JPH05109859A - 半導体装置の測定方法及び測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の特性測定において、被測定半導
体装置の動作を調べるとともに電流値により測定するこ
とのできる測定項目を同時に評価して、テスト工程にお
ける所要時間を短縮することを目的とする。 【構成】 被測定半導体装置であるＤＵＴ１の入力端子
４にデジタル信号をドライバ／コンパレータ９とその制
御部１１より入力する。ＤＵＴ１の出力端子５より出力
されるデジタル信号の電流値を電流プローバ１３で検出
して、バッファアンプ１４を通してドライバ／コンパレ
ータ８及びその制御部１０に入力して、期待値と比較す
ることにより被測定半導体装置ＤＵＴ１の動作を調べる
ファンクションテストと同時に、リークテストやファン
アウトテストを同時に行う。 【効果】 一つの測定装置で、半導体装置のファンクシ
ョンテスト、リークテスト及びファンアウトテストを同
時に行えるので、テスト工程の所要時間を短縮できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の測定方
法及び測定装置に関し、特にデジタル信号で動作する半
導体装置の複数の特性を一つの装置で測定するための測
定方法及び測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体装置の測定方法について、
図５を用いて説明する。図５は、従来のデジタルＩＣの
測定方法を示す図である。図において、５０１は測定さ
れるデジタルＩＣ（以下、ＤＵＴという）、５０２はＤ
ＵＴ５０１の電源端子、５０３はＤＵＴ５０１のＧＮＤ
端子で測定時には接地されており、５０４はＤＵＴ５０
１の入力端子、５０５はＤＵＴ５０１の出力端子、５０
６はプルアップ抵抗、５０７は電源でＤＵＴ５０１の電
源端子５０２に接続して電源電圧を印加しており、ま
た、ＤＵＴ５０１の出力端子５０５にプルアップ抵抗５
０６を介して電圧を印加している。５０８，５０９はド
ライバ／コンパレータ、５１０，５１１はそれぞれドラ
イバ／コンパレータ５０８，５０９の制御をするドライ
バ／コンパレータ制御部、５１２は電源５０７及びドラ
イバ／コンパレータ制御部５１０，５１１等を制御する
制御部である。

【０００３】一般に、半導体装置が正常に動作するか否
かを判定するための測定項目は、例えばデジタルＩＣの
場合、装置が動作するかを確認するファンクションテス
ト、出力特性を調べるファンアウトテスト、各端子のリ
ーク電流を調べるリークテスト等がある。

【０００４】図５に示した回路は、上記測定項目のう
ち、ファンクションテストを行うための測定装置であ
る。この測定装置によりデジタルＩＣを測定する方法
は、先ず、ドライバ／コンパレータ制御部５１１よりド
ライバ／コンパレータ５０９を通して、規定のデジタル
信号をＤＵＴ５０１の入力端子５０４に印加する。そし
て、入力端子５０４に印加したデジタル信号に対して、
ＤＵＴ５０１の出力端子５０５から出力されるデジタル
信号の電圧値をドライバ／コンパレータ５０８を通して
制御部５１０に入力して、出力端子５０５から出力され
るデジタル信号が期待される信号（以下期待値という）
と同一か否かを判断することにより行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置の測
定方法は以上のように構成されているので、例えばデジ
タルＩＣのファンクションテストを行う図５に示した測
定装置では、ファンクションテスト以外の主要な測定項
目であるファンアウトテストやリークテストをする場合
は、測定回路を変更するなどして、再度、出力特性やリ
ーク電流の測定を行う必要がある。このため、半導体装
置のテスト工程において、工程に要する時間が長くなっ
たり、工程が煩雑になる等の問題点があった。

