JP3209753B2 - 半導体素子の検査方法 - Google Patents

半導体素子の検査方法

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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、半導体素子の機能特性
などを検査する半導体素子の検査方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体素子を検査する検査装置
は、テスタの近傍に設けられたスイッチ部と、被測定用
の半導体素子(以下、DUTという)との間を複数本の
長尺導電路で結び、その長尺導電路毎に設けられた各ス
イッチ部を必要に応じて閉成するように構成していた
(実公昭52−15735号公報を参照)。また、それ
を使った測定方法は絶対値を測定する絶対値測定法が中
心であった。
【0003】ここで、DUTを測定する従来の検査装置
および検査方法について、図面を参照しながら説明す
る。図4は、従来の検査装置の構成を示すブロック図で
ある。
【0004】同図において、テスタ1はリレーユニット
2に接続され、リレーユニット2に制御信号を出力し、
リレーユニット2内の各リレーを制御する。また、リレ
ーユニット2内の各リレーによって動作する複数のリレ
ー接点で構成されたスイッチ部4は、短尺導電路3を介
してテスタ1に接続される一方、長尺導電路5を介して
DUT6に接続されている。
【0005】そして、テスタ1は、リレーユニット2に
制御信号を与えて、スイッチ部3内の複数のリレー接点
のオンオフを制御し、DUT6の機能特性を検査する。
図5は、図4で示された検査装置の具体例を示す回路図
である。
【0006】図5において、テスタ1はスイッチ部4と
してのリレー接点7の一方端に複数の短尺導電路3を介
してそれぞれ接続され、各リレー接点7の他方端は複数
の長尺導電路3を介してDUT6の各端子にそれぞれ接
続されている。
【0007】このように、複数の短尺導電路3と複数の
長尺導電路5との間にそれぞれ接続されたリレー接点7
は、短尺導電路3と長尺導電路5との導電路を必要に応
じて閉成するように構成されている。
【0008】ここで、テスタ1とスイッチ部4間の配線
は長さを極小とした構成であり、各リレーはそれぞれ必
要な時にのみプログラムに応じて動作するようになって
いる。このように、テスタ1とスイッチ部4間の配線の
長さを極小にするため、両者間の配線をプリント配線化
して、スイッチ部4をテスタ1の近傍に配置している。
【0009】上記の構成により、各リレーの接点7はそ
れぞれプログラムに応じて動作し、テスタ1とDUT6
の間で測定項目毎に電気信号の授受を行い、DUT6の
機能特性試験を実現している。また、その試験方法も、
短尺導電路3と長尺導電路5とを介してDUT6の出力
の絶対値を直接に測定する絶対値測定法を採用してい
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、スイッチ部4がテスタ1の近傍に配置さ
れるため、スイッチ部4の各リレー接点7を切ったとし
てもDUT6の各端子には長尺導電路5が接続されたま
まとなり、長尺導電路5の持つ不要インピーダンスがD
UT6の動作を不安定にさせ、動作波形を歪ませたり、
最悪の場合には発振してしまうような悪影響が存在す
る。
【0011】また、長尺導電路5を介してDUT6にバ
イアスを与える時、長尺導電路5の抵抗成分(不要イン
ピーダンス)での電圧降下が、オフセット電圧としてD
C電圧の測定値に付加され、DC電圧を測定する際の誤
差要因となる。
【0012】さらには、DUT6に接続された長尺導電
路5間の寄生容量(不要インピーダンス)がDUT6の
周波数特性を悪化させたり、測定ユニット(AC電圧計
やAC電流計)の周波数特性が影響して、DUT6の出
力を絶対値測定する際に測定誤差の要因になり、DUT
6の正確な機能特性が測定できないという問題点があっ
た。このことは、DUT6に小さな入力信号の検査条件
で測定したり、小さな出力信号を測定する時、特に無視
できなくなる。
【0013】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、高精度で且つ再現性の良い半導体素子の検査方法を
提供するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の検
査方法は、オペアンプと、前記オペアンプの出力に接続
された長尺導電路とを介してAC電圧計を接続し、被測
定用半導体素子のAC特性を検査する方法であって、前
記オペアンプの入力を前記被測定用半導体素子の入力側
に接続した第1の状態と、出力側に接続した第2の状態
とに切り換えて前記AC電圧計の指示を読み取り、前記
第1の状態で読み取った第1の電圧値と、前記第2の状
態で読み取った第2の電圧値との比を求めるものであ
る。
