JP2003057293A - 半導体装置及びその試験方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ダイオードの電流−電圧特性から当該半導体装
置の実温度を検出できるようにすると共に、サーミスタ
を使用することなく温度雰囲気を把握できるようにす
る。 【解決手段】 所定の目的温度に昇降温されて、温度が
測定されるモニタ用の半導体装置１００において、温度
測定用のダイオード２１と、このダイオード２１の一端
に接続された入力端子１３と、ダイオード２１の他端に
接続された接地端子１１とを備え、当該半導体装置１０
０は目的温度に昇降温されると共に、入力端子１３と接
地端子１１間には定電流が流され、入力端子１３と接地
端子１１間の定電流及び電圧が測定されるものである。
測定された定電流及び電圧から、ダイオード２１の電流
−電圧特性を検出でき、この電流−電圧特性から当該半
導体装置１００の実温度を検出できる。

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、所定の温度に昇
降温しながら、トランジスタの動作を試験するロジック
ＬＳＩ等に適用して好適な半導体装置及びその試験方法
に関するものである。詳しくは、ダイオードの電流−電
圧特性を測定して温度を検出できるようにし、試験の温
度雰囲気を目的温度に一致させてから所定の半導体装置
を試験できるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の信頼性向上の要求は
ますます高まりつつある。これに伴って、半導体装置を
昇降温させて、そのトランジスタ動作の試験を行うこと
が必要不可欠な状況となりつつある。

【０００３】このような半導体装置の昇降温試験は、予
め、試験装置内にサーミスタと呼ばれる温度測定器を配
置し、次に、所定の温度供給手段によって試験装置内を
昇降温させ、その後、サーミスタの温度−抵抗特性から
当該サーミスタの実温度を検出するようになされる。サ
ーミスタの実温度が試験の目的温度、例えば８０±３℃
の範囲内にある場合には、このサーミスタを試験装置か
ら取り出すと共に、試験に供される半導体装置を試験装
置内に配置し、試験を開始するようになされる。また、
サーミスタの実温度が８０±３℃の範囲外にある場合に
は、このサーミスタの実温度を基にして、試験装置内の
温度が８０±３℃に入るように調整する。

【０００４】図６は従来例に係るサーミスタ９０の構成
例を示す断面図である。このサーミスタ９０は、抵抗部
９２と、半導体装置用のリードフレーム９４と、抵抗部
９２を樹脂封止するパッケージ９６とを備え、この抵抗
部９２の両端はリードフレーム９４の端子９８Ａ及び９
８Ｂにそれぞれ接合するようになされている。

【０００５】抵抗部９２の温度と抵抗値の相関は、所定
の温度範囲内、例えば２０〜９０℃の範囲で予め確認さ
れており、抵抗部９２の抵抗値を測定して、その温度を
検出するようになされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来方式の
半導体装置の試験方法では、温度測定用のサーミスタ９
０を組み立てる場合、抵抗部９２の両端と、リードフレ
ーム９４の端子９８Ａ及び９８Ｂとを手作業で接合する
必要があり、この接合作業には多くの時間と手間を要し
た。特に、小さなパッケージ９６を備えるサーミスタ９
０の組立作業は極めて困難であり、この作業には高度な
接合スキルが必要であった。

【０００７】また、サーミスタ９０の抵抗部９２はリー
ドフレーム９４の端子９８Ａ及び９８Ｂとのみ接合され
ていたので、これら端子９８Ａ及び９８Ｂのどれか１つ
でも欠損した場合には、サーミスタ９０を新たに作成す
る必要があった。

【０００８】そこで、この発明はそのような問題を解決
したものであって、ダイオードの電流−電圧特性から当
該半導体装置の実温度を検出できるようにすると共に、
サーミスタを使用することなく温度雰囲気を把握できる
ようにした半導体装置及びその試験方法の提供を目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題は、所定の
目的温度に昇降温されて、温度が測定されるモニタ用の
半導体装置において、温度測定用のダイオードと、この
ダイオードの一端に接続された特定端子と、ダイオード
の他端に接続された接地端子又は電源端子とを備え、当
該半導体装置は目的温度に昇降温されると共に、特定端
子と、接地端子又は電源端子間には定電流が流され、こ
の特定端子と、接地端子又は電源端子間の定電流及び電
圧が測定されることを特徴とする第１の半導体装置によ
って解決される。

【００１０】本発明に係る第１の半導体装置によれば、
特定端子と、接地端子又は電源端子間で測定された定電
流及び電圧からダイオードの電流−電圧特性を検出する
ことができ、この電流−電圧特性から当該半導体装置の
実温度を検出することができる。

