JPH09298222A - 半導体装置の測定システム及びその測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、電源端子側の電位が共通となって
いる単一のシリコンウエハ上の複数半導体デバイスを迅
速に高い精度で測定する測定システム及びその方法を提
供することを目的とする。 【解決手段】 単一のシリコンウエハ上に形成され共通
の電源端子６と複数の接地端子７をもつ複数のデバイス
１３に、電圧を印可し流れる電流値を測定する測定シス
テムであって、電源端子に電圧を印可する複数の電源部
３と、複数の接地電位に他端がそれぞれ独立して接続さ
れデバイスの電流値をそれぞれ測定する複数の測定手段
と、を有することを特徴とする測定システム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 この発明は、測定システム
であり、特に単一のシリコンウエハ上に形成された複数
デバイスの電気的特性を測定するシステムに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】 製造された半導体素子の基本性能の検
査に際しては、シリコンウエハ上に形成された複数デバ
イスへ、必要な電圧をそれぞれ同時に与え、平行して各
複数デバイスの測定を行う。

【０００３】図４は、従来の接地電位が共通である複数
デバイスを測定する際の結線方法を示す図、図５は、従
来の電源電位が共通である複数デバイスを測定する際の
結線方法を示す図である。

【０００４】図４において、測定システムの測定部１１
２は、例えば被検体の電流値を測定する電流計２、電源
を供給する電源部３を有している。更に、被検体である
シリコンウエハ上に形成された複数の半導体デバイス１
１は、例えばメモリ素子等の複数のデバイス素子１３
と、共通の接地端子９と、それぞれ各デバイス１３に固
有の電源端子８とを有している。

【０００５】このような構成の測定システムにおいて
は、制御卓からの開始命令、あるいはオートプローバか
らの開始命令によりあらかじめ用意された検査用プログ
ラムに従って、複数の電流計２から各電源端子８を介し
て電源部３からの所定の電圧を印可し、それぞれの電流
値を独立して計測する。これにより、消費電流が定格の
ものであるかどうかを複数同時に判断し、各デバイスご
との正常・異常を判断する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、最近の素子の
多用化に基づいて、図５のように共通の端子が接地電位
ではなく電源端子６であるウエハも存在する。このよう
なウエハのデバイスを図４の場合と同様に、図５のよう
な状態で計測すると、測定装置の電源間での微妙な電位
差により測定装置の電源間で電流が流れるため、複数同
時の測定ができないので、デバイス１つづつの測定を行
わなければならないという問題がある。

【０００７】本発明は、同一ウエハ上に形成された電源
端子が共通である複数デバイスの電気的特性の測定を、
迅速に高い精度で実現するシステムを提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、単一のシリコ
ンウエハ上に形成される複数のデバイスであって、共通
の一つの電源端子と複数の独立した接地端子との間にそ
れぞれ形成された前記複数のデバイスに電圧をそれぞれ
印加して電流値を測定する測定システムにおいて、前記
複数デバイスの前記電源端子に接続される一端と、他端
とをそれぞれ有する複数の電圧発生手段；と、前記複数
電圧発生手段の前記他端にそれぞれ接続される一端と、
前記複数デバイスの前記複数接地端子にそれぞれ独立し
て接続される他端とを、それぞれ有し、前記複数のデバ
イスに流れる電流値を測定する複数の測定手段；と、を
有することを特徴とする測定システムである。

【０００９】本発明は、上記した構造により、電源部が
共通しているウエハの複数デバイスに対しても電流路が
独立して設けられることとなる。これにより、複数デバ
イス間の電流の流れ込みが生じない。従って、同時平行
して測定処理が可能となり、迅速確実な測定を実現する
ことができる。

【００１０】又、本発明は、単一のシリコンウエハ上に
形成され共通の電源端子と複数の接地端子をもつ複数の
デバイスに、電圧を印可し電気特性を測定する測定方法
であって、前記電源端子に電圧を印可する工程；と、前
記複数の接地電位に複数の測定素子をそれぞれ独立に接
続し、前記デバイスの電気特性をそれぞれ測定する工
程；と、を有することを特徴とする測定方法である。

【００１１】これにより、電源端子が共通であるばあい
でも、各デバイスと各測定手段との間の電流路を独立し
て設けることができ、これにより複数同時測定を実現に
することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の発
明の実施の形態を詳細に説明する。

