JP3519329B2 - 半導体試験装置 - Google Patents

半導体試験装置

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JP3519329B2 JP34042499A JP34042499A JP3519329B2 JP 3519329 B2 JP3519329 B2 JP 3519329B2 JP 34042499 A JP34042499 A JP 34042499A JP 34042499 A JP34042499 A JP 34042499A JP 3519329 B2 JP3519329 B2 JP 3519329B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、被試験デバイスで
ある半導体集積回路の出力電圧を判定することによっ
て、その半導体集積回路を試験する半導体試験装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路の試験においては、その
出力波形を測定することが重要である。一般に、この出
力波形を測定するために、図1に示されるようないわゆ
るエッジストローブ判定回路や、図2に示されるいわゆ
るウィンドウストローブ判定回路を有する半導体試験装
置が用いられる。これらの判定回路は以下のように動作
する。
【0003】(1) エッジストローブ判定回路 半導体集積回路の出力端子から出力されるデータDO1
は予め設定されている期待値EX1と排他的論理和回路
EOR1にて排他的論理和され、DE1として出力され
る。DE1はフリップフロップFF1のD入力端子に入
力し、このDE1が出力判定信号であるストローブ信号
STR1の立ち上がりエッジタイミングでフリップフロ
ップFF1にて判定される。その判定結果はJDG1と
して出力される。図1において、期待値が「1」の場合
のタイミングチャートを図3に示す。
【0004】DO1が「1」と判断される電圧レベルL
V1を越えない場合は、DE1はDO1とEX1により
「1」であり、STR1が半導体試験装置から出力され
た時点TF1ではフリップフロップFF1によりJDG
1が「1」となる。JDG1の出力が「1」の場合は、
FAILと判定される。DO1がLV1を越えている場
合は、DE1はDO1とEX1により「0」となり、S
TR1が半導体試験装置から出力された時点TP1では
フリップフロップFF1によりJDG1が「0」とな
る。JDG1が「0」となる時はPASSと判定され
る。このように、ストローブ信号STR1の立ち上がり
エッジタイミングで出力データDO1を判定する方法を
エッジストローブ判定法と呼び、エッジストローブ判定
回路は、図1に示すように、1つの排他的論理和EOR
1と1つのフリップフロップFF1とで構成される。
【0005】(2) ウィンドウストローブ判定回路 図2において、半導体集積回路の出力端子から出力され
るデータDO2は予め設定されている期待値EX2と排
他的論理和EOR2にて排他的論理和され、DE2とし
て出力される。論理積回路AND2は、上記DE2と出
力判定信号であるストローブ信号STR2との論理積を
行い、DA2として出力する。DA2はフリップフロッ
プFF2のクロック端子CKに入力し、同フリップフロ
ップFF2の入力端子には正論理信号として「1」が入
力されている。図2において期待値EX2が「1」の場
合のタイミングチャートを図4に示す。
【0006】フリップフロップFF2には「0」が初期
設定されている。DO2が「1」と判断される電圧レベ
ルLV2を越えていない場合には、DE2はDO2とE
X2とにより「1」となり、DO2がLV2を越えてい
る場合にはDE2は「0」となる。今、出力判定信号で
あるストローブ信号STR2が半導体試験装置より出力
された時点がTF2でその信号幅がTF2からTE2ま
である場合、この信号幅内においてDE2の「1」が存
在するために、同信号幅内でDA2の信号が発生し、こ
れによりフリップフロップFF2がセットしてその判定
結果であるJDG2が「1」となる。フリップフロップ
FF2のD入力端子は正論理信号「1」となっているた
めに、フリップフロップFF2が一旦セットされるとそ
れ以降上記信号幅内でリセットされることがない。これ
により、TF2からTE2までの上記信号幅での判定は
FAILとされる。
【0007】ストローブ信号STR2の立ち上がりエッ
ジタイミングがTP2の場合には、DA2は常に「0」
となるために、フリップフロップFF2の判定結果JD
G2は「0」を維持する。したがって、TP2からTE
2までの信号幅の判定ではPASSとされる。このよう
な判定方法をウィンドウストローブ判定法と称され、ウ
ィンドウストローブ判定回路は、図2に示すように、1
つの排他的論理和回路EOR2と、1つの論理積回路A
