、判定処理を終えるまで静電破壊評価装置を専有する必要がないため、静電破壊評価装置の有効利用が可能になる。
According to such a modification, the actual observation and measurement of the device under
次に、被試験デバイス2のインピーダンス変化の判定に関する処理について、図面を参照しながら詳細に説明する。図4は、入射波形単独領域の振幅比率を用いる場合の処理を説明する図であり、また図5は、入射波形と反射波形との波形重畳領域の振幅比率を用いる場合の処理を説明する図である。なお、各図中に示す波形は、説明の便宜上のための擬似的な波形例である。
Next, processing relating to determination of impedance change of the device under
ここでは、観測信号波形の処理を主体に説明するが、その処理は図3のフローチャートに基づくものであって、初期振幅値である基準振幅値(第1の矩形パルスの振幅値)から或るステップ値にて振幅を増加(1つ以上の第2の矩形パルスの振幅値)させながら順次発生させる同一パルス幅の複数の矩形パルス信号を、一つの被試験デバイス2に対して印加する度に、被試験デバイス2のインピーダンス変化を確認することを繰り返して、インピーダンスの変化開始点の振幅値、即ち静電破壊耐圧を検出するものである。
Here, the processing of the observed signal waveform will be mainly described, but the processing is based on the flowchart of FIG. 3 and is based on the reference amplitude value (the amplitude value of the first rectangular pulse) that is the initial amplitude value. Each time a plurality of rectangular pulse signals having the same pulse width that are sequentially generated while increasing the amplitude by the step value (the amplitude value of one or more second rectangular pulses) are applied to one device under
矩形パルスのパルス幅は、静電放電に概ね相当するパルス幅、例えば数nS〜数10nS程度が望ましいが、この値に限定されるものではない。なお、ここでの矩形パルスは、そのパルス幅に相当するとともにTDR法に必要とされる、急峻な立上りおよび立下りを有することが必要である。 The pulse width of the rectangular pulse is desirably a pulse width substantially corresponding to electrostatic discharge, for example, about several nS to several tens of nS, but is not limited to this value. Here, the rectangular pulse needs to have a steep rise and fall corresponding to the pulse width and required for the TDR method.
また、矩形パルスの基準振幅値は、正常状態品の被試験デバイス2では静電破壊しないことが理論的あるいは経験的に知られている振幅値(理論値、あるいは同一品または同等品の以前の実測値などに基づく振幅値)以下に設定することが必要であるが、大きく下回らない方が都合良い。
The reference amplitude value of the rectangular pulse is an amplitude value that is theoretically or empirically known not to cause electrostatic breakdown in the device under
更に、振幅値を順次増加させるステップ値は、静電破壊評価の目的、例えば静電破壊耐圧検出の高精度化(小さなステップ値が好ましい)または時間短縮化(大きなステップ値が好ましい)など、都合に合わせて適宜決めれば良いことであり、しかも全ステップ値が均一値である必要は無く、不均一値であっても構わない。不均一値の場合、例えば、静電破壊推定耐圧値に近付くに従って、より小さなステップ値にすると都合良い。 Further, the step value for sequentially increasing the amplitude value is convenient for the purpose of electrostatic breakdown evaluation, for example, high accuracy of detecting electrostatic breakdown voltage (preferably a small step value) or shortening time (preferably a large step value). In other words, all step values need not be uniform values and may be non-uniform values. In the case of a non-uniform value, for example, it is convenient to set a smaller step value as it approaches the estimated electrostatic breakdown voltage value.
先ず、図4を参照しながら、入射波形単独領域の振幅比率を用いてインピーダンス変化を判定する場合の処理を、以下に説明する。 First, referring to FIG. 4, a process for determining an impedance change using the amplitude ratio of the incident waveform single region will be described below.
