KR102006023B1 - 반도체 소자 테스트 장비 - Google Patents

반도체 소자 테스트 장비 Download PDF

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Abstract

반도체 소자 테스트 장비는, 자동 테스트 장비로부터의 제어신호에 따라 복수개의 드라이브 신호들을 발생시키는 드라이버부, 드라이버부로부터의 제1 드라이브 신호에 의해 스위칭 동작을 수행하는 스위칭부 및 드라이버로부터의 제2 드라이브 신호들에 의해 전압 변환 동작을 수행하는 직류-직류 변환부들로 구성되는 전압변환부를 포함한다. 스위칭부 및 직류-직류 변환부들 각각을 구성하는 스위치는, 자동 테스트 장비로부터의 입력전압이 인가되는 소스단자와 테스트 대상으로 공급되는 출력전압을 출력시키는 드레인단자를 갖는 모스트랜지스터, 및 모스트랜지스터의 바디단자의 전압을 소스단자에 실질적으로 동일하게 유지시키는 바디전압 조정회로를 포함한다.

Description

반도체 소자 테스트 장비{Apparatus for testing a semiconductor device}
본 개시의 여러 실시예들은, 반도체 소자 테스트 기술에 관한 것으로서, 특히 반도체 소자 테스트 장비에 관한 것이다.
반도체 소자는, 웨이퍼 상태로 생산되어 반도체 패키지로서의 조립이 완료된 후 사용자에게 전달되기 전에 최종적으로 전기적 검사를 받는다. 특히 대용량화, 고속화, 다변화가 급속히 진행되고 있는 반도체 메모리 소자에서는 이에 대응하여 전기적 검사 공정의 효율을 높이는 것이 중요한 문제로 대두되고 있다. 일반적으로 반도체 소자 테스트에서 검사하는 항목은 직류 검사(DC test)와 기능 검사로 구분될 수 있다. 직류 검사는, 반도체 소자의 전기적인 검사를 의미하며, 개방(open), 단락(short), 누설특성(leakage), 저항(resistance), 아이디디(IDD) 항목으로 구분될 수 있다. 기능 검사는, 반도체 소자의 기능이 적절하게 동작하는지 확인하는 테스트로서, 반도체 소자의 동작이 적절하게 이루어지고 있는지를 검사함으로써 수행된다.
직류 검사 및 기능 검사를 수행하기 위한 반도체 소자 테스트 장비는, 최종 출력단에 릴레이를 부가하여 측정대상 반도체 소자 외에 연결된 선로를 모두 폐쇄함으로써 테스트 정확도를 증가시킨다. 릴레이로 포토모스 릴레이(photoMOS relay)를 주로 사용하고 있는데, 포토모스 릴레이는 온 구동시 발생되는 엘이디(LED) 전류에 의한 전력소비와 개별적인 제어 핀(control pin)을 요구한다는 단점을 갖는다. 또한 집적회로(IC) 또는 패키지로 집적할 수 있는 포토모스 릴레이의 개수가 제한적이므로, 테스트 규모에 따라 많은 수의 드라이버가 요구될 수도 있다. 따라서 최근에는 포토모스 릴레이 대신에 시모스 스위치(CMOS switch)를 사용하는 방법이 제안되고 있다. 시모스 스위치를 사용하는 경우, 소비전력 및 드라이버 개수와 같은 문제는 개선되지만, 측정대상 반도체 소자에 다양한 크기의 전원이 공급되어야 할 경우 반도체 소자 테스트 장비의 전원 공급 자원이 부족한 경우가 발생될 수 있으며, 시모스 스위치를 구성하는 모스 트랜지스터의 기생 다이오드 성분에 의한 누설전류로 인해 테스트 정확도가 떨어진다는 단점이 나타난다.
본 출원이 해결하고자 하는 과제는, 적은 전원 공급 자원으로도 측정대상 반도체 소자에 다양한 크기의 전원을 공급할 수 있으며, 모스 트랜지스터의 누설전류를 차단함으로써 테스트 정확도를 높일 수 있도록 하는 반도체 소자 테스트 장비를 제공하는 것이다.
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본 개시의 일 예에 따른 반도체 소자 테스트 장비는, 자동 테스트 장비로부터의 제어신호에 따라 복수개의 드라이브 신호들을 발생시키는 드라이버부, 드라이버부로부터의 제1 드라이브 신호에 의해 스위칭 동작을 수행하는 스위칭부 및 드라이버부로부터의 제2 드라이브 신호들에 의해 전압 변환 동작을 수행하는 직류-직류 변환부들로 구성되는 전압변환부를 포함한다. 스위칭부 및 직류-직류 변환부들 각각을 구성하는 스위치는, 자동 테스트 장비로부터의 입력전압이 인가되는 소스단자와 테스트 대상으로 공급되는 출력전압을 출력시키는 드레인단자를 갖는 모스트랜지스터, 및 모스트랜지스터의 바디단자의 전압을 소스단자에 실질적으로 동일하게 유지시키는 바디전압 조정회로를 포함한다.
여러 실시예들에 따르면, 적은 전원 공급 자원으로도 측정대상 반도체 소자에 다양한 크기의 전원을 공급할 수 있으며, 모스 트랜지스터의 누설전류를 차단함으로써 테스트 정확도를 높일 수 있다는 이점이 제공된다.
도 1은 본 개시의 일 예에 따른 반도체 소자 테스트 장비를 나타내 보인 블록도이다.
도 2는 도 1의 전압변환부를 구성하는 N모스 트랜지스터의 구성을 나타내 보인 도면이다.
도 3은 도 1의 전압변환부를 구성하는 P모스 트랜지스터의 구성을 나타내 보인 도면이다.
도 4는 도 1의 전압변환부를 구성하는 시모스 트랜지스터의 구성을 나타내 보인 도면이다.
도 5는 본 개시의 다른 예에 따른 반도체 소자 테스트 장비를 나타내 보인 블록도이다.
도 6은 본 개시의 또 다른 예에 따른 반도체 소자 테스트 장비를 나타내 보인 블록도이다.
도 7은 도 1의 전압변환부를 구성하는 P모스 스위칭소자의 일 예를 나타내 보인 회로도이다.
도 8은 도 1의 전압변환부를 구성하는 P모스 스위칭소자의 다른 예를 나타내 보인 회로도이다.
본 출원의 예의 기재에서 "제1" 및 "제2"와 같은 기재는 부재를 구분하기 위한 것이며, 부재 자체를 한정하거나 특정한 순서를 의미하는 것으로 사용된 것은 아니다. 또한, 어느 부재의 "상"에 위치하거나 "상부", "하부", 또는 "측면"에 위치한다는 기재는 상대적인 위치 관계를 의미하는 것이지 그 부재에 직접 접촉하거나 또는 사이 계면에 다른 부재가 더 도입되는 특정한 경우를 한정하는 것은 아니다. 또한, 어느 한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어 있다"거나 "접속되어 있다"의 기재는, 다른 구성 요소에 전기적 또는 기계적으로 직접 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수 있으며, 또는, 중간에 다른 별도의 구성 요소들이 개재되어 연결 관계 또는 접속 관계를 구성할 수도 있다.
