JPH04250373A - 半導体試験装置および半導体装置の試験方法 - Google Patents
半導体試験装置および半導体装置の試験方法Info
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- JPH04250373A JPH04250373A JP3008654A JP865491A JPH04250373A JP H04250373 A JPH04250373 A JP H04250373A JP 3008654 A JP3008654 A JP 3008654A JP 865491 A JP865491 A JP 865491A JP H04250373 A JPH04250373 A JP H04250373A
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- G01R31/31937—Timing aspects, e.g. measuring propagation delay
Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
、交流特性および直流特性測定等を行なうための試験装
置に関する。より特定的には、半導体装置のピン端子に
電気的接続を行ない、試験信号の半導体装置への印加、
半導体装置からの出力信号の受信、期待値との比較およ
び信号特性の測定等を行なうピンエレクトロニクスに関
する。
試験を受ける。半導体装置の試験には、各端子の電流・
電圧などの直流(DC)特性および装置の動作周波数な
らびに動作タイミングなどの交流(AC)特性を測定す
るDC・AC特性試験と、半導体装置が設計どおりに機
能しているか否かを判定する機能試験(検証)がある。
出力伝達、全電流、消費電力などの特性が測定される。 AC特性試験においては、入力ならびに出力信号波形の
立上がりならびに立下がり時間、入出力端子間の伝搬遅
延時間、セットアップ時間、ホールド時間、最小クロッ
クパルス幅、および動作周波数などが測定される。
を与えたときに、該装置が機能に異常を示さずに動作す
るか否かを確認するために行なう試験である。機能試験
は、通常、入力端子に試験パターンを与えたときに、出
力端子に与えられるパターンを期待値パターンと比較・
照合することにより行なわれる。
装置の機能試験の概念図である。図5において、試験装
置は、試験パターンを発生するパターン発生器500と
、パターン発生器500からの試験パターンを受け、“
1”、“0”の論理信号に変換して被試験デバイス50
2の入力端子510へ印加するテストパターン印加装置
501と、被試験デバイス502からの出力信号を受け
て論理信号に変換する出力パターン弁別回路504と、
パターン発生器500で発生された入力試験パターンに
対応する出力パターンの期待値を記憶する期待値パター
ン記憶回路505と、出力パターン弁別回路504の出
力と期待値パターン記憶回路505との出力を比較する
比較回路506と、比較回路506の出力に応答して被
試験デバイス502が正常に動作しているか否かを判別
する良否判定回路507を含む。被試験デバイス502
の電源ピン端子には所定の電源503から動作電源電圧
が印加され、また被試験デバイス502の接地端子は接
地電位GNDに接続される。このような半導体装置の機
能試験を実現する方法は種々創案されており、またテス
トパターンの発生に関しても、最も効率的に故障検出率
の高い試験パターンを作成する方法が創案されている。
例を示す図であり、試験パターン蓄積法を概念的に示す
図である。図6において、試験システムは、論理シミュ
レータなどから構成される試験パターン発生器550と
、この試験パターン発生器550からの入力試験パター
ンと期待出力パターンを受け、被測定デバイス560へ
入力試験パターンを印加し、被測定デバイス560から
の出力応答パターンをこの期待出力パターンと比較する
ことにより被測定デバイス560の良否を判定する試験
装置551を含む。試験装置551は、入力試験パター
ンを格納するメモリ555と、試験パターン発生器55
0からの期待出力パターンを格納するメモリ556と、
被測定デバイス560からの出力応答パターンとメモリ
556の期待出力パターンとを比較する比較器557を
含む。
法においては、入力試験パターンと期待出力パターンと
が予め試験パターン発生器550により作成される。こ
の予め作成された入力試験パターンおよび期待出力パタ
ーンはLSIテスタなどの試験装置551内のメモリ5
55および556に格納される。試験時において、この
メモリ555の入力試験パターンを被測定デバイス56
0に印加する。被測定デバイス560はこの入力試験パ
ターンに従ってある動作を実行し、該動作結果を示す出
力信号を出力応答パターンとして出力する。試験装置5
51に含まれる比較器557はこの被測定デバイス56
0からの出力応答パターンをメモリ556に格納されて
いる期待出力パターンと比較する。この期待出力パター
ンと出力応答パターンとが一致すれば被測定デバイス5
60は正常に動作していると判定される。不一致の場合
には、この被測定デバイス560には故障箇所が存在す
ると判定される。この試験パターン発生器550により
発生された入力試験パターンを解析することにより故障
診断(故障箇所の解析等)も行なうことができる。
バイスへ直接信号を印加しかつそこから信号を受信する
ためのピンエレクトロニクスと呼ばれるカード(基板)
が被測定半導体装置の各ピン端子に対し1対1対応でテ
ストヘッド内に実装される。このピンエレクトロニクス
は半導体装置の機能試験のみならずDC・AC特性試験
においても用いられる。
般的なピンエレクトロニクス回路の概略的構成を示す図
である。図7において、ピンエレクトロニクス回路20
0は、被試験半導体装置(以下、単にLSIと称す)2