図4において、第1回目の矩形パルス(第1の矩形パルス)である基準振幅値E1の矩形パルス信号を被試験デバイス2に印加した後、印加によって生じた観測信号波形(同図(a))である第1の信号波形(基準波形)を捕捉する。
In FIG. 4, after a rectangular pulse signal having a reference amplitude value E1, which is the first rectangular pulse (first rectangular pulse), is applied to the device under
第1の信号波形を捕捉した後に、被試験デバイス2自身が正常状態を維持、つまり評価試験開始前のインピーダンスから変化していないことを、抵抗値測定や波形観測などに基づいて確認すると良い。正常状態確認方法としては、例えば以下の方法があり、ここでは(1)の方法によるものとする。
After capturing the first signal waveform, it may be confirmed based on resistance measurement, waveform observation, or the like that the device under
(1) 矩形パルスの印加後に、被試験デバイス2の所定測定電極間の抵抗値を測定し、そ の実測値と評価試験前の初期抵抗値との比較による差が、許容範囲内であることによ り正常状態と判定する。
(1) After applying the rectangular pulse, measure the resistance value between the predetermined measurement electrodes of the device under
(2) 被試験デバイス2のインピーダンスに変化が無いと仮定し、評価試験前の初期抵抗 値と印加矩形パルス振幅値とから反射波形のパルス振幅値を算出し、この算出値と、 捕捉された観測信号波形の反射波形単独領域の振幅値との比較による差が、許容範囲 内であることにより正常状態と判定する。
(2) Assuming that there is no change in the impedance of the device under
(3) 捕捉された観測信号波形と、以前の評価試験実績である印加矩形パルス振幅値およ び反射波形パルス振幅値、抵抗値などが相互に関連付けされた実績データとの比較に て、両者データ間の差が許容範囲内であることにより正常状態と判定する。 (3) By comparing the captured observed signal waveform with the actual data in which the applied rectangular pulse amplitude value, reflected waveform pulse amplitude value, resistance value, etc., which were the previous evaluation test results, are correlated with each other, A normal state is determined when the difference between the data is within an allowable range.
第1回目の矩形パルスの印加後に、上述の正常状態確認方法(1)によって被試験デバイス2自身の正常状態の維持が確認できたならば、続いて第2回目の矩形パルス(第2の矩形パルス)に対する処理に移る。
After the first rectangular pulse is applied, if the normal state of the device under
第2回目の矩形パルス(1つ目の第2の矩形パルス)である振幅値E2の矩形パルス信号を被試験デバイス2に印加した後、印加によって生じた観測信号波形(同図(b))である第2の信号波形(比較対象波形)を捕捉する。
After applying a rectangular pulse signal of amplitude E2 which is the second rectangular pulse (first second rectangular pulse) to the device under
次に、第1の信号波形における入射波形単独領域内の特定時間領域の振幅値である同図(a)中の入射基準振幅値E1と、第2の信号波形における同様の振幅値である同図(b)中の入射比較振幅値E2との振幅比率であるスケーリング比を求め、スケーリング比に応じて第1の信号波形を振幅方向に拡大し、スケーリング波形(同図(d))を生成する。 Next, the incident reference amplitude value E1 in FIG. 10A, which is the amplitude value in the specific time region within the single incident waveform region in the first signal waveform, and the same amplitude value in the second signal waveform. The scaling ratio that is the amplitude ratio with the incident comparison amplitude value E2 in Fig. (B) is obtained, and the first signal waveform is expanded in the amplitude direction according to the scaling ratio to generate the scaling waveform (Fig. (D)). To do.
同図(d)は、第2回目に捕捉された第2の信号波形(同図(b))とスケーリング波形とを重ね合わせた状態を図示しており、ここでは両者の波形は一致状態にあり、第2の信号波形のピーク振幅値とスケーリング波形のピーク振幅値SE21とが一致している状態である。 (D) in the figure shows a state in which the second signal waveform captured in the second time ((b) in the same figure) and the scaling waveform are superimposed, and in this case, both waveforms are in the same state. In other words, the peak amplitude value of the second signal waveform and the peak amplitude value SE21 of the scaling waveform are in agreement.
