JP2003185716A - 半導体試験装置のデバイス用電源制御方法及びデバイス用電源装置 - Google Patents

半導体試験装置のデバイス用電源制御方法及びデバイス用電源装置

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JP2003185716A
JP2003185716A JP2001373446A JP2001373446A JP2003185716A JP 2003185716 A JP2003185716 A JP 2003185716A JP 2001373446 A JP2001373446 A JP 2001373446A JP 2001373446 A JP2001373446 A JP 2001373446A JP 2003185716 A JP2003185716 A JP 2003185716A
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Fumihito Inoue
文仁 井上
Takao Kutsuno
孝夫 久津野
Tsuneo Yamaha
常雄 山羽
Hiroshi Ikeda
宏史 池田
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Hitachi High Tech Corp
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Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 過電圧又は過電流によって被測定デバイスが
破壊されるのを防止する。 【解決手段】 制御回路１４は、被測定デバイス１に流
れる電流Ｉd が電流制限値Ｉ1 を超えた時にタイマー１
５をスタートさせ、被測定デバイス１に流れる電流Ｉd
がタイマー１５の設定時間以上の間電流制限値Ｉ1 より
大きい場合、リレー１６、ダイオードＤ1 及び負帰還抵
抗Ｒfb を介してメインアンプ１１へ負帰還をかける。
制御回路１７は、被測定デバイス１に流れる電流Ｉd が
電流制限値Ｉ2 （Ｉ2 ＞Ｉ1 ）より大きい場合、ダイオ
ードＤ2 及び負帰還抵抗Ｒfb を介してメインアンプ１
１へ負帰還をかける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路
（半導体デバイス）の電気的特性を検査する半導体試験
装置のデバイス用電源制御方法及びデバイス用電源装置
に係り、特に試験条件等により電圧又は電流が変動する
半導体デバイスの試験に好適な半導体試験装置のデバイ
ス用電源制御方法及びデバイス用電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】性能や品質の保証された半導体デバイス
を最終製品として出荷するためには、製造部門、検査部
門の各工程で半導体デバイスの全部又は一部を抜き取
り、その電気的特性を検査する必要がある。半導体試験
装置は、このような電気的特性を検査する装置である。
半導体試験装置における試験は、直流試験（ＤＣ測定試
験）とファンクション試験（ＦＣ測定試験）とに大別さ
れる。直流試験は、被測定デバイスへ所定の電圧又は電
流を印加することにより、被測定デバイスの基本的動作
に不良が無いかどうかを検査するものである。一方、フ
ァンクション試験は、被測定デバイスへ所定のパターン
データの試験波形を与え、それによる被測定デバイスの
出力データを読み取り、予め用意した期待値データと比
較することによって、被測定デバイスの基本的動作及び
機能に問題が無いかどうかを検査するものである。
【０００３】一般に、このような直流試験及びファンク
ション試験において被測定デバイスへ必要な電源を供給
する半導体試験装置のデバイス用電源装置は、被測定デ
バイスに過電圧又は過電流が印加されて被測定デバイス
が破壊されるのを防止するため、印加電圧又は印加電流
を制限する機能を備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】例えば論理回路が主体
のロジックＩＣ等では、ファンクション試験中に被測定
デバイスへ与える試験波形のパターンに依存して、被測
定デバイスに定常時の電流よりも大きな電流が発生する
ことがある。半導体デバイスの試験では、この他にも、
試験条件等により被測定デバイスに予期しない過電圧や
過電流が一時的に発生することがある。従来の半導体試
験装置のデバイス用電源装置は、このような場合に印加
電圧又は印加電流を制限する機能が動作しないよう、そ
の動作条件に大きな余裕を取っていた。その結果、過電
圧又は過電流によって被測定デバイスが破壊される場合
があった。
【０００５】また、ウエハ状態でのチップ単位の検査
（プロービング）においては、多ピン化、高周波化によ
り、隣接する端子の間隔が狭く小さくなる傾向にある。
このため、半導体試験装置とチップとのコンタクト部の
電流容量が減少して、コンタクト部が焼損し易くなって
いる。従来の半導体試験装置のデバイス用電源装置は、
このようなコンタクト焼損については配慮されていなか
った。
【０００６】本発明は、過電圧又は過電流によって被測
定デバイスが破壊されるのを防止することを目的とす
る。
【０００７】本発明はまた、被測定デバイスが破壊され
