JP5012430B2 - 直流試験装置及び半導体試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、被試験デバイスに対する直流試験を行う直流試験装置、及び当該装置を備える半導体試験装置に関する。

半導体試験装置を用いた被試験デバイスの試験は、直流試験と交流試験とに大別される。ここで、直流試験とは、被試験デバイスの特定のピンに直流信号を印加したときに測定される直流信号が予め定められた規格内であるか否かを判定する試験であり、交流試験とは、パルス状の試験信号を被試験デバイスに印加したときに、期待通りの信号が得られるか否かを判定する試験である。

上記の直流試験は、電圧印加電流測定試験（ＶＦＩＭ試験）、電流印加電圧測定試験（ＩＦＶＭ試験）、及び電流印加電流測定試験（ＩＦＩＭ試験）に大別される。ここで、ＶＦＩＭ試験とは、被試験デバイスの特定のピンに電圧を印加したときにそのピンから出力される電流を測定する試験である。また、ＩＦＶＭ試験とは被試験デバイスの特定のピンに電流を印加したときにそのピンに現れる電圧を測定する試験であり、ＩＦＩＭ試験とは被試験デバイスの特定のピンに電流を印加したときにそのピンから出力される電流を測定する試験である。尚、被試験デバイスの特定のピンに電圧を印加したときにそのピンとは異なるピンに現れる電圧を測定する電圧印加電圧測定試験（ＶＦＶＭ試験）もある。

図４は、従来の直流試験装置の要部構成を示すブロック図である。図４に示す通り、従来の直流試験装置１００は、電圧発生回路１０１、電流発生回路１０２、誤差検出回路１０３、出力アンプ１０４、電流検出回路１０５、電圧バッファ１０６、選択回路１０７、及び測定回路１０８を備えており、ＶＦＩＭ試験及びＩＦＶＭ試験が可能である。ＶＦＩＭ試験を行う場合には被試験デバイス（以下、ＤＵＴ（Device Under Test）という）２００のピンＰ１００に所定の電圧Ｖ_Ｏを印加したときにピンＰ１００に流れる電流Ｉ_Ｏを測定し、ＩＦＶＭ試験を行う場合にはＤＵＴ２００のピンＰ１００に所定の電流Ｉ_Ｏを流したときにピンＰ１００に現れる電圧Ｖ_Ｏを測定する。

ＶＦＩＭ試験を行う場合には、直流試験装置１００は、電圧発生回路１０１から出力される目標電圧（ＤＵＴ２００のピンＰ１００に印加される電圧を電圧Ｖ_Ｏにする電圧）と、電圧バッファ１０６から出力される実電圧（ＤＵＴ２００のピンＰ１００に実際に現れている電圧）との差を示す誤差信号を誤差検出回路１０３で求め、この誤差信号を出力アンプ１０４で増幅してピンＰ１００に印加することにより、ＤＵＴ２００のピンＰ１００に現れる電圧を電圧Ｖ_Ｏにする。そして、ピンＰ１００に電圧Ｖ_Ｏが印加されているときに、電流検出回路１０５に流れる電流Ｉ_Ｏを電圧に変換して選択回路１０７を介して測定回路１０８で測定することにより、ＤＵＴ２００のピンＰ１００に流れる電流Ｉ_Ｏを測定する。

これに対し、ＩＦＶＭ試験を行う場合には、直流試験装置１００は、電流発生回路１０２から出力される目標電流（ＤＵＴ２００のピンＰ１００に流れる電流を電流Ｉ_Ｏにする電流）と、電流検出回路１０５が備えるアンプ１５０から出力される測定値（ＤＵＴ２００のピンＰ１００に実際に流れている電流を電圧に変換した値）との差を示す誤差信号を誤差検出回路１０３で求め、この誤差信号を出力アンプ１０４で増幅してピンＰ１００に印加することにより、ＤＵＴ２００のピンＰ１００に流れる電流を電流Ｉ_Ｏにする。そして、ピンＰ１００に電流Ｉ_Ｏが流れているときに、電圧バッファ１０６から出力される実電圧（ＤＵＴ２００のピンＰ１００に実際に現れている電圧）を選択回路１０７を介して測定回路１０８で測定することにより、ＤＵＴ２００のピンＰ１００に現れている電圧Ｖ_Ｏを測定する。

