JPH07183346A

JPH07183346A - 半導体テスト装置

Info

Publication number: JPH07183346A
Application number: JP5329015A
Authority: JP
Inventors: Michio Maekawa; 道生前川; Junichi Hirase; 潤一平瀬
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1995-07-21

Abstract

(57)【要約】【目的】短時間で機能テストを行い、かつコンパレー
タ回路の精度校正を容易に行い高精度の比較判定を行う
半導体テスト装置を提供する。【構成】印加定電流方向選択回路２の定電圧源６と定
電流源７，８とを有効に活用し、差動増幅器１９、およ
びＡ／Ｄコンバータ２０を加えた小型の構成でＤＣ測定
回路を全ピンに備え、また、定電圧源６を基準にしてコ
ンパレータ回路１の基準電圧３，４を校正することで、
短時間で高速に半導体装置の機能試験を行うことを可能
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の入出力端
子における電流値および電圧値の測定（以下、単に「直
流測定」という）を高速に行うとともに、半導体装置の
ファンクション判定を精度よく行う半導体テスト装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の用途が多様化・拡大
するにつれて、半導体装置の高機能化と複雑化が進んで
いる。半導体装置が複雑になるに従って機能テストも複
雑化かつ時間を要するようになってきており、半導体装
置のコストに占める機能テストコストの割合が大きくな
ってきている。機能テストの時間短縮はただちに半導体
装置のコスト低下につながるため、高速に機能テストを
行う手法を用いた半導体テスト装置が実用化されてい
る。

【０００３】以下、コンパレータ回路を用いた従来の半
導体テスト装置について、図３を参照しながら説明す
る。

【０００４】１は半導体装置の入出力端子数と同数ある
コンパレータ回路で、半導体装置の出力電圧と基準電圧
の比較判定を行う。２は同じく半導体装置の入出力端子
数と同数ある印加定電流方向選択回路で、半導体装置の
出力電圧値に応じて自動的に二つの印加定電流源７、８
のいずれか一方を選択する。

【０００５】次に、コンパレータ回路１の構成と動作に
ついて詳細に説明する。３はハイレベルの電圧比較を行
う基準電圧、４はローレベルの電圧比較を行う基準電
圧、５は比較判定するタイミング設定（以下ＳＴＲＢと
いう）である。このコンパレータ回路１により、半導体
装置の出力するハイレベルあるいはローレベルの電圧が
充分に識別できる値か否かを判定している。すなわち、
出力電圧がハイレベルの場合にはハイレベル基準電圧値
より大きいか、またローレベルの場合にはローレベル基
準電圧値より小さいかを瞬時に判定する。このようにハ
イレベルのときに電圧がハイレベル基準電圧より高く、
またローレベルのときに電圧がローレベル基準電圧より
低い場合には比較判定結果は可となる。一方、ハイレベ
ルのときに電圧値が基準電圧より低く、またローレベル
のときに電圧値が基準電圧より高い場合には比較判定結
果は否となる。

【０００６】次に、印加定電流方向選択回路２の構成と
動作について詳細に説明する。６は定電流方向選択の基
準となる定電圧源、７は半導体装置の方向に電流を流す
定電流源Ｌ、８は半導体装置の方向から電流を流す定電
流源Ｈ、９は４個のダイオードを組み合わせた電流方向
選択回路である。半導体装置の入出力端子１０の電圧が
定電圧源６の電圧値より小さい場合には、定電流源Ｌ７
から半導体装置の入出力端子１０の方向へ電流が流れ
る。逆に半導体装置の電圧が定電圧源６の電圧値より大
きい場合には、半導体装置の入出力端子１０から定電流
源Ｈ８の方向へ電流が流れる。

【０００７】この印加定電流方向選択回路２を設けるこ
とにより、半導体装置内の内部抵抗による電圧上昇や電
圧降下の影響を含めて、コンパレータ回路１で出力電圧
値のテストを行うことができる。出力電圧のローレベル
／ハイレベルが０Ｖ／５Ｖで動作する場合に、定電圧源
６の電圧値をたとえば２.５Ｖに設定しておく。出力電
圧がハイレベルのときには定電流源８が動作し、半導体
装置から電流が流れ出るので出力電圧値は降下する。こ
のように電圧降下が生じた場合でも、ハイレベルの電位
がハイレベル基準電圧３よりも高ければ可となる。ま
た、出力電圧がローレベルのときには定電流源７が動作
し、半導体装置へ電流が流れ込むので出力電圧が上昇す
る。このように電圧上昇が生じた場合でも、ローレベル
の電位がローレベル基準電圧４よりも低ければ可とな
る。

