JP2010054493A - 電圧印加電流測定装置とそれを用いた試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体内部配線の内部抵抗でも正確でかつノイズに強い電圧印加電流測定装置および試験装置を提供する。
【解決手段】設定信号を第１のバッファアンプ４１，５１を介して測定端子に出力すると共にこの測定端子に流れる電流を測定し、この測定端子の電圧を第２のバッファアンプ４４，５４を介して第１のバッファアンプ４１，５１に帰還する電圧印加電流測定部４０，５０を２つ測定対象物１０に接続し、どちらかの電圧印加電流測定部４０、５０内の第１のバッファアンプ４１，５１の出力を両方の測定端子に印加できるようにし、かつ２つの測定端子の平均電圧を第２のバッファアンプ４４，５４に帰還するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、正確な電圧を測定対象物に印加することができ、またノイズの少ない安定した電流測定を行うことができる電圧印加電流測定装置、およびそれを用いた試験装置に関するものである。

図７に従来の半導体試験装置の構成を示す。この半導体試験装置は、被試験半導体に所定の電圧を印加し、この被試験半導体に流れる電流を測定することにより、当該被試験半導体の良否を判定する装置である。

図７において、１０は被試験半導体であり、ダイオード１２と抵抗１３で構成される等価回路を複数組有している。これらの等価回路は一端が配線で共通接続され、他端が端子１４に接続される。この配線の一端は端子１６に、他端は端子１７に接続される。抵抗１１はこの配線の抵抗を表している。端子１４と共通電位点の間にはスイッチ１５が接続される。なお、本図ではダイオードを四角形で表現している。

２０は電圧印加電流測定回路であり、バッファアンプ２１、２４、抵抗２２、電流測定回路２３、測定端子２５等で構成される。バッファアンプ２１には抵抗を介して設定信号が入力され、その出力端子には抵抗２２の一端が接続される。この抵抗２２の他端は測定端子２５に接続される。この測定端子２５は被試験半導体１０の端子１６に接続される。

抵抗２２の両端には電流測定回路２３が接続される。電流測定回路２３は抵抗２２の両端電圧を測定し、この測定値から被試験半導体１０に流れる電流を測定する。

測定端子２５の電圧はバッファアンプ２４に入力され、その出力は抵抗を介してバッファアンプ２１に帰還される。このため、端子１６にはバッファアンプ２１に入力される設定信号の電圧にほぼ等しい電圧が印加される。

３０は電圧印加電流測定回路であり、電圧印加電流測定回路２０と同じ構成を具備している。すなわち、バッファアンプ３１には抵抗を介して設定信号が入力される。このバッファアンプ３１の出力端子と測定端子３５との間には、抵抗３２が接続される。抵抗３２の両端には電流測定回路３３が接続される。また、測定端子３５の電圧はバッファアンプ３４に入力され、このバッファアンプ３４の出力は抵抗を介してバッファアンプ３１に帰還される。測定端子３５は被試験半導体１０の端子１７に接続される。

このような構成において、スイッチ１５を順次オンにして、そのときに端子１６、１７に流れる電流を測定し、この電流測定値から被試験半導体１０の良否を判定する。

なお、図７では端子１６と１７にそれぞれ電圧印加電流測定回路２０、３０が接続されているが、いずれか一方のみ用いる場合もある。

下記特許文献１には、ＩＣピンへ所定電圧を印加してＩＣピンに流れる電流値の測定を行う半導体試験装置が記載されている。
また、下記特許文献２には、ＩＣやＬＳＩなどの被測定デバイスに所定の電圧を印加して、機能試験や直流試験などの特性試験を行う電圧印加試験装置が記載されている。

特開平１１−３２６４４１号公報 特開２００６−３２９８８７号公報

しかしながら、このような半導体試験装置には次のような課題があった。図７のように被試験半導体１０の２つの端子１６、１７にそれぞれ電圧印加電流測定回路２０、３０を接続して測定する構成では、電流測定を行う場合に、反対側に接続されている電圧印加電流測定回路の電圧性ノイズが、（負荷抵抗／抵抗２２（または３２）の抵抗）倍の電流測定値として見える。このため、正確な電流測定を行うことができないという課題があった。

電圧印加電流測定回路２０、３０のいずれか一方のみ使用する構成では、電圧印加電流測定回路から離れた位置にあるダイオード１２に印加される電圧は、抵抗１１で表された配線抵抗による電圧降下のために、設定信号の電圧より低くなってしまう。そのため正確な測定ができないという課題があった。

従って本発明の目的は、測定点に印加される電圧が設定信号の電圧から大きく乖離せず、またノイズの少ない電流測定を行うことができる電圧印加電流測定装置、およびそれを用いた半導体試験装置を提供することにある。