ここで、図４に示す通り、電流検出回路１０５は、出力アンプ１０４の出力端に接続される接続点Ｃ１０１と、ＤＵＴ２００のピンＰ１００に接続される接続点Ｃ１０２との間に、抵抗１１１及びスイッチ１２１からなる回路、抵抗１１２及びスイッチ１２２からなる回路、及び抵抗１１３及びスイッチ１２３からなる回路が並列に接続されている。抵抗１１１〜１１３は電流検出回路１０５に流れる電流Ｉ_Ｏを電圧に変換するための抵抗であって各々の抵抗値が異なるため、スイッチ１２１〜１２３のオン状態・オフ状態を切り替えることにより、電流Ｉ_Ｏの測定レンジを変えることができる。尚、スイッチ１３１〜１３３は、スイッチ１２１〜１２３と連動してそれぞれオン状態・オフ状態になり、アンプ１５０の反転入力端に接続された抵抗１１１〜１１３の端部とは異なる端部をアンプ１５０の非反転入力端に接続するものである。

また、接続点Ｃ１０１，Ｃ１０２の間には、２つのダイオードが直列接続された第１バイパス回路と、第１バイパス回路とは整流方向が反対になるように２つのダイオードが直列接続された第２バイパス回路とが並列接続されてなる保護回路１４０が設けられている。この保護回路１４０は、抵抗１１１〜１１３の何れかに流れる電流Ｉ_Ｏがその抵抗によって定まる測定レンジの最大電流を超過する場合に、第１又は第２バイパス回路をなすダイオードがオン状態になってその抵抗に流れる電流Ｉ_Ｏをバイパスすることにより、その抵抗を保護するものである。

尚、以下の特許文献１には、被測定デバイスに電圧を印加して被測定デバイスの電流を測定する従来の半導体試験装置の詳細が開示されている。
特開２００１−１６６００５号公報

ところで、従来の直流試験装置１００では、スイッチ１２１〜１２３のオン状態・オフ状態を切り替えることによってＶＦＩＭ試験における電流Ｉ_Ｏの測定レンジを変えれば、ＤＵＴ２００のピンＰ１００に１Ａ（アンペア）程度の大電流が流れる場合であっても、数十μＡ程度の微小な電流が流れる場合であっても測定することはできる。しかしながら、例えば大電流に交流成分が重畳されているときに、その交流成分の電流変化率を高精度且つ高速に測定するのは困難であるという問題がある。

同様に、ＩＦＶＭ試験を行う場合にも、ＤＵＴ２００のピンＰ１００に現れる電圧にリップル成分が重畳しているときには、これを高精度且つ高速に測定するのは困難である。従来、このようなリップル成分を測定するには専用の高価な測定機器を用意して測定条件の再設定等を行った上で測定を行う必要があったため、試験に長時間を要するとともに試験に要するコスト上昇を招く一因になっていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、大幅なコスト上昇を招かずに電流変化率やリップル成分を高精度且つ高速に測定することとができる直流試験装置、及び当該装置を備える半導体試験装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の直流試験装置は、被試験デバイス（５０）に所定の電圧又は電流を印加する直流信号印加部（１１〜１４）と、前記被試験デバイスに流れる電流及び被試験デバイスに現れる電圧を検出する検出部（１５、１６）と、前記検出部の検出結果に基づいて前記被試験デバイスに流れる電流又は被試験デバイスに現れる電圧を測定する測定部（２２）とを備える直流試験装置（１、２）において、前記検出部から得られる検出結果の直流成分を遮断するフィルタ部（１８）と、前記フィルタ部の時定数を変更して前記直流成分に対する前記フィルタ部のセトリング時間を変える時定数変更部（１９、２３）と、前記フィルタ部から出力される前記直流成分が遮断された前記検出結果を増幅して前記測定部に出力する増幅部（２０）とを備えることを特徴としている。
この発明によると、被測定デバイスに流れた電流又は被測定デバイスに現れた電圧の検出結果が出力部から出力されるとフィルタ部において直流成分が遮断され、フィルタ部を透過した直流成分が遮断された検出結果が増幅部で増幅されてから測定部に入力される。
また、本発明の直流試験装置は、前記フィルタ部が、コンデンサ（１８ａ）及び抵抗（１８ｂ）を有するハイパスフィルタを備えており、前記時定数変更部は、前記ハイパスフィルタが有する前記抵抗に対して並列接続された抵抗（１９ａ）及びスイッチ（１９ｂ）からなる高速充電回路（１９）と、当該高速充電回路をなすスイッチの開閉状態を制御する制御装置（２３）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の直流試験装置は、前記検出部の検出結果と前記増幅部の出力との何れか一方を選択して前記測定部に出力する第１選択部（２１）を備えることを特徴としている。
また、本発明の直流試験装置は、前記検出部で検出された電流及び電圧の何れか一方を選択して前記フィルタ部及び前記第１選択部に出力する第２選択部（１７）を備えることを特徴としている。
また、本発明の直流試験装置は、前記検出部が、前記被試験デバイスに現れる電圧を検出する電圧バッファ（１６）と、前記被試験デバイスの異なるピンに接続されて、前記電圧バッファに接続させる前記被試験デバイスのピンを切り替える複数のスイッチ（４１ａ〜４１ｃ）とを備えることを特徴としている。
本発明の半導体試験装置は、被試験デバイス（５０）に試験信号を印加して得られる信号を用いて前記被試験デバイスの試験を行う半導体試験装置において、上記の何れかに記載の直流試験装置を少なくとも１つ備えることを特徴としている。

