JPH1131728A - 基板検査装置における半導体素子検査方法 - Google Patents

基板検査装置における半導体素子検査方法

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JPH1131728A
JPH1131728A JP9200957A JP20095797A JPH1131728A JP H1131728 A JPH1131728 A JP H1131728A JP 9200957 A JP9200957 A JP 9200957A JP 20095797 A JP20095797 A JP 20095797A JP H1131728 A JPH1131728 A JP H1131728A
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diode
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JP9200957A
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Kazuhiro Ban
和浩 伴
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Hioki EE Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 種々の半導体素子の良否を正確かつ迅速に検
査する。 【解決手段】 半導体素子の電流入力端子および電流出
力端子に電流出力用プローブおよび電流入力用プローブ
を接触させ、両プローブを介して電流入力端子から電流
出力端子に向けての順方向に第1の検査電流を導通させ
て両プローブ間の電圧を第1の順方向電圧として測定
し、第1の検査電流の電流値に対してn倍の電流値であ
る第2の検査電流を順方向に導通させて両プローブ間の
電圧を第2の順方向電圧として測定し、第2の順方向電
圧が、第1の順方向電圧に対して所定の関係を満たすと
きに、半導体素子が良品であると判定する基板検査装置
における半導体素子検査方法であって、両検査電流の導
通経路における配線抵抗に起因して発生する電圧に基づ
いて両順方向電圧をそれぞれ補正し、補正後の両補正後
順方向電圧とその関係とに基づいて半導体素子の良否を
判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板検査装置にお
ける半導体素子検査方法に関し、詳しくは、検査対象基
板の所定位置に搭載されるべき半導体素子の有無、およ
び搭載されている半導体素子の良否を判定する基板検査
装置における半導体素子検査方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の基板検査装置における半導体素
子検査方法として、出願人は、ダイオードの有無および
良否を検査する基板検査装置におけるダイオード検査方
法を既に実施している。このダイオード検査方法では、
図4に示すように、測定対象のダイオードDに所定の定
電流I1 ,I2 を導通させるための定電流源11と、ダ
イオードDが接続されている回路基板上の回路パターン
に接触可能な2つの測定用プローブ12a,12bと、
定電流源11から出力された定電流I1 ,I2 が導通し
た際のダイオードDの両端電圧を測定する電圧計13と
が使用されている。
【0003】次に、具体的な検査方法について、図5を
参照して説明する。
【0004】最初に、測定用プローブ12a,12bを
ダイオードDが接続されている回路パターンに接触させ
る。次いで、定電流源11に対して、下記の式がそれ
ぞれ成立する定電流I1 ,I2 を測定用プローブ12
a,12bを介してダイオードDの順方向に向けて出力
させることによりダイオードDを導通させる。次に、そ
の際のダイオードのアノード−カソード間の順方向電圧
Vd1,Vd2をそれぞれ測定する。 I1 ×10=I2 ・・・・・・・・・・・・・・式
【0005】次いで、定電流I1 を導通させた際の順方
向電圧Vd1と、定電流I2 を導通させた際の順方向電圧
Vd2とが、下記の式および式をそれぞれ満たしてい
るか否かを判定する。 Vd2>Vd1・・・・・・・・・・・・・・・・・式 Vd1×4>Vd2・・・・・・・・・・・・・・・式 この場合、上記の式および式を共に満たすときに
は、ダイオードDが、回路基板の予め決められた所定位