도 1은 본 개시의 일 예에 따른 반도체 소자 테스트 장비를 나타내 보인 블록도이다. 도 1을 참조하면, 반도체 소자 테스트 장비(100)는, 자동 테스트 장비(ATE; Automatic Test Equipment)(110)와, 자동 테스트 장비(110) 및 측정대상 반도체 소자(DUT; Device Under Test)(160) 사이에서 전압을 변환하는 전압변환부(121-124)와, 전압변환부(121-124)를 구동하는 드라이버부(150)를 포함하여 구성된다.
자동 테스트 장비(ATE)(110)는, 최종 완성된 반도체 소자들의 전기적 특성과 성능을 자동으로 검사하는데 이용되는 장비로서, 일반적으로 제어 장치나 마이크로프로세서(microprocessor) 기반의 시스템으로 구성된다. 일 예에서 자동 테스트 장비(ATE)(110)는, 집적회로 테스터(IC tester), 테스트 헤드(test head), 및 테스트 헤드 조작기(test head manipulator)로 구성될 수 있다. 자동 테스트 장비(ATE)(110)의 테스트 헤드에는 프로브 카드(probe card)가 장착될 수 있다. 프로브 카드는, 집적회로 테스터와 측정대상 반도체 소자(160) 사이의 전기적 신호를 전달할 수 있게 한다. 자동 테스트 장비(ATE)(110)는, 하나의 전압 공급 라인(111)과, 복수개의 제어신호 공급 라인들(112)을 갖는다. 전압 공급 라인(111)은 전압변환부(121-124)에 결합되며, 제어신호 공급 라인들(112)은 드라이버부(150)에 결합된다.
전압변환부(121-124)는, 스위칭부(121) 및 복수개, 예컨대 3개의 직류-직류(DCDC) 변환부들(122-124)을 포함하여 구성될 수 있다. 본 예에서 직류-직류(DCDC) 변환부들(122-124)의 개수는 단지 하나의 예시일 뿐이며, 따라서 3개보다 적거나 3개보다 많을 수도 있다. 스위칭부(121)는 스위치(131)를 포함한다. 스위치(131)의 일단은 자동 테스트 장비(ATE)(110)의 전원공급라인(111)에 결합되고, 타단은 측정대상 반도체 소자(DUT)(160)에 결합된다. 스위치(131)는, N모스 트랜지스터나, P모스 트랜지스터나, 또는 시모스 트랜지스터로 구성될 수 있다. 스위치(131)는, 온 모드(on mode)에서, 자동 테스트 장비(ATE)(110)로부터 공급되는 공급전압(VDD1)과 실질적으로 같은 제1 전압값의 제1 테스트 공급전압(VDD1)을 측정대상 반도체 소자(DUT)(160)에 공급한다.
제1 직류-직류(DCDC) 변환부(122)는 제1 직류-직류 변환기(DCDC)(141)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1 직류-직류 변환기(DCDC)(141)의 일단은 자동 테스트 장비(ATE)(110)의 전원공급라인(111)에 결합되고, 타단은 측정대상 반도체 소자(DUT)(160)에 결합된다. 제1 직류-직류 변환기(DCDC)(141)는, 자동 테스트 장비(ATE)(110)로부터 공급되는 공급전압(VDD1)의 크기를 변화시켜 제2 전압값의 제2 테스트 공급전압(VDD2)을 측정대상 반도체 소자(DUT)(160)에 공급한다.
제2 직류-직류(DCDC) 변환부(123)는 제2 직류-직류 변환기(DCDC)(142)를 포함하여 구성될 수 있다. 제2 직류-직류 변환기(DCDC)(142)의 일단은 자동 테스트 장비(ATE)(110)의 전원공급라인(111)에 결합되고, 타단은 측정대상 반도체 소자(DUT)(160)에 결합된다. 제2 직류-직류 변환기(DCDC)(142)는, 자동 테스트 장비(ATE)(110)로부터 공급되는 공급전압(VDD1)의 크기를 변화시켜 제3 전압값의 제3 테스트 공급전압(VDD3)을 측정대상 반도체 소자(DUT)(160)에 공급한다.
제3 직류-직류(DCDC) 변환부(124)는 제3 직류-직류 변환기(DCDC)(143)를 포함하여 구성될 수 있다. 제3 직류-직류 변환기(DCDC)(143)의 일단은 자동 테스트 장비(ATE)(110)의 전원공급라인(111)에 결합되고, 타단은 측정대상 반도체 소자(DUT)(160)에 결합된다. 제3 직류-직류 변환기(DCDC)(143)는, 자동 테스트 장비(ATE)(110)로부터 공급되는 공급전압(VDD1)의 크기를 변화시켜 제4 전압값의 제4 테스트 공급전압(VDD4)을 측정대상 반도체 소자(DUT)(160)에 공급한다.
드라이버부(150)는, 프로그램 가능한 집적회로형(programmable IC type)으로 구현될 수 있다. 일 예에서 드라이버부(150)는, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA; Field Programmable Gate Array)로 구현될 수 있다. 다른 예에서 드라이버부(150)는, 복합 프로그래머블 로직 디바이스(CPLD; Complex Programmbale Logic Device)로 구현될 수도 있다. 드라이버부(150)가 복합 프로그래머블 로직 디바이스(CPLD)로 구현되는 경우, 구성 롬/플래시(configuration ROM/FLASH)와 같은 외부 프로그램용 메모리가 요구될 수도 있다. 드라이버부(150)는, 제1 내지 제4 드라이버(151-154)를 포함하여 구성된다.
제1 드라이버(151)는, 자동 테스트 장비(ATE)(110)의 명령에 따라 스위치(131)의 온/오프 동작을 제어하는 제1 드라이브 신호를 발생시킨다. 제2 드라이버(152)는, 자동 테스트 장비(ATE)(110)의 명령에 따라 제1 직류-직류 변환기(DCDC)(141)의 전압 변환 동작을 제어하는 제2 드라이브 신호를 발생시킨다. 제3 드라이버(153)는, 자동 테스트 장비(ATE)(110)의 명령에 따라 제2 직류-직류 변환기(DCDC)(142)의 전압 변환 동작을 제어하는 제3 드라이브 신호를 발생시킨다. 제4 드라이버(154)는, 자동 테스트 장비(ATE)(110)의 명령에 따라 제3 직류-직류 변환기(DCDC)(143)의 전압 변환 동작을 제어하는 제4 드라이브 신호를 발생시킨다.
도 2는 도 1의 전압변환부(121-124)를 구성하는 N모스 트랜지스터의 구성을 나타내 보인 도면이다. 도 2를 참조하면, 도 1의 전압변환부의 스위칭부(121)를 구성하는 스위치(131)와, 제1 내지 제3 직류-직류 변환부들(122-124) 각각을 구성하는 제1 내지 제3 직류-직류 변환기(141-143)는 N모스 트랜지스터(131-1)로 구현될 수 있다. N모스 트랜지스터(131-1)는, 드라이버부(150)를 구성하는 드라이버로부터 제어신호를 인가받는 게이트단자(Gate)와, 자동 테스트 장비(ATE)(110)의 전압 공급 라인에 결합되는 입력단자(IN)와, 그리고 측정대상 반도체 소자(160)에 결합되는 출력단자(OUT)를 갖는다. 일 예에서 입력단자(IN) 및 출력단자(OUT)는, 각각 N모스 트랜지스터(131-1)의 드레인 및 소스일 수 있다.