本発明によれば、フィルタ部において検出部の検出結果から直流成分を遮断するとともに、フィルタ部を通過した検出結果（直流成分が遮断された検出結果）を増幅した上で測定部で測定を行っているため、被測定デバイスに流れる電流に重畳された交流成分の電流変化率や被測定デバイスに現れる電圧に重畳されたリップル成分を高精度に測定することとができるという効果がある。
また、本発明によれば、時定数変更部を用いてフィルタ部の時定数を変更して直流成分に対するフィルタ部のセトリング時間を変えているため、上記の電流変化率やリップル成分の測定を高速に行うことができるという効果がある。
更に、本発明によれば、従来の構成にフィルタ部及び増幅部が追加されただけであるため、大幅なコスト上昇を招くことも無い。

以下、図面を参照して本発明の実施形態による直流試験装置及び半導体試験装置について詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による直流試験装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の直流試験装置１は、電圧発生回路１１（直流信号印加部）、電流発生回路１２（直流信号印加部）、誤差検出回路１３（直流信号印加部）、出力アンプ１４（直流信号印加部）、電流検出回路１５（検出部）、電圧バッファ１６（検出部）、選択回路１７（第２選択部）、ハイパスフィルタ１８（フィルタ部）、高速充電回路１９（時定数変更部）、増幅回路２０（増幅部）、経路選択回路２１（第１選択部）、測定回路２２（測定部）、及びコントローラ２３（時定数変更部、制御装置）を備えており、ＶＦＩＭ試験及びＩＦＶＭ試験が可能な装置である。

ＶＦＩＭ試験を行う場合には被試験デバイス（ＤＵＴ）５０のピンＰ１に所定の電圧Ｖ_Ｏを印加したときにピンＰ１に流れる電流Ｉ_Ｏを測定し、ＩＦＶＭ試験を行う場合にはＤＵＴ５０のピンＰ１に所定の電流を流したときにピンＰ１に現れる電圧Ｖ_Ｏを測定する。尚、本実施形態の直流試験装置１は、ＤＵＴ５０に試験信号を印加して得られる信号に基づいてＤＵＴ５０のパス／フェイルの試験を行う半導体試験装置に複数設けられているものとする。

電圧発生回路１１は、ＤＵＴ５０のピンＰ１に印加される電圧を電圧Ｖ_Ｏにする目標電圧を出力する。電流発生回路１２は、ＤＵＴ５０のピンＰ１に流れる電流を電流Ｉ_Ｏにする目標電流を出力する。誤差検出回路１３は、電圧発生回路１１からの目標電圧と電圧バッファ１６から出力される実電圧（ＤＵＴ５０のピンＰ１に実際に現れている電圧）との差を示す誤差信号、又は、電流発生回路１２からの目標電流と電流検出回路１５が備えるアンプ３６から出力される測定値（ＤＵＴ５０のピンＰ１に実際に流れている電流を電圧に変換した値）との差を示す誤差信号を出力する。