ND2と、1つのフリップフロップFF2とで構成され
る。
【0008】(3) エッジストローブ判定法を使用した
出力波形測定方法 半導体集積回路の出力波形を測定するには、SHMOO
PLOTという方法が用いられる。この方法は、スト
ローブ信号の立ち上がりエッジタイミングを時間軸方向
に変化させながら複数回の出力波形測定を行う方法であ
る。
【0009】このSHMOO PLOT法によってエッ
ジストローブ判定法により出力波形を測定した結果を図
5に示す。ストローブ信号STR1の立ち上がりエッジ
タイミングを時間軸方向に変化させていき、各ストロー
ブ信号のエッジタイミングで出力電圧のレベルを判定す
る。この結果、出力データDO1が期待値EX1と同じ
レベルの場合にはPASS、異なる場合にはFAILと
なる。図5において、PASSと判定された結果を
「P」、FAILと判定された結果を「F」と示してい
る。このように、エッジストローブ判定法を使用してS
HMOO PLOTによって半導体集積回路の出力波形
を測定すると、「F」と「P」が出力信号に正しく対応
したものとなるために、出力波形の測定が可能である。
しかし、この方法では何度も試験を繰り返す必要がある
ために結果を得るために非常に長い時間がかかってしま
う問題がある。
【0010】(4) ウィンドウストローブ判定法を使用
した出力波形測定方法 図6は、ウィンドウストーブ判定法による出力波形測定
結果を示している。この方法でも、ストローブ信号ST
R2の立ち上がりエッジタイミングを時間軸方向に変化
させていくSHMOO PLOT法が用いられる。この
方法では、ストローブ信号STR2のエッジタイミング
がTP6に達すると、これ以上エッジタイミングを時間
軸方向にずらしていっても、もはやFAILとならない
ために、エッジタイミングの時間軸方向に変化させる幅
は、TP6まで、すなわちFAILの領域だけでよいこ
とになる。この結果、測定に要する試験の回数はエッジ
ストローブ判定法を使用した場合よりも少なくてよく、
SHMOO PLOTの結果を得るまでの時間が短くな
る。しかし、図5の(B)で示す領域では「P」と判定
されなければならないの対し、この方法では、図6に示
すように「B」の領域が「F」となってしまい、正しい
出力波形を測定することができない。このことは、期待
値が「0」の場合でも同様に生じる。
【0011】そこで、上記の問題を解決するために、特
開平5−249202号のような半導体試験装置が提案
されている。この装置では、タイミングの異なる出力判
定回路を多数設け、試験を何度も繰り返すことなく比較
的短時間で正確な出力波形の測定をできるようにしたも
のである。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の特開
平5−249202号では、タイミングの異なる複数の
判定回路を持っているが、全てエッジストローブ判定回
路であるため、試験時間の短縮は可能であるが、多数の
判定回路が必要となり、装置が高価格となり、また、判
定処理も複雑となる欠点があった。
【0013】本発明は、判定回路構成が簡単で、判定処
理が容易且つ判定時間も短くてよい半導体試験装置を提
供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために次のように構成される。
【0015】すなわち、半導体集積回路の出力端子また
は入出力端子との接続を行うための入出力部を有し、該
入出力部に接続した半導体集積回路の出力電圧のレベル
が期待値かどうかを判定する半導体試験装置において、
立ち上がりエッジタイミングを時間軸方向に変化させな
がらストローブ信号を順次出力するストローブ信号発生
手段と、前記ストローブ信号のエッジタイミングで前記
出力電圧のレベルを判定するエッジストローブ判定回路
と、前記ストローブ信号の信号幅内で前記出力電圧のレ
ベルを判定するウインドウストローブ判定回路と、前記
エッジストローブ判定回路の出力と前記ウインドウスト
ローブ判定回路の出力とを論理積し、ストローブ信号の
立ち上がりエッジタイミングでの判定結果を出力する論
理積回路と、前記エッジストローブ判定回路の出力と前
記ウインドウストローブ判定回路の出力とを論理和し、
その出力が期待値に対応する値となったとき試験終了信
号を出力する論理和回路と、を備える本発明では、図1
に示すエッジストローブ判定回路と図2に示すウィンド
ウストローブ判定回路とを組み合わせて半導体試験装置
を構成したものである。エッジストローブ判定回路は、
図5に示すように出力波形の測定を正しく行うことがで
きるが、ウィンドウストローブ判定回路は、図6に示す
ように、出力波形の測定を正しく行うことができない。
しかし、エッジストローブ判定回路ではストローブ信号
の信号幅内で変化するストローブ信号の立ち上がりエッ
ジタイミングのすべてにおいて測定を行う必要があるた