置に正しく搭載されており、かつ素子特性が非線形な動
作領域である飽和領域内で作動していることが認められ
るため、良品と判定する。具体的に数値を挙げて説明す
れば、図5に示すように、定電流I1 として10mA、
定電流I2 として100mAをそれぞれダイオードDに
導通させ、順方向電圧Vd1,Vd2としてそれぞれ200
mV,300mVが測定されたとする。この場合には、
上記した式および式を満たすため、測定対象のダイ
オードDが正しく搭載され、かつ良品であると判定され
る。このように、このダイオード検査方法によれば、ダ
イオードDの有無および良否を簡易に測定することが可
能となっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、出願人が既
に実施しているダイオードの検査方法には、以下の改善
点がある。すなわち、基板検査装置に一般的に用いられ
ている測定用プローブ12a,12b内では、回路パタ
ーンに接触させる基板接触ピンと、基板接触ピンを測定
用プローブ12a,12bから突出可能に保持するため
のバネとが溶接によって接続されている。この場合、溶
接部分の抵抗値は、当初においてはわずかな値であった
としても、経年変化によって腐食したりして、その値が
5オーム程度に劣化することがある。かかる場合、両測
定用プローブ12a,12bにおける溶接部分の抵抗値
の合計値は10オーム程度となる。このため、上記した
値の定電流I1 を導通させたときは、実際には、溶接部
分の抵抗値によって電圧降下した電圧(I1 ×10オー
ム)が上記した順方向電圧Vd1に加算され、定電流I2
を導通させたときは、その抵抗値によって電圧降下した
電圧(I2×10オーム)が順方向電圧Vd2に加算され
る。この結果、上記の式は満たすが、式を満たさな
いことがある。したがって、正常な素子特性を有するダ
イオードDに対して不良品と誤判定してしまうことがあ
り、経年変化によって溶接部分が劣化したとしてもダイ
オードDの良否を正確に判定できるように改善が望まれ
ている。
【0007】また、定電流源11と測定用プローブ12
a,12bとの間の計測ラインは、耐熱ビニル線などに
よって接続されているため、ある程度の抵抗値を有して
いる。したがって、小信号ダイオードを検査する場合な
ど、測定対象のダイオードDに小電流を導通させるとき
には特に問題が生じないが、整流用ダイオードなどの大
電流型のダイオードDを検査する場合には、問題が生じ
る。すなわち、電圧計13によって測定される両順方向
電圧Vd1,Vd2は、実際には、計測ラインや測定用プロ
ーブ12a,12bにおける溶接部分などの配線抵抗に
よって生じる電圧降下分の電圧値が含まれている。この
場合、配線抵抗の抵抗値は、基板検査装置のタイプによ
っても異なるが、概ね5オーム程度となっている。した
がって、定電流源11から測定用プローブ12aまでの
間における配線抵抗の抵抗値、および測定用プローブ1
2bから定電流源11までの間における配線抵抗の抵抗
値の合計値は、概ね10オーム程度となる。このため、
低電流型のダイオードを検査する場合において、定電流
1 として1mA程度、定電流I2 として10mA程度
をそれぞれ導通させたときは、上記の式および式を
満たすため良品と判定できる。一方、大電流型のダイオ
ードを検査する場合においては、定電流I1として10
mA程度、定電流I2 として100mA程度をそれぞれ
導通させたときは、上記の式を満たすが、配線抵抗に
よって電圧降下した電圧がダイオードDの両順方向電圧
VD1,VD2に加算されるために、式については満たさ
ないことがある。したがって、正常な素子特性を有する
ダイオードDに対して不良品と誤判定してしまうことが
あり、種々のタイプのダイオードDについて良否を正確
に判定できるように改善が望まれている。
【0008】なお、測定対象のダイオードDに定電流I
1 ,I2 を導通させるべき測定用プローブ12a,12
bとは別個の他の測定用プローブをダイオードDの両端
に接触させ、その他の測定用プローブによってダイオー
ドDの順方向電圧を正確に測定することもできる。この
場合には、電圧計13が高入力インピーダンスのため配
線抵抗の抵抗値などを無視することができるためであ
り、この方法によれば、ダイオードDの良否を正確に判
定することができる。ところが、かかる場合には、1つ
のダイオードDを検査するために、最低でも4つの測定
用プローブの移動を制御しなければならず、検査処理に
