KR20070026121A

KR20070026121A - 장치 특성 측정 시스템

Info

Publication number: KR20070026121A
Application number: KR1020060082671A
Authority: KR
Inventors: 미치토시 노구치; 사토시 하부
Original assignee: 애질런트 테크놀로지스, 인크.
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2007-03-08
Also published as: TW200712517A; CN1924600A; JP2007064834A; US20070050170A1

Abstract

PRAM 등의 장치 측정에 있어서 입력되는 펄스의 신호가 무디고, 장치에 실제로 인가되는 전압, 또는 장치에 흐르는 전류를 정확히 측정할 수가 없었다.

장치의 단자에 접촉하는 프로브와 펄스 발생기를 동축 케이블의 도중에 전류 측정용의 션트 저항을 마련하여, 그 션트 저항의 양단의 전위차를 액티브 차동 프로브에 의해서 검출하여, 전위차에 따른 신호를 신호 파형 관측 수단에 의해서 관측하도록 구성하여, 장치에 흐르는 전류를 측정한다. 또한, 션트 저항에 병렬로 콘덴서를 접속함으로써 주파수 특성이 개선된다.

Description

장치 특성 측정 시스템{A DEVICE CHARACTERISTICS MEASURING SYSTEM}

도 1은 본 발명의 실시예의 장치 측정 시스템의 구성을 나타내는 개략도,

도 2는 도 1의 회로를 회로 시뮬레이터에 제공하기 위한 등가 회로를 나타내는 도면,

도3은 도 2의 등가 회로로 시뮬레이션을 한 경우의 각부의 전압 파형을 나타낸 그래프,

도 4는 도 2의 등가 회로로 시뮬레이션을 한 경우의 각부의 전류 파형을 나타낸 그래프,

도 5는 본 발명의 다른 실시예의 장치 측정 시스템의 구성을 도시한 개략도,

도 6은 도 1 및 도 5에 의해서 표시되는 장치 측정 시스템의 등가 회로이며, 회로 시뮬레이터에 제공하는 도면,

도 7은 도 6의 등가 회로에 의해서 시뮬레이트한 경우의 각부의 전압의 그래프를 도시하는 도면,

도 8은 도 6의 등가 회로로 시뮬레이션을 한 경우의 각부의 전류 파형을 나타낸 그래프,

도 9는 도 5의 콘덴서의 용량을 바꾼 경우의 측정 전압을 시뮬레이트한 그래프,

도 10은 도 5의 콘덴서의 용량을 바꾼 경우의 측정 전류를 시뮬레이트한 그래프,

도 11은 도 1, 도 5에 나타내는 실시예에 있어서, 션트 저항의 값, 동축 케이블의 길이, 장치의 저항값을 바꾼 경우의 콘덴서 용량의 최적값을 나타낸 표,

도 12는 본 발명의 다른 실시예의 장치 측정 시스템의 구성을 도시한 개략도,

도 13은 도 1 및 도 12에 의해서 도시되는 장치 측정 시스템의 등가 회로이며, 회로 시뮬레이터에 제공하는 도면,

도 14는 도 13의 등가 회로에 의해서 시뮬레이트한 경우의 각부의 전압의 그래프를 도시하는 도면,

도 15는 도 13의 등가 회로로 시뮬레이션을 한 경우의 각부의 전류 파형을 나타낸 그래프,

도 16은 도 1, 도 12에 의해서 도시되는 실시예가 어떠한 장면에서 이용되는가를 나타내는 등가 회로도,

도 17은 장치에 직접 오실로스코프를 접속한 경우에 대하여 회로 시뮬레이터에 제공하는 등가 회로도를 나타낸 도면,

도 18은 도 17의 회로를 시뮬레이터에 제공한 경우의 각부의 전압값을 나타내는 그래프,

도 19는 도 17의 회로를 시뮬레이터에 제공한 경우의 각부의 전류를 나타내는 그래프,

도 20은 장치에 인가되는 전압 및 전류를 프로브를 이용하여 측정하는 경우에 대하여 회로 시뮬레이터에 제공하는 등가 회로도를 나타낸 도면,

도 21은 도 20의 회로를 시뮬레이터에 제공한 경우의 각부의 전압을 도시하는 도면,

도 22는 도 20의 회로를 시뮬레이터에 제공한 경우의 가상 전류계에 흐르는 전류를 나타내는 그래프이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 웨이퍼 프로버 12 : 반도체 웨이퍼

13 : 프로브 카드 14 : 프로브

20 : 펄스 발생기 30 : 오실로스코프

40 : 액티브 차동 프로브 50 : 액티브 프로브

60, 61, 62 : 션트 저항 71 : 동축 케이블(72) 동축 케이블

90, 91, 92 : 콘덴서

본 발명은, 상변화 메모리(이하, PRAM라 한다. 또한, OUM(Ovonic Unified Memory)라고도 칭한다.) 등의 장치의 특성을 평가하는 측정 장치에 관한 것이다.