【００１１】本発明に係る第１の半導体装置の試験方法
は、所定の半導体装置を昇降温させて、この半導体装置
を試験する方法において、予め、特定端子と、接地端子
又は電源端子間に温度測定用のダイオードを接続された
モニタ用の半導体装置を用意する共に、この試験の目的
温度を設定し、ダイオードを接続されたモニタ用の半導
体装置を目的温度に昇降温させると共に、ダイオードを
接続された特定端子と、接地端子又は電源端子間に定電
流を流し、特定端子と、接地端子又は電源端子間の電圧
を測定し、測定したダイオードの電流−電圧特性からモ
ニタ用の半導体装置の実温度を検出し、その後、所定の
半導体装置を試験することを特徴とするものである。

【００１２】本発明に係る第１の半導体装置の試験方法
によれば、サーミスタを使用することなく試験の温度雰
囲気を把握でき、試験の温度雰囲気を目的温度に到達さ
せてから、試験に供される半導体装置の試験を実行でき
る。

【００１３】本発明に係る第２の半導体装置は、所定の
目的温度に昇降温されて、半導体回路素子の試験が実施
される半導体装置において、温度測定用のダイオード
と、このダイオードの一端に接続された特定端子と、ダ
イオードの他端に接続された接地端子又は電源端子とを
備え、半導体回路素子の試験時に、当該半導体装置は目
的温度に昇降温されると共に、特定端子と、接地端子又
は電源端子間には定電流が流され、この特定端子と、接
地端子又は電源端子間の定電流及び電圧が測定されるこ
とを特徴とするものである。

【００１４】本発明に係る第２の半導体装置によれば、
特定端子と、接地端子又は電源端子間で測定された定電
流及び電圧からダイオードの電流−電圧特性を検出する
ことができ、この電流−電圧特性から当該半導体装置の
実温度を検出することができる。

【００１５】従って、モニタ用の第１の半導体装置を使
用することなく、当該半導体装置に組み込まれた温度測
定用のダイオードによって実温度を把握できる。

【００１６】本発明に係る第２の半導体装置の試験方法
は、所定の半導体装置を昇降温させて、この半導体装置
を試験する方法において、予め、この半導体装置の特定
端子と、接地端子又は電源端子間に温度測定用のダイオ
ードを接続しておくと共に、この試験の目的温度を設定
し、この半導体装置の試験時に、ダイオードを接続され
た半導体装置を目的温度に昇降温させると共に、ダイオ
ードを接続された特定端子と、接地端子又は電源端子間
に定電流を流し、特定端子と、接地端子又は電源端子間
の電圧を測定し、測定したダイオードの電流−電圧特性
から半導体装置の実温度を検出することを特徴とするも
のである。

【００１７】本発明に係る第２の半導体装置の試験方法
によれば、モニタ用の第１の半導体装置を使用すること
なく、試験に供される半導体装置の実温度を直接把握で
きるので、その実温度を目的温度に一致させるとと共
に、当該半導体装置の試験を直ちに実行できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、この
発明の実施形態に係る半導体装置及びその試験方法につ
いて説明する。 （１）実施形態 この実施形態では、温度測定用のダイオードと、このダ
イオードの一端に接続された特定端子と、このダイオー
ドの他端に接続された接地端子又は電源端子とを備えた
温度モニタ用の半導体装置を備え、この半導体装置を所
定の目的温度に昇降温させると共に、特定端子と、接地
端子又は電源端子間に定電流が流し、特定端子と、接地
端子又は電源端子間の電圧を測定できるようにし、ダイ
オードの電流−電圧特性から当該半導体装置の実温度を
検出できるようにすると共に、サーミスタを使用するこ
となく温度雰囲気を把握できるようにしたものである。

【００１９】図１は本発明の実施形態に係る半導体装置
１００（第１の半導体装置）の構成例を示す回路図であ
る。この半導体装置１００は、所定の目的温度に昇降温
されて、温度が測定されるモニタ用の半導体装置であ
る。

【００２０】まず、この半導体装置１００は、温度測定
用の第１のダイオード１７及び、第２のダイオード２１
を備えている。第１のダイオード１７は、例えば、ｐ型
の電界効果トランジスタ（以下で、ＭＯＳともいう）か
らなり、そのソース電極（以下で、カソード電極ともい
う）３７Ｂとゲート電極が短絡するようになされてい
る。第２のダイオード２１は、例えば、ｎ型ＭＯＳから
なり、そのドレイン電極（以下で、アノード電極ともい
う）４１Ａとゲート電極が短絡するようになされてい
る。そして、ダイオード１７のアノード電極３７Ａと、
ダイオード２１のカソード電極４１Ｂは接続するように
なされている。