めに、結果を得るのに非常に長い時間かかる欠点がある
のに対し、ウィンドウストローブ判定回路では判定結果
が「F」から「P」に切り替わった以降どのエッジタイ
ミングにおいても「P」であることがわかるために、
「F」の期間だけ測定対象とすればよい利点がある。
【0016】そこで、本発明では、この2つの判定回路
の長所を採り入れ、ウィンドウストローブ判定回路で
「F」を判定している時には、エッジストローブ判定回
路において波形測定を行い、ウィンドウストローブ判定
回路が「P」になった時にはエッジストローブ判定回路
での測定を停止してその時点で試験を終了するようにし
た。すなわち、エッジストローブ判定回路の出力とウィ
ンドウストローブ判定回路の出力とを論理積して測定を
行い、それらの出力を論理和して試験終了信号を出力す
るようにした。これによって、エッジストローブ判定回
路を使用した場合と同じ測定結果を得ることができ、ま
た、測定に要する時間はウィンドウストローブ判定回路
を使用する場合の測定時間と同じにできる。
【0017】なお、上記エッジストローブ判定回路およ
びウィンドウストローブ判定回路は、必ずしも図1およ
び図2に示すような構成にする必要はないが、同図のよ
うに構成することによって回路構成が極めて簡単にな
る。
【0018】
【発明の実施の形態】図7は、本発明の実施形態の半導
体試験装置の機能ブロック図である。
【0019】被測定デバイスの半導体集積回路の出力デ
ータDOと予め決定される期待値EXとは排他的論理和
回路EORに入力され、このEORの出力はDフリップ
フロップFFAのD入力端子に入力されると共に、論理
積回路ANDAの一方の入力端子に入力される。また、
ストローブ信号発生部STRCから出力される出力判定
信号でありストローブ信号STRは、フリップフロップ
FFAのクロック入力端子CKに入力されると共に、論
理積回路ANDAの他方の入力端子に入力される。スト
ローブ信号発生部STRCは、立ち上がりエッジタイミ
ングを徐々に遅らせながら(時間軸方向に変化させなが
ら)一定の時間幅を有するストローブ信号を順次出力す
る。フリップフロップFFAの出力端子Qには判定結果
JDGEが出力され、フリップフロップFFBの出力端
子Qには判定結果のJDGWが出力される。また、上記
JDGEとJDGWは論理積回路ANDBに入力され、
ここで論理積されてDORとして出力される。また、J
DGEとJDGWは論理和回路ORに入力され、DAB
として出力される。DORは波形測定部WDに入力さ
れ、ここで出力データの波形が測定される。また、DA
Bはストローブ信号発生部STRCに入力し、ここでス
トローブ信号STRの発生を停止して試験を終了させ
る。
【0020】以下、上記の半導体試験装置の動作を図8
〜図12を参照して説明する。図8〜図11は、ストロ
ーブ信号のエッジタイミングの位置毎のタイミングチャ
ートを示し、図12はSHMOO PLOT法による出
力波形測定結果を示している。
【0021】今、開始時間をT0としてストローブ信号
STRが出力データの時間軸上の(1)の領域で立ち上が
ったとする。図8は、この場合のタイミングチャートを
示す。領域(1)ではDEが「1」であるために、この時
にSTRが立ち上がるのを受けて、JDGE、JDGW
が共に立ち上がる。この時、ANDBの入力は共に
「1」となるからDORが立ち上がり、この時のストロ
ーブタイミングSTRのエッジタイミングでSHMOO
データとして「F」が記録される。なお、この時のOR
の出力であるDABは「0」である。このため、ストロ
ーブ信号発生部STRCは、続いて立ち上がりエッジタ
イミングを時間軸方向にずらして再度STRを発生す
る。
【0022】図9は、STRの立ち上がりエッジタイミ
ングが「2」の領域にある場合のタイミングチャートで
ある。
【0023】DEが「0」の時にSTRが立ち上がるた
めに、JDGE、JDGW共に「0」を維持する。した
がって、DORは「0」であり、このストローブタイミ
ングでのSHMOOデータとして「P」が記録される。
【0024】図10は、STRの立ち上がりエッジタミ
ングが「3」の領域にある場合のタイミングチャートで
ある。この場合のタイミングチャートは図8と同様であ
る。すなわち、STRの立ち上がりエッジタイミングで
SHMOOデータとして「F」が記録される。
【0025】図11は、STRの立ち上がりのエッジタ
イミングが「4」の領域にある場合のタイミングチャー
トである。
【0026】この場合は、DEが「0」の時にSTRが
立ち上がるために、JDGE、JDGWが共に「0」を
維持する。そして、ANDBの入力側に「0」があるた
めにDORは「0」となり、これにより、STRの立ち
上がりエッジタイミングでのSHMOOデータとして
「P」が記録される。一方、ORは両入力共に「0」で
あるためにDABは「1」となり、これ以降JDGE、
