JP2007064834A

JP2007064834A - デバイス特性測定システム

Info

Publication number: JP2007064834A
Application number: JP2005252294A
Authority: JP
Inventors: Rinminoru Noguchi; 倫稔野口; Osamu Habu; 理土生
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2007-03-15
Also published as: TW200712517A; CN1924600A; KR20070026121A; US20070050170A1

Abstract

【課題】ＰＲＡＭなどのデバイス測定において入力されるパルスの信号がなまり、デバイスに実際に印加される電圧、またはデバイスに流れる電流を正確に測定することができなかった。
【解決手段】
デバイスの端子に接触するプローブとパルスジェネレータを同軸ケーブルの途中に電流測定用のシャント抵抗を設け、そのシャント抵抗の両端の電位差をアクティブ差動プローブによって検出し、電位差に応じた信号を信号波形観測手段によって観測するよう構成して、デバイスに流れる電流を測定する。また、シャント抵抗に並列にコンデンサを接続することにより周波数特性が改善される。
【選択図】図１

Description

本発明は、相変化メモリ（以下、ＰＲＡＭと記す。なお、OUM(Ovonic Unified Memory)とも称される。）などのデバイスの特性を評価する測定装置に関する。

ＰＲＡＭは、物質の結晶状態によって電気的抵抗が変わるカルコゲナイド合金などが非晶質から結晶構造へ状態が変化することを利用して情報を保存するメモリであり、電源を切ってもデータが保持され、大容量のデータを格納できることを特徴としている。また、相変化は、各メモリセル毎に設けられたヒータによって加熱することにより実行される。

このＰＲＡＭに対するデバイス測定では、デバイスに印加されるパルス波形の電圧、電流を正確に求められることが必要である。

被測定対象のＰＲＡＭデバイスに印加される電圧及び電流は、デバイスから直接オシロスコープで測定する場合がある（例えば非特許文献１、図４参照。）。

図１７は、このようにデバイスに直接オシロスコープを接続した場合について回路シミュレータにかける回路図を示したものである。同図において、２００ｂは被測定対象のデバイスの等価回路、２０ｂはパルス信号を発生するパルスジェネレータの等価回路、５００はデバイス２００ｂの電圧観測用オシロスコープの等価回路、５１０はデバイス２００ｂの電流観測用オシロスコープの等価回路、５２０はオシロスコープ５１０による電流観測用のためのシャント抵抗、１００ｂはシミュレータ上の仮想電流計、７０はパルスジェネレータ２０ｂの出力と電圧観測用オシロスコープ５００の入力とを接続するための同軸ケーブル、７３は電圧観測用オシロスコープ５００の入力とデバイス２００ｂの一端とを接続するための同軸ケーブル、７４は仮想電流計１００ｂと抵抗５２０の一端とを接続する同軸ケーブルを示している。

図１８は、図１７の回路を回路シミュレータにかけた場合の各部の電圧値を示すグラフである。図１８において、ａは電圧観測用オシロスコープ５００で観測される電圧のグラフを示しており、ｂはデバイス２００ｂの両端の電圧のグラフを示している。同図に示すようにグラフａとグラフｂとは、相当異なっており、電圧観測用オシロスコープ５００によって観測された電圧がデバイス２００ｂに実際に印加されている電圧を正しく示していないことがわかる。

図１９は、図１７の回路を回路シミュレータにかけた場合の各部の電流を示すグラフである。図１９においてａは電流観測用オシロスコープ５１０により観測される電流を示すグラフであり、ｂは仮想電流計１００ｂを流れる電流を示すグラフである。同図に示すようにグラフａとグラフｂとは、電圧の場合と同様、相当異なっており、電流観測用オシロスコープ５１０によって観測された電流がデバイス２００ｂを実際に流れている電流を正しく示していないことがわかる。

さらに、被測定対象のデバイスに印加される電圧及び電流は、プローブを用いて測定する場合がある（例えば非特許文献２、図３参照）。

図２０は、このようにデバイスに印加される電圧及び電流をプローブを用いて測定する場合について回路シミュレータにかける回路図を示したものである。図１７に示すものと同一のものについては同一の符号を付し、重複する説明を省略する。同図において６００は、プローブの等価回路であり、７００は電流測定用の抵抗、７５は抵抗７００の一端とパルスジェネレータ２０ｂの出力とを接続する同軸ケーブル、７６は抵抗７００の一端と仮想電流計１００ｂとを接続する同軸ケーブルを示している。

