JP2010122149A - Dc module and semiconductor-testing device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測定対象物にDC電圧、電流を供給するDCモジュールにおいて、測定対象物に過電圧、過電流を印加することがなく、かつ無印加モードから電流印加モードへの切り替え時間を短縮することができるDCモジュールおよびそれを用いた半導体試験装置に関するものである。 The present invention provides a DC module that supplies a DC voltage and current to an object to be measured, and does not apply an overvoltage and an overcurrent to the object to be measured, and shortens the switching time from the non-application mode to the current application mode. The present invention relates to a DC module that can be used and a semiconductor test apparatus using the same.
半導体試験装置は、DCモジュールを用いて被試験半導体に所定の電圧、電流を印加し、この被試験半導体を試験する装置である。このようなDCモジュールは、被試験半導体に過電圧、過電流を印加しないこと、印加する電圧、電流のセトリング特定が良いことが要求される。 The semiconductor test apparatus is an apparatus for applying a predetermined voltage and current to a semiconductor under test using a DC module and testing the semiconductor under test. Such a DC module is required not to apply an overvoltage or overcurrent to the semiconductor under test, and to have a good settling specification for the applied voltage and current.
図5にこのようなDCモジュールの構成を示す。図5において、DCモジュール10は出力アンプ11、差動アンプ12、バッファアンプ13、選択スイッチ14、スイッチ15、16、抵抗R1〜R3で構成される。測定確度を向上させるため、抵抗R2は比較的抵抗値が高い抵抗が選択される。
FIG. 5 shows the configuration of such a DC module. In FIG. 5, the
17はこのDCモジュールの出力端子であり、測定対象物(被試験半導体)20が接続される。なお、RLはDCモジュール10内部および測定対象物20に至る配線の抵抗、Csはスイッチ15のオフ容量および配線の浮遊容量、R4は測定対象物20に印加される電源Vdutと出力端子17間の抵抗を表している。
測定対象物20に定電圧を印加する電圧印加モードのときは、スイッチ15と16をオンにして、選択スイッチ14をバッファアンプ13側にし、測定対象物20に印加する電圧設定値を出力アンプ11の非反転入力端子に入力する。
In the voltage application mode in which a constant voltage is applied to the
出力アンプ11の出力は抵抗R1、スイッチ15を介して測定対象物20に印加される。また、測定対象物20に印加された電圧は抵抗R3、スイッチ16、バッファアンプ13、選択スイッチ14を介して出力アンプ11の反転入力端子に帰還されるので、抵抗R1、配線抵抗RLに拘わらず、測定対象物20には電圧設定値の電圧が印加される。
The output of the
測定対象物20に定電流を印加する電流印加モードのときは、スイッチ15をオンにして、選択スイッチ14を差動アンプ12側にし、電流設定値を出力アンプ11の非反転入力端子に入力する。
In the current application mode in which a constant current is applied to the
出力アンプ11の出力電流は抵抗R1、スイッチ15を介して測定対象物20に印加される。抵抗R1の両端電圧は差動アンプ12に入力され、この差動アンプ12の出力は選択スイッチ14を介して出力アンプ11の反転入力端子に帰還されるので、測定対象物20には電流設定値で規定される電流が印加される。
The output current of the
測定対象物20に過電圧、過電流を印加しないようにするために、選択スイッチ14、スイッチ15、16の操作手順が決められている。図6に、測定対象物20に電圧および電流を印加しない無印加モードから、電流印加モードに切り替える手順を示す。なお、無印加モードではスイッチ15と16の両方がオフになっている。
In order not to apply overvoltage and overcurrent to the
工程(P6−1)で、選択スイッチ14をバッファアンプ13側にして電圧印加モードにする。スイッチ15、16がオフの状態で電流印加モードにすると、出力アンプ11が飽和する恐れがあるためである。
In step (P6-1), the
次に、工程(P6−2)でスイッチ16をオンにする。出力アンプ11の出力は抵抗R1、R2、R3を介して測定対象物20に印加されるが、抵抗R2の抵抗値が高いので流れる電流値はわずかであり、測定対象物20が破壊されることはない。