06に試験パターンに従って電圧波形を印加するドライ
バ201と、LSIからの出力信号を受け、その出力信
号の論理値が“1”であるか“0”であるかを判定する
コンパレータ202を含む。ピンエレクトロニクス20
0はさらに、ドライバ201の出力をノード208へ接
続するスイッチング素子205aと、ノード208とコ
ンパレータ202の入力とを接続するスイッチング素子
205bを含む。スイッチング素子205aおよび20
5bは、ともに図示しない制御回路からの制御信号によ
り、いずれか一方が導通状態となる。ピンエレクトロニ
クス回路200のノード208は伝送線路203を介し
てLSI206の端子207へ接続される。この端子2
07は信号出力端子および信号入力端子のいずれであっ
てもよく、また信号入力および出力をともに行なう端子
であってもよい。
、ノード208にスイッチング素子205cを介して接
続される抵抗204を含む。LSI206の出力バッフ
ァの出力抵抗と伝送線路203の特性インピーダンスに
ミスマッチが生じた場合、このノード208において信
号波形にアンダーシュートおよびオーバーシュートを伴
う反射が発生する。このような反射を抑制するために、
終端抵抗として抵抗204が設けられる。次に動作につ
いて説明する。
端子の場合、ピンエレクトロニクス回路200に含まれ
るスイッチング素子205aのみが図示しない制御回路
の出力に応答してオン状態とされ、ドライバ201の出
力をノード208へ接続する。ドライバ201の入力へ
は、テストパターンに従った電圧信号が与えられる。ド
ライバ201はこのテストパターンに応じた電圧波形を
ノード208および伝送線路203を介してLSI20
6のピン端子207へ印加する。LSI206は、この
ピン端子207へ与えられた電圧信号に従って動作する
。
端子の場合、ピンエレクトロニクス回路200に含まれ
るスイッチング素子205bのみがオン状態とされる。 コンパレータ202は、LSI206のピン端子207
からの出力信号を伝送線路203を介して受け、この出
力信号を論理“1”および“0”の信号に変換する。こ
のとき、コンパレータ202へは、このLSI206の
期待出力電圧(VOH,VOL)が基準値として与えら
れ、これに従ってこのLSI206からの出力信号の論
理の弁別を行なっている。このコンパレータ202によ
り発生された論理信号は出力期待値パターンと比較され
、この比較結果に従ってLSI206の良/不良が判定
される。
いる。またLSI206はその出力部に、図8に示すよ
うな出力バッファ回路を備えている。
す図である。図8において、LSI206は、所定の機
能を実行する内部回路250と、この内部回路250か
らの出力信号をバッファ処理してピン端子207へ伝達
する出力バッファ回路251を含む。出力バッファ回路
251は、動作電源電位Vccと他方電源電位Vssと
の間に相補接続されたpチャネルMOS(絶縁ゲート型
)トランジスタPTおよびnチャネルMOSトランジス
タNTを含む。このトランジスタPTおよびNTはオン
状態のときに存在する抵抗成分(オン抵抗)Rを備える
。
、LSI206のピン端子207における出力インピー
ダンスとして寄与する。LSI206のピン端子207
の出力インピーダンスと伝送線路203のインピーダン
スとがミスマッチングした場合、ノード208において
は信号の反射が生じ、この信号にオーバーシュートおよ
びアンダーシュートが発生する。また、たとえLSI2
06のピン端子207の出力インピーダンスと伝送線路
203にインピーダンスが整合しており反射が生じない
場合においても、伝送線路203に浮遊容量および寄生
インダクタンスが存在するため、ノード208において
は信号のリンギングが発生する。このような信号の反射
およびリンギングを抑制するために、ピン端子207が
信号出力端子の場合、スイッチング素子205bのみな
らずスイッチング素子205cもオン状態とされ、ノー
ド208へ抵抗204が終端抵抗として接続される。 この終端抵抗204の機能について以下に簡単に説明す
る。
接続形態を示す図である。図9において、LSI206
のピン端子207が伝送線路203を介してコンパレー
タ202に接続される。この図9に示す接続形態におい
て、ピン端子207の出力インピーダンス(出力抵抗)
が伝送線路の特性インピーダンスよりも小さい場合には
、コンパレータ202の入力ノード208において信号
のアンダーシュートおよびオーバーシュートが生じる。 すなわち、コンパレータ202は高入力インピーダンス
を有しており、ピン端子207から伝送線路203を介
してノード208へ伝達された電圧信号はこのコンパレ
ータ202の入力端で全反射する。今、ピン端子207
の出力インピーダンス(出力抵抗)をZ、伝送線路20
3の特性インピーダンスをZ0、ピン端子207へ与え
られる出力電圧をV、ノード208の電圧をVcとする
と、以下の関係式が得られる。
18】ピン端子207の出力インピーダンスZが伝送線
路203の特性インピーダンスZ0よりも小さければ、
Vc>Vとなる。すなわち、コンパレータ202の入力
ノード208における電圧信号振幅がピン端子207の
電圧信号の振幅よりも大きくなり、コンパレータ入力ノ
ード208において電圧信号のアンダーシュートおよび
オーバーシュートが生じる。このノード208における
アンダーシュート発生の態様を図10に示す。
ド208においてアンダーシュートが発生した場合の信
号波形を模式的に示す図である。図10においては、ピ
ン端子207からの出力信号のHレベルは5V、Lレベ
ルは0Vの場合を示している。この電圧信号波形209
においてアンダーシュートが発生した場合ノイズの原因
となり、コンパレータ202において正確な論理信号に
変換することができなくなるという問題が生じる。また
、LSI206の出力信号波形の立下がり時間および立