【００２１】また、この半導体装置１００は特定端子の
一例となる入力端子１３を備えている。この入力端子１
３は、ダイオード１７のアノード電極３７Ａと接続し、
且つ、ダイオード２１のカソード電極４１Ｂと接続する
ようになされている。

【００２２】さらに、半導体装置１００は、電源端子(V
DD)９と、接地端子１１(GND)を備えている。電源端子９
はダイオード１７のカソード電極３７Ｂと接続するよう
になされている。また、接地端子１１はダイオード２１
のアノード電極４１Ａと接続するようになされている。

【００２３】図１において、ダイオード１７にのみ順方
向の電流を流す場合は、電源端子９及び接地端子１１の
電圧を０Ｖに設定し、入力端子１３に正電圧を印加すれ
ばよい。また、ダイオード２１にのみ順方向の電流を流
す場合は、電源端子９及び接地端子１１の電圧を０Ｖに
設定し、入力端子１３に負電圧を印加すればよい。

【００２４】ところで、本発明者らは、半導体装置１０
０が備えるダイオード２１の電流−電圧特性と、温度の
関係について調査を行った。まず、図１に示すように、
半導体装置１００の入力端子１３とその一端を接続さ
れ、他端を接地するようになされた電流供給手段５３及
び電圧測定手段５５を用意した。次に、半導体装置１０
０の電源端子９及び接地端子１１を０Ｖに設定し、半導
体装置１００を約２０〜９０℃に加熱昇温すると共に、
電流供給手段５３を用いてダイオード２１の順方向に５
０μＡの定電流を流し、各温度におけるダイオード２１
の順方向電圧を電圧測定手段５５で測定した。

【００２５】図２はダイオード２１の電流−電圧特性と
温度の関係を調査した結果を示す表図である。図２の縦
軸は、ダイオード２１に５０μＡの定電流を流した際に
当該ダイオード２１の両端で測定された電圧値である。
また、横軸は、ダイオード２１の電圧値が測定されたと
きの半導体装置１００の実温度である。各温度における
ダイオード２１の電圧値を最小二乗法で計算し、式を
得た。 Ｙ＝１．９１１４＊Ｘ−７０５．０６・・・ Ｘ：温度 Ｙ：ダイオード２１の電圧値 Ｒ²＝０．９９７８

【００２６】式より、約２０〜９０℃の温度範囲で、
ダイオード２１の電圧値と、温度は比例関係にあること
がわかった。また、少なくとも、約７０〜９０℃の温度
範囲では、ダイオード２１に５０μＡの定電流を流し、
このときにダイオード２１にかかる電圧値Ｙを測定する
ことで、半導体装置１００の実温度Ｘを検出できること
がわかった。

【００２７】ダイオード２１の電流−電圧特性と、温度
の関係を調査した際に使用した測定器類及びその仕様は
以下の通りである。 温度供給手段：Thermonics製 サーモストリマ 温度計測器 ：KEITHLEY DMM Model2000 ＆ Ｔ型熱電
対 測定分解能 ±1℃ 電圧測定手段：ADVANTEST LogicTester T3347 測定分解能 0.5mV 電流供給手段：ADVANTEST LogicTester T3347A 電流印加値 50μＡ サンプル ：自社製ＬＳＩ（半導体装置１００）

【００２８】尚、上述の式から、電圧値と温度は約２
ｍＶ／℃の関係にある。また、式を求める際に使用し
た電圧測定手段の測定分解能は０．５ｍＶである。この
ため、式から求める半導体装置１００の実温度Ｘは、
±０．２５℃の範囲内で誤差を含んでしまう。この点に
ついては、電圧測定手段の測定分解能をさらに向上させ
ることで、その測定誤差を低減できる。

【００２９】次に、温度モニタ用の半導体装置１００を
用いて、試験に供される半導体装置（以下で、ＤＵＴと
もいう）を昇降温させ、この半導体装置を試験する方法
について説明する。始めに、ＤＵＴを目的温度まで昇温
すると共に、そのトランジスタ動作を試験する試験装置
５０について説明する。図３はＤＵＴを試験する試験装
置５０の構成例を示す断面図である。

【００３０】図３において、この試験装置（以下で、ロ
ボットハンドラともいう）５０は、その先端部にソケッ
ト２５を備えたテストヘッド２３を有している。このテ
ストヘッド２３は、ソケット２５を介してＤＵＴと信号
の送受を行うものである。また、このロボットハンドラ
５０は、テストヘッド２３の下方に配置されたステージ
２７を有している。このステージ２７は、ソケット２５
に接続されたＤＵＴを支持するためのものである。この
ステージ２７は、その下方からＤＵＴを搬入出するため
に、可動になされている。

