JP2008116420A - 試験用モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】高速インターフェースを有したＤＵＴへの対応が容易であり、ループバックテストとともに動作試験を実行可能とする試験用モジュールを提供する。
【解決手段】ＤＵＴ２０の送信部ＴＸ２２から出力された電気信号は試験用モジュール１０の変換部１１で光信号に変換されて光スイッチ１２に入力される。光信号をループバックして受信部ＲＸ２３に入力する場合には、光スイッチ１２がその伝送先を変換部１４に通じる光伝送経路１５に切り換える。一方、外部測定器等でＤＵＴ２０の評価を行う場合には、光スイッチ１２がその伝送方向を外部出力経路１３に切り換えるので、外部測定器により評価が行われる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子デバイスや光デバイス等の動作試験に用いられる試験用モジュールに関する。

従来より、メモリデバイスやＩＣデバイス等の半導体デバイスである被試験対象に対して、試験信号を入力して動作を試験する半導体試験装置では、高速インターフェースで出力された信号をＬＳＩテスタ等の装置で取り込んで試験する方法がある。また、この方法とは別に、量産される被試験対象でのテストコストを低減するために予め被試験対象の内部に試験信号を発生するパターンジェネレータと試験の判定を行う判定回路を内蔵しておき、被試験対象の外部で介して信号をループバックし試験を行う方法がある。

以下の特許文献１には、このループバックを用いた試験方法について記載されている。この試験方法では、高速入出力装置を備えた半導体集積回路装置の外部出力端子と外部入力端子とを伝送線路で接続するループバック・パスがロード・ボード上に形成されている。このロード・ボード上に半導体集積回路装置を搭載し、半導体集積回路装置の内部に設けたテスト手段とループバック・パスを利用して高速入出力装置の動作を半導体集積回路装置の内部において試験することが記載されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１６７０３４号公報（図１）

先に挙げたＬＳＩテスタを用いる量産試験では、被試験対象となるデバイス（ＤＵＴ〔Ｄｅｖｉｃｅ Ｕｎｄｅｒ Ｔｅｓｔ〕と称する。）からの信号を個別に取り込んで測定や評価を行うため、それだけテスト時間が長くなるという問題がある。また、ＤＵＴの動作がますます高速化（例えば数ＧＨｚ周波数）している現状では、それに合わせて高速な試験信号を出力するＬＳＩテスタを用意する必要があるし、またＤＵＴの特性が変わるたびにテスタの仕様を変更しなければならないことから、常にコストの上昇は避けられない。

またＬＳＩテスタの構造上、ＤＵＴとの間で信号を伝送する距離が３０ｃｍ以上は必要となることから、常に伝送時における信号劣化の問題がつきまとう。加えて昨今では、高速インターフェースの進歩はめざましくなってきており、信号の処理速度が高速化するたびにパターンジェネレータや判定回路等のモジュールを開発する必要があるため、試験用モジュールの開発においてＤＵＴのスピードについて行くことにも限界がある。

このような方法と比較すると、特許文献１に記載された試験方法は半導体集積回路装置の内部において試験できるため、それだけコストが低減できるし、テストの時間を短くすることができる。しかしながら、特許文献１に記載された試験方法では、半導体集積回路装置から出力された信号をループバック・パスを介して戻し、その一巡する間での良否判定を行うだけであるため、出力信号を用いたアイパターン等による具体的な評価を行うことができないという問題がある。

そこで本発明は、高速インターフェースの対応が容易であり、かつループバック時での評価を行うことが可能な試験用モジュールを提供することを課題とする。

本発明の試験用モジュールは、被試験対象（ＤＵＴ）の出力部から取り出された信号を光信号の形態で伝送しつつ、この光信号を光スイッチにより外部に向けて出力させるか、もしくは被試験対象の入力部に向けて帰還させるかのいずれかに切り換えることで上記の課題を解決する。

本発明の試験用モジュールは、量産型のループバック試験に加えて、測定器等の外部装置による評価に適したものである。すなわち、被試験対象の入力部に帰還された信号は、被試験対象の内部でループバック試験に用いることができる。一方、光伝送経路から外部に出力された光信号は、これを外部の測定器等に取り込むことで、アイパターン等を用いた評価に供することができる。光スイッチは、光信号を外部に伝送して評価等を行う場合と、ループバックして被試験対象に帰還させる場合とに応じて伝送方向を切り換えることができる。

