JP4157144B2

JP4157144B2 - 試験装置、試験方法、および半導体デバイス

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Publication number: JP4157144B2
Application number: JP2006519664A
Authority: JP
Inventors: 泰庄司
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
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Filing date: 2006-04-20
Publication date: 2008-09-24
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Description

本発明は、試験装置、試験方法、および半導体デバイスに関する。特に本発明は、複数の出力端子のそれぞれから、入力データに応じた出力電圧または出力電流を出力する半導体デバイスを試験する試験装置および試験方法と、当該試験装置を診断回路として組み込んだ半導体デバイスとに関する。また、本出願は、下記の日本出願に関連する。文献の参照による組み込みが認められる指定国については、下記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の一部とする。
１．特願２００５−１３６０７５出願日２００５年０５月０９日

近年、半導体試験装置は、多様な半導体デバイスの試験に用いられている。このような試験対象の半導体デバイス（ＤＵＴ：ＤｅｖｉｃｅＵｎｄｅｒＴｅｓｔ）の一つとして、ディスプレイ用のパネルを駆動するドライバＩＣが挙げられる（非特許文献１参照。）。

例えば液晶パネルは、各画素がマトリクス状に配列されており、画素毎に画素電極が設けられる。ドライバＩＣは、画素毎に指定された階調データに応じた画素駆動電圧を当該画素の画素電極に印加する。これにより、ドライバＩＣは、当該画素内の液晶の偏光度を変化させて透過率を変化させ、画素の輝度を制御する。

より具体的には、液晶パネルの各画素は、行単位で画素駆動電圧の入力がイネーブルにされる。ドライバＩＣは、複数の出力端子のそれぞれから、当該出力端子に対応する列上の各画素に対して画素駆動電圧を並列に供給する。これにより、画素駆動電圧の入力がイネーブルにされた行上の複数の画素に、複数の出力端子から出力された複数の画素駆動電圧がそれぞれ供給され、各画素の輝度が設定される。

ここで、同一の階調データに対してドライバＩＣが複数の出力端子から出力する画素駆動電圧に誤差があると、表示される画像に色むらが生じる。したがって、ドライバＩＣの試験においては、試験装置は、同一の階調データに対して複数の出力端子から出力する複数の画素駆動電圧のばらつきが大きいドライバＩＣを不良品と判定する。

このような半導体デバイスの試験において、試験装置は、複数の出力端子から出力される出力電圧をそれぞれ測定器により測定し、測定値のばらつきを判定していた。
堀浩雄、鈴木幸治編、「カラー液晶ディスプレイ」、初版、共立出版株式会社、２００１年６月２５日、ｐ．２２９−２５２

人間の目は画素の輝度の差を感度良く検出するので、同一の階調データに対して許容される画素駆動電圧のばらつきは非常に小さい。一例として、１０２４階調の階調データを最大２０Ｖの画素駆動電圧で表示する場合、１階調当たりの電圧差は２０ｍＶとなる。これに対し、画素駆動電圧のばらつきは、例えば１ｍＶの範囲内に抑えることが求められる。

上述した従来の試験装置においては、複数の出力端子から出力される複数の画素駆動電圧を測定器により直接測定する。したがって、各測定器は、最小輝度から最大輝度までの広い範囲で電圧を測定することが求められ、画素駆動電圧のばらつきを十分に検出できる精度で測定するのが困難であった。上記の例においては、１６ビットものＡＤコンバータを用いたとしても、分解能は約３２０μＶ（＝２０Ｖ／２^１６）となり、１ｍＶの範囲内のばらつきを精度良く検出することができない。

この問題を解消するため、試験装置により基準電圧を発生し、それぞれの画素駆動電圧から基準電圧を減じた差分電圧を測定することも考えられる。これにより、階調データの変更に応じて基準電圧を変更していけば、差分電圧を測定する測定器は、１階調から数階調分程度の電圧の範囲を測定可能であればよく、測定電圧の分解能を高めることができる。しかしながら、基準電圧のセットリングに時間を要するので、試験時間が長くなってしまう。

そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる試験装置、試験方法、および半導体デバイスを提供することを目的とする。この目的は請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。

本発明の第１の形態によると、複数の出力端子のそれぞれから、入力データに応じた出力電圧または出力電流を出力する半導体デバイスを試験する試験装置であって、前記半導体デバイスを試験するための試験信号を前記半導体デバイスに供給する試験信号供給部と、前記複数の出力端子のそれぞれから、前記出力電圧または前記出力電流を入力する信号入力部と、前記複数の出力端子のうち基準となる基準出力端子とは異なる差分測定対象出力端子に対応して設けられ、前記基準出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流と、当該差分測定対象出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流との差分値を検出する差分検出器と、前記差分測定対象出力端子から検出された前記差分値に基づいて、前記差分測定対象出力端子から出力される前記出力電圧または前記出力電流のばらつきが予め定められた基準範囲内であるか否かを判定する判定部とを備える試験装置を提供する。

前記差分検出器は、２以上の前記差分測定対象出力端子のそれぞれに対応して２以上設けられ、前記判定部は、前記２以上の差分測定対象出力端子から同一の前記入力データに応じた前記出力電圧または前記出力電流を出力させたことに対応して、当該２以上の差分測定対象出力端子から検出された２以上の前記差分値に基づいて、前記２以上の差分測定対象出力端子から出力される前記出力電圧または前記出力電流のばらつきが予め定められた基準範囲内であるか否かを判定してもよい。