【０００６】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、一つの半導体装置の測定装置
で、例えばデジタルＩＣの場合、ファンクションテスト
を行うとともにファンクションテスト以外の電流値によ
り評価を行う測定項目、例えばファンアウトテストやリ
ークテスト等の異なる測定項目を同時に評価することが
できる測定方法を得ることを目的としており、さらにこ
の方法を用いるのに適した測定装置を提供することを目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体集
積回路体装置の測定方法は、被測定半導体装置にデジタ
ル信号を入力し、前記被測定半導体装置から出力される
デジタル信号を測定する半導体装置の測定方法におい
て、前記出力されるデジタル信号の電流値を測定するこ
とにより、前記被測定半導体装置の特性を測定すること
を特徴とする。

【０００８】この発明に係る半導体装置の測定装置は、
被測定半導体装置の入力端子にデジタル信号を入力する
デジタルパターン発生部と、前記被測定半導体装置の出
力端子から出力されるデジタル信号の電流値を電圧値に
変換する変換器と、前記変換器から伝達されるデジタル
信号の電圧値を測定する測定部とを備えて構成されてい
る。

【０００９】

【作用】この発明における半導体装置の測定方法は、被
測定半導体装置より出力されるデジタル信号の電流値を
測定することにより前記被測定半導体装置の特性を測定
するようにしているので、前記被測定半導体装置の動作
を調べるとともに電流値により測定することのできる測
定項目をも同時に評価することができる。

【００１０】この発明における半導体装置の測定装置
は、被測定半導体装置の出力端子から出力されるデジタ
ル信号の電流値を電圧値に変換する変換器を備えている
ので、前記被測定半導体装置の動作を調べるとともに電
流値により測定することのできる測定項目をも同時に評
価することができる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の半導体装置の測定方法の一
実施例について図１を用いて説明する。図１は、この発
明によるデジタルＩＣの測定方法を実施するための構成
の一例を示す図である。図１において、１は測定される
ＤＵＴ、２はＤＵＴ１の電源端子、３はＤＵＴ１のＧＮ
Ｄ端子で測定時には接地されており、４はＤＵＴ１の入
力端子、５はＤＵＴ１の出力端子、６はプルアップ抵
抗、７は電源でＤＵＴ１の電源端子２に接続して電源電
圧を印加しており、また、ＤＵＴ１の出力端子５にプル
アップ抵抗６を介して電圧を印加している。８，９はド
ライバ／コンパレータ、１０，１１はそれぞれドライバ
／コンパレータ８，９の制御をするドライバ／コンパレ
ータ制御部、１２は電源７及びドライバ／コンパレータ
制御部１０，１１等を制御する制御部、１３はＤＵＴ１
の出力端子５より出力されるデジタル信号の電流値を検
出する電流プローバ、１４は電流プローバ１３の出力を
増幅し、電流プローバ１３の検出信号をドライバ／コン
パレータ８へ伝達するバッファアンプである。ドライバ
／コンパレータ９とドライバ／コンパレータ制御部１１
でデジタルパターン発生部を構成し、ドライバ／コンパ
レータ８とドライバ／コンパレータ制御部１０で測定部
を構成している。

【００１２】次に、図１に示した測定系を用いたＤＵＴ
１の測定方法について説明する。測定項目は、ファンク
ションテストとファンアウトテストとリークテストであ
る。先ず、ドライバ／コンパレータ制御部１１よりドラ
イバ／コンパレータ９を通して、規定のデジタル信号を
ＤＵＴ１の入力端子４に印加する。そして、入力端子４
に印加したデジタル信号に対してＤＵＴ１の出力端子５
から出力されるデジタル信号の電流値を電流プローバ１
３で検出し、バッファアンプ１４により電流プローバ１
３の出力を増幅し、電流プローバ１３の検出信号をドラ
イバ／コンパレータ８へ伝達する。ドライバ／コンパレ
ータ８を通して制御部１０に入力して、出力端子５から
出力されるデジタル信号が期待値と同一か否かを判断す
ることによりファンクションテストが行われ、例えばＤ
ＵＴ１の出力がオープンコレクタであった場合、電流プ
ローバ１３で出力端子５に電流が吸い込まれる状態を検
出したとき、ＤＵＴ１の出力は“Ｌ”であり、電流プロ
ーバ１３で出力端子５に電流が吸い込まれない状態を検
出したとき、ＤＵＴ１の出力は“Ｈ”である。このよう
にして得られた測定結果を期待値と比較することにより
ファンクションテストが実行される。