このような課題を解決するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
測定端子に一定の電圧を印加してこの測定端子に流れる電流を測定し、
設定信号が入力される第１のバッファアンプと、
測定対象物が接続される測定端子と、
前記測定端子に流れる電流を測定する電流測定部と、
前記第１のバッファアンプの出力、または外部から入力される信号のいずれかを選択して、前記測定端子に出力する第１の選択スイッチと、
前記測定端子の電圧が入力され、その出力が前記第１のバッファアンプに帰還される 第２のバッファアンプと、
外部から入力される信号を前記第２のバッファアンプに入力し、また切り離す第１のスイッチと、
を具備した第１の電圧印加電流測定部と、
前記第１の電圧印加電流測定部と同じ構成を具備し、
その第１のバッファアンプの出力を、外部から入力される信号として前記第１の電圧 印加電流測定部内の第１の選択スイッチに出力し、
外部から入力される信号としてその第１の選択スイッチに、前記第１の電圧印加電流測定部内の第１のバッファアンプの出力が入力され、
外部から入力される信号として、その第１のスイッチに前記第１の電圧印加電流測定 部内の第２のバッファアンプの出力が入力され、
その第２のバッファアンプの出力を、外部から入力される信号として前記第１の電圧印加電流測定部内の第１のスイッチに入力する第２の電圧印加電流測定部と、
を具備したものである。測定対象物の内部回路に印加する電圧が設定信号の電圧より大きく乖離せず、かつノイズの少ない、安定した電流測定ができる。

請求項２記載の発明は、
測定端子に一定の電圧を印加してこの測定端子に流れる電流を測定し、
第１のバッファアンプと、
この第１のバッファアンプに設定信号または外部から入力される信号のいずれかを選択して入力する第２の選択スイッチと、
測定対象物が接続される測定端子と、
前記測定端子に流れる電流を測定する電流測定部と、
前記測定端子の電圧が入力され、その出力が前記第１のバッファアンプに帰還される 第２のバッファアンプと、
外部から入力される信号を前記第２のバッファアンプに入力し、また切り離す第１のスイッチと、
を具備した第１の電圧印加電流測定部と、
前記第１の電圧印加電流測定部と同じ構成を具備し、
その第１のバッファアンプの出力を、外部から入力される信号として前記第１の電圧 印加電流測定部内の第２の選択スイッチに出力し、
外部から入力される信号としてその第２の選択スイッチに、前記第１の電圧印加電流測定部内の第１のバッファアンプの出力が入力され、
外部から入力される信号として、その第１のスイッチに前記第１の電圧印加電流測定 部内の第２のバッファアンプの出力が入力され、
その第２のバッファアンプの出力を、外部から入力される信号として前記第１の電圧印加電流測定部内の第１のスイッチに入力する第２の電圧印加電流測定部と、
を具備したものである。第１と第２の電圧印加電流測定部間を接続する配線の電圧降下を無視できるので、正確な電圧を出力できる。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、
前記第１のバッファアンプは反転、非反転の２つの入力端子を具備し、その反転端子に設定信号を入力し、前記第２の選択スイッチを前記第１のバッファアンプの非反転入力端子に接続するようにしたものである。第１と第２の電圧印加電流測定部間を接続する配線の電圧降下を無視できるので、正確な電圧を出力できる。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３いずれかに記載の発明において、
前記第１、または第２の電圧印加電流測定部の少なくとも一つに、その測定端子の電圧が入力され、その出力を前記第２のバッファアンプに出力する第３のバッファアンプを配置したものである。正確な電流測定ができる。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、
前記第１、または第２の電圧印加電流測定部の少なくとも１つについて、前記第２のバッファアンプの出力の代わりに前記第３のバッファアンプの出力を、対応する電圧印加電流測定部内の前記第１のスイッチに入力するようにしたものである。正確な電流測定ができる。

請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５いずれかに記載の発明において、
前記第１のバッファアンプの入出力間を短絡する第２のスイッチを具備したものである。第１のバッファアンプの飽和を防止できる。

請求項７記載の発明は、
前記第１のバッファアンプと前記電流測定部の間に配置される第４のバッファアンプと、
前記電流測定部の出力信号および電流設定信号が入力され、その出力端子が前記第４のバッファアンプの入力端子に接続され、前記測定端子に流れる電流を前記電流設定信号で与えられた電流値以下に制限する電流制限部と、
を具備したものである。被駆動側で電流制限ができる。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、
前記電流制限部を、
前記電流測定部の出力および電流設定信号が入力される２つのコンパレ一夕と、
前記コンパレ一夕の出力端子の各々に接続されたダイオードと、
で構成したものである。電流制限部の構成を簡単にできる。

請求項９記載の発明は、請求項７若しくは至請求項８記載の発明において、
前記第１、または第２の電圧印加電流測定部の少なくとも１つについて、第１のバッファアンプの入力端子と前記第４のアンプの出力端子を短絡する第２のスイッチを具備したものである。第１、第４のバッファアンプの飽和を防止できる。

請求項１０記載の発明は、
前記電圧印加電流測定部を少なくとも３つ具備し、１つの電圧印加電流測定部における前記第１のバッファアンプの出力を他の電圧印加電流測定部に入力し、他の電圧印加電流測定部の測定端子の電圧に関連する電圧を前記１つの電圧印加電流測定部に入力するようにしたものである。１つの電圧印加電流測定部で複数の電圧印加電流測定部を制御できる。

請求項１１記載の発明は、
請求項１乃至請求項１０いずれかに記載の電圧印加電流測定装置を具備し、それらの測定端子を被試験体の異なる端子に接続するようにしたものである。正確な試験を行うことができる。

以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項１，２、３、４、５、６，７、８、９、１０、および１１の発明によれば、設定信号を第１のバッファアンプを介して測定端子に出力すると共にこの測定端子に流れる電流を測定し、この測定端子の電圧を第２のバッファアンプを介して第１のバッファアンプに帰還する電圧印加電流測定部を２つ測定対象物に接続し、片方の電圧電流測定部を駆動側、他方を被駆動側として、駆動側の第１のバッファアンプの出力を被駆動側を介して測定対象物に印加し、かつ２つの測定端子の平均電圧を第２のバッファアンプに帰還するようにした。