るのを防止するとともに、コンタクト焼損を防止するこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載された半
導体試験装置のデバイス用電源制御方法は、被測定デバ
イスの電圧又は電流を検出し、検出結果に応じて被測定
デバイスへ印加する電圧又は電流を制御する半導体試験
装置のデバイス用電源制御方法であって、検出結果が所
定期間以上第１の設定値を超えたとき被測定デバイスへ
印加する電圧又は電流を制御するステップと、検出結果
が第1の設定値より大きい第２の設定値を超えたとき被
測定デバイスへ印加する電圧又は電流を制御するステッ
プとを含むものである。
【０００９】また、請求項２に記載された半導体試験装
置のデバイス用電源装置は、被測定デバイスへ印加する
電圧又は電流を発生する手段と、被測定デバイスの電圧
又は電流を検出する検出手段と、検出手段の検出結果が
所定期間以上第1の設定値を超えたとき電圧又は電流を
発生する手段の出力を制御する第1の制御手段と、検出
手段の検出結果が第1の設定値より大きい第２の設定値
を超えたとき電圧又は電流を発生する手段の出力を制御
する第２の制御手段とを備えたものである。
【００１０】第1の設定値及び所定期間は、試験条件等
により被測定デバイスに一時的に発生する過電圧又は過
電流の大きさ及び期間に応じて設定し、第２の設定値
は、被測定デバイスの瞬時許容値に応じて設定する。２
つ以上の異なる条件で被測定デバイスへ印加する電圧又
は電流を細かく制御し、過電圧又は過電流によって被測
定デバイスが破壊されるのを効果的に防止する。
【００１１】請求項３に記載された半導体試験装置のデ
バイス用電源装置は、請求項２のものにおいて、第1の
制御手段が、検出手段の検出結果が第1の設定値を超え
たとき電圧又は電流を発生する手段の出力を制御する制
御回路と、制御回路の動作を所定期間無効とするタイマ
ーとを備えたものである。第1の制御手段は、タイマー
を用いた簡単な構成で、検出手段の検出結果が所定期間
以上第1の設定値を超えたときだけ電圧又は電流を発生
する手段の出力を制御することができる。
【００１２】請求項４に記載された半導体試験装置のデ
バイス用電源装置は、請求項２のものにおいて、第２の
制御手段が、検出手段の検出結果が第２の設定値を超え
たとき電圧又は電流を発生する手段の出力を遮断又は制
限値以内に制限するものである。第２の制御手段は、電
圧又は電流を発生する手段の出力を直接遮断又は制限値
以内に制限することによって、被測定デバイスへ印加す
る電圧又は電流を高速に制御することができる。
【００１３】請求項５に記載された半導体試験装置のデ
バイス用電源装置は、請求項２のものにおいて、検出手
段が第１の検出抵抗と第２の検出抵抗とを備え、第1の
制御手段が第1の検出抵抗による検出結果を入力し、第
２の制御手段が第２の検出抵抗による検出結果を入力す
るものである。第２の検出抵抗と専用回路により大電流
を第1の検出抵抗より高速に検出することができ、第２
の制御手段は被測定デバイスに大電流が流れた場合に高
速に応答する。
【００１４】請求項６に記載された半導体試験装置のデ
バイス用電源装置は、被測定デバイスへ印加する電圧又
は電流を発生する手段と、被測定デバイスの電圧又は電
流を検出する検出手段と、検出手段の検出結果が所定期
間以上第1の設定値を超えたとき、及び検出手段の検出
結果が第1の設定値より大きい第２の設定値を超えたと
き、電圧又は電流を発生する手段の出力を制御する制御
手段とを備えたものである。電圧又は電流を発生する手
段の出力を制御する制御手段は、位相補償による発振防
止回路等が必要なため、回路規模が大きくなる。請求項
６に記載された半導体試験装置のデバイス用電源装置
は、請求項２に記載のもの比べて、制御手段が１つで済
むため装置全体の部品点数が削減する。
【００１５】請求項７に記載された半導体試験装置のデ
バイス用電源装置は、請求項６のものにおいて、制御手
段が、検出手段の検出結果がしきい値を超えたとき電圧
又は電流を発生する手段の出力を制御する制御回路と、
検出手段の検出結果を第1の設定値と比較する比較回路
と、比較回路の比較結果により検出手段の検出結果が所
定期間以上第1の設定値を超えたとき、制御回路のしき
い値を第２の設定値から第1の設定値へ切り替えるタイ
マーとを備えたものである。制御手段は、比較回路及び
タイマーを用いた簡単な構成で制御回路のしきい値を切
り替えることにより、検出手段の検出結果が所定期間以
上第1の設定値を超えたとき、及び検出手段の検出結果
が第２の設定値を超えたときに、電圧又は電流を発生す
る手段の出力を制御することができる。
【００１６】請求項８に記載された半導体試験装置のデ
バイス用電源装置は、請求項６のものにおいて、制御手
段が、電圧又は電流を発生する手段の出力を遮断又は制
限値以内に制限するものである。制御手段は、電圧又は
電流を発生する手段の出力を直接遮断又は制限値以内に
制限することによって、被測定デバイスへ印加する電圧
又は電流を高速に制御することができる。
【００１７】請求項９に記載された半導体試験装置のデ
バイス用電源装置は、請求項７のものにおいて、検出手
段が第１の検出抵抗と第２の検出抵抗とを備え、比較回
路が第1の検出抵抗による検出結果を入力し、制御回路