N모스 트랜지스터(131-1)의 드레인 및 소스는, 각각 N+형 도전형을 가지며, N모스 트랜지스터(131-1)의 바디(body)(또는 벌크(bulk))는 P형 도전형을 갖는다. 따라서 N모스 트랜지스터(131-1)의 드레인-벌크 접합에는 제1 기생 PN 다이오드 성분(210)이 존재하며, N모스 트랜지스터(131-1)의 소스-벌크 접합에는 제2 기생 PN 다이오드 성분(220)이 존재한다. 제1 기생 PN 다이오드 성분(210) 및 제2 기생 PN 다이오드 성분(220)의 애노드는 N모스 트랜지스터(131-1)의 바디에 결합되고, 캐소드는 각각 드레인 및 소스에 결합된다. 이상적인 경우, 브레이크다운(breakdown)이 발생되지 않는 한 제1 기생 PN 다이오드 성분(210) 및 제2 기생 PN 다이오드 성분(220)의 역방향 전류는 흐르지 않아야 하지만, 실질적으로는 적은 양의 누설전류가 발생된다. 이 누설전류는 출력단자(OUT)로의 출력전압을 미세하게 변화시킬 수 있으며, 이에 따라 테스트 공급전압이 정확한 크기로 측정대상 반도체 소자(DUT)(160)에 공급되지 않을 수 있다.
본 예에 따른 N모스 트랜지스터(131-1)는, 바디 전압 제어부(230)에 의해 출력단자(OUT)로의 출력전압이 누설전류에 의해 영향받지 않도록 바디 전압이 조정된다. 구체적으로, 바디 전압 제어부(230)는, N모스 트랜지스터(131-1)의 입력단자(IN) 및 출력단자(OUT)의 전류들을 각각 센싱하는 센싱단자(sensing)와, 센싱된 전류들을 분석하여 누설전류량을 측정하고 그 결과 누설전류량이 최소화되도록 바디 전압을 조절하는 바디 전압 제어기(body voltage controller)(240)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 3은 도 1의 전압변환부(121-124)를 구성하는 P모스 트랜지스터의 구성을 나타내 보인 도면이다. 도 3을 참조하면, 도 1의 전압변환부의 스위칭부(121)를 구성하는 스위치(131)와, 제1 내지 제3 직류-직류 변환부들(122-124) 각각을 구성하는 제1 내지 제3 직류-직류 변환기(141-143)는 P모스 트랜지스터(131-2)로 구현될 수 있다. P모스 트랜지스터(131-2)는, 드라이버부(150)를 구성하는 드라이버로부터 제어신호를 인가받는 게이트단자(Gate)와, 자동 테스트 장비(ATE)(110)의 전압 공급 라인에 결합되는 입력단자(IN)와, 그리고 측정대상 반도체 소자(160)에 결합되는 출력단자(OUT)를 갖는다. 일 예에서 입력단자(IN) 및 출력단자(OUT)는, 각각 P모스 트랜지스터(131-2)의 소스 및 드레인일 수 있다.
P모스 트랜지스터(131-2)의 소스 및 드레인은, 각각 P+형 도전형을 가지며, P모스 트랜지스터(131-2)의 바디(body)(또는 벌크(bulk))는 N형 도전형을 갖는다. 따라서 P모스 트랜지스터(131-2)의 소스-벌크 접합에는 제1 기생 PN 다이오드 성분(310)이 존재하며, P모스 트랜지스터(131-2)의 드레인-벌크 접합에는 제2 기생 PN 다이오드 성분(320)이 존재한다. 제1 기생 PN 다이오드 성분(310) 및 제2 기생 PN 다이오드 성분(320)의 애노드는 P모스 트랜지스터(131-2)의 소스 및 드레인에 각각 결합되고, 캐소드는 P모스 트랜지스터(131-2)의 바디에 결합된다. 이상적인 경우, 브레이크다운(breakdown)이 발생되지 않는 한 제1 기생 PN 다이오드 성분(310) 및 제2 기생 PN 다이오드 성분(320)의 역방향 전류는 흐르지 않아야 하지만, 실질적으로는 적은 양의 누설전류가 발생된다. 이 누설전류는 출력단자(OUT)로의 출력전압을 미세하게 변화시킬 수 있으며, 이에 따라 테스트 공급전압이 정확한 크기로 측정대상 반도체 소자(DUT)(160)에 공급되지 않을 수 있다.
본 예에 따른 P모스 트랜지스터(131-2)는, 바디 전압 제어부(330)에 의해 출력단자(OUT)로의 출력전압이 누설전류에 의해 영향받지 않도록 바디 전압이 조정된다. 구체적으로, 바디 전압 제어부(330)는, P모스 트랜지스터(131-2)의 입력단자(IN) 및 출력단자(OUT)의 전류들을 각각 센싱하는 센싱단자(sensing)와, 센싱된 전류들을 분석하여 누설전류량을 측정하고 그 결과 누설전류량이 최소화되도록 바디 전압을 조절하는 바디 전압 제어기(body voltage controller)(340)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 4는 도 1의 전압변환부(121-124)를 구성하는 시모스 트랜지스터의 구성을 나타내 보인 도면이다. 도 4를 참조하면, 도 1의 전압변환부의 스위칭부(121)를 구성하는 스위치(131)와, 제1 내지 제3 직류-직류 변환부들(122-124) 각각을 구성하는 제1 내지 제3 직류-직류 변환기(141-143)는 시모스 트랜지스터(131-3)로 구현될 수 있다. 시모스 트랜지스터(131-3)는 N모스 트랜지스터(410) 및 P모스 트랜지스터(420)를 포함한다. N모스 트랜지스터(410)는, 드라이버부(150)를 구성하는 드라이버로부터 제어신호를 인가받는 게이트단자(Gate A)와, 자동 테스트 장비(ATE)(110)의 전압 공급 라인에 결합되는 입력단자(IN)와, 그리고 측정대상 반도체 소자(160)에 결합되는 출력단자(OUT)를 갖는다. P모스 트랜지스터(420)는, 드라이버부(150)를 구성하는 드라이버로부터 제어신호를 인가받는 게이트단자(Gate B)와, 자동 테스트 장비(ATE)(110)의 전압 공급 라인에 결합되는 입력단자(IN)와, 그리고 측정대상 반도체 소자(160)에 결합되는 출력단자(OUT)를 갖는다. 입력단자(IN) 및 출력단자(OUT)는 N모스 트랜지스터(410) 및 P모스 트랜지스터(420)에 공통으로 결합된다. 일 예에서 입력단자(IN) 및 출력단자(OUT)는, 각각 N모스 트랜지스터(410)의 드레인 및 소스와, 각각 P모스 트랜지스터(420)의 소스 및 드레인일 수 있다.
