CN1171092C

CN1171092C - Ic测试装置

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Publication number: CN1171092C
Application number: CNB971813477A
Authority: CN
Inventors: 桥本好弘
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1997-11-20
Filing date: 1997-11-20
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2017-11-20
Also published as: GB2338311A; US6323668B1; CN1244923A; TW356527B; JP3139553B2; GB9916835D0; WO1999027375A1; DE19782246B4; DE19782246T1; GB2338311B

Abstract

在一种IC测试装置中，将一个电流检测电阻器连接在被测试IC的一个电源端子和一个公共电位点之间，并且，将一个短路开关与所述电流检测电阻器并联连接，以旁路所述IC在其第一状态下时的大电流。当所述IC处于第二状态下时短路开关断开，因而可测量由于静止电流在电流检测电阻器上两端产生的电压，并且基于所测量的电压来计算出静止电流。如果所测得的静止电流大于一个规定值，则将所述IC判定为不合格产品。还提供了控制装置，用于无论何时在所述IC处于其第二状态时所述电流检测电阻器上的电压上升到规定值以上，都接通开关，并且提供了延迟控制装置，用于当IC变为其第二状态时以规定的时延延迟断开开关。

Description

IC测试装置

技术领域

本发明涉及IC测试装置，用于测定MOS型电路构成的半导体集成电路元件的电源电流，以判定元件是否合格。

背景技术

MOS型电路具有下述特征，即，只在有源元件状态反转操作时消耗电流，而在有源元件静止的状态下，只流过极其微量的电流，与流过绝缘电阻的电流相当。

以往，有下述测试方法，即测定MOS型电路构成的半导体集成电路元件静止时流过的电源电流，根据该测定的电源电流值是否大于规定值，来判定半导体集成电路元件内存在短路故障或开路故障，从而判定半导体集成电路元件是否合格。

图4示出以往测试方法的一例。在被测试IC 11的电源供给端子11A上连接电源电路12，在电源供给端子11A上施加被测试IC 11规定的电源电压V_dd，同时将被测试IC 11的电流流出端的电源端子11B连接到共同电位点COM。

电源电路12由运算放大器12A、和作为电压源操作的DA变换器12B构成，能够不延迟地提供被测试IC 11以脉冲状消耗的电流Ip(参照图5)。

即，在运算放大器12A的正相输入端子施加电压，该电压与从DA变换器12B向被测试IC 11的电源供给端子11A提供的电压V_dd相同。运算放大器12A的输出端子经电流测定部件13连接到感知点SEN，通过感知点SEN向被测试IC 11的电源供给端子11A施加电源电压V_dd，同时将感知点SEN的电压反馈到运算放大器12A的反相输入端子。

根据该电源电路12的电路结构，从DA变换器12B产生被测试IC 11的电源电压V_dd，将该电压V_dd施加到运算放大器12A的正相输入端子，从而运算放大器12A进行反馈操作，使得感知点SEN的电压V1与施加到正相输入端子的电压V_dd一致，通过该反馈操作向被测试IC 11的电源供给端子11A持续施加电压V_dd。

在运算放大器12A的输出端子和感知点SEN之间连接电流检测电阻器R_i，测定在该电流检测电阻器R_i上产生的电压，来测定流过被测试IC 11的电流I_dd。在本例中，说明测试被测试IC 11处于静止状态时的电流I_dd(参照图5)的情况。在该静止状态流过的电流I_dd为大约几μA～几十μA，因此电流检测电阻器R_i的电阻值为大约100kΩ的高电阻。因此，与该电流检测电阻器R_i并联地连接二极管D1和D2，通过该二极管D1和D2来旁路被测试IC11操作时流过的电流I_P。

流过电流检测电阻器R_i的电流I_dd产生的电压最高也不过为大约几十mV。因此，在要测定的电流I_dd产生的电压范围内，二极管D1和D2维持断开(OFF)状态。用减法电路13A取出在电流检测电阻器R_i上产生的电压，导出到输出端子13B。例如用AD变换器对导出到该输出端子13B的电压V_M进行AD变换，根据该电压值V_M算出电流I_dd，在电流值I_dd大于规定值的情况下将该IC判定为不合格。电流I_dd的测定如下进行，即，向被测试IC 11的输入端子11C输入测试图案信号，将IC内部设定为所有的静止模式，如果在所有的静止模式中电流I_dd的值都小于规定值，则判定为正品。