出力アンプ１４は、誤差検出回路１３から出力される誤差信号を所定の増幅率で増幅して出力する。電流検出回路１５は、出力アンプ１４とＤＵＴ５０との間に設けられており、ＤＵＴ５０に流れる電流Ｉ_Ｏを検出する。ここで、図１に示す通り、電流検出回路１５は、出力アンプ１４の出力端に接続される接続点Ｃ１と、ＤＵＴ５０のピンＰ１に接続される接続点Ｃ２との間に、抵抗３１ａ及びスイッチ３２ａからなる回路、抵抗３１ｂ及びスイッチ３２ｂからなる回路、及び抵抗３１ｃ及びスイッチ３２ｃからなる回路が並列に接続されている。

抵抗３１ａ〜３１ｃは、電流検出回路１５に流れる電流Ｉ_Ｏを検出して電圧に変換するための抵抗であって各々の抵抗値が異なるように設定されている。具体的には、抵抗３１ａの抵抗値は抵抗３１ｂの抵抗値よりも小さく設定され、抵抗３１ｂの抵抗値は抵抗３１ｃの抵抗値よりも小さく設定されている。スイッチ３２ａ〜３２ｃのオン状態・オフ状態を切り替えて、接続点Ｃ１，Ｃ２間に介在する抵抗を変えることにより、電流Ｉ_Ｏの測定レンジを切り替えることができる。

例えば、スイッチ３２ａ〜３２ｃのうちのスイッチ３２ａのみをオン状態にすれば最大電流が２Ａ（アンペア）である第１測定レンジに切り替えることができる。また、例えばスイッチ３２ａ〜３２ｃのうちのスイッチ３２ｂのみをオン状態にすれば最大電流が２００μＡである第２測定レンジに切り替えることができ、スイッチ３２ｃのみをオン状態にすれば最大電流が２０μＡである第３測定レンジに切り替えることができる。尚、スイッチ３２ａ〜３２ｃのオン状態・オフ状態の切り替えは不図示の制御装置によって行われる。

抵抗３１ａ〜３１ｃの一方の端部は、接続点Ｃ２及びアンプ３６の反転入力端にそれぞれ接続されている。これに対し、抵抗３１ａ〜３１ｃの他方の端部はスイッチ３２ａ〜３２ｃにそれぞれ接続されているとともにスイッチ３３ａ〜３３ｃにそれぞれ接続されている。スイッチ３３ａ〜３３ｃは、スイッチ３２ａ〜３２ｃと連動してそれぞれオン状態・オフ状態になって、抵抗３１ａ〜３１ｃの他方の端部とアンプ３６の非反転入力端との間を短絡・開放する。ここで、アンプ３６は、電流検出回路１５に設けられた抵抗３１ａ〜３１ｃの何れかで変換された電圧を所定の増幅率で増幅するものである。尚、接続点Ｃ１とアンプ３６の非反転入力端との間には、抵抗３４が接続されている。

また、接続点Ｃ１，Ｃ２の間には、２つのダイオード３５ａ，３５ｂが直列接続された第１バイパス回路と、第１バイパス回路とは整流方向が反対になるように２つのダイオード３５ｃ，３５ｄが直列接続された第２バイパス回路とが並列接続されてなる保護回路３５が設けられている。この保護回路３５は、接続点Ｃ１，Ｃ２の間に介在する抵抗３１ａ〜３１ｃの何れかに流れる電流Ｉ_Ｏがその抵抗によって定まる測定レンジの最大電流を超過する場合に、第１又は第２バイパス回路をなすダイオードがオン状態になってその抵抗に流れる電流Ｉ_Ｏをバイパスすることにより、その抵抗を保護するものである。

ここで、ダイオード３５ａ，３５ｂの各々がオン状態になる電圧閾値をＶ_ｔｈとすると、保護回路３５は、ダイオード３５ａ，３５ｂが直列接続された第１バイパス回路を備えているため接続点Ｃ１，Ｃ２間の電圧は２×Ｖ_ｔｈ以上にはならない。このため、上述した第１〜第３測定レンジの各々で電流測定が正しく行われるようにするためには、第１〜第３測定レンジの各々における抵抗３１ａ〜３１ｃの電圧降下（抵抗３１ａ〜３１ｃの抵抗値と電流Ｉ_Ｏとの積）が２×Ｖ_ｔｈよりも十分小さくなるように、抵抗３１ａ〜３１ｃの抵抗値を設定する必要がある。