【００１３】このとき、ＤＵＴ１の出力状態が、出力端
子５に電流が吸い込まれる状態であっても、出力端子に
吸い込まれる電流値が基準値以上でない場合は、ＤＵＴ
１の出力状態を“Ｌ”と判定しないようにバッファアン
プ１４及びドライバ／コンパレータ８を調整することに
より、ファンアウト能力の低いＤＵＴをファンクション
テスト実行時に同時に不良として判定することができ
る。

【００１４】また、このとき、ＤＵＴ１の出力状態が、
出力端子５に電流が吸い込まれない状態であっても、基
準値以上のリーク電流がある場合には、ＤＵＴ１の出力
状態を“Ｈ”と判定しないようにすれば、リーク特性の
よくないＤＵＴ１をファンクションテストと同時に不良
として判定することができる。

【００１５】次に、この発明の半導体装置の測定方法の
他の実施例について図２を用いて説明する。図２は、こ
の発明によるデジタルＩＣの測定方法を実施するための
他の構成例を示す図である。図２において、１０１は測
定されるＤＵＴ、１０２はＤＵＴ１０１の電源端子、１
０３はＤＵＴ１０１のＧＮＤ端子で測定時には接地され
ており、１０４はＤＵＴ１０１の入力端子、１０５はＤ
ＵＴ１０１の出力端子、１０６はプルアップ抵抗、１０
７は電源でＤＵＴ１０１の電源端子１０２に電源電圧を
印加し、また、ＤＵＴ１０１の出力端子１０５にプルア
ップ抵抗１０６を介して電圧を印加している。１０８，
１０９はドライバ／コンパレータ、１１０，１１１はそ
れぞれドライバ／コンパレータ１０８，１０９の制御を
するドライバ／コンパレータ制御部、１１２は電源１０
７及びドライバ／コンパレータ制御部１１０，１１１等
を制御する制御部、１１５はオペアンプ、１１６は抵抗
値１Ｍオームの抵抗、１１７は抵抗値１００オームの抵
抗、１１８は立ち上がり電圧０．５Ｖのダイオードであ
る。そして、オペアンプ１１５の非反転入力端子を電源
１０７に接続し、反転入力端子をプルアップ抵抗１０６
に接続し、 オペアンプ１１５の出力端子と反転入力端子
との間に抵抗１１７とダイオード１１８を直列接続した
ものと抵抗１１６とを並列に接続している。このオペア
ンプ１１５、抵抗１１６，１１７及びダイオード１１８
により非線形の電流電圧変換回路を形成している。ドラ
イバ／コンパレータ１０９とドライバ／コンパレータ制
御部１１１でデジタルパターン発生部を構成し、ドライ
バ／コンパレータ１０８とドライバ／コンパレータ制御
部１１０で測定部を構成している。

【００１６】次に、図２に示した測定系を用いたＤＵＴ
１の測定方法について説明する。測定項目は、ファンク
ションテストとファンアウトテストとリークテストであ
る。先ず、ドライバ／コンパレータ制御部１１１よりド
ライバ／コンパレータ１０９を通して、規定のデジタル
信号をＤＵＴ１０１の入力端子１０４に印加する。そし
て、入力端子１０４に印加したデジタル信号に対してＤ
ＵＴ１０１の出力端子１０５から出力されるデジタル信
号の電流値を前記電流電圧変換回路により電圧値に変換
し、出力端子１０５から出力されるデジタル信号をドラ
イバ／コンパレータ１０８へ伝達する。ドライバ／コン
パレータ１０８を通して制御部１１０に入力して、出力
端子１０５から出力されるデジタル信号が期待値と同一
か否かを判断することによりファンクションテストが行
われ、例えばＤＵＴ１０１の出力がオープンコレクタで
あった場合、出力端子１０５に電流が吸い込まれる状態
では電流電圧変換回路のオペアンプ１１５の出力端子の
電圧はその電流値に応じて上昇し、この時、ＤＵＴ１０
１の出力は“Ｌ”であり、出力端子１０５に電流が吸い
込まれない状態で理想的には電流電圧変換回路のオペア
ンプ１１５の出力端子の電圧はオペアンプ１１５の反転
入力端子の電圧と同じ（電源電圧と同じ電圧）で、この
時、ＤＵＴ１０１の出力は“Ｈ”である。このようにし
て得られた測定結果を期待値と比較することによりファ
ンクションテストが実行される。

