JP2001264395A - 半導体デバイス測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体デバイス測定にかかる複数の機器同士
を短時間で同期制御でき測定を効率的に行えること。 【解決手段】 信号発生器１１には、設定テーブル１３
ａが設けられ、発生出力する測定用信号の周波数範囲と
周波数ステップ、各周波数での出力レベルが格納され
る。送信機テスタ２１の設定テーブル２３ａには、測定
周波数が格納される。これらテーブル内容は測定開始前
に処理手段１からＧＰ−ＩＢインターフェース３を介し
コマンド転送で設定される。測定開始後、信号発生器１
１と無線機テスタ２１は、それぞれある周波数範囲での
動作を実行すると他方にトリガを送出して測定周波数を
ステップ単位で可変していき、半導体デバイスの特性を
設定した周波数範囲全域に渡り連続的に自動測定する。
各装置は、トリガの入力に基づき１つの手順を順次実行
していくため、短時間での特性測定を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
特性を測定する装置に係り、特に、信号発生器と信号測
定器を用い半導体デバイスに信号を供給しこの半導体デ
バイスの出力を得る測定の高速化が図れる半導体デバイ
ス測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイス、例えば、移動体通信機
器、ＩＴＳ等の、アンプ、ミキサ、スイッチなどの複合
デバイスは、半導体デバイス測定装置を用いて周波数ー
レベル特性等が測定される。図６は従来の半導体デバイ
スの測定装置を示すブロック図である。図示のように、
半導体デバイスの周波数ーレベル特性を測定するには、
パソコン等の処理装置５０と、信号発生器５１と、レベ
ルメータ５２が用いられ、これらがＧＰ−ＩＢインター
フェース５３で接続されたものが用いられている。

【０００３】処理装置５０は、信号発生器５１及びレベ
ルメータ５２にそれぞれ測定周波数を及びレベルの設定
情報をＧＰ−ＩＢコマンドで出力し、信号発生器５１は
設定された周波数及びレベルで信号を発生出力する。レ
ベルメータ５２は、同様に設定された周波数で被測定の
半導体デバイスの特性を測定し、レベル取得要求に対し
て測定したレベルを処理装置５０に出力する。

【０００４】処理装置５０は、特性測定に必要な周波数
（例えば１０ＭＨｚ〜３０００ＭＨｚまでの１０ＭＨｚ
ステップの３００回）分だけ信号発生器５１及びレベル
メータ５２の設定をＧＰ−ＩＢコマンドで設定する。こ
れにより、半導体デバイスの周波数ーレベル特性を所定
の周波数範囲に渡って自動測定することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の測定装置に
おいては、各装置間でのデータ転送が全て低速なＧＰ−
ＩＢコマンドを用いた構成であるため、設定コマンドの
転送時間、及びコマンドの解析に時間がかかり測定時間
の短縮化（測定の高速化）が図れなかった。上記例の場
合、各１つのコマンド転送に４０ｍｓｅｃかかったとす
ると、１つの周波数測定では、５回のコマンド転送だけ
で２００ｍｓｅｃかかることになる。

【０００６】現在、ＧＰ−ＩＢインターフェースの転送
速度が高速なものの例で説明すると、ＧＰ−ＩＢのコマ
ンドの転送時間が１コマンドあたり５ｍｓｅであり、コ
マンドに基づく装置の実行時間が１コマンド当たり１ｍ
ｓ以下で、３００データを得るまでの時間は、３００
（データ）×５（コマンド）×５（ｍｓ）＝約７．５
（ｓｅｃ）かかっていた。

【０００７】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、半導体デバイス測定にかかる複数の機
器同士を短時間で同期制御でき測定を効率的に行える半
導体デバイス測定装置の提供を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体デバイス測定装置は、測定用信号を
発生し半導体デバイスに出力する信号発生器１１と、前
記測定用信号の供給に基づく特性を測定する特性測定装
置２１とを用いて半導体デバイスの特性を測定する装置
において、前記信号発生器及び特性測定装置にはそれぞ
れ、互いに予め定められた測定動作を実行するための手
順を格納する手順格納手段１３，２３と、１つの手順を
実行する度に相手装置に対して次の手順の実行要求を示
すトリガを送出し、該トリガの入力に基づき相互に１つ
の手順の実行を繰り返させる同期手段１４，２４と、を
備えたことを特徴とする。