【0015】
【作用】上記の構成により、同一の測定ユニットを用い
て、被測定用半導体素子の出力信号を複数の測定点で測
定し、測定した複数の測定値を演算して、被測定半導体
素子の良否を判定するので、測定ユニットや導電路など
による誤差要因がキャンセルされ、高精度で且つ再現性
の良い測定が可能となる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の半導体素子の検査方法を具体
的な実施例に基づいて説明する。図1は、一参考例の検
査装置の構成を示すブロック図である。
【0017】図1において、被測定半導体素子としての
DUT11の検査に用いるテスタ12は、リレーユニッ
ト13に接続され、測定項目に対応して発生する制御信
号をリレーユニット13に出力する。また、テスタ12
は、測定ヘッド14および測定周辺回路部15を介して
DUT11に接続される。
【0018】そして、測定ヘッド14は、DUT11の
外部リードに接続される配線の長さを極小にし、且つ、
スイッチ手段としての複数のリレー接点を有しており、
測定周辺回路部15は、スイッチ手段としての複数のリ
レー接点を有するとともに、DUT11の実使用状態と
同等の周辺回路を有し、且つ、測定ヘッド14と並列に
接続されるものであり、取り換え可能になっている。
【0019】このように構成された検査装置は、測定項
目に応じてリレーユニット13に制御信号を与えて、測
定ヘッド14および測定周辺回路部15内のリレー接点
をオンオフ制御し、テスタ12内の測定ユニットにより
DUT11の機能特性を検査する。
【0020】図2は、図1の検査装置の具体構成を示す
回路図である。図2において、テスタ12に接続された
複数の長尺導電路の中の両側の長尺導電路16aおよび
16bは、短尺導電路17aおよび17bを介してDU
T11の電源端子11aおよび接地端子11bに直接に
接続され、DUT11に対する電源供給を行う配線であ
る。長尺導電路16aと16bとの間に配置された6本
に長尺導電路18は、測定ヘッド14内の各リレー接点
19の一方端子にそれぞれ接続され、各リレー接点19
の他方端子はそれぞれ複数の短尺導電路20を介してD
UT11の各端子にそれぞれ接続される。各リレー接点
19のオンオフによって、テスタ12とDUT11との
間の導通を制御している。
【0021】測定ヘッド14は、複数のリレー接点19
を有したプリント基板で構成され、プリント配線によっ
てDUT11の外部リードと各リレー接点19までの配
線長を極小にしている。そして、この測定ヘッド14の
各リレー接点19と並列に測定周辺回路部15が自由に
取り換え可能な構成になっている。すなわち、両側の長
尺導電路16a,16bと並列に導電路21a,21b
がそれぞれ接続され、残り6本の各長尺導電路18と並
列に導電路22が接続される一方、複数の短尺導電路2
0と並列に複数の導電路24がそれぞれ接続され、複数
の導電路22と24との間をオンオフ制御する複数のリ
レー接点23が配置される。さらに、各導電路22には
DUT11の実使用状態と同等の周辺回路が設けられて
いる。
【0022】すなわち、この周辺回路とは、例えば、ビ
デオ用ICやオーディオ用ICなどの測定対象となるI
C(被測定半導体素子)の製品規格で規定される外部部
品を取り付けた実使用状態での回路であり、また、それ
らのICの製品規格で規定されるICの外部端子の電圧
や電流を供給したり、ICの外部端子における信号レベ
ルを測定するために使用する回路でもある。
【0023】以下、その具体的な回路構成の一例につい
て図2を用いて説明する。導電路21aと導電路22a
との間および、導電路22bと22cとの間に発振防止
用または外付け用のコンデンサ25,26が設けられて
いる。また、導電路22bにはリレー接点のアーク防止
用の抵抗27を介してオペアンプ28の入力端が接続さ
れ、オペアンプ28の入力端と導電路21aとの間に電
源電圧比較用の抵抗29が接続されている。さらに、導
電路22eにはオペアンプ30の入力端が接続され、そ
の出力端は抵抗31を介して導電路21aに接続される
とともに、抵抗32を介して導電路22eに対応したリ
レー接点23の一方端子に接続されている。そして、リ
レー接点19および23は、複数の長尺導電路18と複
数の短尺導電路20との間を直に接続したり、周辺回路
を介して接続するように、プログラムに応じて閉成され
るものであり、テスタ12とDUT11との間の信号の
授受を可能にしている。また、信号の授受を行う時、テ
スタ12からDUT11までの配線長の影響を避けるた
め、DUT11と測定ヘッド14との間の導電路17
a,17b及び短尺導電路20の配線長を極小にした構
成である。
【0024】次に、検査方法について説明する。電圧測
定時には同一の電圧計(例えばデジボル等の電圧測定ユ
ニットを用い、電流測定時には同一の電流計(電流測定
ユニット)を用いて条件の異なる複数の測定点で測定
