JP4630122B2

JP4630122B2 - 試験装置、及び試験方法

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Publication number: JP4630122B2
Application number: JP2005138065A
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Inventors: 靖夫古川
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Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2005-05-11
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Description

本発明は、半導体回路等の被試験デバイスを試験する試験装置及び試験方法に関する。特に本発明は、被試験デバイスの静止電源電流に基づいて良否を判定する試験装置及び試験方法に関する。

従来、半導体回路等の被試験デバイスを試験する方法として、被試験デバイスに供給される電源電流を測定し、電源電流の異常値を検出する方法が知られている。例えば、様々な試験パターンを被試験デバイスに印加し、被試験デバイスの様々な動作状態における電源電流を検出し、電源電流が所定の範囲に有るか否かによって、被試験デバイスの良否を判定する。

関連する特許文献等は、現在認識していないため、その記載を省略する。

しかし近年、被試験デバイスの微細化や、被試験デバイスに含まれるＣＭＯＳの数の増大等により、被試験デバイスにおけるリーク電流が増加している。リーク電流は、被試験デバイス毎のバラツキや、温度変化等により変動する。特に、ＣＯＭＳにおけるいわゆるサブスレッショルドリーク電流は温度依存性が大きく、安定化させることが困難である。このため、従来の電源電流試験では、リーク電流の変動により被試験デバイスに供給される電源電流が変動し、本来良品と判定するべき被試験デバイスであっても不良と判定されてしまうという問題が生じてしまう。

このため本発明は、上述した課題を解決することのできる試験装置及び試験方法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。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、被試験デバイスの静止電源電流に基づいて、被試験デバイスの良否を判定する試験装置であって、被試験デバイスを駆動する電力を、被試験デバイスに供給する電源と、被試験デバイスの回路を所定の状態に設定する設定ベクトルを、被試験デバイスに供給するパターン発生部と、設定ベクトルにより被試験デバイスが前記所定の状態に設定されたときに、電源から被試験デバイスに供給される静止電源電流を測定する電源電流測定部と、被試験デバイスの内部に設けられた温度センサから、被試験デバイスの温度を取得し、電源電流測定部が測定した静止電源電流、及び被試験デバイスの温度に基づいて、被試験デバイスの良否を判定する判定部とを備える試験装置を提供する。

判定部は、被試験デバイスの温度毎に与えられる、静止電源電流の期待値を予め格納する期待値格納部と、測定した静止電源電流と、当該静止電源電流を測定したときの被試験デバイスの温度に対応する期待値とを比較することにより、被試験デバイスの良否を判定する比較部とを有してよい。

判定部は、予め定められた温度における、静止電源電流の期待値を予め格納する期待値格納部と、測定した静止電源電流を、静止電源電流を測定したときの被試験デバイスの温度に基づいて、予め定められた温度で測定した場合に得られる電流値に補正する補正部と、補正部が算出した電流値と、期待値とを比較することにより、被試験デバイスの良否を判定する比較部とを有してよい。

本発明の第２の形態においては、被試験デバイスの静止電源電流に基づいて、被試験デバイスの良否を判定する試験方法であって、被試験デバイスを駆動する電力を、被試験デバイスに供給する電源供給段階と、被試験デバイスの回路を所定の状態に設定する設定ベクトルを、被試験デバイスに供給するパターン発生段階と、設定ベクトルにより被試験デバイスが所定の状態に設定されたときに、被試験デバイスに供給される静止電源電流を測定する電源電流測定段階と、被試験デバイスの内部に設けられた温度センサから、被試験デバイスの温度を取得し、電源電流測定段階において測定した静止電源電流、及び被試験デバイスの温度に基づいて、被試験デバイスの良否を判定する判定段階とを備える試験方法を提供する。

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。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許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、試験装置１００の構成の一例を示す図である。試験装置１００は、電界効果トランジスタが設けられた被試験デバイス２００を試験する装置であって、パターン発生部１０、電源１２、電源電流測定部１４、第１電圧制御部１６、第１リーク電流検出部１８、第２リーク電流検出部２０、及び第２電圧制御部２２を備える。本例において電界効果トランジスタとは、ＭＯＳ型の電界効果トランジスタを指す。