第2の矩形パルスを印加するごとに求められるスケーリング比は、その一般算出式として、次式(式1)で表わすことができる。次式中の回数(第1〜第N回目)は、第1の矩形パルス(第1回目)と第2の矩形パルス(第2〜第N回目)とによる矩形パルスが印加された回数であり、また振幅値は、いずれも観測信号波形の入射波形単独領域内の特定時間領域の振幅値である。
(式1)第N回目のスケーリング比
=第N回目の入射比較振幅値÷第1回目の入射基準振幅値。
The scaling ratio obtained each time the second rectangular pulse is applied can be expressed by the following equation (Equation 1) as a general calculation equation. The number of times (first to Nth times) in the following equation is the number of times that a rectangular pulse is applied by the first rectangular pulse (first time) and the second rectangular pulse (second to Nth time). The amplitude value is an amplitude value in a specific time region within the incident signal single region of the observation signal waveform.
(Expression 1) Nth scaling ratio = Nth incident comparison amplitude value ÷ first incident reference amplitude value.
続いて、第2回目に捕捉された第2の信号波形である比較対象波形データから、第2回目のスケーリング比に基づくスケーリング波形データを差分演算して、差分結果である差分波形データ(同図(f))を求める。なお、この例では両データ間に差が無いため、差分波形を生じない。 Subsequently, a difference calculation is performed on the scaling waveform data based on the second scaling ratio from the comparison target waveform data that is the second signal waveform captured at the second time, and the difference waveform data (the same figure) (f)). In this example, since there is no difference between the two data, no differential waveform is generated.
引き続いて、差分波形データを時間積分法にて積分演算し、演算結果である面積AE21を求める。しかし、この演算結果がここでは、予め設定された閾値を下回る値、即ち無視できる程度の例えば測定ノイズに起因する誤差内に収まるゼロに近い値であることから、被試験デバイス2のインピーダンスには変化が無かったと判定される。
Subsequently, the differential waveform data is integrated by the time integration method, and the area AE21 as the calculation result is obtained. However, since the calculation result is a value below a preset threshold value, that is, a value close to zero that falls within an error caused by, for example, measurement noise that can be ignored, the impedance of the device under
なお、判定基準の閾値は、観測信号波形の測定精度や測定ノイズに起因する演算結果を少なくとも無視できる程度に設定する必要があるが、都合に合わせてその程度を決定しても構わない。 Note that the threshold value for the determination criterion needs to be set to such an extent that at least the calculation result due to the measurement accuracy of the observation signal waveform and the measurement noise can be ignored, but the degree may be determined according to convenience.
第2回目の矩形パルスの印加では、被試験デバイス2のインピーダンスに変化を生じさせることが無かったため、続いて第3回目の矩形パルス(2つ目の第2の矩形パルス)に対する処理に移る。
In the second application of the rectangular pulse, there was no change in the impedance of the device under
第3回目の矩形パルス(2つ目の第2の矩形パルス)である振幅値E3の矩形パルス信号を被試験デバイス2に印加した後、印加によって生じた観測信号波形(同図(c))である第2の信号波形(比較対象波形)を捕捉する。
After applying a rectangular pulse signal of amplitude E3, which is the third rectangular pulse (second second rectangular pulse), to the device under
次に、同図(a)中の入射基準振幅値E1と、前述同様の同図(c)中の入射比較振幅値E3との振幅比率であるスケーリング比を求め、スケーリング比に応じて第1の信号波形を振幅方向に拡大し、スケーリング波形(同図(e))を生成する。 Next, a scaling ratio that is an amplitude ratio between the incident reference amplitude value E1 in FIG. 5A and the incident comparison amplitude value E3 in FIG. Is expanded in the amplitude direction to generate a scaling waveform ((e) in the figure).
同図(e)は、第3回目に捕捉された第2の信号波形(同図(c))とスケーリング波形とを重ね合わせた状態を図示しており、ここでは両者の波形は不一致状態にあり、第2の信号波形のピーク振幅値がスケーリング波形のピーク振幅値SE31を上回っている状態である。 Figure (e) shows a state where the second signal waveform (Figure (c)) captured at the third time and the scaled waveform are superimposed, and here the waveforms are inconsistent. There is a state in which the peak amplitude value of the second signal waveform exceeds the peak amplitude value SE31 of the scaling waveform.
続いて、第3回目に捕捉された第2の信号波形である比較対象波形データから、第3回目のスケーリング比に基づくスケーリング波形データを差分演算して、差分結果である差分波形データ(同図(g))を求める。 Subsequently, a difference calculation is performed on the scaling waveform data based on the third scaling ratio from the comparison target waveform data that is the second signal waveform captured in the third time, and the difference waveform data (the same figure) (g)).