が第２の検出抵抗による検出結果を入力するものであ
る。第２の検出抵抗と専用回路は、電流測定回路と共用
している第1の検出抵抗より大電流を高速に検出するこ
とができ、制御回路は被測定デバイスに大電流が流れた
場合に高速に応答する。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って説明する。図１は、本発明の一実施の形態
による半導体試験装置のデバイス用電源装置の概略構成
を示す図である。本実施の形態は、電圧印加状態のデバ
イス用電源装置の例を示している。デバイス用電源装置
は、電源ＶDC 、抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 、メインアンプ１１、
コンデンサＣf 、バッファアンプ１２、電流検出抵抗Ｒ
m 、電流検出アンプ１３、制御回路１４，１７、しきい
値電圧Ｖ1 ，Ｖ2 、タイマー１５、リレー１６、ダイオ
ードＤ1 ，Ｄ2 、及び負帰還抵抗Ｒfb を含んで構成さ
れている。
【００１９】メインアンプ１１は、正側入力が接地さ
れ、負側入力に抵抗Ｒ1 を介して電源ＶDC の負極が接
続され、出力に被測定デバイス１へ印加する電圧（ＶDC
×Ｒ2／Ｒ1 ）を発生している。メインアンプ１１の負
側入力と出力との間に接続されたコンデンサＣf は、発
振を防止するためのものである。バッファアンプ１２
は、被測定デバイス１へ印加されるＡ点の電圧をＶDC
×Ｒ1 ／Ｒ2 に保つように、抵抗Ｒ2 を介してメインア
ンプ１１へ帰還をかけている。
【００２０】被測定デバイス１に流れる電流をＩd とす
ると、電流検出抵抗Ｒm の両端には電圧Ｅm ＝Ｉd ×Ｒ
m が発生する。電流検出アンプ１３は、被測定デバイス
１に流れる電流Ｉd を電流検出抵抗Ｒm の両端の電圧Ｅ
m として検出し、検出結果を図示しない電流測定系、制
御回路１４及び制御回路１７へ出力する。図示しない電
流測定系は、電流検出アンプ１３の検出結果から被測定
デバイス１に流れる電流Ｉd を測定する。
【００２１】制御回路１４は、電流検出アンプ１３の検
出結果としきい値電圧Ｖ1 とを入力し、電流検出アンプ
１３の検出結果をしきい値電圧Ｖ1 と比較する。電流検
出アンプ１３の検出結果がしきい値電圧Ｖ1 より大きい
場合、制御回路１４は、タイマー１５をスタートさせる
とともに、リレー１６、ダイオードＤ1 及び負帰還抵抗
Ｒfb を介してメインアンプ１１へ負帰還をかけようと
する。しかし、この時は未だリレー１６が開いた状態に
あるため、制御回路１４からメインアンプ１１への負帰
還は行われない。
【００２２】タイマー１５は、制御回路１４によりスタ
ートされてから設定時間Ｔだけ経過した後に動作して、
リレー１６を閉じる。リレー１６が閉じた時に依然とし
て電流検出アンプ１３の検出結果がしきい値電圧Ｖ1 よ
り大きい場合、制御回路１４は、リレー１６、ダイオー
ドＤ1 及び負帰還抵抗Ｒfb を介してメインアンプ１１
へ負帰還をかける。リレー１６が閉じても電流検出アン
プ１３の検出結果がしきい値電圧Ｖ1 より小さい場合、
制御回路１４はメインアンプ１１への負帰還を行わな
い。ここで制御回路１４のしきい値電圧Ｖ1 は被測定デ
バイス１に流れる電流Ｉd を制限する第１の電流制限値
Ｉ1 に対応しており、電流検出アンプ１３の検出結果は
被測定デバイス１に流れる電流Ｉd に対応している。従
って、制御回路１４は、被測定デバイス１に流れる電流
Ｉd がタイマー１５の設定時間Ｔ以上の間電流制限値Ｉ
1 より大きい場合、被測定デバイス１に流れる電流Ｉd
が電流制限値Ｉ1 と同じになるように、メインアンプ１
１の出力を制御する。
【００２３】一方、制御回路１７は、電流検出アンプ１
３の検出結果としきい値電圧Ｖ2 （Ｖ2 ＞Ｖ1 ）とを入
力し、電流検出アンプ１３の検出結果をしきい値電圧Ｖ
2と比較する。電流検出アンプ１３の検出結果がしきい
値電圧Ｖ2 より大きい場合、制御回路１７は、ダイオー
ドＤ2 及び負帰還抵抗Ｒfb を介してメインアンプ １１
へ負帰還をかける。ここで制御回路１７のしきい値電圧
Ｖ2 は被測定デバイス１に流れる電流Ｉd を制限する第
２の電流制限値Ｉ2 （Ｉ2 ＞Ｉ1 ）に対応しており、電
流検出アンプ１３の検出結果は被測定デバイス１に流れ
る電流Ｉd に対応している。従って、制御回路１７は、
被測定デバイス１に流れる電流Ｉd が電流制限値Ｉ2 よ
り大きい場合、被測定デバイス１に流れる電流Ｉd が電
流制限値Ｉ2 と同じになるように、メインアンプ１１の
出力を制御する。
【００２４】図２は、図１に示した半導体試験装置のデ
バイス用電源装置の動作を説明する図である。図２の波
形は従来の被測定デバイス１に流れる電流Ｉd の例を示
し、縦軸は電流、横軸は時間である。被測定デバイス１
に流れる電流Ｉd が電流制限値Ｉ1 を超えた時刻ｔ1
で、タイマー１５がスタートする。時刻ｔ1 からタイマ
ー１５の設定時間Ｔが経過した時刻ｔ2 で、被測定デバ
イス１に流れる電流Ｉdが電流制限値Ｉ1 を越えていな
いので、この場合は制御回路１４がメインアンプ１１の
出力の制御を行わない。タイマー１５は、所定時間経過
後にリセットする。次に、被測定デバイス１に流れる電
流Ｉd が電流制限値Ｉ1 を超えた時刻ｔ3で、タイマー
１５が再びスタートする。時刻ｔ3 からタイマー１５の