尚、接続点Ｃ１，Ｃ２の間に介在する抵抗３１ａ〜３１ｃの電圧降下は、その抵抗の抵抗値とその抵抗を流れる電流との積によって定まる。このため、保護回路３５は、接続点Ｃ１，Ｃ２の間に介在する抵抗の電圧降下が所定の電圧値以上になった場合に、その抵抗に流れる電流Ｉ_Ｏをバイアスするものであると言うこともできる。尚、ここでは、保護回路３５が４つのダイオード３５ａ〜３５ｄを備える場合を例に挙げるが、保護回路３５が備えるダイオードの数は制限されない。また、ダイオード３５ａ〜３５ｄ以外にも、整流作用を有して接続点Ｃ１，Ｃ２間の電圧を所定の電圧値にクランプすることができる電子素子（例えば、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor：金属酸化膜半導体）をダイオードのように使用した素子）を用いることもできる。

電圧バッファ１６は、その入力端がＤＵＴ５０のピンＰ１に接続されており、ピンＰ１に実際に現れている電圧を誤差検出回路１３にフィードバックする。尚、電圧バッファ１６の出力は、選択回路１７の他方の入力端にも入力されている。選択回路１７は、電流検出回路１５が備えるアンプ３６の出力端に接続された入力端と、電圧バッファ１６の出力端に接続された入力端とを有しており、これら入力端に対する入力の何れか一方を選択して出力する。尚、選択回路１７が入力端の何れを選択するかは、不図示の制御装置によって制御される。

ハイパスフィルタ１８は、コンデンサ１８ａと抵抗１８ｂとからなり、選択回路１７から出力される信号の直流成分を遮断する。尚、ハイパスフィルタ１８のカットオフ周波数は、任意の周波数に設定することが可能であるが、例えば数Ｈｚ〜数十Ｈｚ以下の周波数に設定される。高速充電回路１９は、ハイパスフィルタ１８が備える抵抗１８ｂに対して並列接続された抵抗１９ａ及びスイッチ１９ｂからなる回路であって、ハイパスフィルタ１８の時定数を変更して選択回路１７から出力される信号に対するハイパスフィルタ１８のセトリング時間（セトリング・タイム（settling time））を変える回路である。

スイッチ１９ｂがオン状態になると、高速充電回路１９の抵抗１９ａがハイパスフィルタ１８ｂと並列接続されるため、ハイパスフィルタ１８の時定数は小さくなる。これに対し、スイッチ１９ｂがオフ状態になると、高速充電回路１９の抵抗１９ａがハイパスフィルタ１８ｂと電気的に絶縁されるため、ハイパスフィルタ１８の時定数は大きくなる。尚、スイッチ１９ｂのオン状態・オフ状態の制御は、コントローラ２３によって行われる。

増幅回路２０は、ハイパスフィルタ１８から出力される信号（ハイパスフィルタ１８によって直流成分が遮断された信号）を所定の増幅率で増幅する。この増幅回路２０は、例えば図１に示す通りオペアンプ２０ａと抵抗２０ｂ，２０ｃとによって実現される。経路選択回路２１は、増幅回路２０で増幅された信号が入力される入力端と、選択回路１７から出力される信号が入力される入力端とを有しており、これら入力端に対する入力の何れか一方を選択して信号Ｓ１を出力する。経路選択回路２１が入力端の何れを選択するかは、選択回路１７と同様に、不図示の制御装置によって制御される。

測定回路２２は、経路選択回路２１から出力される信号Ｓ１を測定することにより、ＤＵＴ５０のピンＰ１に流れる電流Ｉ_Ｏを測定し、又はＤＵＴ５０のピンＰ１に現れる電圧を測定する。コントローラ２３は、高速充電回路１９に設けられたスイッチ１９ｂのオン状態又はオフ状態を制御することで、ハイパスフィルタ１８の時定数を変更する。