JDGW共に変化しないことがわかるために、DABは
STRの終了時点まで「1」である。ストローブ信号発
生部STRCは、これを受けて試験終了とし、以下スト
ローブ信号STRを発生させない。
【0027】図12は、以上のタイミングチャートをま
とめて表示したものであって、出力波形の測定結果を示
している。同図に示すように、出力波形の測定結果は、
図5に示すエッジストローブ判定法による出力波形測定
結果と同じである。一方試験時間は、図6のウィンドウ
ストローブ判定法による試験時間と同じ、T0からT3
までである。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、エッジストローブ判定
法による測定結果と同じ結果を得ることができ、また、
測定に要する時間もウィンドウストローブ判定法による
測定時間と同じ時間にできる。例えば、1回の試験に要
する時間が1秒だとすると、図3のエッジストローブ判
定回路だけを用いて試験を行った場合は、半導体集積回
路の出力の特性測定結果を得るのに38回の試験が必要
であり、38回×1秒=38秒の時間がかかる。
【0029】本発明では、試験されない部分の22回の
試験を実施しなくてよいために、試験回数は16回とな
り、 16回×1秒=16秒 と、図3の回路を用いた試験方法に比較して22秒短く
てすむ。このように、本発明によれば、簡単な回路構成
で半導体集積回路のテストスピードの短縮化を実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】エッジストローブ判定回路の回路図
【図2】ウィンドウストローブ判定回路の回路図
【図3】エッジストローブ判定法のタイミング図
【図4】ウィンドウストローブ判定法のタイミング図
【図5】エッジストローブ判定法による出力波形測定結
果を示す図
【図6】ウィンドウストローブ判定法による出力波形測
定結果を示す図
【図7】本発明の実施形態の半導体試験装置の機能ブロ
ック図
【図8】上記半導体試験装置によるタイミングチャート
【図9】上記半導体試験装置によるタイミングチャート
【図10】上記半導体試験装置によるタイミングチャー
【図11】上記半導体試験装置によるタイミングチャー
【図12】上記半導体集積回路による出力波形測定結果
を示す図
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−322980(JP,A) 特開 平11−64455(JP,A) 特開 平11−237454(JP,A) 特開2000−75000(JP,A) 特開2000−304832(JP,A) 実開 平7−5080(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 31/28

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体集積回路の出力端子または入出力
    端子との接続を行うための入出力部を有し、該入出力部
    に接続した半導体集積回路の出力電圧のレベルが期待値
    かどうかを判定する半導体試験装置において、 立ち上がりエッジタイミングを時間軸方向に変化させな
    がらストローブ信号を順次出力するストローブ信号発生
    手段と、 前記ストローブ信号のエッジタイミングで前記出力電圧
    のレベルを判定するエッジストローブ判定回路と、 前記ストローブ信号の信号幅内で前記出力電圧のレベル
    を判定するウインドウストローブ判定回路と、 前記エッジストローブ判定回路の出力と前記ウインドウ
    ストローブ判定回路の出力とを論理積し、ストローブ信
    号の立ち上がりエッジタイミングでの判定結果を出力す
    る論理積回路と、 前記エッジストローブ判定回路の出力と前記ウインドウ
    ストローブ判定回路の出力とを論理和し、その出力が期
    待値に対応する値となったとき試験終了信号を出力する
    論理和回路と、を備える半導体試験装置。
  2. 【請求項2】 前記エッジストローブ判定回路は、前記
    出力電圧と期待値とを排他的論理和する排他的論理和回
    路と、その出力が入力端子Dに入力し前記ストローブ信
    号がクロック端子CKに入力するフリップフロップ回路
    とから構成される、請求項1記載の半導体試験装置。
  3. 【請求項3】 ウインドウストローブ判定回路は、前記
    排他的論理和回路の出力と前記ストローブ信号とを論理
    積する論理積回路と、正論理レベルが入力端子Dに入力
    し前記論理積回路の出力がクロック端子CKに入力する
    フリップフロップ回路とから構成される、請求項2記載
    の半導体試験装置。
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