設定時間Ｔが経過した時刻ｔ4 でも、被測定デバイス１
に流れる電流Ｉd が電流制限値Ｉ1を越えているので、
この場合は制御回路１４がメインアンプ１１の出力の制
御を行う。また、被測定デバイス１に流れる電流Ｉd が
時刻ｔ5 で電流制限値Ｉ2 を超えているので、この場合
は制御回路１７が即座にメインアンプ１１の出力の制御
を行う。
【００２５】ここで、制御回路１４のしきい値電圧Ｖ1
で決まる電流制限値Ｉ1 と、タイマー１５がスタートし
てから動作するまでの設定時間Ｔとは、試験条件等によ
り被測定デバイス１に一時的に発生する過電圧又は過電
流の大きさ及び期間に応じて、被測定デバイス１が破壊
されない程度に設定することができる。例えば、被測定
デバイス１に与える試験波形のパターンに依存して被測
定デバイス１に一時的に発生する過電流が被測定デバイ
ス１を破壊しない程度であれば、その期間よりタイマー
１５の設定時間Ｔを長くして、メインアンプ１１の出力
の制御を行わないようにすることができる。一方、制御
回路１７のしきい値電圧Ｖ2 で決まる電流制限値Ｉ2
は、被測定デバイス１の瞬時許容値に応じて、被測定デ
バイス１が破壊されないように設定することができる。
【００２６】図３は、本発明の他の実施の形態による半
導体試験装置のデバイス用電源装置の概略構成を示す図
である。本実施の形態は、図１に示した実施の形態と同
様に、電圧印加状態のデバイス用電源装置の例を示して
いる。デバイス用電源装置は、電源ＶDC 、抵抗Ｒ1 ，
Ｒ2 、メインアンプ１１、コンデンサＣf 、バッファア
ンプ１２、電流検出抵抗Ｒm ，Ｒm ’、電流検出アンプ
１３，１８、制御回路１４，１９、しきい値電圧Ｖ1 ，
Ｖ2 ’、タイマー１５、リレー１６、ダイオードＤ1 、
及び負帰還抵抗Ｒfb を含んで構成されている。
【００２７】本実施の形態が図１に示した実施の形態と
相違する点は、電流検出抵抗Ｒm と別に電流検出抵抗Ｒ
m ’、電流検出アンプ１３と別に電流検出アンプ１８を
それぞれ設けた点、及び制御回路１９がメインアンプ１
１の出力を直接遮断又は制限値以内に制限する点であ
る。電源ＶDC 、抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 、メインアンプ１１、
コンデンサＣf 及びバッファアンプ１２の動作は、図１
に示した実施の形態と同様である。また、電流検出抵抗
Ｒm 、電流検出アンプ１３、制御回路１４、タイマー１
５、リレー１６、ダイオードＤ1 及び負帰還抵抗Ｒfb
の動作は、図１に示した実施の形態と同様である。
【００２８】電流検出抵抗Ｒm ’は、大電流専用の電流
検出抵抗であって、その抵抗値は、電流検出抵抗Ｒm が
微少電流測定レンジ用の高抵抗、例えば０．２Ωから数
１０ｋΩ、まで含むのに対し、小さな固定抵抗、例えば
０．２Ω〜０．４Ω程度に設定されている。被測定デバ
イス１に流れる電流をＩd とすると、電流検出抵抗Ｒ
m ’の両端には電圧Ｅm ’＝Ｉd ×Ｒm ’が発生する。
電流検出アンプ１８は、被測定デバイス１に流れる電流
Ｉd を電流検出抵抗Ｒm ’の両端の電圧Ｅm ’として検
出し、検出結果を制御回路１９へ出力する。
【００２９】制御回路１９は、電流検出アンプ１８の検
出結果としきい値電圧Ｖ2 ’とを入力し、電流検出アン
プ１８の検出結果をしきい値電圧Ｖ2 ’と比較する。電
流検出アンプ１８の検出結果がしきい値電圧Ｖ2 ’より
大きい場合、制御回路１９は、メインアンプ１１の出力
を遮断又は制限値以内に制限する。制御回路１９のしき
い値電圧Ｖ2 ’は被測定デバイス１に流れる電流Ｉd を
制限する第２の電流制限値Ｉ2 ’（Ｉ2 ’＞Ｉ1 ）に対
応しており、電流検出アンプ１８の検出結果は被測定デ
バイス１に流れる電流Ｉd に対応している。従って、制
御回路１９は、被測定デバイス１に流れる電流Ｉd が電
流制限値Ｉ2 ’より大きい場合、メインアンプ１１の出
力を直接遮断又は電流制限値Ｉ2 ’と同じかそれ以内と
なるように制限することにより、メインアンプ１１の出
力を制御する。
【００３０】図３に示した実施の形態によれば、抵抗値
の小さな電流検出抵抗Ｒm ’と専用回路を用いて被測定
デバイス１に流れる電流Ｉd を検出することによって、
大電流を高速に検出することができる。また、制御回路
１９でメインアンプ１１の出力を直接遮断又は制限値以
内に制限することによって、被測定デバイス１へ印加さ
れる電圧を高速に制御することができる。従って、被測
定デバイス１に大電流が流れた場合に高速に動作して、
被測定デバイス１の破壊を防止する効果が向上する。
【００３１】図１及び図３に示した実施の形態によれ
ば、タイマー１５及びリレー１６を用いた簡単な構成
で、被測定デバイス１に流れる電流Ｉd が所定期間以上
電流制限値Ｉ1 を超えたときだけ制御回路１４によるメ
インアンプ１１の出力の制御を行うことができる。
【００３２】なお、図１又は図３に示した実施の形態で
は、制御回路１４と制御回路１７、または制御回路１４
と制御回路１９という２段の構成であったが、制御回路
１４及びタイマー１５を２つ以上設けて３段以上の構成
としてもよい。そして、２つ以上設けた制御回路１４の
電流制限値及びタイマー１５の設定時間をそれぞれ異な
らせることにより、メインアンプ１１の出力を細かく制
