JP2010236946A - 特性測定装置の特性観測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】連続掃引をしてＤＵＴの特性測定を行う時に、ＤＵＴが破壊に至る特性変化の過程を容易に観測する方法を提供する。
【解決手段】連続して信号の掃引を行い、測定結果を表示する特性測定装置において、連続掃引を自動停止させる停止領域の設定をし、連続掃引による測定を行い、測定結果が、前記停止領域内に含まれて表示されたら、掃引を停止し、前記掃引停止の時点までの測定結果の履歴を表示する特性測定装置の特性観測方法。
【選択図】図４

Description

本発明は、連続掃引を行う半導体及びその他の素子の特性測定装置に関する。

半導体及びその他の素子の特性を簡単に測定する特性測定装置として、特許文献１に記載のようなカーブトレーサがある。この装置には、例えば電圧または電流などの所定の物理量に対して掃引を行い、その測定結果を表示装置にグラフ表示（例えば、特許文献１の図５Ａないし図５Ｄ）する機能を備えている。

同様な機能は非特許文献１記載の半導体パラメータ・アナライザ装置も備えている。この装置の「ノブ掃引測定」機能では、所定のキーを押すまでは掃引を繰り返して測定するモード（繰り返し掃引モード、あるいは、連続掃引モード）を備えて、連続掃引による測定結果を取得しては、表示装置上の表示を更新することができる。

特許文献２には掃引を行い、測定結果をコンピュータに吸い上げて、自動判定する素子特性測定装置が記載されている。

特開平５−２１５８０７号公報 特開平９−６１４８９号公報、図３

アジレント・テクノロジー株式会社、「Agilent 4155C 半導体パラメータ・アナライザ Agilent 4156C プレシジョン半導体パラメータ・アナライザ ユーザ・ガイド 測定と解析 第６版」、04156-97026、March 2008 、「２−３」頁

しかしながら、従来技術では、連続掃引をして各種の素子などの被測定対象（ＤＵＴ：Device Under Test）の特性測定を行う時に、ＤＵＴが破壊に至る特性変化の過程を容易に観測することができないという課題がある。

すなわち、例えば特許文献１の図５Ｂに記載のようなブレークダウン特性が連続掃引により表示装置に繰り返し表示されている際に、ＤＵＴが短絡故障を起こして、これまでと全く違った特性が測定されて表示される場合を考える。このような場合、従来は、適切な自動掃引停止機能がないために、オペレータが常に表示を監視していて、掃引停止操作を行っていた。しかしながら、たとえ、オペレータが迅速に掃引停止を行うことができたとしても、表示装置に残っているのは、故障後の特性にすぎない。これは、ＤＵＴが故障を起こす前の特性の表示は、最後の掃引の開始とともに表示がクリアされるためである。従って、従来の測定装置及び測定方法では、オペレータはＤＵＴが故障を起こす直前の特性を知ることはできない。

あるいは、特性測定装置をコンピュータで制御して、シングル掃引モードで特性を測定しては、コンピュータにデータを送り、特許文献２に記載の自動判定を行い、故障が起きていなければ、次のシングル掃引を行うという手法もあるが、測定装置に加えてコンピュータも必要となるため、装置コストの増加や、また、測定時間にコンピュータへのデータ転送時間が加わることにより、測定のターンアラウンドタイムが長くなることを考えると、ＤＵＴが破壊に至る特性変化の過程を容易に観測することができるとは言い難い。

上記の課題を解決するために、本発明による特性測定装置の特性観測方法は、連続して信号の掃引を行い、測定結果を表示する特性測定装置において、連続掃引を自動停止させる停止領域の設定をし、連続掃引による測定を行い、測定結果が、前記停止領域内に含まれて表示されたら、掃引を停止し、前記掃引停止の時点までの測定結果の履歴を表示するステップを備える。

本発明は、連続掃引すなわち連続掃引を行いＤＵＴの特性測定を行う測定装置において、測定結果により自動的に掃引を停止する手段を備えているので、オペレータが表示を監視する手間が必要なくなり、動作も高速かつ正確になる、という効果を奏する。

さらに、本発明は、連続掃引による特性測定結果を、直近の所定量記憶して、掃引停止後にその記憶内容をプレイバック、すなわち再表示する手段を備えているので、従来では容易に記憶し、容易に見ることのできなかった、連続掃引停止前の特性の履歴を確認することができる、という効果を奏する。