前記半導体デバイスは、複数の画素に対応して前記複数の出力端子を有し、それぞれの前記画素に対して指定された前記入力データに応じた出力電圧または出力電流を画素駆動電圧または画素駆動電流として出力する画像表示用デバイスであり、前記判定部は、前記２以上の差分測定対象出力端子から同一の前記入力データに応じた前記画素駆動電圧または前記画素駆動電流を出力させたことに対応して当該２以上の差分測定対象出力端子から検出された２以上の前記差分値に基づいて、前記２以上の差分測定対象出力端子から出力される前記画素駆動電圧または前記画素駆動電流のばらつきが予め定められた範囲内であるか否かを判定してもよい。

前記基準出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流を、基準電圧または基準電流として測定する基準値測定部を更に備え、前記判定部は、前記基準電圧または前記基準電流と、前記２以上の差分値とに基づいて、当該半導体デバイスの良否を判定してもよい。

前記差分検出器は、前記基準値測定部による前記基準電圧または前記基準電流の測定分解能より大きい分解能で、前記出力電圧または前記出力電流の差分値を検出してもよい。

より大きい入力データに応じてより大きい前記出力電圧または前記出力電流を出力する第１の前記基準出力端子から入力した第１の前記基準電圧または第１の前記基準電流を測定する第１の前記基準値測定部と、より大きい入力データに応じてより小さい前記出力電圧または前記出力電流を出力する第１の前記基準出力端子から入力した第２の前記基準電圧または第２の前記基準電流を測定する第２の前記基準値測定部と、より大きい入力データに応じてより大きい前記出力電圧または前記出力電流を出力する前記出力端子のうち前記第１基準出力端子とは異なる２以上の第１差分測定対象出力端子のそれぞれに対応して設けられ、前記第１基準出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流と、当該第１差分測定対象出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流との差分値を検出する２以上の第１の前記差分検出器と、より大きい入力データに応じてより小さい前記出力電圧または前記出力電流を出力する前記出力端子のうち前記第２基準出力端子とは異なる２以上の第２差分測定対象出力端子のそれぞれに対応して設けられ、前記第２基準出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流と、当該第２差分測定対象出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流との差分値を検出する２以上の第２の前記差分検出器とを備え、前記判定部は、前記２以上の第１差分測定対象出力端子および前記２以上の第２差分測定対象出力端子から同一の前記入力データに応じた前記出力電圧または前記出力電流を出力させたことに対応して、前記２以上の第１差分検出器および前記２以上の第２差分検出器がそれぞれ出力する前記差分値と、前記第１基準電圧または前記第１基準電流と、前記第２基準電圧または前記第２基準電流とに基づいて、当該半導体デバイスの良否を判定してもよい。

前記複数の出力端子のうち、いずれを前記基準出力端子とするかを選択し、選択した前記基準出力端子以外の２以上の前記出力端子を前記２以上の差分測定対象出力端子とする出力端子選択部を更に備えてもよい。

前記複数の出力端子を分割した第１のグループに属する２以上の第１の前記差分測定対象出力端子のそれぞれに対応して設けられ、前記第１のグループに属する第１の前記基準出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流と、当該第１差分測定対象出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流との第１差分値を検出する２以上の第１の前記差分検出器と、前記複数の出力端子を分割した第２のグループに属する２以上の第２の前記差分測定対象出力端子のそれぞれに対応して設けられ、前記第２のグループに属する第２の前記基準出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流と、当該第２差分測定対象出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流との第２差分値を検出する２以上の第２の前記差分検出器と、前記第１基準出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流と、前記第２基準出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流との第３差分値を検出する第３差分検出器とを更に備え、前記判定部は、前記複数の出力端子から同一の前記入力データに応じた前記出力電圧または前記出力電流を出力させたことに対応して、前記２以上の第１差分検出器により検出された２以上の前記第１差分値と、前記２以上の第２差分検出器により検出された２以上の前記第２差分値と、前記第３差分検出器により検出された前記第３差分値とに基づいて、前記複数の出力端子から出力される前記出力電圧または前記出力電流のばらつきが予め定められた基準範囲内であるか否かを判定してもよい。

本発明の第２の形態によると、複数の出力端子のそれぞれから、入力データに応じた出力電圧または出力電流を出力する半導体デバイスを試験する試験方法であって、前記半導体デバイスを試験するための試験信号を前記半導体デバイスに供給する試験信号供給段階と、前記複数の出力端子のそれぞれから、前記出力電圧または前記出力電流を入力する信号入力段階と、前記複数の出力端子のうち基準となる基準出力端子とは異なる２以上の差分測定対象出力端子のそれぞれに対応して、前記基準出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流と、当該差分測定対象出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流との差分値を検出する差分検出段階と、前記２以上の差分測定対象出力端子から同一の前記入力データに応じた前記出力電圧または前記出力電流を出力させたことに対応して、当該２以上の差分測定対象出力端子から検出された２以上の前記差分値に基づいて、前記２以上の差分測定対象出力端子から出力される前記出力電圧または前記出力電流のばらつきが予め定められた基準範囲内であるか否かを判定する判定段階とを備える試験方法を提供する。

本発明の第３の形態によると、複数の出力端子のそれぞれから、入力データに応じた出力電圧または出力電流を出力する主回路と、前記回路を診断する診断回路とを備え、前記診断回路は、前記複数の出力端子のそれぞれから、前記出力電圧または前記出力電流を入力する信号入力部と、前記複数の出力端子のうち基準となる基準出力端子とは異なる差分測定対象出力端子に対応して設けられ、前記基準出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流と、当該差分測定対象出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流との差分値を検出する差分検出器と、前記差分測定対象出力端子から検出された前記差分値に基づいて、前記差分測定対象出力端子から出力される前記出力電圧または前記出力電流のばらつきが予め定められた基準範囲内であるか否かを判定する判定部とを有する半導体デバイスを提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本発明によれば、複数の出力端子から入力データに応じた出力電圧または出力電流を出力する半導体デバイスを効率良く試験することができる。