PRAM은, 물질의 결정 상태에 따라서 전기적 저항이 변하는 칼코나이드(chalgonide) 합금 등이 비정질로부터 결정 구조로 상태가 변화하는 것을 이용하여 정보를 저장하는 메모리이며, 전원을 끄더라도 데이터가 유지되어, 대용량의 데이터를 저장할 수 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 상변화는, 각 메모리 셀마다 마련된 히터에 의해서 가열함으로써 실행된다.

이 PRAM에 대한 장치 측정에서는, 장치에 인가되는 펄스 파형의 전압, 전류를 정확히 구하는 것이 필요하다.

피측정 대상의 PRAM 장치에 인가되는 전압 및 전류는, 장치로부터 직접 오실로스코프로 측정하는 경우가 있다 (예컨대 비특허 문헌1, 도 4 참조. ).

도 17은, 이와 같이 장치에 직접 오실로스코프를 접속한 경우에 대하여 회로 시뮬레이터에 제공하는 회로도를 나타낸 것이다. 동 도면에 있어서, 200b는 피측정 대상의 장치의 등가 회로, 20b는 펄스 신호를 발생하는 펄스 발생기의 등가 회로, 500은 장치(200b)의 전압 관측용 오실로스코프의 등가 회로, 510은 장치(200b)의 전류 관측용 오실로스코프의 등가 회로, 520은 오실로스코프(510)에 의한 전류 관측용을 위한 션트 저항, 100b는 시뮬레이터상의 가상 전류계, 70은 펄스 발생기(20b)의 출력과 전압관측용 오실로스코프(500)의 입력을 접속하기 위한 동축 케이블, 73은 전압 관측용 오실로스코프(500)의 입력과 장치(200b)의 일단을 접속하기 위한 동축 케이블, 74는 가상 전류계(100b)와 저항(520)의 일단을 접속하는 동축 케이블을 나타내고 있다.

도 18은, 도 17의 회로를 회로 시뮬레이터에 제공한 경우의 각부의 전압값을 나타내는 그래프이다. 도 18에 있어서, a는 전압 관측용 오실로스코프(500)로 관측되는 전압의 그래프를 나타내고 있고, b는 장치(200b)의 양단의 전압의 그래프를 나타내고 있다. 동 도면에 도시하는 바와 같이 그래프 a와 그래프 b는, 상당히 상이하고, 전압 관측용 오실로스코프(500)에 의해서 관측된 전압이 장치(200b)에 실제로 인가되고 있는 전압을 정확하게 나타내고 있지 않음을 알 수 있다.

도 19는, 도 17의 회로를 회로 시뮬레이터에 제공한 경우의 각부의 전류를 나타내는 그래프이다. 도 19에 있어서 a는 전류 관측용 오실로스코프(510)에 의해 관측되는 전류를 나타내는 그래프이고, b는 가상 전류계(100b)를 흐르는 전류를 나타내는 그래프이다. 동 도면에 도시하는 바와 같이 그래프 a와 그래프 b는, 전압의 경우와 같이 상당히 상이하고, 전류 관측용 오실로스코프(510)에 의해서 관측된 전류가 장치(200b)를 실제로 흐르고 있는 전류를 정확하게 나타내고 있지 않음을 알 수 있다.

또한, 피측정 대상의 장치에 인가되는 전압 및 전류는, 프로브를 이용하여 측정하는 경우가 있다(예컨대 비특허 문헌 2, 도 3 참조).

도 20은, 이와 같이 장치에 인가되는 전압 및 전류를 프로브를 이용하여 측정하는 경우에 대하여 회로 시뮬레이터에 제공하는 회로도를 나타낸 것이다. 도 17에 나타내는 것과 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다. 동 도면에 있어서 600은, 프로브의 등가 회로이며, 700는 전류 측정용의 저항, 75은 저항(700)의 일단과 펄스 발생기(20b)의 출력을 접속하는 동축 케이블, 76은 저항(700)의 일단과 가상 전류계(100b)를 접속하는 동축 케이블을 나타 내고 있다.

도 21는, 도 20에 나타내는 회로를 회로 시뮬레이터에 제공한 경우의 각부의 전압을 도시하는 도면이다. 도 21에 있어서 a는 프로브(600)를 거쳐서 전압 관측용 오실로스코프(도 20의 등가 회로에 있어서는, 프로브(600)에 의해 터미네이트(terminate)되는 것으로 되어있기 때문에, 오실로스코프의 등가 회로는 나타내지 않는다.)에 의해 관측되는 전압을 시뮬레이트한 그래프, b는 장치(200b)에 인가되는 전압을 시뮬레이트한 그래프이다. 동 도면에 도시하는 바와 같이 이들 그래프 a, b는 거의 겹치고 있다. 즉, 프로브(600)를 이용한 경우에는 장치(200b)에 인가되는 전압을 측정하는 것이 가능하다는 것을 시뮬레이트 결과는 나타내고 있다. 그러나, 전압 파형은, 상승이 느리고, 상당히 무딘(blunt) 파형으로 되어있다. PRAM에서는 직사각형파 형상의 펄스가 입력되는 것이 중요하고, 이러한 무딘 파형으로 되는 것은 바람직하지 못하다.