本発明による特性測定装置のブロック図である。 図1の装置による連続掃引の自動停止設定画面を示す図である。 図1の装置による連続掃引の自動停止後の画面の例を示す図である。 図1の装置による連続掃引の自動停止後の履歴画面の例を示す図である。 図1の装置による連続掃引の自動停止後の履歴画面の例を示す図である。 本発明による特性観測方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図１に本発明による特性測定装置のブロック図を示す。

特性測定装置１００は、制御部１０２と、1つまたは複数の測定回路１１０、１１４、画面を備えた表示装置１２０と、オペレータからの指示を受け取る入力装置１２２を備え、ＤＵＴ１３０の測定を行う。

測定回路１１０，１１４は、可変電圧源、可変電流源、電圧測定回路、電流測定回路の全てまたはそのうちのいくつかの機能を備える。入力装置１２２は、装置上あるいは装置に接続された各種キー、カーソルキー、タッチパネル、ロータリーノブ、キーボード、マウスなどが含まれる。なお、本発明においてキーあるいはボタンを押すという表現は、キーボード上の各種キーや、装置上に配置されたキーを押すこと、および、表示画面上に表示された各種ボタンやメニューをマウスあるいは手元のタッチパッドを操作して選択すること、または表示画面上に表示された各種ボタンやメニューを表示画面上に形成されたタッチパッドを直接押す、または触れることで選択することが含まれる。

制御部１０２は、内部にメモリ１０６に接続されたプロセッサすなわち処理装置１０４を備えて各種の制御を行う。制御部１０２は、測定回路１１０、１１４を制御して測定を行うほか、入力装置１２２の制御および表示装置１２０への表示制御等を行う。特性測定装置１００の制御プログラム、測定プログラム、測定結果のデータ等は、メモリ１０６に格納される。なお、メモリ１０６は、ＲＡＭやフラッシュメモリなどの書き換え可能なメモリだけでなく、各種のＲＯＭや、ＣＤ、ＨＤＤ等の大容量の記憶装置を含むこともできる。

特性測定装置１００は、測定回路を制御して、ＤＵＴの所定の端子に、例えば、所定の開始電圧から所定の終了電圧まで、所定のステップ幅で電圧を順次印加し、すなわち電圧掃引を行い、測定回路から、その時の電流値を測定することで、特性測定を行い、その結果をグラフで表示装置１２０に表示する。シングル掃引は、その掃引を１回だけ行い、結果を表示して待機状態となる動作で、連続掃引あるいは繰り返し掃引とは、その掃引を連続して行い、結果表示を更新し、掃引停止ボタンなどの操作がない限り掃引を無限に繰り返す動作を、基本的に意味する。

図２に、連続掃引の自動停止設定画面２００を示す。まず、入力装置により、所定のキーを押すなどして、表示装置および入力装置を連続掃引自動停止設定モードに切り替える。

次に、画面に表示された停止領域２０４を、入力装置を用いて、所望の位置に移動し、また、所望の大きさに変更する。この停止領域２０４とは、特性測定装置の連続掃引による測定結果２０２がこの領域に入った場合に掃引を自動停止するための指定範囲を示す領域である。例えば、図２に示されるようなトランジスタのブレークダウン特性を測定する場合、正常な状態では測定値２０２がプロットされない領域に、この停止領域２０４を設定することで、異常を検出することができる。

なお、この停止領域２０４は、図２のように矩形に限定されることなく、円、多角形、任意の形状の閉領域とすることができる。また、停止領域は１つに限定されることなく、複数個設けてもよい。

当該設定が終わったら、入力装置により、所定のキーを押すなどして、当該設定モードを終了する。なお、この設定モードには、掃引停止中に入ることもできるし、連続掃引中に入ることもできる。

次に、連続掃引中に、ＤＵＴが何らかの原因により例えば短絡故障を起こし、掃引結果の表示として、図３Ａに示されるように、測定結果が当該停止領域２０４中にプロットされると、本発明による特性測定装置の連続掃引は自動的に停止し、オペレータからの入力待ち状態となる。

以上のような掃引自動停止設定および自動停止動作により、特性測定装置１００は、故障後のＤＵＴのダメージをこれ以上ひどくしない状態で、掃引を自動停止する。これは、従来は、オペレータによって、連続掃引が故障後すぐに停止されない場合に、掃引がさらに繰り返されて、ＤＵＴのダメージがひどくなっていたのを考えると、非常に有益な機能である。

連続掃引が自動停止したら、オペレータは、現在の特性表示から、画面を確認し、その後、次のように、掃引が停止されるまでの特性の履歴を再表示して確認することができる。

すなわち、入力装置により、所定のキーを押すなどして、表示装置１２０および入力装置１２２を特性の再表示モードに切り替える。本特性測定装置は、特性の測定結果の自動記録機能を備えており、直近の測定結果を所定の単位（例えば、１ミリ秒等の所望の秒数の時間間隔を単位として、あるいは、１掃引毎の画面を単位として）で所定数だけメモリ１０６中に格納することができる。