本発明の実施形態に係る試験装置１０の構成を示す。本発明の実施形態に係る信号入力部１６０、測定部１７０、および判定部１８０の構成を示す。本発明の実施形態に係る試験装置１０の動作を示す。本発明の実施形態に係る試験装置１０が測定する出力電圧のばらつきの一例を示す。本発明の実施形態の第１変形例に係る信号入力部１６０、測定部１７０、および判定部１８０の構成を示す。本発明の実施形態の第２変形例に係る信号入力部１６０、測定部１７０、および判定部１８０の構成を示す。本発明の実施形態の第３変形例に係る信号入力部１６０、測定部１７０、および判定部１８０の構成を示す。本発明の実施形態の第４変形例に係る半導体デバイス８００の構成を示す。

符号の説明

１０試験装置
１００ＤＵＴ
１１０試験信号供給部
１２０タイミング発生器
１３０パターン発生器
１４０波形成形器
１５０ドライバ
１６０信号入力部
１７０測定部
１８０判定部
２００増幅器
２００ａ〜ｂ増幅器
２１０差分検出器
２１０ａ〜ｂ差分検出器
２２０差分演算器
２２０ａ〜ｂ差分演算器
２３０差分測定部
２３０ａ〜ｂ差分測定部
２４０基準値測定部
２４０ａ〜ｂ基準値測定部
２５０フィルタ
２５０ａ〜ｂフィルタ
２６０出力端子選択部
７１０差分検出器
７２０差分演算器
７３０差分測定部
７５０フィルタ
８００半導体デバイス
８１０主回路
８２０診断回路

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る試験装置１０の構成を示す。試験装置１０は、ＤＵＴ１００（ＤｅｖｉｃｅＵｎｄｅｒＴｅｓｔ：被試験デバイス）を試験する。本実施形態に係る試験装置１０の試験対象となるＤＵＴ１００は、複数の出力端子のそれぞれから、当該出力端子に対して指定された入力データに応じた出力電圧を出力する半導体デバイスである。ＤＵＴ１００の一例としては、液晶パネル等を駆動する画像表示用デバイスが挙げられる。このようなＤＵＴ１００は、複数の画素に対応して複数の出力端子を有し、それぞれの画素に対して指定された入力データに応じた出力電圧を画素駆動電圧として出力する。これにより、ＤＵＴ１００は、各画素に対して指定された階調データに応じた階調電圧を当該画素に供給し、当該画素の輝度を設定することができる。

試験装置１０は、ＤＵＴ１００を試験するための試験パターンに基づく試験信号をＤＵＴ１００に入力し、試験信号に応じてＤＵＴ１００が出力する出力信号に基づいてＤＵＴ１００の良否を判定する。試験装置１０は、試験信号供給部１１０と、信号入力部１６０と、測定部１７０と、判定部１８０とを備える。

試験信号供給部１１０は、ＤＵＴ１００を試験するための試験信号をＤＵＴ１００に供給する。この試験信号の一部は、制御用の信号としてＤＵＴ１００に供給される。また、この試験信号の他の一部は、階調データ等の入力データとして、ＤＵＴ１００のデータ用の入力端子に供給される。試験信号供給部１１０は、タイミング発生器１２０と、パターン発生器１３０と、波形成形器１４０と、ドライバ１５０とを有する。

タイミング発生器１２０は、パターン発生器１３０から指定されるタイミングデータに基づいて、試験装置１０の動作の基準となる基準クロックを生成する。また、タイミング発生器１２０は、パターン発生器１３０からの指示に応じて試験プログラムの各実行サイクルを示す周期クロックを発生し、パターン発生器１３０へ供給する。また、タイミング発生器１２０は、試験周期毎に、試験パターンに基づく試験信号をＤＵＴ１００に供給するタイミングを生成する。

パターン発生器１３０は、試験装置１０の利用者により指定された試験プログラムのシーケンスを実行し、周期クロックにより指定される試験周期毎にＤＵＴ１００に供給する試験パターンを生成する。また、パターン発生器１３０は、ＤＵＴ１００から出力される出力電圧の期待値を生成し、判定部１８０へ供給する。

波形成形器１４０は、パターン発生器１３０から試験パターンを受け取って成形し、タイミング発生器１２０から受け取ったタイミングに基づく試験信号を出力する波形フォーマッタである。すなわち例えば、波形成形器１４０は、試験パターンにより指定された波形の信号を、タイミング発生器１２０により指定されたタイミングでドライバ１５０へ出力する。ドライバ１５０は、波形成形器１４０から受け取った試験信号をＤＵＴ１００へ供給する。

信号入力部１６０は、複数の出力端子のそれぞれから、ＤＵＴ１００が出力する出力電圧を入力する。ＤＵＴ１００が画像表示用デバイスである場合、この出力電圧は、当該出力端子に対応する画素に対する画素駆動電圧である。測定部１７０は、複数の出力端子から入力した複数の出力電圧をそれぞれ測定する。判定部１８０は、測定部１７０の測定結果に基づいて、ＤＵＴ１００の良否を判定する。

図２は、本実施形態に係る信号入力部１６０、測定部１７０および判定部１８０の構成を示す。信号入力部１６０は、複数の出力端子のそれぞれに対応して設けられた増幅器２００を有する。各増幅器２００は、それぞれの出力端子から入力した出力電圧を、後段回路を十分に動作させることができるように増幅して出力する。