【００３１】さらに、このロボットハンドラ５０は、真
空吸着機構（図示せず）を備えたハンドリングヘッド２
９を有している。このハンドリングヘッド２９は、ＤＵ
Ｔを吸着保持し、ステージ２７とローダ（図示せず）と
の間でこのＤＵＴを移載するものである。そして、この
ロボットハンドラ５０は、ＤＵＴに所定温度のエアーを
吹きかけて目的温度まで昇降温させる温度供給手段３１
を有している。

【００３２】また、ロボットハンドラ５０は、温度モニ
タ用の半導体装置１００や、ＤＵＴの所定端子に定電流
を印加する電流供給手段（図示せず）と、半導体装置１
００や、ＤＵＴの所定端子の電圧を測定する電圧測定手
段（図示せず）とを備えている。これら、電流供給手段
と、電圧測定手段はハンドリングヘッド２９に接続する
ようになされている。

【００３３】そして、ロボットハンドラ５０は、当該ロ
ボットハンドラ５０を構成する手段、機器の全般を管
理、制御するコントローラ７０を備えている。ロボット
ハンドラ内に搬入された半導体装置１００やＤＵＴも、
その搬出が完了するまでコントローラ７０によって管理
される。

【００３４】次に、このロボットハンドラ５０と温度モ
ニタ用の半導体装置１００を用いて、ＤＵＴを試験の目
標温度に昇温させ、ＤＵＴを試験する方法について説明
する。ここでは、図１に示した半導体装置１００をロボ
ットハンドラ５０のステージ２７上に配置して昇温させ
ると共に、半導体装置１００のダイオード２１に５０μ
Ａの定電流を流して、このダイオード２１にかかる電圧
を測定し、測定されたダイオード２１の電流−電圧特性
から半導体装置１００の実温度を検出し、その実温度を
基に、ステージ２７周辺の温度雰囲気を試験の目的温度
に一致させ、その後、ＤＵＴをステージ２７上に配置し
て昇温させ、試験する場合を想定する。

【００３５】まず、ＤＵＴの試験の目的温度を設定す
る。ここでは、目的温度を８０±３℃に設定する。そし
て、この目的温度と試験のレシピを図３に示したロボッ
トハンドラ５０のコントローラ７０に入力する。また、
コントローラ７０へのレシピ入力と前後して、温度測定
用のダイオード２１を備えた半導体装置１００を、ロボ
ットハンドラ５０のローダ（図示せず）に設置する。

【００３６】ロボットハンドラ５０のローダに設置され
た半導体装置１００は、ハンドリングヘッド２９によっ
て保持され、ローダからステージ２７方向へ移される。
次に、この半導体装置１００はハンドリングヘッド２９
によってテストヘッド２３方向へ押し上げられ、ソケッ
ト２５と半導体装置１００の外部端子とが接続するよう
になされる。

【００３７】半導体装置１００とテストヘッド２３が接
続された後、この半導体装置１００はステージ２７によ
って支持される。そして、コントローラ７０に入力され
た試験のレシピにしたがって、半導体装置１００は昇温
される。このとき、図１に示した電源端子９及び接地端
子１１が０Ｖに設定されると共に、電流供給手段５３に
よってダイオード２１の順方向に５０μＡの定電流が流
され、入力端子１３と接地端子１１間の電圧値が電圧測
定手段５５によって測定される。

【００３８】測定された電圧値はコントローラに送信さ
れる。そして、この電圧値はダイオード２１の特性を示
す式のＹに代入され、半導体装置１００の実温度Ｘが
検出される。この実温度が目的温度８０±３℃の範囲外
にある場合には、コントローラによって温度供給手段か
ら供給されるエアーの温度、風量が制御され、半導体装
置２１の実温度は８０±３℃の範囲内に誘導される。

【００３９】また、半導体装置１００の実温度が目的温
度８０±３℃の範囲内にある場合には、コントローラに
よって、その実温度が８０±３℃の範囲内で安定してい
るかどうかが確認される。そして、半導体装置１００が
８０±３℃の範囲内で安定していることが確認された
後、当該半導体装置１００はステージ２７外へ搬送され
る。その後、ＤＵＴがステージ２７上に配置され、ＤＵ
Ｔの試験が開始される。

【００４０】このように、本発明に係る第１の半導体装
置１００によれば、所定の目的温度に昇降温されて、温
度が測定されるモニタ用の半導体装置において、温度測
定用のダイオード２１と、このダイオード２１の一端に
接続された入力端子１３と、このダイオード２１の他端
に接続された接地端子１１とを備え、当該半導体装置１
００は８０±３℃の目的温度に昇温されると共に、入力
端子１３と接地端子１１間には５０μＡの定電流が流さ
れるものである。