도 22는, 도 20의 회로를 시뮬레이터에 건 경우의 가상 전류계(100b)에 흐르는 전류를 나타내는 그래프이다. 도 22에 도시하는 바와 같이 전류 파형은 전압 파형과 같이 상승이 느린 무딘 파형으로 되어있다.

또, 전류 파형은 직접 측정할 수 없다. 펄스 발생기(20b)에서 출력되는 전압 5V의 펄스가 저항(700)의 일단에 인가된다고 생각하면 전류 펄스의 파고값을 계산으로 구하는 것이 가능하다. 그러나, 일반적으로 펄스 발생기(20b)의 전압값은 정밀도가 높지 않기 때문 전류 펄스의 파고값도 정확히 구하는 것은 곤란하다.

비특허 문헌 1

“Low-Field Amorphous State Resistance and Threshold Voltage Drift in Chalcogenide Materials”, PIROVANO et al., IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 51 Issue 5pp. 714-719, May 2004

비특허 문헌2

“Phase-change chalcogenide nonvolatile RAM completely based on CMOS technology”, Hwang, Y.N. et al., VLSI Technology, Systems, and Applications, 2003 International Symposium pp. 29-31, Oct. 2003

이상과 같이, 프로버에 세트된 PRAM 등의 장치에 인가되는 전압, 흐르는 전류를 정확히 측정하는 것은 곤란하며, 또한, 파형도 펄스 발생기로부터 출력된 파형과는 달리, 상승이 무딘 파형으로 된다는 문제점이 있었다.

본 발명은, 이상과 같은 사정을 감안하여 된 것으로서, 파형이 무디지 않고, 또한, 피측정 대상의 장치에 실제로 인가되는 전압, 실제로 흐르는 전류의 파형을 될 수 있는 한 정확히 측정할 수 있는 장치 측정 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 장치 특성 측정 시스템은, 펄스를 발생하는 펄스 발생기와, 장치의 단자와 전기적으로 접촉하는 제 1 프로브와, 장치에 흐르는 전류를 측정하기 위한 저항과, 제 1 프로브의 출력 단자와 저항의 일단을 전기적으로 접속하는 제 1 케이블과, 펄스 발생기의 출력과 저항의 타단을 전기적으로 접속하는 제 2 케이블과, 저항의 양단에 전기적으로 접속되어, 저항의 전위차에 대응하는 신호를 출력하는 제 2 프로브와, 제 2 프로브로부터 출력된 신호의 파형을 관측하는 제 1 신호 파형 관측 수단을 구비하고 있다. 「제 1 신호 파형 관측 수단」은 오실로스코프의 특정한 채널에 대응하지만, 오실로스코프에 한정되지 않고, 신호의 파형을 관측할 수 있는 수단이라면 좋다.

제 2 프로브에 의해, 저항의 양단의 전위차에 따른 신호가 제 1 신호 파형 관측 수단에 입력되기 때문에, 작은 측정 랜지로 높은 분해능의 파형을 관측할 수 있다. 또한, 저항에 의한 큰 전압 강하는 필요로 하지 않기 때문에, 저항을 작은 값으로 할 수 있고, 이 때문에, 파형의 상승의 무딤도 최소한으로 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 장치 특성 측정 시스템은, 저항의 일단에 전기적으로 접속된 제 3 프로브와, 이 제 3 프로브로부터 출력된 신호의 파형을 관측하는 제 2 신호 파형 관측 수단을 더 갖도록 구성할 수 있다. 「제 2 신호 관측 수단」은 오실로스코프의 특정 채널에 대응한다. 또한, 「제 1 신호 관측 수단」과「제 2 신호 관측 수단」은, 동일한 오실로스코프의 별도의 채널이더라도 좋고, 각각의 오실로스코프이더라도 좋다.

또한, 본 발명의 장치 특성 측정 시스템은, 저항에 병렬로 접속된 주파수 특성을 개선하기 위한 콘덴서를 더 갖도록 구성할 수 있다.