【００１７】そして、例えば、電源電圧を５Ｖとし、リ
ーク電流として５μＡ以下、ファンアウト特性として２
０ｍＡと規定した場合、オペアンプ１１５の出力が５．
５Ｖ以下であれば、ＤＵＴ１０１は“Ｈ”状態と判定
し、オペアンプ１１５の出力が７．５Ｖ以上であれば、
ＤＵＴ１０１は“Ｌ”状態と判定するようにドライバ／
コンパレータ１０８及びドライバ／コンパレータ制御部
１１０の条件を設定することにより、ファンクションテ
スト時にリークテスト及びファンアウトテストを同時に
実行することができる。この場合、被測定電流値が小さ
く、オペアンプ１１５の反転入力端子と出力端子間の電
位差がダイオード１１８の立ち上がり電圧より小さいと
きは抵抗１１６に電流が流れ、オペアンプ１１５の出力
端子には被測定電流値の１０⁶ 倍の電圧に５Ｖを加えた
電圧が得られる。一方、被測定電流が大きくなり、オペ
アンプ１１５の反転入力端子と出力端子間の電位差がダ
イオード１１８の立ち上がり電圧より大きいときは抵抗
１１７に電流が流れ、オペアンプ１１５の出力端子には
被測定電流値の１０²倍の電圧に５Ｖを加えた電圧が得
られる。このような非線形の電流電圧変換を用いている
ため、電流プローバを使用する場合に比べて測定レンジ
が広がり、電流測定精度が向上するという利点がある。
また、電流プローバを用いて電流測定精度を向上しよう
とすれば、被測定電流の電流値に応じて測定レンジを切
り換える必要があるが、非線形型電流電圧変換回路を用
いれば、電流値に応じて測定レンジを切り換える必要が
ないという効果がある。

【００１８】次に、この発明による半導体装置の測定方
法を実施するためのさらに他の構成例について図３を用
いて説明する。図３はこの発明による方法を適用したデ
ジタルＩＣの測定装置を示す図である。図において、３
５１はＤＵＴ、３５２はＤＵＴ３５１を保持し、測定に
必要な配線および周辺回路等を有するパフォーマンスボ
ード部（但し、配線および周辺回路等については図示省
略している。）、３５３はパフォーマンスボード部３５
２のコネクタ部、３５４はテストヘッド部、３５５はテ
ストヘッド部３５４内のバッファ部、３５６はバッファ
部３５５に電圧を与えるための電源、３５７はバッファ
部３５５内にあるオペアンプでその出力端子と反転入力
端子の間に接続された抵抗とダイオードにより電流電圧
変換回路を構成しており、オペアンプ３５７の非反転入
力端子には電源３５６が接続されている。３５８，３５
９，３６３はコネクタ部である。３６０はテスタ本体
で、ドライバ／コンパレータ及びその制御部である３６
１（以下、ピンエレクトロニクス部という）とテスタ本
体３６０の制御部３６２とコネクタ部３６３により構成
されている。なお、測定装置に汎用性を持たせるためバ
ッファ部３５５内のスイッチは外部よりバッファ部ごと
に設定できるよう構成されている。また、ピンエレクト
ロニクス部３６１はデジタルパターン発生部と測定部の
両方の使い方ができ、場合に応じて使い分けられる。