御して、被測定デバイス１の破壊を防止する効果を向上
することができる。
【００３３】図４は、本発明のさらに他の実施の形態に
よる半導体試験装置のデバイス用電源装置の概略構成を
示す図である。本実施の形態は、図１に示した実施の形
態と同様に、電圧印加状態のデバイス用電源装置の例を
示している。デバイス用電源装置は、電源ＶDC 、抵抗
Ｒ1 ，Ｒ2 、メインアンプ１１、コンデンサＣf 、バッ
ファアンプ１２、電流検出抵抗Ｒm 、電流検出アンプ１
３、制御回路１７、しきい値電圧Ｖ1 ，Ｖ2 、比較回路
２１、タイマー２２、スイッチ２３、ダイオードＤ2 、
及び負帰還抵抗Ｒfb を含んで構成されている。
【００３４】電源ＶDC 、抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 、メインアン
プ１１、コンデンサＣf 及びバッファアンプ１２の動作
は、図１に示した実施の形態と同様である。被測定デバ
イス１に流れる電流をＩd とすると、電流検出抵抗Ｒm
の両端には電圧Ｅm ＝Ｉd ×Ｒm が発生する。電流検出
アンプ１３は、被測定デバイス１に流れる電流Ｉd を電
流検出抵抗Ｒm の両端の電圧Ｅm として検出し、検出結
果を図示しない電流測定系、比較回路２１及び制御回路
１７へ出力する。図示しない電流測定系は、電流検出ア
ンプ１３の検出結果から被測定デバイス１に流れる電流
Ｉd を測定する。
【００３５】比較回路２１は、電流検出アンプ１３の検
出結果としきい値電圧Ｖ1 とを入力し、電流検出アンプ
１３の検出結果をしきい値電圧Ｖ1 と比較する。電流検
出アンプ１３の検出結果がしきい値電圧Ｖ1 より大きい
場合、比較回路２１は、タイマー２２をスタートさせ
る。
【００３６】タイマー２２は、比較回路２１によりスタ
ートされてから設定時間Ｔだけ経過した時に、比較回路
２１の比較結果により依然として電流検出アンプ１３の
検出結果がしきい値電圧Ｖ1 より大きい場合、スイッチ
２３をしきい値電圧Ｖ2 側からしきい値電圧Ｖ1 側へ切
り替える。比較回路２１によりスタートされてから設定
時間Ｔだけ経過した時に、比較回路２１の比較結果によ
り電流検出アンプ１３の検出結果がしきい値電圧Ｖ1 よ
り小さい場合、タイマー１５は、スイッチ２３の切り替
えを行わない。
【００３７】スイッチ２３がしきい値電圧Ｖ1 側へ切り
替えられた場合、制御回路１７は、電流検出アンプ１３
の検出結果としきい値電圧Ｖ1 とを入力し、電流検出ア
ンプ１３の検出結果をしきい値電圧Ｖ1 と比較する。電
流検出アンプ１３の検出結果はしきい値電圧Ｖ1 より大
きいので、制御回路１７は、ダイオードＤ2 及び負帰還
抵抗Ｒfb を介してメインアンプ１１へ負帰還をかけ
る。ここで制御回路１７のしきい値電圧Ｖ1 は被測定デ
バイス１に流れる電流Ｉd を制限する第１の電流制限値
Ｉ1 に対応しており、電流検出アンプ１３の検出結果は
被測定デバイス１に流れる電流Ｉd に対応している。従
って、制御回路１７は、被測定デバイス１に流れる電流
Ｉd がタイマー２２の設定時間Ｔ以上の間電流制限値Ｉ
1 より大きい場合、被測定デバイス１に流れる電流Ｉd
が電流制限値Ｉ1 と同じになるように、メインアンプ１
１の出力を制御する。
【００３８】一方、スイッチ２３の切り替えが行われな
い場合、制御回路１７は、電流検出アンプ１３の検出結
果としきい値電圧Ｖ2 （Ｖ2 ＞Ｖ1 ）とを入力し、電流
検出アンプ１３の検出結果をしきい値電圧Ｖ2 と比較す
る。電流検出アンプ１３の検出結果がしきい値電圧Ｖ2
より大きい場合、制御回路１７は、ダイオードＤ2 及び
負帰還抵抗Ｒfb を介してメインアンプ１１へ負帰還を
かける。ここで制御回路１７のしきい値電圧Ｖ2 は被測
定デバイス１に流れる電流Ｉd を制限する第２の電流制
限値Ｉ2 （Ｉ2 ＞Ｉ1 ）に対応しており、電流検出アン
プ１３の検出結果は被測定デバイス１に流れる電流Ｉd
に対応している。従って、制御回路１７は、被測定デバ
イス１に流れる電流Ｉd が電流制限値Ｉ2 より大きい場
合、被測定デバイス１に流れる電流Ｉd が電流制限値Ｉ
2 と同じになるように、メインアンプ１１の出力を制御
する。
【００３９】図５は、本発明のさらに他の実施の形態に
よる半導体試験装置のデバイス用電源装置の概略構成を
示す図である。本実施の形態は、図４に示した実施の形
態と同様に、電圧印加状態のデバイス用電源装置の例を
示している。デバイス用電源装置は、電源ＶDC 、抵抗
Ｒ1 ，Ｒ2 、メインアンプ１１、コンデンサＣf 、バッ
ファアンプ１２、電流検出抵抗Ｒm 、電流検出アンプ１
３、制御回路１７、しきい値電圧Ｖ1 、比較回路２
１、タイマー２４、ディジタル・アナログ変換回路２
５、ダイオードＤ2 、及び負帰還抵抗Ｒfb を含んで構
成されている。
【００４０】本実施の形態が図４に示した実施の形態と
相違する点は、しきい値電圧Ｖ2 及びスイッチ２３の代
わりにディジタル・アナログ変換回路２５を設けた点で
ある。電源ＶDC 、抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 、メインアンプ１
１、コンデンサＣf 及びバッファアンプ１２の動作は、
図１に示した実施の形態と同様である。また、電流検出
抵抗Ｒm 、電流検出アンプ１３及び比較回路２１の動作
は、図４に示した実施の形態と同様である。