在该电源电路12中，在被测试IC 11操作的情况下以脉冲状消耗电流I_P。该电流I_P是运算放大器12A构成的电源电路12提供的，由于过渡性地流过大电流(几mA～几十mA)，所以在运算放大器12A中产生响应延迟。因此，将电容值比较大的平滑电容器C1连接到电源电路12的输出端，来补偿与电源电路12的响应延迟伴随的电压、电流降低。

这样，由于必须连接电容值大的平滑电容器C1，所以如果在感知点SEN上产生一点点噪声，则由于该噪声，就有噪声电流I_c1流过平滑电容器C1。该噪声电流I_c1是电流测定部件13提供的，所以有时会妨碍电流I_dd的测定。

因此，最近的倾向是采用下述方法，即，如图6所示，在被测试IC 11的电流流出端的电源端子11B和共同电位点(COM)之间连接电流检测电阻器R_i，测定在该电流检测电阻器R_i上产生的电压，从而算出电流I_dd。

在此情况下，与电流检测电阻器R_i并联地连接短路开关14，在被测试IC 11反转操作时，将该短路开关14控制到接通(ON)，将此时流过的大电流I_P用短路开关14旁路。因此，短路开关14采用能够高速操作、且接通电阻小的称为DMOS等的晶体管。

根据该图6所示的电路结构，如果电源电路12的电压在一定值以上，则即使电源电压多少有所变动，静止时的电流I_dd也几乎不变化。即，其优点是，不受流过平滑电容器C1的噪声电流的影响，能够稳定地测定静止时的电流I_dd。

然而其缺点是，由于短路开关14变为断开的定时过快，或者由于被测试IC 11内部产生的短路故障等使得电流I_dd大于规定值，从而如果比较大的电流流过电流检测电阻器R_i，则在电流检测电阻器R_i上产生大的电压，电流流出端的电源端子11B的电压上升，被测试IC 11可能发生误操作。此外，如果在连接短路开关14的配线上产生电感分量，则由于在该电感分量上流过脉冲状的大的电流，所以产生尖峰(spike)状的噪声，该尖峰噪声可能损坏被测试IC 11。因此，与电流检测电阻器R_i并联地连接二极管D3，该二极管D3可防止电源端子11B的电源因尖峰噪声等而异常上升。

此外，这样连接二极管D3后，由于一般在二极管中存在PN结引起的断开电容分量，所以在短路开关14断开的状态下，如果二极管D3的断开电容由噪声电压等进行尖峰电流的充电，则其放电通路只有电流检测电阻器R_i，其缺点是放电需要花费时间。即，由于要等待放电再进行电流I_dd的测定，所以缺点是电流的测定需要花费时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种IC测试装置，能够克服这些缺点，安全而且高速地测定被测试IC 11静止时的电流I_dd，从而判定IC是否合格。

本发明提供一种IC测试装置，在被测试IC的电流流出端的电源端子和共同电位点之间连接电流检测电阻器，与该电流检测电阻器并联连接短路开关，在所述被测试IC消耗大电流的第一状态下，通过所述短路开关旁路该大电流，而在所述短路开关断开的状态下，测定在所述电流检测电阻器上产生的电压，通过该电压值来测定所述被测试IC的第二状态下的电流，通过该电流值是否在规定值以下来判定IC是否合格，该IC测试装置包括：

控制部件，在将所述短路开关控制为断开状态的所述被测试IC的第二状态下，检测在所述电流检测电阻器上产生的电压上升到规定值以上时，将所述短路开关返回到接通状态；和延迟控制部件，设置在将所述短路开关从接通状态控制为断开状态的控制电路上，延迟所述短路开关反转为断开的操作，使其缓慢变化为断开状态。