測定部１７０は、複数の出力端子の出力電圧を増幅器２００を介して入力して電圧値を測定する。本実施形態に係る測定部１７０は、ＤＵＴ１００の出力電圧を精度良く測定するために、複数の出力端子の少なくとも１つを基準とする基準出力端子とし、複数の出力端子のうち基準となる基準出力端子とは異なる出力端子を差分測定対象出力端子とする。そして、測定部１７０は、各差分測定対象出力端子の出力電圧を直接測定する代わりに、基準出力端子の出力電圧との差分電圧を測定する。

測定部１７０は、１または複数の差分検出器２１０と、基準値測定部２４０とを有する。差分検出器２１０は、差分測定対象出力端子のそれぞれに対応して設けられ、基準出力端子から入力した出力電圧と、当該差分測定対象出力端子から入力した出力電圧との差分値を検出する。

それぞれの差分検出器２１０は、差分演算器２２０と、差分測定部２３０とを含む。差分演算器２２０は、基準出力端子から入力した出力電圧である基準電圧と、対応する差分測定対象出力端子から入力した出力電圧との差分電圧を出力する。本実施形態に係る差分演算器２２０は、各差分測定対象出力端子の出力電圧から基準電圧を減じた差分電圧を出力する。差分測定部２３０は、対応する差分演算器２２０が出力した差分電圧を測定することにより、各差分測定対象出力端子の出力電圧と基準電圧との差分値を検出する。

基準値測定部２４０は、ＤＵＴ１００の基準出力端子から入力した出力電圧を、基準電圧として測定する。判定部１８０は、基準値測定部２４０により測定された電圧値、および２以上の差分検出器２１０のそれぞれにより測定された差分値を入力し、複数の出力端子から出力される出力電圧が正常な値の範囲内であるか否かを判定する。そして、判定部１８０は、この判定結果に基づいて、ＤＵＴ１００の良否を判定する。

図３は、本実施形態に係る試験装置１０の動作を示す。
試験装置１０は、ＤＵＴ１００に対して指定することができる各入力データ値について、Ｓ３１０からＳ３４０の処理を行う（Ｓ３００、Ｓ３５０）。ここで試験装置１０は、当該入力データ値を最小値から順次インクリメントしていき、または、最大値から順次デクリメントしていく等により、全ての入力データ値についてＳ３１０からＳ３４０の処理を行ってよい。

次に、試験信号供給部１１０は、試験対象となる入力データをＤＵＴ１００に設定する（Ｓ３１０）。本実施形態に係る試験信号供給部１１０は、２以上の差分測定対象出力端子に対して同一の入力データを供給し、２以上の差分測定対象出力端子から同一の入力データに応じた出力電圧を出力させる。また、試験信号供給部１１０は、基準端子に対しても同一の入力データを供給し、差分測定対象出力端子と同一の入力データに応じた基準電圧を出力させる。

次に、基準値測定部２４０は、ＤＵＴ１００の基準出力端子から入力した出力電圧を、基準電圧として測定する（Ｓ３２０）。次に、それぞれの差分検出器２１０は、基準出力端子から入力した基準電圧と、各差分測定対象出力端子から入力した出力電圧との差分値を差分演算器２２０により求め、当該差分値を差分測定部２３０により測定する（Ｓ３３０）。ここで差分演算器２２０は、各差分測定対象出力端子から入力した出力電圧と、基準電圧との差分電圧を、例えば１００倍等に増幅して当該差分値として出力してもよい。これにより、測定可能な電圧の分解能が比較的低い差分測定部２３０を用いても、必要な精度で差分電圧を測定することができる。

次に、判定部１８０は、測定部１７０の測定結果に基づいて、当該入力データについて複数の出力端子から出力された出力電圧のばらつきの良否を判定する（Ｓ３４０）。すなわち、判定部１８０は、Ｓ３１０において同一の入力データを供給したことに応じて、２以上の差分測定対象出力端子から検出された２以上の差分値に基づいて、２以上の差分測定対象出力端子から出力される出力電圧のばらつきが予め定められた基準範囲内であるか否かを判定する。更に判定部１８０は、基準値測定部２４０が測定した基準電圧と、これらの２以上の差分値とに基づいて、試験対象の全ての出力端子が当該入力データに対応して定められた基準範囲内の電圧を出力しているか否かを判断する。そして、判定部１８０は、この判断に基づいて、ＤＵＴ１００の良否を判定する。

各入力データ値に対して上記のＳ３２０からＳ３４０の処理を行うことにより、試験装置１０は、試験対象となる全ての入力データ値に対してＤＵＴ１００の各出力端子が基準範囲内の電圧を出力するかどうかを試験することができる。そして判定部１８０は、上記の処理を終えると、試験装置１０の使用者に対して試験結果を出力する。すなわち例えば、判定部１８０は、少なくとも１つの入力データ値に対し、各出力端子が出力した出力電圧のばらつきが基準範囲外である場合に、当該ＤＵＴ１００を不良と判断してよい。また、判定部１８０は、少なくとも１つの入力データ値に対し、少なくとも１つの出力端子が出力した電圧が、入力データ値に対応して定められる上限および下限電圧の範囲外であった場合に、当該ＤＵＴ１００を不良と判定してよい。

図４は、画像表示用デバイスを試験した場合において、試験装置１０が測定する出力電圧のばらつきの一例を示す。図４において、横軸は各出力端子に対応し、一例として各出力端子を当該出力端子に対応する画素の列位置順に配列したものである。縦軸は、各出力端子の出力電圧を示す。

基準値測定部２４０は、基準出力端子が出力する基準出力電圧を測定する。これにより、例えば基準出力端子が列位置０の画素に対応する出力端子である場合、出力端子０の出力電圧が得られる。それぞれの差分検出器２１０は、対応する出力端子が出力する出力電圧と、基準出力電圧との差分電圧を検出する。ここで、基準電圧は基準値測定部２４０により測定されているから、判定部１８０は、差分電圧に基準電圧を加える等の処理により、基準電圧および差分電圧に基づいて各出力端子の出力電圧を求めることができる。