이 콘덴서 때문에 고주파 신호에 대한 임피던스가 낮게 되어, 파형의 무딤이 개선된다. 또한, 콘덴서의 용량을, 장치를 흐르는 전류의 파형과 제 1 신호 파형 관측 수단에 의해서 관측되는 파형이 거의 동일한 파형으로 되는 값으로 함으로써, 실제로 장치에 인가되는 전압, 흐르는 전류의 파형을 정확히 관측하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 장치 측정 시스템은, 펄스를 발생하는 펄스 발생기와, 장치의 단자와 전기적으로 접촉하는 제 1 프로브와, 장치에 흐르는 전류를 측정하기 위한, 직렬 접속된 제 1 저항과 제 2 저항으로 이루어지는 직렬 합성 저항과, 제 1 프로브의 출력 단자와 직렬 합성 저항의 일단을 전기적으로 접속하는 제 1 케이블과, 펄스 발생기의 출력과 직렬 합성 저항의 타단을 전기적으로 접속하는 제 2 케이블과, 직렬 합성 저항의 양단에 전기적으로 접속되어, 직렬 합성 저항의 전위차에 대응하는 신호를 출력하는 제 2 프로브와, 제 2 프로브로부터 출력된 신호의 파형을 관측하는 제 1 신호 파형 관측 수단과, 직렬 합성 저항과 병렬로 접속된 주파수 특성을 개선하기 위한 제 1 콘덴서와, 직렬 합성 저항의 타단과 제 1 저항 및 제 2 저항의 직렬 접속점에 전기적으로 접속된 제 2 콘덴서를 구비한다.

즉, 제 1 콘덴서를 통과하는 경로(path)와 제 2 콘덴서를 통과하는 경로의 2개의 경로가 가능하기 때문에 제 1 콘덴서와 제 1 콘덴서의 용량 및 제 1 저항과 제 2 저항의 저항값을 적절히 설정함으로써 펄스 신호의 전송로의 주파수 등 특성의 보정을 하는 것이 가능하다.

또한, 직렬 합성 저항의 일단에 전기적으로 접속된 제 3 프로브와, 제 3 프로브로부터 출력된 신호의 파형을 관측하는 제 2 신호 파형 관측 수단을 더 구비하 여 전압을 측정하는 것도 가능하다.

또한, 측정 대상의 장치는 반도체 웨이퍼에 만들어진 것으로, 제 1 프로브는, 웨이퍼 프로버 등의 반도체 프로버 내에 마련된다. 또한, 본 발명의 장치 특성 측정 시스템은, 측정 대상의 장치가 상변화 메모리와 같이 대단히 짧은 펄스 신호가 인가되는 경우에 특히 효과적이다.

또한, 제 2 프로브 및 제 3 프로브는 입력 임피던스가 출력 임피던스보다 높은 액티브 프로브로 구성하는 것이 가능하고, 제 1 케이블 및 제 2 케이블은 동축 케이블로 구성하는 것이 가능하다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 근거하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 실시예의 장치 측정 시스템의 구성을 도시한 개략도이다. 동 도면에 있어서, 10은 반도체 웨이퍼 상의 PRAM 등의 장치와 전기적으로 콘택트를 갖기 위한 웨이퍼 프로버, 20은 일정한 전압의 펄스를 출력하는 펄스 발생기, 30은 장치에 인가되는 전압 및 장치에 흐르는 전류를 측정하는 오실로스코프, 40은 장치에 흐르는 전류를 계측하기 위한 액티브 차동 프로브, 50은 장치에 인가되는 전압을 측정하기 위한 액티브 프로브, 60은 장치에 흐르는 전류를 측정하기 위해서 전압강하를 시키는 100Ω의 션트 저항, 71은 웨이퍼 프로버(10)와 션트 저항(60)의 일단을 접속하는 길이 10cm의 동축 케이블, 72는 션트 저항(60)의 타단과 펄스 발생기(20)의 출력을 접속하는 길이 200cm의 동축 케이블을 나타내고 있다.

웨이퍼 프로버(10)는, 반도체 웨이퍼(12)를 탑재하여 프로빙의 위치 결정을 위해 이동 가능한 척(11)과, RF(고주파용)프로브(14)와, RF 프로브(14)를 고정하는 프로브 카드(13)를 갖고 있다. RF 프로브(14)의 선단은 반도체 웨이퍼(12)의 피측정 장치의 단자에 전기적으로 콘택트가 취할 수 있도록 되어 있다.

또한, 펄스 발생기(20)는 전압이 5V(볼트)로 펄스 폭이 20 나노초, 상승이 2 나노초의 펄스를 출력한다. 오실로스코프(30)의 Ch(채널)1에는 액티브 차동 프로브(40)로부터의 출력 신호가 입력되고, Ch2에는 액티브 프로브(50)의 출력 신호가 입력되고 있다.