【００４１】従って、入力端子１３と接地端子１１間の
電圧を測定することができ、測定されたダイオード２１
の電流−電圧特性から当該半導体装置１００の実温度を
検出することができる。これにより、従来方式と比べ
て、サーミスタを使用することなくロボットハンドラ５
０内の温度雰囲気を把握でき、この温度雰囲気を試験の
目的温度に一致させてから、ＤＵＴの試験を行うことが
できる。このＤＵＴの試験では所望のテストパターンが
入力され、このテストパターンに基づく出力データと期
待値データとが較されて当該ＤＵＴの良否が判定され
る。

【００４２】尚、この実施形態では、図１に示した接地
端子１１及び入力端子１３間のダイオード２１を温度測
定用に使用する場合について説明したが、これに限られ
ることはない。例えば、電源端子９及び入力端子１３間
のダイオード１７を温度測定用に使用しても良い。ま
た、目的温度は８０±３℃に限定されることはなく、例
えば、−８０℃±３℃でも良い。試験の目的に応じて任
意に設定できる。

【００４３】（２）実施例 この例では、所定の目的温度に昇降温されて、試験に供
される半導体装置に、図１に示した温度測定用のダイオ
ード１７及び２１を設けることを前提とする。その他の
条件は実施形態と同様である。従って、同じ符号のもの
は同じ機能を有するので、その説明を省略する。

【００４４】図４は本発明に実施例に係る半導体装置４
０（第２の半導体装置）の構成例を示す回路図である。
この半導体装置４０は、所定の目的温度に昇降温され
て、半導体回路素子の試験が実施されるものである。

【００４５】始めに、この半導体装置４０について説明
する。図４において、この半導体装置４０は、ダイオー
ド１７及び２１と、入力端子１３と、電源端子(VDD)９
と、接地端子(GND)１１と、出力端子(Vout)１５を備え
ている。

【００４６】また、この半導体装置４０は、半導体回路
素子１を備えている。この半導体回路素子１はロジック
回路であり、複数のＭＯＳ等から構成されている。例え
ば、半導体回路素子１は、エンハンスメント型のｐ型Ｍ
ＯＳ３及びｎ型ＭＯＳ５が直列に接続されたＣＭＯＳイ
ンバータ７を備えている。

【００４７】図４において、ｐ型ＭＯＳ３のドレイン電
極４６Ａは電源端子９に接続され、ｎ型ＭＯＳ５のソー
ス電極４８Ｂは接地端子１１に接続されている。また、
ｐ型ＭＯＳ３とｎ型ＭＯＳ５の各々のゲート電極は、Ｃ
ＭＯＳインバータ７の制御信号を送信する入力端子１３
と接続されている。さらに、ｐ型ＭＯＳ３のソース電極
４６Ｂと、ｎ型ＭＯＳ５のドレイン電極４８Ａは出力端
子１５と接続されている。

【００４８】このＣＭＯＳインバータ７は、入力端子１
３から伝達される制御信号に応じて選択的に回路動作
し、出力端子１５側の充放電を行うようになされてい
る。例えば、電源端子９を、予め＋５Ｖ程度に維持して
おき、出力端子１５側を充電する場合には、入力端子１
３に０Ｖ程度の低電圧を印加してｐ型ＭＯＳ３をオン、
かつｎ型ＭＯＳ５をオフする。これにより、出力端子１
５側の電圧を＋５Ｖ程度にすることができる。

【００４９】また、出力端子１５側を放電する場合に
は、入力端子１３に＋５Ｖ程度の高電圧を印加してｐ型
ＭＯＳ３をオフし、かつｎ型ＭＯＳ５をオンする。これ
により、出力端子１５側の電圧を０Ｖに下げることがで
きる。

【００５０】ところで、この半導体装置４０では、ダイ
オード１７及び２１は温度測定機能だけではなく、ＣＭ
ＯＳインバータ７等の静電破壊（以下で、ＥＳＤともい
う）を防止するＥＳＤ防止機能も有している。

【００５１】即ち、入力端子１３に正電荷の静電気等が
印加された場合、この静電気による大電流はダイオード
（以下で保護ダイオードともいう）１７を通って電源端
子９方向へ逃がされる。また、入力端子１３に負電荷の
静電気等が印加された場合、この静電気による大電流は
ダイオード２１を通って接地端子１１方向へ逃がされ
る。これにより、ＣＭＯＳインバータ７等のＥＳＤを阻
止することができる。