上記の処理により、試験対象の全出力端子の出力電圧を得ることができる。これらの値に基づいて、判定部１８０は、同一の階調データに対して出力される出力電圧の平均値である階調平均値、出力電圧の分布範囲、および出力電圧のばらつきの偏差等を求める。そして、判定部１８０は、これらの値に基づいて、当該階調データに対してＤＵＴ１００が出力する出力電圧の良否を判定する。

このようにして、判定部１８０は、２以上の差分測定対象出力端子から同一の入力データに応じて出力された画素駆動電圧を２以上の差分検出器２１０により検出した結果に基づいて、２以上の差分測定対象出力端子から出力される画素駆動電圧のばらつきが予め定められた範囲内であるか否かを判定することができる。

以上に示したように、本実施形態に係る試験装置１０によれば、予め定められた基準出力端子について最小輝度から最大輝度までの範囲で出力電圧を測定し、他の出力端子については基準出力端子の出力電圧との差分電圧を測定することで、試験対象の全出力端子の出力電圧を得ることができる。ここで、同一の入力データに応じた出力電圧を測定する場合、差分電圧の取り得る電圧値の範囲は小さいので、差分検出器２１０は、比較的出力ビット数が少ないＡＤコンバータを用いても、高い分解能で差分電圧を測定することができる。したがって、差分検出器２１０が基準値測定部２４０による基準電圧の測定分解能より大きい分解能で出力電圧の差分値を検出することにより、判定部１８０は、各出力電圧の微少なばらつきを精度良く検出することができる。

一方、階調データに応じた出力電圧の絶対値は、画素毎のばらつきと比較して多少大きな誤差が許容される。したがって、基準値測定部２４０は、差分測定部２３０と比較して測定可能な電圧の分解能が低くてもよい。また、本実施形態に係る試験装置１０によれば、ＤＵＴ１００の出力端子の数と比較して基準値測定部２４０の数は十分少ないので、最小輝度から最大輝度までの範囲を高い分解能で測定可能な基準値測定部２４０を用いたとしても試験装置１０のコスト増加を抑えることができる。

なお、本実施形態においては、入力データに応じた出力電圧を出力するＤＵＴ１００を例として説明したが、これに代えてＤＵＴ１００は入力データに応じた出力電流を出力するものであってもよい。この場合、差分演算器２２０は各差分測定対象出力端子の出力電流と基準電流との差分電流を差分値として求め、差分測定部２３０は当該差分電流を測定する。また、基準値測定部２４０は、基準電流を測定する。このようなＤＵＴ１００は、例えば画素駆動電流に応じた輝度で発光する画素を有する有機ＥＬディスプレイ等の画像表示用デバイスが挙げられる。

また、ＤＵＴ１００は画像表示用のデバイスに限らず、例えば複数のＡＤコンバータを有する半導体デバイス等であってもよい。

図５は、本実施形態の第１変形例に係る信号入力部１６０、測定部１７０、および判定部１８０の構成を示す。本変形例に係る試験装置１０は、図１とほぼ同様の機能および構成をとる。また、図５において図２と同一の符号を付した部材は、図２と同様の機能および構成を有する。このため、図１から図４に示した試験装置１０との相違点を除き、以下説明を省略する。

本変形例において、ＤＵＴ１００は、各画素に正の階調電圧および負の階調電圧を交互に印加することにより、液晶の劣化を防ぐ画像表示用デバイスである。このようなＤＵＴ１００を試験するために、試験装置１０は、同一の極性の電圧を出力する出力端子の組毎に、１または複数の差分検出器２１０、および基準値測定部２４０の組を有する。

より具体的には、画素駆動電圧を出力するあるサイクルに着目すると、ＤＵＴ１００は、より大きい入力データに応じてより大きい出力電圧を出力する正極性の複数の第１出力端子と、より大きい入力データに応じてより小さい出力電圧を出力する負極性の複数の第２出力端子とを有する。ここで次のサイクルには、ＤＵＴ１００は、第１出力端子を負極性に、第２出力端子を正極性に入れ替える。

信号入力部１６０は、複数の第１出力端子のそれぞれに対応して設けられた増幅器２００ａと、複数の第２出力端子のそれぞれに対応して設けられた増幅器２００ｂとを有する。増幅器２００ａおよび増幅器２００ｂは、図２に示した増幅器２００に対応する。測定部１７０は、複数の第１出力端子の組について出力電圧を測定するための２以上の差分検出器２１０ａおよび基準値測定部２４０ａの組と、複数の第２出力端子の組について出力電圧を測定するための２以上の差分検出器２１０ｂおよび基準値測定部２４０ｂの組とを有する。差分検出器２１０ａおよび差分検出器２１０ｂは図２に示した差分検出器２１０に対応し、基準値測定部２４０ａおよび基準値測定部２４０ｂは図２に示した基準値測定部２４０に対応する。

基準値測定部２４０ａは、複数の第１出力端子のうち基準となる第１基準出力端子から入力した第１基準電圧を測定する。基準値測定部２４０ｂは、複数の第２出力端子のうち基準となる第２基準出力端子から入力した第２基準電圧を測定する。差分検出器２１０ａは、複数の第１出力端子のうち第１基準出力端子とは異なる２以上の第１差分測定対象出力端子のそれぞれに対応して設けられる。差分検出器２１０ａは、第１基準出力端子から入力した出力電圧と、対応する第１差分測定対象出力端子から入力した出力電圧との差分値を検出する。差分検出器２１０ａは、図２の差分演算器２２０に対応する差分演算器２２０ａと、図２の差分測定部２３０に対応する差分測定部２３０ａとを含む。また、差分検出器２１０ａは、差分演算器２２０ａの出力と差分測定部２３０ａの入力との間に接続され、差分演算器２２０ａが出力する差分電圧を安定化して差分測定部２３０ａに供給するフィルタ２５０ａを更に含んでもよい。