Next, in step (P6-2), the
次に、工程(P6−3)で出力アンプ11の非反転入力端子に印加する電流設定値を0にして、選択スイッチ14を差動アンプ12側に設定して電流印加モードにする。
Next, in step (P6-3), the current setting value applied to the non-inverting input terminal of the
電源Vdutから流入する電流をIzr、抵抗R1とスイッチ15の接続点の電圧V1、出力端子17の電圧をV2とすると、これらの電圧は下記(1)、(2)式になる。なお、抵抗R2〜R4の抵抗値、電源Vdutの電圧を同じ符号で表している。
V1=Vdut−Izr×(R4+R3+R2) ・・・・・ (1)
V2=Vdut−Izr×R4 ・・・・・・・・・・・・・ (2)
工程(P6−3)の初期では電圧V1とV2は異なっているが、容量CsはIzrで充電されるので、十分時間が経過すると電圧V1、V2は共にVdutにほぼ等しくなる。
Assuming that the current flowing from the power source Vdut is Izr, the voltage V1 at the connection point between the resistor R1 and the
V1 = Vdut−Izr × (R4 + R3 + R2) (1)
V2 = Vdut−Izr × R4 (2)
Although the voltages V1 and V2 are different at the initial stage of the step (P6-3), the capacitor Cs is charged with Izr. Therefore, when a sufficient time elapses, both the voltages V1 and V2 become substantially equal to Vdut.
V1がV2にほぼ等しくなると、工程(P6−4)でスイッチ15をオンにして、測定対象物20に電流を印加する経路を確立する。工程(P6−3)で電圧V1、V2はほぼVdutに等しくなっているので、スイッチ15をオンにしたときのノイズが低減される。
When V1 becomes substantially equal to V2, in step (P6-4), the
最後に、工程(P6−5)で電流設定値を設定する。出力アンプ11の出力電流は抵抗R1、スイッチ15の経路で測定対象物20に印加される。抵抗R1、RLの抵抗値は小さいので、正確な電流を測定対象物20に印加できる。
しかしながら、このようなDCモジュールは測定対象物20に過電圧、過電流を印加することはないが、無印加モードから電流印加モードへの切り替えに時間がかかるという課題があった。図7を用いてこのことを説明する。
However, such a DC module does not apply overvoltage and overcurrent to the
図7(A)は電圧V1の変化を表した図であり、横軸は時間、縦軸は電圧、30は電圧V1のグラフである。時刻t1で工程(P6−3)が開始される。この段階では電圧V1とV2は異なっているが、スイッチ16がオンになっているので、抵抗R4、R3、R2を介して容量Csが充電されて電圧V1は徐々にV2に近づいていく。V1が十分V2に一致した時刻t2で工程(P6−4)に移行してスイッチ15をオンにすると、ノイズが発生することはない。
FIG. 7A is a graph showing changes in the voltage V1, where the horizontal axis is time, the vertical axis is voltage, and 30 is a graph of the voltage V1. Step (P6-3) is started at time t1. Although the voltages V1 and V2 are different at this stage, since the
図7(B)は工程(P6−3)の時間を短くしたときの、電圧V1とV2の変化を表したグラフであり、30、31はそれぞれ電圧V1、V2のグラフである。時刻t3で工程(P6−4)に移行して、スイッチ15をオンにする。時刻t3ではV2>V1なので、容量Csを充電するために抵抗R4、RLの経路で大きな電流が流れる。このため、抵抗R4の電圧降下で電圧V2がΔVだけ低下し、このΔVのノイズのために測定対象物20が破壊する可能性がある。
FIG. 7B is a graph showing changes in the voltages V1 and V2 when the time of the step (P6-3) is shortened, and 30 and 31 are graphs of the voltages V1 and V2, respectively. At time t3, the process proceeds to step (P6-4), and the
このため、工程(P6−3)の時間を十分とらなければならず、無印加モードから電流印加モードへの切り替えに時間がかかるという課題があった。 For this reason, there is a problem in that it takes time for the step (P6-3) to take a long time and switching from the non-application mode to the current application mode takes time.
