JP3179761B2 - 半導体試験装置 - Google Patents

半導体試験装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体試験装置に係
り、特にTTL,CMOS,NMOS,PMOS,BI
−CMOS等の非終端を原則としたデバイスの試験に好
適な半導体試験装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術に係る半導体試験装置として
は、電子情報通信学会技術研究報告第189巻、第348号、
ICD89-170(1989年)の第51頁から第58頁に記載され
ているように、伝送線を駆動しないことを前提にして設
計された終端抵抗を用いないTTLやCMOSデバイス
とピンエレクトロニクス間の波形特性、即ち、被試験素
子からの応答波形の多重反射によるリンギング波形を試
験装置に標準装備されているダイナミックロードから電
流注入して取り除き、これによりリンギング波形による
誤判定を防止していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、ダ
イオードブリッジと定電流源で構成されたダイナミック
ロードを用いているため、電流注入していない期間に
は、ダイナミックロード内部で電流を消費することにな
る。しかし、標準的なテスタでは被試験素子とピンエレ
クトロニクス間の伝送線の特性インピーダンスが50Ωで
あり、被試験素子の出力振幅が5Vで出力インピーダン
スが10Ωとすると、リンギング波形の最初のアンダーシ
ュートの大きさが4Vとなるが、これを打ち消すために
は、特性インピーダンスが50Ωであるので、80mAの電
流を注入する必要がある。そのため、近年の多ピンテス
タでは、ダイナミックロードの消費電力の増大とそれに
伴う温度上昇を抑えるための冷却装置の強化が必要とな
ることから、テスタの価格が高価となる問題があった。
【0004】本発明の目的は、被試験素子とピンエレク
トロニクス間の伝送線で被試験素子からの応答波形が多
重反射して試験精度を劣化させるのを防止できる、消費
電力の少ない多重反射防止回路を装備した半導体試験装
置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、被試験素子からのハイレベルの出力電圧が
所定値VOH以上の場合において正の傾きを有するV−I
特性を有する第一の回路を第一のダイオードを用いて構
成し、被試験素子からのローレベルの出力電圧が所定値
VOL以下の場合において正の傾きを有するV−I特性を
有する第二の回路を第二のダイオードを用いて構成し、
該第一の回路と該第二の回路を伝送線を介して入力され
る該被試験素子からの出力信号を電圧比較するコンパレ
ータの入力端側に配置したものである。また、前記第一
のダイオードが前記所定値VOHの電圧を供給する手段と
接続されて構成されたものである。また、前記第二のダ
イオードが前記所定値VOLの電圧を供給する手段と接続
されて構成されたものである。また、前記第一の回路お
よび前記第二の回路が、前記被試験素子からの出力電圧
がVOL〜VOHの間において電流をほぼ流さないように構成
されたものである。また、被試験素子からのハイレベル
の出力電圧が所定値VOH以上の場合において正の傾きを
有するV−I特性を有する回路をダイオードを用いて構
成し、該回路を伝送線を介して入力される該被試験素子
からの出力信号を電圧比較するコンパレータの入力端側
に配置したものである。また、被試験素子からのローレ
ベルの出力電圧が所定値VOL以下の場合において正の傾
きを有するV−I特性を有する回路をダイオードを用い
て構成し、該回路を伝送線を介して入力される該被試験
素子からの出力信号を電圧比較するコンパレータの入力
端側に配置したものである。また、前記ダイオードが前
記所定値VOHの電圧を供給する手段と接続されて構成さ
れたものである。また、前記ダイオードが前記所定値VO
Lの電圧を供給する手段と接続されて構成されたもので
ある。また、伝送線を介して入力される被試験素子から
の出力信号を電圧比較するコンパレータの入力端側に電