【０００８】以上、コンパレータ回路１と印加定電流方
向選択回路２を用いることにより、半導体装置内の動作
時の内部抵抗を踏まえて出力電圧値のテストを全入出力
端子について同時に短時間で行うことができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のコンパレータ回路では、精度が±（２０ｍＶ＋判定
電圧値の１％）、（たとえば８Ｖ判定時には±１００ｍ
Ｖ）と悪く、また判定項目が出力電圧の判定に限られる
ため、出力電圧の高精度の測定が必要な場合や、入出力
電流の測定が必要な場合には、別途直流測定回路を使用
しなければならなかった。この直流測定ユニットは、通
常半導体テスト装置に１ユニットまたは数ユニットしか
なく、全ての入出力端子数分もないので、これを切り換
えて順次測定する必要がある。このため、入出力端子数
が多ければ多いほど、テスト時間が長くなるという問題
があった。特に、近年、半導体装置の入出力端子が多ピ
ン化し、またテスト要求精度が高くなってきているので
この問題は大きい。

【００１０】また、半導体装置が、アナログ回路あるい
はアナログとディジタルの混在回路の場合には、ハイ／
ロー以上に細かい電圧値テストや電流値テストが必要に
なるので従来のテスト装置では不十分であった。

【００１１】本発明は上記従来の問題を解決するもの
で、簡単な構成で全ピン同時に直流測定を可能とし、高
精度のテストを行うことのできる半導体テスト装置を提
供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の半導体テスト装置は、半導体集積回路の入
出力端子の電圧値を比較判定するコンパレータ回路と、
定電圧源と、定電流源と、半導体集積回路の出力電圧値
と定電圧源の電圧値との大小関係に応じて入出力端子に
印加する定電流方向を切り換える電流方向選択回路とを
有する半導体テスト装置であって、定電圧源を抵抗を介
して半導体集積回路の入出力端子に接続するスイッチ
と、この抵抗の両端の電位差より半導体集積回路の入出
力端子に流れる電流値を測定する直流測定回路を備えた
ものである。

【００１３】また、半導体集積回路の入出力端子の電圧
値を比較判定するコンパレータ回路と、定電圧源と、定
電流源と、この出力電圧値と定電圧源の電圧値との大小
関係に応じて入出力端子に印加する定電流方向を切り換
える電流方向選択回路とを有する半導体テスト装置であ
って、定電流源を抵抗を介して入出力端子に接続するス
イッチ手段と、この入出力端子の電位から入出力端子の
電圧値を測定する直流測定回路を備えたものである。

【００１４】さらにまた、半導体集積回路の入出力端子
の電圧値を比較判定するコンパレータ回路と、定電圧源
と、定電流源と、出力電圧値と定電圧源の電圧値との大
小関係に応じて入出力端子に印加する定電流方向を切り
換える電流方向選択回路とを有する半導体テスト装置で
あって、定電圧源を直接に前記半導体集積回路の入出力
端子に接続するスイッチを有し、定電圧源の電圧値をコ
ンパレータ回路で複数の基準電圧値と順次比較判定し、
判定結果が可となった基準電圧値と定電圧源の電圧値と
の差分によりコンパレータ回路の基準電圧値を校正する
ものである。

【００１５】

【作用】このように従来の構成に少しの改良を加えただ
けで、全入出力端子について同時に直流測定を行うこと
ができる。また、コンパレータ回路の基準電圧値を容易
に校正することができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の半導体テスト装置を用いた実
施例について、図面を参照しながら説明する。

【００１７】図１は半導体テスト装置の回路構成を示
す。同図において、従来例における構成要素と対応する
要素に同じ符号を付している。

【００１８】図において、１は半導体装置の入出力端子
数と同数あるコンパレータ回路で、半導体装置の出力電
圧と基準電圧の比較判定を行う。２は同じく半導体装置
の入出力端子数と同数ある印加定電流方向選択回路で、
半導体装置の出力電圧値に応じて自動的に二つの印加定
電流源７，８のいずれか一方を選択する。