引き続いて、差分波形データを時間積分法にて積分演算し、演算結果である面積AE31を求める。この演算結果がここでは、予め設定された閾値を超える値であることから、被試験デバイス2のインピーダンスに変化が生じたものと判定される。
Subsequently, the differential waveform data is integrated by a time integration method, and an area AE31 as a calculation result is obtained. Here, since the calculation result is a value exceeding a preset threshold value, it is determined that the impedance of the device under
この判定により、被試験デバイス2のインピーダンスに変化を生じさせた振幅値、つまりここでは第3回目の矩形パルス(2つ目の第2の矩形パルス)の振幅値E3が、被試験デバイス2の静電破壊耐圧として評価できたこととなる。
By this determination, the amplitude value that causes a change in the impedance of the device under
なお、静電気管理上では、インピーダンスに変化を生じさせた矩形パルスの振幅値(ここでは振幅値E3)以下、且つその1つ前に印加した矩形パルスの振幅値(ここでは1つ目の第2の矩形パルスの振幅値E2)以上の間のいずれかの値を、都合に合わせて静電破壊耐圧として決定すれば良い。 In terms of static electricity management, the rectangular pulse amplitude value (here, the amplitude value E3) that has caused a change in impedance, and the amplitude value of the rectangular pulse applied immediately before it (here, the first second pulse). Any value between the rectangular pulse amplitude values E2) and above may be determined as the electrostatic breakdown voltage according to convenience.
続いて、例えばインピーダンス変化した実際の変化値を知るために被試験デバイス2の所定測定電極間の抵抗値を測定するなど、必要に応じた各種測定および記録を行い、それらを終えた後に評価試験を終了する。
Subsequently, for example, the resistance value between the predetermined measurement electrodes of the device under
次に、図5を参照しながら、入射波形と反射波形との波形重畳領域(以下、単に波形重畳領域と称す)の振幅比率を用いてインピーダンス変化を判定する場合の処理を、以下に説明する。 Next, referring to FIG. 5, a process for determining an impedance change using the amplitude ratio of the waveform superimposed region (hereinafter simply referred to as the waveform superimposed region) of the incident waveform and the reflected waveform will be described below. .
図5において、第1回目の矩形パルス(第1の矩形パルス)である基準振幅値E1の矩形パルス信号を被試験デバイス2に印加した後、印加によって生じた観測信号波形(同図(a))である第1の信号波形(基準波形)を捕捉する。
In FIG. 5, after applying a rectangular pulse signal having a reference amplitude value E1, which is the first rectangular pulse (first rectangular pulse), to the device under
第1回目の矩形パルスの印加後に、前述した正常状態確認方法(1)によって被試験デバイス2自身の正常状態の維持が確認できたならば、続いて第2回目の矩形パルス(第2の矩形パルス)に対する処理に移る。
After the first rectangular pulse is applied, if the normal state of the device under
第2回目の矩形パルス(1つ目の第2の矩形パルス)である振幅値E2の矩形パルス信号を被試験デバイス2に印加した後、印加によって生じた観測信号波形(同図(b))である第2の信号波形(比較対象波形)を捕捉する。
After applying a rectangular pulse signal of amplitude E2 which is the second rectangular pulse (first second rectangular pulse) to the device under
次に、第1の信号波形における波形重畳領域内の特定時間領域の振幅値である同図(a)中の反射基準振幅値RP1と、第2の信号波形における同様の振幅値である同図(b)中の反射比較振幅値RP2との振幅比率であるスケーリング比を求め、スケーリング比に応じて第1の信号波形を振幅方向に拡大し、スケーリング波形(同図(d))を生成する。 Next, the reflection reference amplitude value RP1 in FIG. 5A, which is the amplitude value in the specific time region within the waveform superimposition region in the first signal waveform, and the same amplitude value in the second signal waveform. A scaling ratio that is an amplitude ratio with the reflection comparison amplitude value RP2 in (b) is obtained, and the first signal waveform is expanded in the amplitude direction in accordance with the scaling ratio to generate a scaling waveform ((d) in the figure). .