圧を供給する電圧供給手段と該電圧供給手段と接続した
ダイオードとを用いて構成された回路を配置したもので
ある。
【0006】
【作用】これにより被試験素子からの出力波形の正確な
タイミング測定が可能となる。
【0007】
【実施例】以下に本発明の実施例を図1から図6により
説明する。図1は本発明による半導体試験装置の一実施
例を示すブロック図である。図1において、半導体試験
装置はタイミング発生器10と、パターン発生器11と、波
形フォーマッタ12と、ディジタルコンパレータ13と、ド
ライバ14と、アナログコンパレータ15と、ドライバ14お
よびアナログコンパレータ15と被試験素子17を電気的に
接続する伝送線16と、アナログコンパレータ15の近傍に
設けられる抵抗18とダイオード19と定電圧源20を直列に
接続して構成した多重反射防止回路21とから成る。
【0008】上記構成で、タイミング発生器10で作成さ
れたタイミング信号10aとパターン発生器11で作成され
たテストパターン11aとは波形フォーマッタ12で合成さ
れ、その出力はドライバ14を介して試験波形14aとなっ
て伝送線16により被試験素子17に与えられる。この試験
波形14aの応答としての被試験素子17からの出力信号17a
をアナログコンパレータ15で電圧比較して“0”,
“1”のディジタル値に変換した後に、ディジタルコン
パレータ13によりパターン発生器11で作成した良品素子
の応答である期待値11bとの間でタイミング信号10bの示
す時刻に比較試験を行う。このような試験を行うLSI
テスタでは論理が正しく動作するか否かを確認する試験
とともに、規定された時間内に論理回路が応答するか否
かを確認する。後者の試験の時間精度を向上するために
アナログコンパレータ15の入力端近傍に抵抗18とダイオ
ード19と定電圧源20から成る多重反射防止回路21を設け
ている。
【0009】図2は図1の半導体試験装置の被試験素子
から受け取る応答波形図である。図2のAは反射ダイア
グラムで横軸は電流Iで縦軸は電圧Vを示し、図2のB
は被試験素子17の応答波形を示す。図1の多重反射防止
回路21の抵抗18とダイオード19のオン抵抗の合成値が伝
送線16の特性インピーダンスZo に等しくなるように抵
抗18の抵抗値が選ばれている場合について、図2により
多重反射防止回路21の動作を次に説明する。
【0010】図2において、図2のAに示すように多重
反射防止回路21の電圧電流特性101は被試験素子17のハ
イレベルの出力特性で電流Iが零の時の点cで折れ曲が
った特性をもつように、予め定電圧源20の出力電圧値が
調整されている。したがって、多重反射防止回路21の特
性は電圧値Vが被試験素子17の電流零の電圧値未満の場
合には電流Iが零であり、それ以上の電圧値に対しては
傾きがZo の直線上を移動するため電流Iが流れること
になる。ここで、図2のBに示すように、時刻to で被
試験素子17の出力信号17aがローレベルからハイレベル
に変化すると、被試験素子端での出力波形17aの電位V
は次のようになる。
【0011】図2のAの反射ダイアグラムにおいて、被
試験素子17のローレベルの値である電圧・電流ともに零
の点から伝送線16の特性インピーダンスZo の傾きをも
つ直線102と被試験素子17のハイレベルの出力特性100と
の交点aの電位まで上昇する。したがって、図2のBの
点線で示すように、被試験素子端での出力波形17aは時
刻to において電圧V1まで上昇する。この波形17aが
電気長τ秒の伝送線16を伝播していき多重反射防止回路
21に到達すると、図2のAのa点から傾き−Zo をもつ
直線103と多重反射防止回路21の特性101との交点である
b点まで多重反射防止回路21端での電位Vが上昇する。
これを多重反射防止回路21端で観測すると、図2のBの
実線で示すように、時刻to +τにおいて電圧V2まで
上昇する。この波形17bが反射されて被試験素子端に到
達すると、図2のAではb点から傾きZo をもった直線
101と被試験素子17のハイレベルの出力特性100の交点で
あるc点に移動する。したがって、被試験素子端での被
