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技術 半導体試験装置、半導体試験方法及び半導体デバイス

出願人 新電元工業株式会社
発明者 佐藤喜市
出願日 2012年1月23日 (8年5ヶ月経過) 出願番号 2012-011030
公開日 2013年8月1日 (6年10ヶ月経過) 公開番号 2013-148538
状態 特許登録済
技術分野 個々の半導体装置の試験
主要キーワード 非計測状態 電圧メータ 電流メータ 水銀リレー 電流値範囲 リードリレー 測定対象デバイス 計測状態
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図面 (8)

課題

半導体スイッチを用いて、測定しない半導体デバイスに流れる漏洩電流を削減し、かつ回路規模を小さく構成できる半導体試験装置を提供する。

解決手段

本発明の半導体試験装置は、定電圧を出力する定電圧源と、測定対象の半導体デバイス及び定電圧源との間に介挿された第1の半導体スイッチと、半導体デバイスと、接地点との間において、半導体デバイスに対して直列に接続される電流メータと、半導体デバイス及び第1の半導体スイッチの接続点と、接地点との間に介挿された第2の半導体スイッチとを備える。

概要

背景

従来から、半導体試験装置を用いて半導体デバイス測定対象(DUT:Device Under Test)として順方向降下電圧(VF)あるいは漏洩電流の測定を行っている。
高価な半導体試験装置を用いて、製造された半導体デバイスを試験する際、並列に配置された生産ラインの各々で製造される半導体デバイスの電流測定を行う場合がある。
例えば、半導体デバイスの生産ラインにおける漏洩電流の測定を行う場合、半導体試験装置は図7に示す構成を用いている。

図7に示すように、半導体試験装置における半導体試験部200内の定電圧源203と電流メータ202に対して、半導体デバイス100_1、100_2、…、100_nの各々を、それぞれスイッチSW11〜SW1n及びSW21〜SW2nを介して並列に接続する。
そして、半導体デバイス100_1の漏洩電流を測定する際、制御部201はスイッチSW11及びSW21を導通状態とし、半導体デバイス100_1を定電圧源203及び電流メータ202に接続する。
一方、半導体デバイス100_2から半導体デバイス100_nの各々を定電圧源203及び電流メータ202から電気的に切り離すため、制御部201はスイッチSW12からSW1nとスイッチSW22からスイッチSW2nとを非導通状態とすることにより、半導体デバイス101_1のみに定電圧印加し、電流メータ202で半導体デバイス100_1の漏洩電流を測定する。

このため、半導体スイッチSW11〜SW1nと、半導体スイッチSW21〜SW2nとは、半導体デバイスに試験のために印加する電圧よりも高い耐圧を有し、かつ非導通状態の場合に半導体デバイスより低い漏洩電流であることが要求されることになる。
したがって、半導体デバイスの切換に用いるスイッチとしては、リードリレー水銀リレーが用いられている。

しかし、リードリレー及び水銀リレーは、高い耐圧と低い漏洩電流の特性を備えているが、スイッチングに要する時間、すなわち切換の制御が行われてから、実際に導通状態及び非導通状態の切り替わりに要する時間が長く、かつ接点を用いた機械的な構成のため、スイッチとしての寿命が短い。
また、リードリレー及び水銀リレーが半導体デバイスに比較して大きく、半導体デバイスの切換装置が大型化し、半導体試験装置の価格が高くなる。
このようなことから、測定する半導体デバイスの切換のために半導体スイッチを用いることが検討されている。

しかし、半導体スイッチは、リードリレー及び水銀リレーに比較して、導通状態における漏洩電流が大きいため、測定対象の半導体デバイスの漏洩電流を正確に測定できないという問題が生じる。
このため、下流側への漏洩電流を低減するため、半導体スイッチと並列にオペアンプを配置し、半導体スイッチの入力端子出力端子との電位をこのオペアンプにより同一となるように制御し、半導体スイッチに流れる漏洩電流を大幅に削減する半導体リレーの構成が特許文献1に記載されている。

概要

半導体スイッチを用いて、測定しない半導体デバイスに流れる漏洩電流を削減し、かつ回路規模を小さく構成できる半導体試験装置を提供する。本発明の半導体試験装置は、定電圧を出力する定電圧源と、測定対象の半導体デバイス及び定電圧源との間に介挿された第1の半導体スイッチと、半導体デバイスと、接地点との間において、半導体デバイスに対して直列に接続される電流メータと、半導体デバイス及び第1の半導体スイッチの接続点と、接地点との間に介挿された第2の半導体スイッチとを備える。