差分検出器２１０ｂは、複数の第２出力端子のうち第２基準出力端子とは異なる２以上の第２差分測定対象出力端子のそれぞれに対応して設けられる。差分検出器２１０ｂは、第２基準出力端子から入力した出力電圧と、対応する第２差分測定対象出力端子から入力した出力電圧との差分値を検出する。また、差分検出器２１０ｂは、差分検出器２１０ａと同様に、差分演算器２２０ｂの出力と差分測定部２３０ｂの入力との間に接続され、差分演算器２２０ｂが出力する差分電圧を安定化して差分測定部２３０ｂに供給するフィルタ２５０ｂを更に含んでもよい。

判定部１８０は、測定部１７０の測定結果に基づいて、ＤＵＴ１００の良否を判定する。より具体的には、図３のＳ３１０において、試験信号供給部１１０により、２以上の第１差分測定対象出力端子および２以上の第２差分測定対象出力端子から同一の入力データに応じた出力電圧を出力させる。そして、判定部１８０は、２以上の差分検出器２１０ａおよび２以上の差分検出器２１０ｂがそれぞれ出力する差分値と、第１基準電圧と、第２基準電圧とに基づいて、当該ＤＵＴ１００の良否を判定する。ここで、判定部１８０は、複数の第１出力端子の出力電圧と、複数の第２出力端子の出力電圧を反転させた電圧とを用いて、出力端子の出力電圧のばらつきを判定してよい。これに代えて、判定部１８０は、複数の第１出力端子の出力電圧のばらつきと、複数の第２出力端子の出力電圧のばらつきとを個別に判定して、ＤＵＴ１００の良否を判断してもよい。

本変形例に係る試験装置１０によれば、極性反転機能を有するＤＵＴ１００の出力電圧に基づいて、ＤＵＴ１００の良否を適切に判定することができる。また、フィルタ２５０（２５０ａ、２５０ｂ）を設けることにより、差分演算器２２０（２２０ａ、２２０ｂ）が出力する差分電圧に対するノイズの影響を低減することができる。ここで、出力端子の出力電圧は入力データに応じて大きく変化するので、基準出力端子の基準値測定部２４０（２４０ａ、２４０ｂ）の間にフィルタ２５０を設けると、当該フィルタ２５０の出力が安定化するまでに時間がかかってしまう。これに対し、差分演算器２２０が出力する差分電圧は、出力端子の出力電圧と比較し非常に狭い範囲の電圧値をとる。このため、フィルタ２５０は、当該差分電圧を低域通過させた場合においても、短い時間で出力を定常状態にすることができる。

図６は、本実施形態の第２変形例に係る信号入力部１６０、測定部１７０、および判定部１８０の構成を示す。図６において、図１から図５と同一の符号を付した部材は、図１から図５とほぼ同様の機能および構成をとるので、以下相違点を除き説明を省略する。本変形例に係る測定部１７０は、図２に示した測定部１７０の各構成要素に加え、信号入力部１６０内の各増幅器２００の出力と、基準値測定部２４０および各差分検出器２１０との間の接続を切り換える出力端子選択部２６０を更に有する。出力端子選択部２６０は、複数の出力端子のうちいずれを基準出力端子とするかを、試験装置１０の使用者または試験装置１０上で実行される試験プログラム等の指示に応じて選択し、選択した基準出力端子に対応する増幅器２００を基準値測定部２４０に接続する。そして、選択した基準出力端子以外の２以上の出力端子を２以上の差分測定対象出力端子とし、各差分測定対象出力端子を各差分検出器２１０に接続する。

本変形例に係る試験装置１０によれば、ＤＵＴ１００の基準出力端子を切り替えることができる。これにより、試験装置１０は、例えば２以上の出力端子を順次基準出力端子として測定した結果に基づいてＤＵＴ１００の良否を判定することができる。また、試験装置１０は、複数の出力端子の出力電圧を基準値測定部２４０により順次測定し、例えば最小の出力電圧を出力する出力端子を基準出力端子とする等の処理を行ってもよい。

図７は、本実施形態の第３変形例に係る信号入力部１６０、測定部１７０、および判定部１８０の構成を示す。図７において、図１から図６と同一の符号を付した部材は、図１から図６とほぼ同様の機能および構成をとるので、以下相違点を除き説明を省略する。本変形例に係る試験装置１０は、複数の出力端子を分割した第１のグループおよび第２のグループのそれぞれについて、当該グループ内の少なくとも１つの出力端子を当該グループ内で用いる基準出力端子とする。そして、第１のグループの基準出力端子の出力電圧と、第２のグループの基準出力端子の出力電圧との差分電圧を差分検出器７１０により検出し、この結果を用いて各出力端子のばらつきを得る。

本変形例に係る測定部１７０は、２以上の差分検出器２１０ａと、２以上の差分検出器２１０ｂと、基準値測定部２４０と、差分検出器７１０とを有する。差分検出器２１０ａは、複数の出力端子を分割した第１のグループに属する２以上の第１差分測定対象出力端子のそれぞれに対応して設けられ、図５に示した差分検出器２１０と同様の機能および構成をとる。差分検出器２１０ａは、第１のグループに属する第１基準出力端子から入力した出力電圧と、対応する第１差分測定対象出力端子から入力した出力電圧との差分値である第１差分値を検出する。