抵抗R2の抵抗値を小さくすると容量Csの充電電流が大きくなり、電圧V1がV2に一致するまでの時間を短縮できるが、抵抗R2の抵抗値を小さくすると測定確度が低下するので、むやみに小さな抵抗値にすることはできない。 If the resistance value of the resistor R2 is decreased, the charging current of the capacitor Cs is increased, and the time until the voltage V1 matches V2 can be shortened. However, if the resistance value of the resistor R2 is decreased, the measurement accuracy decreases, so it is unnecessarily small. It cannot be a resistance value.
従って本発明の目的は、測定対象物に過電圧、過電流を与えることがなく、無印加モードから電流印加モードへの切り替え時間を短縮することができるDCモジュール、及びそれを用いた半導体試験装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a DC module capable of shortening the switching time from the non-application mode to the current application mode without giving an overvoltage or overcurrent to the measurement object, and a semiconductor test apparatus using the DC module. It is to provide.
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、
設定値が入力される出力アンプと、
前記出力アンプの出力電流を測定する電流測定部と、
測定対象物が接続され、前記出力アンプの出力が入力される出力端子と、
前記出力アンプと前記出力端子の間の経路に配置される第1のスイッチと、
前記出力端子の電圧が入力されるバッファアンプと、
前記出力端子と、前記バッファアンプの入力端子との間の経路に配置される第2のスイッチと、
前記第1のスイッチと前記バッファアンプの入力端子との間に配置される第1の抵抗と、
前記第1の抵抗に並列に接続される第3のスイッチと、
前記電流測定部または前記バッファアンプの出力を選択して前記出力アンプに帰還する第1の選択スイッチと、
を具備したものである。無印加モードから電流印加モードへの切り替え時間を短縮できる。
In order to solve such a problem, the invention according to claim 1 of the present invention,
An output amplifier to which the set value is input;
A current measuring unit for measuring the output current of the output amplifier;
An output terminal to which an object to be measured is connected and the output of the output amplifier is input;
A first switch disposed in a path between the output amplifier and the output terminal;
A buffer amplifier to which the voltage of the output terminal is input;
A second switch disposed in a path between the output terminal and the input terminal of the buffer amplifier;
A first resistor disposed between the first switch and an input terminal of the buffer amplifier;
A third switch connected in parallel to the first resistor;
A first selection switch for selecting an output of the current measuring unit or the buffer amplifier and feeding back to the output amplifier;
Is provided. Switching time from the non-application mode to the current application mode can be shortened.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、
前記出力端子と前記第2のスイッチの間に配置される第2の抵抗を具備したものである。測定対象物を保護できる。
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1,
A second resistor is provided between the output terminal and the second switch. The measurement object can be protected.
請求項3記載の発明は、請求項1若しくは請求項2記載の発明において、
前記電流測定部の出力および前記バッファアンプの出力が入力され、これらの1つを選択して出力する第2の選択スイッチと、
前記第2の選択スイッチによって選択された信号が入力される測定端子と、
を具備したものである。測定対象物に印加する電圧、電流をモニタできる。
The invention according to
A second selection switch that receives the output of the current measurement unit and the output of the buffer amplifier, and selects one of them to output;
A measurement terminal to which a signal selected by the second selection switch is input;
Is provided. The voltage and current applied to the measurement object can be monitored.