根据本发明的IC测试装置的结构，设置有控制部件，在短路开关被控制为断开状态时，如果检测出在电流检测电阻器上产生的电压上升到规定值以上，则使短路开关返回到接通状态，因此，假如被测试IC的内部不合格，在信号输入到被测试IC的状态下短路故障产生影响，电源电流的值超过规定值，在此状态下使短路开关断开，则电流检测电阻器的电压会上升到异常值，即使在此情况下，由于使短路开关返回到接通状态，因此可以不在电流检测电阻器上产生大的电压。

其结果，可以对被测试IC发生误操作、或者被破坏等事故防患于未然。此外，在本发明中，设置延迟控制部件，在将短路开关控制为断开时，使短路开关被控制为断开状态的操作缓慢延迟进行，所以在将短路开关控制为断开时在电流检测电阻器上产生的电压超过规定值的情况下，可以高精度地实行使短路开关返回到接通状态的控制部件的操作。其结果，进一步避免了在电流检测电阻器上产生的电压发生大的变动的情况，可以双重防止被测试IC的误操作、破坏等事故的发生。

在本发明中，还提出并联设置多个短路开关的IC测试装置。这样，根据并联设置多个(N个)短路开关的结构，将被测试IC连接到短路开关上的配线的电感分量变为1/N，可以充分减小由电感产生的尖峰噪声。

此外，在本发明中，设置多个电流检测电阻器，将该多个电流检测电阻器通过量程切换开关选择性地连接到电路上，因此可以选择适合被测试IC的电流测定的电流测定量程。

在本发明中，还设置有判定部件，在短路开关断开的状态下，以一定时间间隔采样在电流检测电阻器上产生的电压，通过其各样本值的变化量大于或小于规定值，来判定被测试IC是否合格，因此可以在比较短的时间范围内判定被测试IC是否合格。

即，通过检测在电流检测电阻器上产生的电压是否超过规定值来判定被测试IC是否合格，如果采用这种方法，则必须花费时间来监视在电流检测电阻器上产生的电压是否到达规定值。因此得出判定结果要花费时间，测试所需时间变长，而在本发明中，通过多次采样来监视在电流检测电阻器上产生的电压值，如果各样本值的变化量低于规定值则可知电压的上升率低，最终值也低，因此可以在比较短的时间内判定是否合格。

具体来讲，本发明提供了一种IC测试装置，用于对IC进行测试，该IC交替地在消耗大电流的第一状态和消耗静止电流的第二状态之间运行，其中，根据静止电流的值判定被测试IC是是合格产品还是不合格产品，从而进行所述测试，所述IC测试装置包括：

一个电流检测器，连接在被测试IC的一个电源端子和一个共同电位点之间，在所述被测试IC中流过的任何电流都是从所述电源端子取出的，所述电流检测器包括一个电流检测电阻器；

一个短路开关，与所述电流检测器并联；

控制部件，用于控制所述短路开关，当被测试IC在其第一状态下时，所述控制部件使所述短路开关从其断开状态转换到其接通状态，以使大电流通过所述短路开关旁路，或者，当被测试IC在其第二状态下时，所述控制部件使所述短路开关从其接通状态转换到其断开状态，以使静止电流通过所述电流检测器；

电流测量部件，用于在所述被测试IC在其第二状态下时测量所述电流检测器的电流检测电阻器两端的电压，并且，基于所测量的电压，测量被测试IC的静止电流的值；

判定部件，用于根据所测量的静止电流值是否等于或小于一个规定值来判定所述IC是合格产品还是不合格产品；

所述IC测试装置的特征在于：

提供了延迟控制部件，用于控制所述短路开关，当在所述控制电路的控制下所述短路开关从其接通状态切换到被测试IC的第二状态中的断开状态时，其控制方式使得短路开关的从接通状态到断开状态的反相操作被延迟预定的时延；并且，

所述控制部件在所述被测试IC处在其第二状态下检测在所述电流检测电阻器上产生的电压上升到或高于规定值，并且，当检测到该电压上升到或高于规定值时，将所述短路开关无时延地返回到其接通状态。

