JP2002090414A - 半導体試験装置 - Google Patents

半導体試験装置

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JP2002090414A
JP2002090414A JP2000285245A JP2000285245A JP2002090414A JP 2002090414 A JP2002090414 A JP 2002090414A JP 2000285245 A JP2000285245 A JP 2000285245A JP 2000285245 A JP2000285245 A JP 2000285245A JP 2002090414 A JP2002090414 A JP 2002090414A
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sense
voltage
relay
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Yasuhiko Saito
泰彦 齋藤
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Advantest Corp
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Advantest Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自己診断機能のセンス・リレーを大幅に削減
した半導体試験装置。 【解決手段】 1対のフォースラインとセンスライン
をPEボードで分岐し、フォースラインで複数の測定ピ
ンにそれぞれのフォース・リレーを介して順次に定電流
が供給され、測定ピンの電圧をそれぞれのセンス・リレ
ーを介してセンスラインでDC測定回路に帰還させて電
圧を順次に測定する測定ピン構成グループを有し、各測
定ピンでの電圧を自己診断する装置であって、それぞ
れのセンス・リレーに換えて、フォースラインとセンス
ラインとの間に1つのセンス・リレーを設け、1つの
センス・リレーと各測定ピンとの間の内部抵抗値を測定
する内部抵抗値測定手段を設け、内部抵抗値とフォー
スラインに流れる電流値との積の値を補正値とし、各測
定ピンの電圧を測定するときに1つのセンス・リレー点
での電圧値と補正値とを加減算する演算手段を設けた自
己診断機能。

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、自己診断機能回
路の部品点数を削減し、回路構成や回路面積を縮小化
し、MTBF(平均故障間隔)やプログラム開発の効率
等の向上を図った半導体試験装置に関する。
【0002】
【従来の技術】始めに半導体試験装置の概略について説
明する。半導体集積回路の試験には、ファンクショナル
試験( Functional Test)とDC試験( DC Test)とが
ある。ファンクショナル試験とは、被試験デバイス( D
evice Under Test:以後、「DUT」という)の入力論
理に対する出力論理やAC特性のタイミングを測定する
ものである。一方、DC試験とは、DUTの入出力電流
や入出力電圧などのDC特性を試験するものである。D
C試験には、電流印加電圧測定(ISVM)や電圧印加
電流測定(VSIM)や電圧測定(MVM)の機能があ
る。図2に、半導体試験装置の基本的な構成図を示す。
【0003】先ずファンクショナル試験について説明す
る。ファンクショナル試験時には、図2において、ドラ
イバ5とDUT9との間のスイッチS3はオン(接続)
し、スイッチS1、S2、S4及びS5はオフ(遮断)
している。テストプロセッサ1は、テスタ・バスにより
各ユニットに制御信号を与え、装置全体の制御を行う。
つまり制御部の動作を行う。パターン発生器2は、DU
T9に与える印加パターンとパターン比較器7に与える
期待値パターンとを生成する。タイミング発生器3は、
装置全体のテストタイミングをとるためにタイミングパ
ルス信号を発生して、パターン発生器2、波形整形器4
やパターン比較器7等に与え、テストのタイミングをと
る。
【0004】波形整形器4は、パターン発生器2からの
印加パターン信号をテスト信号波形に整形しドライバ5
に与える。ドライバ5は、プログラマブルであるハイレ
ベルのViH電源10及びローレベルのViL電源11
からのリファレンス電圧を供給されて、DUT9の各ピ
ンの規定電圧に適合する電圧のテスト信号にしてDUT
9に印加する。なお、ドライバ5には、図示していない
が、出力側にスイッチを設けてテスト信号の印加時には
オンし、応答信号を受けるときはオフしている。
【0005】DUT9からの応答信号は、コンパレータ
6で電圧比較される。コンパレータ6の比較電圧、つま
り、VOH12及びVOL13の電源も所定の範囲で電
圧が可変できるプログラマブル電源である。また、コン
パレータ6は、図示していないが、入力側にスイッチを
設けてテスト信号の印加時にはオフし、応答信号を受け
るときはオンしている。コンパレータ6は、その比較結
果の論理信号をパターン比較器7に与える。
【0006】パターン比較器7は、コンパレータ6から