上がり時間などのAC特性を測定する場合においてタイ
ミングエラーが生じ、正確な測定を行なうことができな
くなる。また、このLSI206の機能試験時において
、正確な測定をするためには、このようなリンギングが
抑制された状態において信号を測定する必要があり、高
速で機能検証を行なうことができなくなるという問題が
生じる。
るオーバーシュート、アンダーシュートおよびリンギン
グを抑制する方法として抵抗終端方法が用いられる。こ
の抵抗終端方法においては、図7に示すスイッチング素
子205cがオン状態とされ、ノード208と電位Vs
sとの間に抵抗204が接続される。
ピンエレクトロニクスとLSIとの接続形態を示す図で
ある。図11において、ノード208と電源電位Vss
(通常接地電位0V)との間に抵抗204が接続される
。抵抗204の抵抗値をRTとする。LSI206のピ
ン端子207には、図8に示す出力バッファ回路251
に含まれるトランジスタPTおよびNTのオン抵抗に起
因する出力抵抗Rが存在する。ここで図11においては
、動作電源電位Vccに接続されるpチャネルMOSト
ランジスタPT(図8参照)のオン抵抗Rのみを示して
いる。
08における電圧波形を示す図である。図12において
は、抵抗終端を行なわない場合のノード208における
歪んだパルス波形209(図10参照)をも併せて示し
ている。ピン端子207に現われる信号の論理が“1”
のとき、コンパレータ202が検出する電圧(ノード2
08の電圧)は、伝送線路203の直流抵抗成分を無視
すると、Vcc・RT/(R+RT)で与えられる。こ
のように抵抗204を用いて伝送線路を終端することに
よりノード208へ与えられる電圧は分圧されることに
なり、ノード208におけるアンダーシュート、オーバ
ーシュートおよびリンギングの発生を抑制することがで
きる。
用いる抵抗終端方法において得られるコンパレータ20
2の入力ノード208における電圧波形210は、この
ような終端抵抗を接続していない状態におけるノード2
08の信号波形209に比べて非常にきれいな波形とな
っている。
SI206の出力が論理“1”のとき、抵抗204を流
れる電流はVcc/(R+RT)で与えられる。
子207へ出力する場合、図8に示すnチャネルMOS
トランジスタNTがオン状態となり、pチャネルMOS
トランジスタPTはオフ状態となるため、図11に示す
抵抗Rが電位Vss(0V)に接続され、ノード208
の電圧はVss(0V)となり、抵抗204に流れる電
流も0mAとなる。
ンダーシュートおよびリンギングの発生を抑制する方法
として用いられる従来の抵抗終端方法においては、LS
I206の出力論理が“1”のとき終端抵抗204に電
流が流れる。この電流は、LSI206内部の出力バッ
ファ回路251(図8参照)の電源ラインから出力トラ
ンジスタを介して供給される。このため、LSI206
の内部に過大な電流が流れることになり、LSI206
の内部配線のエレクトロマイグレーションの問題が生じ
、LSIの信頼性を低下させる。
伝送線路におけるRC遅延が大きくなり、ノード208
における信号波形の立上がりおよび立下がりの時間すな
わち時定数が大きくなり、出力信号波形がなまるという
問題が生じる。このように出力信号波形になまりが生じ
た場合、LSI206を実際の動作クロック周波数で動
作させても、所定のタイミングで正確な出力信号を得る
ことができず、正確な機能試験を行なうことができない
という問題が生じる。また、同様にDC・AC特性測定
においても、正確な測定ができなくなるという問題が生
じる。また、このような出力信号波形のなまりを考慮し
て、測定タイミングをずらせて機能試験を行なった場合
、高速でLSIの機能試験を実行することができず、試
験時間が長くなるという問題が生じる。このような問題
はLSIが高速かつ多ピン化するにつれてより大きな問
題となる。
試験装置の有する欠点を除去し、高速かつ正確にLSI
の機能検証およびDC・AC特性測定を実行することの
できる半導体試験装置を提供することである。
験装置は、被試験半導体装置からの出力信号を伝送線路
を介してその入力に受け、該出力信号の論理値を判別す
る判別手段と、基準電圧を発生する手段と、判別手段の
入力電圧と基準電圧とを比較し、該比較結果に従って伝
送線路へ電流を供給する手段とを含む。
入および伝送線路からの電荷の放出両方の動作を含む。
伝送線路への電荷の供給を行なう。この電荷の供給は伝
送線路におけるオーバーシュートおよびアンダーシュー
トを補償するように行なわれる。このオーバーシュート
およびアンダーシュートの発生の可能性は電流供給手段
における基準電圧との比較により弁別される。これによ
り、伝送線路においてオーバーシュート、アンダーシュ
ートおよびリンギングの発生が抑制される。また終端抵
抗は設ける必要がないので、被試験半導体装置に過大電
流が流れることもない。
エレクトロニクスの回路構成を示す図である。図1にお
いて図7に示す従来の回路成分と対応する部分には同一
の参照番号を付している。図1において、この発明に従
うピンエレクトロニクス回路1は、従来と同様のドライ
バ201、コンパレータ202および抵抗204に加え
て、ノード208の電圧に応じて電流を供給する電流供
給回路2と、電流供給回路2の電流供給動作を制御する
スイッチ制御回路4を含む。電流供給回路2の出力ノー
ドはスイッチング素子3を介してノード208へ接続さ
れる。伝送線路203には浮遊容量150が付随してい
る。
オーバーシュートの発生を防止するための第1の電流供
給回路5と、ノード208におけるアンダーシュートの
発生を防止するための第2の電流供給回路6と、ノード
208の電圧に応じて第1および第2の電流供給回路5
および6の各々の電流供給経路を切換えるダイオードブ
リッジ7を含む。
ト抑制用の基準電圧を発生する第1の基準電圧源8と、