特に本発明では、被試験対象からの信号を光信号として伝送しているため、被試験対象の特性が高速化した場合であっても、これに対応する光インターフェースや測定用モジュールの高速化は充分に果たされている。したがって、被試験対象が高速化するごとにモジュールを開発し直す必要がなく、それだけ低コストで試験を実施することができる。

また本発明では、被試験対象からの出力を光信号の形態で外部に出力し、これを測定器等に取り込むことができるため、被試験対象から測定器までの伝送路がある程度まで長くなったとしても、その間の信号劣化やノイズの介入が生じにくく、それだけ良好な状態で評価を行うことができる。

本発明の試験用モジュールは、以下の構成であってもよい。すなわち、被試験対象の出力部から取り出された信号を光信号の形態で伝送する光伝送経路と、この光伝送経路により伝送される光信号を複数方向に分岐して、そのうち一方向に分岐された光信号を光伝送経路の外部に向けて出力可能とし、他の一方向に分岐された光信号を被試験対象の入力部に向けて帰還させる分岐手段とを備えた試験用モジュールである。

このような構成によれば、分岐手段により外部に伝送された光信号に対して、この光信号に対応した測定器を用いることによりアイパターン等による評価を行うことができる。また、被試験対象の入力部にループバックさせた信号を用いて、その内部で良否判定を行うことができる。

本発明の試験用モジュールは、被試験対象が電子デバイスであるか、光デバイスであるかを問わず適用可能である。被試験対象が光デバイスであれば、その出力信号がそのまま光伝送経路を通じて伝送され、外部出力又はループバックされる。これに対し、被試験対象が電気信号を出力する電子デバイスであれば、その出力信号は一旦、電気信号から光信号に変換されて伝送される。

このため本発明の試験用モジュールは、被試験対象の出力部から出力された電気信号を光信号に変換する第１の変換手段と、この第１の変換手段により変換された光信号を伝送する光伝送経路と、光伝送経路により伝送される光信号をその外部に向けて出力させるか、もしくは被試験対象の入力部に向けて帰還させるかのいずれかに切り換える光スイッチと、光スイッチにより入力部に向けて帰還される光信号を電気信号に変換する第２の変換手段とを備える態様であってもよい。

このように、電気信号を光信号に変換して伝送し、これを外部出力して評価を行う構成であれば、被試験対象の特性が高速化（数ＧＨｚ程度の周波数）した場合であっても、対応するインターフェースの速度に充分な余裕があるため、外部測定器等による評価を容易に行うことができる。また、光信号の形態で伝送し、外部出力を行っているため、上述したように信号劣化やノイズの影響が生じにくく、常に適正な試験を実施することができる。

また本発明の試験用モジュールは、光伝送経路により伝送される光信号を複数方向に分岐して、そのうち一方向に分岐された光信号を光伝送経路の外部に向けて出力可能とし、他の一方向に分岐された光信号を被試験対象の入力部に向けて帰還させる分岐手段を備える態様であってもよい。この場合、第２の変換手段は、分岐手段により入力部に向けて帰還される光信号を電気信号に変換する。

本発明に係る半導体試験装置によれば、高速インターフェースを有する被試験対象への対応が容易であり、かつ、ループバック形式による量産型の試験を低コストで行うことができる。

〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１は一実施形態の試験用モジュール１０が適用された試験装置（ＬＳＩテスタ）のテストヘッド１００を示す説明図である。図１は、ＬＳＩテスタにおいて被試験対象（以下、ＤＵＴと称する。）に対して動作確認等の試験や計測を行うテストヘッド１００を上から見た説明図である。また図２は、テストヘッド１００の断面を示す説明図である。なお、ここではＬＳＩテスタが試験を行う対象として最初に電子デバイスを例に挙げているが、本実施の形態では光信号を出力する光デバイスを含めたものを広く被試験対象のＬＳＩとして試験することができる。