再表示モードには、入力装置１２２により、所定のキーを押すなどして、表示装置１２０および入力装置１２２を当該モードに切り替えて入る。このモードでは、図示されていない、所定のプレイバックボタンを押すことで、所定の単位で記録された画面表示を、時間の流れとは逆に遡って表示したり、図示されていない所定のプレイボタンを押すことで、所定の単位で記録された画面表示を時間の流れに沿って表示することができる。なお、プレイバックボタンおよびプレイボタンの機能は、ロータリーノブ、カーソルキー、マウスのポインタの位置など、様々な方法で実現することができる。

再表示モードによる、表示装置１２０に表示される特性測定結果の表示例を、図３Ａないし図３Ｃを用いて説明する。図３Ａは、連続掃引停止時の画面であり、測定結果が、停止領域中にプロットされて停止条件にかかっていて、ＤＵＴが何らかの異常をきたしたことが判別できる。図３Ｂは、一回プレイバックボタンを押した後に表示される、１単位前の特性を示す測定結果（３１２）の画面で、図３Ｃは、さらに１回プレイバックボタンを押した後に表示される、１単位前の特性を示す測定結果（３２２）の画面である。オペレータは、図３Ａから図３Ｃまでの表示装置１２０上の表示を確認することで、ＤＵＴの特性変化を時間を遡っ
て検討することができる。さらに、上述のように、オペレータが、プレイボタンを押すたびに、図３Ｃ、図３Ｂ、図３Ａの順で時系列に沿った特性が表示され、オペレータはその変化を確認することができる。なお、特性測定装置に格納可能な履歴画面の数は装置のメモリ容量に依存し、上記の例では３枚しか示してないが、それよりもはるかに多い数とすることができる。

以上の説明に基づき、本発明による特性測定装置における特性観測方法４００を図４にフローチャートとして示す。すなわち、当該方法によれば、連続掃引を自動停止する停止領域２０４の設定をし（ステップ４０２）、次に、連続掃引測定を行い、測定結果が、当該停止領域２０４に含まれるなら、掃引を停止し（ステップ４０４）、掃引停止までの時点の測定結果の所定期間の履歴を表示する（ステップ４０６）ことができるので、ＤＵＴが示す異常な測定値に基づいて、連続掃引を自動的に停止することができ、保存された掃引停止までの特性の変化の観測が容易になり、各種素子の破壊直前の特性の変化を観測するのに極めて有益である。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明の思想に基づき、さまざまな変形・変更を施すことが可能である。

本発明を、電圧あるいは電流などのアナログ量の連続掃引を行って測定結果を表示する測定装置だけでなく、ネットワークアナライザなどの周波数領域での掃引を繰り返して測定結果を表示する装置、さらには、オシロスコープあるいはスペクトルアナライザなどの、能動的に掃引をしなくても、トリガ信号により繰り返し信号の測定結果を表示する測定装置に適用し、停止領域を設けて連続測定を自動停止し、画面の履歴をプレイバックにするように、利用することができる。

１００ 特性測定装置 １０２ 制御部 １０４ プロセッサ １０６ メモリ １１０、１１４ 測定回路 １２０ 表示装置 １２２ 入力装置 １３０ ＤＵＴ ２０４ 停止領域 ２０２、３０２，３１２，３２２ 測定結果

Claims (3)

1. 連続して信号の掃引を行い、測定結果を表示する特性測定装置において、 連続掃引を自動停止させる停止領域の設定をし、 連続掃引による測定を行い、測定結果が、前記停止領域内に含まれて表示されたら、掃引を停止し、 前記掃引停止の時点までの測定結果の履歴を表示する特性測定装置の特性観測方法。
2. 信号の掃引を繰り返し行い、前記掃引の各々に基づく測定回路による測定結果を表示装置上に表示し、入力装置を備える、素子特性測定装置において、 測定結果が表示されたら連続掃引を自動的に停止させる、停止領域を、前記入力装置により前記表示装置上に設定し、 前記測定回路を用いて、連続掃引による測定を行い、測定結果が、前記停止領域内に含まれたら、掃引を自動的に停止し、 前記掃引を自動的に停止した時点までの測定結果の履歴を表示する特性測定装置の特性観測方法。
3. 前記掃引される信号は、電圧または電流である請求項１または２記載の特性観測方法。

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