長時間を要してしまうという問題点が生じる。
【0009】本発明は、かかる課題に鑑みてなされたも
のであり、タイプが異なる種々の半導体素子の良否を正
確かつ迅速に検査可能な基板検査装置における半導体素
子検査方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項1記載の基板検査装置における半導体素子検査方法
は、検査対象である半導体素子の電流入力端子および電
流出力端子にそれぞれ電流出力用プローブおよび電流入
力用プローブを接触させ、両プローブを介して電流入力
端子から電流出力端子に向けての順方向に所定電流値の
第1の検査電流を導通させることにより両プローブ間の
電圧を第1の順方向電圧として測定すると共に、第1の
検査電流の電流値に対してn(nは1よりも大きい正
数)倍の電流値である第2の検査電流を両プローブを介
して順方向に導通させることにより両プローブ間の電圧
を第2の順方向電圧として測定し、第2の順方向電圧
が、第1の順方向電圧よりも高電圧であって第1の順方
向電圧のm(mは、nよりも小さい正数)倍電圧よりも
低電圧であるとする関係を満たすときに、半導体素子が
良品であると判定する基板検査装置における半導体素子
検査方法であって、両検査電流の導通経路における配線
抵抗および両検査電流に起因して発生する電圧に基づい
て両順方向電圧をそれぞれ補正し、補正後の両補正後順
方向電圧とその関係とに基づいて半導体素子の良否を判
定することを特徴とする。なお、本発明における半導体
素子には、ダイオード、サイリスタ、トランジスタおよ
びFETなどが含まれる。また、本発明においては、第
1の順方向電圧および第2の順方向電圧のいずれを先に
測定することも可能である。
【0011】第1の検査電流および第2の検査電流を導
通させた際には、その導通経路における配線抵抗に起因
する電圧降下が生じ、その電圧降下に応じた電圧が第1
および第2の順方向電圧に加算される。一方、この基板
検査装置における半導体素子検査方法では、その電圧降
下に応じた電圧に基づいて、測定された両順方向電圧を
補正することにより、測定対象半導体素子の順方向電圧
を正確に測定することが可能となる。したがって、半導
体素子が非線形な動作領域内で作動しているか否かを正
確に判定することが可能となる。また、1つの半導体素
子の良否を検査する際には、電流出力用および電流入力
用の2つの測定用プローブのみを使用して検査すること
が可能となる。したがって、短時間で測定用プローブを
移動させることができるため、迅速に検査することが可
能となる。
【0012】請求項2記載の基板検査装置における半導
体素子検査方法は、請求項1記載の基板検査装置におけ
る半導体素子検査方法において、両順方向電圧の測定に
先立って配線抵抗の抵抗値を測定し、測定した配線抵抗
の抵抗値および両検査電流に基づいて両順方向電圧を補
正することを特徴とする。
【0013】設計値である配線抵抗の抵抗値や、測定し
た配線抵抗の抵抗値を記憶手段に予め固定的に記憶さ
せ、記憶されている配線抵抗値と検査電流とに基づいて
順方向電圧を補正することもできる。一方、配線抵抗の
抵抗値は経年変化によって変化する。この基板検査装置
における半導体素子検査方法では、順方向電圧の測定に
先立って配線抵抗の抵抗値を測定し、その測定した配線
抵抗の抵抗値と検査電流とに基づいて順方向電圧を補正
することにより、経年変化に起因して変化する配線抵抗
の抵抗値に伴って変化する電圧降下に応じた電圧を順方
向電圧から確実に相殺することが可能となる。この結
果、半導体素子の順方向電圧を正確に求めることが可能
となる。
【0014】請求項3記載の基板検査装置における半導
体素子検査方法は、請求項1または2記載の基板検査装
置における半導体素子検査方法において、両検査電流の
電流値を半導体素子が飽和領域で作動可能な範囲内にそ
れぞれ設定することを特徴とする。
【0015】半導体素子に導通させる検査電流の電流値
を、非飽和領域、または飽和領域と非飽和領域との境界
部分に設定することも可能ではあるが、線形動作に起因
して上記した式を満たさないことがあり、良品の半導
体素子を不良品と誤判定することもある。この基板検査
装置における半導体素子検査方法では、測定対象半導体
素子の種類に応じて一義的に定まる飽和領域おいて半導
体素子が作動する電流値になるように、検査電流の電流
値を設定する。したがって、半導体素子の良否を正確に
判定することが可能となる。この場合、大電流型の半導