第1の基準電圧8をダイオードブリッジ7へ接続するた
とえばNPNバイポーラトランジスタからなる高速のス
イッチング素子9と、スイッチ制御回路4からの制御信
号に応答してオン状態となり、ダイオードブリッジ7の
ノードN1を第1の定電流源14へ接続するたとえばN
PNバイポーラトランジスタからなる高速のスイッチン
グ素子10および11と、第1の基準電圧源8をスイッ
チ制御回路4からの制御信号に応答して第1の定電流源
14へ接続するたとえばNPNバイポーラトランジスタ
からなる高速のスイッチング素子12を含む。第1の定
電流源14は、ノード208においてオーバーシュート
が生じた場合に、このノード208のオーバーシュート
を抑制するようにノード208を介して伝送線路203
(浮遊容量150)へ電流を供給する。
おけるアンダーシュートに対する基準電圧を発生する第
2の基準電圧源16と、スイッチ制御回路4からの制御
信号に応答して、第2の基準電圧源16をダイオードブ
リッジ7へ接続するたとえばNPNバイポーラトランジ
スタからなる高速スイッチング素子17と、ノード20
8においてアンダーシュート発生時に電流を供給するた
めの第2の定電流源21と、スイッチ制御回路4からの
制御信号に応答してオン状態となり、第2の定電流源2
1をダイオードブリッジ7へ接続するたとえばNPNバ
イポーラトランジスタからなる高速スイッチング素子1
8および19と、スイッチ制御回路4からの制御信号に
応答してオン状態となり、第2の定電流源21と第2の
基準電圧源16とを接続するたとえばNPNバイポーラ
トランジスタからなる高速のスイッチング素子20を含
む。
ードN1との間にノードN4から順方向に接続されるダ
イオード15aと、ノードN2とノードN1との間にノ
ードN2から順方向に接続されるダイオード15bと、
ノードN3とノードN2との間にノードN3から順方向
に接続されるダイオード15cと、ノードN3とノード
N4との間にノードN3から順方向に接続されるダイオ
ード15dを含む。ダイオードブリッジ7は、基準電圧
源8または16が与える基準電圧とノード208の電圧
とに応じて定電流源21または14の電流経路を切換え
る。
験プログラムまたは試験パターンの情報に従って各スイ
ッチ205a,205b,205c、10,11,12
,18,19および20の動作を制御する制御信号を発
生する。すなわち、試験プログラムまたは試験パターン
には、ピン端子207が信号出力端子となるか否か、ピ
ン端子207からの出力信号が論理“1”となるか“0
”となるかの期待値パターンなどの情報が含まれる。こ
のような期待値パターンに従って、ノード208におい
てオーバーシュートが生じる可能性があるかおよびアン
ダーシュートが生じる可能性があるかを知ることができ
る。次に動作について説明する。
流値、基準電圧源8および16の基準電圧について説明
を容易にするために具体的な値の例を挙げる。
る第1の電流供給回路5において、第1の定電流源14
が供給する電流を−数10mAとし、第1の基準電圧源
8には電源電圧5Vで動作するCMOS構成のLSIの
場合、このLSI206の出力電圧よりも0.5V高い
5.5Vを設定する。この0.5Vは、ダイオードブリ
ッジ7におけるダイオードのオン抵抗による電圧降下を
考慮に入れるためである。
回路6においては、第2の定電流源21が供給する定電
流が数10mA、第2の基準電圧源16が供給する基準
電圧をLSI206がCMOS構成の場合にその電源電
位Vss(0V)よりも0.5V低い−0.5Vに設定
される。
21および基準電圧源8、16はハードウェア構成とさ
れており、その供給電流および基準電圧は固定されてい
るように示されている。しかしながら、半導体試験装置
においてはDC特性測定などのための電圧/電流供給装
置構成が含まれており、各定電流および基準電圧は半導
体試験装置においてプログラムなどによりソフトウェア
的に設定される。これによりLSI206がMOS構成
の場合、TTL構成の場合、ECL構成の場合いずれの
場合においても適切な定電流および基準電圧を容易に設
定することができる。LSI206は、MOSトランジ
スタにより構成されてもよく、バイポーラトランジスタ
で構成されてもよく、この両者を含むBiCMOS構成
のいずれであってもよい。
17,18,19および20の動作制御は、LSI20
6の試験記述をするプログラム言語またはテストパター
ンにより行なわれる。すなわち、プログラム言語または
テストパターンにより、LSI206のピン端子207
が出力状態であるか入力状態であるか否かを示す入出力
状態パターンおよび出力期待値パターンに従ってスイッ
チング制御回路4が必要な制御信号を発生する。
論理“0”に変化するときに発生するアンダーシュート
を伴った反射を抑制するための動作について説明する。 このとき、LSI206のピン端子207は出力状態で
ある。LSI206の試験記述をするプログラム言語ま
たはテストパターンにおいてはこのピン端子207が出
力状態であることを示す情報が書かれている。この情報
に従ってスイッチ制御回路4はまずスイッチング素子2
05bをオン状態とし、ピン端子207を伝送線路20
3およびノード208を介してコンパレータ202に接
続する。ピン端子207が出力状態のとき、ノード20
8にはアンダーシュートが発生する可能性があり、伝送
線路203の浮遊容量150へ電流を供給する必要があ
る。このため、スイッチ制御回路4はピン端子207の
出力状態を示す情報に従ってスイッチング素子3をオン
状態とする。これにより、ダイオードブリッジ7のノー
ドN4がノード208へ接続される。
から論理“0”に立下がったことをテスタ(半導体試験
装置)で検証するために、LSI206の出力信号期待
値が論理“0”であることを示しかつこの論理“0”の
信号とLSI206の出力信号の比較を示す試験パター