測定対象物の２つの端子から電圧を供給できるので、測定対象物の内部配線による電圧降下が小さくなり、測定対象物の内部回路に印加する電圧と設定信号の電圧差を小さくすることができるという効果がある。また、どちらか一方のバッファアンプのみ使用して測定対象物の２つの端子に電圧を印加するので、他方のバッファアンプの電圧性ノイズによる影響がなくなり、安定した電流測定を行うことができるという効果もある。

また、バッファアンプを介して測定対象物に電圧を印加するので、外来ノイズの影響を受け難いという効果もある。

また、測定端子の電圧を第３のバッファアンプを介して第２のバッファアンプに入力することにより、リーク電流が低減され、更に高精度の電流測定ができるという効果もある。

また、被駆動側の第１のバッファアンプをバッファとして用いることにより、２つの電圧印加電流測定部を接続する配線抵抗による電圧降下を無視できる程度に小さくできるという効果もある。

また、出力電流を制限する電流制限部を設けることにより、被駆動側電圧電流測定部でも電流制限を行うことができるという効果もある。

さらに、この電圧印加電流測定装置を試験装置に用いることにより、被試験体の良否判定の精度を高めることができるという効果もある。

以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。なお、実施例１は請求項１に対応し、実施例３は請求項２に対応する。同様に、実施例４は請求項３に対応し、実施例５は請求項７に対応する。

実施例１として、本発明を半導体であるダイオードの電圧電流特性を測定する半導体試験装置に適用した例を示す。図１は、本発明に係る半導体試験装置を示す構成図である。なお、図７と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図１において、４０、５０はそれぞれ被試験半導体１０の端子１６、１７に所定の電圧を印加して、これらの端子に流れる電流を測定する電圧印加電流測定部である。被試験半導体１０は測定対象物に相当する。なお、Ｌ１〜Ｌ４は電圧印加電流測定部４０と５０を接続する配線である。

電圧印加電流測定部４０はバッファアンプ４１、４４、抵抗４２およびＲ１〜Ｒ４、電流測定回路４３、スイッチ４５〜４８、測定端子４９で構成される。バッファアンプ４１、４４はそれぞれ第１、第２のバッファアンプに相当する。また、スイッチ４６と４７で第１の選択スイッチを構成し、スイッチ４８、４５はそれぞれ第１、第２のスイッチに相当する。

バッファアンプ４１には抵抗Ｒ１を介して設定信号が入力される。このバッファアンプ４１の入出力端子間には、スイッチ４５が接続される。バッファアンプ４１の出力は、スイッチ４６、抵抗４２を介して測定端子４９に出力される。この測定端子４９は、被試験半導体１０の端子１６に接続される。

スイッチ４６と抵抗４２の接続点には、スイッチ４７の一端が接続される。このスイッチ４７の他端には、配線Ｌ２を経由して外部から信号が入力される。スイッチ４６と４７は、バッファアンプ４１の出力とスイッチ４７に入力される外部からの信号のいずれかを選択する。この選択された信号は抵抗４２を経由して測定端子４９に出力される。

抵抗４２両端の電圧は電流測定回路４３に入力される。電流測定回路４３は抵抗４２の両端電圧から測定端子４９に流れる電流値を測定する。抵抗４２と電流測定回路４３で電流測定部を構成している。

測定端子４９の電圧は抵抗Ｒ４を介してバッファアンプ４４に入力される。このバッファアンプ４４の出力は、抵抗Ｒ２を介してバッファアンプ４１に帰還される。このため、端子１６には設定信号と同じ電圧が印加される。

また、バッファアンプ４４には、スイッチ４８、抵抗Ｒ３、配線Ｌ３を介して外部から信号が入力される。スイッチ４８がオンのときはこの外部からの信号はバッファアンプ４４に入力され、オフのときは入力されない。

電圧印加電流測定部５０はバッファアンプ５１、５４、抵抗５２およびＲ５〜Ｒ８、電流測定回路５３、スイッチ５５〜５８、測定端子５９で構成され、電流測定部４０と同じ構成を有している。バッファアンプ５１、５４はそれぞれバッファアンプ４１、４４に、抵抗５２、Ｒ５〜Ｒ８はそれぞれ抵抗４２、Ｒ１〜Ｒ４に、スイッチ５５〜５８はそれぞれスイッチ４５〜４８に、電流測定回路５３は電流測定回路４３に、測定端子５９は測定端子４９に相当する。

バッファアンプ５１には抵抗Ｒ５を介して設定信号が入力される。このバッファアンプ５１の入出力端子間にはスイッチ５５が接続される。バッファアンプ５１の出力はスイッチ５６、抵抗５２を介して測定端子５９に出力される。測定端子５９は被試験半導体１０の端子１７に接続される。

抵抗５２の両端電圧は電流測定回路５３に入力される。電流測定回路５３は、抵抗５２の両端電圧から、被試験半導体１０に出力する電流を測定する。抵抗５２と電流測定回路５３で電流測定部を構成している。

測定端子５９の電圧は抵抗Ｒ８を介してバッファアンプ５４に入力される。このバッファアンプ５４の出力は抵抗Ｒ６を介してバッファアンプ５１に帰還される。このため、端子１７には設定信号と同じ電圧が印加される。

