JP2948633B2 - Method for measuring voltage of semiconductor device - Google Patents

Method for measuring voltage of semiconductor device

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Description

【発明の詳細な説明】 [概要] 半導体装置の電圧測定方法に関し、 安価で汎用性の高い半導体テスタを使用して被測定半
導体装置の出力電圧の微小電圧変化を容易かつ高精度に
測定できる半導体装置の電圧測定方法を提供することを
目的とし、 被測定半導体装置の電源端子に供給する電圧の値を変
更可能な第1の可変電源と、同じく被測定半導体装置の
グランド端子に供給する電圧の値を変更可能な第2の可
変電源と、入力信号に基づく被測定半導体装置の出力電
圧を増幅する増幅器と、増幅器による増幅結果を測定す
る電圧計とを備えた半導体テスタを使用して被測定半導
体装置の出力電圧を測定するに際し、第1及び第2の可
変電源間の電圧差が所定値に保持されるように両可変電
源の電圧値を増加又は減少させ、被測定半導体装置の出
力電圧を電圧計のグランドレベル付近にした。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] Regarding a voltage measuring method for a semiconductor device, a semiconductor capable of easily and highly accurately measuring a minute voltage change of an output voltage of a semiconductor device to be measured using an inexpensive and highly versatile semiconductor tester. A first variable power supply capable of changing a value of a voltage supplied to a power supply terminal of a semiconductor device to be measured, and a method of measuring a voltage supplied to a ground terminal of the semiconductor device to be measured. Measurement using a semiconductor tester including a second variable power supply whose value can be changed, an amplifier for amplifying the output voltage of the semiconductor device to be measured based on the input signal, and a voltmeter for measuring the amplification result by the amplifier When measuring the output voltage of the semiconductor device, the voltage value of both variable power supplies is increased or decreased so that the voltage difference between the first and second variable power supplies is maintained at a predetermined value. The output voltage was set near the ground level of the voltmeter.

[産業上の利用分野] 本発明は半導体装置の電圧測定方法に関するものであ
る。
The present invention relates to a method for measuring a voltage of a semiconductor device.

近年の半導体装置、例えばデジタル−アナログ変換器
(以下、D/A変換器という)等においては精度向上が望
まれており、その電圧測定試験において微小電圧変化の
測定が必要となっている。そして、この電圧測定試験は
安価で汎用性の高い半導体テスタにて容易かつ高精度に
行えることが望まれている。
In recent semiconductor devices, for example, digital-analog converters (hereinafter, referred to as D / A converters) and the like, there is a demand for improved accuracy, and it is necessary to measure a minute voltage change in a voltage measurement test. It is desired that this voltage measurement test can be easily and accurately performed by a low-cost and highly versatile semiconductor tester.

[従来の技術] 従来、半導体装置の出力電圧を測定するための半導体
テスタは、被測定半導体装置に所定の動作電圧を供給す
るための第1及び第2の可変電源と、被測定半導体装置
の出力電圧を測定する電圧計とを備えて構成されてい
る。そして、電圧測定に際してその被測定半導体装置に
必要な動作電圧が得られるように第1及び第2の可変電
源の電圧値を設定すると、それらの電圧値を固定するよ
うになっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor tester for measuring an output voltage of a semiconductor device includes first and second variable power supplies for supplying a predetermined operating voltage to the semiconductor device to be measured, And a voltmeter for measuring the output voltage. Then, when voltage values of the first and second variable power supplies are set so that an operation voltage required for the semiconductor device to be measured is obtained at the time of voltage measurement, those voltage values are fixed.

そして、被測定半導体装置の出力電圧の微小電圧変化
を測定するには、分解能、即ち、測定精度が高く、測定
範囲も広範な電圧計を備えた半導体テスタを使用すれば
よいが、このテスタは非常に高価なカスタム化されたも
のとなる。
Then, in order to measure a minute voltage change of the output voltage of the semiconductor device to be measured, a semiconductor tester provided with a voltmeter having a high resolution, that is, a high measurement accuracy and a wide measurement range may be used. It will be very expensive and customized.