ンが与えられている。たとえば試験パターンにピン端子
207が出力状態にありかつ期待値パターンに“L”と
書かれていれば、スイッチ制御回路4は、この情報に従
って高速スイッチング素子17、18、19および12
をオン状態に設定する。このとき高速スイッチング素子
9、10、11および20はオフ状態に維持される。オ
ーバーシュート対策用の第1の電流供給回路5において
高速スイッチング素子12がオン状態とされるのは、第
1の基準電圧源8と第1の定電流源14とを接続し、第
1の定電流源14に電流経路を与えるためである。
ることにより第2の基準電圧源16はダイオードブリッ
ジ7に接続される。ダイオードブリッジ7のノードN2
へはこの第2の基準電圧源16が与える−0.5Vの基
準電圧が与えられる。第2の定電流源21は、スイッチ
ング素子19、18、ダイオード15c、スイッチング
素子17および第2の基準電圧源16の経路で正常時に
は電流を供給する。
となった場合を考える。このとき、ノードN4の電圧は
ノードN2の電圧よりも低くなるため、第2の定電流源
21からの電流はスイッチング素子19、18およびダ
イオード15d、スイッチング素子3を介してノード2
08へ伝達される。このノード208へ第2の定電流源
21から供給された電流は伝送線路203の浮遊容量1
50を充電し、このノード208におけるアンダーシュ
ートの電位を上昇させる。
ると、ダイオード15dがオフ状態となり、第2の定電
流源21からの電流はダイオード15cを介してスイッ
チング素子17および第2の基準電圧源16へ流れる。 この上述の動作により、ノード208におけるアンダー
シュートの発生を抑制することができる。
ラム言語またはテストパターン(入出力パターンおよび
期待値パターン)に従ってスイッチ制御回路4の制御の
下に、スイッチング素子9,10,11および20がオ
ン状態、スイッチング素子12,17,18および19
がオフ状態に設定される。アンダーシュート抑制用の第
2の電流供給回路6において、スイッチング素子20が
オン状態とされるのは、第2の定電流源21と第2の基
準電圧源16とを接続し、第2の定電流源21の電流が
流れる経路を与えるためである。
5.5Vに設定されている。ノード208の電圧が+5
.5Vよりも低いとき、ダイオード15aはオフ状態に
あり、第1の基準電圧源8からの電流はダイオード15
b、スイッチング素子10,11を介して第1の定電流
源14へ流れる。
くなったとき、ノードN4の電圧はノードN2の基準電
圧よりも高くなる。このとき、ダイオード15aがオン
状態となり、ノード208へは、ダイオード15a、ス
イッチング素子10および11を介して第1の定電流源
14から電流が供給される。すなわち、この場合、ノー
ド208から電流が引抜かれる。これにより、ノード2
08のオーバーシュート電位は低下し、このノード20
8におけるオーバーシュートの発生が抑制される。
供給する電流値Iの設定値は、以下の式から求められる
。
こで、Cは伝送線路203全体に付随する浮遊容量(図
1においては容量150で示される)、RはLSI20
6の出力抵抗、Z0は伝送線路203の特性インピーダ
ンス、V0はLSIの出力電圧、Tは伝送線路203の
往復遅延時間である。
206からの出力信号の往復時間中にこの伝送線路20
3の浮遊容量Cが過剰にこのノード208における反射
により電流供給されるのを防止するように電流供給回路
5および6で電流を供給すればよい。
=60pF、T=6nS、Z0=100Ω、V0=5V
、R=20Ωとすると、電流Iは33mAとなる。した
がって、上述の条件の場合、第1および第2の定電流源
14および21の供給電流をそれぞれ−33mA、+3
3mAと設定すれば、伝送線路203におけるオーバー
シュート、アンダーシュートを抑制することができる。
ータを図2に示す。図2は、LSI206からの出力信
号波形が論理“1”から論理“0”に遷移する場合に発
生するアンダーシュートを伴った反射に対して電流注入
を行なった際のコンパレータ202の検出波形(ノード
208における電圧波形)を示す図である。図2におい
て横軸は時間(単位ナノ秒)であり、縦軸は電圧(単位
V)を示す。
gそれぞれは伝送線路に対する注入電流値を0、1、5
、10、20、30、39mAとしたときのノード20
8の電圧波形を示している。図2において明らかなごと
く、注入電流値を0mAから大きくするほどこの波形の
歪みが小さくされている。ここで注入電流値30mAで
リンギングの発生がほぼ抑制され、注入電流値が39m
Aの場合に再びリンギングが少し生じ出しているのが、
このアンダーシュート用の電流供給回路6からの過剰な
電流供給に起因している。ここで、図2においては、L
SI206はMOS構成であり、そのHレベルが6V、
そのLレベルが0Vの場合が示されている。
発生した場合、コンパレータ202の入力端(ノード2
08)における電圧と基準電圧源16が与える基準電圧
との大小により、第2の定電流源21からの電流が伝送
線路203へ流れるかまたは基準電圧源16へ流れる。 この電流経路の切換えはダイオードブリッジ7により行
なわれる。
8)の電圧が基準電圧源16が与える基準電圧よりも低
い場合には、第2の定電流源21に設定された電流が高
速スイッチング素子19、18、ダイオード15dを介
して伝送線路203へ流れ込む。コンパレータ202の
入力端(ノード208)の電圧が基準電圧源16が与え
る基準電圧よりも高くなれば、第2の定電流源10、2
1の供給する電流は高速スイッチング素子19、18お
よびダイオード15cを介して第2の基準電圧源16へ
流れ込む。このとき、コンパレータ202の入力端(ノ
ード208)の電圧が第2の基準電圧源16が与える基
準電圧よりも高い場合には伝送線路には電流が供給され
ない。アンダーシュートが生じている間、伝送線路20