【００４１】タイマー２４は、比較回路２１によりスタ
ートされてから設定時間Ｔだけ経過した時に、比較回路
２１の比較結果により依然として電流検出アンプ１３の
検出結果がしきい値電圧Ｖ1 より大きい場合、ディジタ
ル・アナログ変換回路２５へ切替信号を出力する。比較
回路２１によりスタートされてから設定時間Ｔだけ経過
した時に、比較回路２１の比較結果により電流検出アン
プ１３の検出結果がしきい値電圧Ｖ1 より小さい場合、
タイマー２４は、切替信号を出力しない。ディジタル・
アナログ変換回路２５は、通常は制御回路１７へしきい
値電圧Ｖ2 を出力し、タイマー２４から切替信号が入力
されると、制御回路１７への出力をしきい値電圧Ｖ2 か
らしきい値電圧Ｖ1 へ切り替える。制御回路１７の動作
は、図４に示した実施の形態と同様である。
【００４２】図６は、本発明のさらに他の実施の形態に
よる半導体試験装置のデバイス用電源装置の概略構成を
示す図である。本実施の形態は、図４に示した実施の形
態と同様に、電圧印加状態のデバイス用電源装置の例を
示している。デバイス用電源装置は、電源ＶDC 、抵抗
Ｒ1 ，Ｒ2 、メインアンプ１１、コンデンサＣf 、バッ
ファアンプ１２、電流検出抵抗Ｒm ，Ｒm ’、電流検出
アンプ１３，１８、制御回路１９、しきい値電圧Ｖ
1 ’，Ｖ2 ’、比較回路２１、タイマー２２、及びスイ
ッチ２３を含んで構成されている。
【００４３】本実施の形態が図４に示した実施の形態と
相違する点は、電流検出抵抗Ｒm と別に電流検出抵抗Ｒ
m ’、電流検出アンプ１３と別に電流検出アンプ１８を
それぞれ設けた点、及び制御回路１９がメインアンプ１
１の出力を直接遮断又は制限値以内に制限する点であ
る。電源ＶDC 、抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 、メインアンプ１１、
コンデンサＣf 及びバッファアンプ１２の動作は、図１
に示した実施の形態と同様である。また、電流検出抵抗
Ｒm 、電流検出アンプ１３、比較回路２１、タイマー２
２、及びスイッチ２３の動作は、図４に示した実施の形
態と同様である。
【００４４】電流検出抵抗Ｒm ’は、大電流専用の電流
検出抵抗であって、その抵抗値は、電流検出抵抗Ｒm が
微少電流測定レンジ用の高抵抗、例えば０．２Ωから数
１０ｋΩ、まで含むのに対し、小さな固定抵抗、例えば
０．２Ω〜０．４Ω程度に設定されている。被測定デバ
イス１に流れる電流をＩd とすると、電流検出抵抗Ｒ
m ’の両端には電圧Ｅm ’＝Ｉd ×Ｒm ’が発生する。
電流検出アンプ１８は、被測定デバイス１に流れる電流
Ｉd を電流検出抵抗Ｒm ’の両端の電圧Ｅm ’として検
出し、検出結果を制御回路１９へ出力する。
【００４５】スイッチ２３がしきい値電圧Ｖ1 ’側へ切
り替えられた場合、制御回路１９は、電流検出アンプ１
８の検出結果としきい値電圧Ｖ1 ’とを入力し、電流検
出アンプ１８の検出結果をしきい値電圧Ｖ1 ’と比較す
る。電流検出アンプ１８の検出結果がしきい値電圧Ｖ
1 ’より大きい場合、制御回路１９は、メインアンプ１
１の出力を遮断又は制限値以内に制限する。ここで制御
回路１９のしきい値電圧Ｖ1 ’は被測定デバイス１に流
れる電流Ｉd を制限する第１の電流制限値Ｉ1 ’に対応
しており、電流検出アンプ１８の検出結果は被測定デバ
イス１に流れる電流Ｉd に対応している。従って、制御
回路１９は、被測定デバイス１に流れる電流Ｉd がタイ
マー２２の設定時間Ｔ以上の間電流制限値Ｉ1 ’より大
きい場合、メインアンプ１１の出力を直接遮断又は電流
制限値Ｉ1 ’と同じかそれ以内となるように制限するこ
とにより、メインアンプ１１の出力を制御する。
【００４６】一方、スイッチ２３の切り替えが行われな
い場合、制御回路１９は、電流検出アンプ１８の検出結
果としきい値電圧Ｖ2 ’（Ｖ2 ’＞Ｖ1 ’）とを入力
し、電流検出アンプ１８の検出結果をしきい値電圧Ｖ
2 ’と比較する。電流検出アンプ１８の検出結果がしき
い値電圧Ｖ2 ’より大きい場合、制御回路１９は、メイ
ンアンプ１１の出力を遮断又は制限値以内に制限する。
制御回路１９のしきい値電圧Ｖ2 ’は被測定デバイス１
に流れる電流Ｉd を制限する第２の電流制限値Ｉ2’
（Ｉ2 ’＞Ｉ1 ’）に対応しており、電流検出アンプ１
８の検出結果は被測定デバイス１に流れる電流Ｉd に対
応している。従って、制御回路１９は、被測定デバイス
１に流れる電流Ｉd が電流制限値Ｉ2 ’より大きい場
合、メインアンプ１１の出力を直接遮断又は電流制限値
Ｉ2 ’と同じかそれ以内となるように制限することによ
り、メインアンプ１１の出力を制御する。
【００４７】図７は、本発明のさらに他の実施の形態に
よる半導体試験装置のデバイス用電源装置の概略構成を
示す図である。本実施の形態は、図６に示した実施の形
態と同様に、電圧印加状態のデバイス用電源装置の例を
示している。デバイス用電源装置は、電源ＶDC 、抵抗
Ｒ1 ，Ｒ2 、メインアンプ１１、コンデンサＣf 、バッ
ファアンプ１２、電流検出抵抗Ｒm ，Ｒm ’、電流検出
アンプ１３，１８、制御回路１９、しきい値電圧Ｖ
1 ’、比較回路２１、タイマー２４、及びディジタル・
アナログ変換回路２５を含んで構成されている。
【００４８】本実施の形態が図６に示した実施の形態と