액티브 차동 프로브(40)의 2개의 입력은, 션트 저항(60)의 양단에 접속되어, 그 전위차를 출력하게 되어 있다. 또한, 액티브 차동 프로브(40)은, 입력 신호를 증폭하여 출력하고, 입력측은 고 임피던스, 출력측은 저 임피던스로 되어 있다. 액티브 프로브(50)는, 션트 저항(60)과 동축 케이블(71)과의 접속점에 접속되어, 입력 신호를 증폭하여 출력하고, 입력측은 고 임피던스, 출력측은 저 임피던스가 되도록 되어 있다. 또한, 이들 프로브(40),(50)는 프로브 내부에서 터미네이트(terminate)하도록 구성되어 있기 때문에 등가 회로에서는, 오실로스코프의 영향은 일어나지 않게 된다.

또한, 동축 케이블(71)의 좌단부, 동축 케이블(72)의 우단부, 션트 저항(60), 액티브 차동 프로브(40)의 입력, 액티브 프로브(50)의 입력은 기판(80)상에 배선되어 고정된다.

도 2는, 도 1의 회로를 회로 시뮬레이터에 제공하기 등가 회로를 나타내고 있다.

동 도면에 있어서, 20a는 펄스 발생기의 등가 회로이며, 펄스 발신원과 저항의 직렬 회로로 표현된다. 또한, 펄스 발생기(20)는 출력 임피던스가 50Ω로 되어있다. 40a는 액티브 차동 프로브(40)의 등가 회로를 나타내고 있고, 2개의 입력마다 25kΩ의 저항과 0.56pF의 콘덴서가 병렬로 접속되어 접지되도록 표현된다. 50a는 액티브 프로브(50)의 등가 회로이며, 입력으로부터 25kΩ의 저항과 0.56pF의 콘덴서가 병렬로 접속되어 접지되도록 표현된다.

200은, 반도체 웨이퍼(12)상의 PRAM 등의 피측정 대상의 장치의 등가 회로이며 1kΩ의 저항으로 표현된다. 100은 시뮬레이션상의 가상 전류계이며, 실제의 회로에는 마련되지 않지만, 시뮬레이션에 의해 장치에 흐르는 전류를 산출하기 위한 것이다.

또, 60a, 71a 및 72a는, 각각, 회로 시뮬레이터 상에서, 션트 저항(60), 동축 케이블(71) 및 동축 케이블(72)을 표현한 것이다.

도 3은 도 2의 등가 회로로 시뮬레이션을 행한 경우의 각부의 전압 파형을 나타낸 그래프이다. 도 3에 있어서, a는 액티브 프로브(50)를 거쳐서 오실로스코프(30)의 Ch2에 입력되어 측정되는 전압을 시뮬레이트한 그래프, b는 피측정 대상의 장치에 인가되는 전압을 시뮬레이트한 그래프이다. 동 도면에 도시하는 바와 같이 전압 파형은 서로 거의 겹쳐져 있어, 정확히 측정할 수 있다는 것을 나타내고 있다. 또한, 파형은 약간 무디(blunt)나, 도 21에 나타내는 전압 그래프보다도 상승이 급준(急峻 : raises abruptly))하며, 펄스 발생기(20)로부터의 펄스에 가까운 전압 파형이 장치에 인가되며, 또한 그것을 관측할 수 있다는 것을 시뮬레이션의 결과는 나타내고 있다.

또한, 도 20, 도 21의 경우에 비해서 펄스 발생기(20)의 펄스에 가까운 그래프로 되어있는 것은, 도 20의 경우는 션트 저항(700)의 값이 1kΩ인데 대하여, 도 2의 경우는 션트 저항(60)의 값이 100Ω의 작은 값으로 되어 있기 때문에 파형의 무딤이 보다 작아져 있기 때문이다. 도 2의 경우에 션트 저항(60)의 값이 작아도 되는 것은, 차동 프로브를 사용하고 있는 것에 기인하고 있다. 즉, 도 20의 경우에 전류를 측정하려고 하면 저항(700)의 양단의 전위차를 측정하는 것이 필요하고, 펄스 발생기(20)의 전압이 5V라고 하면 오실로스코프의 분해능의 관계로부터 이값과 비교하여 어느 정도 큰 전압 강하를 시키는 것이 필요로 하는 것에 대하여, 도 2의 경우에는 션트 저항(60)의 양단의 전위차에 대응하는 신호를 액티브 차동 프로브(40)가 출력하고, 오실로스코프(30)의 측정 랜지를 작은 것으로 설정하여 고분해능으로 할 수 있기 때문에 션트 저항(60)은 100Ω 정도의 작은 값의 것을 사용할 수 있다.