【０００９】また、前記信号発生器１１の手順格納手段
１３には、測定用信号の周波数範囲及び周波数間隔の情
報、及び測定用信号の出力レベルが格納され、前記特性
測定装置２１の手順格納手段２３には、測定周波数範囲
及び周波数間隔の情報が格納されることにより、前記ト
リガの送出の度に、設定された周波数範囲を所定の前記
周波数間隔で順次半導体デバイスの周波数ーレベル特性
を測定可能な構成にもできる。

【００１０】また、前記信号発生器１１と前記特性測定
装置２１の間には、相互の装置の測定特性に対応して、
送出された前記トリガを相手装置に対し所定のウェイト
を以て転送するトリガ信号制御装置３１を介設した構成
にもできる。

【００１１】また、前記信号発生器１１及び特性測定装
置２１の手順格納手段１３，２３に格納する手順の情報
を送出する処理装置１と、前記手順の情報を処理装置１
から前記信号発生器１１及び特性測定装置２１に転送す
るためのＧＰ−ＩＢインターフェース３を備えた構成と
しても良い。

【００１２】上記構成によれば、信号発生器１１と特性
測定装置２１は互いにトリガを送出し合って１つの手順
ずつ実行し半導体デバイスの特性を測定していく。各装
置は、トリガの入力に基づき手順格納手段１３，２３に
格納されている手順を１つずつ順次実行するため、コマ
ンド転送やコマンド解析の時間が不要で短時間での特性
測定が可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は、本発明
の半導体デバイス測定装置の構成例を示す図である。装
置は、処理装置１と、信号発生器１１と、特性測定装置
（送信機テスタ）２１によって構成されている。この実
施形態では、被測定物Ｗである半導体デバイスの周波数
ーレベル特性を測定する例を用いて説明する。半導体デ
バイスＤＵＴはテストフィクスチャに装着された状態で
信号ケーブルを介して信号発生器１１及び特性測定装置
（送信機テスタ）２１にそれぞれ電気的に接続される。

【００１４】図２は、各装置の内部構成を示すブロック
図である。処理装置１は、ＣＰＵ２及びＲＯＭ、ＲＡＭ
等を備えたパソコンで構成されており、信号発生器１１
及び送信機テスタ２１に対し、従来からのＧＰ−ＩＢイ
ンターフェース３に加え、トリガ用インターフェース４
を備えている。このトリガ用インターフェース４は、増
設スロットに装着されるパラレルＩ／Ｏインターフェー
スボードが用いられる。このパラレルＩ／Ｏは、ＣＰＵ
２の測定開始要求に基づき信号発生器１１に対してパル
ス状のトリガ（測定開始用トリガ）ＳＡを発生出力する
機能を有している。

【００１５】また、処理装置１は、測定開始前の時期に
ＧＰ−ＩＢインターフェース３を介して、測定条件に基
づく初期設定用の各種パラメータＳ０を信号発生器１１
及び送信機テスタ２１に送出し設定する。このパラメー
タとしては、特性測定を行う周波数帯域、測定周波数ス
テップ、各周波数でのレベル等がある。

【００１６】信号発生器１１は、半導体デバイスＷに対
して試験用の信号を供給する信号発生手段１２を備えて
いる。この信号発生手段１２は、手順格納手段１３に設
定された測定条件に基づき発生出力する信号が制御され
る。手順格納手段１３は、処理装置１から送出された初
期設定のパラメータＳ０に基づき、信号発生手段１２か
ら出力する信号の周波数、レベルを所定の周波数帯域で
所定の周波数ステップ毎に複数設定する。この設定内容
は設定テーブル１３ａに格納される。

【００１７】同期手段１４は、トリガ用インターフェー
ス（不図示）を備え、処理装置１からのトリガＳＡに基
づき、信号発生手段１２からの信号発生、即ち、測定開
始を制御する。また、測定開始後において同期手段１４
は、信号発生手段１２により設定した各周波数の信号を
出力する毎に、トリガ用インターフェースを介して送信
機テスタ２１にトリガ（周波数変更要求トリガ）ＳＢを
出力する。この後、送信機テスタ２１側からのトリガ
（レベル取得済トリガ）ＳＣを受信する毎に、設定テー
ブル１３ａに設定された信号の周波数とレベルを各周波
数ステップ毎に順次読み出して信号発生手段１２に出力
することを繰り返す。