スイッチ５７の一端はスイッチ５６と抵抗５２の接続点に接続され、他端には配線Ｌ１を経由してバッファアンプ４１の出力が入力される。スイッチ５６と５７は、バッファアンプ４１と５１の出力を選択して測定端子５９に出力する第１の選択スイッチとして動作する。

バッファアンプ５１の出力は配線Ｌ２を介してスイッチ４７に入力される。スイッチ４６と４７は、バッファアンプ４１と５１の出力を選択して測定端子４９に出力する第１の選択スイッチとして動作する。

スイッチ５８には、配線Ｌ４、抵抗Ｒ７を介してバッファアンプ４４の出力が入力される。スイッチ５８をオンにするとバッファアンプ４４の出力はバッファアンプ５４に入力され、オフにすると入力されない。

バッファアンプ５４の出力は、配線Ｌ３、抵抗Ｒ３を介してスイッチ４８に入力される。スイッチ４８をオンにするとバッファアンプ５４の出力はバッファアンプ４４に入力され、オフにすると入力されない。

次に、この実施例の動作を説明する。電圧印加電流測定部４０のみを用いて被試験半導体１０の端子１６、１７に電圧を印加して、これらの端子に流入する電流を測定するときは、スイッチ４６、４８、５５、５７をオンにし、スイッチ４５、４７、５６、５８をオフにする。この場合、電圧印加電流測定部４０は駆動側として動作し、電圧印加電流測定部５０は被駆動側として動作する。

スイッチ５６がオフなので、バッファアンプ５１は測定端子５９から切り離される。また、バッファアンプ４１の出力電圧はスイッチ５７、抵抗５２を経由して、測定端子５９に印加される。このため、端子１６と１７にはバッファアンプ４１の出力電圧が印加される。測定端子４９、５９に流れる電流は、それぞれ電流測定回路４３、５３で測定される。

また、測定端子５９の電圧はバッファアンプ５４、スイッチ４８を介してバッファアンプ４４に入力される。バッファアンプ４４には測定端子４９と５９の平均電圧が入力される。このため、
設定信号の電圧＝（端子４９の電圧＋端子５９の電圧）／２
になるように制御される。配線Ｌ１の電圧降下を無視すると、端子４９と端子５９の電圧は設定信号の電圧と同じ値になる。

なお、スイッチ５５をオンにしてバッファアンプ５１の入出力端子間を短絡すると、バッファアンプ５１の飽和を防止できる。

１つの電圧印加電流測定部４０で端子１６と１７の両方に電圧を印加するので、配線抵抗１１による電圧降下を最小限にすることができる。また、バッファアンプ４１の出力インピーダンスは低いので、配線Ｌ１で信号を伝送しても、ノイズの影響を受けることはない。

また、使用しない電圧印加電流測定部５０内のバッファアンプ５１を切り離すようにしたので、電圧印加電流測定部５０の電圧性ノイズが電流測定を妨害することがなく、正確に電流を測定することができる。さらに、端子１６と１７に流入する電流は個別に測定することができる。被試験半導体１０に流入する合計電流は、電流測定回路４３と５３の測定値を加算すれば求められる。

電圧印加電流測定部５０を駆動側とし、電圧印加電流測定部４０を被駆動側とするときは、スイッチ４５〜４８、５５〜５８のオンオフを逆にすればよい。すなわち、スイッチ４６、４８、５５、５７をオフにし、スイッチ４５、４７、５６、５８をオンにする。電圧印加電流測定部４０が電圧印加電流測定部５０に変わることを除くと動作は同じなので、説明を省略する。

さらに、電圧印加電流測定部４０と５０の両方を用いるときは、スイッチ４５、４７、４８、５５、５７、５８をオフにし、スイッチ４６と５６をオンにする。このようにすると、図７従来例と実質的に同じ構成になる。

図２は実施例２を示す図である。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図２において、６０、６５は電圧印加電流測定部、６１、６６はバッファアンプである。電圧印加電流測定部６０、６５は電圧印加電流測定部４０、５０とほぼ同じ構成を有しているが、それぞれバッファアンプ６１、６６が追加されている点が異なっている。バッファアンプ６１、６６は第３のバッファアンプに相当する。

電圧印加電流測定部６０では、バッファアンプ６１には測定端子４９の電圧が入力され、その出力は抵抗Ｒ４を介してバッファアンプ４４に入力される。また、バッファアンプ６１の出力は配線Ｌ４を経由して電圧印加電流測定部６５内のスイッチ５８に入力される。

電圧印加電流測定部６５では、バッファアンプ６６には測定端子５９の電圧が入力され、その出力は抵抗Ｒ８を介してバッファアンプ５４に入力される。また、バッファアンプ６６の出力は配線Ｌ３を経由して電圧印加電流測定部６０内のスイッチ４８に入力される。

前記実施例１ではスイッチ４８がオンのときに、抵抗４２を流れた電流の一部は、抵抗Ｒ４、Ｒ３を経由してリーク電流として被試験半導体１０以外に流れる。このため、被試験半導体１０に流れる電流を正確に測定することができない。電圧印加電流測定部５０でも同様の理由で、電流を正確に測定することができない。