相違する点は、しきい値電圧Ｖ2 ’及びスイッチ２３の
代わりにディジタル・アナログ変換回路２５を設けた点
である。電源ＶDC 、抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 、メインアンプ１
１、コンデンサＣf 及びバッファアンプ１２の動作は、
図１に示した実施の形態と同様である。また、電流検出
抵抗Ｒm ，Ｒm ’、電流検出アンプ１３，１８及び比較
回路２１の動作は、図６に示した実施の形態と同様であ
る。
【００４９】タイマー２４は、比較回路２１によりスタ
ートされてから設定時間Ｔだけ経過した時に、比較回路
２１の比較結果により依然として電流検出アンプ１３の
検出結果がしきい値電圧Ｖ1 ’より大きい場合、ディジ
タル・アナログ変換回路２５へ切替信号を出力する。比
較回路２１によりスタートされてから設定時間Ｔだけ経
過した時に、比較回路２１の比較結果により電流検出ア
ンプ１３の検出結果がしきい値電圧Ｖ1 ’より小さい場
合、タイマー２４は、切替信号を出力しない。ディジタ
ル・アナログ変換回路２５は、通常は制御回路１９へし
きい値電圧Ｖ2’を出力し、タイマー２４から切替信号
が入力されると、制御回路１９への出力をしきい値電圧
Ｖ2 ’からしきい値電圧Ｖ1 ’へ切り替える。制御回路
１９の動作は、図６に示した実施の形態と同様である。
【００５０】図６及び図７に示した実施の形態によれ
ば、抵抗値の小さな電流検出抵抗Ｒm’と専用回路を用
いて被測定デバイス１に流れる電流Ｉd を検出すること
によって、大電流を高速に検出することができる。ま
た、制御回路１９でメインアンプ１１の出力を直接遮断
又は制限値以内に制限することによって、被測定デバイ
ス１へ印加される電圧を高速に制御することができる。
従って、被測定デバイス１に大電流が流れた場合に高速
に動作して、被測定デバイス１の破壊を防止する効果が
向上する。
【００５１】メインアンプ１１の出力を制御する制御回
路は、位相補償による発振防止回路等が必要なため、回
路規模が大きくなる。図４乃至図７に示した実施の形態
によれば、図１及び図３に示した実施の形態に比べて、
制御回路１７又は制御回路１９が１つで済むため装置全
体の部品点数が削減する。そして、比較回路２１及びタ
イマー２２，２４を用いた簡単な構成で制御回路１７，
１９のしきい値電圧を切り替えることにより、制御回路
１７，１９は、被測定デバイス１に流れる電流Ｉd が所
定期間以上電流制限値Ｉ1 ，Ｉ1 ’を超えたとき、及び
被測定デバイス１に流れる電流Ｉd が電流制限値Ｉ2，
Ｉ2 ’を超えたときにメインアンプ１１の出力の制御を
行うことができる。
【００５２】なお、図４乃至図７に示した実施の形態で
は、比較回路２１とタイマー２２、または比較回路２１
とタイマー２４が１組だけ設けられているが、２組以上
設けてもよい。そして、２つ以上設けた比較回路２１の
しきい値電圧及びタイマー２２，２４の設定時間をそれ
ぞれ異ならせることにより、メインアンプ１１の出力を
細かく制御して、被測定デバイス１の破壊を防止する効
果を向上することができる。
【００５３】以上説明した実施の形態では、制御回路１
４，１７，１９が被測定デバイス１に流れる正極性の過
電流を制限していたが、極性の異なる同様の制御回路を
使用して被測定デバイス１に流れる負極性の過電流を制
限することができる。
【００５４】以上説明した実施の形態では、電圧印加状
態のデバイス用電源装置の例について説明したが、本発
明は、電流印加状態のデバイス用電源装置についても適
用することができる。
【００５５】
【発明の効果】本発明の半導体試験装置のデバイス用電
源制御方法及びデバイス用電源装置によれば、第1の設
定値及び所定期間を試験条件等により被測定デバイスに
一時的に発生する過電圧又は過電流の大きさ及び期間に
応じて設定し、第２の設定値を被測定デバイスの瞬時許
容値に応じて設定することができる。従って、２つ以上
の異なる条件で被測定デバイスへ印加する電圧又は電流
を細かく制御することができ、過電圧又は過電流によっ
て被測定デバイスが破壊されるのを効果的に防止するこ
とができる。
【００５６】また、ウエハ状態でのチップ単位の検査
（プロービング）においては、多ピン化、高周波化によ
り、隣接する端子の間隔が狭く小さくなる傾向にある。
このため、半導体試験装置とチップとのコンタクト部の
電流容量が減少して、コンタクト部が焼損し易くなって
いる。これに対し、応答速度の異なる２つ以上の電流制
限値を持つことにより、コンタクト焼損への対応と、被
測定デバイスの電流制限とを使い分けることができる。
従って、被測定デバイスが破壊されるのを防止するとと
もに、コンタクト焼損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態による半導体試験装置
のデバイス用電源装置の概略構成を示す図である。
【図２】 図１に示した半導体試験装置のデバイス用電
源装置の動作を説明する図である。
【図３】 本発明の他の実施の形態による半導体試験装
置のデバイス用電源装置の概略構成を示す図である。
【図４】 本発明のさらに他の実施の形態による半導体
試験装置のデバイス用電源装置の概略構成を示す図であ
る。
【図５】 本発明のさらに他の実施の形態による半導体