電源１２は、被試験デバイス２００を駆動する電力を供給する。本例において電源１２は、定電圧の電力を被試験デバイス２００に供給する。またパターン発生部１０は、被試験デバイス２００に供給するべき複数の試験パターンを順次発生して供給する。つまりパターン発生部１０は、異なる試験パターンを順次被試験デバイス２００に供給することにより、被試験デバイス２００において異なる動作状態を生じさせる。電源電流測定部１４は、それぞれの試験パターンが印加される毎に、電源１２から被試験デバイス２００に供給される電源電流を検出する。電源電流測定部１４は、被試験デバイス２００の静止時の電源電流（ＩＤＤＱ）を検出してよい。

第１リーク電流検出部１８及び第２リーク電流検出部２０は、被試験デバイス２００に含まれる電界効果トランジスタのリーク電流を検出する。本例において第１リーク電流検出部１８は、被試験デバイス２００に含まれるｐ型電界効果トランジスタ単位数当たりのサブスレッショルドリーク電流を検出し、第２リーク電流検出部２０は、被試験デバイス２００に含まれるｎ型電界効果トランジスタ単位数当たりのサブスレッショルドリーク電流を検出する。サブスレッショルドリーク電流とは、電界効果トランジスタのチャネル間に流れるリーク電流である。

また、第１電圧制御部１６及び第２電圧制御部２２は、第１リーク電流検出部１８及び第２リーク電流検出部２０が検出するリーク電流を所定の値に維持するように、被試験デバイス２００のサブストレートに印加するサブストレート電圧を制御する。つまり、リーク電流の変動に応じてサブストレート電圧を制御する。ここでサブストレートとは、電界効果トランジスタ等の半導体素子が形成される半導体基板を指す。

通常、被試験デバイス２００のサブストレートのｎ型基板に第１の電圧（高電圧）が印加され、ｐ型領域（ｐ−ウェル）に第１の電圧より低い第２の電圧（低電圧）が印加される。本例において第１電圧制御部１６は、第１リーク電流検出部１８が検出したリーク電流が一定となるように、被試験デバイス２００のサブストレートのｎ型基板に印加する第１の電圧を制御する。これにより、被試験デバイス２００が有するｐ型電界効果トランジスタのリーク電流を一定に制御する。

また第２電圧制御部２２は、第２リーク電流検出部２０が検出したリーク電流が一定となるように、被試験デバイス２００のサブストレートのｐ型領域に印加する第２の電圧を制御する。これにより、被試験デバイス２００が有するｎ型電界効果トランジスタのリーク電流を一定に制御する。

このような動作により、パターン発生部１０が複数の試験パターンを被試験デバイス２００に入力する間、被試験デバイス２００に含まれる電界効果トランジスタのリーク電流を一定に制御する。そして、電源電流測定部１４は、試験パターン毎に測定した電源電流の値に基づいて、被試験デバイス２００の良否を判定する。例えば、電源電流測定部１４は、それぞれの試験パターンに対して測定した電源電流を、それぞれの電源電流の大きさ順に整列させて隣接する電源電流の差分を算出し、算出した差分に予め定められた値より大きい値がある場合に、被試験デバイス２００を不良と判定する。

本例における試験装置１００によれば、被試験デバイス２００に含まれる電界効果トランジスタのサブスレッショルドリーク電流の変動を無くし、被試験デバイス２００の良否を精度よく判定することができる。

図２は、被試験デバイス２００の構成の一例を示す図である。被試験デバイス２００は、与えられる試験パターンに応じて動作する被試験回路部２０２、ｐ型のダミートランジスタ２０８、ｎ型のダミートランジスタ２１０、電源端子（２２０、２２２）、サブストレート電圧端子（２１２、２１６）、及びリーク電流検出端子（２１４、２１８）を備える。

電源端子２２０には、電源電流測定部１４を介して電源１２から電源電圧Ｖ_ＤＤが印加される。また電源端子２２２には、電源電圧Ｖ_ＳＳが印加される。本例において電源端子２２２は接地される。

またサブストレート電圧端子（２１２、２１６）は、電源端子（２２０、２２２）と独立に設けられる。サブストレート電圧端子２１２には、第１電圧制御部１６が出力する電圧（Ｖ_ＢＢＰ）が印加され、サブストレート電圧端子２１６には、第２電圧制御部２２が出力する電圧（Ｖ_ＢＢＮ）が印加される。このように、電源端子とサブストレート端子とを独立に設けることにより、被試験デバイス２００のサブストレート電圧を制御することができる。