試験素子17の出力波形17aは時刻to +2τにおいて無
負荷時の出力 電圧VOHとなる。この波形17aが再度反射
され 、時刻to +3τにおいて多重反射防止回路21端
での被試験素子17の出力波形17bも無負荷時の出力電圧
OHとなる。このとき伝送線16のあらゆる所の電位がV
OHに等しくなるため、時刻to +3τ以後には反射現象
が起こらず電位は一定となる。よって、多重反射防止回
路21の近傍に配置されたアナログコンパレータ15の入力
端子での波形も図2のBに示した多重反射防止回路端で
の被試験素子17の出力波形17bと等しくなり、したがっ
て、被試験素子17からの出力波形を電圧比較するアナロ
グコンパレータ15の入力端では、被試験素子17のハイレ
ベル以下となる箇所が発生せず、立ち上がり波形の正確
なタイミング測定ができる。
【0012】図3は本発明による半導体試験装置の他の
実施例を示すブロック図である。図3において、図1と
同一符号は相当部分を示すものとし、図3の多重反射防
止回路22を構成するダイオード19の接続の極性が図1の
多重反射防止回路21を構成するダイオード19の接続の極
性と逆になっている例を示し、その他の構成は図1と同
様である。
【0013】図4は図3の半導体試験装置の被試験素子
から受け取る応答波形図である。図4のAは反射ダイア
グラムで横軸は電流Iで縦軸は電圧Vを示し、図4のB
は被試験素子17の応答波形を示す。図3の多重反射防止
回路22の抵抗18とダイオード19のオン抵抗の合成値が伝
送線16の特性インピーダンスZo に等しくなるように抵
抗18の抵抗値が選ばれている場合について、図4により
多重反射防止回路22の動作を次に説明する。
【0014】図4において、図4のAに示すように、多
重反射防止回路22の電圧電流特性104は被試験素子17の
ローレベルの出力特性の電流Iが零の点gで折れ曲がっ
た特性を持つように、予め定電圧源20の出力電圧値が調
整されている。したがって、多重反射防止回路22の特性
は電圧値Vが被試験素子17の電流零の電圧値以上の場合
には電流Iが零であり、それ未満の電圧値に対しては傾
きがZo の直線上を移動するため電流Iが流れることに
なる。ここで、図4のBに示すように、時刻to で被試
験素子17の出力信号17aがハイレベルからローレベルに
変化すると、被試験素子端での出力波形17aの電位Vは
次のようになる。
【0015】図4のAの反射ダイアグラムにおいて、被
試験素子17のハイレベルの値である電圧・電流の点dか
ら伝送線16の特性インピーダンスZo の傾きをもつ直線
106と被試験素子17のローレベルの出力特性104と
の交点eの電位まで下降する。したがって、図4のBの
点線で示すように、被試験素子端での出力波形17aは時
刻to において電圧V3まで下降する。この波形17aが
電気長τ秒の伝送線16を伝播していき多重反射防止回路
22に到達すると、図4のAのe点から傾き−Zo をもつ
直線107と多重反射防止回路22の特性105との交点である
f点まで多重反射防止回路22端での電位Vが下降する。
これを多重反射防止回路22端で観測すると、図4のBの
実線で示すように、時刻to +τにおいて電圧V4まで
下降する。この波形17bが反射されて被試験素子端に到
達すると、図4のAではf点から傾きZo をもった直線
105と被試験素子17のローレベルの出力特性104の交点g
に移動する。したがって、被試験素子端での被試験素子
17の出力波形17aは時刻to +2τにおいて無負荷時の
出力電圧VOLと なる。この波形17aが再度反射され、時
刻to + 3τにおいて多重反射防止回路22端での被試
験素子17の出力波形17bも無負荷時の出力電圧VOLとな
る。このとき、伝送線16のあらゆるの電位がVOLに等し
くなるため、時刻to +3τ以後には反射現象が起こら
ず電位は一定となる。よって、多重反射防止回路22の近
傍に配置されたアナログコンパレータ15の入力端での波
形も図4のBに示した多重反射防止回路端での被試験素
子17の出力波形17bと等しくなり、したがって、被試験
素子17からの出力波形を電圧比較するアナログコンパレ