試験装置のデバイス用電源装置の概略構成を示す図であ
る。
【図６】 本発明のさらに他の実施の形態による半導体
試験装置のデバイス用電源装置の概略構成を示す図であ
る。
【図７】 本発明のさらに他の実施の形態による半導体
試験装置のデバイス用電源装置の概略構成を示す図であ
る。
【符号の説明】
１…被測定デバイス、１１…メインアンプ、１２…バッ
ファアンプ、１３，１８…電流検出アンプ、１４，１
７，１９…制御回路、１５，２２，２４…タイマー、１
６…リレー、２１…比較回路、２３…スイッチ、２５…
ディジタル・アナログ変換回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山羽 常雄 東京都渋谷区東３丁目16番３号 日立電子 エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 池田 宏史 東京都渋谷区東３丁目16番３号 日立電子 エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 2G003 AA07 AB01 AE01 AE10 AH07 2G132 AA01 AD01 AE14 AE22 AE27

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被測定デバイスの電圧又は電流を検出
    し、 検出結果に応じて被測定デバイスへ印加する電圧又は電
    流を制御する半導体試験装置のデバイス用電源制御方法
    であって、 検出結果が所定期間以上第１の設定値を超えたとき被測
    定デバイスへ印加する電圧又は電流を制御するステップ
    と、 検出結果が第1の設定値より大きい第２の設定値を超え
    たとき被測定デバイスへ印加する電圧又は電流を制御す
    るステップとを含むことを特徴とする半導体試験装置の
    デバイス用電源制御方法。
  2. 【請求項２】 被測定デバイスへ印加する電圧又は電流
    を発生する手段と、 被測定デバイスの電圧又は電流を検出する検出手段と、 前記検出手段の検出結果が所定期間以上第1の設定値を
    超えたとき前記電圧又は電流を発生する手段の出力を制
    御する第1の制御手段と、 前記検出手段の検出結果が第1の設定値より大きい第２
    の設定値を超えたとき前記電圧又は電流を発生する手段
    の出力を制御する第２の制御手段とを備えたことを特徴
    とする半導体試験装置のデバイス用電源装置。
  3. 【請求項３】 前記第1の制御手段は、 前記検出手段の検出結果が第1の設定値を超えたとき前
    記電圧又は電流を発生する手段の出力を制御する制御回
    路と、 前記制御回路の動作を所定期間無効とするタイマーとを
    備えたことを特徴とする請求項２に記載の半導体試験装
    置のデバイス用電源装置。
  4. 【請求項４】 前記第２の制御手段は、前記検出手段の
    検出結果が第２の設定値を超えたとき前記電圧又は電流
    を発生する手段の出力を遮断又は制限値以内に制限する
    ことを特徴とする請求項２に記載の半導体試験装置のデ
    バイス用電源装置。
  5. 【請求項５】 前記検出手段は第１の検出抵抗と第２の
    検出抵抗とを備え、 前記第1の制御手段は前記第1の検出抵抗による検出結果
    を入力し、 前記第２の制御手段は前記第２の検出抵抗による検出結
    果を入力することを特徴とする請求項２に記載の半導体
    試験装置のデバイス用電源装置。
  6. 【請求項６】 被測定デバイスへ印加する電圧又は電流
    を発生する手段と、 被測定デバイスの電圧又は電流を検出する検出手段と、 前記検出手段の検出結果が所定期間以上第1の設定値を
    超えたとき、及び前記検出手段の検出結果が第1の設定
    値より大きい第２の設定値を超えたとき、前記電圧又は
    電流を発生する手段の出力を制御する制御手段とを備え
    たことを特徴とする半導体試験装置のデバイス用電源装
    置。
  7. 【請求項７】 前記制御手段は、 前記検出手段の検出結果がしきい値を超えたとき前記電
    圧又は電流を発生する手段の出力を制御する制御回路
    と、 前記検出手段の検出結果を第1の設定値と比較する比較
    回路と、 前記比較回路の比較結果により前記検出手段の検出結果
    が所定期間以上第1の設定値を超えたとき、前記制御回
    路のしきい値を第２の設定値から第1の設定値へ切り替
    えるタイマーとを備えたことを特徴とする請求項６に記
    載の半導体試験装置のデバイス用電源装置。
  8. 【請求項８】 前記制御手段は、前記電圧又は電流を発
    生する手段の出力を遮断又は制限値以内に制限すること
    を特徴とする請求項６に記載の半導体試験装置のデバイ
    ス用電源装置。
  9. 【請求項９】 前記検出手段は第１の検出抵抗と第２の
    検出抵抗とを備え、 前記比較回路は前記第1の検出抵抗による検出結果を入
    力し、 前記制御回路は前記第２の検出抵抗による検出結果を入
    力することを特徴とする請求項７に記載の半導体試験装
    置のデバイス用電源装置。
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