도 4는 도 2의 등가 회로로 시뮬레이션을 한 경우의 각부의 전류 파형을 나타낸 그래프이다. 도 4에 있어서, a는 액티브 차동 프로브(40)를 거쳐서 오실로스코프(30)의 Ch1에 입력되어 측정되는 전류를 시뮬레이트한 그래프, b는 가상 전류계(100)를 흐르는 전류, 즉 피측정 대상의 장치에 흐르는 전류를 시뮬레이트한 그래프이다. 도 4에 도시하는 바와 같이 파형으로서는 그래프 a, b는 크게 다르지만, 펄스의 상승으로부터 일정 기간 경과하여 파형이 안정한 시점, 즉 도 4의 그래 프에 있어서 타이밍 T1으로 나타내는 시점의 부근에서는, 양 파형이 나타내는 전류는 거의 동일하다. 이 때문에, 펄스 발생기(20)로부터 출력된 펄스의 상승으로부터 일정 시간 경과하여 파형이 안정한 때에 오실로스코프(30)에 의해서 관측하면, 그래프 b의 전류 펄스의 파고값과 같은 전류값을 정확에 구할 수 있다. 또한, 그래프 a의 오버슈트와 언더슈트가, 같은 시정수이기 때문에, 상하로 대칭인 형상을 갖고 있어 이들 오버슈트와 언더슈트에 의해 파형을 보정함으로써, 소망하는 전류 파형 또는 전류값을 얻는 것도 가능하다.

도 5는, 본 발명의 다른 실시예의 장치 측정 시스템의 구성을 도시한 개략도이다. 또한, 동 도면은, 도 1의 기판(80) 부근을 확대한 도면 이며, 다른 부분은 도 1과 동일한 구성으로 되어있다. 또한 도 1과 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 중복하는 설명은 생략한다. 도 5에 있어서, 90는 118pF의 콘덴서이며, 이 콘덴서(90)는 션트 저항(60)과 병렬로 접속되어 있다.

도 6은, 도 5에 의해서 표시되는 장치 측정 시스템의 등가 회로이며, 회로 시뮬레이터에 제공하는 것이다. 도 6에 있어서, 도 2와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 중복하는 설명은 생략한다. 90a는 콘덴서(90)를 회로 시뮬레이터에 제공하기 위해서 등가 회로로서 표현한 것이다.

도 7은, 도 6의 등가 회로에 의해서 시뮬레이트한 경우의 각부의 전압의 그래프를 도시하는 도면이다. 동 도면에 있어서, a는 액티브 프로브(50)를 거쳐서 오실로스코프(30)의 Ch2에 입력되어 측정되는 전압을 시뮬레이트한 그래프, b는 피측정 대상의 장치에 인가되는 전압을 시뮬레이트한 그래프이다. 동 도면에 도시하는 바와 같이 전압 파형은 서로 거의 겹쳐져 있어, 정확히 측정할 수 있음을 나타내고 있다. 또한, 파형은, 도 3에 나타내는 것보다도 더 급준으로 되어 있고, 본래의 펄스 발생기(20)로부터 출력되는 펄스의 상승 시간이 2나노초와 거의 동일하여 시뮬레이터 상은 펄스 발생기(20)로부터 출력되는 펄스와 동등의 파형임을 알 수 있다.

도 8은, 도 6의 등가 회로로 시뮬레이션을 행한 경우의 각부의 전류 파형을 나타낸 그래프이다. 도 8에 있어서, a는 액티브 차동 프로브(40)를 거쳐서 오실로스코프(30)의 Ch1에 입력되어 측정되는 전류를 시뮬레이트한 그래프, b는 가상 전류계(100)를 흐르는 전류, 즉 피측정 대상의 장치에 흐르는 전류를 시뮬레이트한 그래프이다. 동 도면에 도시하는 바와 같이, 전압의 경우와 마찬가지로, 펄스 발생기(20)로부터 출력되는 펄스와 거의 동등한 파형이다.

이와 같이 콘덴서(90)를 접속하는 것으로 특성이 개선되는 것은, 콘덴서(90)의 용량에 의해 펄스의 고주파 성분이 빠져 나가기 쉽게 되어 있기 때문이다.

도 9, 도 10는, 각각, 콘덴서(90)의 용량을 118pF에서 변경된 경우의 측정 전압, 전류를 시뮬레이트한 그래프이다. 이들의 도면에 있어, a, b, c, d는 각각, 콘덴서(90)의 용량이 0pF, 60pF, 120pF, 180pF의 경우의 그래프를 나타내고 있다. 이들의 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 얼마간의 용량의 콘덴서를 콘덴서(90)에 마련하는 것만으로, 전압 파형은 상승이 급준으로 되어, 상당히 개선된다. 그러나, 측정 파형이 실제의 파형과 거의 동등으로 하기 위해서는 콘덴서(90)의 용량의 조정이 필요하다. 콘덴서(90)의 용량은, 션트 저항(60)과 콘덴서(90)의 병렬 회로의 임피던스와 동축 케이블(71)과 장치의 직렬 회로의 임피던스와의 상대값으 로부터 결정되는 것이다. 즉, 콘덴서(90)의 용량은, 션트 저항(60)의 값, 동축 케이블(71)의 길이, 장치(200)의 저항값 등으로부터 결정되는 값이다.