図２１は、図２０に示す回路を回路シミュレータにかけた場合の各部の電圧を示す図である。図２１においてａはプローブ６００を介して電圧観測用オシロスコープ（図２０の等価回路においては、プローブ６００によりターミネートされることとなるので、オシロスコープの等価回路は表れない。）により観測される電圧をシミュレートしたグラフ、ｂはデバイス２００ｂに印加される電圧をシミュレートしたグラフである。同図に示すように、これらのグラフａ、ｂはほとんど重なっている。すなわち、プローブ６００を用いた場合にはデバイス２００ｂに印加される電圧を測定することが可能であることをシミュレート結果は示している。しかしながら、電圧波形は、立ち上がりが遅く、かなりなまった波形となっている。ＰＲＡＭにおいては矩形波状のパルスが入力されることが重要であり、このようななまった波形となるのは好ましくない。

図２２は、図２０の回路をシミュレータにかけた場合の仮想電流計１００ｂに流れる電流を示すグラフである。図２２に示すように電流波形は電圧波形と同様に立ち上がりが遅くなまった波形となっている。

なお、電流波形は直接には計ることができない。パルスジェネレータ２０ｂから出力される電圧５Ｖのパルスが抵抗７００の一端に印加されると考えると電流パルスの波高値を計算で求めることはできる。しかしながら、一般にパルスジェネレータ２０ｂの電圧値は精度が高くないため電流パルスの波高値も正確に求めることは困難である。
"Low-Field Amorphous State Resistance and Threshold Voltage Drift in Chalcogenide Materials", PIROVANO et al., IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 51 Issue 5 pp. 714-719, May 2004 "Phase-change chalcogenide nonvolatile RAM completely based on CMOS technology", Hwang, Y.N. et al., VLSI Technology, Systems, and Applications, 2003 International Symposium pp. 29-31, Oct. 2003

以上のように、プローバにセットされたＰＲＡＭなどのデバイスに印加される電圧、流れる電流を正確に測定することは困難であり、また、波形もパルスジェネレータから出力された波形とは異なり、立ち上がりのなまった波形となるという問題点があった。

本発明は、以上のような事情に鑑みなされたものであり、波形がなまらず、かつ、被測定対象のデバイスに実際に印加される電圧、実際に流れる電流の波形をできるだけ正確に測定することができるデバイス測定システムを提供することを目的とする。

これらの目的を達成するために、本発明のデバイス特性測定システムは、パルスを発生するパルスジェネレータと、デバイスの端子と電気的に接触する第１のプローブと、デバイスに流れる電流を測定するための抵抗と、第１のプローブの出力端子と抵抗の一端とを電気的に接続する第１のケーブルと、パルスジェネレータの出力と抵抗の他端とを電気的に接続する第２のケーブルと、抵抗の両端に電気的に接続され、抵抗の電位差に対応する信号を出力する第２のプローブと、第２のプローブから出力された信号の波形を観測する第１の信号波形観測手段とを具備している。「第１の信号波形観測手段」はオシロスコープの特定のチャネルに対応するが、オシロスコープに限られず、信号の波形を観測できる手段であればよい。

第２のプローブにより、抵抗の両端の電位差に応じた信号が第１の信号波形観測手段に入力されるため、小さい測定レンジで高い分解能の波形を観測することができる。さらに、抵抗による大きな電圧降下は必要としないので、抵抗を小さな値にすることができ、このため、波形の立ち上がりのなまりも最小限に抑えることができる。

また、本発明のデバイス特性測定システムは、抵抗の一端に電気的に接続された第３のプローブと、この第３のプローブから出力された信号の波形を観測する第２の信号波形観測手段とをさらに有するよう構成することができる。「第２の信号観測手段」はオシロスコープの特定のチャネルに対応する。なお、「第１の信号観測手段」と「第２の信号観測手段」は、同一のオシロスコープの別のチャネルであってもよいし、別々のオシロスコープであっても良い。

さらに、本発明のデバイス特性測定システムは、抵抗に並列に接続された周波数特性を改善するためのコンデンサをさらに有するように構成することができる。

このコンデンサのために高周波信号に対するインピーダンスが低くなり、波形のなまりが改善される。また、コンデンサの容量を、デバイスを流れる電流の波形と第１の信号波形観測手段によって観測される波形とがほぼ同一の波形となるような値とすることで、実際にデバイスに印加される電圧、流れる電流の波形を正確に観測することが可能になる。