ータ15の入力端では、被試験素子17のローレベル以上と
なる箇所が発生せず、立ち下がり波形の正確なタイミン
グ測定ができる。
【0016】図5は本発明による半導体試験装置の更に
他の実施例を示すブロック図である。図5において、図
1と同一符号は相当部分を示すものとし、図5の多重反
射防止回路23が図1の多重反射防止回路21と図3の多重
反射防止回路22を並列に設けたものである例を示し、そ
の構成は図1および図3と同様である。図5の多重反射
防止回路23の抵抗18aとダイオード19aと定電圧源20aを
直列に接続したものは図1の多重反射防止回路21に相当
し、抵抗18bとダイオード19bと定電圧源20bを直列に接
続したものは図3の多重反射防止回路22に相当してい
る。本実施例の半導体試験装置においては、アナログコ
ンパレータ15の近傍に設けた多重反射防止回路23の動作
により、被試験素子17の立ち上がり波形部分および立ち
下がり部分の両者に対して、多重反射が発生せず正確な
タイミング測定ができる。
【0017】図6は図1の半導体試験装置の被試験素子
から受け取る他の応答波形図である。上記の図1から図
5の実施例においては、多重反射防止回路22の抵抗18と
ダイオード19のオン抵抗の合成値が伝送線16の特性イン
ピーダンスZo に等しい場合について多重反射防止回路
21〜23の動作を説明してきたが、多重反射防止回路21〜
23の抵抗18とダイオード19のオン抵抗の合成値が伝送線
16の特性インピーダンスZo に等しくない場合にもリン
ギング波形の振幅を低減する機能があるので、図1の実
施例において、多重反射防止回路21の抵抗18とダイオー
ド19のオン抵抗の合成値が伝送線16の特性インピーダン
スZo の半分のZo /2に等しい例の場合について、図
6により多重反射防止回路21の動作を次に説明する。
【0018】図6において、図2の場合と同様に、図6
のBの時刻to で被試験素子17の出力信号17aがローレ
ベルからハイレベルに変化すると、被試験素子端での出
力波形17aの電位は次のようになる。図6のAの反射ダ
イアグラムにおいて、被試験素子17のローレベルの値で
ある電圧・電流ともに零の点hから伝送線16の特性イン
ピーダンスZo の傾きをもつ直線109と被試験素子17の
ハイレベルの出力特性100との交点iの電位まで上昇す
る。したがって、図6のBの点線で示すように、被試験
素子端での出力波形17aは時刻to において電圧 V5ま
で上昇する。この波形17aが電気長τ秒の伝送線16を伝
播していき、多重反射防止回路21に到達すると、図6の
Aのi点から傾き−Zo をもつ直線110と多重反射防止
回路21の特性108との交点であるj点まで多重反射防止
回路21端での電位が上昇する。これを多重反射防止回路
21端で観測すると、図6のBの実線で示すように、時刻
to+τにおいて電圧V まで上昇する。この波形17bが
反射されて被試験素子端に到達すると、図6のAではj
点から傾きZo をもった直線111と被試験素子17のハイ
レベルの出力特性100の交点であるk点に移動する。し
たがって、被試験素子端での被試験素子21の出力波形17
aの電位は時刻to +2τにおいてV7となる。この波
形17aが再度反射されて被試験素子端に到達すると、図
6のAではk点から傾き−Zo を持つ直線112と多重反
射防止回路21の特性108との交点であるl点まで多重反
射防止回路21端での電位が上昇する。これを多重反射防
止回路21端で観測すると、図6のBの実線で示すよう
に、時刻to +3τにおいて多重反射防止回路21端での
被試験素子17の出力波形17bの電位はV8となり、以後
には被試験素子17と多重反射防止回路21間で反射波が往
復する毎に被試験素子端での被試験素子17の出力17aと
多重反射防止回路21端での被試験素子17の出力波形17b
も無負荷時の電位VOHに漸近していく。よって、多重反
射防止回路21の近傍に配置されたアナログコンパレータ
15の入力端の波形も、図6のBに示した多重反射防止回
路端での被試験素子17の出力波形17bと等しくなり、し
たがって、被試験素子17からの出力波形を電圧比較する