도(11)는, 션트 저항(60)의 값, 동축 케이블(71)의 길이, 장치(200)의 저항값을 바꾼 경우의 콘덴서(90)의 용량의 최적값을 나타낸 표이다. 엄밀하게는, 이것들의 요소의 값으로부터 정확히 콘덴서(90)의 값이 정해지는 것은 아니며, 트리머(trimmer) 콘덴서에 의해 조정하는 것이 필요하다.

또한, 도 10에 있어서도 도 4와 같이, 그래프 a, b, d와 같은 콘덴서 용량이 충분히 조정되어 있지 않은 상태에서도 오버슈트와 언더슈트가, 동일한 시정수이기 때문에, 상하로 대상인 형상을 갖고 있는 것으로부터 이들 오버슈트와 언더슈트에 의해 파형을 보정함으로써, 소망하는 전류 파형 또는 전류값을 얻는 것도 가능하다.

도 12는, 본 발명의 다른 다른 실시예의 장치 측정 시스템의 구성을 도시한 개략도이다. 또한, 동 도면은, 도 1의 기판(80) 부근을 확대한 도면이며, 다른 부분은 도 1과 동일한 구성으로 되어있다. 또한 도 1과 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 중복하는 설명은 생략한다. 도 12에 도시하는 바와 같이 동축 케이블(71),(72)사이에는 션트 저항(61) 및 션트 저항(62)이 직렬로 접속되어 있다. 또한, 션트 저항(61)에는 콘덴서(91)가 병렬로 접속되어 있다. 또한, 션트 저항(61)과 션트 저항(62)과의 직렬 합성 저항과 병렬로 콘덴서(92)가 접속되어 있다. 션트 저항(61),(62)의 저항값은 각각, 150Ω, 50Ω 이며, 콘덴서(91),(92)의 용량은 각각, 40pF, 35pF 이다.

도 13은, 도 12에 의해서 도시되는 장치 측정 시스템의 등가 회로이며, 회로 시뮬레이터에 제공하는 것이다. 도 13에 있어서, 도 2와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 중복하는 설명은 생략한다. 도 13에 있어서, 61a, 62a는 션트 저항(61),(62)을 시뮬레이터의 회로 표현한 것, 91a, 92a는 콘덴서(91),(92)를 시뮬레이터의 회로 표현한 것이다.

도 14는, 도 13의 등가 회로에 의해서 시뮬레이트한 경우의 각부의 전압의 그래프를 도시하는 도면이다. 동 도면에 있어서, a는 액티브 프로브(50)을 거쳐서 오실로스코프(30)의 Ch2에 입력되어 측정되는 전압을 시뮬레이트한 그래프, b는 피측정 대상의 장치에 인가되는 전압을 시뮬레이트한 그래프이다.

도 15는, 도 13의 등가 회로로 시뮬레이션을 한 경우의 각부의 전류 파형을 나타낸 그래프이다. 도 15에 있어서, a는 액티브 차동 프로브(40)를 거쳐서 오실로스코프(30)의 Ch2에 입력되어 측정되는 전류를 시뮬레이트한 그래프, b는 가상 전류계(100)를 흐르는 전류, 즉 피측정 대상의 장치에 흐르는 전류를 시뮬레이트한 그래프이다. 도 15의 그래프 b에서 현저하지만, 상승의 부분에서 파형이 변화되어 예각 부분이 발생하고 있고, 주파수 보정이 되는 것이 도시되어 있다.

도 16은 도 12에 의해서 도시되는 실시예가 어떠한 장면에서 이용되는 가를 나타내는 등가 회로도이다. 도 16에 있어서 400은 스위치, 410은 전압 전류 특성 측정 장치의 등가 회로다. 전압 전류 특성 측정 장치(410)는, 측정 대상에 대하여, 소정의 전압을 인가하면서 전류 측정을 하거나, 소정의 전류를 흘리면서 전압 측정을 하거나 할 때 등에 이용된다. 동 도면의 구성에 있어서는, 전압 전류 특성 측정 장치(410)는 스위치(400)에 의해서 전환하여 사용된다. 이러한 스위치(400)가 신호의 전송로 상에 마련되면 주파수 특성이 변화되는 경우가 있고, 도 1, 도 12에 나타내는 실시예에서는 이것을 보정할 수 있는 것이다. 즉, 펄스 발생기(20)로부터 출력되는 펄스의 고주파 성분은 콘덴서(91)와 션트 저항(62)을 지나는 경로와, 콘덴서(92)를 지나는 경로가 가능하여, 이 2개의 경로의 임피던스에 의해서 신호의 주파수 특성을 보정할 수 있도록 한 것이다.