体素子を検査するときには、配線抵抗に基づいて発生す
る電圧降下に応じた電圧を確実に相殺することができる
ため、大電流値の検査電流を導通させることが可能とな
る。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る基板検査装置における半導体素子検査方法を適
用した好適な実施の形態について説明する。
【0017】図2は、いわゆるインサーキットテスタで
ある基板検査装置1における主要部のブロック図を示し
ている。同図に示すように、基板検査装置1は、回路基
板2上に搭載されている各種回路部品の良否を判定する
検査処理などを実行する制御部としてのCPU3と、C
PU3の動作プログラムなどを記憶するROM4と、回
路部品の検査に先立って測定した配線抵抗の抵抗値など
を一時的に記憶するRAM5と、定電流源11および電
圧計13を有し電圧計13によって測定された測定値を
CPU3に出力する計測部6とを備えている。なお、同
図において、図4に記載した構成要素と同一の構成要素
については同一の符号を付して重複説明を省略する。
【0018】この基板検査装置1では、CPU3が、R
OM4に予め記憶されている回路部品の位置データに基
づいて、回路基板2上の所定位置に搭載されているべき
ダイオードDの有無、および搭載されているダイオード
Dの良否を検査する。この場合、CPU3は、図外のモ
ータを位置データに基づいて駆動することにより、測定
用プローブ12a,12bを移動させてダイオードDが
接続されているべき回路パターンに接触させる。次い
で、CPU3は、ROM4に記憶されている動作プログ
ラムに従い、定電流源11から第1の検査電流としての
定電流I1 を出力させると共に、その際に電圧計13に
よって測定された定電流源11の両端電圧V1 に基づい
てダイオードDの順方向電圧Vd1を演算する。次に、C
PU3は、同じく動作プログラムに従い、第1の検査電
流に対して例えば10倍の電流値である第2の検査電流
としての定電流I2 を定電流源11から出力させると共
に、その際に電圧計13によって測定された定電流源1
1の両端電圧V2 に基づいてダイオードDの順方向電圧
Vd2を演算する。この後、CPU3は、定電流I1 ,I
2 の電流値と、演算した2つの順方向電圧Vd1,Vd2と
に基づいて、ダイオードDの有無および良否を検査す
る。
【0019】次に、図1,3を参照して、この基板検査
装置1における半導体素子の具体的な検査処理につい
て、ダイオード検査を例に挙げて基本検査原理と共に説
明する。
【0020】図1に示すように、CPU3は、実際の検
査に先立って配線抵抗Rxの抵抗値の吸収・記憶処理を
実行する(ステップ21)。この処理では、CPU3
は、測定用プローブ12a,12bを所定の回路パター
ンにそれぞれ接触させることにより、測定用プローブ1
2a,12bを短絡させる。次に、CPU3は、その状
態で定電流源11から所定の定電流を出力させると共
に、定電流源11の出力端子と入力端子間の電圧を電圧
計13に測定させる。次いで、CPU3は、その定電流
値と定電流源11の両端電圧とに基づいて、計測ライン
の抵抗値、および測定用プローブ12a,12b内にお
ける溶接部分の抵抗値などを含む配線抵抗Rxの抵抗値
を測定する。なお、図2においては、配線抵抗Rxを等
価的に表している。この後、CPU3は、測定した配線
抵抗Rxの抵抗値をRAM5に記憶させる。
【0021】次いで、CPU3は、測定用プローブ12
a,12bを測定対象のダイオードDのアノードおよび
カソードに接続されている回路パターンにそれぞれ接触
させる。次に、CPU3は、定電流源11から定電流I
1 を出力させてダイオードDを導通させる(ステップ2
2)と共に、電圧計13に対して、定電流源11の両端
における電圧V1 を測定させる(ステップ23)。この
場合、電圧V1 には、定電流I1 が配線抵抗Rxに流れ
ることによって発生する電圧降下に応じた電圧と、ダイ
オードDの順方向電圧Vd1とが含まれている。このた
め、CPU3は、ダイオードDの順方向電圧Vd1を下記
の式に従って演算する(ステップ24)。なお、以
下、配線抵抗Rxの抵抗値を「Rx」と表記する。 Vd1=V1 −Rx×I1 ・・・・・・・・・式
【0022】次に、CPU3は、定電流源11から定電
流I2 を出力させてダイオードDを導通させる(ステッ
プ25)と共に、電圧計13に対して、定電流源11の