目的

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、半導体スイッチを用いて、測定しない半導体デバイスに流れる漏洩電流を削減し、かつ回路規模を小さく構成できる半導体試験装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

電圧を出力する定電圧源と、測定対象半導体デバイス及び定電圧源との間に介挿された第1の半導体スイッチと、前記半導体デバイスと、接地点との間において、前記半導体デバイスに対して直列に接続される電流メータと、前記半導体デバイス及び前記第1の半導体スイッチの接続点と、前記接地点との間に介挿された第2の半導体スイッチとを備えることを特徴とする半導体試験装置

請求項2

前記第1の半導体スイッチと前記第2の半導体スイッチとのオンオフを行う制御部をさらに有し、前記制御部が、前記半導体デバイスに流れる電流を測定するとき、前記第1の半導体スイッチを導通状態とし、前記第2の半導体スイッチを非導通状態とし、前記半導体デバイスに流れる電流を測定しないとき、前記第1の半導体スイッチを非導通状態とし、前記第2の半導体スイッチを導通状態とする、ことを特徴とする請求項1に記載の半導体試験装置。

請求項3

前記制御部が、前記半導体デバイスに流れる電流の測定を開始するとき、前記第2の半導体スイッチを非導通状態として、予め設定した期間後に、前記第1の半導体スイッチを導通状態とし、前記半導体デバイスに流れる電流の測定を停止するとき、前記第1の半導体スイッチを非導通状態として、予め設定した期間後に、前記第2の半導体スイッチを導通状態とする、ことを特徴とする請求項2に記載の半導体試験装置。

請求項4

複数個の前記半導体デバイスの各々に対し、前記第1の半導体スイッチ及び前記第2の半導体スイッチをそれぞれ設け、前記制御部が、複数個の前記半導体デバイスそれぞれに設けられた前記第1の半導体スイッチ及び前記第2の半導体スイッチの導通状態及び非導通状態を制御し、前記半導体デバイスの各々に流れる電流を順次測定することを特徴とする請求項2または請求項3に記載の半導体試験装置。

請求項5

前記制御部が、複数個の前記半導体デバイスに流れる電流を測定するとき、複数個の前記半導体デバイスから順次測定対象の半導体デバイスを一つ選択し、選択されない半導体デバイスに設けられた前記第1の半導体スイッチと選択された半導体デバイスに設けられた前記第2の半導体スイッチとを非導通状態とし、選択されない半導体デバイスに設けられた前記第2の半導体スイッチと選択された半導体デバイスに設けられた前記第1の半導体スイッチを導通状態とする、ことを特徴とする請求項4に記載の半導体試験装置。

請求項6

前記第1の半導体スイッチ及び前記第2の半導体スイッチの耐圧が、前記半導体デバイスの耐圧よりも高いことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の半導体試験装置。

請求項7

電圧メータと、前記電圧メータの一端及び前記半導体デバイス間に設けられた第3の半導体スイッチと、前記電圧メータの他端及び前記半導体デバイス間に設けられた第4の半導体スイッチとをさらに有することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の半導体試験装置。

請求項8

前記制御部が、前記半導体デバイスに順方向電流を流し、当該順方向電流による前記半導体デバイスの順方向降下電圧の測定を開始するとき、前記第2の半導体スイッチを非導通状態として、予め設定した期間後に、前記第1の半導体スイッチ、前記第3の半導体スイッチ及び第4の半導体スイッチを導通状態とし、前記半導体デバイスの順方向降下電圧の測定を停止するとき、前記第1の半導体スイッチ、第3の半導体スイッチ及び第4の半導体スイッチを非導通状態として、予め設定した期間後に、前記第2の半導体スイッチを導通状態とする、ことを特徴とする請求項7に記載の半導体試験装置。

請求項9

定電圧を出力する定電圧源と、測定対象の半導体デバイス及び定電圧源との間に介挿された第1の半導体スイッチと、当該第1の半導体スイッチと、接地点との間において、前記半導体デバイスに対して直列に接続される電流メータと、前記半導体デバイス及び前記第1の半導体スイッチとの接続点と、前記接地点との間に介挿された第2の半導体スイッチとを備える半導体試験装置により前記半導体デバイスに流れる電流を測定する半導体試験方法であり、前記半導体デバイスに流れる電流を測定するとき、前記第1の半導体スイッチを導通状態とし、前記第2の半導体スイッチを非導通状態とする過程と、前記半導体デバイスに流れる電流を測定しないとき、前記第1の半導体スイッチを非導通状態とし、前記第2の半導体スイッチを導通状態とする過程と、を有することを特徴とする半導体試験方法。