【００１９】コンパレータ回路１の構成と動作について
詳細に説明する。３はハイレベルの電圧比較を行う基準
電圧、４はローレベルの電圧比較を行う基準電圧、５は
比較判定するタイミング設定（以下ＳＴＲＢという）で
ある。このコンパレータ回路１により、半導体装置の出
力されるハイレベルあるいはローレベルの電圧が充分に
識別できる値か否かを判定している。すなわち、出力電
圧がハイレベルの場合には、ハイレベル基準電圧値より
大きいか否かを判定しており、またローレベルの場合に
は、ローレベル基準電圧値より小さいか否かを判定して
いる。このように、ハイレベルのときの電圧値がハイレ
ベル基準電圧より高く、またローレベルのときの電圧値
がローレベル基準電圧より低い場合には、比較判定結果
は可となる。一方、ハイレベルのときに電圧値が基準電
圧より低く、またローレベルのときに電圧値が基準電圧
より高い場合には、比較判定結果は否となる。

【００２０】以上のコンパレータ回路は従来例に示した
構成と同一である。次に、印加定電流源選択回路２の構
成と動作について詳細に説明する。

【００２１】６は定電流方向選択の基準となる定電圧
源、７は半導体装置方向に電流を流す定電流源Ｌ、８は
半導体装置方向から電流を流す定電流源Ｈ、９は４個の
ダイオードを組み合わせた選択回路である。１０はテス
ト対象の半導体装置の入出力端子、１１は本実施例で新
たに設けた直流測定回路である。また、１２〜１７はス
イッチであり、本実施例ではこれらのスイッチの切り換
えによって複数の機能を実現する。これらのスイッチと
しては、たとえば機械式のリレースイッチを用いる。１
８は抵抗であり、その一端を入出力端子１０に接続し、
他端をスイッチ１２の切り換えに応じて定電圧源６、定
電流源Ｌ７、あるいは定電流源Ｈ８のいずれかに接続し
得るようになっている。１９は差動増幅器であり、スイ
ッチ１６Ａおよび１６Ｂの切り換えに応じて抵抗１８の
両端の電位差を増幅する等して読み取り、あるいは接地
電位に対する入出力端子１０の電位を増幅するなどして
読み取る。また、２０はアナログ／デジタルコンバータ
（Ａ／Ｄコンバータ）であり、差動増幅器１９で読み取
ったアナログ値をデジタル値に変換して以降の回路での
ソフト的処理を可能にしている。

【００２２】以上のような構成の半導体テスト装置では
従来例に示した機能に加えて、さらに三つの機能を実現
できる。これらの機能の切り換えはスイッチ１２〜１７
を切り換えることで行う。以下、これらの機能を順に説
明する。

【００２３】まず、従来例に示した機能と同じ機能を実
現するには、スイッチ１２をオープン（どこにも接続し
ない状態）、スイッチ１３，１４を閉じ、スイッチ１５
を端子ｂに接続し、スイッチ１６Ａ，１６Ｂをオープ
ン、スイッチ１７を閉じる。

【００２４】この接続状態で、従来例と同様、半導体装
置の内部抵抗による電圧効果や電圧上昇を含めて入出力
端子の電圧テストをコンパレータ回路１で行うことがで
きる。

【００２５】次に、定電圧源６の電圧を入出力端子１０
に印加した場合に、入出力端子１０に流れる電流値を測
定する機能について説明する。この場合には、スイッチ
１２を端子ａに接続し、スイッチ１３〜１５をオープ
ン、スイッチ１６Ａを端子ａに接続、同１６Ｂを閉じ、
スイッチ１７をオープンにする。

【００２６】この状態では、定電圧源６を抵抗１８を介
して入出力端子１０に接続しており、また抵抗１８の両
端の電位差を差動増幅器１９で読み取る構成になってい
る。すなわち、抵抗１８を流れる電流は入出力端子１０
を流れる電流に等しいので、差動増幅器１９で抵抗１８
の両端の電位差（すなわち抵抗１８を流れる電流）を測
定することにより、一定電圧下で入出力端子１０に流れ
る電流値を測定できることになる。

【００２７】この機能によれば、これまで１ユニットま
たは数ユニットの直流測定ユニットを切り換えて順次測
定して行っていた入出力リーク電流測定、入出力電流測
定を、全ピン同時に実施することが可能となる。

【００２８】次に定電流源７あるいは同８を用いて、入
出力端子１０の電圧値を測定する機能について説明す
る。この場合には、スイッチ１２を端子ｂまたは同ｃに
接続し、スイッチ１３〜１５をオープン、スイッチ１６
Ａを端子ｂに接続、同１６Ｂを閉じ、スイッチ１７をオ
ープンにする。

【００２９】この状態では、定電流源７あるいは同８を
抵抗１８を介して入出力端子１０に接続しており、また
入出力端子１０と接地電位との電位差を差動増幅器１９
で読み取る構成になっている。すなわち、一定電流下で
の入出力端子１０の電位状態を知ることができる。