本実施例では抵抗４２とＲ４との間にバッファアンプ６１を置くことにより、このリーク電流を防止することができる。抵抗Ｒ３、Ｒ４を流れるリーク電流はバッファアンプ６１から供給されるので、抵抗４２に流れる電流は、測定端子４９から被試験半導体１０に流入する電流のみになる。従って、被試験半導体１０に流入する電流を正確に測定することができる。

電圧印加電流測定部６５も同じである。抵抗５２とＲ８の間にバッファアンプ６６が置かれているので、抵抗５２に流れる電流は測定端子５９から被試験半導体１０に流入する電流のみになる。このため、被試験半導体１０に流入する電流を正確に測定することができる。

なお、実施例１と同じように、バッファアンプ４４の出力をスイッチ５８に入力し、バッファアンプ５４の出力をスイッチ４８に入力するようにしてもよい。

図３は実施例３を示す構成図である。実施例１、２では、バッファアンプ４１の出力電流は配線Ｌ１を経由して端子１７に入力され、バッファアンプ５１の出力電流は配線Ｌ２を経由して端子１６に入力される。すなわち、配線Ｌ１、Ｌ２にはそれぞれ端子１７、１６に流入する電流が流れる。そのため、配線Ｌ１、Ｌ２の配線抵抗によって電圧降下が発生し、端子１６、１７に正確な電圧を印加することができないという欠点がある。実施例３はこの欠点を解消したものである。

なお、図２と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。また、被試験半導体１０の内部構成、およびスイッチ１５の記載を省略している。

図３において、７０、７５は電圧印加電流測定部であり、端子１６、１７に所定の電圧を印加し、これらの端子に流れる電流を測定する。電圧印加電流測定部７０、７５は図２の電圧印加電流測定部６０、６５とほぼ同じ構成を有するが、選択スイッチ７１、７６が追加され、またスイッチ４６、４７、５６、５７が省略されている点が異なっている。選択スイッチ７１、７６は第２の選択スイッチに相当する。

電圧印加電流測定部７０では、バッファアンプ４１の出力端子は直接抵抗４２に接続される。７１は選択スイッチであり、スイッチＳ１、Ｓ２で構成される。スイッチＳ１、Ｓ２の一端は共通接続され、抵抗Ｒ１の一端に接続される。スイッチＳ１の他端には設定信号が入力され、スイッチＳ２の他端には配線Ｌ２を経由して送られてきたバッファアンプ５１の出力が入力される。

電圧印加電流測定部７５も同様な構成を有する。バッファアンプ５１の出力端子は直接抵抗５２に接続される。７６は選択スイッチであり、スイッチＳ３、Ｓ４で構成される。スイッチＳ３、Ｓ４の一端は共通接続され、抵抗Ｒ５の一端に接続される。スイッチＳ３の他端には設定信号が入力され、スイッチＳ４の他端には配線Ｌ１を経由して送られてきたバッファアンプ４１の出力が入力される。

このような構成において、電圧印加電流測定部７０を駆動側、同７５を被駆動側にするときは、スイッチＳ１、Ｓ４、４８をオン、Ｓ２、Ｓ３、５８をオフにする。また、スイッチ４５と５５はオフにしておく。

バッファアンプ４１には設定信号が入力されるので、端子４９の電圧は設定信号の電圧とほぼ同じ電圧になる。また、バッファアンプ４１の出力は配線Ｌ１、スイッチＳ４、抵抗Ｒ５を経由してバッファアンプ５１に入力される。従って、端子５９の電圧も設定信号の電圧と同じ値になる。

電圧印加電流測定部７０を被駆動側、同７５を駆動側にするときは、スイッチＳ１、Ｓ４、４８をオフ、Ｓ２、Ｓ３、５８をオンにする。また、スイッチ４５と５５はオフにしておく。

バッファアンプ５１には設定信号が入力されるので、端子５９の電圧は設定信号の電圧とほぼ同じ電圧になる。また、バッファアンプ５１の出力は配線Ｌ２、スイッチＳ２、抵抗Ｒ１を経由してバッファアンプ４１に入力される。従って、端子４９の電圧も設定信号の電圧と同じ値になる。

バッファアンプ４１、５１の入力インピーダンスは高いので、配線Ｌ１、Ｌ２に流れる電流は微少であり、その電圧降下は無視できる。従って、被試験半導体１０に正確な電圧を印加することができる。

なお、この実施例３でもバッファアンプ６１、６６を省略することができる。また、バッファアンプ６１、６６の出力の代わりに、バッファアンプ４４、５４の出力を相手方電圧印加電流測定部に入力するようにしてもよい。

図４は実施例４を示す構成図である。なお、図３と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。また、この実施例でも駆動側と被駆動側の２つの電圧印加電流測定部を用いるが、構成は同じなので１つのみ記載する。

図４において、８０は電圧印加電流測定部であり、反転、非反転の２つの入力端子を有するバッファアンプ８１、バッファアンプ４４、６１、電流測定回路４３、スイッチ４５、４８、選択スイッチ８２、抵抗Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１０〜Ｒ１２、４２、測定端子４９で構成される。バッファアンプ８１は第１のバッファアンプに相当し、選択スイッチ８２は第２の選択スイッチに相当する。

設定信号は抵抗Ｒ１０、Ｒ１１を介してバッファアンプ８１の反転入力端子に印加される。このバッファアンプ８１の非反転入力端子には選択スイッチ８２が接続される。バッファアンプ４４の出力は抵抗Ｒ１２を介して抵抗Ｒ１０とＲ１１の接続点に入力される。