また、本発明のデバイス測定システムは、パルスを発生するパルスジェネレータと、デバイスの端子と電気的に接触する第１のプローブと、デバイスに流れる電流を測定するための、直列接続された第１の抵抗と第２の抵抗とからなる直列合成抵抗と、第１のプローブの出力端子と直列合成抵抗の一端とを電気的に接続する第１のケーブルと、パルスジェネレータの出力と直列合成抵抗の他端とを電気的に接続する第２のケーブルと、直列合成抵抗の両端に電気的に接続され、直列合成抵抗の電位差に対応する信号を出力する第２のプローブと、第２のプローブから出力された信号の波形を観測する第１の信号波形観測手段と、直列合成抵抗と並列に接続された周波数特性を改善するための第１のコンデンサと、直列合成抵抗の他端と第１の抵抗及び第２の抵抗の直列接続点とに電気的に接続された第２のコンデンサとを具備する。

すなわち、第１のコンデンサを通過するパスと第２のコンデンサを通過するパスの２つのパスができるため第１のコンデンサと第１のコンデンサの容量及び第１の抵抗と第２の抵抗の抵抗値を適切に設定することによりパルス信号の伝送路の周波数等特性の補正をすることが可能である。

また、直列合成抵抗の一端に電気的に接続された第３のプローブと、第３のプローブから出力された信号の波形を観測する第２の信号波形観測手段とをさらに具備することで電圧を測定することも可能である。

なお、測定対象のデバイスは半導体ウエハに作られたものであり、第１のプローブは、ウエハプローバなどの半導体プローバ内に設けられる。さらに、本発明のデバイス特性測定システムは、測定対象のデバイスが相変化メモリのようにきわめて短いパルス信号が印加される場合に特に効果的である。

また、第２のプローブ及び第３のプローブは入力インピーダンスが出力インピーダンスより高いアクティブプローブで構成することが可能であり、第１のケーブル及び第２のケーブルは同軸ケーブルで構成することが可能である。

以上のように、本発明によれば、所定のパルスを印加して、デバイスの特性を測定する場合に、波形がなまらず、被測定対象のデバイスに実際の印加される電圧、実際に流れる電流の波形をできるだけ正確に測定することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態のデバイス測定システムの構成を示す概略図である。同図において、１０は半導体ウエハ上のＰＲＡＭなどのデバイスと電気的にコンタクトをとるためのウエハプローバ、２０は一定の電圧のパルスを出力するパルスジェネレータ、３０はデバイスに印加される電圧及びデバイスに流れる電流を測定するオシロスコープ、４０はデバイスに流れる電流を計測するためのアクティブ差動プローブ、５０はデバイスに印加される電圧を測定するためのアクティブプローブ、６０はデバイスに流れる電流を測定するために電圧降下をさせる１００Ωのシャント抵抗、７１はウエハプローバ１０とシャント抵抗６０の一端を接続する長さ１０ｃｍの同軸ケーブル、７２はシャント抵抗６０の他端とパルスジェネレータ２０の出力を接続する長さ２００ｃｍの同軸ケーブルを示している。

ウエハプローバ１０は、半導体ウエハ１２を搭載してプロービングの位置決めのために移動可能なチャック１１と、ＲＦ（高周波用）プローブ１４と、ＲＦプローブ１４を固定するプローブカード１３とを有している。ＲＦプローブ１４の先端は半導体ウエハ１２の被測定デバイスの端子に電気的にコンタクトが取られるようになっている。

なお、パルスジェネレータ２０は電圧が５Ｖ（ボルト）でパルス幅が２０ナノ秒、立ち上がりが２ナノ秒のパルスを出力する。オシロスコープ３０のＣｈ（チャネル）１にはアクティブ差動プローブ４０からの出力信号が入力され、Ｃｈ２にはアクティブプローブ５０の出力信号が入力されている。