【００１８】送信機テスタ２１は、半導体デバイスＷの
周波数ーレベル特性を測定する信号測定手段２２を備え
ている。この信号測定手段２２は、手順格納手段２３に
設定された測定条件に基づき測定周波数別のレベルを測
定する。手順格納手段２３は、処理装置１から送出され
た初期設定のパラメータＳ０に基づき、信号測定手段２
２で測定する信号の周波数を所定の周波数帯域で所定の
周波数ステップ毎に複数設定する。この設定内容は設定
テーブル２３ａに格納される。

【００１９】同期手段２４は、トリガ用インターフェー
ス（不図示）を備え、信号発生器１１からのトリガ受信
に基づき、信号測定手段２２での測定開始を制御する。
また、測定開始後において同期手段２４は、信号測定手
段２２が各周波数の信号を測定する毎に、トリガ用イン
ターフェースを介して信号発生器１１にトリガ（レベル
取得済トリガ）を出力する。この後、信号発生器１１側
からのトリガ（周波数変更要求トリガ）を受信する毎
に、設定テーブル２３ａに設定された信号の周波数を各
周波数ステップ毎に順次読み出して信号測定手段２２に
出力することを繰り返す。なお、上記レベル取得済トリ
ガ、及び周波数変更要求トリガは、トリガの機能の説明
の便宜上付けたものであって、単に単パルスのトリガ信
号である。

【００２０】図３は、上記設定テーブル１３ａ，２３ａ
の設定内容を示す図である。（ａ）は信号発生器１１の
設定テーブル１３ａの内容、（ｂ）は特性測定装置（送
信機テスタ）２１の設定テーブル２３ａの内容である。
（ａ）に示す信号発生器１１の設定テーブル１３ａに
は、図２のように処理装置１からＧＰ−ＩＢインターフ
ェース３を介して初期設定の各パラメータが設定され
る。図３の例では、発生する信号が１０ＭＨｚ〜３００
０ＭＨｚまでの周波数範囲で、１０ＭＨｚステップで設
定される。同時に各ステップ周波数にはそれぞれ所望す
る信号レベルが格納される。これにより信号発生器１１
は１０ＭＨｚを開始時の出力周波数として１０ＭＨｚス
テップで３０００ＭＨｚまで３００回、周波数及びレベ
ルを可変して出力する。

【００２１】（ｂ）に示す送信機テスタ２１の設定テー
ブル２３ａにも、図２のように処理装置１からＧＰ−Ｉ
Ｂインターフェース３を介して初期設定のパラメータが
設定される。ここで、信号発生器１１と同じ周波数範囲
（１０ＭＨｚ〜３０００ＭＨｚ）及び周波数ステップ
（１０ＭＨｚステップ）が設定される。これにより送信
機テスタ２１は１０ＭＨｚを測定開始の周波数として１
０ＭＨｚステップで３０００ＭＨｚまで３００回、周波
数を可変した状態で半導体デバイスＷの出力レベルを測
定する。

【００２２】図３のように、信号発生器１１からは各周
波数での信号発生の都度、送信機テスタ２１に対して周
波数変更要求トリガＳＢ-1〜ＳＢ-300を出力する。送信
機テスタ２１は、各周波数でのレベル測定後に信号発生
器１１に対してレベル取得済トリガＳＣ-1〜ＳＣ-300を
出力する。測定で得られたレベルは、設定テーブル２３
ａで対応する測定周波数のエリアに順次格納される。こ
の他、送信機テスタ２１には設定テーブル２３ａと別に
格納手段を設けて格納しておくこともできる。測定終了
後、測定で得られた各周波数別のレベルは、所定のデー
タインターフェース（ＧＰ−ＩＢ等）を介して処理装置
１のデータ格納手段７に転送される。

【００２３】図４は、上記構成による測定動作を示すフ
ローチャートである。測定開始で処理装置１が測定開始
のトリガＳＡを出力すると、信号発生器１１は設定テー
ブル１３ａに格納されている開始時の周波数及びレベル
を信号発生手段１２に設定する。信号発生手段１２は、
この周波数及びレベルの信号を発生出力する（ＳＰ
１）。送信機テスタ２１は、信号発生器１１から出力さ
れたトリガＳＢの入力に基づき、設定テーブル２３ａに
格納されている開始時の周波数を信号測定手段２２に設
定する。信号測定手段２２は、この周波数における半導
体デバイスＷの出力レベルを測定する（ＳＰ２）。上記
により測定開始周波数（１０ＭＨｚ）における特性測定
が行われる。