両端における電圧V2 を測定させる(ステップ26)。
この場合にも、電圧V2 には、定電流I2 が配線抵抗R
xに流れることによって発生する電圧降下に応じた電圧
と、ダイオードDの順方向電圧Vd2とが含まれている。
このため、CPU3は、ダイオードDの順方向電圧Vd2
を下記の式に従って演算する(ステップ27)。 Vd2=V2 −Rx×I2 ・・・・・・・・・式
【0023】この場合、上記したステップ24,27に
おいて、順方向電圧Vd1,Vd2を演算することにより、
ダイオードDのアノード−カソ−ド間の正確な順方向電
圧が演算される。つまり、例えば、10mAの定電流I
1 と100mAの定電流I2とをそれぞれ導通させた場
合、図3の実線で示すように、測定した電圧V1 ,V2
は、一点鎖線で示すダイオードDの実際の順方向電圧V
d1,Vd2に、破線で示す配線抵抗Rxによって生じた電
圧とをそれぞれ加算した電圧となる。したがって、測定
した電圧V1 ,V2 から、配線抵抗Rxによって生じた
電圧(Rx×I1 ,Rx×I2 )を減算することによ
り、同図のA点およびB点における実際の順方向電圧V
d1,Vd2を求めることができる。なお、同図は、配線抵
抗Rxが10オームの場合の検査電流に対する、測定電
圧、配線抵抗Rxによって生じた電圧、および実際の順
方向電圧の関係を示している。
【0024】次いで、CPU3は、上記した式および
式、つまり、Vd2>Vd1、およびVd1×4>Vd2の関
係を満たすか否かを判定する(ステップ28)。満たす
と判定したときには、CPU3は、順方向電圧Vd1,V
d2が、例えばダイオードがショットキーダイオードのと
きは、0.15〜0.4の範囲内であるかを判定する
(ステップ29)。なお、例えば、一般的なシリコンダ
イオードのときには、0.5〜0.8Vの範囲内である
かを判定する。その範囲内であるときは、CPU3は、
良品のダイオードDが回路基板2の搭載されるべき位置
に正しく搭載さていると判定して(ステップ30)、こ
の検査処理を終了する。一方、ステップ28において、
上記した関係を満たしていないとき、およびステップ2
9において所定の範囲内にないときは、ダイオードDが
搭載されていないか、品違いまたは不良品であると判定
して(ステップ31)、この検査処理を終了する。
【0025】以上のように、この実施形態に係る基板検
査装置1によれば、配線抵抗Rxがある程度大きな抵抗
値を有している場合や、検査対象ダイオードDに大電流
を導通させる場合において、配線抵抗Rxに検査電流I
1 ,I2 が導通することに起因して発生する電圧を、電
圧計13によって測定された電圧V1 ,V2 から減算す
ることにより、ダイオードDの順方向電圧Vd1,Vd2を
正確に測定することができる。これにより、ダイオード
Dの飽和領域における非線形特性を利用してのダイオー
ドの良否判定を正確に行うことができる。
【0026】なお、本発明は、上記実施形態に示した構
成に限定されない。例えば、本発明に係る基板検査装置
における半導体素子検査方法では、ダイオードなどの二
端子素子の半導体素子に限らず、トランジスタなどの三
端子素子またはFETなどの四端子素子についても検査
対象に含めることができる。これら三端子素子および四
端子素子を検査する場合には、測定用プローブ12a,
12bとは別個独立した測定用プローブを予め用意し、
その測定用プローブを例えば、トランジスタのベースま
たはFETのゲートに接触させた後に制御電圧を加えた
状態で検査すればよい。また、本発明における「n」お
よび「m」の値についても、本発明の実施の形態に示し
た数値に限定されず、適宜変更することが可能である。
【0027】
【発明の効果】以上のように、請求項1記載の基板検査
装置における半導体素子検査方法によれば、第1および
第2の検査電流の導通経路における配線抵抗の電圧降下
に応じた電圧に基づいて、測定された両順方向電圧をそ
れぞれ補正することにより、測定対象半導体素子の順方
向電圧を正確に測定することができ、これにより、補正
後の両補正後順方向電圧と所定の関係とに基づいて、半
導体素子が非線形な飽和領域内で作動しているか否かを
正確に判定することができる。また、1つの半導体素子
の良否を検査する際には、電流出力用および電流入力用
の2つの測定用プローブのみを使用して検査することが
できるため、短時間で測定用プローブを移動させること
ができ、これにより、迅速に検査することができる。
【0028】また、請求項2記載の基板検査装置におけ