差分検出器２１０ｂは、複数の出力端子を分割した第２のグループに属する２以上の第２の差分測定対象出力端子のそれぞれに対応して設けられ、図５に示した差分検出器２１０と同様の機能および構成をとる。差分検出器２１０ｂは、第２のグループに属する第２基準出力端子から入力した出力電圧と、対応する第２差分測定対象出力端子から入力した出力電圧との差分値である第２差分値を検出する。

差分検出器７１０は、第１基準出力端子から入力した出力電圧と、第２基準出力端子から入力した出力電圧との差分値である第３差分値を検出する。差分検出器７１０は、差分演算器２２０、差分測定部２３０、およびフィルタ２５０と同様の機能および構成をとる差分演算器７２０、差分測定部７３０、およびフィルタ７５０を含む。

判定部１８０は、測定部１７０の測定結果に基づいて、ＤＵＴ１００の良否を判定する。より具体的には、図３のＳ３１０において、試験信号供給部１１０により、複数の出力端子から同一の入力データに応じた出力電圧または出力電流を出力させる。そして、判定部１８０は、この出力に対応して１または複数の差分検出器２１０ａにより検出された１または複数の第１差分値と、１または複数の差分検出器２１０ｂにより検出された１または複数の第２差分値と、差分検出器７１０により検出された第３差分値とに基づいて、複数の出力端子から出力される出力電圧または出力電流のばらつきが予め定められた基準範囲内であるか否かを判定する。ここで、判定部１８０は、差分検出器７１０により測定された第３差分値に、基準値測定部２４０により測定された第１基準出力電圧を加えて、第２基準出力電圧を求める。そして判定部１８０は、第１のグループに属する各差分測定対象出力端子について測定された第１差分値に第１基準出力電圧を加えて、当該差分測定対象出力端子の出力電圧を求める。また、第２のグループに属する各差分測定対象出力端子について測定された第２差分値に第２基準出力電圧を加えて、当該差分測定対象出力端子の出力電圧を求めることができる。

本変形例に係る試験装置１０によれば、複数の出力端子を２以上のグループに分割してそれぞれに基準出力端子を設けた場合においても、基準出力端子同士の差分電圧を測定することにより各出力端子の出力電圧のばらつきを得ることができる。

図８は、本実施形態の第４変形例に係る半導体デバイス８００の構成を示す。半導体デバイス８００は、図２、図５、図６、または図７に記載した信号入力部１６０、測定部１７０、および判定部１８０を有する診断回路８２０をＢＩＳＴ（Ｂｕｉｌｔ−ＩｎＳｅｌｆＴｅｓｔ）回路として内蔵する。図８において、図１から図７と同一の符号を付した部材は、図１から図７と略同様の構成および機能を有するので、以下相違点を除き説明を省略する。

半導体デバイス８００は、主回路８１０と、診断回路８２０とを備える。主回路８１０は、複数の出力端子のそれぞれから、入力データに応じた出力電圧または出力電流を出力する。主回路８１０は、一例として、液晶パネル等のドライバ回路であってよい。本変形例において主回路８１０は、複数の出力端子のそれぞれから出力した出力電圧または出力電流を、半導体デバイス８００の複数の外部出力端子を介して半導体デバイス８００の外部へ出力する。これに代えて主回路８１０は、これらの出力電圧または出力電流を半導体デバイス８００の外部へ直接出力せず、半導体デバイス８００内の他の回路に対して出力してもよい。

診断回路８２０は、信号入力部１６０、測定部１７０、および判定部１８０を有し、主回路８１０を診断することにより半導体デバイス８００の診断試験を行う。信号入力部１６０は、主回路８１０の複数の出力端子のそれぞれから、出力電圧または出力電流を入力する。本変形例において、信号入力部１６０は、半導体デバイス８００の診断試験を行う場合に主回路８１０のそれぞれの出力端子に接続されて、それぞれの出力端子から出力電圧または出力電流を入力してもよい。これにより、主回路８１０の通常動作時において診断回路８２０を主回路８１０から切り離すことができ、出力電圧および出力電流の精度を高めると共に通常動作時における半導体デバイス８００の消費電流を低減することができる。

測定部１７０は、半導体デバイス８００の診断試験時において、主回路８１０の複数の出力端子の出力電圧または出力電流を測定する。判定部１８０は、測定部１７０による測定結果に基づいて、複数の出力端子の出力電圧または出力電流が予め定められた基準範囲内であるか否かを判定する。ここで、判定部１８０は、判定結果を半導体デバイス８００の端子を介して出力してもよい。また、判定部１８０は、半導体デバイス８００のスキャンチェインに接続されたフリップフロップ等に判定結果を格納してもよい。この場合、半導体デバイス８００は、外部からのスキャンアウト動作に応じて判定結果を外部のＬＳＩ等へ出力する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。