アナログコンパレータ15の入力端では被試験素子17のハ
イレベル以下となる箇所が発生せず、立ち上がり波形の
正確なタイミング測定ができる。
【0019】上記説明では多重反射防止回路21の抵抗18
とダイオード19のオン抵抗の合成値がZo /2に等しい
例の場合を示したが、同合成値が0からZo の間の場合
でも同様の効果がある。また、図1の実施例について説
明したが、図3および図5の実施例についても同様の効
果がある。
【0020】上記図1から図6の実施例では、被試験素
子17の1ピンについてのみ説明されているが、本発明の
半導体試験装置は被試験素子のピン数により制限される
ものではない。また、多重反射防止回路は抵抗とダイオ
ードと定電圧源の順で接続した例で説明したが、これは
ダイオードと抵抗と定電圧源の順に接続しても同様の効
果が得られ、その接続順序によって本発明が制限される
ものではない。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、被試験素子からの応答
波形に発生する反射を抑制できるため正確なタイミング
測定ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明による半導体試験装置の一実施
例を示すブロック図
【図2】図2は、図1の半導体試験装置の被試験素子か
ら受け取る応答波形図
【図3】図3は、本発明による半導体試験装置の他の実
施例を示すブロック図
【図4】図4は、図3の半導体試験装置の被試験素子か
ら受け取る応答波形図
【図5】図5は、本発明による半導体試験装置の更に他
の実施例を示すブロック図
【図6】図6は、図1の半導体試験装置の被試験素子か
ら受け取る他の応答波形図
【符号の説明】 10…タイミング発生器、11…パターン発生器、12…波形
フォーマッタ、13…ディジタルコンパレータ、14…ドラ
イバ、15…アナログコンパレータ、16…伝送線、17…被
試験素子、18,18a,18b…抵抗、19,19a,19b…ダイオ
ード、20,20a,20b…定電圧源、21〜23…多重反射防止
回路。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−44675(JP,A) 特開 昭63−61504(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 31/28 G01R 31/319

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被試験素子からのハイレベルの出力電圧
    が所定値VOH以上の場合において正の傾きを有するV−
    I特性を有する回路ダイオードを用いて構成し、該回
    を伝送線を介して入力される該被試験素子からの出力
    信号を電圧比較するコンパレータの入力端側に配置した
    ことを特徴とする半導体試験装置。
  2. 【請求項2】 被試験素子からのローレベルの出力電圧
    が所定値V OL 以下の場合において正の傾きを有するV−
    I特性を有する回路をダイオードを用いて構成し、該回
    路を伝送線を介して入力される該被試験素子からの出力
    信号を電圧比較するコンパレータの入力端側に配置した
    ことを特徴とする半導体試験装置。
  3. 【請求項3】 前記ダイオードが前記所定値V OH の電圧
    を供給する手段と接続されて構成されたことを特徴とす
    る請求項記載の半導体試験装置。
  4. 【請求項4】 前記ダイオードが前記所定値V OL の電圧
    を供給する手段と接続されて構成されたことを特徴とす
    る請求項2記載の半導体試験装置。
  5. 【請求項5】送線を介して入力される被試験素子か
    らの出力信号を電圧比較するコンパレータの入力端側に
    電圧を供給する電圧供給手段と該電圧供給手段と接続し
    たダイオードと抵抗成分とを直列に接続して構成された
    回路を配置したことを特徴とする半導体試験装置。
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