テストヘッド１００には、ＤＵＴ２０を接続するためのソケット３０が形成されている。このソケット３０は、ＤＵＴ２０を試験時の所定の位置に固定し、この状態で試験用モジュール１０との間で信号の送受信を可能とする。試験用モジュール１０及びソケット３０は、テストヘッド１００のパフォーマンスボード４０上に設置されている。

パフォーマンスボード４０は、ポゴピン５０を介してテストヘッド１００の上面に接続されており、パフォーマンスボード４０の下面には、ポゴピン５０に接触する電極パッド（図示されていない）が形成されている。テストヘッド１００にはカード６０が内蔵されており、これらカード６０は試験用モジュール１０やＤＵＴ２０への電力供給を行うほか、図示されていないＬＳＩテスタの本体に信号を出力する。テストヘッド１００は、同じく図示されていない伝送ケーブル（同軸ケーブル、光ファイバケーブル等）を介してＬＳＩテスタの本体に接続されている。同軸ケーブルは電気信号を伝送するものであり、光ファイバケーブル（光導波路）は光信号を伝送するものである。

図３は、一実施形態の試験用モジュール１０の構成を示す説明図である。試験用モジュール１０は、ＤＵＴ２０からの電気信号が入力されてこの電気信号をループバックしてＤＵＴ２０に入力するとともに、電気信号を光信号に変換して外部機器に出力可能とする。ここでは電子デバイスであるＤＵＴ２０を先に例として挙げているため、試験用モジュール１０はＤＵＴ２０から入力された電気信号を光信号に変換する変換部１１を備えている。変換部１１は、例えばフォトダイオードやＬＥＤ等の組み合わせによって電気信号を光信号へ変換する。

また、試験用モジュール１０は、変換部１１により変換された光信号を２方向に分岐する光スイッチ１２と、光スイッチ１２により一方向に分岐された光信号を試験用モジュール１０の端部に設けられた外部測定器用コネクタ１０ａに伝送する外部出力経路１３と、光スイッチ１２により他の一方向に分岐された光信号を電気信号に変換してＤＵＴ２０にループバックして入力する変換部１４とを備えている。このため試験用モジュール１０には、変換部１１から光スイッチ１２を経て変換部１４に至るまでの間に光伝送経路１５が形成されている。光伝送経路１５は、光ファイバケーブル等の光導波路である。

図４は、ＤＵＴ２０の構成を示す説明図である。ＤＵＴ２０は、動作確認等の試験時に動作して特定の波形パターン等を有する試験信号を発生させるパターンジェネレータ２１を内蔵しており、このパターンジェネレータ２１が発生させた試験信号を送信部ＴＸ２２が試験用モジュール１０に出力する。この試験用モジュール１０から出力された信号は、試験用モジュール１０を経てループバックされ、受信部ＲＸ２３から入力される。そして、受信部ＲＸ２３により入力された信号に対して判定回路２４が試験評価や判定等の処理を行う。このようなＤＵＴ２０の構成は、量産型のループバック試験によりその良否判定を行うことを想定したものである。

図５は、試験用モジュール１０が備える光スイッチ１２の構成を示す説明図である。光スイッチ１２は、変換部１１から光伝送経路１５を通じて伝送された光信号を取り込む入射ポート１２１を有し、この入射ポート１２１から取り込まれた光信号は、途中で２方向に分岐した各導波路１２２ａ，１２３ａを経て、出射ポート１２２，１２３から出射される。このうち１つの出射ポート１２２は、図３に示される外部出力経路１３に接続されており、もう１つの出射ポート１２３は変換部１４に通じる光伝送経路１５に接続されている。

また、光スイッチ１２の内部で導波路１２２ａ，１２３ａが二股に分岐した部分には、これらに挟まれる位置に共通のｐ型電極１２４が形成されている。そして、各導波路１２２，１２３の近傍にはそれぞれ導波路選択用のｎ型電極１２５，１２６が形成されている。

図６は、試験用モジュール１０の光スイッチ１２の部分の断面構成を示す説明図である。この光スイッチ１２の部分は、最下層にＧａＡｓやＩｎＰ等の材質から成る試験用モジュール１０全体の基板６１が形成され、更に下側から順にＧａＡｓやＩｎＧａＡｓＰ等の材質から成るクラッド層６２、光導波層６３、ＳｉＯ_２等の材質から成る絶縁層６４が形成されている。光導波層６３に各導波路１２２，１２３が形成されており、絶縁層６４には、下側の光導波層６３に接触した状態で電極１２４，１２５，１２６が形成されている。