同図(d)は、第2回目に捕捉された第2の信号波形(同図(b))とスケーリング波形とを重ね合わせた状態を図示しており、ここでは両者の波形は一致状態にあり、第2の信号波形のピーク振幅値RP2とスケーリング波形のピーク振幅値SP21とが一致している状態である。 (D) in the figure shows a state in which the second signal waveform captured in the second time ((b) in the same figure) and the scaling waveform are superimposed, and in this case, both waveforms are in the same state. There is a state in which the peak amplitude value RP2 of the second signal waveform and the peak amplitude value SP21 of the scaling waveform match.
なお、反射波形に不要なノイズなどが重畳している場合、反射基準振幅値RP1および反射比較振幅値RP2を決定する際に、波形データより該当ピーク部分を抽出して平均化処理を行うと良い。 When unnecessary noise or the like is superimposed on the reflected waveform, when determining the reflection reference amplitude value RP1 and the reflection comparison amplitude value RP2, it is preferable to perform the averaging process by extracting the corresponding peak portion from the waveform data. .
第2の矩形パルスを印加するごとに求められるスケーリング比は、その一般算出式として、次式(式2)で表わすことができる。次式中の回数(第1〜第N回目)は、前述した式2での説明に同じであるが、振幅値は、いずれも観測信号波形の波形重畳領域内の特定時間領域の振幅値である。
(式2)第N回目のスケーリング比
=第N回目の反射比較振幅値÷第1回目の反射基準振幅値。
The scaling ratio obtained each time the second rectangular pulse is applied can be expressed by the following expression (Expression 2) as a general calculation expression. The number of times (1st to Nth times) in the following equation is the same as that described in
(Expression 2) Nth scaling ratio = Nth reflection comparison amplitude value ÷ first reflection reference amplitude value.
続いて、第2回目に捕捉された第2の信号波形である比較対象波形データから、第2回目のスケーリング比に基づくスケーリング波形データを差分演算して、差分結果である差分波形データ(同図(f))を求める。なお、この例では両データ間に差が無いため、差分波形を生じない。 Subsequently, a difference calculation is performed on the scaling waveform data based on the second scaling ratio from the comparison target waveform data that is the second signal waveform captured at the second time, and the difference waveform data (the same figure) (f)). In this example, since there is no difference between the two data, no differential waveform is generated.
引き続いて、差分波形データを時間積分法にて積分演算し、演算結果である面積AR21を求める。しかし、この演算結果がここでは、予め設定された閾値を下回る値、即ち無視できる程度の例えば測定ノイズに起因する誤差内に収まるゼロに近い値であることから、被試験デバイス2のインピーダンスには変化が無かったと判定される。なお、閾値については、前述に同様である。
Subsequently, the differential waveform data is integrated by the time integration method, and the area AR21 as the calculation result is obtained. However, since the calculation result is a value below a preset threshold value, that is, a value close to zero that falls within an error caused by, for example, measurement noise that can be ignored, the impedance of the device under
第2回目の矩形パルスの印加では、被試験デバイス2のインピーダンスに変化を生じさせることが無かったため、続いて第3回目の矩形パルス(2つ目の第2の矩形パルス)に対する処理に移る。
In the second application of the rectangular pulse, there was no change in the impedance of the device under
第3回目の矩形パルス(2つ目の第2の矩形パルス)である振幅値E3の矩形パルス信号を被試験デバイス2に印加した後、印加によって生じた観測信号波形(同図(c))である第2の信号波形(比較対象波形)を捕捉する。
After applying a rectangular pulse signal of amplitude E3, which is the third rectangular pulse (second second rectangular pulse), to the device under
次に、同図(a)中の反射基準振幅値RP1と、前述同様の同図(c)中の反射比較振幅値RP3との振幅比率であるスケーリング比を求め、スケーリング比に応じて第1の信号波形を振幅方向に拡大し、スケーリング波形(同図(e))を生成する。 Next, a scaling ratio that is an amplitude ratio between the reflection reference amplitude value RP1 in FIG. 5A and the reflection comparison amplitude value RP3 in FIG. Is expanded in the amplitude direction to generate a scaling waveform ((e) in the figure).