又、安価で汎用性の高い半導体テスタでは分解能、即
ち、測定精度に制限があるとともに、測定範囲にも制限
がある電圧計が使用されているため、被測定半導体装置
の微小電圧変化がその分解能以下の場合には測定するこ
とはできない。このため、この安価で汎用性の高い半導
体テスタを使用して被測定半導体装置の微小電圧変化を
測定しようとする場合には、被測定半導体装置の出力電
圧を電圧計の分解能以上に増幅する増幅器を設け、その
増幅器による増幅電圧を電圧計で測定するようにしてい
る。
In addition, inexpensive and versatile semiconductor testers use a voltmeter that has a limited resolution, that is, a measurement accuracy, and also has a limited measurement range. It cannot be measured in the following cases. For this reason, when trying to measure a small voltage change of a semiconductor device under test using this inexpensive and highly versatile semiconductor tester, an amplifier that amplifies the output voltage of the semiconductor device under test beyond the resolution of the voltmeter And the voltage amplified by the amplifier is measured by a voltmeter.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、第1及び第2の可変電源の電圧値を設
定した後はそれらの電圧値を固定するようになっている
ため、被測定半導体装置の出力電圧と増幅器により単純
に増幅すると、その増幅電圧が電圧計の測定範囲を越え
てしまい、測定できなくなるという問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, since the voltage values of the first and second variable power supplies are fixed after setting, the output voltage of the semiconductor device under test and the amplifier However, when the voltage is simply amplified, the amplified voltage exceeds the measurement range of the voltmeter, and there is a problem that the measurement cannot be performed.

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので
あって、安価で汎用性の高い半導体テスタを使用して被
測定半導体装置の出力電圧の微小電圧変化を容易かつ高
精度に測定できる半導体装置の電圧測定方法を提供する
ことを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and a semiconductor device capable of easily and accurately measuring a minute voltage change of an output voltage of a semiconductor device to be measured by using an inexpensive and versatile semiconductor tester. It is an object of the present invention to provide a method for measuring the voltage of a device.

[課題を解決するための手段] 本発明は第1図に示すように、第1の可変電源E1は被
測定半導体装置1の電源端子VDDに電圧を供給し、第2
の可変電源E2はグランド端子VSSに電圧を供給するもの
であり、それぞれ電圧値が変更可能である。そして、両
可変電源E1,E2間の電位差が所定値に保持されるように
両可変電源E1,E2の電圧値を増加又は減少させ、被測定
半導体装置1の出力電圧を電圧計3のグランドレベル付
近とし、この出力電圧を増幅器2により増幅した後、電
圧計3で測定する。
[Means for Solving the Problems] In the present invention, as shown in FIG. 1, a first variable power supply E1 supplies a voltage to a power supply terminal VDD of a semiconductor device under test 1,
The variable power supply E2 supplies a voltage to the ground terminal VSS, and its voltage value can be changed. Then, the voltage values of the variable power supplies E1 and E2 are increased or decreased so that the potential difference between the variable power supplies E1 and E2 is maintained at a predetermined value, and the output voltage of the semiconductor device 1 to be measured is changed to the ground level of the voltmeter 3. In the vicinity, the output voltage is amplified by the amplifier 2 and then measured by the voltmeter 3.