N모스 트랜지스터(410)의 드레인 및 소스는, 각각 N+형 도전형을 가지며, N모스 트랜지스터(410)의 바디(body)(또는 벌크(bulk))는 P형 도전형을 갖는다. 따라서 N모스 트랜지스터(410)의 드레인-벌크 접합에는 제1 기생 PN 다이오드 성분(411)이 존재하며, N모스 트랜지스터(410)의 소스-벌크 접합에는 제2 기생 PN 다이오드 성분(412)이 존재한다. 제1 기생 PN 다이오드 성분(411) 및 제2 기생 PN 다이오드 성분(412)의 애노드는 N모스 트랜지스터(410)의 바디에 결합되고, 캐소드는 각각 드레인 및 소스에 결합된다. 이상적인 경우, 브레이크다운(breakdown)이 발생되지 않는 한 제1 기생 PN 다이오드 성분(411) 및 제2 기생 PN 다이오드 성분(412)의 역방향 전류는 흐르지 않아야 하지만, 실질적으로는 적은 양의 누설전류가 발생된다. 이 누설전류는 출력단자(OUT)로의 출력전압을 미세하게 변화시킬 수 있으며, 이에 따라 테스트 공급전압이 정확한 크기로 측정대상 반도체 소자(DUT)(160)에 공급되지 않을 수 있다.
P모스 트랜지스터(420)의 소스 및 드레인은, 각각 P+형 도전형을 가지며, P모스 트랜지스터(420)의 바디(body)(또는 벌크(bulk))는 N형 도전형을 갖는다. 따라서 P모스 트랜지스터(420)의 소스-벌크 접합에는 제1 기생 PN 다이오드 성분(421)이 존재하며, P모스 트랜지스터(420)의 드레인-벌크 접합에는 제2 기생 PN 다이오드 성분(422)이 존재한다. 제1 기생 PN 다이오드 성분(421) 및 제2 기생 PN 다이오드 성분(422)의 애노드는 P모스 트랜지스터(420)의 소스 및 드레인에 각각 결합되고, 캐소드는 P모스 트랜지스터(420)의 바디에 결합된다. 이상적인 경우, 브레이크다운(breakdown)이 발생되지 않는 한 제1 기생 PN 다이오드 성분(421) 및 제2 기생 PN 다이오드 성분(422)의 역방향 전류는 흐르지 않아야 하지만, 실질적으로는 적은 양의 누설전류가 발생된다. 이 누설전류는 출력단자(OUT)로의 출력전압을 미세하게 변화시킬 수 있으며, 이에 따라 테스트 공급전압이 정확한 크기로 측정대상 반도체 소자(DUT)(160)에 공급되지 않을 수 있다.
본 예에 따른 시모스 트랜지스터(131-3)는, 바디 전압 제어부(430)에 의해 출력단자(OUT)로의 출력전압이 누설전류에 의해 영향받지 않도록 바디 전압이 조정된다. 구체적으로, 바디 전압 제어부(430)는, N모스 트랜지스터(410) 및 P모스 트랜지스터(420)의 입력단자(IN) 및 출력단자(OUT)의 전류들을 각각 센싱하는 센싱단자(sensing)와, 센싱된 전류들을 분석하여 누설전류량을 측정하고 그 결과 누설전류량이 최소화되도록 바디 전압을 조절하는 바디 전압 제어기(body voltage controller)(440)를 포함하여 구성될 수 있다. 바디 전압 제어기(440)는, N모스 트랜지스터(410)의 바디전압(VB1) 및 P모스 트랜지스터(420)의 바디전압(VB2)을, 각각 N모스 트랜지스터(410)의 바디 및 P모스 트랜지스터(420)의 바디에 인가한다.
도 5는 본 개시의 다른 예에 따른 반도체 소자 테스트 장비를 나타내 보인 블록도이다. 도 5를 참조하면, 본 예에 따른 반도체 소자 테스트 장비(500)는, 복수개, 예컨대 n개의 측정대상 반도체 소자들(580-1, …, 580-n)에 대한 테스트 공급전압을 선택적으로 공급할 수 있도록 구성된다. 구체적으로 반도체 소자 테스트 장비(500)는, 자동 테스트 장비(ATE)(510)와 n개의 측정대상 반도체 소자들(DUT#1, …, DUT#N)(580-1, …, 580-n) 사이에 배치되는 멀티-채널 스위치 및 직류-직류 집적회로(Multi-Channel Switch and DCDC IC)(520) 및 프로그램 가능한 집적회로(programmable IC), 예컨대 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)(590)를 포함하여 구성된다. 일 예에서 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)(590) 대신 복합 프로그래머블 로직 디바이스(CPLD)가 사용될 수도 있다. 일 예에서 n개의 측정대상 반도체 소자들(DUT#1, …, DUT#N)(580-1, …, 580-n) 각각은, 동일한 테스트 공급전압에 의해 테스트 가능한 소자들일 수 있다.
멀티-채널 스위치 및 직류-직류 집적회로(520)는 집적회로(IC) 또는 패키징된 형태로 구성될 수 있다. 멀티-채널 스위치 및 직류-직류 집적회로(520)는, n개의 로직(Logic)(540-1, …, 540-n)과, n개의 드라이버/전압변환부들(530-1, …, 530-n)을 포함한다. n개의 드라이버/전압변환부들(530-1, …, 530-n) 각각은, 스위칭부(551) 및 복수개, 예컨대 3개의 직류-직류(DCDC) 변환부들(552-554)과, 그리고 드라이버부(570)를 포함하여 구성될 수 있다. 본 예에서 직류-직류(DCDC) 변환부들(552-554)의 개수는 단지 하나의 예시일 뿐이며, 따라서 3개보다 적거나 3개보다 많을 수도 있다.
스위칭부(551)는 스위치(561)를 포함한다. 스위치(561)의 일단은 자동 테스트 장비(ATE)(510)의 전원공급라인에 결합되고, 타단은 측정대상 반도체 소자(DUT)(560)에 결합된다. 스위치(561)는, N모스 트랜지스터나, P모스 트랜지스터나, 또는 시모스 트랜지스터로 구성될 수 있다. 스위치(561)는, 온 모드(on mode)에서, 자동 테스트 장비(ATE)(110)로부터 공급되는 공급전압(VDD1<1>, …, VDD1<N>)과 실질적으로 같은 제1 전압값의 제1 테스트 공급전압(VDD1)을 측정대상 반도체 소자(DUT)(560)에 공급한다.
제1 직류-직류(DCDC) 변환부(552)는 제1 직류-직류 변환기(DCDC)(562)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1 직류-직류 변환기(DCDC)(562)의 일단은 자동 테스트 장비(ATE)(510)의 전원공급라인에 결합되고, 타단은 측정대상 반도체 소자(DUT)(560)에 결합된다. 제1 직류-직류 변환기(DCDC)(562)는, 자동 테스트 장비(ATE)(510)로부터 공급되는 공급전압(VDD1<1>, …, VDD1<N>)의 크기를 변화시켜 제2 전압값의 제2 테스트 공급전압(VDD2)을 측정대상 반도체 소자(DUT)(560)에 공급한다.