【００１３】図１は、本発明の測定システムの結線部の
一例を示す回路図である。図２は、本発明の第１の測定
システムの一例を示すブロックダイアグラムである。

【００１４】図１において、結線部１２は複数の電源部
３と複数の電流計２とを有している。更にこの電流計２
は、単一の共通電源端子６と複数の独立した接地端子７
と複数デバイス１３とをもつウエハ１１に接続される。

【００１５】図２において、本発明に係る測定システム
は、ＣＰＵ部２１と、、ロジック部２２、アナログ部２
３とからなる。ＣＰＵ２１は、ディスク２４、テスト管
理ＣＰＵ２５、バスアダプタ２６、テスト制御ＣＰＵ２
７、バスプロセッサ２８、メモリ部２９を有している。
更に、アナログ部２２は、タイミング発生部３０、パタ
ーンアドレス制御３１、パターン発生部３２、パターン
メモリ３５、ピン選択部３３、計測制御部３４、パター
ンメモリ３５、シリアルパターンメモリ３６、メモリ３
７、データメモリ３８を有している。

【００１６】更にアナログ部２３は、データレベルパワ
ーサプライ４１、レベル選択部４２、結線部１２、ピン
制御４３、制御部４４、デバイスパワーサプライ４５、
測定デバイス１１、アナログ計測部４６とを有してい
る。

【００１７】これらの構造により、本発明に係るメモリ
システムにおいては以下のような手順で測定処理を行
う。つまり、図示しない制御卓からの始動命令を受けた
テスト管理ＣＰＵは、メモリ部２９に記憶されたデータ
に基づき、バスアダプタ２６、バスプロセッサ２８を介
して、被検体１１の測定動作をおこなうべく、アナログ
部２３とロジック部２２とに動作命令を行う。ロジック
部２２では、テスターバスを介してＣＰＵ部２１からの
動作命令により、タイミング発生部３０からの動作タイ
ミング信号によりパターンアドレス制御３１が起動され
る。パターンアドレス制御３１から発生したアドレスに
応じて、設定された測定仕様に即した測定パターンがパ
ターン発生部３２又はパターンメモリ３５又はシリアル
パターンメモリ３６から発生され、これが計測制御部３
４に供給される。

【００１８】計測制御部３４では、測定パターンに応じ
た測定時間及び被検体である測定デバイス１１のピン設
定が行われ、その他測定回数等の具体的な測定のための
パラメータが決定される。これら選択された具体的なパ
ラメータによって、図示しない内部リレーが所定のタイ
ミングで適宜選択されることで測定処理が進められる。

【００１９】一方、アナログ部２３においては、ＣＰＵ
部からの始動命令により、データレベルパワーサプライ
４１において測定に必要な電流・電圧が発生され、この
レベルがレベル選択部４２で選択されて、結線部１２に
供給される。又、制御部４４では、計測制御部３４から
測定パターンが供給されこの測定パターンに応じてアナ
ログ部２３全体の動作を制御し適切な測定処理を行な
う。

【００２０】今、結線部１２での結線状態、つまり図１
の結線に従い、電源電位が被検体であるシリコンウエハ
１１上の共通電源電位６を通じて各シリコンチップ上の
各複数デバイス１３に供給される。これにより、デバイ
ス１〜４（実際は、より多くの数量のデバイスが考えら
れるが、図面上では代表として４つの場合を考える）
は、通常動作を通じて一定の電流が消費される。これに
より、それぞれのデバイスに固有の接地端子７を通じて
一定の電流が流れることとなる。これらの電流は電流測
定素子である電流計２、つまりアナログ部２３のアナロ
グ計測部４６内の電流計によりそれぞれ分離された電流
路を通じて流れ込み、この電流値が測定されることとな
る。

【００２１】従って、本発明の結線構造により電源端子
がウエハ上で共通のタイプであっても、電流路がデバイ
スごとにそれぞれ独立して確保することができるため、
従来のように一つずつデバイスを特定して測定するので
はなく、複数のデバイスに対して複数同時の測定処理が
可能となる。

【００２２】又、このように測定された測定データは、
データバスを通じてＣＰＵ部のメモリ部２９又はディス
ク２４に記憶される。

【００２３】又、図３は、本発明の第２の測定システム
の一例を示す説明図である。

【００２４】この図において、配線部は着脱可能なプロ
ーブカード１１２として設けられている。従って、例え
ば測定の対象であるシリコンウエハ上のデバイスの数が
異なる場合であれば、デバイスの数に合わせたプローブ
カードを選択しこれを装着することで、容易に必要な配
線構造を得ることができる。又、共通端子が電源端子で
なく接地端子であるシリコンウエハである場合でも同様
に、それに適したプローブカードを装着し、対応するこ
とが可能となる。