選択スイッチ８２はＳ５、Ｓ６の２つのスイッチで構成される。スイッチＳ５、Ｓ６の一端はバッファアンプ８１の非反転入力端子に接続され、スイッチＳ５の他端は共通電位点に接続される。またスイッチＳ６の他端には配線Ｌ２が接続される。この配線Ｌ２の他端は、他方の電圧印加電流測定部のバッファアンプ８１の出力端子に接続される。

このような構成において、電圧印加電流測定部８０を駆動側とするときは、スイッチ４８、Ｓ５をオン、スイッチ４５、Ｓ６をオフにする。また、被駆動側にするときは、スイッチ４５、４８、Ｓ５をオフ、スイッチＳ６をオンにする。

駆動側電圧印加電流測定部のバッファアンプ８１には設定信号が入力され、その出力は測定端子４９に出力される。また、配線Ｌ３、抵抗Ｒ３、スイッチ４８を経由して、被駆動側電圧印加電流測定部内のバッファアンプ６１の出力がバッファアンプ４４に入力される。

被駆動側電圧印加電流測定部内のバッファアンプ８１には駆動側電圧印加電流測定部内のバッファアンプ８１の出力が入力される。また、駆動側電圧印加電流測定部内のバッファアンプ６１の出力は、バッファアンプ４４には入力されない。

この実施例４では駆動側電圧印加電流測定部内のバッファアンプ８１は反転バッファとして動作し、被駆動側電圧印加電流測定部内のバッファアンプ８１は非反転バッファとして動作する。非反転バッファの入力インピーダンスは高いので配線Ｌ１、Ｌ２に流れる電流は微少であり、その電圧降下は無視できる。従って、被駆動側電圧印加電流測定部からも正確な電圧を被試験半導体に印加することができる。

被駆動側電圧印加電流測定部にバッファアンプを追加して配線Ｌ１、Ｌ２に流れる電流を少なくしても同じ効果が得られるが、コストアップになる。図３、図４実施例はもともとあるバッファアンプ４１、５１、８１をバッファとして用いるので、コストアップを最小限に抑えることができる。

なお、実施例４の選択スイッチ８２は、設定信号と駆動側電圧印加電流測定部内のバッファアンプ８１の出力を切り替えてバッファアンプ８１に入力する選択スイッチと考えることができる。

また、実施例２、３と同様にバッファアンプ６１を省略してもよく、またバッファアンプ４４の出力を相手方電圧印加電流測定部に出力するようにしてもよい。

実施例１〜４では、電流測定回路４３、５３の出力を参照して駆動側電圧印加電流測定部内のバッファアンプの入力信号を制御することにより、被試験半導体１０に流れる電流を制限している。

しかし、実施例１、２では被駆動側の電圧印加電流測定部内のバッファアンプは切り離されており、実施例３、４でも単なるバッファとして動作しているだけなので、被駆動側の電圧印加電流測定部で電流制限を行うことができない。この欠点を改良した実施例５を図５に示す。

なお、図４と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。また、図１〜図３と同様に被試験半導体１０の端子１６、１７には各々電圧印加電流測定部が接続されるが、構成は同じなので１つのみ記載し、かつ被試験半導体１０との接続関係の記載を省略する。

図５において、８５は電圧印加電流測定部であり、図４実施例にバッファアンプ８６、電流制限部８７、および抵抗Ｒ２０を追加した構成を有している。バッファアンプ８６は第４のバッファアンプに相当する。

バッファアンプ８１の出力は抵抗Ｒ２０を介してバッファアンプ８６に入力される。バッファアンプ８６の出力は抵抗４２を介して測定端子４９に出力される。また、バッファアンプ８１の反転入力端子とバッファアンプ８６の出力端子の間には、スイッチ４５が接続される。

電流制限部８７はコンパレータＣ１、Ｃ２とダイオードＤ１、Ｄ２で構成される。コンパレータＣ１の反転入力端子とコンパレータＣ２の非反転入力端子には電流測定回路４３の出力が入力される。またコンパレータＣ１の非反転入力端子とコンパレータＣ２の反転入力端子には電流設定信号が入力される。

ダイオードＤ１のカソードはコンパレータＣ１の出力端子に接続され、アノードはバッファアンプ８６と抵抗Ｒ２０の接続点に接続される。また、ダイオードＤ２のアノードはコンパレータＣ２の出力端子に接続され、カソードはバッファアンプ８６と抵抗Ｒ２０の接続点に接続される。

電流設定信号は測定端子４９に流入する電流の最大値を規定する信号である。電流測定回路４３の出力が電流設定信号より小さいと、コンパレータＣ１の出力は高レベル、Ｃ２の出力は低レベルになる。このため、ダイオードＤ１、Ｄ２はオフになり、コンパレータＣ１、Ｃ２は切り離される。

電流測定回路４３の出力が電流設定信号より大きくなると、コンパレータＣ１の出力は低レベル、Ｃ２の出力は高レベルになる。バッファアンプ８６の入力電圧が正であるとダイオードＤ１がオンになり、この入力電圧を規制する。バッファアンプ８６の入力電圧が負であるとダイオードＤ２がオンになり、同様に入力電圧を規制する。