[作用] 第1及び第2の可変電源E1,E2の電圧値を調整するこ
とより被測定半導体装置1の出力電圧を電圧計3のグラ
ンドレベル付近としているため、増幅器2によるその出
力電圧の増幅電圧は電圧計3の測定範囲に収まる。そし
て、第1及び第2の可変電源E1,E2の電圧値を調整した
値に保持した状態で出力電圧に微小変化があっても、増
幅器2による増幅電圧は電圧計3の測定範囲に収まる。
このとき、出力電圧の微小変化が電圧計3の分解能以下
であっても増幅器2によりその分解能以上に増幅され
る。従って、変化後の出力電圧の増幅電圧と変化前の出
力電圧の増幅電圧の差を求め、その差を増幅器2の増幅
率で割ることにより、電圧計3の分解能以下の微小変化
が求められる。
[Operation] Since the output voltage of the semiconductor device under test 1 is near the ground level of the voltmeter 3 by adjusting the voltage values of the first and second variable power supplies E1 and E2, the amplifier 2 amplifies the output voltage. The voltage falls within the measurement range of the voltmeter 3. Then, even if there is a small change in the output voltage while the voltage values of the first and second variable power supplies E1 and E2 are maintained at the adjusted values, the amplified voltage by the amplifier 2 falls within the measurement range of the voltmeter 3.
At this time, even if the minute change of the output voltage is lower than the resolution of the voltmeter 3, the output voltage is amplified by the amplifier 2 to the resolution or higher. Accordingly, a difference between the amplified voltage of the output voltage after the change and the amplified voltage of the output voltage before the change is obtained, and the difference is divided by the amplification factor of the amplifier 2, whereby a minute change equal to or less than the resolution of the voltmeter 3 is obtained.

[実施例] 以下、本発明を具体化した一実施例を第2,3図に従っ
て説明する。
Example An example of the present invention will be described below with reference to FIGS.

尚、第1図と同様の構成については同一の符号を付し
て説明する。
Note that the same components as those in FIG. 1 will be described with the same reference numerals.

第2図は半導体テスタの一例を示している。被測定半
導体装置としてのデジタル−アナログ変換器(以下、D/
A変換器という)10は、電源端子VDDに印加された電圧
とグランド端子VSSに印加された電圧とで決まる出力電
圧範囲VFにおいて、入力されるnビットのデジタル入力
信号D0〜Dn−1に基づいた値の出力電圧VOを出力する。
FIG. 2 shows an example of a semiconductor tester. A digital-to-analog converter (hereinafter D / A)
The A converter 10 is based on n-bit digital input signals D0 to Dn-1 in an output voltage range VF determined by the voltage applied to the power supply terminal VDD and the voltage applied to the ground terminal VSS. The output voltage VO of the output value is output.

第1の可変電源E1はD/A変換器10の電源端子VDDに電
圧を供給し、第2の可変電源E2はグランド端子VSSに電
圧を供給する。第1及び第2の可変電源E1,E2はボリュ
ーム(図示略)をマニュアル操作することによって電圧
値を任意に変更可能であり、第1の可変電源E1はグラン
ドGNDのレベル、即ち、0V以上の電圧値を設定でき、第
2の可変電源E2は0V以下の電圧値を設定できるようにな
っている。
The first variable power supply E1 supplies a voltage to the power supply terminal VDD of the D / A converter 10, and the second variable power supply E2 supplies a voltage to the ground terminal VSS. The voltage values of the first and second variable power supplies E1 and E2 can be arbitrarily changed by manually operating a volume (not shown). The first variable power supply E1 has a level of the ground GND, that is, 0 V or more. The voltage value can be set, and the second variable power supply E2 can set a voltage value of 0 V or less.

増幅器11はオペアンプ12と、同アンプ12の出力端子と
グランドGNDとの間に直列に設けられた一対の分圧抵抗R
1,R2とで構成され、オペアンプ12の非反転入力端子は前
記D/A変換器10に接続されて同変換器10の出力電圧VOが
入力され、反転入力端子は分圧抵抗R1,R2間に接続され
てその出力電圧(増幅電圧)VAの一部が帰還されてい
る。従って、この増幅器11は前記出力電圧VOをα(=
(R1+R2)/R2)倍した増幅電圧VAを出力する。
The amplifier 11 includes an operational amplifier 12 and a pair of voltage dividing resistors R provided in series between the output terminal of the amplifier 12 and the ground GND.
The non-inverting input terminal of the operational amplifier 12 is connected to the D / A converter 10 to receive the output voltage VO of the converter 10, and the inverting input terminal is connected between the voltage dividing resistors R1 and R2. And a part of the output voltage (amplified voltage) VA is fed back. Therefore, the amplifier 11 changes the output voltage VO to α (=
Outputs amplified voltage VA multiplied by (R1 + R2) / R2).