【００２５】なお、本発明は、上記した実施例に限るも
のではなく、同一の主旨の範囲で様々な変形が可能であ
り、同一の動作により確実で迅速な測定処理が可能であ
ることは言うまでもない。

【００２６】例えば、被検体であるデバイスはＣＭＯＳ
等のメモリ装置に限らず、一つのウエハ上に設けられた
複数のチップ内に形成されたデバイスであり、この電源
端子側がこのウエハ内で共通で、接地端子側が独立して
いれば、同一の配線により同様の測定が可能となる。

【００２７】又更に、本発明は、以下に示す複数の態様
が考えられる。

【００２８】態様１ 単一のシリコンウエハ上に形成さ
れる複数のデバイスであって、共通の一つの電源端子と
複数の独立した接地端子との間にそれぞれ形成された上
記複数のデバイスに電圧をそれぞれ印加して電流値を測
定する測定システムにおいて、上記複数デバイスの上記
電源端子に接続される一端と、他端とをそれぞれ有する
複数の電圧発生手段；と、上記複数電圧発生手段の上記
他端にそれぞれ接続される一端と、上記複数デバイスの
上記複数接地端子にそれぞれ独立して接続される他端と
を、それぞれ有し、上記複数のデバイスに流れる電流値
を測定する複数の測定手段；と、を有することを特徴と
する測定システム。

【００２９】本発明は、上記した構造により、電源部が
共通しているウエハの複数デバイスに対しても電流路が
独立して設けられることとなる。これにより、複数デバ
イス間の電流の流れ込みが生じない。従って、同時平行
して測定処理が可能となり、迅速確実な測定を実現する
ことができる。

【００３０】態様２ 単一のシリコンウエハ上に形成さ
れる複数のデバイスであって、共通の一つの電源端子と
複数の独立した接地端子との間にそれぞれ形成された上
記複数のデバイスに電圧をそれぞれ印加して電流値を測
定する測定システムにおいて、上記複数デバイスの上記
電源端子に接続される一端と、他端とをそれぞれ有する
複数の電圧発生手段；と、測定パターンを発生する測定
パターン発生手段；と、上記測定パターンに応じて測定
時間を決定する測定時間決定手段；と、上記複数電圧発
生手段の上記他端にそれぞれ接続される一端と、上記複
数デバイスの上記複数接地端子にそれぞれ独立して接続
される他端とを、それぞれ有し、上記測定時間決定手段
により決定された測定時間に応じて、上記複数のデバイ
スに流れる電流値を測定する複数の測定手段；と、を有
することを特徴とする測定システム。

【００３１】本発明は、上記構造により、測定の仕様に
応じた測定パターンを発生し最適な測定時間を設定する
ことで、より確実な測定処理を実現することができる。

【００３２】態様３ 単一のシリコンウエハ上に形成さ
れる複数のデバイスであって、共通の一つの電源端子と
複数の独立した接地端子との間にそれぞれ形成された上
記複数のデバイスに電圧をそれぞれ印加して電流値を測
定する測定システムにおいて、上記複数デバイスの電源
端子に電圧を供給する複数の電圧発生手段；と、上記複
数のデバイスの電流値をそれぞれ測定する測定手段；
と、上記デバイスと上記測定手段との接続を行う手段で
あって、上記複数の独立した接地端子と上記複数の測定
手段との間をそれぞれ独立して接続する接続手段；と、
を有することを特徴とする測定システム。

【００３３】態様４ 単一のシリコンウエハ上に形成さ
れる複数のデバイスであって、共通の一つの電源端子と
複数の独立した接地端子との間にそれぞれ形成された上
記複数のデバイスに電圧をそれぞれ印加して電流値を測
定する測定システムにおいて、上記複数デバイスの電源
端子に電圧を供給する複数の電圧発生手段；と、上記複
数のデバイスの電流値をそれぞれ測定する測定手段；
と、上記デバイスと上記測定手段との接続を行う手段で
あって、上記複数の独立した接地端子と上記複数の測定
手段との間をそれぞれ独立して接続する、上記測定シス
テムから着脱自在に交換が可能である接続手段；と、を
有することを特徴とする測定システム。

【００３４】本発明は、上記構造により、被検体の構造
に即した接続形態をもつ接続手段を着脱可能に装着する
ことができる。これにより、複数種の構造の被検体に対
しても適宜その結線内容を異ならせることができ、迅速
で確実な測定処理を可能にする。