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DCモジュールを具備し、このDCモジュールから被試験半導体に所定の電圧または電流を選択して印加することにより、前記被試験半導体を試験するようにしたものである。被試験半導体に過電圧、過電流を印加することなく、試験時間を短縮できる。
The invention according to claim 4
A DC module according to claim 1 is provided, and the semiconductor device under test is tested by selecting and applying a predetermined voltage or current from the DC module to the semiconductor device under test. Is. The test time can be shortened without applying an overvoltage or overcurrent to the semiconductor under test.
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および4の発明によれば、定電圧出力と定電流出力を切り替えることができる出力アンプの出力を第1のスイッチを介して出力端子に出力し、この出力端子の電圧を第2のスイッチおよびバッファアンプを介して前記出力アンプに帰還すると共に、前記出力アンプの出力端子と前記バッファアンプの入力端子の間に第1の抵抗を配置するDCモジュールにおいて、この第1の抵抗に並列に第3のスイッチを配置した。
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects.
According to the first, second, third, and fourth inventions, the output of the output amplifier capable of switching between the constant voltage output and the constant current output is output to the output terminal via the first switch, and the voltage of the output terminal is output. Is fed back to the output amplifier via a second switch and a buffer amplifier, and the first resistor is arranged between the output terminal of the output amplifier and the input terminal of the buffer amplifier. A third switch was placed in parallel with the resistor.
第3のスイッチをオンにすることにより、無印加モードから電流印加モードに切り替える際にスイッチのオフ容量や配線容量を急速に充電することができるので、切り替えの際の待ち時間を短縮することができる。そのため、測定対象物に過電圧、過電流を与えず、かつセトリング特性を悪化させることなく、切り替え時間を短縮できるという効果がある。 By turning on the third switch, when switching from the non-application mode to the current application mode, the off-capacitance and wiring capacity of the switch can be rapidly charged, so the waiting time at the time of switching can be reduced. it can. Therefore, there is an effect that the switching time can be shortened without giving an overvoltage and an overcurrent to the measurement object and without deteriorating the settling characteristics.
また、切り替え時間を短くすることができるので、このDCモジュールを半導体試験装置に用いると、試験時間を短縮することができるという効果もある。 In addition, since the switching time can be shortened, when this DC module is used in a semiconductor test apparatus, the test time can be shortened.
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明に係るDCモジュールの一実施例を示す構成図である。なお、図5と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a DC module according to the present invention. Note that the same reference numerals are given to the same elements as those in FIG.
図1において、40はDCモジュールであり、出力アンプ11、差動アンプ12、バッファアンプ13、選択スイッチ14、スイッチ15、16、41、抵抗R1〜R3で構成される。
In FIG. 1,
抵抗R1と差動アンプ12で電流測定部を構成している。また、選択スイッチ14は第1の選択スイッチに、スイッチ15、16、41はそれぞれ第1〜第3のスイッチに相当し、抵抗R2、R3はそれぞれ第1、第2の抵抗に相当する。
The resistor R1 and the
スイッチ41は抵抗R2に並列に接続される。この実施例は、図5従来例にスイッチ41を追加したものである。
The
次に、図2フローチャートに基づいて、この実施例の動作を説明する。このフローチャートは電圧および電流を測定対象物20に印加しない無印加モードから、電流印加モードに切り替える手順を示したものである。なお、無印加モードではスイッチ15、16、41はいずれもオフになっている。