제2 직류-직류(DCDC) 변환부(553)는 제2 직류-직류 변환기(DCDC)(563)를 포함하여 구성될 수 있다. 제2 직류-직류 변환기(DCDC)(563)의 일단은 자동 테스트 장비(ATE)(510)의 전원공급라인에 결합되고, 타단은 측정대상 반도체 소자(DUT)(560)에 결합된다. 제2 직류-직류 변환기(DCDC)(563)는, 자동 테스트 장비(ATE)(510)로부터 공급되는 공급전압(VDD1<1>, …, VDD1<N>)의 크기를 변화시켜 제3 전압값의 제3 테스트 공급전압(VDD3)을 측정대상 반도체 소자(DUT)(560)에 공급한다.
제3 직류-직류(DCDC) 변환부(554)는 제3 직류-직류 변환기(DCDC)(564)를 포함하여 구성될 수 있다. 제3 직류-직류 변환기(DCDC)(564)의 일단은 자동 테스트 장비(ATE)(510)의 전원공급라인에 결합되고, 타단은 측정대상 반도체 소자(DUT)(560)에 결합된다. 제3 직류-직류 변환기(DCDC)(564)는, 자동 테스트 장비(ATE)(510)로부터 공급되는 공급전압(VDD1<1>, …, VDD1<N>)의 크기를 변화시켜 제4 전압값의 제4 테스트 공급전압(VDD4)을 측정대상 반도체 소자(DUT)(560)에 공급한다.
드라이버부(570)는, 제1 내지 제4 드라이버(571-574)를 포함하여 구성된다. 제1 드라이버(571)는, 로직(Logic)(540-1, …, 540-n)으로부터의 출력신호에 따라 스위치(561)의 온/오프 동작을 제어하는 제1 드라이브 신호를 발생시킨다. 제2 드라이버(572)는, 로직(Logic)(540-1, …, 540-n)으로부터의 출력신호에 따라 제1 직류-직류 변환기(DCDC)(562)의 전압 변환 동작을 제어하는 제2 드라이브 신호를 발생시킨다. 제3 드라이버(573)는, 로직(Logic)(540-1, …, 540-n)으로부터의 출력신호에 따라 제2 직류-직류 변환기(DCDC)(563)의 전압 변환 동작을 제어하는 제3 드라이브 신호를 발생시킨다. 제4 드라이버(574)는, 로직(Logic)(540-1, …, 540-n)으로부터의 출력신호에 따라 제3 직류-직류 변환기(DCDC)(564)의 전압 변환 동작을 제어하는 제4 드라이브 신호를 발생시킨다.
n개의 로직(Logic)들(540-1, …, 540-n) 각각은, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)(590)의 출력신호에 의해 제어된다. 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)(590)는 자동 테스트 장비(ATE)(510)로부터의 제어신호들에 의해 제어된다. 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)(590)는, 자동 테스트 장비(ATE)(510)로부터의 제어신호들에 의해 내부의 신호라인들 사이의 결합에 대한 프로그래밍이 이루어질 수 있다.
본 예에 따른 반도체 소자 테스트 장비(500)의 동작을 설명하면, 먼저 자동 테스트 장비(ATE)(510)는, n개의 측정대상 반도체 소자들(580-1, …, 680-n) 중 테스트 대상과, 테스트 대상에 공급되어야 할 테스트 전압에 대응되는 제어신호를 발생시킨다. 이 제어신호는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)(590)를 통해 멀티-채널 스위치 및 직류-직류 집적회로(520) 내의 로직들(Logic)(540-1, …, 540-n)에 전달된다. 예컨대 n개의 측정대상 반도체 소자들(580-1, …, 680-n)이 모두 테스트 대상이고, 테스트에 요구되는 테스트 전압이 제1 테스트 공급전압(VDD1) 및 제2 테스트 공급전압(VDD2)인 경우, n개의 드라이버/전압변환부들(530-1, …, 530-n) 각각의 드라이버부(570)를 구성하는 제1 드라이버(571) 및 제2 드라이버(572)로부터 각각 제1 드라이브 신호 및 제2 드라이브 신호를 발생시킨다. 일 예에서 제1 드라이브 신호 및 제2 드라이브 신호는 하이(high) 레벨의 신호일 수 있다. 이 경우 제3 드라이버(573) 및 제4 드라이버(574)로부터는 각각 로우(low) 레벨의 제3 및 제4 드라이브 신호가 발생된다.
제1 드라이브 신호에 의해 스위칭부(551)의 스위치(561)는 온 모드가 되고, 이에 따라 자동 테스트 장비(ATE)(510)로부터의 공급전압(VDD1<1>, …, VDD1<N>)과 동일한 제1 전압값의 제1 테스트 공급전압(VDD1)이 측정대상 반도체 소자(580-1, …, 580-n) 각각에 공급된다. 또한 제2 드라이브 신호에 의해 제1 직류-직류(DCDC) 변환부(552)의 제1 직류-직류 변환기(DCDC)(562)는 전압변환동작을 수행하며, 이에 따라 자동 테스트 장비(ATE)(510)로부터의 공급전압(VDD1<1>, …, VDD1<N>)이 변환되어 제2 전압값을 갖는 제2 테스트 공급전압(VDD2)이 측정대상 반도체 소자(580-1, …, 580-n) 각각에 공급된다.
도 6은 본 개시의 또 다른 예에 따른 반도체 소자 테스트 장비를 나타내 보인 블록도이다. 도 6을 참조하면, 본 예에 따른 반도체 소자 테스트 장비(600)는, 자동 테스트 장비(610)와, 복수개, 예컨대 M개의 멀티-채널 스위치 및 직류-직류 집적회로들(Multi-Channel Switch and DCDC IC#1-#M)(620-1, 620-2, …, 620-M)과, 그리고 프로그램 가능한 집적회로(programmable IC), 예컨대 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)(630)를 포함하여 구성된다. 일 예에서 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)(630) 대신 복합 프로그래머블 로직 디바이스(CPLD)가 사용될 수도 있다. M개의 멀티-채널 스위치 및 직류-직류 집적회로들(Multi-Channel Switch and DCDC IC#1-#M)(620-1, 620-2, …, 620-M) 각각은, 도 5를 참조하여 설명한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
M개의 멀티-채널 스위치 및 직류-직류 집적회로들(Multi-Channel Switch and DCDC IC#1-#M)(620-1, 620-2, …, 620-M) 각각은, 복수개, 예컨대 N개의 고유한 식별부호들(ID<0>, ID<1>, …, ID<N-1>)를 갖는다. N개의 고유한 식별부호들(ID<0>, ID<1>, …, ID<N-1>) 각각은, 각각의 핀(pin)을 통해 그라운드에 결합될 수 있다. 일 예에서 N개의 고유한 식별부호들(ID<0>, ID<1>, …, ID<N-1>)은 이진 데이터로 구성될 수 있다. M개의 멀티-채널 스위치 및 직류-직류 집적회로들(Multi-Channel Switch and DCDC IC#1-#M)(620-1, 620-2, …, 620-M) 각각은, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)(630)로부터 제어신호들(Control signals)을 입력받는 입력단자(IN-1, IN-2, …, IN-M)를 갖는다.