【００５２】次に、このロボットハンドラ５０を用い
て、半導体装置４０を試験の目標温度に昇温させ、この
半導体装置４０を試験する方法について説明する。ま
ず、この試験の目的温度を設定する。ここでは、目的温
度を８０±３℃に設定する。次に、この目的温度と試験
のレシピを図３に示したロボットハンドラ５０のコント
ローラ７０に入力する。また、コントローラ７０へのレ
シピ入力と前後して、温度測定用のダイオード２１を備
えた半導体装置４０を、ロボットハンドラ５０のローダ
（図示せず）に配置する。

【００５３】ローダに配置された半導体装置４０は、ハ
ンドリングヘッド２９によってステージ２７方向へ搬送
され、テストヘッド２３のソケット２５と接続するよう
になされる。この後、半導体装置４０はステージ２７に
よって支持され、コントローラ７０に入力されたレシピ
にしたがって昇温される。

【００５４】このとき、図１に示した電源端子９及び接
地端子１１が０Ｖに設定されると共に、電流供給手段５
３によってダイオード２１の順方向に５０μＡの定電流
が流され、入力端子１３と接地端子１１間の電圧値が電
圧測定手段５５によって測定される。そして、上述した
式によって、ダイオード２１の測定電圧値から半導体
装置４０の実温度を検出する。

【００５５】その後、検出した半導体装置４０の実温度
を基にして、この半導体装置４０を昇降温させ、その実
温度を８０±３℃の目的温度に誘導する。半導体装置４
０が８０±３℃に到達して安定した後、この半導体装置
４０をソケット２５から取り外すことなく、そのままＣ
ＭＯＳインバータ７等の回路動作試験を開始する。

【００５６】モニタ用の半導体装置１００を使用する場
合と比べて、半導体装置４０の実温度測定と試験を連続
して行うことができるので、試験の所用時間を確実に短
縮できる。また、半導体装置４０をソケット２５に取り
付けたまま、その実温度測定と試験とを交互に連続して
行えるので、試験中の半導体装置４０の実温度を保証で
きる。このとき、ロボットハンドラ（試験装置）５０に
おいて、テストパターンと定電流及び電圧測定機能とを
逐次に切り替えるようになされる。

【００５７】図５はロボットハンドラ５０内における半
導体装置４０の実温度変化を示す表図である。図５のＸ
軸は、ダイオード２１の電流−電圧特性を測定し始めて
からの経過時間を示す。またＹ軸は、測定した電流−電
圧特性から検出された半導体装置４０の実温度を示す。

【００５８】さらに、図５のダイヤ型プロットは、半導
体装置４０の試験１回目の検出値である。また、四角型
プロットは、半導体装置４０の試験４回目の検出値であ
る。ハンドラ５０の昇温特性は再現性が悪く、試験毎に
その昇温特性が僅かに変化することが知られている。ダ
イオード２１の電流−電圧特性は、このようなハンドラ
５０の昇温特性の僅かな変化も捉えることができる。

【００５９】このように、本発明に係る第２の半導体装
置４０によれば、半導体回路素子１の試験時に、当該半
導体装置４０は８０±３℃の目的温度に昇降温されると
共に、温度測定用のダイオード２１が設けられた入力端
子１３と接地端子１１間には５０μＡの定電流が流され
るものである。従って、入力端子１３と接地端子１１間
の電圧を測定することができ、測定されたダイオード２
１の電流−電圧特性から当該半導体装置４０の実温度を
検出することができる。

【００６０】これにより、モニタ用の第１の半導体装置
１００を使用することなく、当該半導体装置４０の実温
度を把握できるので、その実温度を８０±３℃に維持し
た状態で、当該半導体装置４０の試験を行うことができ
る。それゆえ、当該半導体装置４０の試験温度を確認し
ながら、その試験を行うことができるので、当該半導体
装置４０の試験の品質を高めることができる。

【００６１】尚、上述した式は、あくまで、半導体装
置４０の１サンプルを加熱昇温すると共に、その１サン
プルが備えるダイオード２１に定電流を印加し、ダイオ
ード２１の両端で測定した電圧値から得た実験式であ
る。従って、式の傾きや、切片等の数値は、半導体装
置４０の個々のサンプルによって若干異なる。それゆ
え、半導体装置４０の個々のサンプルを厳密に温度測定
する場合には、個々のサンプルのダイオード２１特性を
予め調べておく必要がある。

【００６２】要求される温度の測定精度に比べて、ダイ
オード２１の特性が、同一半導体ウェハ内、又は同一ロ
ット内、或いは同一製品群内において均一である場合に
は、この式を、同一半導体ウェハ内、又は同一ロット
内、或いは同一製品群内に含まれる半導体装置４０の全
サンプルに適応できる。この場合、個々のサンプルのダ
イオード２１特性をいちいち調べる必要がないので、多
数のサンプルを短時間に試験できる。