Next, the operation of this embodiment will be described based on the flowchart of FIG. This flowchart shows a procedure for switching from the non-application mode in which voltage and current are not applied to the
図2において、工程(P2−1)で、出力アンプ11が飽和しないように選択スイッチ14をバッファアンプ13側に設定して電圧印加モードにする。そして、工程(P2−2)でスイッチ16をオンにして、高抵抗R2を介して出力アンプ11と測定対象物20を接続する。高抵抗R2を介して接続するので小さい電流しか流れない。そのため、測定対象物20を破壊することはない。
In FIG. 2, in the step (P2-1), the
次に、工程(P2−3)で選択スイッチ14を差動アンプ側に設定して電流印加モードにし、スイッチ41をオンにする。このとき、出力アンプ11の非反転入力端子に印加する電流設定値は0にしておく。スイッチ41がオンになるので、抵抗R2は短絡される。
Next, in step (P2-3), the
抵抗R1とスイッチ15の接続点の電圧V1、出力端子17の電圧V2は、電源Vdutから流入する電流をIzrとすると下記(3)、(4)式になる。
V1=Vdut−Izr×(R3+R4) ・・・・・・ (3)
V2=Vdut−Izr×R4 ・・・・・・・・・・・ (4)
抵抗R2はスイッチ41で短絡されるので、抵抗R2の抵抗値は(3)式には表れない。
The voltage V1 at the connection point between the resistor R1 and the
V1 = Vdut−Izr × (R3 + R4) (3)
V2 = Vdut−Izr × R4 (4)
Since the resistor R2 is short-circuited by the
容量Csは抵抗R4、R3、スイッチ16、41を流れる電流によって充電されるので、電圧V1とV2の差は小さくなっていく。抵抗値が大きい抵抗R2はスイッチ41によって短絡されるので、図5従来例よりも大きな充電電流が流れ、電圧V1は短時間で電圧V2に一致する。
Since the capacitor Cs is charged by the current flowing through the resistors R4 and R3 and the
V1とV2がほぼ等しくなると、工程(P2−4)でスイッチ41をオフにし、スイッチ15をオンにして出力アンプ11から測定対象物20に至る電流経路を確立する。そして、工程(P2−5)で電流設定値を出力アンプ11の非反転入力端子に印加する。
When V1 and V2 are substantially equal, in step (P2-4), the
図3に本発明の効果を示す。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3は工程(P2−3)における電圧V1の変化を表した図であり、横軸は時間、縦軸は電圧である。 FIG. 3 shows the effect of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIG. 7, and description is abbreviate | omitted. FIG. 3 is a diagram showing changes in the voltage V1 in the process (P2-3), where the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage.
実線50は電圧V1の変化を表したグラフである。時刻t5で工程(P2−3)が開始され、スイッチ41がオンになる。抵抗R2はスイッチ41で短絡されるので、容量Csは抵抗R4、R3を介して電源Vdutで充電される。
A
このため、電圧V1は時刻t6でV2にほぼ等しくなる。(V2−V1)が初期の1/1000になる時間T1は下記(5)式になる。なお、容量Csの容量値、抵抗R3、R4の抵抗値を同じ符号で表している。
T1=7×Cs×(R4+R3) ・・・・・・・・ (5)
For this reason, the voltage V1 becomes substantially equal to V2 at time t6. The time T1 when (V2-V1) becomes 1/1000 of the initial value is expressed by the following equation (5). Note that the capacitance value of the capacitor Cs and the resistance values of the resistors R3 and R4 are denoted by the same reference numerals.
T1 = 7 × Cs × (R4 + R3) (5)
なお、一点鎖線30は、図5のDCモジュールにおける電圧V1の変化を表したグラフであり、時刻t7でV1がV2にほぼ等しくなる。(V2−V1)が初期の1/1000になる時間T2は下記(6)式で表される。なお、R2は抵抗R2の抵抗値である。
T2=7×Cs×(R2+R3+R4) ・・・・・ (6)
The alternate long and
T2 = 7 × Cs × (R2 + R3 + R4) (6)
測定確度を高くするために、抵抗R2の抵抗値は抵抗R3、R4のそれに比べるとかなり大きな値が選ばれる。従って、T1<<T2になり、電流印加モードへの切り替え時間を大幅に短縮することができる。 In order to increase the measurement accuracy, the resistance value of the resistor R2 is selected to be considerably larger than that of the resistors R3 and R4. Therefore, T1 << T2, and the switching time to the current application mode can be greatly shortened.