の試験結果の論理パターンとパターン発生器2からの期
待値パターンとを論理比較して一致・不一致を検出し、
DUT9の良否判定を行う。不良の場合にはフェイルメ
モリ8に情報を与え、パターン発生器2からの情報と共
に記憶させ、後に不良解析が行われる。
【0007】次に、DC試験について簡単に説明する。
DUT9のDC試験時には、図2において、ドライバ5
とDUT9との間のスイッチS3はオフにし、スイッチ
S4とS5はオンにしている。つまり、DUT9はDC
測定回路15と接続される。電送路の16はフォースラ
イン(Force Line)であり、17はセンスライン(Sens
e Line)である。フォースライン16はDC測定回路1
5の定電流電源や定電圧電源からDUT9に実際の電流
が流れる電送路である。センスライン17は出力電圧や
出力電流を検出するための電送路である。
【0008】DUT9のDC試験時には、DC測定回路
15からフォースライン16を介して定電流もしくは定
電圧がDUT9の必要な端子に印加される。そのときの
各DUT9端子の電圧もしくは電流がセンスライン17
を介してDC測定回路15に電送され、それぞれ電圧測
定もしくは電流測定を行う。この測定値が許容範囲か否
かによって、良否が判定される。
【0009】ところで半導体試験装置においては、試験
データを保証するために試験の事前あるいは必要なとき
に自己診断を行う自己診断機能を備えている。つまり、
上述した試験機能以外に自己診断機能・自己調整機能を
有している。そのために多くの部品が使用されている。
この自己診断には、ハード面でDUT9に印加するテス
ト信号がドライバ5より正しい電圧レベルで出力されて
いるか、DUT9の出力信号測定するコンパレータ6が
正しく動作しているか等を、DC測定回路15を用いて
自己診断し、自己調整している。
【0010】この個々の測定ピンについての自己診断の
動作を説明する。例として、初めにドライバ5の出力電
圧が正しいか否かを診断する。そこでスイッチS3をオ
フにし、センスライン17のスイッチS2をオンにし
て、基準電源ViH10もしくはViL11を変化させ
て出力したドライバ5の出力電圧、つまり、A点の電圧
をDC測定回路15で測定して良否を判断する。コンパ
レータ6の自己診断は、A点の電圧でコンパレータ6が
正しく反転するかを基準電源VOH12もしくはVOL
13を変化させて判断する。
【0011】上述したドライバ5やコンパレータ6等を
含むプリント基板を、ピンエレクトロニクス・ボード
( Pin Electronics Board;以後、「PEボード」とい
う)という。図3に、PEボード22の詳細図を示す。
PEボード22は、ピン・カード(Pin Card)ともい
う。ドライバ5やコンパレータ6等はDUT9の近くに
設けることが望ましく、このPEボード22は、半導体
試験装置のテストヘッド20の内部に組み込まれ、DU
T9のソケットが組み込まれたDUT測定用ボード21
と隣接している。
【0012】図3に示すように、PEボード22には測
定ピンが数多く配置されている。例えば、4グループ程
度の複数の測定ピン構成グループに分割されており、そ
の1つの測定ピン構成グループを図3に示している。測
定ピン構成グループは、最小ピン構成グループであり、
その測定ピン数、測定ピンi(i=1〜n)のn数は2
0前後である。そして測定ピン構成グループは、1本の
フォースライン16及びセンスライン17を用い、PE
ボード22で分岐して順次に測定するように構成されて
いる。
【0013】そして、自己診断を行うために各測定ピン
i毎にスイッチS1i(i=1〜n)及びスイッチS2
i(i=1〜n)を設けている。つまり、測定ピン構成
グループの測定ピンが20ピンとすると、その2倍の4
0個のスイッチを自己診断用として必要としている。こ
こで、スイッチS1iやスイッチS2iは、オン・オフ
の動作であるので、通常、リレー( Relay)を用いてい
る。そこで、以後、フォースライン16に挿入されてい
るスイッチS1iをフォース・リレーS1iと言い、セ
ンスライン17に挿入されているスイッチS2iをセン
ス・リレーS2iと言うことにする。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体試験装置
でも、充分にDUT9の試験ができ、自己診断や自己調
整をすることができる。しかしながら、部品点数が多い
ということは、その分、基板上の部品専有面積が増大
し、そしてその部品に対する制御周辺回路も必要であ
り、更に制御信号ライン、信号ラインやガードライン等
のパターン占有率も上昇する。そして、その部品関連の
消費電力が発生し、その発熱による冷却の問題も生じて
くる。更に、部品点数が増大すると、MTBF(平均故
障間隔)も悪化してくる。
【0015】この発明は、自己診断機能回路のセンス・
リレーS2iの数量を大幅に削減して測定ピン構成グル
ープ毎に1つのセンス・リレーS2とする。先の例で、
nが20であるとセンス・リレーS2iも20個必要で
あったものが1つにでき、19個のセンス・リレーを削
減することができる。1枚のPEボードに4組の測定ピ
ン構成グループがあるとすると、その4倍の76個のセ