멀티-채널 스위치 및 직류-직류 집적회로들(Multi-Channel Switch and DCDC IC#1-#M)(620-1, 620-2, …, 620-M)의 개수(M)는, 2N(N은 식별부호들의 개수)으로 정의될 수 있다. 그리고 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)(630)로부터 제어신호들(Control signals)은 N비트의 이진 데이터로 구성될 수 있다. 예컨대 식별부호들(ID<0>, ID<1>, …, ID<N-1>)의 개수가 3인 경우, 즉 멀티-채널 스위치 및 직류-직류 집적회로들(Multi-Channel Switch and DCDC IC#1-#M)(620-1, 620-2, …, 620-M) 각각이 3개의 식별부호들(ID<0>, …, IN<2>)을 갖는 경우, 멀티-채널 스위치 및 직류-직류 집적회로들(Multi-Channel Switch and DCDC IC#1-#M)(620-1, 620-2, …, 620-M)의 개수(M)는, 23=8개가 된다. 또한 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)(630)로부터 제어신호들(Control signals)은 3비트의 이진 데이터로 구성된다.
식별부호들(ID<0>, ID<1>, …, ID<N-1>)의 개수가 3인 경우, 모두 8개의 멀티-채널 스위치 및 직류-직류 집적회로들(Multi-Channel Switch and DCDC IC)이 배치된다. 멀티-채널 스위치 및 직류-직류 집적회로들(Multi-Channel Switch and DCDC IC)은, 각각 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111의 8가지 식별부호를 갖는다. 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)(630)로부터 제어신호들(Control signals)이 000의 이진데이터로 구성되는 경우, 000의 식별부호를 갖는 멀티-채널 스위치 및 직류-직류 집적회로(Multi-Channel Switch and DCDC IC)만 선택적으로 동작하고, 나머지 멀티-채널 스위치 및 직류-직류 집적회로들(Multi-Channel Switch and DCDC IC)은 동작되지 않는다. 이와 같이 멀티-채널 스위치 및 직류-직류 집적회로들(Multi-Channel Switch and DCDC IC) 각각에 고유의 식별부호를 정의함으로써, 멀티-채널 스위치 및 직류-직류 집적회로들(Multi-Channel Switch and DCDC IC)에 대한 선택적 동작이 이루어지도록 할 수 있다.
도 7은 도 1의 전압변환부를 구성하는 P모스 스위치의 일 예를 나타내 보인 회로도이다. 도 7을 참조하면, 도 1의 전압변환부의 스위칭부(도 1의 121)를 구성하는 스위치(도 1의 131)와, 제1 내지 제3 직류-직류 변환부들(도 1의 122-124) 각각을 구성하는 제1 내지 제3 직류-직류 변환기(141-143)는 본 예에 따른 P모스 스위치(700)로 구현될 수 있다. P모스 스위치(700)는 P모스 트랜지스터(731)를 포함한다. P모스 트랜지스터(731)는, 드라이버부(도 1의 150)를 구성하는 드라이버로부터 제어신호를 인가받는 게이트단자와, 그리고 소스단자(S) 및 드레인단자(D)를 갖는다. P모스 트랜지스터(731)의 소스단자(S)는, 자동 테스트 장비(ATE)(도 1의 110)의 전압 공급 라인에 결합되는 입력단자(In)와 연결된다. P모스 트랜지스터(731)의 드레인단자(D)는 측정대상 반도체 소자(DUT)(도 1의 160)에 결합되는 출력단자(Out)와 연결된다. 출력단자(Out)와 P모스 트랜지스터(731)의 드레인단자(D) 사이에 분지되는 그라운드는 부하(load) 내의 그라운드를 의미한다. 일 예에서 부하는 테스트 대상일 수 있다.
P모스 트랜지스터(731)의 소스단자(S) 및 드레인단자(D)는, 각각 P+형 도전형의 접합영역과 결합된다. 이 P+형 도전형의 접합영역은 N형 도전형의 바디(body)(또는 벌크(bulk)) 내에 배치된다. 따라서 P모스 트랜지스터(731)의 소스-바디 접합에는 제1 기생 PN 다이오드 성분(710)이 존재하며, P모스 트랜지스터(731)의 드레인-바디 접합에는 제2 기생 PN 다이오드 성분(720)이 존재한다. 제1 기생 PN 다이오드 성분(710) 및 제2 기생 PN 다이오드 성분(720)의 애노드는, 각각 P모스 트랜지스터(731)의 소스단자(S) 및 드레인단자(D)에 결합된다. 제1 기생 PN 다이오드 성분(710) 및 제2 기생 PN 다이오드 성분(720)의 캐소드는 P모스 트랜지스터(731)의 바디에 공통으로 결합된다. 이상적인 경우, P모스 트랜지스터(731)가 오프 상태에서 브레이크다운(breakdown)이 발생되지 않는 한, 제1 기생 PN 다이오드 성분(710) 및 제2 기생 PN 다이오드 성분(720)의 역방향 전류는 흐르지 않아야 한다. 그러나 실질적으로는 적은 양의 누설전류가 발생되며, 이 누설전류는 온도에 따라 증가하는 경향을 나타낸다. 특히 입력단자(In)를 통해 인가되는 전압으로 인해 바디단자(B)와 드레인단자(D) 사이의 전압차가 클 경우, 제2 기생 PN 다이오드 성분(720)의 역방향 누설전류도 함께 커질 수 있다. 제2 기생 PN 다이오드 성분(720)의 역방향 누설전류의 증가는, 출력단자(Out)로의 출력전압을 미세하게 변화시킬 수 있으며, 특히 브레이크다운 전압 근처에서는 과도한 역방향 누설전류가 발생될 수 있다. 이와 같은 역방향 누설전류는, 원하지 않게 측정대상 반도체 소자(DUT)(도 1의 160)에 일정 크기의 전압이 공급되도록 할 수 있다.
본 예에 따른 P모스 스위치(700)는, 입력단자(In)와 P모스 트랜지스터(731)의 바디단자(B) 사이에 단일-이득 버퍼(Unit-Gain Buffer; UGB)(750)를 배치시킴으로써 입력단자(In)로부터 오프 상태의 P모스 트랜지스터(731)를 통해 출력단자(Out)로 흐르는 누설전류(Ileak)를 억제시킬 수 있다. 일 예에서 단일-이득 버퍼(750)는 "1"의 이득을 갖는 연산증폭기로 구성될 수 있다. 단일-이득 버퍼(750)의 비반전단자(+)는 입력단자(In)에 결합된다. 단일-이득 버퍼(750)의 반전단자(-)는, 단일-이득 버퍼(750)의 출력단자 및 P모스 트랜지스터(731)의 바디단자(B)에 공통으로 결합된다. 단일-이득 버퍼(750)의 반전단자(-)와 출력단자가 단락(short)되어 있으므로, 단일-이득 버퍼(750)는 단일 이득을 갖는 전압 버퍼로 작용한다. 따라서 단일-이득 버퍼(750)의 출력단자로 입력단자(In)에 인가되는 전압과 동일한 전압이 출력되며, 이 출력전압은 P모스 트랜지스터(731)의 바디단자(B)에 인가된다. 단일-이득 버퍼(750)에는 공급전압(AVDD)이 인가되는데, P모스 트랜지스터(731)의 바디단자(B)에 입력단자(In)에 인가되는 전압과 동일한 크기의 전압이 인가될 수 있도록, 공급전압(AVDD)은 입력단자(In)에 인가되는 전압보다 높은 전압값을 갖는다.