なお、抵抗R3は保護のための抵抗であり、動作上はなくてもよい。 The resistor R3 is a resistor for protection and may not be in operation.
測定対象物20に電圧を印加する前に、無印加モードで測定対象物20に印加する電圧(V1)を確認する必要がある場合がある。図1実施例は電圧V1が安定するまでの時間を短縮できるので、このような場合にも有効である。
Before applying a voltage to the
電圧V1を確認するために、スイッチ16をオンにし、続いてスイッチ41をオンにする。電圧V1が安定するとこの電圧を測定し、リーク電流を低減するためにスイッチ41をオフにすればよい。この場合も待ち時間を短縮できる。
In order to confirm the voltage V1, the
図4に、測定対象物20に印加する電圧、電流をモニタすることができるDCモジュールの構成を示す。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。
FIG. 4 shows the configuration of a DC module that can monitor the voltage and current applied to the
図4において、60はDCモジュールであり、出力アンプ11、差動アンプ12、バッファアンプ13、選択スイッチ14および61、抵抗R1〜R3、スイッチ15、16、41、出力端子17、測定端子62で構成される。この実施例は図1実施例に選択スイッチ61と測定端子62を追加したものである。選択スイッチ61は第2の選択スイッチに相当する。
In FIG. 4, 60 is a DC module, which includes an
選択スイッチ61をバッファアンプ13側にすると、測定端子で出力端子17の電圧をモニタできる。また、選択スイッチ61を差動アンプ12側にすると、測定対象物20に印加する電流値をモニタすることができる。
When the
電圧印加モードのときに選択スイッチ61をバッファアンプ13側にし、電流印加モードのときに選択スイッチ61を差動アンプ12側にすることにより、測定端子62で測定対象物20に印加する電圧、電流をモニタすることができる。
By setting the
11 出力アンプ
12 差動アンプ
13 バッファアンプ
14、61 選択スイッチ
15、16、41 スイッチ
17 出力端子
20 測定対象物
40、60 DCモジュール
62 測定端子
R1〜R4 抵抗
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記出力アンプの出力電流を測定する電流測定部と、
測定対象物が接続され、前記出力アンプの出力が入力される出力端子と、
前記出力アンプと前記出力端子の間の経路に配置される第1のスイッチと、
前記出力端子の電圧が入力されるバッファアンプと、
前記出力端子と、前記バッファアンプの入力端子との間の経路に配置される第2のスイッチと、
前記第1のスイッチと前記バッファアンプの入力端子との間に配置される第1の抵抗と、
前記第1の抵抗に並列に接続される第3のスイッチと、
前記電流測定部または前記バッファアンプの出力を選択して前記出力アンプに帰還する第1の選択スイッチと、
を具備したことを特徴とするDCモジュール。 An output amplifier to which the set value is input;
A current measuring unit for measuring the output current of the output amplifier;
An output terminal to which an object to be measured is connected and the output of the output amplifier is input;
A first switch disposed in a path between the output amplifier and the output terminal;
A buffer amplifier to which the voltage of the output terminal is input;
A second switch disposed in a path between the output terminal and the input terminal of the buffer amplifier;
A first resistor disposed between the first switch and an input terminal of the buffer amplifier;
A third switch connected in parallel to the first resistor;
A first selection switch for selecting an output of the current measuring unit or the buffer amplifier and feeding back to the output amplifier;
A DC module comprising:
前記第2の選択スイッチによって選択された信号が入力される測定端子と、
を具備したことを特徴とする請求項1若しくは請求項2記載のDCモジュール。 A second selection switch that receives the output of the current measurement unit and the output of the buffer amplifier, and selects one of them to output;
A measurement terminal to which a signal selected by the second selection switch is input;
The DC module according to claim 1, further comprising:
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CN109031101A (en) * | 2018-08-13 | 2018-12-18 | 上海艾为电子技术股份有限公司 | A kind of volume production test circuit of power amplifier AGC output power |
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