Claims

複数の出力端子のそれぞれから、入力データに応じた出力電圧または出力電流を出力する半導体デバイスを試験する試験装置であって、
前記半導体デバイスを試験するための試験信号を前記半導体デバイスに供給する試験信号供給部と、
前記複数の出力端子のそれぞれから、前記出力電圧または前記出力電流を入力する信号入力部と、
前記複数の出力端子を分割した第１のグループに属する出力端子のうち基準となる第１の基準出力端子とは異なる２以上の第１の差分測定対象出力端子のそれぞれに対応して設けられ、前記第１の基準出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流と、当該第１の差分測定対象出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流との第１差分値を検出する２以上の第１差分検出器と、
前記複数の出力端子を分割した第２のグループに属する出力端子のうち基準となる第２の基準出力端子とは異なる２以上の第２の差分測定対象出力端子のそれぞれに対応して設けられ、前記第２の基準出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流と、当該第２の差分測定対象出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流との第２差分値を検出する２以上の第２差分検出器と、
前記第１の基準出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流と、前記第２の基準出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流との第３差分値を検出する第３差分検出器と、
前記複数の出力端子から同一の前記入力データに応じた前記出力電圧または前記出力電流を出力させたことに対応して、前記２以上の第１差分検出器により検出された２以上の前記第１差分値と、前記２以上の第２差分検出器により検出された２以上の前記第２差分値と、前記第３差分検出器により検出された前記第３差分値とに基づいて、前記複数の出力端子から出力される前記出力電圧または前記出力電流のばらつきが予め定められた基準範囲内であるか否かを判定する判定部と、
を備える試験装置。
前記半導体デバイスは、複数の画素に対応して前記複数の出力端子を有し、それぞれの前記画素に対して指定された前記入力データに応じた出力電圧または出力電流を画素駆動電圧または画素駆動電流として出力する画像表示用デバイスであり、
前記判定部は、前記複数の出力端子から同一の前記入力データに応じた前記画素駆動電圧または前記画素駆動電流を出力させたことに対応して、前記２以上の第１差分検出器により検出された２以上の前記第１差分値と、前記２以上の第２差分検出器により検出された２以上の前記第２差分値と、前記第３差分検出器により検出された前記第３差分値とに基づいて、前記複数の出力端子から出力される前記画素駆動電圧または前記画素駆動電流のばらつきが予め定められた範囲内であるか否かを判定する
請求項１に記載の試験装置。
前記第１の基準出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流を、基準電圧または基準電流として測定する基準値測定部を更に備え、
前記判定部は、前記基準電圧または前記基準電流と、前記２以上の第１差分値、前記２以上の第２差分値、および前記第３差分値とに基づいて、当該半導体デバイスの良否を判定する
請求項１に記載の試験装置。
前記第１の差分検出器および前記第２の差分検出器は、前記基準値測定部による前記基準電圧または前記基準電流の測定分解能より大きい分解能で、前記出力電圧または前記出力電流の差分値を検出する請求項３に記載の試験装置。
前記複数の出力端子のうち、いずれを前記第１の基準出力端子とするかを選択し、選択した前記第１の基準出力端子以外の２以上の前記出力端子を前記第１の差分測定対象出力端子、前記第２の基準出力端子、および前記第２の差分測定対象出力端子とする出力端子選択部を更に備える請求項２に記載の試験装置。
複数の出力端子のそれぞれから、入力データに応じた出力電圧または出力電流を出力する半導体デバイスを試験する試験方法であって、
前記半導体デバイスを試験するための試験信号を前記半導体デバイスに供給する試験信号供給段階と、
前記複数の出力端子のそれぞれから、前記出力電圧または前記出力電流を入力する信号入力段階と、
前記複数の出力端子を分割した第１のグループに属する出力端子のうち基準となる第１の基準出力端子とは異なる２以上の第１の差分測定対象出力端子のそれぞれに対応して設けられ、前記第１の基準出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流と、当該第１の差分測定対象出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流との第１差分値を検出する２以上の第１差分検出段階と、
前記複数の出力端子を分割した第２のグループに属する出力端子のうち基準となる第２の基準出力端子とは異なる２以上の第２の差分測定対象出力端子のそれぞれに対応して設けられ、前記第２の基準出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流と、当該第２の差分測定対象出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流との第２差分値を検出する２以上の第２差分検出段階と、
前記第１の基準出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流と、前記第２の基準出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流との第３差分値を検出する第３差分検出段階と、
前記複数の出力端子から同一の前記入力データに応じた前記出力電圧または前記出力電流を出力させたことに対応して、前記２以上の第１差分検出段階により検出された２以上の前記第１差分値と、前記２以上の第２差分検出段階により検出された２以上の前記第２差分値と、前記第３差分検出段階により検出された前記第３差分値とに基づいて、前記複数の出力端子から出力される前記出力電圧または前記出力電流のばらつきが予め定められた基準範囲内であるか否かを判定する判定段階と、
を備える試験方法。
複数の出力端子のそれぞれから、入力データに応じた出力電圧または出力電流を出力する主回路と、
前記主回路を診断する診断回路と
を備え、
前記診断回路は、
前記複数の出力端子のそれぞれから、前記出力電圧または前記出力電流を入力する信号入力部と、
前記複数の出力端子を分割した第１のグループに属する出力端子のうち基準となる第１の基準出力端子とは異なる２以上の第１の差分測定対象出力端子のそれぞれに対応して設けられ、前記第１の基準出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流と、当該第１の差分測定対象出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流との第１差分値を検出する２以上の第１差分検出器と、
前記複数の出力端子を分割した第２のグループに属する出力端子のうち基準となる第２の基準出力端子とは異なる２以上の第２の差分測定対象出力端子のそれぞれに対応して設けられ、前記第２の基準出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流と、当該第２の差分測定対象出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流との第２差分値を検出する２以上の第２差分検出器と、
前記第１の基準出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流と、前記第２の基準出力端子から入力した前記出力電圧または前記出力電流との第３差分値を検出する第３差分検出器と、
前記複数の出力端子から同一の前記入力データに応じた前記出力電圧または前記出力電流を出力させたことに対応して、前記２以上の第１差分検出器により検出された２以上の前記第１差分値と、前記２以上の第２差分検出器により検出された２以上の前記第２差分値と、前記第３差分検出器により検出された前記第３差分値とに基づいて、前記複数の出力端子から出力される前記出力電圧または前記出力電流のばらつきが予め定められた基準範囲内であるか否かを判定する判定部と、
を有する半導体デバイス。