ンス・リレーが削減される。このように、回路構成や基
板上の回路専有面積を縮小化し、MTBFの向上や制御
ソフトに関するプログラム開発を効率化して、上記の問
題点を解決する半導体試験装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、1つのセンス・リレーS2と各測定ピ
ンとの間の内部抵抗値をそれぞれ測定して記憶し、この
内部抵抗を流れる電流値と内部抵抗値との積を補正電圧
値とし、各測定ピンの電圧測定時にはセンス・リレーS
2での測定電圧値と補正電圧値の和もしくは差をその測
定ピンの電圧値とする。
【0017】フォース・リレーS1i及びセンス・リレ
ーS2には、どの種類のリレーを用いてもよい。例え
ば、メカタイプのリード・リレー(Lead Relay)や半導
体のフォトモスリレー( Photo MOS Relay)等がある。
抵抗値の電流に対する直線性からみるとメカタイプがよ
いが、大きさによる基板上の専有面積の削減や故障率か
らみると半導体タイプが格段によく、フォトモスリレー
が最適である。この発明では、リレーを自己診断機能に
用いるのでフォトモスリレーを用いる。
【0018】発明の構成について述べる。第1発明は基
本的な発明である。つまり、装置本体のDC測定回路
から1対のフォースラインとセンスラインをテストヘッ
ドに配線してテストヘッドのピンエレクトロニクス・ボ
ードで分岐し、該1本のフォースラインで複数の測定ピ
ンにそれぞれのフォース・リレー(S1i)を介して順
次に定電流が供給され、該測定ピンの電圧をそれぞれの
センス・リレー(S2i)を介して該1本のセンスライ
ンでDC測定回路に帰還させて電圧を順次に測定する測
定ピン構成グレープを複数有して、各測定ピンでの電圧
を自己診断する自己診断機能を有する半導体試験装置で
あって、上記それぞれのセンス・リレー(S2i)に
換えて、上記フォースラインと上記センスラインとの間
に1つのセンス・リレー(S2)を設け、上記1つの
センス・リレー(S2)と各測定ピンとの間の内部抵抗
値を測定する内部抵抗値測定手段を設け、上記内部抵
抗値と上記フォースラインに流れる電流値との積の値を
補正電圧値とし、各測定ピンの電圧を測定するときに上
記1つのセンス・リレー(S2)の点での電圧値と上記
補正電圧値とを加減算する演算手段を設け、各測定ピ
ン毎に設けていたセンス・リレーを1つのセンス・リレ
ーに置き換えた自己診断機能を具備する半導体試験装置
である。
【0019】第2発明は、第1発明で用いるリレーはこ
の発明に最適であるフォトモスリレーであることを明記
したものである。つまり、第1発明で用いるフォース・
リレー(S1i)及びセンス・リレー(S2)はフォト
モスリレー( Photo MOS Relay)である半導体試験装置
である。
【0020】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に基づ
き図面を参照して説明する。図1に本発明の一実施例の
構成図を示す。従来の構成図である図3とに相違点は、
各測定ピンi(i=1〜n)毎に有ったセンス・リレー
S2i(i=1〜n)を、1つのセンス・リレーS2に
置き換えたことにある。1つのセンス・リレーS2は、
フォースライン16及びセンスライン17を測定ピン構
成グループの各測定ピンiに分岐する点で、フォースラ
イン16とセンスライン17との間に配置するのが望ま
しい。このセンス・リレーS2を配置した点をB点とす
る。
【0021】図1において、例えば、フォース・リレー
S11とセンス・リレーSとをオンして電圧測定したB
点の電圧が測定ピン1のA点の電圧とは限らない。A点
とB点との間に主にフォース・リレーS11による内部
抵抗があり、電位差が生じ、正確な測定が行えないので
ある。そこで、この内部抵抗値を測定して補正電圧値を
求め、この補正電圧値と測定したB点の電圧値とを加算
もしくは減算してA点の正しい電圧値を求める。ここ
で、加算する場合はフォースライン16の電流がA点か
らB点方向に流れるときであり、減算する場合はフォー
スライン16の電流がB点からA点方向に流れるときで
ある。
【0022】内部抵抗値を求めるには、フォースライン
16に定電流を流し、B点の電圧をセンスライン17を
介してDC測定回路15で測定し、A点の電位をコンパ
レータ6で測定し、A点の電圧とB点の電圧の差を定電
流値で除算して求める。A点の電圧は、コンパレータ6
の基準電源VOH12もしくはVOL13を変化させて
出力信号が反転するときの基準電源の電圧である。
【0023】フォース・リレーS1iが、例えばメカタ
イプのリード・リレーであるとすると受動素子であるの
で、抵抗値は電流に対して線形である。よって1種類の
定電流の測定で求まる。定電流として1mAを流し、その
ときのDC測定回路15で測定したB点の電圧をVDC1m
A とし、コンパレータ6で測定したA点の電圧をVCP1m
A とすると、内部抵抗R1は、 R1=(VCP1mA−VDC1mA)/1mA となる。
【0024】フォース・リレーS1iが、例えば半導体
タイプのフォトモスリレーであるとするとアクティブ素
子であるので、抵抗値は電流に対して線形でなくなる。
そこで2種類の定電流の測定で求める。定電流として1