【００２４】次に、信号発生器１１は送信機テスタ２１
からのトリガＳＣが入力される都度、設定テーブル１３
ａに格納されている次の周波数（２０ＭＨｚ）及びレベ
ルで信号発生させる。また、送信機テスタ２１は、信号
発生器１１のトリガＳＢが入力される都度、設定テーブ
ル２３ａに格納されている次の周波数（２０ＭＨｚ）で
の半導体デバイスＷの出力レベルを測定する。以降、信
号発生器１１と送信機テスタ２１との間で互いにトリガ
ＳＢ、ＳＣの入力によって最後の設定周波数（３０００
ＭＨｚ）に至るまで、合計３００回、１０ＭＨｚステッ
プでの特性測定が自動実行される（ＳＰ３）。このよう
に、トリガの送受のみで信号発生器１１と送信機テスタ
２１同士を短時間で同期して測定動作させることがで
き、高速測定が可能となる。

【００２５】上記説明では、送信機テスタ２１は、測定
したレベルを測定後にまとめて処理装置１に転送する構
成としたが、これに限らず、各測定周波数でのレベルを
取得した都度、処理装置１に転送する構成にもできる。

【００２６】（第２実施形態）図５は、本発明の第２実
施形態を示すブロック図である。図示のように、この実
施形態では、信号発生器１１と送信機テスタ２１との間
でやりとりされるトリガをトリガ信号制御装置３１を用
いてタイミング制御する構成を付加したものである。処
理装置１によりＧＰ−ＩＢコマンドを用いて信号発生器
１１及び送信機テスタ２１の設定テーブル１３ａ、２３
ａに初期設定パラメータを格納する構成は前述同様であ
る。

【００２７】トリガ信号制御装置３１は、信号発生器１
１から出力されるトリガ（周波数変更要求トリガ）ＳＢ
の入力後、所定のウェイト時間を以て送信機テスタ２１
に出力する。このウェイト時間は信号発生器１１におい
て、信号発生後、出力が安定するにかかる時間に相当す
る。また、送信機テスタ２１から出力されるトリガ（レ
ベル取得済トリガ）ＳＣに対しても所定のウェイト時間
を以て信号発生器１１に出力する。このウェイト時間は
送信機テスタ２１において、測定開始後、レベルを安定
して取得するにかかる時間に相当する。

【００２８】このように、トリガ信号制御装置３１を設
ける構成により、信号発生器１１と、送信機テスタ２１
それぞれの動作を安定した状態での測定が可能となる。
ところで、このトリガ信号制御装置３１は、汎用のパソ
コンや、ＰＬＣ(Programmable controller) を用いるこ
とができる。また、処理装置１のパソコンを用いる事も
できる。この場合、処理装置１は、測定開始前にＧＰ−
ＩＢにより信号発生器１１と、送信機テスタ２１に対し
て初期設定のコマンドを送出する制御を実行し、測定開
始後には、信号発生器１１と送信機テスタ２１の間でや
りとりされるトリガにウェイトをかける制御を実行す
る。

【００２９】上記実施形態で説明した信号発生器１１と
しては、例えばスぺクトラムアナライザのＴＧ（トラッ
キングジェネレータ）を使用する事ができる。これによ
り、デジタル変調信号を発生し半導体デバイスＷに出力
することもできる。ここで、測定時において信号発生器
１１と送信機テスタ２１はＧＰ−ＩＢコマンドをやりと
りしないため、上記デジタル変調特性を測定することが
できる。また、特性測定装置２１は送信機テスタの他
に、レベルメータやネットワークアナライザ、スペクト
ラムアナライザを用いることができ、必要な測定項目に
合わせた機器を選択して用いればよい。特に、スペクト
ラムアナライザを用いたデジタル変調特性測定時におい
てはネットワークアナライザ等では扱えないデジタル変
調特性（隣接チャネル漏洩特性等）が測定可能となる。

【００３０】そして、上記実施形態における測定装置に
よれば、トリガの実行時間が１コマンドあたり１ｍｓｅ
ｃ以下であり、３００データを得るまでの時間は、（３
００（データ）×２（トリガ）×１（ｍｓ以下））＋
（３コマンド×５（ｍｓ））＝約０．６（ｓｅｃ）以下
となり、従来に比して十分短時間で測定することができ
るようになる。上記３コマンドとは、初期設定時に信号
発生器１１と送信機テスタ２１に送出される２個のＧＰ
−ＩＢコマンドと、レベルデータ転送時の１コマンドを
示す。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、個別に設けられる信号
発生器と特性測定装置には、それぞれ手順格納手段が設
けられ、トリガの入力により予め格納された手順を１つ
ずつ順次実行できる。これらの装置は、互いにトリガを
送出し合って１つの手順ずつ実行し半導体デバイスの特
性を測定していくため、トリガの転送及び解析の時間が
不要で短時間で特性測定が可能となる。