附图说明

图1是说明本发明IC测试装置一实施例的连接图；

图2是说明本发明IC测试装置操作的波形图；

图3是说明设置多个图1所示的短路开关时短路开关配置的平面图；

图4是说明现有技术的连接图；

图5是说明图4操作的波形图；

图6是表示现有技术另一例的连接图。

具体实施方式

图1示出本发明IC测试装置的一实施例。与图4和图6对应的部分附以相同的标号。本发明提供一种IC测试装置，在被测试IC 11的电流流出端的电源端子11B和共同电位点COM之间并联连接电流检测电阻器R_i和短路开关14，在被测试IC 11消耗大电流的被测试IC的第一状态下，将短路开关14控制到接通状态，在被测试IC 11的第二状态下，将短路开关14控制为断开，测定在电流检测电阻器R_i上产生的电压，由该电压值算出流过被测试IC 11的电流I_dd，根据该电流值判定被测试IC 11是否合格，其特征在于，

设置有控制部件15，在将短路开关14控制到断开状态的被测试IC的第二状态下，检测到在电流检测电阻器R_i上产生的电压上升到规定值以上后，控制短路开关14返回到接通状态；以及

设置有延迟控制部件16，通过使短路开关反转为断开的操作缓慢变化的电压信号来进行控制，其中设置有控制电路，用于将短路开关14从接通状态控制到断开状态，

控制部件15可以包括：运算放大器15A；电压源15B，用于产生比较电压V_R；锁存电路15C；以及门电路15D。向运算放大器15A的反相输入端子提供在被测试IC 11的电源端子11B上产生的电压V_SS，从电压源15B向正相输入端子提供比较电压V_R。比较电压V_R比被测试IC 11的电源端子11B的电压V_SS上升时被测试IC 11开始误操作的电压低。例如选定为大约几mV，正常时无论短路开关14为接通、断开中的任何一种状态，运算放大器15A都持续输出H(高)逻辑。与此相反，异常时，电源端子11B的电压V_SS高于该比较电压V_R，运算放大器15A的输出逻辑值下降到L(低)逻辑。

每当从端子T_X1输入的测定信号S_MES(图2C)上升，则锁存电路15C读入运算放大器15A的输出状态H逻辑。因此，锁存电路15C从输出端子Q输出H逻辑，向门电路15D的一个输入端子提供H逻辑。向门电路15D的另一个输入端子输入测定信号S_MES，因此门电路15D只在测定信号S_MES处于H逻辑期间输出H逻辑的信号，而如果测定信号S_MES下降到L逻辑则输出L逻辑。

从控制部件15输出的信号被提供给延迟控制部件16。延迟控制部件16由“非”门16A、时间常数电路16B、阻止逆流二极管16C构成。在大电流流过被测试IC 11的状态下，测定信号SMES被维持在L逻辑。因此，该L逻辑的信号在延迟控制部件16中被极性反转到H逻辑，提供给短路开关14的门，所以短路开关14维持在接通状态。因此，在该状态下，流过被测试IC 11的大电流通过短路开关14流到共同电位点COM。

下面继续说明控制部件1 5和延迟控制部件16的操作。在控制部件15输出H逻辑的状态下，短路开关14被控制为断开状态。在该状态下，如果测定信号S_MES反转到L逻辑，则控制部件15的输出V_CON1下降到L逻辑。延迟控制部件16对该L逻辑信号进行极性反转，将时间常数电路16B的输入电位上升到H逻辑。其结果是，阻止逆流二极管16C由提供H逻辑的电压导通，对构成时间常数电路16B的电容器16D急速充电，延迟控制部件16的输出信号在反转到H逻辑的情况下，与测定信号S_MES下降到L逻辑同时，没有时间延迟地上升。

与此相反，在测定信号S_MES上升到H逻辑的情况下，控制部件15的输出上升到H逻辑。因此，构成延迟控制部件16的“非”门16A的输出下降到L逻辑，而二极管16C阻止此时被充电到构成时间常数电路16B的电容器的正电荷被吸入到“非”门16A，而是通过构成时间常数16B的电阻器缓慢放电。因此，通过将电阻器的电阻值设定为高电阻，可以使充电到电容器的电压V_CON2的降低如图2G所示缓慢变化。