アクティブ差動プローブ４０の２つの入力は、シャント抵抗６０の両端に接続され、その電位差を出力するようになっている。また、アクティブ差動プローブ４０は、入力信号を増幅して出力し、入力側は高インピーダンス、出力側は低インピーダンスになっている。アクティブプローブ５０は、シャント抵抗６０と同軸ケーブル７１との接続点に接続され、入力信号を増幅して出力し、入力側は高インピーダンス、出力側は低インピーダンスとなるようになっている。なお、これらプローブ４０、５０はプローブ内部でターミネートするように構成されているので等価回路としては、オシロスコープの影響はでないこととなる。

なお、同軸ケーブル７１の左端部、同軸ケーブル７２の右端部、シャント抵抗６０、アクティブ差動プローブ４０の入力、アクティブプローブ５０の入力は基板８０上に配線されて固定される。

図２は、図１の回路を回路シミュレータにかけるための等価回路を示している。

同図において、２０ａはパルスジェネレータの等価回路であり、パルス発信源と抵抗の直列回路で表現される。なお、パルスジェネレータ２０は出力インピーダンスが５０Ωとなっている。４０ａはアクティブ差動プローブ４０の等価回路を示しており、２つの入力ごとに２５ｋΩの抵抗と０．５６ｐＦのコンデンサが並列に接続されて接地されるように表現される。５０ａはアクティブプローブ５０の等価回路であり、入力から２５ｋΩの抵抗と０．５６ｐＦのコンデンサが並列に接続されて接地されるように表現される。

２００は、半導体ウエハ１２上のＰＲＡＭなどの被測定対象のデバイスの等価回路であり１ｋΩの抵抗で表現される。１００はシミュレーション上の仮想電流計であり、実際の回路には設けられてはいないが、シミュレーションによりデバイスに流れる電流を算出するためのものである。

なお、６０ａ、７１ａ及び７２ａは、それぞれ、回路シミュレータ上で、シャント抵抗６０、同軸ケーブル７１及び同軸ケーブル７２を表現したものである。

図３は図２の等価回路でシミュレーションを行った場合の各部の電圧波形を示したグラフである。図３において、ａはアクティブプローブ５０を介してオシロスコープ３０のＣｈ２に入力されて測定される電圧をシミュレートしたグラフ、ｂは被測定対象のデバイスに印加される電圧をシミュレートしたグラフである。同図に示すように電圧波形はどちらもほとんど重なっており、正確に測定できることが示されている。また、少し波形はなまるものの、図２１に示す電圧グラフよりも立ち上がりが急峻であり、パルスジェネレータ２０からのパルスに近い電圧波形がデバイスに印加され、またそれを観測できることをシミュレーションの結果は示している。

なお、図２０、図２１の場合に比べてパルスジェネレータ２０のパルスに近いグラフとなっているのは、図２０の場合はシャント抵抗７００の値が１ｋΩであるのに対して、図２の場合はシャント抵抗６０の値が１００Ωと小さい値であることから波形のなまりがより少なくなっているからである。図２の場合でシャント抵抗６０の値が小さくて済むのは、差動プローブを使用していることに起因している。すなわち、図２０の場合に電流を測定しようとすれば抵抗７００の両端の電位差を測定することが必要で、パルスジェネレータ２０の電圧が５Ｖとするとオシロスコープの分解能の関係からこの値と比較してある程度大きな電圧降下をさせることが必要であるのに対して、図２の場合にはシャント抵抗６０の両端の電位差に対応する信号をアクティブ差動プローブ４０が出力して、オシロスコープ３０の測定レンジを小さいものに設定して高分解能にできるのでシャント抵抗６０は１００Ω程度の小さい値のものを使用することができる。

図４は図２の等価回路でシミュレーションを行った場合の各部の電流波形を示したグラフである。図４において、ａはアクティブ差動プローブ４０を介してオシロスコープ３０のＣｈ１に入力されて測定される電流をシミュレートしたグラフ、ｂは仮想電流計１００を流れる電流、すなわち被測定対象のデバイスに流れる電流をシミュレートしたグラフである。図４に示すように、波形としてはグラフａ、ｂは大きく異なるが、パルスの立ち上がりから一定期間経過して波形が安定した時点、すなわち図４のグラフにおいてタイミングＴ１で示す時点の付近では、両波形が示す電流はほぼ同じである。このため、パルスジェネレータ２０から出力されたパルスの立ち上がりから一定時間経過して波形が安定したところでオシロスコープ３０によって観測すれば、グラフｂの電流パルスの波高値と同じ電流値を正確に求めることができる。また、グラフａのオーバーシュートとアンダーシュートが、同じ時定数のため、上下で対称な形状を有していることからこれらオーバーシュートとアンダーシュートとにより波形を補正することにより、所望の電流波形または電流値を得ることも可能である。