次に、本実施形態の直流試験装置１の動作について説明する。尚、初期状態では、コントローラ２３の制御によってスイッチ１９ｂがオン状態にされて、ハイパスフィルタ１８の時定数は小さく設定されているものとする。また、初期状態では、電流検出回路１５に設けられたスイッチ３２ｂ，３３ｂのみがオン状態に設定され、他のスイッチ３２ａ，３３ａ，３２ｃ，３３ｃはオフ状態に設定されているものとする。

まず、ＶＦＩＭ試験を行う場合には、選択回路１７において電流検出回路１５が備えるアンプ３６の出力が選択されるように不図示の制御装置が選択回路１７を制御する。尚、ここでは、経路選択回路２１において選択回路１７の出力が選択されて信号Ｓ１として出力されるように不図示の制御装置が経路選択回路２１を制御しているものとする。

以上の初期設定が終了すると、電圧発生回路１１から目標電圧が出力されて誤差検出回路１３において電圧バッファ１６からの実電圧との差を示す誤差信号が求められ、この誤差信号が出力アンプ１４で増幅されることにより、ＤＵＴ５０のピンＰ１に電圧Ｖ_Ｏが印加される。このとき、電流Ｉ_Ｏは、出力アンプ１４から接続点Ｃ１，Ｃ２の間に介在された抵抗３１ｂを順に介してＤＵＴ５０のピンＰ１に流れ込む。

抵抗３１ｂの一端はアンプ３６の反転入力端に接続され、他端はスイッチ３３ｂを介してアンプ３６の非反転入力端に接続されているため、アンプ３６の反転入力端と非反転入力端との間には、抵抗３１ｂを流れる電流Ｉ_Ｏの電流値と抵抗３１ｂの抵抗値とによって定まる電圧が印加される。そして、この電圧はアンプ３６によって所定の増幅率で増幅され、選択回路１７及び経路選択回路２１を順に介して測定回路２２に入力される。これにより、測定レンジが第２測定レンジに設定された状態で、ＤＵＴ５０のピンＰ１に流れる電流Ｉ_Ｏが測定される。

ここで、電流Ｉ_Ｏに重畳された微小な交流成分の電流変化率を測定する場合を考える。かかる測定を行うために、ユーザが直流試験装置１に対して所定の指示をすると、不図示の制御装置は、選択回路１７において電流検出回路１５が備えるアンプ３６の出力が選択されるように選択回路１７を制御するとともに、経路選択回路２１において増幅回路２０の出力が選択されて信号Ｓ１として出力されるように経路選択回路２１を制御する。

以上の制御が終了すると、電流検出回路１５のアンプ３６から出力された信号が選択回路１７を介してハイパスフィルタ１８に入力されて直流成分が遮断される。これにより、ハイパスフィルタ１８からは直流成分が遮断された交流成分からなる信号が出力される。この信号は、増幅回路２０において所定の増幅率で増幅された後に、経路選択回路２１を介して測定回路２２に入力される。このように、本実施形態では、電流Ｉ_Ｏの直流成分をハイパスフィルタ１８で遮断するとともに、ハイパスフィルタ１８を通過した交流成分を増幅回路２０で増幅した上で測定を行っているため、測定レンジを変更することなく電流Ｉ_Ｏに重畳された微小な交流成分の電流変化率を高精度に測定することができる。

図２は、ハイパスフィルタ１８の時定数と測定回路２２に入力される信号Ｓ１との関係を説明するための図である。いま仮に、高速充電回路１９に設けられたスイッチ１９ｂを常時オフ状態に設定したとすると、ハイパスフィルタ１８の時定数は大きなままである。このため、ステップ状の信号がハイパスフィルタ１８に入力されても、信号Ｓ１は図２中の符号Ｌ１を付した曲線のようになだらかに電圧が上昇する変化を示す。このため、電流Ｉ_Ｏに重畳された微小な交流成分の電流変化率の測定は、信号Ｓ１の過渡状態が終了して定常状態になる時刻ｔ２になるまでは行うことができず、測定に時間を要してしまう。