被試験回路部２０２は、電源線（Ｖ_ＤＤ）、電源線（Ｖ_ＳＳ）との間に設けられ、電源電力が供給される。電源線（Ｖ_ＤＤ）には、電源端子２２０を介して電源電圧Ｖ_ＤＤが印加される。また電源線（Ｖ_ＳＳ）は、電源線（Ｖ_ＤＤ）より低い電圧が印加される。本例において電源線（Ｖ_ＳＳ）は電源端子２２２を介して接地される。また被試験回路部２０２には、複数のｐ型電界効果トランジスタ２０４、及び複数のｎ型電界効果トランジスタ２０６が設けられる。それぞれの電界効果トランジスタ（２０４、２０６）のゲート端子には、被試験デバイス２００に与えられる試験パターンに応じた信号が与えられ、動作状態に応じて電源電流を消費する。

ｐ型のダミートランジスタ２０８は、被試験デバイス２００に設けられたｐ型電界効果トランジスタ２０４と略同一の特性を有するように形成され、ｐ型電界効果トランジスタ２０４と略同一の電源電圧が印加される。本例においては、ｐ型のダミートランジスタ２０８のソース端子に電源電圧Ｖ_ＤＤが印加される。

ｎ型のダミートランジスタ２１０は、被試験デバイス２００に設けられたｎ型電界効果トランジスタ２０６と略同一の特性を有するように形成され、ｎ型電界効果トランジスタ２０６と略同一の電源電圧が印加される。本例においては、ｎ型のダミートランジスタ２１０のソース端子に電源電圧Ｖ_ＳＳが印加される。

それぞれのダミートランジスタ（２０８、２１０）は、ゲート端子とソース端子とが短絡され、ドレイン電流を外部に出力する。ｐ型のダミートランジスタ２０８は、リーク電流検出端子２１４を介して、第１リーク電流検出部１８にドレイン電流を出力する。またｎ型のダミートランジスタ２１０は、リーク電流検出端子２１８を介して、第２リーク電流検出部２０にドレイン電流を出力する。また、それぞれのダミートランジスタ（２０８、２１０）は、試験パターンが入力される入力ピン（図示せず）から独立して設けられる。

ダミートランジスタ（２０８、２１０）と電界効果トランジスタ（２０４、２０６）とは、それぞれ略同一の特性を有し、略同一の電源電圧及びサブストレート電圧が印加されるため、ダミートランジスタ（２０８、２１０）が出力するドレイン電流は、対応する電界効果トランジスタ（２０４、２０６）におけるリーク電流と略等しい。つまり、それぞれのダミートランジスタ（２０８、２１０）は、本発明におけるリーク電流検出回路として機能する。

このような構成により、試験装置１００は、被試験デバイス２００に設けられた電界効果トランジスタ単位数当たりのリーク電流の大きさを検出することができる。そして試験装置１００は、当該リーク電流に基づいて被試験デバイス２００のサブストレート電圧を制御することにより、被試験デバイス２００に含まれる電界効果トランジスタにおけるリーク電流を一定に保つことができる。このため、試験装置１００は、上述した制御を行いながら順次試験パターンを供給し、電源電流を測定することにより、精度よく電源電流を検出することができる。

また、本例において被試験デバイス２００は、一対のダミートランジスタ（２０８、２１０）を有していたが、他の例においては被試験デバイス２００は、複数対のダミートランジスタ（２０８、２１０）を有していてもよい。例えばダミートランジスタ（２０８、２１０）を、サブストレートに略均一に分布するように設けてよい。この場合、第１リーク電流検出部１８及び第２リーク電流検出部２０は、複数のダミートランジスタ（２０８、２１０）が出力する電流の平均値を算出してよい。

また、被試験デバイス２００は、被試験デバイス２００のサブストレートを準備する準備段階と、電界効果トランジスタ（２０４、２０６）をサブストレートに形成する回路形成段階と、電界効果トランジスタ（２０４、２０６）のリーク電流と略同一の電流を外部に出力するダミートランジスタ（２０８、２１０）をサブストレートに形成する検出回路形成段階とを備えるデバイス生産方法によって生産される。デバイス生産方法は、前述した電源端子（２２０、２２２）、サブストレート電圧端子（２１２、２１６）、及びリーク電流検出端子（２１４、２１８）を形成する段階を更に備えてよい。