3の浮遊容量150へ電流が供給され、基準電圧源16
の設定する基準電圧よりも高くなってくると、伝送線路
203への電流供給動作が停止される。この場合、電流
供給回路6の電流供給動作は伝送線路に分布する容量の
電荷を打消すように機能するだけであり、LSI206
に対する影響は存在しない。
生じた場合においても、同様にこのオーバーシュート対
策用の電流供給回路5において同様の動作が行なわれる
。したがって、このオーバーシュート発生時においても
、伝送線路203の寄生容量(浮遊容量)150の過剰
電荷を打消す方向に電流が供給されるだけであり、LS
I206に対する影響は存在しない。
が設けられているが、この終端用抵抗204はスイッチ
ング素子205cが常時オフ状態とされるため、特に設
けなくてもよい。
機能的構成を示すブロック図である。図3においてスイ
ッチ制御回路4は、試験パターン発生器410からの試
験パターンを受け、半導体装置の端子207が入力状態
となるか出力状態となるかを判別する入出力判別回路4
01と、入出力判別回路401からの判別結果に従って
、試験パターン発生器410からの試験パターンに含ま
れる出力期待値を記憶する出力期待値記憶回路402と
、入出力判別回路401および出力期待値記憶回路40
2からの信号に応答して各スイッチを制御する信号を発
生する制御信号発生回路403を含む。このスイッチ制
御回路4は、入出力判別回路401の制御の下に、試験
パターン発生器410から発生された試験パターンのう
ち入力パターンを弁別してドライバ201へ印加する入
力パターン生成回路411を含んでもよい。
試験パターンとしては種々のものが利用可能である。こ
のような試験パターンの1つに、期待値パターン(入力
パターンと出力パターンを含む)とI/Oパターン(各
期待値パターンのデータが入力であるか出力であるかを
示すパターン)とマスクパターン(期待値パターンをド
ントケア状態に設定するパターン)とからなる試験パタ
ーンがある。この場合、入出力判別回路401はI/O
パターンを見ることにより期待値パターンから出力期待
値および入力パターンを弁別する。出力期待値記憶回路
402はこの入出力判別回路401からの信号に応答し
て期待値パターンを出力期待値として格納する。入出力
判別回路401はまたマスクパターンをも観察し、この
期待値パターンがドントケア状態であるか否かをも判別
する。制御信号発生回路403はこの入出力判別回路4
01からの判別結果および出力期待値記憶回路402に
格納される出力期待値に応答して、各スイッチング素子
の制御を行なうための信号を発生する。
態を示しており、かつ出力期待値が“L”の場合、ノー
ド208においてはアンダーシュートが発生する可能性
がある。このとき、制御信号発生回路403はアンダー
シュート用の電流供給回路6を機能させるように制御信
号を発生する。また入出力判別回路401が出力状態を
示しており、かつ出力期待値記憶回路402に含まれる
出力期待値が“H”のとき、オーバーシュートが発生す
る可能性があると判断し、制御信号発生回路403はオ
ーバーシュート用の電流供給回路5を動作させる。
試験パターンが、1つのデータが、ドライバ駆動をする
か否か、コンパレータの期待値、ドライバへの印加デー
タ、コンパレータのマスクおよびハイインピーダンスの
期待値を含むデータパターンとして与えられる場合、こ
のデータは複数ビットからなるが、この場合、所定のビ
ットを見ればピン端子207が入力状態となるか出力状
態となるか、およびコンパレータの入力にアンダーシュ
ートが発生するかまたはオーバーシュートが発生するか
を識別することができる。このような試験パターンの構
成においても、したがって制御信号発生回路403から
は伝送線路203におけるアンダーシュート、オーバー
シュートの発生を抑制するように制御信号を発生するこ
とができる。このようなテストパターンがデータ・スト
リームとして与えられる場合各データの所定ビットがそ
れぞれ入出力判別回路401、出力期待値記憶回路40
2および入力パターン発生回路411へ伝えられる。
レクトロニクス回路の構成を示す図である。図4におい
て、ピンエレクトロニクス回路1は、ドライバ201、
コンパレータ202に加えて、アンダーシュート抑制用
の電流供給回路101と、オーバーシュート抑制用の電
流供給回路100と、半導体装置のボード実装レベルで
の試験時において半導体装置の出力にテスト用電流負荷
を与える擬似負荷を構成するダイナミックロード回路1
02を含む。
は、スイッチング素子104にそのカソードが接続され
、そのアノードがノードN10に接続されるダイオード
114aと、そのアノードがノードN10に接続され、
そのカソードがノードN11に接続されるダイオード1
14bと、アンダーシュート時の基準電圧を与える基準
電圧源107と、ノード208へスイッチ104を介し
てアンダーシュート防止用の電流を供給する定電流源1
10を含む。ダイオード114aとダイオード114b
とはダイオードブリッジ114を構成する。電流供給回
路101はさらに、スイッチ制御回路4からの制御信号
に応答してオン状態となり、ノードN10を定電流源1
10へ接続するたとえばNPNバイポーラトランジスタ
からなる高速スイッチング素子118と、スイッチ制御
回路4からの制御信号に応答してオン状態となりノード
N11を定電流源110へ接続するたとえばNPNバイ
ポーラトランジスタからなる高速スイッチング素子11
9を含む。この基準電圧源107が与える基準電圧およ
び定電流源110が供給する定電流は図1に示す電流供
給回路6に含まれる基準電圧源16および定電流源21
のそれと同様である。
は、そのアノードがノードN21に接続され、そのカソ
ードがノードN20に接続されるダイオード113aと
、そのアノードがスイッチング素子103に接続され、
そのカソードがノードN20に接続されるダイオード1