る半導体素子検査方法によれば、両順方向電圧の測定に
先立って配線抵抗の抵抗値を測定し、測定した配線抵抗
の抵抗値および両検査電流に基づいて両順方向電圧を補
正することにより、経年変化に起因して変化する配線抵
抗の抵抗値に伴って変化する電圧降下に応じた電圧を順
方向電圧から確実に相殺することができ、これにより、
測定対象半導体素子の順方向電圧を正確に求めることが
できる。
【0029】さらに、請求項3記載の基板検査装置にお
ける半導体素子検査方法によれば、両検査電流の電流値
を半導体素子が飽和領域で作動可能な範囲内に設定する
ことにより、半導体素子の良否を正確に判定することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る基板検査装置におけ
る検査処理を示すフローチャートである。
【図2】本発明の実施の形態に係る基板検査装置におけ
る主要部のブロック図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る基板検査装置の検査
処理におけるダイオードの良否判定の原理を説明するた
めの、検査電流に対する、測定電圧、配線抵抗Rxによ
って生じた電圧、および実際の順方向電圧の関係を示す
電流−電圧特性図である。
【図4】出願人が既に実施している基板検査装置におけ
るダイオード検査方法に用いられる測定系を示すブロッ
ク図である。
【図5】出願人が既に実施している基板検査装置におけ
るダイオード検査方法におけるダイオードの良否判定の
原理を説明するための、検査電流に対する測定電圧の関
係を示す電流−電圧特性図である。
【符号の説明】
1 基板検査装置 2 回路基板 3 CPU 4 ROM 5 計測部 11 定電流源 12a 測定用プローブ 12b 測定用プローブ 13 電圧計

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 検査対象である半導体素子の電流入力端
    子および電流出力端子にそれぞれ電流出力用プローブお
    よび電流入力用プローブを接触させ、前記両プローブを
    介して前記電流入力端子から前記電流出力端子に向けて
    の順方向に所定電流値の第1の検査電流を導通させるこ
    とにより当該両プローブ間の電圧を第1の順方向電圧と
    して測定すると共に、前記第1の検査電流の電流値に対
    してn(nは1よりも大きい正数)倍の電流値である第
    2の検査電流を前記両プローブを介して前記順方向に導
    通させることにより当該両プローブ間の電圧を第2の順
    方向電圧として測定し、当該第2の順方向電圧が、前記
    第1の順方向電圧よりも高電圧であって当該第1の順方
    向電圧のm(mは、nよりも小さい正数)倍電圧よりも
    低電圧であるとする関係を満たすときに、前記半導体素
    子が良品であると判定する基板検査装置における半導体
    素子検査方法であって、 前記両検査電流の導通経路における配線抵抗および前記
    両検査電流に起因して発生する電圧に基づいて前記両順
    方向電圧をそれぞれ補正し、補正後の両補正後順方向電
    圧と前記関係とに基づいて前記半導体素子の良否を判定
    することを特徴とする基板検査装置における半導体素子
    検査方法。
  2. 【請求項2】 前記両順方向電圧の測定に先立って前記
    配線抵抗の抵抗値を測定し、当該測定した配線抵抗の抵
    抗値および前記両検査電流に基づいて前記両順方向電圧
    を補正することを特徴とする請求項1記載の基板検査装
    置における半導体素子検査方法。
  3. 【請求項3】 前記両検査電流の電流値を前記半導体素
    子が飽和領域で作動可能な範囲内にそれぞれ設定するこ
    とを特徴とする請求項1または2記載の基板検査装置に
    おける半導体素子検査方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2020116236A1 (ja) * 2018-12-06 2020-06-11 日本電産リード株式会社 検査装置、検査方法、及び検査装置用プログラム
CN112119487A (zh) * 2018-05-23 2020-12-22 东京毅力科创株式会社 检查装置和温度控制方法

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