JP2601447B2 - 回路素子特性測定装置 - Google Patents
回路素子特性測定装置Info
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- JP2601447B2 JP2601447B2 JP60159538A JP15953885A JP2601447B2 JP 2601447 B2 JP2601447 B2 JP 2601447B2 JP 60159538 A JP60159538 A JP 60159538A JP 15953885 A JP15953885 A JP 15953885A JP 2601447 B2 JP2601447 B2 JP 2601447B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、トランジスタ、電界効果トランジスタ（FE
T）等の回路素子特性を測定する回路素子特性測定装置
に関する。
T）等の回路素子特性を測定する回路素子特性測定装置
に関する。
従来から、トランジスタ、電界効果トランジスタ等の
半導体試料のパラメータを測定するために、試料に所望
の直流電圧を供給し且つ前記試料に供給する直流電流を
測定する機能又は前記試料に所望の直流電流を供給し且
つ前記試料への供給電圧を測定する機能を有する装置
（以下、SMUと称す）が使用されている（特開昭58−148
506参照）。相互に独立した複数のSMUを内蔵する従来の
測定器を用いて、試料の特性を測定する場合、各SMUが
相互に独立して設定および測定可能な条件下では、設定
および測定が１ステップで完了するため、極めて有効で
あった。
半導体試料のパラメータを測定するために、試料に所望
の直流電圧を供給し且つ前記試料に供給する直流電流を
測定する機能又は前記試料に所望の直流電流を供給し且
つ前記試料への供給電圧を測定する機能を有する装置
（以下、SMUと称す）が使用されている（特開昭58−148
506参照）。相互に独立した複数のSMUを内蔵する従来の
測定器を用いて、試料の特性を測定する場合、各SMUが
相互に独立して設定および測定可能な条件下では、設定
および測定が１ステップで完了するため、極めて有効で
あった。
しかしながら、トランジスタの直流電流増幅率hFEやF
ETのしきい値電圧VTHを測定する場合等、前記条件が成
立しない場合がある。例えば、VTHの場合、FETのドレイ
ン端子に接続されたSMUの出力電圧、出力電流が同時に
所定値になるように、ゲート端子に接続したSMUの出力
電圧を変え、当該SMUの出力電圧を測定する必要があ
る。
ETのしきい値電圧VTHを測定する場合等、前記条件が成
立しない場合がある。例えば、VTHの場合、FETのドレイ
ン端子に接続されたSMUの出力電圧、出力電流が同時に
所定値になるように、ゲート端子に接続したSMUの出力
電圧を変え、当該SMUの出力電圧を測定する必要があ
る。
従来、前記必要性に対処するために、まず第１のSMU
からゲート端子に某電圧を印加し、第２のSMUからドレ
イン端子に流れる電流を測定する。次に、前記測定値と
基準電流値とを比較し、比較結果が満足なものでなけれ
ば再びゲート端子への印加電圧を変え、前記の過程をく
り返すという方法を取つていた。
からゲート端子に某電圧を印加し、第２のSMUからドレ
イン端子に流れる電流を測定する。次に、前記測定値と
基準電流値とを比較し、比較結果が満足なものでなけれ
ば再びゲート端子への印加電圧を変え、前記の過程をく
り返すという方法を取つていた。
従って、前記のような測定においては、比較演算処
理、データ通信等に要する時間を無視したとしても、一
般に、設定および測定に10ステツプ以上必要となり、最
終測定結果を得るまでの測定時間が極めて長くなるとい
う欠点があつた。
理、データ通信等に要する時間を無視したとしても、一
般に、設定および測定に10ステツプ以上必要となり、最
終測定結果を得るまでの測定時間が極めて長くなるとい
う欠点があつた。
本発明は、信号設定時間を短縮した回路素子特性測定
装置を提供することを目的とする。
装置を提供することを目的とする。
本発明の回路素子特性測定装置は、試料へ信号を供給
するための複数の信号源と、前記複数の信号源の出力信
号を設定するために第１設定信号を出力する第１制御手
段と、前記複数個の出力信号に関連する信号を選択的に
導出する選択手段と、前記選択手段からの信号と基準信
号とに関連する第２設定信号を出力する第２制御手段
と、所定の前記信号源に、前記第１設定信号と重畳して
前記第２設定信号を供給する供給手段とを具備すること
を特徴としているため、試料へ供給する信号の設定を短
時間で行なえるようにしている。
するための複数の信号源と、前記複数の信号源の出力信
号を設定するために第１設定信号を出力する第１制御手
段と、前記複数個の出力信号に関連する信号を選択的に
導出する選択手段と、前記選択手段からの信号と基準信