【００３２】半導体デバイスの周波数ーレベル特性を測
定する場合には、手順格納手段に測定しようとする周波
数範囲と周波数間隔を基本として設定しておくことによ
り、トリガ入力の都度、この周波数範囲内で所定の周波
数間隔をもって順次測定信号の出力及びレベル測定が行
え、周波数を可変させての連続した測定動作を自動的に
かつ短時間で行えるようになる。また、トリガ信号制御
装置を設けて両装置間でやりとりされるトリガにウェイ
トをかける構成とすれば、各装置の測定特性に合わせて
測定用信号の送出及びレベル取得がいずれも安定した時
期の値を測定できるようになり、測定時間の短縮化と共
に測定精度の向上を図れるようになる。また、手順格納
手段に格納する手順は、処理装置からＧＰ−ＩＢインタ
ーフェースを介して転送することができ、測定開始前に
おいては既存のコマンド転送を用いる事もできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体デバイス装置の構成例を示す
図。

【図２】第１実施形態における各装置の内部構成を示す
ブロック図。

【図３】設定テーブルの内容を示す図。

【図４】測定処理内容を示すフローチャート。

【図５】第２実施形態における装置構成を示すブロック
図。

【図６】従来の半導体デバイスの測定装置を示すブロッ
ク図。

【符号の説明】

１…処理装置、２…ＣＰＵ、３…ＧＰ−ＩＢインターフ
ェース、４…トリガ用インターフェース、７…データ格
納手段、１１…信号発生器、１２…信号発生手段、１３
…手順格納手段、１３ａ…設定テーブル、１４…同期手
段、２１…特性測定装置、２２…信号測定手段、２３…
手順格納手段、２３ａ…設定テーブル、２４…同期手
段、３１…トリガ信号制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古田 経夫 東京都港区南麻布五丁目10番27号 アンリ ツ株式会社内 Ｆターム(参考） 2G003 AE03 AG17 AH01 AH04 2G032 AA03 AA07 AA08 AB01 AD04 AG01 9A001 BB03 BB04 CC02 JJ45 KK37 LL05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定用信号を発生し半導体デバイスに出
   力する信号発生器（１１）と、前記測定用信号の供給に
   基づく特性を測定する特性測定装置（２１）とを用いて
   半導体デバイスの特性を測定する装置において、 前記信号発生器及び特性測定装置にはそれぞれ、 互いに予め定められた測定動作を実行するための手順を
   格納する手順格納手段（１３，２３）と、 １つの手順を実行する度に相手装置に対して次の手順の
   実行要求を示すトリガを送出し、該トリガの入力に基づ
   き相互に１つの手順の実行を繰り返させる同期手段（１
   ４，２４）と、を備えたことを特徴とする半導体デバイ
   ス測定装置。
2. 【請求項２】 前記信号発生器（１１）の手順格納手段
   （１３）には、測定用信号の周波数範囲及び周波数間隔
   の情報、及び測定用信号の出力レベルが格納され、 前記特性測定装置（２１）の手順格納手段（２３）に
   は、測定周波数範囲及び周波数間隔の情報が格納される
   ことにより、 前記トリガの送出の度に、設定された周波数範囲を所定
   の前記周波数間隔で順次半導体デバイスの周波数ーレベ
   ル特性を測定可能な半導体デバイス測定装置。
3. 【請求項３】 前記信号発生器（１１）と前記特性測定
   装置（２１）の間には、相互の装置の測定特性に対応し
   て、送出された前記トリガを相手装置に対し所定のウェ
   イトを以て転送するトリガ信号制御装置（３１）を介設
   した請求項１記載の半導体デバイス測定装置。
4. 【請求項４】 前記信号発生器（１１）及び特性測定装
   置（２１）の手順格納手段に格納する手順の情報を送出
   する処理装置（１）と、 前記手順の情報を前記処理装置から前記信号発生器及び
   特性測定装置に転送するためのＧＰ−ＩＢインターフェ
   ース（３）を備えた請求項１記載の半導体デバイス測定
   装置。