このようにして、測定端子４９から出力される電流値は電流設定信号で与えられる電流値に規制される。すなわち、電流測定回路４３の出力が電流設定値より大きくなると、電圧フィードバックから電流フィードバックに切り替わる。

電流制限部８７以外の動作は電圧印加電流測定部８０と同じである。設定信号はバッファアンプ８１に入力され、その出力はバッファアンプ８６を介して被試験半導体１０の端子に印可される。この端子に流れる電流は電流測定回路４３で測定される。

なお、この実施例５では実施例４に電流制限部８７とバッファアンプ８６を追加するようにしたが、実施例１〜３に電流制限部８７とバッファアンプ８６を追加することもできる。この場合、バッファアンプ４１と抵抗４２の間に抵抗Ｒ２０とバッファアンプ８６を挿入し、この抵抗Ｒ２０とバッファアンプ８６の接続点に電流制限部９２を接続すればよい。

また、電流制限部８７は図４以外の構成であってもよい。要は、電流測定回路が検出する電流が設定値より大きくなると、測定端子４９から流出する電流を制限できる構成であればよい。

図６に実施例６の構成を示す。実施例１〜５は被駆動側の電圧印加電流測定部を１つ用いたが、この実施例は被駆動側電圧印加電流測定部を２つ以上用いたものである。

図６において、９０は駆動側電圧印加電流測定部、９１ａ〜９１ｎは被駆動側電圧印加電流測定部、９２、９３ａ〜９３ｎはそれぞれ電圧印加電流測定部９０、９１ａ〜９１ｎに接続された負荷である。この負荷９２、９３ａ〜９３ｎは１つの被試験半導体の異なる端子であってもよい。電圧印加電流測定部９０、９１ａ〜９１ｎは、図１〜図５に示した電圧印加電流測定部４０、５０、６０、６５、７０、７５、８０、８５のいずれを用いることもできる。

電圧印加電流測定部９０は駆動側に設定し、電圧印加電流測定部９１ａ〜９１ｎは被駆動側に設定する。例えば、図１の電圧印加電流測定部４０を用いる場合、電圧印加電流測定部９５はスイッチ４６、４８をオン、４５、４７をオフに設定し、電圧印加電流測定部９１ａ〜９１ｎはスイッチ４６、４８をオフ、４５、４７をオンにする。

電圧印加電流測定部９０のバッファアンプ４１の出力を電圧印加電流測定部９１ａ〜９１ｎのスイッチ４７の一端に入力し、電圧印加電流測定部９１ａ〜９１ｎのバッファアンプ４４の出力を電圧印加電流測定部９５の抵抗Ｒ３の一端に入力する。なお、電圧印加電流測定部４０の抵抗Ｒ３を複数個並列接続し、バッファアンプ４４が複数の外部入力信号を入力できるようにしておく。

負荷９３ａ〜９３ｎには、電圧印加電流測定部９０内のバッファアンプ４１の出力電圧が印加される。また、バッファアンプ４１には負荷９２、９３ａ〜９３ｎに印加される平均電圧が入力される。この平均電圧をＶｓｅｔ、負荷９２、９３ａ〜９３ｎに印加される電圧をそれぞれＶ１〜Ｖｎ、電圧印加電流測定部の数をｎとすると、
Ｖｓｅｔ＝（Ｖ１＋Ｖ２＋・・・・・・・＋Ｖｎ）／ｎ
になる。負荷９２、９３ａ〜９３ｎが同一の場合は、各負荷に印加される電圧は設定信号の電圧に等しくなる。

なお、電圧印加電流測定部４０を用いた場合には、接続できる被駆動側電圧印加電流測定部の数はバッファアンプ４１の最大出力電流で制限されるが、図３〜図５の電圧印加電流測定部７０、７５、８０、８５を用いるとこのような制限はなくなる。また、図５の電圧印加電流測定部８５を用いると、被駆動側電圧印加電流測定部９１ａ〜９１ｎで電流制限をかけることができる。

また、電流測定部は必ずしも抵抗と電流測定回路で構成する必要はない。要は、測定端子４９、５９に流れる電流を測定できる構成であればよい。

また、実施例１〜６では電圧印加電流測定部を半導体試験装置に適用する例を説明したが、半導体試験装置以外にも適用することができる。たとえば、測定対象は半導体に限らず、抵抗やコンデンサなどに代表される受動素子であっても、本発明を適用できる。

本発明の実施例１を示す構成図である。 本発明の実施例２を示す構成図である。 本発明の実施例３を示す構成図である。 本発明の実施例４を示す構成図である。 本発明の実施例５を示す構成図である。 本発明の実施例６を示す構成図である。 従来の半導体試験装置の構成図である。

符号の説明

１０ 被試験半導体
１６、１７ 端子
４０、５０、６０、６５、７０、７５、８０、８５ 電圧印加電流測定部
４１、４４、５１、５４、６１、６６、８１、８６ バッファアンプ
４２、５２、Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１０〜Ｒ１２、Ｒ２０ 抵抗
４３、５３ 電流測定回路
４５〜４８、５５〜５８、Ｓ１〜Ｓ６ スイッチ
４９、５９ 測定端子
７１、７６、８２ 選択スイッチ
８７ 電流制限部
９０、９１ａ〜９１ｎ 電圧印加電流測定部
９２、９３ａ〜９３ｎ 負荷
Ｃ１、Ｃ２ コンパレータ
Ｄ１、Ｄ２ ダイオード
Ｌ１〜Ｌ４ 配線