図３は、被試験デバイス２００に供給する試験パターン毎に測定される電源電流値の一例を示す図である。図３において横軸は、被試験デバイス２００に供給された試験パターンを示し、縦軸は測定した電源電流の値を示す。

図３（ａ）は、順次供給される試験パターン毎の電源電流値を示す。図３（ａ）に示すように、電源電流測定部１４は、それぞれの試験パターン毎に、被試験デバイス２００の動作状態に応じた電源電流が測定する。このとき、試験パターン発生部１０は、試験パターン毎に、被試験デバイス２００に含まれる複数の電界効果トランジスタのうち、ＯＮ状態となる電界効果トランジスタの数が順次変化するように、複数の試験パターンを生成する。例えば試験パターン発生部１０は、ＯＮ状態となる電界効果トランジスタの数が、予め定められた単位数ずつ増加するように、それぞれの試験パターンを生成する。図３（ａ）において横軸は、例えば被試験デバイス２００に供給された順序で配列された試験パターンを示す。そして電源電流測定部１４は、測定した電源電流を小さい順に整列させる。

図３（ｂ）は、測定した電源電流値を値の小さい順に整列させたものを示す。ＯＮ状態となる電界効果トランジスタの数が、試験パターン毎にそれぞれ単位数ずつ異なる場合、整列させた電源電流の測定値は直線で近似される。しかし、被試験デバイス２００が故障している場合、整列させた電源電流の測定値は、図３（ｂ）に示すように不連続な値となる。電源電流測定部１４は、整列させた電源電流の測定値において不連続な箇所を検出し、被試験デバイス２００の故障を検出する。例えば電源電流測定部１４は、整列させた電源電流の波形を二階微分し、当該微分値のピークを検出することにより、不連続な箇所を検出する。

図４は、整列させた電源電流の波形を二階微分した結果の一例を示す図である。図４に示すように、図３において電源電流の測定値が不連続となる箇所で、二階微分値のピークが現れる。電源電流測定部１４は、これらのピークの値が予め定められた基準値以上である場合に、被試験デバイス２００が故障していると判定してよい。

また、多数の試験パターンに対する電源電流の測定は長時間を要するため、測定時間を短縮するため、電源電流測定部１４は、より少数の試験パターンに対する電源電流を測定し、これらの電源電流の測定値に基づいて被試験デバイス２００の良否を判定してもよい。

この場合、電源電流測定部１４は、整列させた電源電流の測定値を、例えば最小二乗法等により直線で近似する。そして、近似した直線と、電源電流の測定値との一致度が所定の値より大きい場合に、被試験デバイス２００を良品と判定してよい。近似した直線と電源電流の測定値との一致度が所定の値以下である場合、電源電流測定部１４は、整列させた電源電流の測定値を分割し、分割したそれぞれの領域において、電源電流の測定値を直線に近似してよい。

そして、電源電流測定部１４は、分割したそれぞれの領域において、近似した直線と電源電流との測定値との一致度を算出してよい。また電源電流測定部１４は、分割したそれぞれの領域において近似した直線の傾きを比較し、傾きの差が所定値以上である場合に、被試験デバイス２００に故障があると判定してもよい。

図５は、本発明の実施形態に係る、被試験デバイス２００を試験する試験方法の一例を示すフローチャートである。当該試験方法は、図１から図４において説明した方法と同様の方法で、被試験デバイス２００を試験してよい。

まず、電源供給段階において、被試験デバイス２００を駆動するための電力を供給する。そして、パターン発生段階Ｓ３００において、被試験デバイス２００に供給するべき試験パターンを発生して供給する。

また、リーク電流測定段階Ｓ３０２において、被試験デバイス２００に含まれる電界効果トランジスタのリーク電流を検出する。次に、電圧制御段階Ｓ３０４において、リーク電流が所定の値となるように、電界効果トランジスタが設けられた被試験デバイス２００のサブストレートに印加する電圧を制御する。Ｓ３０２及びＳ３０４の処理は、試験中に常時行うことが好ましい。

そして、リーク電流を所定の値に保った状態で、電源電流測定段階Ｓ３０６において、被試験デバイス２００に入力される電源電流を測定する。電源電流を測定した後、被試験デバイス２００に印加するべき試験パターンの全てについて測定が終了したかを判定し、未測定の試験パターンがある場合、次の試験パターンをＳ３００において生成し、Ｓ３００〜Ｓ３０６の処理を繰り返す。