光スイッチ１２において電極１２４，１２６に電流が供給されると、電極１２４，１２６間の導波路１２３ａにキャリア（電子、正孔）が注入され、プラズマ効果によって導波路１２３ａの屈折率が低くなる。このため入射ポート１２１から入射された光信号は、導波路１２３ａの低屈折率部分で全反射され、その伝送方向が導波路１２２ａに切り換えられて出射ポート１２２から出射される。

反対に電極１２４，１２５に電流を供給すると、電極１２４，１２５間の導波路１２２ａの屈折率が低くなる。このため入射ポート１２１から入射された光信号は、導波路１２２ａの低屈折率部分で全反射されて伝送方向が導波路１２３ａに切り換えられ、出射ポート１２３から出射される。このように光スイッチ１２は、光信号の伝送方向を２方向に分岐した導波路１２２ａ，１２３ａのうちのいずれかに切り換える機能を有している。

続いて、試験用モジュール１０の動作について説明する。まず、ＤＵＴ２０において動作確認等の試験が開始され、内蔵のパターンジェネレータ２１により試験信号が発生すると、この試験信号である電気信号は図示しないＤＵＴ２０内の回路を経て送信部ＴＸ２２から試験用モジュール１０の変換部１１に出力される。

試験用モジュール１０の変換部１１に入力された電気信号は、ここで光信号に変換されて光スイッチ１２に入力される。通常、量産型のループバックテストを行う場合、光スイッチ１２による光信号の伝送先が変換部１４への帰還方向に切り換えられる。この場合、光信号は変換部１４にて電気信号に変換され、ＤＵＴ２０の受信部ＲＸ２３に入力（ループバック）される。ＤＵＴ２０の受信部ＲＸ２３に電気信号が入力されると、内蔵された判定回路２４により良否判定等の処理が行われる。

上記のループバックテストでフェイル（不良）となった場合や、特にフェイルでなくてもＤＵＴ２０を積極的にＬＳＩテスタで試験する場合には、光スイッチ１２による光信号の伝送先が外部出力経路１３に切り換えられる。この場合、光信号は外部測定器用コネクタ１０ａを介してＬＳＩテスタの本体もしくは測定器に伝送され、そこでアイパターン等の評価項目を用いたテストが行われる。

以上のように、本実施形態の試験用モジュール１０を用いたＬＳＩテスタによれば、テストヘッド１００上で試験用モジュール１０をＤＵＴ２０に接続するだけで量産に適したループバックテストを容易に行うことができる。

また、ＤＵＴ２０からの出力が電気信号であっても、これを光信号に変換して外部出力経路１３から取り出すことができるので、ＬＳＩテスタに光対応のインターフェースを搭載しておくだけで、そのままＤＵＴ２０の試験を実施することができる。特に光対応の高速インターフェースであれば、既存のものでも１０ＧＨｚ以上の高速帯域での通信性能を充分に備えているため、ＤＵＴ２０の特性が高速化した場合であっても、ＬＳＩテスタの仕様を変更することなく対応することができる。これにより、高速なインターフェースに合わせてＬＳＩテスタや計測器等の仕様を変更したり、これらを新たに導入したりするためのコストが不要となることから、ＬＳＩの試験コストを大幅に低減することができる。

また、従来のループバックテストでは、帰還信号が外部に抽出されずにそのままＤＵＴ２０内にループバックされていたが、本実施形態の試験用モジュール１０によれば、これを光信号として外部に出力し、測定器等に取り込んで評価項目を精査することが可能となる。このため、ループバックテストでフェイルと判定された場合、評価項目によって不良箇所を特定することが可能である。

なお、本実施形態の試験用モジュール１０は、ＤＵＴ２０で用いる信号が電気信号であることから変換部１１，１４を設けているが、ＤＵＴ２０が光デバイスであり、その入出力が光信号の形態で行われる場合には、変換部１１，１４を除いた構成を適用することもできる。この場合には被測定対象を電子デバイスとしてのＬＳＩに限定せず、光学素子を備えたＬＳＩ（Ｓｉフォトニクスの領域で利用されるもの）にまで広げることが可能となる。