同図(e)は、第3回目に捕捉された第2の信号波形(同図(c))とスケーリング波形とを重ね合わせた状態を図示しており、ここでは両者の波形は不一致状態にあり、入射波形単独領域および反射波形単独領域が相互に差を生じている状態である。 Figure (e) shows a state where the second signal waveform (Figure (c)) captured at the third time and the scaled waveform are superimposed, and here the waveforms are inconsistent. In other words, the incident waveform single region and the reflected waveform single region are different from each other.
続いて、第3回目に捕捉された第2の信号波形である比較対象波形データから、第3回目のスケーリング比に基づくスケーリング波形データを差分演算して、差分結果である差分波形データ(同図(g))を求める。 Subsequently, a difference calculation is performed on the scaling waveform data based on the third scaling ratio from the comparison target waveform data that is the second signal waveform captured in the third time, and the difference waveform data (the same figure) (g)).
引き続いて、差分波形データを時間積分法にて積分演算し、演算結果である面積AR31を求める。この演算結果がここでは、予め設定された閾値を超える値であることから、被試験デバイス2のインピーダンスに変化が生じたものと判定される。
Subsequently, the differential waveform data is integrated by the time integration method, and the area AR31 as the calculation result is obtained. Here, since the calculation result is a value exceeding a preset threshold value, it is determined that the impedance of the device under
この判定により、被試験デバイス2のインピーダンスに変化を生じさせた振幅値、つまりここでは第3回目の矩形パルス(2つ目の第2の矩形パルス)の振幅値E3が、被試験デバイス2の静電破壊耐圧として評価できたこととなる。
By this determination, the amplitude value that causes a change in the impedance of the device under
なお、静電気管理上では、図4に対する説明に同じく、インピーダンスに変化を生じさせた矩形パルスの振幅値(ここでは振幅値E3)以下、且つその1つ前に印加した矩形パルスの振幅値(ここでは1つ目の第2の矩形パルスの振幅値E2)以上の間のいずれかの値を、都合に合わせて静電破壊耐圧として決定すれば良い。 For static electricity management, similarly to the explanation for FIG. 4, the amplitude value of the rectangular pulse applied here is equal to or less than the amplitude value (here, amplitude value E 3) of the rectangular pulse that caused a change in impedance. Then, any value between the amplitude values E2) of the first second rectangular pulse may be determined as the electrostatic breakdown voltage according to convenience.
以降の評価試験終了までの動作については、前記した図4に対する説明に同様のため、説明を省略する。 The subsequent operations until the end of the evaluation test are the same as those described above with reference to FIG.
以上に波形重畳領域の振幅比率を用いてインピーダンス変化を判定する場合の処理を説明したが、ここで説明した反射基準振幅値と反射比較振幅値とを波形重畳領域内の特定時間領域から得るのではなく、反射波形単独領域内の特定時間領域から得るように変えることによって、反射波形単独領域の振幅比率を用いてインピーダンス変化を判定する場合の処理とすることができる。 The processing when impedance change is determined using the amplitude ratio of the waveform superimposition region has been described above. The reflection reference amplitude value and the reflection comparison amplitude value described here are obtained from a specific time region in the waveform superimposition region. Instead, by changing so as to obtain from a specific time region in the reflected waveform single region, it is possible to perform a process for determining an impedance change using the amplitude ratio of the reflected waveform single region.
以上、本発明についての各動作を図3のフローチャートに基づいて説明したが、フローチャートの処理手順は一例であって、本発明はそれら処理手順に限定されるものではない。例えば、前記ステップS7およびS8については、前記ステップS12にてスケーリング比を算出する以前に実行されていれば良い処理であり、また、判定処理である前記ステップS21はフローチャート上、前記ステップS2の直前に配置させても構わないものである。したがって、処理手順を入れ替えたとしても同様の処理結果が得られる場合、都合に合わせて処理手順を適宜入れ替えても良い。 The operation of the present invention has been described above based on the flowchart of FIG. 3, but the processing procedure of the flowchart is an example, and the present invention is not limited to these processing procedures. For example, the steps S7 and S8 may be executed only before the scaling ratio is calculated in the step S12, and the determination step S21 is a determination process immediately before the step S2. May be arranged. Therefore, if the same processing result is obtained even if the processing procedure is replaced, the processing procedure may be appropriately switched according to convenience.