这样，在将短路开关14控制为断开的模式中，进行延迟控制，使得施加到短路开关14的栅电极的控制电压V_CON2缓慢返回到零，从而可以在被测试IC 11的电源电流I_dd的状态从流过大电流的状态稳定到静止模式后，将短路开关14切换到断开状态。其结果，可以在抑制在电流检测电阻器R_i上产生大的电压的状态下，将短路开关14控制为断开状态，因此可以使控制部件15稳定操作。

在本发明中，还提出将短路开关14设置为多个如14₁～14_n的结构。通过这样将短路开关14设置为多个如14₁～14_n，可以减小在连接被测试IC 11的电源端子11B和短路开关14₁～14_n之间的配线上产生的电感分量。在短路开关14₁～14_n的数目为N个的情况下，电感分量可以是短路开关为一个的情况下的1/N。这样，由于可以减小电感分量，所以即使为了使被测试IC 11操作而使比较大的电流流过短路开关141～14n，也可以抑制因电感分量而引起的例如尖峰噪声等的产生，可以防止被测试IC 11损坏的事故。

图3示出配置多个短路开关14₁～14_n的结构。在本例中，在安装被测试IC 11的IC插座18的周围配置多个短路开关14₁～14_n，使各短路开关14₁～14_n的配线长度尽可能短。

电流检测电阻器R_i在图1所示的例子中设置R_i1和R_i2两个，将这两个电流检测电阻器R_i1和R_i2通过量程切换开关22A、22B选择性地连接到共同电位点COM。从端子T_X2和T_X3向该量程切换开关22A和22B的栅极施加量程信号1和量程信号2，通过将某一个控制为接通状态，将电流检测电阻器R_i1和R_i2选择性地连接到电源端子11B和共同电位点COM之间。

23表示代码变换部件，用于将量程信号1和量程信号2变换为适于提供给量程切换开关22A和22B的信号。量程信号1和量程信号2被输入电流测定部件13所设的存储器13C的输入端子D_Y、D_Z，将量程的选择状态存储到存储器13C中。24表示电平变换部件，用于将延迟控制部件16输出的控制电压V_CON2变换为写入到电流测定部件13所设的存储器13C中所用的信号。

电流测定部件13在本例中可以包括：AD变换器13B，用于对在电流检测电阻器R_i1、R_i2上产生的电压进行AD变换；存储器13C，用于取入该AD变换器13B进行AD变换过的电压值并存储；控制器13D，用于控制存储器13C和AD变换器13B。该控制器13D如图2所示，被施加多个开始信号S₁、S₂、S₃，通过该开始信号S₁、S₂、S₃将在电流检测电阻器R_i1或R_i2上产生的电压进行多次AD变换并取入。

取入到存储器13C的各样本数据被判定部件25读出，计算各样本的差。在该差值超过预定值的情况下，判定为流过电流检测电阻器R_i1或R_i2的电流值大，判定为次品。如果各样本值的差值小于设定值，则判定为流过电流检测电阻器R_i1或R_i2的电流值小，判定为合格品。该判定操作如图2所示，向被测试IC 11施加各种图案信号，在所有的静止模式实行。

在图2所示的测试周期T₁的静止模式中，在端子11B上产生的电压V_SS小，因此判定为合格品。

在测试周期T₂，在短路开关14₁～14_n返回到断开状态时，流过被测试IC 11的电流I_dd大于静止模式的电流值，因此电压V_SS急速上升，控制部件15检测出该电压V_SS的上升，输出L逻辑信号(图2F)，所以使短路开关14₁～14_n返回到接通状态，抑制电压V_SS的上升。在此情况下，向存储器13C的输入端子D_X写入H逻辑的信号ERR(图2I)，所以该信号ERR被读出的测试周期判定为不合格。