全ての試験パターンについて測定が終了した場合、整列段階Ｓ３１０において、電源電流の測定値を図３（ｂ）において説明したように整列させる。そして、ピーク検出段階Ｓ３１２において、図４において説明したように、整列させた電源電流の測定結果を二階微分し、微分値のピークを検出する。次に、判定段階Ｓ３１４において、微分値のピークに基づいて被試験デバイス２００の故障を検出する。

図６は、試験装置１００の構成の他の例を示す図である。本例における試験装置１００は、パターン発生部１０、電源１２、電源電流測定部１４、第１リーク電流検出部１８、及び第２リーク電流検出部２０を備える。

本例におけるパターン発生部１０、電源電流測定部１４、第１リーク電流検出部１８、及び第２リーク電流検出部２０は、図１に関連して説明したパターン発生部１０、電源電流測定部１４、第１リーク電流検出部１８、及び第２リーク電流検出部２０と同一の機能を有する。

電源１２は、被試験デバイス２００を駆動するための電力を供給する。本例における電源１２は、第１リーク電流検出部１８及び第２リーク電流検出部２０が検出したリーク電流を所定の値に保つように、被試験デバイス２００に印加する電源電圧値を制御する。このような構成によっても、被試験デバイス２００に含まれる電界効果トランジスタにおけるリーク電流の影響を低減し、精度よく電源電流を測定することができる。

図７は、試験装置１００の構成の他の例を示す図である。試験装置１００は、パターン発生部１０、電源１２、及び電源電流測定部１４を備える。電源１２は、図１に関連して説明した電源１２と同様に、被試験デバイス２００を駆動する電力を供給する。

パターン発生部１０は、図１に関連して説明したパターン発生部１０と同様に、被試験デバイス２００に供給するべき複数の試験パターンを順次発生して供給する。またパターン発生部１０は、所定の数の試験パターンを被試験デバイス２００に供給する毎に、所定のパターンの基準試験パターンを生成して被試験デバイス２００に供給する。このとき、パターン発生部１０は、基準試験パターンを被試験デバイス２００に供給した旨を通知することが好ましい。また基準試験パターンとは、被試験デバイス２００の各素子の状態を初期状態とするためのリセットパターンであってよい。

電源電流測定部１４は、被試験デバイス２００に入力される電源電流を、それぞれの試験パターンが印加される毎に測定する。また、電源電流測定部１４は、基準試験パターンが被試験デバイス２００に供給された場合に、被試験デバイス２００に入力される電源電流も測定する。

そして電源電流測定部１４は、基準試験パターンに応じて被試験デバイス２００に供給される電源電流が所定の値となるように、電源１２が被試験デバイス２００に供給する電源電圧を制御する。例えば、被試験デバイス２００に供給された最初の基準試験パターンに応じた電源電流を基準値として、基準試験パターンが被試験デバイス２００に供給される毎に、電源電流が当該基準値に一致するように、電源電圧を制御する。電源電流測定部１４は、パターン発生部１０から、基準試験パターンを被試験デバイス２００に供給した旨の通知を受け取る毎に、測定した電源電流に基づいて電源電圧を制御してよい。

このような動作により、基準試験パターンを所定の期間毎に被試験デバイス２００に印加し、被試験デバイス２００の動作状態を所定の状態にしたときの電源電流を測定することにより、温度変化等の外部要因により生じるリーク電流の変動を検出することができる。そして、当該電源電流が所定値となるように電源電圧を制御することにより、外部要因により生じるリーク電流を一定値に制御することができる。

このような制御を行った状態、つまり電源１２が、電源電流測定部１４によって制御された電源電圧を維持した状態で、パターン発生部１０は、被試験デバイス２００に試験パターンを入力し、電源電流測定部１４は、当該試験パターンに応じて被試験デバイス２００に供給される電源電流を測定する。これにより、外部要因により生じるリーク電流の変動の影響を除去した電源電流を測定することができる。

そして、電源電流測定部１４は、それぞれの試験パターンに応じて測定した電源電流に基づいて、被試験デバイス２００の良否を判定する。被試験デバイス２００の良否の判定方法は、図１に関連して説明した電源電流測定部１４と同一である。本例における試験装置１００によっても、外部要因により生じるリーク電流の変動の影響を除去し、精度よく被試験デバイス２００の良否を判定することができる。