前記増幅器11とグランドGNDとの間に設けられた電圧
計3はアナログ−デジタル変換器からなり、増幅器11の
増幅電圧VAをデジタル信号として出力するようになって
いる。この電圧計3はその最小分解能、即ち、測定精度
が前記D/A変換器10の最小分解能よりも大きい安価で汎
用の電圧計を使用している。
The voltmeter 3 provided between the amplifier 11 and the ground GND comprises an analog-digital converter, and outputs the amplified voltage VA of the amplifier 11 as a digital signal. The voltmeter 3 uses an inexpensive and general-purpose voltmeter whose minimum resolution, that is, measurement accuracy is larger than the minimum resolution of the D / A converter 10.

次に、上記構成の半導体テスタを使用したD/A変換器1
0の出力電圧VOの電圧測定方法を説明する。
Next, the D / A converter 1 using the semiconductor tester having the above configuration
A method of measuring the output voltage VO of 0 will be described.

尚、説明の便宜上、本実施例における電圧計3は最小
分解能を2mV、測定範囲を±10Vとする。又、D/A変換器1
0はデジタル入力信号D0〜D11を入力する12ビット精度の
分解能を備えるとともに、出力電圧範囲VFの幅、即ち、
電源端子VDDとグランド端子VSSとの間の電位差を5Vと
する。従って、D/A変換器10の1LSB(最小分解能)は1.2
2mV(≒5V/212)となり、1LSBの微小電圧変化は電圧計
3の最小分解能以下となる。更に、分圧抵抗R1,R2の抵
抗値を9.9kΩ,0.1kΩとすれば、増幅器11の増幅率α=
(9.9+0.1)/0.1=100となる。
For convenience of explanation, the voltmeter 3 in this embodiment has a minimum resolution of 2 mV and a measurement range of ± 10 V. D / A converter 1
0 has a resolution of 12 bits precision for inputting the digital input signals D0 to D11, and the width of the output voltage range VF, that is,
The potential difference between the power supply terminal VDD and the ground terminal VSS is assumed to be 5V. Therefore, 1 LSB (minimum resolution) of the D / A converter 10 is 1.2
It becomes 2 mV (V5 V / 2 12 ), and the minute voltage change of 1 LSB is less than the minimum resolution of the voltmeter 3. Further, if the resistance values of the voltage dividing resistors R1 and R2 are 9.9 kΩ and 0.1 kΩ, the amplification factor α of the amplifier 11 is
(9.9 + 0.1) /0.1=100.

今、例えば、デジタル入力信号D0〜D11が#FFE(16進
表示)から#FFF(16進表示)に変化する場合におけるD
/A変換器10の出力電圧VOの変化を測定するに際して、第
1の可変電源E1の電圧値を5Vとし、第2の可変電源E2の
電圧値を0Vとすると、デジタル入力信号#FFE,#FFFに
対するD/A変換器10の出力電圧理想値は4997.6mV,4998.8
mVとなり、これらを増幅器11にて増幅すると499.76Vと4
99.88Vとなって電圧計3の測定範囲±10Vを大幅に超過
してしまい、測定不可能となる。
Now, for example, when the digital input signals D0 to D11 change from #FFE (hexadecimal display) to #FFF (hexadecimal display),
When measuring the change in the output voltage VO of the / A converter 10, when the voltage value of the first variable power supply E1 is 5V and the voltage value of the second variable power supply E2 is 0V, the digital input signals #FFE, #FF The ideal output voltage of D / A converter 10 for FFF is 4997.6mV, 4998.8
mV, and when these are amplified by the amplifier 11, 499.76V and 4
It becomes 99.88 V, which greatly exceeds the measurement range of the voltmeter 3 ± 10 V, and the measurement becomes impossible.