본 예에 따른 P모스 스위치(700)의 오프 누설전류 억제 과정을 설명하면, 먼저 P모스 트랜지스터(731)의 게이트단자에 오프 게이트 전압, 예컨대 3.3V이 인가되고, 입력단자(In)에 일정 크기의 전압, 예컨대 3.3V가 인가된다. P모스 트랜지스터(731)는 오프 상태가 되고, 입력단자(In)에 인가되는 3.3V는 단일-이득 버퍼(750)의 비반전단자(+)에 인가된다. 단일-이득 버퍼(750)의 출력단자를 통해 P모스 트랜지스터(731)의 바디단자(B)에는 입력단자(In)에 인가되는 전압과 같은 크기의 전압, 즉 3.3V가 인가된다. P모스 트랜지스터(731)의 소스단자(S)와 바디단자(B)가 동일한 전위를 가지므로, 제1 기생 PN 다이오드 성분(710)은 턴 온 되지 않는다. 따라서 입력단자(IN)와 결합된 소스단자(S)로부터 출력단자(OUT)는 개방된 상태로 상호 격리된다. 또한 입력단자(IN)가 단일-이득 버퍼(750)의 비반전단자(+)에 결합됨에 따라, 입력단자(IN)와 바디단자(B)도 개방된 상태가 된다. 이에 따라 입력단자(IN)로부터 출력단자(OUT)로의 누설전류가 흐르는 경로는 모두 차단된다. 다만 단일-이득 버퍼(750)의 공급전압(AVDD)에 의해 바디단자(B)로부터 출력단자(OUT)로 제2 기생 PN 다이오드 성분(720)의 역방향 누설전류 성분(ILEAK)이 발생될 수 있다. 그러나 이 제2 기생 PN 다이오드 성분(720)의 역방향 누설전류 성분은 통상의 표면 누설전류와 소수캐리어(minority carrier)에 의한 것이므로 테스트에 영향을 줄 정도의 크기를 갖지 않는다.
도 8은 도 1의 전압변환부를 구성하는 P모스 스위칭소자의 다른 예를 나타내 보인 회로도이다. 도 8을 참조하면, 도 1의 전압변환부의 스위칭부(도 1의 121)를 구성하는 스위치(도 1의 131)와, 제1 내지 제3 직류-직류 변환부들(도 1의 122-124) 각각을 구성하는 제1 내지 제3 직류-직류 변환기(141-143)는 본 예에 따른 P모스 스위치(900)로 구현될 수 있다. P모스 스위치(900)는 P모스 트랜지스터(931)를 포함한다. P모스 트랜지스터(931)는, 드라이버부(도 1의 150)를 구성하는 드라이버로부터 제어신호를 인가받는 게이트단자와, 그리고 소스단자(S) 및 드레인단자(D)를 갖는다. P모스 트랜지스터(931)의 소스단자(S)는, 자동 테스트 장비(ATE)(도 1의 110)의 전압 공급 라인에 결합되는 입력단자(IN)와 연결된다. P모스 트랜지스터(931)의 드레인단자(D)는 측정대상 반도체 소자(DUT)(도 1의 160)에 결합되는 출력단자(OUT)와 연결된다. 출력단자(OUT)와 P모스 트랜지스터(931)의 드레인단자(D) 사이에 분지되는 그라운드는 부하(load) 내의 그라운드를 의미한다. 일 예에서 부하는 테스트 대상일 수 있다.
P모스 트랜지스터(931)의 소스단자(S) 및 드레인단자(D)는, 각각 P+형 도전형의 접합영역과 결합된다. 이 P+형 도전형의 접합영역은 N형 도전형의 바디(body)(또는 벌크(bulk)) 내에 배치된다. 따라서 P모스 트랜지스터(931)의 소스-바디 접합에는 제1 기생 PN 다이오드 성분(910)이 존재하며, P모스 트랜지스터(931)의 드레인-바디 접합에는 제2 기생 PN 다이오드 성분(920)이 존재한다. 제1 기생 PN 다이오드 성분(910) 및 제2 기생 PN 다이오드 성분(920)의 애노드는, 각각 P모스 트랜지스터(931)의 소스단자(S) 및 드레인단자(D)에 결합된다. 제1 기생 PN 다이오드 성분(910) 및 제2 기생 PN 다이오드 성분(920)의 캐소드는 P모스 트랜지스터(931)의 바디에 공통으로 결합된다.
입력단자(IN)와 P모스 트랜지스터(931)의 바디단자(B) 사이에는 단일-이득 버퍼(Unit-Gain Buffer; UGB)(950)가 배치된다. 일 예에서 단일-이득 버퍼(950)는 "1"의 이득을 갖는 연산증폭기로 구성될 수 있다. 단일-이득 버퍼(950)의 비반전단자(+)는 입력단자(IN)에 결합된다. 단일-이득 버퍼(950)의 반전단자(-)는, 단일-이득 버퍼(950)의 출력단자 및 P모스 트랜지스터(931)의 바디단자(B)에 공통으로 결합된다. 단일-이득 버퍼(950)의 반전단자(-)와 출력단자가 단락(short)되어 있으므로, 단일-이득 버퍼(950)는 단일 이득을 갖는 전압 버퍼로 작용한다. 따라서 단일-이득 버퍼(950)의 출력단자로 입력단자(IN)에 인가되는 전압과 동일한 전압이 출력되며, 이 출력전압은 P모스 트랜지스터(931)의 바디단자(B)에 인가된다. 단일-이득 버퍼(950)에는 공급전압(AVDD)이 인가되는데, P모스 트랜지스터(931)의 바디단자(B)에 입력단자(IN)에 인가되는 전압과 동일한 크기의 전압이 인가될 수 있도록, 공급전압(AVDD)은 입력단자(IN)에 인가되는 전압보다 높은 전압값을 갖는다.
본 예에 따른 P모스 스위치(900)는 LDO(Low Dropout) 전압조정기 회로(regulator circuit)를 포함한다. LDO 전압조정기 회로는, 커패시터(942)와, 에러 앰프(ERR)(960)와, 그리고 피드백게인부(FEEDBACK GAIN)(970)를 포함하여 구성될 수 있다. 커패시터(942)는 출력단에 배치되며, 일정 크기의 커패시턴스(CL)를 갖는다. 이 커패시터(942)는 에러 앰프(960)의 출력단과 P모스 트랜지스터(931)의 게이트단자 사이에서 분지되는 기생 커패시터의 영향을 보상해 주는 기능을 수행한다. 에러 앰프(960)는, 연산증폭기로 구성될 수 있다. 에러 앰프(960)의 비반전단자(+)는 피드백게인부(970)의 출력라인에 결합된다. 에러 앰프(960)의 반전단자(-)에는 기준전압(Vref)이 인가된다. 에러 앰프(960)의 출력단은 P모스 트랜지스터(931)의 게이트단자에 결합된다. 피드백게인부(970)는 P모스 트랜지스터(931)의 출력단, 즉 드레인단자(D)의 전압을 조정하여 에러 앰프(960)의 비반전단자(+)로 피드백시키는 기능을 수행한다. 이를 위해 피드백게인부(970)는 가변저항 회로로 구성될 수 있다.