【００３５】態様５ 単一のシリコンウエハ上に形成さ
れる複数のデバイスであって、共通の一つの電源端子と
複数の独立した接地端子との間にそれぞれ形成された上
記複数のデバイスに電圧をそれぞれ印加して電流値を測
定する測定方法において、上記複数デバイスの上記電源
端子に複数電源部から発生する電圧を印可する工程；
と、上記電源部の他端に接続された複数の測定素子の他
端を、上記複数の接地端子にそれぞれ独立して接続する
工程；と、上記複数の測定素子により上記複数デバイス
の電流値を測定する工程；と、を有することを特徴とす
る測定方法。

【００３６】これにより、様々なウエハに応じて測定パ
ターンを選択し、確実で迅速な複数同時測定を実現する
ことができる。

【００３７】態様６ 単一のシリコンウエハ上に形成さ
れる複数のデバイスであって、共通の一つの電源端子と
複数の独立した接地端子との間にそれぞれ形成された上
記複数のデバイスに電圧をそれぞれ印加して電流値を測
定する測定方法において、上記複数デバイスの上記電源
端子に複数電源部から発生する電圧を印可する工程；
と、上記電源部の他端に接続された複数の測定素子の他
端を、上記複数の接地端子にそれぞれ独立して接続する
工程；と、測定パターンを決定する工程；と、上記測定
パターンに応じて測定時間を決定する工程；と、上記決
定された測定時間に応じて、上記複数のデバイスに流れ
る電流値を測定する工程；と、を有することを特徴とす
る測定方法。

【００３８】態様７ 単一のシリコンウエハ上に形成さ
れる複数のデバイスであって、共通の一つの電源端子と
複数の独立した接地端子との間にそれぞれ形成された上
記複数のデバイスに電圧をそれぞれ印加して電気的特性
を測定する測定システムにおいて、上記複数デバイスの
電源端子に電圧を供給する工程；と、上記複数デバイス
の複数の接地端子と複数の測定素子との間を、着脱自在
な接続構成によって、それぞれ独立して接続する工程；
と、上記複数デバイスの電気的特性をそれぞれ測定する
工程；と、を有することを特徴とする測定方法。

【００３９】態様８ 単一のシリコンウエハ上に形成さ
れる複数のデバイスであって、共通の一つの電源端子と
複数の独立した接地端子との間にそれぞれ形成された上
記複数のデバイスに電圧をそれぞれ印加して電気的特性
を測定する測定システムにおいて、上記複数デバイスの
電源端子に電圧を供給する工程；と、上記複数デバイス
の複数の接地端子と複数の測定素子との間を、着脱自在
な接続構成によって、それぞれ独立して接続する工程；
と、上記複数デバイスの電流値をそれぞれ測定する工
程；と、を有することを特徴とする測定方法。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数のデバイスの電源間で電流が流れることがなく、確
実な測定を行うことができる測定システムを提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の測定システムの結線部の一例を示す回
路図。

【図２】本発明の第１の測定システムの一例を示すブロ
ックダイアグラム。

【図３】本発明の第２の測定システムの一例を示す説明
図。

【図４】従来の接地電位が共通である複数デバイスを測
定する際の結線方法を示す図。

【図５】従来の電源電位が共通である複数デバイスを測
定する際の結線方法を示す図。

【符号の説明】

１１… 被検体であるデバイス １２… 検査システムの結線部 ２１… ＣＰＵ部 ２２… ロジック部 ２３… アナログ部 ２４… ディスク ３４… 計測制御部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単一のシリコンウエハ上に形成され共通
   の電源端子と複数の接地端子をもつ複数のデバイスに、
   電圧を印可し電気特性を測定する測定システムにおい
   て、 前記電源端子に電圧を印可する複数の電源手段；と、 前記電源手段の他端に一端が接続され、前記複数の接地
   電位に他端がそれぞれ独立して接続され、前記デバイス
   の電気特性をそれぞれ測定する複数の測定手段；と、 を有することを特徴とする測定システム。
2. 【請求項２】 単一のシリコンウエハ上に形成され共通
   の電源端子と複数の接地端子をもつ複数のデバイスに、
   電圧を印可し電気特性を測定する測定方法であって、 前記電源端子に電圧を印可する工程；と、 前記複数の接地電位に複数の測定素子をそれぞれ独立に
   接続し、前記デバイスの電気特性をそれぞれ測定する工
   程；と、 を有することを特徴とする測定方法。