請求項10

請求項9に記載の半導体試験方法により測定され、測定された電流が予め設定された電流値範囲にあり良品とされた半導体デバイス。

技術分野

0001

本発明は、半導体装置試験を行う半導体試験装置と、その方法と、その半導体試験装置により試験された半導体デバイスに関するものである。

背景技術

0002

従来から、半導体試験装置を用いて半導体デバイスを測定対象(DUT:Device Under Test)として順方向降下電圧(VF)あるいは漏洩電流の測定を行っている。
高価な半導体試験装置を用いて、製造された半導体デバイスを試験する際、並列に配置された生産ラインの各々で製造される半導体デバイスの電流測定を行う場合がある。
例えば、半導体デバイスの生産ラインにおける漏洩電流の測定を行う場合、半導体試験装置は図7に示す構成を用いている。

0003

図7に示すように、半導体試験装置における半導体試験部200内の定電圧源203と電流メータ202に対して、半導体デバイス100_1、100_2、…、100_nの各々を、それぞれスイッチSW11〜SW1n及びSW21〜SW2nを介して並列に接続する。
そして、半導体デバイス100_1の漏洩電流を測定する際、制御部201はスイッチSW11及びSW21を導通状態とし、半導体デバイス100_1を定電圧源203及び電流メータ202に接続する。
一方、半導体デバイス100_2から半導体デバイス100_nの各々を定電圧源203及び電流メータ202から電気的に切り離すため、制御部201はスイッチSW12からSW1nとスイッチSW22からスイッチSW2nとを非導通状態とすることにより、半導体デバイス101_1のみに定電圧印加し、電流メータ202で半導体デバイス100_1の漏洩電流を測定する。

0004

このため、半導体スイッチSW11〜SW1nと、半導体スイッチSW21〜SW2nとは、半導体デバイスに試験のために印加する電圧よりも高い耐圧を有し、かつ非導通状態の場合に半導体デバイスより低い漏洩電流であることが要求されることになる。
したがって、半導体デバイスの切換に用いるスイッチとしては、リードリレー水銀リレーが用いられている。

0005

しかし、リードリレー及び水銀リレーは、高い耐圧と低い漏洩電流の特性を備えているが、スイッチングに要する時間、すなわち切換の制御が行われてから、実際に導通状態及び非導通状態の切り替わりに要する時間が長く、かつ接点を用いた機械的な構成のため、スイッチとしての寿命が短い。
また、リードリレー及び水銀リレーが半導体デバイスに比較して大きく、半導体デバイスの切換装置が大型化し、半導体試験装置の価格が高くなる。
このようなことから、測定する半導体デバイスの切換のために半導体スイッチを用いることが検討されている。

0006

しかし、半導体スイッチは、リードリレー及び水銀リレーに比較して、導通状態における漏洩電流が大きいため、測定対象の半導体デバイスの漏洩電流を正確に測定できないという問題が生じる。
このため、下流側への漏洩電流を低減するため、半導体スイッチと並列にオペアンプを配置し、半導体スイッチの入力端子出力端子との電位をこのオペアンプにより同一となるように制御し、半導体スイッチに流れる漏洩電流を大幅に削減する半導体リレーの構成が特許文献1に記載されている。

先行技術

0007

特開2008−199346号公報

発明が解決しようとする課題

0008

上述したように、特許文献1の半導体リレーを用いることにより、測定する半導体デバイスの切り換えを行うスイッチング速度が向上し、スイッチとしての寿命も長くなる。
しかしながら、上述した特許文献1の半導体リレーは、漏洩電流を低減するために、半導体スイッチ毎にオペアンプを設ける必要がある。
このため、測定する半導体デバイス切り換えるためのスイッチ手段として、半導体スイッチ単体を用いる場合に比較して、回路規模が大きくなり、半導体試験装置の価格が高くなってしまう。

0009

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、半導体スイッチを用いて、測定しない半導体デバイスに流れる漏洩電流を削減し、かつ回路規模を小さく構成できる半導体試験装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