図５は、本発明の他の実施形態のデバイス測定システムの構成を示す概略図である。なお、同図は、図１の基板８０付近を拡大した図であり、他の部分は図１と同一の構成となっている。また図１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図５において、９０は１１８ｐＦのコンデンサであり、このコンデンサ９０はシャント抵抗６０と並列に接続されている。

図６は、図５によって示されるデバイス測定システムの等価回路であり、回路シミュレータにかけるものである。図６において、図２と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。９０ａはコンデンサ９０を回路シミュレータにかけるために等価回路として表現したものである。

図７は、図６の等価回路によってシミュレートした場合の各部の電圧のグラフを示す図である。同図において、ａはアクティブプローブ５０を介してオシロスコープ３０のＣｈ２に入力されて測定される電圧をシミュレートしたグラフ、ｂは被測定対象のデバイスに印加される電圧をシミュレートしたグラフである。同図に示すように電圧波形はどちらもほとんど重なっており、正確に測定できることが示されている。また、波形は、図３に示すものよりもさらに急峻になっており、本来のパルスジェネレータ２０から出力されるパルスの立ち上がり時間が２ナノ秒とほぼ同じであることからシミュレータ上はパルスジェネレータ２０から出力されるパルスと同等の波形であることがわかる。

図８は、図６の等価回路でシミュレーションを行った場合の各部の電流波形を示したグラフである。図８において、ａはアクティブ差動プローブ４０を介してオシロスコープ３０のＣｈ１に入力されて測定される電流をシミュレートしたグラフ、ｂは仮想電流計１００を流れる電流、すなわち被測定対象のデバイスに流れる電流をシミュレートしたグラフである。同図に示すように、電圧の場合と同様に、ほぼ、パルスジェネレータ２０から出力されるパルスと同等の波形である。

このようにコンデンサ９０を接続することで特性が改善されるのは、コンデンサ９０の容量によりパルスの高周波成分が通り抜けやすくなるためである。

図９、図１０は、それぞれ、コンデンサ９０の容量を１１８ｐＦから変えた場合の測定電圧、電流をシミュレートしたグラフである。これらの図において、ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ、コンデンサ９０の容量が０ｐＦ、６０ｐＦ、１２０ｐＦ、１８０ｐＦの場合のグラフを示している。これらのグラフからわかるように、何らかの容量のコンデンサをコンデンサ９０に設けるだけで、電圧波形は立ち上がりが急峻になり、かなり改善する。しかし、測定波形が実際の波形とほぼ同等であるようにするにはコンデンサ９０の容量の調整が必要である。コンデンサ９０の容量は、シャント抵抗６０とコンデンサ９０の並列回路のインピーダンスと同軸ケーブル７１とデバイスの直列回路のインピーダンスとの相対値から決定されるものである。すなわち、コンデンサ９０の容量は、シャント抵抗６０の値、同軸ケーブル７１の長さ、デバイス２００の抵抗値等から決まる値である。

図１１は、シャント抵抗６０の値、同軸ケーブル７１の長さ、デバイス２００の抵抗値を変えた場合のコンデンサ９０の容量の最適値を示した表である。厳密には、これらの要素の値から正確にコンデンサ９０の値が定まるというものではなく、トリマコンデンサにより調整することが必要である。

なお、図１０においても図４と同様に、グラフａ、ｂ、ｄのようなコンデンサ容量が十分調整されていない状態でも、オーバーシュートとアンダーシュートが、同じ時定数のため、上下で対称な形状を有していることからこれらオーバーシュートとアンダーシュートとにより波形を補正することにより、所望の電流波形または電流値を得ることも可能である。

図１２は、本発明のさらに他の実施形態のデバイス測定システムの構成を示す概略図である。なお、同図は、図１の基板８０付近を拡大した図であり、他の部分は図１と同一の構成となっている。また図１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１２に示すように、同軸ケーブル７１、７２間にはシャント抵抗６１及びシャント抵抗６２が直列に接続されている。さらに、シャント抵抗６１にはコンデンサ９１が並列に接続されている。さらに、シャント抵抗６１とシャント抵抗６２との直列合成抵抗と並列にコンデンサ９２が接続されている。シャント抵抗６１、６２の抵抗値はそれぞれ、１５０Ω、５０Ωであり、コンデンサ９１、９２の容量はそれぞれ、４０ｐＦ、３５ｐＦである。