1 静電破壊評価装置
2 被試験デバイス
3 制御部
4 TDR測定部
5 位置決め部
6 観察部
7 抵抗測定部
31 矩形パルス生成部
32 波形記憶部
33 振幅比率算出部
34 スケーリング波形生成部
35 特性変化判定部
41 矩形パルス発生器
42 デジタルオシロスコープ
43 信号分配器
44 同軸ケーブル
45 プローブヘッド
46 プローブピン
71 抵抗測定用プローブ
72 抵抗測定器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrostatic
Claims (5)
矩形パルス生成手段が、前記矩形パルスである第1の矩形パルスを生成した後、該矩形パルスよりも振幅が大きい1つ以上の第2の矩形パルスを生成するステップと、
波形記憶手段が、前記第1の矩形パルスの入射波形と反射波形とが重畳された第1の信号波形と、前記第2の矩形パルスの入射波形と反射波形とが重畳された第2の信号波形とを記憶するステップと、
振幅比率算出手段が、前記記憶された第1の信号記憶波形の時間軸特定領域の振幅値と、前記記憶された第2の信号記憶波形の前記時間軸特定領域の振幅値との振幅比率を算出するステップと、
スケーリング波形生成手段が、前記第1の信号記憶波形を前記振幅比率に応じて振幅方向に拡大させたスケーリング波形を生成するステップと、
特性変化判定手段が、前記スケーリング波形と前記第2の信号記憶波形とを差分演算し、該演算結果に基づいて被試験デバイスのインピーダンス変化を判定するステップと、
を含むことを特徴とする電子デバイスの静電破壊評価方法。 In an electrostatic breakdown evaluation method for an electronic device that evaluates an electrostatic breakdown state based on application of a rectangular pulse to a device under test using a time domain reflectometry,
A step of generating one or more second rectangular pulses having a larger amplitude than the rectangular pulse after the rectangular pulse generating means generates the first rectangular pulse that is the rectangular pulse;
The waveform storage means includes a first signal waveform in which the incident waveform and the reflected waveform of the first rectangular pulse are superimposed, and a second signal in which the incident waveform and the reflected waveform of the second rectangular pulse are superimposed. Storing a waveform; and
An amplitude ratio calculation means calculates an amplitude ratio between the amplitude value of the time axis specific region of the stored first signal storage waveform and the amplitude value of the time axis specific region of the stored second signal storage waveform. A calculating step;
A scaling waveform generating means generating a scaling waveform obtained by expanding the first signal storage waveform in the amplitude direction according to the amplitude ratio;
A characteristic change determining unit, which calculates a difference between the scaling waveform and the second signal storage waveform, and determines an impedance change of the device under test based on the calculation result;
An electrostatic breakdown evaluation method for an electronic device, comprising:
前記第1の信号記憶波形および前記第2の信号記憶波形の入射波形単独領域または反射波形単独領域あるいは入射波形と反射波形との波形重畳領域のいずれか1つの領域内の特定時間領域である
ことを特徴とする請求項1記載の電子デバイスの静電破壊評価方法。 The time axis specific region is
It is a specific time region in any one of the incident waveform single region or the reflected waveform single region or the waveform superimposed region of the incident waveform and the reflected waveform of the first signal storage waveform and the second signal storage waveform. The electrostatic breakdown evaluation method for an electronic device according to claim 1.
前記第1の矩形パルスの生成完了から所望時間を経過させた後に前記第2の矩形パルスを生成する
ことを特徴とする請求項1記載の電子デバイスの静電破壊評価方法。 The rectangular pulse generating means includes
The method for evaluating electrostatic breakdown of an electronic device according to claim 1, wherein the second rectangular pulse is generated after a desired time has elapsed from the completion of generation of the first rectangular pulse.