またパターン発生部１０は、通常の試験パターンと、基準試験パターンとを交互に生成して被試験デバイス２００に供給してよい。この場合、それぞれの試験パターンに対応する電源電流を測定する毎に、リーク電流の変動を除去するため、より精度よく測定を行うことができる。

図８は、被試験デバイス２００を試験する試験方法の他の例を示すフローチャートである。当該試験方法は、図８において説明した方法と同様の方法で、被試験デバイス２００を試験してよい。

まず、電源供給段階Ｓ４００において、被試験デバイス２００を駆動する電力を供給する。次に、温度制御段階Ｓ４０２において、被試験デバイス２００の温度を定常状態に上昇させる。例えば、パターン発生部１０が適当な試験パターンを被試験デバイス２００に繰り返し入力することにより、被試験デバイス２００の温度を上昇させる。

次に、基準試験パターン発生段階Ｓ４０４において、所定のパターンの基準試験パターンを発生する。そして、基準電流測定・電源電圧制御段階Ｓ４０６において、基準試験パターンが被試験デバイス２００に供給された場合の電源電流を測定する。またＳ４０６において、測定した電源電流が所定値となるように、Ｓ４００において生成する電源電圧を制御する。

次に、パターン発生・電源電流測定段階Ｓ４０８において、被試験デバイス２００に供給するべき試験パターンを印加し、そのときの電源電流を測定する。そして、全ての印加するべき試験パターンに対して電源電流を測定していない場合には、Ｓ４０４〜Ｓ４０８の処理を繰り返し、全ての試験パターンに対して電源電流を測定した場合には、測定した電源電流に基づいて被試験デバイス２００の良否を判定する（Ｓ４１２）。

図９は、本発明の実施形態に係る試験装置１００の構成の他の例を示す図である。本例における試験装置１００は、被試験デバイス２００の内部に設けられた温度センサ２２４から出力される被試験デバイス２００の内部回路の温度を取得する。温度センサ２２４は、例えばダイオード等のように温度によって特性の変化する素子であってよい。

試験装置１００は、パターン発生部１０、電源１２、電源電流測定部１４、及び判定部３０を備える。パターン発生部１０、電源１２、及び電源電流測定部１４は、図１から図８に関連して説明したパターン発生部１０、電源１２、及び電源電流測定部１４と同一又は同様の機能を有してよい。

パターン発生部１０は、被試験デバイス２００の内部の回路を、所定の状態に設定する設定ベクトルを生成し、被試験デバイス２００に供給する。例えば、パターン発生部１０は、被試験デバイス２００が有するトランジスタの状態を設定する設定ベクトルを生成する。一例として、被試験デバイス２００が有する全てのトランジスタがオン状態となる設定ベクトルを生成してよく、また全てのトランジスタがオフ状態となる設定ベクトルを生成してもよい。パターン発生部１０は、当該設定ベクトルを被試験デバイス２００に印加する前に、被試験デバイス２００にパターンを連続して印加し、被試験デバイス２００の内部温度が定常状態になってから、当該設定ベクトルを印加してよい。

電源電流測定部１４は、設定ベクトルにより被試験デバイス２００が所定の状態に設定されたときに、電源１２から被試験デバイス２００に供給される静止電源電流を測定する。例えば、パターン発生部１０は、設定ベクトルを印加した旨を電源電流測定部１４に通知し、電源電流測定部１４は、当該通知に応じて静止電源電流を測定してよい。

判定部３０は、被試験デバイス２００の内部に設けられた温度センサ２２４から、被試験デバイス２００の温度を取得し、電源電流測定部１４が測定した静止電源電流、及び被試験デバイス２００の温度に基づいて、被試験デバイス２００の良否を判定する。例えば、判定部３０は、電源電流測定部１４が測定した静止電源電流を、取得した温度に基づいて補正し、予め与えられる期待値と比較する。

このような制御により、判定部３０は、被試験デバイス２００の温度に応じて変化するリーク電流の影響を低減し、被試験デバイス２００の良否を精度よく判定することができる。

一般に、被試験デバイス２００におけるサブスレッショルドリーク電流は、被試験デバイス２００の温度、被試験デバイス２００が有するトランジスタのゲート容量、サブストレート容量等に依存する。ゲート容量、サブストレート容量は、被試験デバイス２００を生成するプロセスパラメータに依存する。このため、判定部３０は、被試験デバイス２００のロット毎、ウエハ毎に、異なる補正係数を用いてよい。当該補正係数は、例えば被試験デバイス２００と同一のプロセスによって生成されたデバイスに対して、設定ベクトルを印加し、温度を変化させて静止電源電流を測定し、温度に対する静止電源電流の変動を検出することにより、予め定めることができる。