このため、第1及び第2の可変電源E1,E2の電圧値
を、両電源E1,E2間の電位差が5Vに保持されるようにそ
れぞれ同じ値だけ増加又は減少させ、第3図に示すよう
にD/A変換器10の出力電圧VOがグランドGNDのレベル付近
の値となるようにする。
Therefore, the voltage values of the first and second variable power supplies E1 and E2 are increased or decreased by the same value so that the potential difference between the two power supplies E1 and E2 is maintained at 5 V, as shown in FIG. Then, the output voltage VO of the D / A converter 10 is set to a value near the level of the ground GND.

即ち、上記の場合には第1及び第2の可変電源E1,E2
の電圧値を4.95V減少させて、可変電源E1を0.05V,可変
電源E2を−4.95Vに設定し、D/A変換器10の出力電圧VOが
グランドGNDのレベル付近の値となるようにする。この
ときのデジタル入力信号#FFE,#FFFに対するD/A変換器
10の出力電圧理想値は47.6mV,48.8mVとなり、これらを
増幅器11にて増幅しても4.76V,4.88Vとなって電圧計3
の測定範囲±10V内に収まり、両出力電圧を測定するこ
とができる。
That is, in the above case, the first and second variable power supplies E1, E2
And the variable power supply E1 is set to 0.05 V and the variable power supply E2 is set to −4.95 V so that the output voltage VO of the D / A converter 10 becomes a value near the level of the ground GND. I do. D / A converter for digital input signals #FFE, #FFF at this time
The ideal output voltage of 4 is 47.6mV and 48.8mV. Even if these are amplified by the amplifier 11, they become 4.76V and 4.88V, and the voltmeter 3
Within the measurement range of ± 10V, both output voltages can be measured.

そして、上記のように測定した両増幅電圧の差を求
め、その差を増幅器11の増幅率αで割ることにより、デ
ジタル入力信号#FFEから#FFFへの1LSBの変化電圧を求
めることができる。即ち、両増幅電圧は4.88Vと4.76Vで
あり、両者の差は1.22Vとなり、これを増幅率α=100で
割ると、1.22mVとなる。
Then, a difference between the two amplified voltages measured as described above is obtained, and the difference is divided by the amplification factor α of the amplifier 11, whereby a change voltage of 1 LSB from the digital input signal #FFE to #FFF can be obtained. That is, the two amplified voltages are 4.88 V and 4.76 V, and the difference between the two is 1.22 V. When this is divided by the amplification factor α = 100, it becomes 1.22 mV.

このように、本実施例では第1及び第2の可変電源E
1,E2の電圧値を、両電源E1,E2間の電位差が所定値とな
るように調整してD/A変換器10の出力電圧VOがグランドG
NDのレベル付近の値となるようにしたので、分解能及び
測定範囲に制限がある安価で汎用性の高い電圧計3を備
えた半導体テスタにおいても、電圧計3の分解能以下の
微小電圧変化を容易かつ高精度に測定することができ
る。
Thus, in this embodiment, the first and second variable power sources E
1 and E2 so that the potential difference between the two power supplies E1 and E2 becomes a predetermined value, and the output voltage VO of the D / A converter 10
Since it is set to a value near the ND level, even a semiconductor tester equipped with an inexpensive and highly versatile voltmeter 3 that has limitations in resolution and measurement range can easily change a small voltage less than the resolution of the voltmeter 3. And it can measure with high precision.

尚、本実施例では増幅器11における分圧抵抗R1,R2を
固定抵抗としたが、分圧抵抗R1,R2のいずれか一方を可
変抵抗とし、その増幅率αを変更可能に構成してもよ
い。
In the present embodiment, the voltage dividing resistors R1 and R2 in the amplifier 11 are fixed resistors, but one of the voltage dividing resistors R1 and R2 may be a variable resistor, and the amplification factor α may be changed. .