【００３０】この機能によれば、従来のコンパレータ回
路よりも高精度の電圧値測定を行えるので、半導体装置
内のわずかの電圧変動等が発生したときに、その検知が
可能となる。

【００３１】なお、これらの入出力端子における電圧
値、電流値の測定結果は、基準電圧（あるいは基準電
流）の上限値、下限値とソフト的に比較判定される。

【００３２】また、これらの実施例における半導体テス
ト装置によれば、従来の回路で用いられていた定電圧
源、定電流源を有効に活用し、全入出力端子同時に直流
測定を行える。すなわち、小型かつ簡単な構成で全入出
力端子同時に直流測定を行うことができ、半導体装置の
機能テストに要する時間を大幅に短縮することができ
る。たとえば入出力端子が２００ピンの半導体装置の全
ピンを直流測定する場合、従来の半導体テスト装置で一
つの直流測定装置で測定すると測定に１０×１０^-3秒、
ピンの切り換えに５×１０^-3秒必要であるため、全テス
ト時間は（１０＋５）×１０^-3秒×２００＝３秒となる
が、本発明の半導体テスト装置では全ピン同時に直流測
定できるため、トータルテスト時間は１５×１０^-3秒と
なる。

【００３３】次に、さらに他の機能について説明する。
この機能は、定電圧源を利用してコンパレータ回路の誤
差を校正するものである。この場合には、スイッチ１２
〜１４をオープン、スイッチ１５を端子ａに接続し、ス
イッチ１６Ａ，１６Ｂをオープン、スイッチ１７を閉じ
る。

【００３４】この状態を図２に示す。同図では、説明を
わかりやすくするため、図１に示した回路の一部分を抜
き出している。

【００３５】同図に示すようにこの接続状態では、定電
圧源６を直接に入出力端子１０に接続しており、また入
出力端子１０とコンパレータ回路１とを接続している。
また、３はハイレベル基準電圧、４はローレベル基準電
圧、５は判定タイミングを設定するＳＴＲＢ、２１はハ
イレベルの比較結果、２２はローレベルの比較結果、２
３はハイレベル基準電圧の補正電圧である。

【００３６】以上のように構成された場合のコンパレー
タ回路の誤差校正機能について説明する。定電圧源６か
ら与えられた電圧（たとえば８Ｖ）に対して、まずハイ
レベル基準電圧３の設定値を最小分解能きざみで変化さ
せる。たとえば、テストプログラム中でソフト的に制御
すれば０.００２Ｖの分解能きざみで変化させることが
可能である。なお、定電圧源６の精度も同等の精度があ
る。

【００３７】ハイレベル基準電圧値３が定電圧源６の電
圧値（８Ｖ）より大きい場合、比較結果２１は否とな
る。ハイレベル基準電圧値３を徐々に下げていくと、比
較結果２１が否から可に変化するポイントがある。本来
このポイントは定電圧源６の電圧値と同じ電圧値である
はずであるが、コンパレータ回路１の基準電圧値３は精
度がやや悪いため、数ｍＶから数十ｍＶの精度誤差が生
じる。図２の例の場合、定電圧値８.０００Ｖに対し
て、ハイレベル基準電圧値８.０４０Ｖで可が出てお
り、４０ｍＶの誤差が生じている。そこで、以降の動作
においては、この誤差分４０ｍＶを補正電圧値２３とし
て基準電圧３に付加した状態でコンパレータ回路を用い
る。

【００３８】すなわち、本実施例の構成では定電圧源６
を基準電圧としてコンパレータ回路１の基準電圧３を校
正することができる。また、同様の方法をローレベル基
準電圧値４に対しても行うことができる。

【００３９】このような校正を全ピンのコンパレータ回
路に対して行うことにより、コンパレータテストのテス
ト精度、テスト品質を大幅に向上させることができる。

【００４０】たとえば、８.０００Ｖの電圧をコンパレ
ータ判定する場合、従来では±１００ｍＶ（２０ｍＶ＋
１％）の精度であったが、本実施例の半導体テスト装置
では、±１０ｍＶ以下の精度でコンパレータ判定を行う
ことができる。

【００４１】以上の実施例では従来の機能に加えて三つ
の機能の付加を実現したが、三つ全ての機能を実現する
場合だけでなく、いずれか一つの機能だけ、あるいは、
任意の二つの機能だけを実現する回路構成でもよい。