また、温度センサ２２４は、被試験デバイス２００の略中心に一つ設けられていてよい。また、複数の温度センサ２２４が、被試験デバイス２００の内部に均等に配置されていてもよい。この場合、判定部３０は、複数の温度センサ２２４が検出する温度のうち、測定するべき回路の近傍に設けられた温度センサ２２４が検出する温度を用いて補正を行う。

図１０は、判定部３０の構成の一例を示す図である。図１０（ａ）に示す判定部３０は、比較部３２及び期待値格納部３４を有する。比較部３２は、電源電流測定部１４から静止電源電流の測定値を取得し、温度センサ２２４から当該静止電源電流を測定したときの被試験デバイスの温度を取得する。期待値格納部３４は、静止電源電流の期待値を、被試験デバイス２００の温度毎に格納する。

比較部３２は、温度センサ２２４から取得した温度に対応する期待値を、期待値格納部３４から検出し、当該期待値と静止電源電流の測定値とを比較する。比較部３２は、当該期待値と静止電源電流の測定値との差分が、予め定められた範囲内にないときに、被試験デバイス２００を不良と判定する。このような構成により、被試験デバイス２００の温度によるリーク電流の変動の影響を低減して、静止電源電流試験を精度よく行うことができる。

図１０（ｂ）に示す判定部３０は、補正部３６、比較部３２、及び期待値格納部３４を有する。期待値格納部３４は、予め定められた温度における、静止電源電流の期待値を予め格納する。補正部３６は、電源電流測定部１４から静止電源電流の測定値を取得し、温度センサ２２４から当該静止電源電流を測定したときの被試験デバイスの温度を取得する。補正部３６は、取得した静止電源電流を、当該静止電源電流を測定したときの被試験デバイス２００の温度に基づいて補正する。例えば、補正部３６は、当該予め定められた温度と、測定時の温度との差分に応じた補正係数を予め格納してよい。補正部３６は、当該予め定められた温度と、測定時の温度との差分に応じた補正係数を、取得した静止電源電流に乗算することにより、当該予め定められた温度で測定した場合に得られる電流値に補正する。

比較部３２は、補正部３６が算出した電流値と、期待値格納部３４が格納した期待値とを比較することにより、被試験デバイスの良否を判定する。このような構成によっても、被試験デバイス２００の温度によるリーク電流の変動の影響を低減して、静止電源電流試験を精度よく行うことができる。

また、被試験デバイス２００が不良である場合に検出される電流も、被試験デバイス２００の温度によって変動するため、図１０（ａ）に示した構成の場合、厳密には、期待値に対して測定値が許容される範囲は、被試験デバイス２００の温度毎に変動させるべきである。これに対し、図１０（ｂ）に示した構成の場合、予め定められた温度における測定値に補正して比較するため、期待値に対して測定値が許容される範囲は、当該温度における単一の範囲を用いればよい。このため、より精度よく被試験デバイス２００の良否の判定を行うことができる。

図１１は、被試験デバイス２００を試験する試験方法の他の例を示すフローチャートである。当該試験方法は、図９及び図１０において説明した方法と同様の方法で、被試験デバイス２００を試験する。

まず、被試験デバイス２００に、予め定められた設定ベクトルを印加する（Ｓ５００）。次に、設定ベクトルが印加された状態で、被試験デバイス２００の静止電源電流及び温度を取得する（Ｓ５０２）。そして、当該静止電源電流、当該温度、及び与えられる期待値に基づいて被試験デバイス２００の良否を判定する（Ｓ５０４）。被試験デバイス２００が不良と判定された場合、試験を終了する。

被試験デバイス２００が良品と判定された場合、試験するべき全ての設定ベクトルについて測定を行ったかを判断する（Ｓ５０６）。全ての設定ベクトルについて測定を行った場合、試験を終了する。全ての設定ベクトルについて測定を行っていない場合、次に印加するべき設定ベクトルを生成し（Ｓ５０８）、Ｓ５００からＳ５０６の処理を繰り返す。

このような試験により、全ての設定ベクトルに対して、被試験デバイス２００の温度に応じて変化するリーク電流の影響を低減し、被試験デバイス２００の良否を精度よく判定することができる。