又、本実施例ではボリューム(図示略)をマニュアル
操作することによって第1及び第2の可変電源E1,E2の
電圧値を変更するようにしたが、デジタル入力信号D0〜
Dn−1に基づいて各可変電源E1,E2の電圧値を切り換え
制御する切換えコントローラを設けてもよい。
In this embodiment, the voltage values of the first and second variable power supplies E1 and E2 are changed by manually operating a volume control (not shown).
A switching controller for switching and controlling the voltage value of each of the variable power supplies E1 and E2 based on Dn-1 may be provided.

更に、本実施例では被測定半導体装置としてD/A変換
器10に実施したが、電源端子及びグランド端子に供給さ
れている電圧範囲で出力電圧を出力するとともに、電源
端子及びグランド端子の電圧の変化に同期して出力電圧
が変化するような全ての半導体装置に実施可能である。
Further, in the present embodiment, the D / A converter 10 was implemented as the semiconductor device to be measured, but the output voltage was output within the voltage range supplied to the power supply terminal and the ground terminal, and the voltage of the power supply terminal and the ground terminal was reduced. The present invention can be applied to all semiconductor devices whose output voltage changes in synchronization with the change.

[発明の効果] 以上詳述したように、本発明によれば安価で汎用性の
高い半導体テスタを使用して被測定半導体装置の出力電
圧の微小電圧変化を容易かつ高精度に測定できる優れた
効果がある。
[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, an inexpensive and highly versatile semiconductor tester can be used to easily and accurately measure a small voltage change in the output voltage of a semiconductor device under test. effective.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の原理説明図、 第2図は一実施例における半導体テスタを示すブロック
回路図、 第3図は一実施例の作用説明図である。 図において、 1は被測定半導体装置、 2は増幅器、 3は電圧計、 E1は第1の可変電源、 E2は第2の可変電源、 VDDは電源端子、 VSSはグランド端子である。
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention, FIG. 2 is a block circuit diagram illustrating a semiconductor tester in one embodiment, and FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of the embodiment. In the figure, 1 is a semiconductor device to be measured, 2 is an amplifier, 3 is a voltmeter, E1 is a first variable power supply, E2 is a second variable power supply, VDD is a power supply terminal, and VSS is a ground terminal.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01R 31/26 G01R 31/28 H01L 21/66 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G01R 31/26 G01R 31/28 H01L 21/66

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】被測定半導体装置(1)の電源端子(VD
D)に供給する電圧の値を変更可能な第1の可変電源(E
1)と、同じく被測定半導体装置(1)のグランド端子
(VSS)に供給する電圧の値を変更可能な第2の可変電
源(E2)と、入力信号に基づく被測定半導体装置(1)
の出力電圧を増幅する増幅器(2)と、増幅器(2)に
よる増幅電圧を測定する電圧計(3)とを備えた半導体
テスタを使用して被測定半導体装置(1)の出力電圧を
測定するに際し、 第1及び第2の可変電源(E1,E2)間の電圧差が所定値
に保持されるように両可変電源(E1,E2)の電圧値を増
加又は減少させ、被測定半導体装置(1)の出力電圧を
電圧計(3)のグランドレベル付近にしたことを特徴と
する半導体装置の電圧測定方法。
A power supply terminal (VD) of a semiconductor device under test (1).
D) a first variable power supply (E
1), a second variable power supply (E2) capable of changing the value of the voltage supplied to the ground terminal (VSS) of the semiconductor device under test (1), and the semiconductor device under test (1) based on the input signal.
The output voltage of the semiconductor device under test (1) is measured using a semiconductor tester having an amplifier (2) for amplifying the output voltage of the semiconductor device and a voltmeter (3) for measuring the amplified voltage of the amplifier (2). At this time, the voltage value of both variable power supplies (E1, E2) is increased or decreased so that the voltage difference between the first and second variable power supplies (E1, E2) is maintained at a predetermined value, and the semiconductor device to be measured ( A method for measuring a voltage of a semiconductor device, wherein the output voltage of 1) is set near a ground level of a voltmeter (3).
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