【００１９】そして、ＤＵＴ３５１はパフォーマンスボ
ード３５２に装着される。パフォーマンスボード３５２
は、コネクタ部３５３，３５８とによりテストヘッド部
３５４に装着される。テストヘッド部３５４とテスタ本
体３６０はコネクタ部３５９，３６３により接続され
る。

【００２０】以上のように構成された半導体装置の測定
装置を用いて測定する場合、先ず、ＤＵＴ３５１のファ
ンクションテストに必要なデジタル入力信号は、ピンエ
レクトロニクス部３６１よりバッファ部３５５を通して
ＤＵＴ３５１に入力される。この時、ＤＵＴ３５１の入
力端子に接続されるバッファ部３５５の内部スイッチ
は、左のスイッチを開き、右のスイッチを閉じておく。
ＤＵＴ３５１の出力信号は、出力端子より出力される電
流信号をバッファ部３５５の電流電圧変換器により電圧
信号に変換してピンエレクトロニクス部３６１に入力さ
れ、期待値と比較して判定される。この時、ＤＵＴ３５
１の出力端子に接続されるバッファ部３５５の内部スイ
ッチは、右のスイッチを開き、左のスイッチを閉じてお
く。また、このとき、ＤＵＴ３５１の出力端子に印加さ
れる電圧値は電源３５６により設定され、バッファ部３
５５より印加される。ファンクションテスト、ファンア
ウトテスト及びリークテストは、図２を用いて説明した
測定方法と同様に行うことができる。このように、バッ
ファ部３５５内に電流電圧変換回路を配置することによ
り、この発明による測定方法を容易に実現することがで
きる。

【００２１】次に、この発明による半導体装置の測定方
法を実施するためのさらに他の構成例について図４を用
いて説明する。図４はこの発明による方法を適用したデ
ジタルＩＣの測定装置を示す図である。図において、４
５１はＤＵＴ、４５２はＤＵＴ４５１を保持し、測定に
必要な配線および周辺回路等を有するパフォーマンスボ
ード部（但し、配線および周辺回路等については図示省
略している。）、４５３はパフォーマンスボード部４５
２のコネクタ部、４５４はテストヘッド部、４５５はテ
ストヘッド部４５４内のバッファ部、４５７はバッファ
部４５５内にあるオペアンプでその出力端子と反転入力
端子の間に接続された抵抗とダイオードにより電流電圧
変換回路を構成している。４５８，４５９，４６３はコ
ネクタ部である。４６０はテスタ本体で、ドライバ／コ
ンパレータ及びその制御部であるピンエレクトロニクス
部４６１とテスタ本体４６０の制御部４６２とコネクタ
部４６３により構成されている。オペアンプ４５７の非
反転入力端子にはピンエレクトロニクス部４６１の出力
が接続されている。なお、測定装置に汎用性を持たせる
ためバッファ部４５５内のスイッチは外部よりバッファ
部ごとに設定できるよう構成されている。また、ピンエ
レクトロニクス部４６１はデジタルパターン発生部と測
定部の両方の使い方ができ、場合に応じて使い分けられ
る。

【００２２】そして、ＤＵＴ４５１はパフォーマンスボ
ード４５２に装着される。パフォーマンスボード４５２
は、コネクタ部４５３，４５８とによりテストヘッド部
４５４に装着される。テストヘッド部４５４とテスタ本
体４６０はコネクタ部４５９，４６３により接続され
る。

【００２３】図４に示した半導体装置の測定装置を用い
て測定する場合、オペアンプ４５７の反転入力端子及び
ＤＵＴ４５１の出力端子に電圧を印加する方法を除き、
図３に示した測定装置を用いて測定する場合と同様に行
うことができる。

【００２４】オペアンプ４５７の反転入力端子には，ピ
ンエレクトロニクス部４６１のドライバより電圧を印加
する。そのため、ＤＵＴ４５１の出力端子にそれぞれ異
なる電圧を印加した状態で、ファンクションテスト、フ
ァンアウトテスト及びリークテスト等を行うことが可能
となる。たとえば、出力形式の異なる複数の出力端子を
有するＩＣに対しては、それぞれの出力端子に応じた電
圧を印加することにより適切な評価を行うことができ
る。