13bと、オーバーシュートに対する基準電圧を与える
基準電圧源106と、オーバーシュート防止用の電流を
供給する定電流源109を含む。ダイオード113aお
よびダイオード113bはダイオードブリッジ113を
構成する。基準電圧源106および定電流源109が与
える基準電圧および定電流はそれぞれ図1に示す基準電
圧源8および定電流源14のそれと同様である。基準電
圧源106の一方電極はノードN21に接続される。電
流供給回路100はさらに、スイッチ制御回路4からの
制御信号に応答してオン状態となり、ノードN21を定
電流源109へ接続するたとえばNPNバイポーラトラ
ンジスタからなる高速スイッチング素子116と、スイ
ッチ制御回路4からの制御信号に応答してオン状態とな
りノードN20を定電流源109へ接続するたとえばN
PNバイポーラトランジスタからなる高速スイッチング
素子117を含む。
圧を発生する基準電圧源108と、ノード208に現わ
れる信号が論理“0”のときの負荷電流を供給する定電
流源111と、ノード208に現われる信号が論理“1
”のときに電流負荷を与える定電流源112と、ノード
208に現われる電圧に応じて電流経路を切換えるダイ
オードブリッジ115と、スイッチ制御回路4からの制
御信号に応答してオン状態となり、ノード208に現わ
れる信号電圧の論理に応じてそれぞれオン・オフ状態に
設定されるたとえばNPNバイポーラトランジスタから
なる高速スイッチング素子120,121,122およ
び123を含む。
装置206が所定の電流駆動能力を有しているか否かを
測定するときにこの半導体装置206に対し電流負荷を
与える。すなわち半導体装置206がCMOS構成の場
合、ボード実装レベルにおいてはこの半導体装置の出力
の相手側には負荷が設けられていない。このため、擬似
的にこのダイナミックロード回路102を駆動すること
により半導体装置206に対して電流負荷を与える。た
とえば半導体装置がMOS構成の場合、仕様値としては
、その信号が“H”のときすなわち電圧レベルが4.5
Vないし5Vのときに1mAの電流駆動能力を有しかつ
その電圧信号が“L”のとき、すなわち電圧値が0ない
し0.8Vの範囲で4mAの電流駆動能力を満たしてい
ることが必要とされる。このような電流駆動能力を測定
するためにダイナミックロード回路102が設けられる
。このダイナミックロード回路102については、電流
源111がたとえば4mAの定電流を供給し、定電流源
112が−1mAの定電流を供給する。基準電圧源10
8は、このときMOSレベルの中間電位2.5Vにたと
えば設定される。ノード208の電位が基準電圧源10
8の設定する基準電圧よりも高くなったときにはダイオ
ードブリッジ115の機能により高速スイッチング素子
122を介して定電流源112へ電流が供給される。 ノード208の電圧が基準電圧源108の与える基準電
圧よりも低いときには、ダイオードブリッジ115の機
能により、高速スイッチング素子120を介して定電流
源111より電流が供給される。高速スイッチング素子
120とスイッチング素子123が同時にオン状態とな
り、スイッチング素子121とスイッチング素子122
が同時にオン状態となる。スイッチング素子120とス
イッチング素子122は相補的にオン状態となる。その
ダイナミックロード回路102の動作自体は本発明によ
るオーバーシュートおよびアンダーシュートの抑制動作
に対しては直接影響を及ぼさないために詳しくは説明し
ない。
の動作について電流供給回路100および101の動作
のみを説明する。ノード208にオーバーシュートが発
生する可能性のあるとき、すなわち半導体装置206か
らの出力信号の期待値が“H”のとき、スイッチ制御回
路4からの制御信号D,Eに応答してスイッチング素子
103がオン状態とされ、スイッチング素子104はオ
フ状態とされる。これにより電流供給回路100がノー
ド208へ接続される。このときまたスイッチング素子
117がオン状態、スイッチング素子116がオフ状態
に設定される。これにより、ダイオードブリッジ113
のノードN20は定電流源109へ接続される。
設定する基準電圧よりも高くなった場合、ダイオード1
13bがオン状態となり、ダイオード113aはオフ状
態となる。これに応答して、ノード208、スイッチン
グ素子103、ダイオード113b、スイッチング11
7および定電流源109の経路で電流が流れる。これに
より、ノード208の電位が下降する。ノード208の
電圧が基準電圧源106が与える基準電圧よりも低くな
ると、ダイオード113bがオフ状態、ダイオード11
3aがオン状態となり、基準電圧源106、ダイオード
113a、トランジスタスイッチング素子117および
定電流源109の経路で電流が流れる。
トランジスタ118がオフ状態、スイッチング素子11
9がオン状態に設定されており、定電流源110へは基
準電圧源107から電流が供給されている。
る可能性のある場合には、スイッチング素子103がオ
フ状態、スイッチング素子104がオン状態に設定され
る。また、スイッチング素子118がオン状態、スイッ
チング素子119がオフ状態とされる。電流供給回路1
00においてはスイッチング素子116がオン状態、ス
イッチング素子117がオフ状態に設定される。ノード
208の電圧が基準電圧源107が与える基準電圧より
も低くなると、ダイオード114aがオン状態となり、
一方ダイオード114bがオフ状態となり、ノード20
8へスイッチング素子104、ダイオード114a、ス
イッチング素子118を介して定電流源110から電流
が供給される。ノード208の電圧が基準電圧源107
が与える基準電圧よりも高くなると、ダイオード114
aがオフ状態となり、基準電圧源107からの電流がダ
イオード114b、スイッチング素子118および定電
流源110の経路で流れる。