【００４２】また、以上の実施例では定電流源を二つ設
けてこれらのいずれかを選択する構成としたが、定電流
源を一つとし、他の回路で電流方向を切り換える構成と
してもよい。また、定電流や定電圧の値を何種類か用意
して可変式の定電流源や定電圧源を用いてもよい。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、半導体テスト装置の印加定電
流方向選択回路の定電流源、定電圧源を有効に活用し、
直流測定回路を設けることにより、小型な構成で全入出
力端子同時に直流測定を行い、テスト時間を短縮するこ
とができる。さらに定電圧源をコンパレータ回路の校正
に用いる機構を設けることにより、高精度な出力電圧判
定を行い機能テスト品質を高めることのできる優れた半
導体テスト装置を実現するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における半導体テスト装置の構
成を示す回路図

【図２】本発明の実施例における回路の一部分を抜き出
した回路図

【図３】従来の半導体テスト装置の構成を示す回路図

【符号の説明】

１コンパレータ回路２印加定電流方向選択回路３ハイレベル基準電圧４ローレベル基準電圧５ＳＴＲＢ６定電圧源７定電流源Ｌ８定電流源Ｈ９選択回路１０入出力端子１１直流測定回路１２〜１７スイッチ１８抵抗１９差動増幅器２０Ａ／Ｄコンバータ２１ハイレベル比較結果２２ローレベル比較結果２３ハイレベル補正電圧

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体集積回路の入出力端子の電圧値を
比較判定するコンパレータ回路と、一つまたは複数の定
電圧源と、一つまたは複数の定電流源と、前記半導体集
積回路の出力電圧値と前記定電圧源の電圧値との大小関
係に応じて前記半導体集積回路の入出力端子に印加する
定電流方向を切り換える電流方向選択回路とを有する半
導体テスト装置であって、前記定電圧源を抵抗を介して
前記半導体集積回路の入出力端子に接続するスイッチ手
段と、前記抵抗の両端の電位差より前記半導体集積回路
の入出力端子に流れる電流値を測定する直流測定回路を
備えた半導体テスト装置。
【請求項２】半導体集積回路の入出力端子の電圧値を
比較判定するコンパレータ回路と、一つまたは複数の定
電圧源と、一つまたは複数の定電流源と、前記半導体集
積回路の出力電圧値と前記定電圧源の電圧値との大小関
係に応じて前記半導体集積回路の入出力端子に印加する
定電流方向を切り換える電流方向選択回路とを有する半
導体テスト装置であって、前記定電流源を抵抗を介して
前記半導体集積回路の入出力端子に接続するスイッチ手
段と、前記半導体集積回路の入出力端子の電位から前記
半導体集積回路の入出力端子の電圧値を測定する直流測
定回路を備えた半導体テスト装置。
【請求項３】半導体集積回路の入出力端子の電圧値を
比較判定するコンパレータ回路と、一つまたは複数の定
電圧源と、一つまたは複数の定電流源と、前記半導体集
積回路の出力電圧値と前記定電圧源の電圧値との大小関
係に応じて前記半導体集積回路の入出力端子に印加する
定電流方向を切り換える電流方向選択回路とを有する半
導体テスト装置であって、前記定電圧源を直接に前記半
導体集積回路の入出力端子に接続するスイッチ手段を有
し、前記定電圧源の電圧値を前記コンパレータ回路で複
数の基準電圧値と順次比較判定し、判定結果が可となっ
た基準電圧値と前記定電圧源の電圧値との差分により前
記コンパレータ回路の基準電圧値を校正する半導体テス
ト装置。
【請求項４】半導体集積回路の入出力端子の電圧値を
比較判定するコンパレータ回路と、一つまたは複数の定
電圧源と、一つまたは複数の定電流源と、前記半導体集
積回路の出力電圧値が前記定電圧源の電圧値との大小関
係に応じて前記半導体集積回路の入出力端子に印加する
定電流方向を切り換える電流方向選択回路とを有する半
導体テスト装置であって、前記定電圧源を前記電流方向
選択回路、あるいは、抵抗を介して前記半導体集積回路
の入出力端子、あるいは、直接前記半導体集積回路の入
出力端子のいずれかに接続するスイッチ手段と、前記定
電流源を抵抗を介して前記半導体集積回路の入出力端子
に接続するか、あるいは前記電流方向選択回路に接続す
るスイッチ手段と、前記抵抗の両端の電位差あるいは前
記半導体集積回路の入出力端子の電位を測定する直流測
定回路とを備えた半導体テスト装置。
【請求項５】直流測定回路が差動増幅器とＡ／Ｄコン
バータとで構成された請求項１、２または４記載の半導
体テスト装置。