号とに関連する第２設定信号を出力する第２制御手段
と、所定の前記信号源に、前記第１設定信号と重畳して
前記第２設定信号を供給する供給手段とを具備すること
を特徴としているため、試料へ供給する信号の設定を短
時間で行なえるようにしている。
第１図は、本発明の実施例を示すブロツク図である。
第１図において、制御回路105はバス115を介して、選
択回路101、103の内部切換え動作の制御、比較制御回路
102の制御、アナログ・デジタル変換器（ADC）104のA/D
変換動作の制御、SMU110〜113の設定等の制御およびス
イツチ106〜109の開閉制御等を行なう。
択回路101、103の内部切換え動作の制御、比較制御回路
102の制御、アナログ・デジタル変換器（ADC）104のA/D
変換動作の制御、SMU110〜113の設定等の制御およびス
イツチ106〜109の開閉制御等を行なう。
選択回路101は、SMU110〜113の出力電圧を表わす電圧
信号V1〜V4および出力電流を表わす電圧信号VM1〜VM4を
選択切換えし、比較制御回路102に信号Vinとして入力す
る。比較制御回路102は内部に積分器、可変直流電源、
誤差増幅器、比較器、スイツチ等を有しており、前記積
分器から信号Voutを出力する。前記可変直流電源は、基
準信号源として使用され又、後述するように、比較制御
回路102のサーチ動作時には、前記基準信号電圧と信号V
inが比較される。比較結果が所定条件を満足すると、信
号Vinに関連する信号が選択したSMU110〜113へ帰還され
る。SMU110〜112は試料であるFET114のドレインＤ、ソ
ースＳ、ゲートＧ各端子に、制御回路105からの信号お
よび比較制御回路102からの信号Voutおよび制御回路105
からの制御信号に関連する信号を供給する。第１図の場
合SMU113はFET114に接続されていないので、測定には無
関係である。
信号V1〜V4および出力電流を表わす電圧信号VM1〜VM4を
選択切換えし、比較制御回路102に信号Vinとして入力す
る。比較制御回路102は内部に積分器、可変直流電源、
誤差増幅器、比較器、スイツチ等を有しており、前記積
分器から信号Voutを出力する。前記可変直流電源は、基
準信号源として使用され又、後述するように、比較制御
回路102のサーチ動作時には、前記基準信号電圧と信号V
inが比較される。比較結果が所定条件を満足すると、信
号Vinに関連する信号が選択したSMU110〜113へ帰還され
る。SMU110〜112は試料であるFET114のドレインＤ、ソ
ースＳ、ゲートＧ各端子に、制御回路105からの信号お
よび比較制御回路102からの信号Voutおよび制御回路105
からの制御信号に関連する信号を供給する。第１図の場
合SMU113はFET114に接続されていないので、測定には無
関係である。
選択回路103は、SMU110〜113からの信号V1〜V4,VM1〜
VM4を選択して、ADC104へ信号ＶA/Dとして入力する。AD
C104は信号ＶA/Dをデジタル信号に変換し、図示しない
表示器に入力する。前記表示器の表示値が求める値とな
る。
VM4を選択して、ADC104へ信号ＶA/Dとして入力する。AD
C104は信号ＶA/Dをデジタル信号に変換し、図示しない
表示器に入力する。前記表示器の表示値が求める値とな
る。
第２図は、第１図の回路素子特性測定装置のタイミン
グ図である。
グ図である。
以下、第１図、第２図を用いて詳細に説明する。
FET114のドレイン−ソース間電圧が10Vで、ドレイン
電流が1nAとなる条件下でのしきい値電圧VTHを測定する
例で説明する。但し、このときVTHの期待値電圧の範囲
が−10V〜0Vであるとする。初期状態として、時刻t0に
おいて以下の如く設定する。選択回路101は、SMU110の
出力電流即ちドレイン電流に比例する電圧信号VM1を選
択し、信号Vinとして比較制御回路102へ入力するように
設定する。
電流が1nAとなる条件下でのしきい値電圧VTHを測定する
例で説明する。但し、このときVTHの期待値電圧の範囲
が−10V〜0Vであるとする。初期状態として、時刻t0に
おいて以下の如く設定する。選択回路101は、SMU110の
出力電流即ちドレイン電流に比例する電圧信号VM1を選
択し、信号Vinとして比較制御回路102へ入力するように
設定する。
選択回路103は、FET114のゲート電圧に比例する電圧
はV2を選択し、信号ＶA/DとしてADC104へ入力するよう
に設定する。
はV2を選択し、信号ＶA/DとしてADC104へ入力するよう
に設定する。
スイツチ106,108はオフ状態，スイツチ107はオン状態
に設定する。
に設定する。
SMU110は出力電圧10V、出力電流2nA、SMU111は出力電
圧−10V、出力電流１μＡ、SMU112は出力電圧0V.出力電
流1mAに設定する。比較制御回路102は、出力電圧範囲０