【００２５】なお、この発明による半導体装置の測定方
法および測定装置についての上記各実施例では、ＤＵＴ
の出力端子より出力する電流を測定する方法として、電
流プローバを用いて電流を測定する場合と非線形型電流
電圧変換回路を用いる場合とを説明したが、電流により
デジタル信号を認識することができれば他の方法、他の
回路であってもよく、上記各実施例と同様の効果を奏す
る。

【００２６】また、図３，図４の実施例では、電流電圧
変換回路をテストヘッド部内に配置した例を示したが、
例えばパフォーマンスボードもしくはピンエレクトロニ
クス部等の内部に配置してもよく、測定装置の一部であ
れば上記実施例と同様の効果を奏する。

【００２７】更に、この発明による半導体装置の測定方
法および測定装置についての上記各実施例では、被測定
半導体装置に出力形式としてオープンコレクタ形式のも
のを用いて説明したが、他の出力形式の被測定半導体装
置の測定にも用いることができ、その場合は、測定の規
格に定められたインピーダンス、電位（接地電位も含
む）等に接続して出力端子より出力される電流を上記実
施例と同様に測定すればよく、他の出力形式の被測定半
導体装置についても上記実施例と同様の効果を奏する。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、この発明の半導体装置の
測定方法によれば、被測定半導体装置より出力されるデ
ジタル信号の電流値を測定することにより前記被測定半
導体装置の特性を測定するよう構成し、複数の測定項目
を同時に評価するので、テスト工程を簡略化することが
でき、またテスト工程に要する時間を短縮することがで
きるという効果がある。

【００２９】また、この発明における半導体装置の測定
装置は、被測定半導体装置の出力端子から出力されるデ
ジタル信号の電流値を電圧値に変換する変換器を備えて
構成し、複数の測定項目を同時に評価するので、テスト
工程を簡略化することができ、またテスト工程に要する
時間を短縮することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例であるデジタルＩＣの測定
方法を示す図である。

【図２】この発明の他の実施例であるデジタルＩＣの測
定方法を示す図である。

【図３】この発明のさらに他の実施例であるデジタルＩ
Ｃの測定装置を示す図である。

【図４】この発明のさらに他の実施例であるデジタルＩ
Ｃの測定装置を示す図である。

【図５】従来のデジタルＩＣの測定方法を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ ＤＵＴ ２ 電源端子 ３ ＧＮＤ端子 ４ 入力端子 ５ 出力端子 ６ プルアップ抵抗 ７ 電源 ８，９ ドライバ／コンパレータ １０，１１ ドライバ／コンパレータ制御部 １２ 測定系の制御部 １３ 電流プローバ １４ バッファアンプ １１５ オペアンプ １１６，１１７ 抵抗 １１８ ダイオード ３５１ ＤＵＴ ３５２ パフォーマンスボード ３５３ コネクタ部 ３５４ テストヘッド部 ３５６ 電源 ３５７ オペアンプ ３５８ ，３５９ コネクタ部 ３６０ テスタ ３６１ ピンエレクトロニクス部 ３６２ 制御部 ３６３ コネクタ部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定半導体装置にデジタル信号を入力
   し、前記被測定半導体装置から出力されるデジタル信号
   を測定する半導体装置の測定方法において、 前記出力されるデジタル信号の電流値を測定することに
   より、前記被測定半導体装置の特性を測定することを特
   徴とする半導体装置の測定方法。
2. 【請求項２】 被測定半導体装置の入力端子にデジタル
   信号を入力するデジタルパターン発生部と、 前記被測定半導体装置の出力端子から出力されるデジタ
   ル信号の電流値を電圧値に変換する変換器と、 前記変換器から伝達されるデジタル信号の電圧値を測定
   する測定部と、 を備えたことを特徴とする半導体装置の測定装置。