ト抑制用およびオーバーシュート抑制用の電流供給回路
を設ける構成としても、スイッチング素子は高速動作を
しており、高速でノード208におけるアンダーシュー
ト、およびオーバーシュートの発生を抑制することがで
きる。
3の特性インピーダンスが被試験半導体装置206の出
力インピーダンスよりも大きいときにノード208にお
いて信号の反射に起因するオーバーシュートおよびアン
ダーシュートの抑制を問題としている。しかしながら、
これらの電流供給回路は、伝送線路203のインピーダ
ンスミスマッチングに起因して生じる反射の場合のみな
らず、この伝送線路203に集中定数的に分布する電気
特性(L(インダクタンス)、R(抵抗)およびC(キ
ャパシタンス))に起因するリンギングに対しても同様
に有効に機能し、このリンギングの発生を抑制すること
ができる。
は、論理回路に限定されず、記憶装置などであってもよ
く、一般に、装置の完成後試験を受けるものであればい
ずれのものであってもよい。またその構成要素としては
、MOSトランジスタに限定されず、バイポーラトラン
ジスタ、バイポーラトランジスタとMOSトランジスタ
両者を含むBiCMOS構成のいずれであってもよい。
半導体装置の出力信号の論理判定手段の入力の電圧を基
準電圧と比較し、この比較結果に応じて判別手段の入力
へ電流を供給するように構成したため、伝送線路に発生
するオーバーシュート、アンダーシュート、リンギング
の発生を確実に抑制することができる。
ンギングの発生を確実に抑制することができるため、ク
ロストークなどのノイズの発生を抑制することができ、
正確かつ確実に高速で半導体装置の試験を容易に行なう
ことができる。
び基準電圧は、ダイナミックロード回路に含まれる定電
流源および基準電圧源と同様プログラミングでそれぞれ
電流値および電圧値を設定することができるとともに終
端抵抗を設ける必要がなく、終端抵抗等を付加するなど
のボード上でのはんだ付け作業などを行なう必要はなく
、作業工程を増加させることなく確実に半導体装置の試
験および特性測定を行なうことのできる簡易な回路構成
の半導体試験装置を得ることができる。
電圧源の設定はプログラムにより行なうことができるた
め、経済性に優れ、かつターンアラウンドも短くなる。 さらに、各種導体装置に適用することができるため、専
用のボードを作成する必要のないピンエレクトロニクス
回路を得ることができる。また専用のボードを作成する
必要もないため、低価格の半導体試験装置を得ることが
できる。
成を示す回路図である。
ダーシュート抑制効果を示す図である。
示すブロック図である。
構成を示す回路図である。
ある。
ーン蓄積法を概念的に示す機能ブロック図である。
体装置との接続形態を示す図である。
図である。
置と半導体試験装置との接続形態の一例を示す図である
。
ための図である。
法を用いた接続形態を示す図である。
導体試験装置のコンパレータ入力端における信号電圧波
形を示す図である。
電流供給回路 3:伝送線路に電流供給回路を接続するためのスイッチ
ング素子 4:スイッチ制御回路 5:オーバーシュート抑制用電流供給回路6:アンダー
シュート抑制用電流供給回路7:ダイオードブリッジ 8:オーバーシュート用基準電圧源 14:オーバーシュート用定電流源 16:アンダーシュート用基準電圧源 21:アンダーシュート用定電流源 100:オーバーシュート抑制用電流供給回路101:
アンダーシュート抑制用電流供給回路102:擬似負荷
回路(ダイナミックロード回路)106:オーバーシュ
ート用基準電圧源107:アンダーシュート用基準電圧
源109:オーバーシュート用定電流源 110:アンダーシュート用定電流源 201:ドライバ 202:コンパレータ 203:伝送線路 208:コンパレータ入力ノード 206:半導体装置(LSI)
Claims (1)
- 【請求項1】 半導体装置を試験するための装置であ
って、前記半導体装置からの出力信号を伝送線路を介し
てその入力に受け、該入力信号の論理値を判別する判別
手段、基準電圧を発生する手段、および前記判別手段の
前記入力の電圧と前記基準電圧とを比較し、該比較結果
に従って前記伝送線路へ電流を供給する手段を備える、
半導体装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3008654A JP2866750B2 (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | 半導体試験装置および半導体装置の試験方法 |
US07/805,140 US5266894A (en) | 1991-01-28 | 1991-12-11 | Apparatus and method for testing semiconductor device |
US08/109,957 US5436559A (en) | 1991-01-28 | 1993-08-23 | Method for testing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP3008654A JP2866750B2 (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | 半導体試験装置および半導体装置の試験方法 |
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JPH04250373A true JPH04250373A (ja) | 1992-09-07 |
JP2866750B2 JP2866750B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=11698921
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