〜10V、比較基準電圧5V（ドレイン電流が1nAのとき、信
号VM1が5Vになるものとする）、サーチ速度10V/m se
c.、前記積分器の積分定数10m sec.に設定する。時刻t1
において、比較例制御回路102は、サーチ動作を開始
し、その内部の可変直流源および積分器で発生したラン
プ信号を信号Voutとして出力する。信号Voutは0Vからこ
のサーチ速度で徐々に上昇する。SMU111の出力信号VO2
は、信号Voutに応答して−10Vから徐々に上昇する。時
刻t2において、比較制御回路102は信号VM1即ち信号Vin
が5V（即ち、ドレイン電流が1nA）に達したことを検出
して、内部の可変直流源からの供給を停止し、サーチ動
作を終了する。同時に、比較制御回路102は、信号Vinと
基準電圧（5V）との誤差信号を積分し、信号Vontとして
SMU111へ供給するようになる。その結果、信号VM1は5V
（ドレイン電流は1nA）で安定する。このときの信号V2
がFET114のしきい値電圧VTHに対応する。時刻t3でADC10
4は、しきい値電圧VTHに対応する信号V2をA/D変換し、
その値を図示しない表示装置に表示する。このとき信号
VM2をA/D変換して表示すれば、ゲート電流値が得られ
る。時刻t4において制御回路105は比較制御回路102をリ
セットし、測定は完了する。
圧−10V、出力電流１μＡ、SMU112は出力電圧0V.出力電
流1mAに設定する。比較制御回路102は、出力電圧範囲０
〜10V、比較基準電圧5V（ドレイン電流が1nAのとき、信
号VM1が5Vになるものとする）、サーチ速度10V/m se
c.、前記積分器の積分定数10m sec.に設定する。時刻t1
において、比較例制御回路102は、サーチ動作を開始
し、その内部の可変直流源および積分器で発生したラン
プ信号を信号Voutとして出力する。信号Voutは0Vからこ
のサーチ速度で徐々に上昇する。SMU111の出力信号VO2
は、信号Voutに応答して−10Vから徐々に上昇する。時
刻t2において、比較制御回路102は信号VM1即ち信号Vin
が5V（即ち、ドレイン電流が1nA）に達したことを検出
して、内部の可変直流源からの供給を停止し、サーチ動
作を終了する。同時に、比較制御回路102は、信号Vinと
基準電圧（5V）との誤差信号を積分し、信号Vontとして
SMU111へ供給するようになる。その結果、信号VM1は5V
（ドレイン電流は1nA）で安定する。このときの信号V2
がFET114のしきい値電圧VTHに対応する。時刻t3でADC10
4は、しきい値電圧VTHに対応する信号V2をA/D変換し、
その値を図示しない表示装置に表示する。このとき信号
VM2をA/D変換して表示すれば、ゲート電流値が得られ
る。時刻t4において制御回路105は比較制御回路102をリ
セットし、測定は完了する。
本実施例は、SMUを４個使用した場合を説明したが、
試料に応じてSMUの個数を増減できる。比較制御回路に
よりSMUの出力電圧を制御する例を説明したが、出力電
流を制御するようにもできる。
試料に応じてSMUの個数を増減できる。比較制御回路に
よりSMUの出力電圧を制御する例を説明したが、出力電
流を制御するようにもできる。
又、比較制御回路は実施例のようにアナログ信号に応
答して動作するのではなく、バスを介してのSMU設定信
号に応答して動作するよう容易に変形できる。例えば、
SMU110の設定電流が1nAの場合、電流設定制御信号の転
移（1nA以上なのか、1nA以下なのか）にあわせて比較制
御回路の出力信号の増減方向を逆転させて最終値へ漸近
させることができる。
答して動作するのではなく、バスを介してのSMU設定信
号に応答して動作するよう容易に変形できる。例えば、
SMU110の設定電流が1nAの場合、電流設定制御信号の転
移（1nA以上なのか、1nA以下なのか）にあわせて比較制
御回路の出力信号の増減方向を逆転させて最終値へ漸近
させることができる。
又、トランジスタのhFEを測定する場合、本実施例と
同様の過程を踏んで、ベース電圧を制御することにより
コレクタ電流およびベース電流を測定すれば、hFEが求
められる。
同様の過程を踏んで、ベース電圧を制御することにより
コレクタ電流およびベース電流を測定すれば、hFEが求
められる。
本発明によれば、SMUの設定信号に比例制御回路の出
力信号を重畳させているので、極めて短時間で測定を実
行できる。又、全てのSMUが等しく構成されているの
で、試料の端子の配置を考慮する必要がない。
力信号を重畳させているので、極めて短時間で測定を実
行できる。又、全てのSMUが等しく構成されているの
で、試料の端子の配置を考慮する必要がない。
第１図は本発明の回路素子特性測定装置のブロック図。 第２図は、第１図の回路素子特性測定装置のタイミング
図。 101,103:選択回路、102:比較制御回路、 104:ADC、105:制御回路、 110〜113:SMU。