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、特許請求の範囲の記載から明らかである。

以上から明らかなように、本発明によれば、被試験デバイスの温度に応じて変化するリーク電流の影響を低減し、被試験デバイスの良否を精度よく判定することができる。

試験装置１００の構成の一例を示す図である。被試験デバイス２００の構成の一例を示す図である。被試験デバイス２００に供給する試験パターン毎に測定される電源電流値の一例を示す図である。図３（ａ）は、順次供給される試験パターン毎の電源電流値を示し、図３（ｂ）は、測定した電源電流値を値の小さい順に整列させたものを示す。整列させた電源電流の波形を二階微分した結果の一例を示す図である。本発明の実施形態に係る、被試験デバイス２００を試験する試験方法の一例を示すフローチャートである。試験装置１００の構成の他の例を示す図である。試験装置１００の構成の他の例を示す図である。試験方法の他の例を示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る試験装置１００の構成の一例を示す図である。判定部３０の構成の一例を示す図である。被試験デバイス２００を試験する試験方法の他の例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０・・・パターン発生部、１２・・・電源、１４・・・電源電流測定部、１６・・・第１電圧制御部、１８・・・第１リーク電流検出部、２０・・・第２リーク電流検出部、２２・・・第２電圧制御部、３０・・・判定部、３２・・・比較部、３４・・・期待値格納部、３６・・・補正部、１００・・・試験装置、２００・・・被試験デバイス、２０２・・・被試験回路部、２０４・・・ｐ型電界効果トランジスタ、２０６・・・ｎ型電界効果トランジスタ、２０８・・・ｐ型ダミートランジスタ、２１０・・・ｎ型ダミートランジスタ、２１２・・・サブストレート電圧端子、２１４・・・リーク電流検出端子、２１６・・・サブストレート電圧端子、２１８・・・リーク電流検出端子、２２０、２２２・・・電源端子、２２４・・・温度センサ

Claims

被試験デバイスの静止電源電流に基づいて、被試験デバイスの良否を判定する試験装置であって、
前記被試験デバイスを駆動する電力を、前記被試験デバイスに供給する電源と、
前記被試験デバイスの回路を所定の状態に設定する設定ベクトルを、前記被試験デバイスに供給するパターン発生部と、
前記設定ベクトルにより前記被試験デバイスが前記所定の状態に設定されたときに、前記電源から前記被試験デバイスに供給される前記静止電源電流を測定する電源電流測定部と、
前記被試験デバイスの内部に設けられた温度センサから、前記被試験デバイスの温度を取得し、前記電源電流測定部が測定した前記静止電源電流、及び前記被試験デバイスの温度に基づいて、前記被試験デバイスの良否を判定する判定部と
を備え、
前記判定部は、
前記被試験デバイスの温度毎に与えられる、前記静止電源電流の期待値を予め格納する期待値格納部と、
測定した前記静止電源電流と、当該静止電源電流を測定したときの前記被試験デバイスの温度に対応する前記期待値とを比較することにより、前記被試験デバイスの良否を判定する比較部と
を有する試験装置。
前記判定部は、
前記静止電源電流と前記期待値との差分が予め定められた範囲内にない場合に、前記被試験デバイスを不良と判定する請求項１に記載の試験装置。
被試験デバイスの静止電源電流に基づいて、被試験デバイスの良否を判定する試験方法であって、
前記被試験デバイスの温度毎に与えられる、前記静止電源電流の期待値を予め格納する期待値格納段階と、
前記被試験デバイスを駆動する電力を、前記被試験デバイスに供給する電源供給段階と、
前記被試験デバイスの回路を所定の状態に設定する設定ベクトルを、前記被試験デバイスに供給するパターン発生段階と、
前記設定ベクトルにより前記被試験デバイスが前記所定の状態に設定されたときに、前記被試験デバイスに供給される前記静止電源電流を測定する電源電流測定段階と、
前記被試験デバイスの内部に設けられた温度センサから、前記被試験デバイスの温度を取得し、前記電源電流測定段階において測定した前記静止電源電流、及び前記被試験デバイスの温度に基づいて、前記被試験デバイスの良否を判定する判定段階と、
を備え、
前記判定段階においては、
測定した前記静止電源電流と、当該静止電源電流を測定したときの前記被試験デバイスの温度に対応する前記期待値とを比較することにより、前記被試験デバイスの良否を判定する試験方法。