なお、本実施形態ではＤＵＴ２０からシリアル信号が出力されることを想定しているが、ＤＵＴ２０からパラレル信号が出力される場合、試験用モジュール１０にはバス数に応じた数だけ変換部１１，１４を用意し、それぞれに光伝送経路１５及び光スイッチ１２を設ければよい。

〔その他の実施形態〕
上述の一実施形態では、変換部１１により変換された光信号の伝送先を光スイッチ１２で外部出力経路１３又は変換部１４に切り換えていたが、例えばハーフミラー等を用いることにより光信号の一部を透過させ、残る一部を反射させて２方向に分岐し、伝送方向を選択的に切り換えることなく外部出力経路１３と変換部１４に同時に分岐して伝送してもよい。

また一実施形態では、試験用モジュール１０をパフォーマンスボード４０上でＤＵＴ２０の近傍に配置しているが、試験用モジュール１０の回路構成をテストヘッド１００のカード６０に内蔵してもよい。この場合、カード６０上の試験用モジュール１０には変換部１１，１４を設け、光スイッチ１２を試験用モジュール１０以外のカード６０上に設ける。これにより、試験用モジュール１０の構成を簡略化でき、カード６０を複数の試験用モジュールで共用できる。

その他、一実施形態では試験用モジュール１０の光スイッチ１２が光信号の伝送先を２方向に切り換え（分岐）しているが、３方向以上の複数方向に伝送先を切り換える（又は分岐させる）構成であってもよい。

一実施形態の試験用モジュールが適用されたＬＳＩテスタのテストヘッドの構成を示す説明図（平面図）である。 図１のテストヘッドの縦断面図（正面図）である。 試験用モジュールの構成を示す説明図である。 試験用モジュールを用いて試験されるＤＵＴの構成を示す説明図である。 光スイッチの構成を示す説明図である。 光スイッチの構成を示す縦断面図である。

符号の説明

１０ 試験用モジュール
１１ 変換部（第１の変換手段）
１２ 光スイッチ
１４ 変換部（第２の変換手段）
１５ 光伝送経路
２０ 被試験対象
３０ ソケット
４０ パフォーマンスボード
５０ ポゴピン
６０ カード
１００ テストヘッド

Claims (4)

1. 被試験対象の出力部から取り出された信号を光信号の形態で伝送する光伝送経路と、
   前記光伝送経路により伝送される光信号をその外部に向けて出力させるか、もしくは被試験対象の入力部に向けて帰還させるかのいずれかに切り換える光スイッチとを備えたことを特徴とする試験用モジュール。
2. 被試験対象の出力部から取り出された信号を光信号の形態で伝送する光伝送経路と、
   前記光伝送経路により伝送される光信号を複数方向に分岐して、そのうち一方向に分岐された光信号を前記光伝送経路の外部に向けて出力可能とし、他の一方向に分岐された光信号を被試験対象の入力部に向けて帰還させる分岐手段とを備えたことを特徴とする試験用モジュール。
3. 被試験対象の出力部から出力された電気信号を光信号に変換する第１の変換手段と、
   前記第１の変換手段により変換された光信号を伝送する光伝送経路と、
   前記光伝送経路により伝送される光信号をその外部に向けて出力させるか、もしくは被試験対象の入力部に向けて帰還させるかのいずれかに切り換える光スイッチと、
   前記光スイッチにより前記入力部に向けて帰還される光信号を電気信号に変換する第２の変換手段とを備えたことを特徴とする試験用モジュール。
4. 被試験対象の出力部から出力された電気信号を光信号に変換する第１の変換手段と、
   前記第１の変換手段により変換された光信号を伝送する光伝送経路と、
   前記光伝送経路により伝送される光信号を複数方向に分岐して、そのうち一方向に分岐された光信号を前記光伝送経路の外部に向けて出力可能とし、他の一方向に分岐された光信号を被試験対象の入力部に向けて帰還させる分岐手段と、
   前記分岐手段により前記入力部に向けて帰還される光信号を電気信号に変換する第２の変換手段とを備えたことを特徴とする試験用モジュール。

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