LDO 전압조정기 회로에 의해 P모스 트랜지스터(931)는 선형 영역(linear region)에서 동작하며, 출력전압이 필요한 레벨로 감소되도록 입력전압을 감소시킨다. 그 결과 나타나는 출력전압은 에러 앰프(960)에 의해 감지되어 기준전압(Vref)과 비교된다. 이 비교 결과에 따라 에러 앰프(960)는 원하는 출력전압이 유지되도록 P모스 트랜지스터(931)의 게이트단자에 적절한 크기의 전압을 인가시킨다. 이와 같은 에러 앰프(960)의 변조 동작에 따라 P모스 트랜지스터(931)는 동작 전류 또는 입력전압이 변화되더라도 일정한 크기의 출력전압을 유지할 수 있다. 그런데 이와 같은 LDO 전압조정기 회로를 채용하더라도, 출력전압이 목표한 크기 이상으로 상승하는 경우가 발생될 수 있다. 예컨대 테스트 대상이 노 로드(no load) 상태인 스탠-바이(stand-by) 테스트를 수행하는 경우, 누설전류에 의해 출력전압이 목표한 크기 이상이 된 상태에서 일정 시간이 경과하는 경우, 누설전류가 더 이상 흐르지 않을 정도의 전위차가 바디단자(B)와 드레인단자(D) 사이에 유도될 때까지 누설전류가 증가될 수 있다. 즉 에러 앰프(960)에 의해 P모스 트랜지스터(931)의 게이트단자에 P모스 트랜지스터(931)가 턴 오프를 유지하는 게이트 전압이 인가되더라도, 바디단자(B)와 드레인단자(D) 사이의 제2 기생 PN 다이오드 성분(920)에 의한 역방향 누설전류가 계속 발생되며, 이 누설전류의 증가로 인해 출력전압이 목표한 크기를 유지하지 못하는 경우가 발생될 수 있다.
이에 따라 본 예에 따른 P모스 스위치(900)는, 출력전압이 목표한 크기 이상으로 증가하는 비정상적인 상태를 방지하기 위해, 누설전류 소비회로를 포함한다. 누설전류 소비회로는, 가변저항 회로(944)와 누설 앰프(LEAK)(980)를 포함하여 구성될 수 있다. 가변저항 회로(944)는 출력단으로부터 분지되는 가변저항을 포함한다. 가변저항의 일단은 출력단에 결합되고 다른 단은 그라운드에 결합된다. 가변저항이 갖는 저항값은 누설 앰프(980)의 출력신호에 따라 결정된다. 누설 앰프(980)는 연산 증폭기로 구성된 비교기일 수 있다. 누설 앰프(980)의 비반전단자(+)는 출력단에 결합된다. 누설 앰프(980)의 반전단자(-)에는 목표한 출력전압(TARGET_OUT)이 인가된다. 누설 앰프(980)는 비반전단자(+)를 통해 인가되는 출력전압과, 반전단자(-)를 통해 인가되는 목표한 출력전압(TARGET_OUT)을 비교하고, 그 결과에 따른 출력신호를 발생시킨다. 누설 앰프(980)의 출력신호에 의해 가변저항의 크기가 조절되며, 가변저항의 크기 조절에 의해 출력단으로 흐르는 누설전류(ILEAK)가 가변저항을 통해 그라운드로 흐르도록 함으로써 출력전압이 목표한 크기 이상으로 증대되는 현상을 억제한다.
상술한 바와 같이 본 출원의 실시 형태들을 도면들을 예시하며 설명하지만, 이는 본 출원에서 제시하고자 하는 바를 설명하기 위한 것이며, 세밀하게 제시된 형상으로 본 출원에서 제시하고자 하는 바를 한정하고자 한 것은 아니다.
100...반도체 소자 테스트 장비 110...자동 테스트 장비(ATE)
121...스위칭부
122-124...제1 내지 제3 직류-직류 변환부
131...스위치
141-143...제1 내지 제3 직류-직류 변환기
150...드라이버부
151-154...제1 내지 제4 드라이버

Claims (8)

  1. 자동 테스트 장비로부터의 제어신호에 따라 복수개의 드라이브 신호들을 발생시키는 드라이버부; 및
    상기 드라이버부로부터의 제1 드라이브 신호에 의해 스위칭 동작을 수행하는 스위칭부 및 상기 드라이버부로부터의 제2 드라이브 신호들에 의해 전압 변환 동작을 수행하는 직류-직류 변환부들로 구성되는 전압변환부를 포함하되,
    상기 스위칭부 및 직류-직류 변환부들 각각은 스위치를 포함하며,
    상기 스위치는,
    상기 자동 테스트 장비로부터의 입력전압이 인가되는 소스단자와 테스트 대상으로 공급되는 출력전압을 출력시키는 드레인단자를 갖는 모스트랜지스터; 및
    상기 모스트랜지스터의 바디단자의 전압을 상기 소스단자의 전압과 동일하게 유지시키는 바디전압 조정회로를 포함하되,
    상기 바디전압 조정회로는, 상기 입력전압이 인가되는 비반전단자와, 출력단의 출력전압이 직접 피드백되는 반전단자와, 상기 바디단자와 결합되는 출력단자를 갖는 단일-이득의 연산 증폭기를 포함하는 반도체 소자 테스트 장비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모스 트랜지스터는 P모스 트랜지스터를 포함하는 반도체 소자 테스트 장비.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단일-이득의 연산 증폭기에 인가되는 공급전압은 상기 입력전압보다 큰 크기를 갖는 반도체 소자 테스트 장비.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스위치는, 상기 출력전압이 일정 크기 이하로 유지되도록 상기 모스 트랜지스터의 게이트전압을 조정하는 전압조정기회로를 더 포함하되,
    상기 전압조정기회로는,
    상기 모스트랜지스터의 출력단과 그라운드 사이에 배치되는 커패시터;
    상기 모스트랜지스터의 드레인단자의 전압을 입력받아 일정 게인으로 조정한 후에 출력하는 피드백게인부; 및
    상기 피드백게인부로부터의 출력전압을 피드백받는 비반전단자와, 기준전압을 인가받는 반전단자와, 상기 모스 트랜지스터의 게이트단자에 연결되는 출력단자를 갖는 에러 앰프를 포함하는 반도체 소자 테스트 장비.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스위치는, 상기 모스트랜지스터의 출력단으로부터의 누설전류를 소모시키는 누설전류 소비회로를 더 포함하되, 상기 누설전류 소비회로는,
    상기 모스트랜지스터의 출력단으로부터 분지되어 상기 출력단과 그라운드 사이에 배치되는 가변저항을 갖는 가변저항 회로; 및
    상기 모스트랜지스터의 출력단으로부터의 출력전압과 목표한 출력전압을 비교한 후 그 결과에 따라 상기 가변저항의 크기를 조절하는 비교기를 더 포함하는 반도체 소자 테스트 장비.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 비교기의 비반전단자 및 반전단자에는 각각 상기 출력전압 및 상기 목표한 출력전압이 인가되는 반도체 소자 테스트 장비.
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