μA 及び20mAとを流し、そのときのDC測定回路15
で測定したB点の電圧をVDC1μA及びVDC20mAとし、コ
ンパレータ6で測定したA点の電圧をVCP1μA及びVCP
20mAとすると、内部抵抗R2は近似的に、 R2={(VCP20mA−VDC20mA)−(VCP1μA−VDC1μA)}
/(20mA−1μA) となる。自己診断機能に用いるので、この値で充分であ
る。
【0025】この内部抵抗を求める手段を内部抵抗値測
定手段という。自己診断では、演算手段でこの内部抵抗
値を用いて補正電圧値を求め、各測定ピン、つまりA点
の電圧値を測定するときには1つのセンス・リレーS2
の点、つまりB点の電圧値に補正電圧値を加減算して求
める。
【0026】この発明の目的の1つは、回路構成や回路
の専有面積を縮小化してより集積度を高めて小型化し、
更にMTBFを向上させることである。よって、フォー
ス・リレーS1iやセンス・リレーSには、フォトモス
リレーを用いるのが最適である。
【0027】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明
は、自己診断用のセンス・リレーを大幅に削減した半導
体試験装置である。よって、リレー及びリレー制御用周
辺回路を簡素化することができ、MTBFが向上した。
また、自己診断機能及び自己調整機能プログラムのリレ
ー制御プログラムが簡素化されてプログラム開発が効率
化した。
【0028】また、回路設計面積が縮小化し、消費電力
も削減され、消費電力による熱の発生を押さえて冷却効
率が向上した。更に、部品点数の削減によりコストが削
減された。このように、種々の効果が発生し、実用に際
し、その技術的効果や経済的効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成図である。
【図2】半導体試験装置の基本的な構成図である。
【図3】従来技術の構成図である。
【符号の説明】
1 テストプロセッサ 2 パターン発生器 3 タイミング発生器 4 波形整形器 5 ドライバ 6 コンパレータ 8 フェイルメモリ 9 被試験デバイス(DUT) 10 ViH電源 11 ViL電源 12 VOH電源 13 VOL電源 15 DC測定回路 16 フォースライン( Force Line) 17 センスライン( Sense Line) 20 テストヘッド( Test Head) 21 DUT測定用ボード 22 ピンエレクトロニクス・ボード(PEボード) S1、S1i(i=1〜n) フォース・リレー( F
orce Relay) S2、S2i(i=1〜n) センス・リレー( Sen
se Relay)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 装置本体のDC測定回路から1対のフォ
    ースラインとセンスラインをテストヘッドに配線してテ
    ストヘッドのピンエレクトロニクス・ボードで分岐し、
    該1本のフォースラインで複数の測定ピンにそれぞれの
    フォース・リレーを介して順次に定電流が供給され、該
    測定ピンの電圧をそれぞれのセンス・リレーを介して該
    1本のセンスラインでDC測定回路に帰還させて電圧を
    順次に測定する測定ピン構成グレープを複数有して、各
    測定ピンでの電圧を自己診断する自己診断機能を有する
    半導体試験装置において、 上記それぞれのセンス・リレーに換えて、上記フォース
    ラインと上記センスラインとの間に1つのセンス・リレ
    ーを設け、 上記1つのセンス・リレーと各測定ピンとの間の内部抵
    抗値を測定する内部抵抗値測定手段を設け、 上記内部抵抗値と上記フォースラインに流れる電流値と
    の積の値を補正電圧値とし、各測定ピンの電圧を測定す
    るときに上記1つのセンス・リレー点での電圧値と上記
    補正電圧値とを加減算する演算手段を設け、 各測定ピン毎に設けていたセンス・リレーを1つのセン
    ス・リレーに置き換えた自己診断機能を具備することを
    特徴とする半導体試験装置。
  2. 【請求項2】 フォース・リレー及びセンス・リレーは
    フォトモスリレー(Photo MOS Relay)であることを特
    徴とする請求項1記載の半導体試験装置。
JP2000285245A 2000-09-14 2000-09-14 半導体試験装置 Withdrawn JP2002090414A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003347373A (ja) * 2002-05-24 2003-12-05 Agilent Technol Inc ウエハ上の回路を試験するシステム及び方法
JP2008203073A (ja) * 2007-02-20 2008-09-04 Yokogawa Electric Corp 半導体試験装置
JP2010216921A (ja) * 2009-03-16 2010-09-30 Advantest Corp 試験装置およびキャリブレーション方法

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