し、それらの測定値の相対値を演算して、測定ユニット
や導電路などが持つ誤差をキャンセルさせ、その相対値
が所定規格の範囲内に入るか否かによって良否判定を行
う。即ち、同一の測定ユニットを使用することによっ
て、複数の測定ユニットを使用する場合に生じる誤差を
解消し、基準値からの変動率を演算するため、特にバイ
ポーラICなどリニアリティのある半導体素子の電気的
特性については容易に判定できる。
【0025】以下、本発明の検査方法に係る具体例につ
いて、図3を用いて詳しく説明する。図3(A)にはD
C電圧を測定する場合の等価回路図を示している。同図
(A)において、テスタ12内のDC電圧計33でDC
電圧を測定する場合、長尺導電路18である数メートル
のケーブルの影響を無くすために、測定周辺回路部15
内のオペアンプ28をボルテージフォロアとして使用す
る。このとき使用するオペアンプ28では、その入力端
を接地しても出力端に数ミリボルトのオフセット電圧が
発生するため、このオフセット電圧の影響は無視でき
ず、微小電圧を測定する場合の誤差要因となる。
【0026】これを解決するために、まず、オペアンプ
28の入力端が接地された時のオペアンプ28の出力端
の電圧Voffをテスタ12内のDC電圧計33で測定
する。
【0027】この次に、リレー接点であるスイッチ34
をDUT35側に倒して、同じオペアンプ28をDUT
35の出力に接続してテスタ12内のDC電圧計で測定
し、測定した電圧をVoutとする。
【0028】そして、テスタ12において、Vo=Vo
ut−Voffの演算処理を行って、オペアンプ28で
主に生じるオフセット電圧(誤差)をキャンセルさせ、
正確なDUT35の出力電圧Voを求める。
【0029】次に、図3(B)にはAC電圧を測定する
場合の等価回路を示している。同図(B)において、テ
スタ12内のAC電圧計36でAC電圧を測定する場
合、導電路の途中に存在する長尺導電路18や、ドライ
バー用のオペアンプ28などの周波数特性によって、周
波数が高くなるほど信号レベルが減衰し、測定誤差に大
きな影響を与える。これを解決するために、まず、DU
T37に入力されるAC電圧Viを、オペアンプ28を
介してテスタ12内のAC電圧計36で測定する。次
に、リレー接点であるスイッチ38をDUT37側に倒
して、DUT37の出力電圧VoをAC電圧計36で測
定する。そして、テスタ12において演算処理を行っ
て、VoとViとの比(Vo/Vi)を求めることによ
り、ケーブルやドライバーなどの周波数特性が無視でき
る測定を行って、DUT37の電気的特性を保証する。
【0030】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、同一の測
定ユニットを用いて、被測定用半導体素子の端子出力を
複数の測定点で測定し、測定した複数の測定値を演算し
て、被測定半導体素子の良否を判定するので、測定ユニ
ットや導電路などによる誤差要因がキャンセルされ、高
精度で且つ再現性の良い測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】参考例の検査装置の構成を示すブロック図
【図2】図1における検査装置の具体例を示す回路図
【図3】半導体素子の検査方法を説明するための検査装
置の回路図であり、 (A)はDC電圧を測定する場合の回路図 (B)はAC電圧を測定する場合の回路図
【図4】従来の検査装置の構成を示すブロック図
【図5】図4における検査装置の具体例を示す回路図
【符号の説明】
11,35,37 DUT 12 テスタ 13 リレーユニット 14 測定ヘッド 15 測定周辺回路部 16a,16b,18 長尺導電路 17a,17b,20 短尺導電路 19,23 リレー接点 25,26 コンデンサ 27,29,31,32 抵抗 28,30 オペアンプ 33 DC電圧計 34,38 スイッチ 36 AC電圧計
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−6777(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/66

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オペアンプと、前記オペアンプの出力に接
    続された長尺導電路とを介してAC電圧計を接続し、被
    測定用半導体素子のAC特性を検査する方法であって、 前記オペアンプの入力を前記被測定用半導体素子の入力
    側に接続した第1の状態と、出力側に接続した第2の状
    態とに切り換えて前記AC電圧計の指示を読み取り、 前記第1の状態で読み取った第1の電圧値と、前記第2
    の状態で読み取った第2の電圧値との比を求めることを
    特徴とする半導体素子の検査方法。
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