図１３は、図１２によって示されるデバイス測定システムの等価回路であり、回路シミュレータにかけるものである。図１３において、図２と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１３において、６１ａ、６２ａはシャント抵抗６１、６２をシミュレータの回路表現したもの、９１ａ、９２ａはコンデンサ９１、９２をシミュレータの回路表現したものである。

図１４は、図１３の等価回路によってシミュレートした場合の各部の電圧のグラフを示す図である。同図において、ａはアクティブプローブ５０を介してオシロスコープ３０のＣｈ２に入力されて測定される電圧をシミュレートしたグラフ、ｂは被測定対象のデバイスに印加される電圧をシミュレートしたグラフである。

図１５は、図１３の等価回路でシミュレーションを行った場合の各部の電流波形を示したグラフである。図１５において、ａはアクティブ差動プローブ４０を介してオシロスコープ３０のＣｈ２に入力されて測定される電流をシミュレートしたグラフ、ｂは仮想電流計１００を流れる電流、すなわち被測定対象のデバイスに流れる電流をシミュレートしたグラフである。図１５のグラフｂにおいて顕著であるが、立ち上がりの部分で波形が変化して鋭角部分が生じており、周波数補正がされることが示されている。

図１６は図１２によって示される実施形態がどのような場面で用いられるかを示す等価回路図である。図１６において４００はスイッチ、４１０は電圧電流特性測定装置の等価回路である。電圧電流特性測定装置４１０は、測定対象に対し、所定の電圧を印加しながら電流測定をしたり、所定の電流を流しながら電圧測定をしたりするときなどに用いられる。同図の構成においては、電圧電流特性測定装置４１０はスイッチ４００によって切り替えて使用される。このようなスイッチ４００が信号の伝送路上に設けられると周波数特性が変化する場合があり、図１、図１２に示す実施形態ではこれを補正することができるものである。すなわち、パルスジェネレータ２０から出力されるパルスの高周波成分はコンデンサ９１とシャント抵抗６２を通るパスとコンデンサ９２を通るパスとができ、この２つのパスのインピーダンスによって信号の周波数特性を補正することができるようにしたものである。

なお、図１２に示す実施形態ではシャント抵抗が２つに並列に接続されるコンデンサが２つであったが、シャント抵抗及びコンデンサをＮ個（Ｎは３以上の整数）使用して構成することも可能である。

また、上述した実施形態では、オシロスコープ３０のｃｈ１、ｃｈ２にそれぞれプローブ４０、５０の出力を接続するようにしているが、別々のオシロスコープに入力するようにしてもよい。

本発明の実施形態のデバイス測定システムの構成をしめす概略図である。図１の回路を回路シミュレータにかけるための等価回路を示している。図２の等価回路でシミュレーションを行った場合の各部の電圧波形を示したグラフである。図２の等価回路でシミュレーションを行った場合の各部の電流波形を示したグラフである。本発明の他の実施形態のデバイス測定システムの構成を示す概略図である。図１及び図５によって示されるデバイス測定システムの等価回路であり、回路シミュレータにかけるものである。図６の等価回路によってシミュレートした場合の各部の電圧のグラフを示す図である。図６の等価回路でシミュレーションを行った場合の各部の電流波形を示したグラフである。図５のコンデンサの容量を変えた場合の測定電圧をシミュレートしたグラフである。図５のコンデンサの容量を変えた場合の測定電流をシミュレートしたグラフである。図１、図５にしめす実施形態において、シャント抵抗の値、同軸ケーブルの長さ、デバイスの抵抗値を変えた場合のコンデンサ容量の最適値を示した表である。本発明のさらに他の実施形態のデバイス測定システムの構成を示す概略図である。図１及び図１２によって示されるデバイス測定システムの等価回路であり、回路シミュレータにかけるものである。図１３の等価回路によってシミュレートした場合の各部の電圧のグラフを示す図である。図１３の等価回路でシミュレーションを行った場合の各部の電流波形を示したグラフである。図１、図１２によって示される実施形態がどのような場面で用いられるかをしめす等価回路図である。デバイスに直接オシロスコープを接続した場合について回路シミュレータにかける等価回路図を示したものである。図１７の回路をシミュレータにかけた場合の各部の電圧値を示すグラフである。図１７の回路をシミュレータにかけた場合の各部の電流を示すグラフである。デバイスに印加される電圧及び電流をプローブを用いて測定する場合について回路シミュレータにかける等価回路図を示したものである。図２０の回路をシミュレータにかけた場合の各部の電圧を示す図である。図２０の回路をシミュレータにかけた場合の仮想電流計に流れる電流を示すグラフである。