또한, 도 12에 나타내는 실시예로서는 션트 저항이 2개로 병렬로 접속되는 콘덴서가 2개이지만, 션트 저항 및 콘덴서를 N개(N은 3 이상의 정수)사용하여 구성하는 것도 가능하다.

또한, 상술한 실시예에서는, 오실로스코프(30)의 ch1, ch2에 각각 프로브(40), (50)의 출력을 접속하도록 하고 있지만, 각각의 오실로스코프에 입력하도록 하더라도 좋다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 소정의 펄스를 인가하여, 장치의 특성을 측정하는 경우에, 파형이 무디지 않고, 피측정 대상의 장치에 실제로 인가되는 전압, 실제로 흐르는 전류의 파형을 될 수 있는 한 정확히 측정할 수 있다.

Claims

피측정 대상 장치의 특성을 측정하는 장치 특성 측정 시스템으로서,

펄스를 발생하는 펄스 발생기와,

상기 장치의 단자와 전기적으로 접촉하는 제 1 프로브와,

상기 장치에 흐르는 전류를 측정하기 위한 저항과,

상기 제 1 프로브의 출력 단자와 상기 저항의 일단을 전기적으로 접속하는 제 1 케이블과,

상기 펄스 발생기의 출력과 상기 저항의 타단을 전기적으로 접속하는 제 2 케이블과,

상기 저항의 양단에 전기적으로 접속되어, 상기 저항의 전위차에 대응하는 신호를 출력하는 제 2 프로브와,

상기 제 2 프로브로부터 출력된 신호의 파형을 관측하는 제 1 신호 파형 관측 수단

을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치 특성 측정 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 저항의 상기 일단에 전기적으로 접속된 제 3 프로브와,

상기 제 3 프로브로부터 출력된 신호의 파형을 관측하는 제 2 신호 파형 관 측 수단

을 더 구비하는 것을 특징으로 장치 특성 측정 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 제 3 프로브는 입력 임피던스가 출력 임피던스보다 높은 액티브 프로브인 것을 특징으로 하는 장치 특성 측정 시스템.
제 1 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 저항에 병렬로 접속된 주파수 특성을 개선하기 위한 콘덴서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 장치 특성 측정 시스템.
제 4 항에 있어서,

상기 콘덴서의 용량은, 상기 장치를 흐르는 전류의 파형과 상기 제 1 신호 파형 관측 수단에 의해서 관측되는 파형이 거의 동일한 파형으로 되는 값인 것을 특징으로 하는 장치 특성 측정 시스템.
피측정 대상 장치의 특성을 측정하는 장치 특성 측정 시스템으로서,

펄스를 발생하는 펄스 발생기와,

상기 장치의 단자와 전기적으로 접촉하는 제 1 프로브와,

상기 장치에 흐르는 전류를 측정하기 위한, 직렬 접속된 제 1 저항과 제 2 저항으로 이루어지는 직렬 합성 저항과,

상기 제 1 프로브의 출력 단자와 상기 직렬 합성 저항의 일단을 전기적으로 접속하는 제 1 케이블과,

상기 펄스 발생기의 출력과 상기 직렬 합성 저항의 타단을 전기적으로 접속하는 제 2 케이블과,

상기 직렬 합성 저항의 양단에 전기적으로 접속되어, 상기 직렬 합성 저항의 전위차에 대응하는 신호를 출력하는 제 2 프로브와,

상기 제 2 프로브로부터 출력된 신호의 파형을 관측하는 제 1 신호 파형 관측 수단과,

상기 직렬 합성 저항과 병렬로 접속된 주파수 특성을 개선하기 위한 제 1 콘덴서와,

상기 직렬 합성 저항의 상기 타단과 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항의 직렬 접속점에 전기적으로 접속된 제 2 콘덴서

를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치 특성 측정 시스템.
제 6 항에 있어서,

상기 직렬 합성 저항의 상기 일단에 전기적으로 접속된 제 3 프로브와,

상기 제 3 프로브로부터 출력된 신호의 파형을 관측하는 제 2 신호 파형 관측 수단

을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 장치 특성 측정 시스템.
제 7 항에 있어서,

상기 제 3 프로브는 입력 임피던스가 출력 임피던스보다 높은 액티브 프로브인 것을 특징으로 하는 장치 특성 측정 시스템.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 장치는 반도체 웨이퍼에 만들어진 것이며, 상기 제 1 프로브는, 반도체 프로버 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 장치 특성 측정 시스템.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 2 프로브는 입력 임피던스가 출력 임피던스보다 높은 액티브 프로브 인 것을 특징으로 하는 장치 특성 측정 시스템.
제 1 항 내지 제 10 중 어느 한 항에 있어서,

상기 장치는, 상변화 메모리인 것을 특징으로 하는 장치 특성 측정 시스템.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 케이블 및 상기 제 2 케이블은 동축 케이블인 것을 특징으로 하는 장치 특성 측정 시스템.