これに対し、コントローラ２３の制御の下で高速充電回路１９に設けられたスイッチ１９ｂをオン状態に設定していると、ハイパスフィルタ１８の時定数を小さくすることができる。この状態で、ステップ状の信号がハイパスフィルタ１８に入力されると、信号Ｓ１は図２中の符号Ｌ２を付した曲線のように電圧が急激に変化するステップ状に近い変化を示し、時刻ｔ２よりも早い時刻ｔ１で定常状態になる。このように、高速充電回路１９を用いてハイパスフィルタ１８の時定数を小さくすることで、信号Ｓ１が過渡状態にある時間（セトリング時間）を短縮することができ、この結果として測定に要する時間を短縮することができる。

尚、ハイパスフィルタ１８の時定数を小さくすればセトリング時間を短縮することはできるものの、ハイパスフィルタ１８の特性は直流成分の遮断特性として本来必要な特性とは異なったものになる。このため、図２に示す通り、コントローラ２３の制御によって、測定を開始する時刻ｔ１の直前で高速充電回路１９のスイッチ１９ｂをオフ状態にすることにより、ハイパスフィルタ１８が本来の必要な遮断特性を有するようにしている。

次に、ＩＦＶＭ試験を行う場合には、選択回路１７において電圧バッファ１６の出力が選択されるように選択回路１７を制御する。次いで、電流発生回路１２から目標電流を出力させて、誤差検出回路１３において電流検出回路１５が備えるアンプ３６の出力との差を示す誤差信号を求め、この誤差信号が出力アンプ１４で増幅してＤＵＴ５０のピンＰ１に電流Ｉ_Ｏが流れるようにする。かかる状態で、経路選択回路２１を制御すれば、電流Ｉ_Ｏに重畳された微小な交流成分の電流変化率の測定を行う場合と同様に、電圧Ｖ_Ｏの測定又は電圧Ｖ_Ｏに重畳されたリップル成分の測定を行うことができる。尚、リップル成分の測定を行う場合にも、高速充電回路１９を用いてハイパスフィルタ１８の時定数を小さくしておき、測定開始直前にハイパスフィルタ１８の時定数を元に戻す（大きくする）制御を行うのが望ましい。

以上説明した通り、本実施形態の直流試験装置１によれば、ハイパスフィルタ１８で直流成分を遮断し、増幅回路２０でハイパスフィルタ１８を通過した交流成分を増幅してから測定を行っているため、測定レンジを変更することなく電流に重畳された微小な電流変化率や電圧に重畳されたリップル成分を高精度に測定することができる。また、告訴苦渋電解炉１９によってハイパスフィルタ１８の時定数を変更する制御を行っているため、ハイパスフィルタ１８のセトリング時間を短縮することができ、これにより上記の電流変化率やリップル成分を高速に測定することができる。更に、本実施形態の直流試験装置１は、図４に示す従来の直流試験装置１００にハイパスフィルタ１８、高速充電回路１９、増幅回路２０、経路選択回路２１、及びコントローラ２３を加えた構成であるため、大幅なコスト上昇を招くこともない。

〔第２実施形態〕
図３は、本発明の第２実施形態による直流試験装置の要部構成を示すブロック図である。図３に示す直流試験装置２は、図１に示す直流試験装置１が備える電圧バッファ１６の入力端に並列に接続されたスイッチ４１ａ〜４１ｃを追加した構成である。尚、スイッチ４１ａ〜４１ｃの数は３つに限られる訳ではなく２つ以上であればよい。

スイッチ４１ａ〜４１ｃは、そのオン状態・オフ状態が不図示の制御装置によって制御されるスイッチであり、各々の一端は電圧バッファ１６の入力端に接続されている。またスイッチ４１ａの他端はＤＵＴ５０のピンＰ１に接続され、スイッチ４１ｂ，４１ｃの他端はＤＵＴ５０の他の異なるピン（図示省略）にぞれぞれ接続される。これらスイッチ４１ａ〜４１ｃのオン状態・オフ状態を切り替えることにより、共通の測定回路を用いてＤＵＴ５０の異なるピンに流れる電流や異なるピンに現れる電圧を測定することができる。