図。 101,103:選択回路、102:比較制御回路、 104:ADC、105:制御回路、 110〜113:SMU。
Claims (2)
- 【請求項１】試料への出力信号と該出力信号をあらわす
信号とを供給するための複数の信号源（110、111、11
2、113）と、前記複数の信号源の出力信号を設定するた
めの第１設定信号を出力する第１制御手段（105）と、
前記第１制御手段の制御に応じて複数個の前記出力信号
をあらわす信号を選択的に導出して出力する前記選択手
段（101）と、前記第１制御手段の制御に応じて前記選
択手段からの出力信号をあらわす信号と基準信号とに関
連する第２設定信号（Vout）を出力する第２制御手段
（102）とを備え、所定の前記信号源がスイッチ（107）
を備え前記第１設定信号に該スイッチを介して入力され
る前記第２設定信号（Vout）を重畳した信号で定まる出
力信号（Vo2）を前記試料に出力することを特徴とする
回路素子特性測定装置。 - 【請求項２】前記複数の信号源（110、111、112、113）
の全てがそれぞれのスイッチ（106、107、108、109）を
備え前記第１設定信号に該スイッチを介して選択的に入
力される前記第２設定信号（Vout）を重畳した信号で定
まるそれぞれの出力信号（V01、V02、V03、V04）を前記
試料に出力することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の回路素子特性測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60159538A JP2601447B2 (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 回路素子特性測定装置 |
| US06/887,675 US4701701A (en) | 1985-07-19 | 1986-07-18 | Apparatus for measuring characteristics of circuit elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60159538A JP2601447B2 (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 回路素子特性測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6221078A JPS6221078A (ja) | 1987-01-29 |
| JP2601447B2 true JP2601447B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=15695951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60159538A Expired - Fee Related JP2601447B2 (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 回路素子特性測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2601447B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4858412B2 (ja) * | 2007-11-07 | 2012-01-18 | 住友金属鉱山株式会社 | 単結晶引上げ装置 |
| CN115032433B (zh) * | 2022-08-11 | 2022-10-28 | 苏州联讯仪器有限公司 | 一种闭环电压源表的上电方法及电路 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5563768A (en) * | 1978-11-08 | 1980-05-14 | Fujitsu Ltd | Threshold voltage measuring instrument |
| JPS58100760A (ja) * | 1981-12-10 | 1983-06-15 | Yokogawa Hewlett Packard Ltd | 直流特性自動測定装置 |
-
1985
- 1985-07-19 JP JP60159538A patent/JP2601447B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6221078A (ja) | 1987-01-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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