本発明の半導体試験装置は、定電圧を出力する定電圧源と、測定対象の半導体デバイス及び定電圧源との間に介挿された第1の半導体スイッチと、前記半導体デバイスと、接地点との間において、前記半導体デバイスに対して直列に接続される電流メータと、前記半導体デバイス及び前記第1の半導体スイッチの接続点と、前記接地点との間に介挿された第2の半導体スイッチとを備えることを特徴とする。

0011

本発明の半導体試験装置は、前記第1の半導体スイッチと前記第2の半導体スイッチとのオンオフを行う制御部をさらに有し、前記制御部が、前記半導体デバイスに流れる電流を測定するとき、前記第1の半導体スイッチを導通状態とし、前記第2の半導体スイッチを非導通状態とし、前記半導体デバイスに流れる電流を測定しないとき、前記第1の半導体スイッチを非導通状態とし、前記第2の半導体スイッチを導通状態とする、ことを特徴とする。

0012

本発明の半導体試験装置は、前記制御部が、前記半導体デバイスに流れる電流の測定を開始するとき、前記第2の半導体スイッチを非導通状態として、予め設定した期間後に、前記第1の半導体スイッチを導通状態とし、前記半導体デバイスに流れる電流の測定を停止するとき、前記第1の半導体スイッチを非導通状態として、予め設定した期間後に、前記第2の半導体スイッチを導通状態とする、ことを特徴とする。

0013

本発明の半導体試験装置は、複数個の前記半導体デバイスの各々に対し、前記第1の半導体スイッチ及び前記第2の半導体スイッチをそれぞれ設け、前記制御部が、複数個の前記半導体デバイスそれぞれに設けられた前記第1の半導体スイッチ及び前記第2の半導体スイッチの導通状態及び非導通状態を制御し、前記半導体デバイスの各々に流れる電流を順次測定することを特徴とする。

0014

本発明の半導体試験装置は、前記制御部が、複数個の前記半導体デバイスに流れる電流を測定するとき、複数個の前記半導体デバイスから順次測定対象の半導体デバイスを一つ選択し、選択されない半導体デバイスに設けられた前記第1の半導体スイッチと選択された半導体デバイスに設けられた前記第2の半導体スイッチとを非導通状態とし、選択されない半導体デバイスに設けられた前記第2の半導体スイッチと選択された半導体デバイスに設けられた前記第1の半導体スイッチを導通状態とする、ことを特徴とする。

0015

本発明の半導体試験装置は、前記第1の半導体スイッチ及び前記第2の半導体スイッチの耐圧が、前記半導体デバイスの耐圧よりも高いことを特徴とする。

0016

本発明の半導体試験装置は、電圧メータと、前記電圧メータの一端及び前記半導体デバイス間に設けられた第3の半導体スイッチと、前記電圧メータの他端及び前記半導体デバイス間に設けられた第4の半導体スイッチとをさらに有することを特徴とする。

0017

本発明の半導体試験装置は、前記制御部が、前記半導体デバイスに順方向電流を流し、当該順方向電流による前記半導体デバイスの順方向降下電圧の測定を開始するとき、前記第2の半導体スイッチを非導通状態として、予め設定した期間後に、前記第1の半導体スイッチ、前記第3の半導体スイッチ及び第4の半導体スイッチを導通状態とし、前記半導体デバイスの順方向降下電圧の測定を停止するとき、前記第1の半導体スイッチ、第3の半導体スイッチ及び第4の半導体スイッチを非導通状態として、予め設定した期間後に、前記第2の半導体スイッチを導通状態とすることを特徴とする。

0018

本発明の半導体試験方法は、定電圧を出力する定電圧源と、測定対象の半導体デバイス及び定電圧源との間に介挿された第1の半導体スイッチと、当該第1の半導体スイッチと、接地点との間において、前記半導体デバイスに対して直列に接続される電流メータと、前記半導体デバイス及び前記第1の半導体スイッチとの接続点と、前記接地点との間に介挿された第2の半導体スイッチとを備える半導体試験装置により前記半導体デバイスに流れる電流を測定する半導体試験方法であり、前記半導体デバイスに流れる電流を測定するとき、前記第1の半導体スイッチを導通状態とし、前記第2の半導体スイッチを非導通状態とする過程と、前記半導体デバイスに流れる電流を測定しないとき、前記第1の半導体スイッチを非導通状態とし、前記第2の半導体スイッチを導通状態とする過程と、を有することを特徴とする。