在测试周期T3，电源端子11B的电压VSS的上升率高于规定值，判定最终的电流值(电流经长时间稳定的值)大于规定值。

产业上的可利用性

如上所述，根据本发明，通过设置控制部件15和延迟控制部件16，并且设置多个短路开关，不会损坏被测试IC 11，可以安全地测定静止模式中的电流值。

此外，对静止模式中的电流增加进行多次AD变换并取入，求各样本的差值，从而求每次的增加量，以预测最终值，由于采用这种方法，所以从短路开关返回到断开状态的时刻开始，经过很短的时间即可判定是否合格。

因此，可以在短时间内测试大量IC，通过IC制造商的使用可发挥其效果。

Claims

1、一种IC测试装置，用于对IC进行测试，该IC交替地在消耗大电流的第一状态和消耗静止电流的第二状态之间运行，其中，根据静止电流的值判定被测试IC是合格产品还是不合格产品，从而进行所述测试，所述IC测试装置包括：

一个短路开关，与所述电流检测器并联；

所述IC测试装置的特征在于：

2、如权利要求1所述的IC测试装置，其特征在于，设置彼此并联的多个短路开关。

3、如权利要求1或2所述的IC测试装置，其特征在于，包括多个彼此并联的电流检测器，其中每个电流检测器都有一个与其电流检测电阻器串联的开关。

4、如权利要求1或2所述的IC测试装置，其特征在于，所述延迟控制部件使得所述短路开关在所述规定的时延期间逐渐从其接通状态转换到其断开状态。

5、如权利要求1或2所述的IC测试装置，其特征在于，

所述判定部件包括：

采样部件，用于以固定时间间隔对从所述电流检测部件测量的电压进行采样，以及

判断部件，如果该样本值的变化量等于或大于一个规定值，则将所述被测试IC判定为不合格产品，而如果所述样本值的变化量小于所述规定值，则将所述被测试IC判定为合格产品。

6、如权利要求1或2所述的IC测试装置，其特征在于，

所述电流测量部件在经过所述规定时延的时间段之后，测量所述电流检测电阻器两端所产生的电压。

7、如权利要求1所述的IC测试装置，其特征在于，

对所述控制部件施加一个电压和一个测量信号，所述电压是在所述被测试IC的电源端子与电流检测器之间的连接点的电压，所述测量信号交替地指定所述被测试IC的第一状态和第二状态，并且，所述控制部件产生一个输出信号，该输出信号用于指定下列两个状态之一：

一个接通控制状态，响应于所述测量信号被指定为所述被测试IC的第一状态而将所述短路开关切换到其接通状态，或者，

一个断开控制状态，响应于所述测量信号被指定为所述被测试IC的第二状态而将所述短路开关切换到其断开状态；并且，

对所述延迟控制施加所述控制部件的所述输出信号，并且控制所述短路开关在所述控制部件的输出信号指定所述接通控制状态时没有延迟地从其断开状态切换到其接通状态，或者控制所述短路开关在所述控制部件的输出信号指定所述断开控制状态时以所述规定的时延从其接通状态切换到其断开状态。

8、如权利要求7所述的IC测试装置，其特征在于，

所述控制部件包括：

第一装置，用于比较从所述连接点接收的电压与一个比较电压，并且产生一个输出信号，该输出信号用于指示下面两种情况之一：

当所接收电压大于一个比较电压时所接收电压的异常情况，或者

当所接收电压小于或等于所述比较电压时所接收电压的正常情况，

第二装置，响应于所述第一装置的输出信号和所述测量信号，用于产生一个控制电压作为所述控制部件的输出信号，该输出信号指定下列两种状态之一：

一个接通控制状态，用于在所述被测试IC的每一个第一状态下，以及在所述被测试IC的每一个第二状态下当所述第一装置的输出信号指示所述电压的异常情况时，控制所述短路开关切换到其接通状态，或者，

一个断开控制状态，用于在所述被测试IC的每一个第二状态下当所述第一装置的输出信号指示所述电压的正常情况时，控制所述短路开关切换到其断开状态。

9、如权利要求8所述的IC测试装置，其特征在于，所述比较电压被选择为一个低于阈值电压的电压，在该阈值电压下所述被测试IC开始误操作。