例えば、スイッチ４１ｃの他端をＤＵＴ５０の電源ピンＰ２に接続すれば、他の高価なデジタイザー等の機器を用いることなく、電源電圧変動除去比（ＰＳＲＲ：Power Supply Rejection Ratio）を容易に測定することが可能である。具体的には、まずスイッチ４１ｃをオン状態に設定し、スイッチ４１ａをオフ状態に設定して電源ピンＰ２に現れる電源電圧（Ｖ_ＤＤ）に重畳されたリップル成分を測定する。次に、スイッチ４１ａをオン状態に設定し、スイッチ４１ｃをオフ状態に設定してピンＰ１に現れる電圧Ｖ_Ｏに重畳されたリップル成分を測定する。

以上の各測定を終えた後で、測定対象の周波数における測定値の比（電圧Ｖ_Ｏに重畳されたリップル成分／電源電圧Ｖ_ＤＤに重畳されたリップル成分）を算出して高速フーリエ変換することで電源電圧変動除去比を測定することができる。尚、以上の測定を行う場合には、選択回路１７で電圧バッファ１６の出力が選択され、経路選択回路２１で増幅回路２０の出力が選択されるよう選択回路１７及び経路選択回路２１の設定を行う必要がある。

以上、本発明の実施形態による直流試験装置及び半導体試験装置について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、ＶＦＩＭ試験及びＩＦＶＭ試験が可能である直流試験装置１，２について説明したが、本発明の直流試験装置はＩＦＩＭ試験やＶＦＶＭ試験を行う場合にも用いることが可能である。

本発明の第１実施形態による直流試験装置の要部構成を示すブロック図である。 ハイパスフィルタ１８の時定数と測定回路２２に入力される信号Ｓ１との関係を説明するための図である。 本発明の第２実施形態による直流試験装置の要部構成を示すブロック図である。 従来の直流試験装置の要部構成を示すブロック図である。

符号の説明

１，２ 直流試験装置
１１ 電圧発生回路
１２ 電流発生回路
１３ 誤差検出回路
１４ 出力アンプ
１５ 電流検出回路
１６ 電圧バッファ
１７ 選択回路
１８ ハイパスフィルタ
１８ａ コンデンサ
１８ｂ 抵抗
１９ 高速充電回路
１９ａ 抵抗
１９ｂ スイッチ
２０ 増幅回路
２１ 経路選択回路
２３ コントローラ
４１ａ〜４１ｃ スイッチ
５０ ＤＵＴ

Claims (6)

1. 被試験デバイスに所定の電圧又は電流を印加する直流信号印加部と、前記被試験デバイスに流れる電流及び被試験デバイスに現れる電圧を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて前記被試験デバイスに流れる電流又は被試験デバイスに現れる電圧を測定する測定部とを備える直流試験装置において、
   前記検出部から得られる検出結果の直流成分を遮断するフィルタ部と、
   前記フィルタ部の時定数を変更して前記直流成分に対する前記フィルタ部のセトリング時間を変える時定数変更部と、
   前記フィルタ部から出力される前記直流成分が遮断された前記検出結果を増幅して前記測定部に出力する増幅部と
   を備えることを特徴とする直流試験装置。
2. 前記フィルタ部は、コンデンサ及び抵抗を有するハイパスフィルタを備えており、
   前記時定数変更部は、前記ハイパスフィルタが有する前記抵抗に対して並列接続された抵抗及びスイッチからなる高速充電回路と、当該高速充電回路をなすスイッチの開閉状態を制御する制御装置とを備える
   ことを特徴とする請求項１記載の直流試験装置。
3. 前記検出部の検出結果と前記増幅部の出力との何れか一方を選択して前記測定部に出力する第１選択部を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の直流試験装置。
4. 前記検出部で検出された電流及び電圧の何れか一方を選択して前記フィルタ部及び前記第１選択部に出力する第２選択部を備えることを特徴とする請求項３記載の直流試験装置。
5. 前記検出部は、前記被試験デバイスに現れる電圧を検出する電圧バッファと、
   前記被試験デバイスの異なるピンに接続されて、前記電圧バッファに接続させる前記被試験デバイスのピンを切り替える複数のスイッチと
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の直流試験装置。
6. 被試験デバイスに試験信号を印加して得られる信号を用いて前記被試験デバイスの試験を行う半導体試験装置において、
   請求項１から請求項５の何れか一項に記載の直流試験装置を少なくとも１つ備えることを特徴とする半導体試験装置。

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