符号の説明

１０ウエハプローバ
１２半導体ウエハ
１３プローブカード
１４プローブ
２０パルスジェネレータ
３０オシロスコープ
４０アクティブ差動プローブ
５０アクティブプローブ
６０、６１、６２シャント抵抗
７１同軸ケーブル
７２同軸ケーブル
９０、９１、９２コンデンサ

Claims

被測定対象のデバイスの特性を測定するデバイス特性測定システムであって、
パルスを発生するパルスジェネレータと、
前記デバイスの端子と電気的に接触する第１のプローブと、
前記デバイスに流れる電流を測定するための抵抗と、
前記第１のプローブの出力端子と前記抵抗の一端とを電気的に接続する第１のケーブルと、
前記パルスジェネレータの出力と前記抵抗の他端とを電気的に接続する第２のケーブルと、
前記抵抗の両端に電気的に接続され、前記抵抗の電位差に対応する信号を出力する第２のプローブと、
前記第２のプローブから出力された信号の波形を観測する第１の信号波形観測手段と
を具備することを特徴とするデバイス特性測定システム。
前記抵抗の前記一端に電気的に接続された第３のプローブと、
前記第３のプローブから出力された信号の波形を観測する第２の信号波形観測手段と
をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のデバイス特性測定システム。
前記第３のプローブは入力インピーダンスが出力インピーダンスより高いアクティブプローブであることを特徴とする請求項２記載のデバイス特性測定システム。
前記抵抗に並列に接続された周波数特性を改善するためのコンデンサをさらに具備することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のデバイス特性測定システム。
前記コンデンサの容量は、前記デバイスを流れる電流の波形と前記第１の信号波形観測手段によって観測される波形とがほぼ同一の波形となるような値であることを特徴とする請求項４記載のデバイス特性測定システム。
被測定対象のデバイスの特性を測定するデバイス特性測定システムであって、
パルスを発生するパルスジェネレータと、
前記デバイスの端子と電気的に接触する第１のプローブと、
前記デバイスに流れる電流を測定するための、直列接続された第１の抵抗と第２の抵抗とからなる直列合成抵抗と、
前記第１のプローブの出力端子と前記直列合成抵抗の一端とを電気的に接続する第１のケーブルと、
前記パルスジェネレータの出力と前記直列合成抵抗の他端とを電気的に接続する第２のケーブルと、
前記直列合成抵抗の両端に電気的に接続され、前記直列合成抵抗の電位差に対応する信号を出力する第２のプローブと、
前記第２のプローブから出力された信号の波形を観測する第１の信号波形観測手段と、
前記直列合成抵抗と並列に接続された周波数特性を改善するための第１のコンデンサと、
前記直列合成抵抗の前記他端と前記第１の抵抗及び前記第２の抵抗の直列接続点とに電気的に接続された第２のコンデンサと
を具備することを特徴とするデバイス特性測定システム。
前記直列合成抵抗の前記一端に電気的に接続された第３のプローブと、
前記第３のプローブから出力された信号の波形を観測する第２の信号波形観測手段と
をさらに具備することを特徴とする請求項６記載のデバイス特性測定システム。
前記第３のプローブは入力インピーダンスが出力インピーダンスより高いアクティブプローブであることを特徴とする請求項７記載のデバイス特性測定システム。
前記デバイスは半導体ウエハに作られたものであり、前記第１のプローブは、半導体プローバ内に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のデバイス特性測定システム。
前記第２のプローブは入力インピーダンスが出力インピーダンスより高いアクティブプローブであることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のデバイス特性測定システム。
前記デバイスは、相変化メモリであることを特徴とする請求項１乃至請求項１０記載のデバイス特性測定システム。
前記第１のケーブル及び前記第２のケーブルは同軸ケーブルであることを特徴とする請求項１乃至請求項１１記載のデバイス特性測定システム。