【００６３】また、半導体装置４０がトラブル等によっ
て出荷規格外となった場合、この半導体装置４０を温度
モニタ用の半導体装置１００に転用できる。即ち、ダイ
オードと、このダイオードの両端にそれぞれ接続する２
つの端子さえあれば、上述した式から実温度Ｘの検出
は可能である。従って、スクラップ規格の製品を廃棄す
ることなく有効に使うことができるので、半導体装置の
試験コストだけでなく、その製造コストも低減できる。

【００６４】この発明は、所定の温度に昇温されて、そ
のトランジスタ動作を試験されるロジックＬＳＩ等に適
用して極めて好適である。

【００６５】

【発明の効果】本発明に係る第１の半導体装置によれ
ば、温度測定用のダイオードと、このダイオードの一端
に接続された特定端子と、このダイオードの他端に接続
された接地端子又は電源端子とを備え、当該半導体装置
は目的温度に昇降温されると共に、特定端子と、接地端
子又は電源端子間には定電流が流され、この特定端子
と、接地端子又は電源端子間の定電流及び電圧が測定さ
れるものである。

【００６６】この構成によって、特定端子と、接地端子
又は電源端子間で測定された定電流及び電圧からダイオ
ードの電流−電圧特性を検出することができ、この電流
−電圧特性から当該半導体装置の実温度を検出すること
ができる。

【００６７】従って、従来方式と比べて、サーミスタを
使用することなく温度雰囲気を把握でき、この温度雰囲
気を試験の目的温度に一致させてから、試験に供される
半導体装置の試験を行うことができる。

【００６８】本発明に係る第１の半導体装置の試験方法
によれば、予め、特定端子と、接地端子又は電源端子間
に温度測定用のダイオードを接続されたモニタ用の半導
体装置を用意する共に、試験の目的温度を設定し、ダイ
オードを接続されたモニタ用の半導体装置を目的温度に
昇降温させると共に、ダイオードを接続された特定端子
と、接地端子又は電源端子間に定電流を流し、特定端子
と、接地端子又は電源端子間の電圧を測定し、測定した
ダイオードの電流−電圧特性からモニタ用の半導体装置
の実温度を検出し、その後、所定の半導体装置を試験す
るようになされる。

【００６９】この構成によって、サーミスタを使用する
ことなく温度雰囲気を把握でき、この温度雰囲気を試験
の目的温度に一致させてから、試験に供される半導体装
置の試験を実行できる。

【００７０】従って、サーミスタを制作する必要がな
く、さらに、モニタ用の半導体装置には、出荷規格外と
なった製品も使用できるので、半導体装置の試験コスト
を確実に低減できる。

【００７１】本発明に係る第２の半導体装置によれば、
半導体回路素子の試験時に、当該半導体装置は所定の目
的温度に昇降温されると共に、温度測定用のダイオード
が設けられた特定端子と、接地端子又は電源端子間には
定電流が流され、この特定端子と、接地端子又は電源端
子間の定電流及び電圧が測定されるものである。

【００７２】この構成によって、特定端子と、接地端子
又は電源端子間で測定された定電流及び電圧からダイオ
ードの電流−電圧特性を検出することができ、この電流
−電圧特性から当該半導体装置の実温度を検出すること
ができる。

【００７３】従って、モニタ用の第１の半導体装置を使
用することなく、当該半導体装置に組み込まれた温度測
定用のダイオードによって実温度を把握できるので、そ
の実温度を試験の目的温度に維持した状態で、当該半導
体装置の試験を行うことができる。しかも、温度測定用
のダイオードによって静電破壊防止用の保護ダイオード
を兼用させることができる。

【００７４】これにより、試験装置において、テストパ
ターンと定電流及び電圧測定機能とを逐次に切り替える
ことにより、当該半導体装置の試験温度を確認しなが
ら、この半導体装置の試験を行うことができるので、試
験の品質を高めることができる。

【００７５】本発明に係る第２の半導体装置の試験方法
によれば、予め、この半導体装置の特定端子と、接地端
子又は電源端子間に温度測定用のダイオードを接続して
おくと共に、この試験の目的温度を設定し、この半導体
装置の試験時に、ダイオードを接続された半導体装置を
試験の目的温度に昇降温させると共に、このダイオード
を接続された特定端子と、接地端子又は電源端子間に定
電流を流し、特定端子と、接地端子又は電源端子間の電
圧を測定し、測定したダイオードの電流−電圧特性から
半導体装置の実温度を検出するようになされる。