Claims (11)

1. 測定端子に一定の電圧を印加してこの測定端子に流れる電流を測定し、
   設定信号が入力される第１のバッファアンプと、
   測定対象物が接続される測定端子と、
   前記測定端子に流れる電流を測定する電流測定部と、
   前記第１のバッファアンプの出力、または外部から入力される信号のいずれかを選択して、前記測定端子に出力する第１の選択スイッチと、
   前記測定端子の電圧が入力され、その出力が前記第１のバッファアンプに帰還される 第２のバッファアンプと、
   外部から入力される信号を前記第２のバッファアンプに入力し、また切り離す第１のスイッチと、
   を具備した第１の電圧印加電流測定部と、
   前記第１の電圧印加電流測定部と同じ構成を具備し、
   その第１のバッファアンプの出力を、外部から入力される信号として前記第１の電圧 印加電流測定部内の第１の選択スイッチに出力し、
   外部から入力される信号としてその第１の選択スイッチに、前記第１の電圧印加電流測定部内の第１のバッファアンプの出力が入力され、
   外部から入力される信号として、その第１のスイッチに前記第１の電圧印加電流測定 部内の第２のバッファアンプの出力が入力され、
   その第２のバッファアンプの出力を、外部から入力される信号として前記第１の電圧印加電流測定部内の第１のスイッチに入力する第２の電圧印加電流測定部と、
   を具備したことを特徴とする電圧印加電流測定装置。
2. 測定端子に一定の電圧を印加してこの測定端子に流れる電流を測定し、
   第１のバッファアンプと、
   この第１のバッファアンプに設定信号または外部から入力される信号のいずれかを選択して入力する第２の選択スイッチと、
   測定対象物が接続される測定端子と、
   前記測定端子に流れる電流を測定する電流測定部と、
   前記測定端子の電圧が入力され、その出力が前記第１のバッファアンプに帰還される 第２のバッファアンプと、
   外部から入力される信号を前記第２のバッファアンプに入力し、また切り離す第１のスイッチと、
   を具備した第１の電圧印加電流測定部と、
   前記第１の電圧印加電流測定部と同じ構成を具備し、
   その第１のバッファアンプの出力を、外部から入力される信号として前記第１の電圧 印加電流測定部内の第２の選択スイッチに出力し、
   外部から入力される信号としてその第２の選択スイッチに、前記第１の電圧印加電流測定部内の第１のバッファアンプの出力が入力され、
   外部から入力される信号として、その第１のスイッチに前記第１の電圧印加電流測定 部内の第２のバッファアンプの出力が入力され、
   その第２のバッファアンプの出力を、外部から入力される信号として前記第１の電圧印加電流測定部内の第１のスイッチに入力する第２の電圧印加電流測定部と、
   を具備したことを特徴とする電圧印加電流測定装置。
3. 前記第１のバッファアンプは反転、非反転の２つの入力端子を具備し、その反転端子に設定信号を入力し、前記第２の選択スイッチを前記第１のバッファアンプの非反転入力端子に接続するようにしたことを特徴とする請求項２記載の電圧印加電流測定装置。
4. 前記第１、または第２の電圧印加電流測定部の少なくとも一つに、その測定端子の電圧が入力され、その出力を前記第２のバッファアンプに出力する第３のバッファアンプを配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載の電圧印加電流測定装置。
5. 前記第１、または第２の電圧印加電流測定部の少なくとも１つについて、前記第２のバッファアンプの出力の代わりに、前記第３のバッファアンプの出力を、対応する電圧印加電流測定部内の前記第１のスイッチに入力するようにしたことを特徴とする請求項４記載の電圧印加電流測定装置
6. 前記第１のバッファアンプの入出力間を短絡する第２のスイッチを具備したことを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれかに記載の電圧印加電流測定装置。
7. 前記第１のバッファアンプと前記電流測定部の間に配置される第４のバッファアンプと、
   前記電流測定部の出力信号および電流設定信号が入力され、その出力端子が前記第４のバッファアンプの入力端子に接続され、前記測定端子に流れる電流を前記電流設定信号で与えられた電流値以下に制限する電流制限部と、
   を具備したことを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれかに記載の電圧印加電流測定 装置。
8. 前記電流制限部は、
   前記電流測定部の出力および電流設定信号が入力される２つのコンパレ一夕と、
   前記コンパレ一夕の出力端子の各々に接続されたダイオードと、
   で構成されることを特徴とする請求項７記載の電圧印加電流測定装置。
9. 前記第１、または第２の電圧印加電流測定部の少なくとも１つについて、第１のバッファアンプの入力端子と前記第４のアンプの出力端子を短絡する第２のスイッチを具備したことを特徴とする請求項７若しくは請求項８記載の電圧印加電流測定装置。
10. 前記電圧印加電流測定部を少なくとも３つ具備し、１つの電圧印加電流測定部における前記第１のバッファアンプの出力を他の電圧印加電流測定部に入力し、他の電圧印加電流測定部の測定端子の電圧に関連する電圧を前記１つの電圧印加電流測定部に入力するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項９いずれかに記載の電圧印加電流測定装置。
11. 請求項１乃至請求項１０いずれかに記載の電圧印加電流測定装置を具備し、それらの測定端子を被試験体の異なる端子に接続するようにしたことを特徴とする試験装置。

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