前記矩形パルスである第1の矩形パルスを生成した後、該矩形パルスよりも振幅が大きい1つ以上の第2の矩形パルスを生成する矩形パルス生成手段と、
前記第1の矩形パルスの入射波形と反射波形とが重畳された第1の信号波形と、前記第2の矩形パルスの入射波形と反射波形とが重畳された第2の信号波形とを記憶する波形記憶手段と、
前記記憶された第1の信号記憶波形の時間軸特定領域の振幅値と、前記記憶された第2の信号記憶波形の前記時間軸特定領域の振幅値との振幅比率を算出する振幅比率算出手段と、
前記第1の信号記憶波形を前記振幅比率に応じて振幅方向に拡大させたスケーリング波形を生成するスケーリング波形生成手段と、
該スケーリング波形と前記第2の信号記憶波形とを差分演算し、該演算結果に基づいて被試験デバイスのインピーダンス変化を判定する特性変化判定手段と、
を有することを特徴とする電子デバイスの静電破壊評価装置。 In an electrostatic breakdown evaluation apparatus for an electronic device that evaluates an electrostatic breakdown state based on application of a rectangular pulse to a device under test using a time domain reflectometry,
Rectangular pulse generation means for generating one or more second rectangular pulses having an amplitude larger than that of the rectangular pulse after generating the first rectangular pulse that is the rectangular pulse;
A first signal waveform in which an incident waveform and a reflected waveform of the first rectangular pulse are superimposed and a second signal waveform in which an incident waveform and a reflected waveform of the second rectangular pulse are superimposed are stored. Waveform storage means;
Amplitude ratio calculating means for calculating an amplitude ratio between the amplitude value of the time axis specific region of the stored first signal storage waveform and the amplitude value of the time axis specific region of the stored second signal storage waveform When,
Scaling waveform generating means for generating a scaling waveform obtained by expanding the first signal storage waveform in the amplitude direction according to the amplitude ratio;
Characteristic change determination means for calculating a difference between the scaling waveform and the second signal storage waveform and determining an impedance change of the device under test based on the calculation result;
An apparatus for evaluating electrostatic breakdown of an electronic device, comprising:
前記矩形パルスである第1の矩形パルスを生成した後、該矩形パルスよりも振幅が大きい1つ以上の第2の矩形パルスを生成する矩形パルス生成機能と、
前記第1の矩形パルスの入射波形と反射波形とが重畳された第1の信号波形と、前記第2の矩形パルスの入射波形と反射波形とが重畳された第2の信号波形とを記憶する波形記憶機能と、
前記記憶された第1の信号記憶波形の時間軸特定領域の振幅値と、前記記憶された第2の信号記憶波形の前記時間軸特定領域の振幅値との振幅比率を算出する振幅比率算出機能と、
前記第1の信号記憶波形を前記振幅比率に応じて振幅方向に拡大させたスケーリング波形を生成するスケーリング波形生成機能と、
該スケーリング波形と前記第2の信号記憶波形とを差分演算し、該演算結果に基づいて被試験デバイスのインピーダンス変化を判定する特性変化判定機能と、
を実現させるための静電破壊評価プログラム。 To the computer of the electrostatic breakdown evaluation apparatus of the electronic device that evaluates the electrostatic breakdown state based on the application of the rectangular pulse to the device under test using the time domain reflection measurement method,
A rectangular pulse generation function for generating one or more second rectangular pulses having an amplitude larger than that of the rectangular pulse after generating the first rectangular pulse that is the rectangular pulse;
A first signal waveform in which an incident waveform and a reflected waveform of the first rectangular pulse are superimposed and a second signal waveform in which an incident waveform and a reflected waveform of the second rectangular pulse are superimposed are stored. Waveform memory function,
Amplitude ratio calculation function for calculating an amplitude ratio between the amplitude value of the time axis specific region of the stored first signal storage waveform and the amplitude value of the time axis specific region of the stored second signal storage waveform When,
A scaling waveform generation function for generating a scaling waveform obtained by expanding the first signal storage waveform in the amplitude direction according to the amplitude ratio;
A characteristic change determination function for calculating a difference between the scaling waveform and the second signal storage waveform and determining an impedance change of the device under test based on the calculation result;
Electrostatic breakdown evaluation program for realizing
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