【００７６】この構成によって、モニタ用の第１の半導
体装置を使用することなく、試験に供される半導体装置
の実温度を直接把握できるので、その実温度を目的温度
に一致させるとと共に、当該半導体装置の試験を直ちに
実行できる。

【００７７】従って、半導体装置の実温度確認と、試験
とを連続して行うことができるので、半導体装置の試験
時間を短縮できる。また、従来方式と比べて、サーミス
タを使用しなくて済むので、試験コストを確実に低減で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体装置１００（第１の半導体
装置）の構成例を示す回路図である。

【図２】ダイオード２１の電流−電圧特性と温度の関係
を調査した結果を示す表図である。

【図３】ＤＵＴを試験する試験装置５０の構成例を示す
断面図である。

【図４】本発明に係る半導体装置４０（第２の半導体装
置）の構成例を示す回路図である。

【図５】ロボットハンドラ５０内における半導体装置４
０の実温度変化を示す表図である。

【図６】従来例に係るサーミスタ９０の構成例を示す断
面図である。

【符号の説明】

１・・・半導体回路素子、７・・・ＣＭＯＳインバー
タ、９・・・電源端子、１１・・・接地端子１１、１３
・・・入力端子、１５・・・出力端子、１７，２１・・
・ダイオード、５３・・・電流供給手段、５５・・・電
圧測定手段、７０・・・コントローラ、１００・・・半
導体装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G003 AA07 AB01 AC03 AD06 AH00 AH05 2G132 AA01 AB01 AD01 AG09 AK00 AL00 AL11 5F038 AV04 AZ08 BE07 BH04 BH13 DT15 EZ20

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の目的温度に昇降温されて、温度が
   測定されるモニタ用の半導体装置において、 温度測定用のダイオードと、 前記ダイオードの一端に接続された特定端子と、 前記ダイオードの他端に接続された接地端子又は電源端
   子とを備え、 当該半導体装置は前記目的温度に昇降温されると共に、
   前記特定端子と、前記接地端子又は前記電源端子間に定
   電流が流され、 前記特定端子と、前記接地端子又は前記電源端子間の定
   電流及び電圧が測定されることを特徴とする半導体装
   置。
2. 【請求項２】 所定の半導体装置を昇降温させて、この
   半導体装置を試験する方法において、 予め、特定端子と、接地端子又は電源端子間に温度測定
   用のダイオードを接続されたモニタ用の半導体装置を用
   意する共に、前記試験の目的温度を設定し、 前記ダイオードを接続されたモニタ用の半導体装置を前
   記目的温度に昇降温させると共に、前記ダイオードを接
   続された特定端子と、前記接地端子又は前記電源端子間
   に定電流を流し、 前記特定端子と、前記接地端子又は前記電源端子間の電
   圧を測定し、 測定した前記ダイオードの電流−電圧特性から前記モニ
   タ用の半導体装置の実温度を検出し、その後、 前記所定の半導体装置を試験することを特徴とする半導
   体装置の試験方法。
3. 【請求項３】 所定の目的温度に昇降温されて、半導体
   回路素子の試験が実施される半導体装置において、 温度測定用のダイオードと、 前記ダイオードの一端に接続された特定端子と、 前記ダイオードの他端に接続された接地端子又は電源端
   子とを備え、 前記半導体回路素子の試験時に、当該半導体装置は前記
   目的温度に昇降温されると共に、前記特定端子と、前記
   接地端子又は前記電源端子間には定電流が流され、 前記特定端子と、前記接地端子又は前記電源端子間の定
   電流及び電圧が測定されることを特徴とする半導体装
   置。
4. 【請求項４】 前記温度測定用のダイオードは、静電気
   による前記半導体回路素子の破壊を防止する静電破壊防
   止機能を備えたことを特徴とする請求項３に記載の半導
   体装置。
5. 【請求項５】 所定の半導体装置を昇降温させて、この
   半導体装置を試験する方法において、 予め、前記半導体装置の特定端子と、接地端子又は電源
   端子間に温度測定用のダイオードを接続しておくと共
   に、前記試験の目的温度を設定し、 前記半導体装置の試験時に、前記ダイオードを接続され
   た半導体装置を前記目的温度に昇降温させると共に、前
   記ダイオードを接続された特定端子と、前記接地端子又
   は前記電源端子間に定電流を流し、 前記特定端子と、前記接地端子又は前記電源端子間の電
   圧を測定し、 測定した前記ダイオードの電流−電圧特性から前記半導
   体装置の実温度を検出することを特徴とする半導体装置
   の試験方法。