0019

本発明の半導体デバイスは、上記記載の半導体試験方法により測定され、測定された電流が予め設定された電流値範囲にあり良品とされた半導体デバイスであることを特徴とする。

発明の効果

0020

この発明によれば、半導体試験装置において、電流計から測定対象の半導体デバイスを切り離すため、電流計と測定対象の半導体デバイスとの間に介挿した第1の半導体スイッチを非導通状態とする際、当該第1の半導体スイッチと測定対象デバイスとの接続点と接地点との間に介挿された第2の半導体スイッチを導通状態とし、第1の半導体スイッチに流れる漏洩電流を第2の半導体スイッチを介して接地点に流すため、電流計に対して第1の半導体スイッチを流れる漏洩電流の影響を抑制することができる。
また、本発明によれば、半導体装置の測定系に対して、測定対象の半導体デバイスを電気的に接続するか、あるいは切り離すかに用いるスイッチ手段として、半導体スイッチを用いることができるため、スイッチ手段を構成する回路規模を小さく構成できることができる。

図面の簡単な説明

0021

本発明の第1の実施形態による半導体試験装置の構成例を示す図である。
本発明の第1の実施形態による半導体試験装置の動作例を示すタイミングチャートである。
本発明の第2の実施形態による半導体試験装置の構成例を示す図である。
本発明の第3の実施形態による半導体試験装置の構成例を示す図である。
本発明の第3の実施形態による半導体試験装置の動作例を示すタイミングチャートである。
本発明の第4の実施形態による半導体試験装置の構成例を示す図である。
従来の半導体試験装置の構成を示す図である。

実施例

0022

<第1の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、この発明の第1の実施形態による半導体試験装置の構成例を示す図である。
本実施形態の半導体試験装置は、半導体試験部1、半導体スイッチ2_1〜2_n、半導体スイッチ3_1〜3_n、半導体スイッチ4_1〜4_nから構成されている。この図において、DUT100_1〜100_nは、測定対象の半導体デバイス(例えば、高耐圧のダイオード)である。

0023

半導体スイッチ2_1〜2_n、3_1〜3_n、4_1〜4_nは、接続端子P1、P2と、制御端子P3とを有している。この半導体スイッチ2_1〜2_n、3_1〜3_n、4_1〜4_nは、制御端子P3に印加される制御信号により、接続端子間を電気的に接続(導通状態)、または非接続(非導通状態)とする。本実施形態においては、半導体スイッチ2_1〜2_n、3_1〜3_n、4_1〜4_nを、以下、MOS(Metal Oxide Semiconductor )トランジスタとして説明する。したがって、接続端子P1及びP2のいずれか一方がドレインであり、他方がソースであり、制御端子P3がゲートである。ここで、例えば、半導体スイッチ2_1〜2_n、3_1〜3_n、4_1〜4_nを、nチャネル型MOSトランジスタとし、接続端子P1をドレイン、接続端子P2をソース、制御端子P3をゲートとして説明する。

0024

半導体試験部1は、制御部11、電流計12及び定電圧源13を備えている。
定電圧源13は、測定対象の半導体デバイス100_1〜100_nの各々に供給する定電圧を、+側端子(+)から出力端子T_1に接続された電源線21に対して出力する。また、定電圧源13は、−側端子(−;接地端子)が、電流計12の−側端子(−)と、出力端子T_3を介して接続される電源線23とに出力する。
電流計12は、+側端子(+)が入力端子T_2を介して信号線22と接続されており、+側端子と−側端子との間に流れる電流IM電流値を測定する。

0025

制御部11は、半導体スイッチ2_1〜2_n、4_1〜4_nの各々を制御する制御信号S1を、出力端子T_4を介して制御線24に出力する。
また、制御部11は、半導体スイッチ3_1〜3_nの各々を制御する制御信号S2を、出力端子T_5を介して制御線25に出力する。ここで、半導体スイッチ2_1〜2_n、3_1〜3_n及び4_1〜4_nは、非導通状態における漏洩電流を低減させるため、測定対象の半導体デバイス100_1〜100_nよりも、高い耐圧の特性を有するものを用いる。

0026

以下、半導体スイッチ2_1〜2_n、3_1〜3_n、4_1〜4_nと、信号線22、24、25と、電源線21、23との接続を説明する。一例として、測定対象の半導体デバイス100_1の半導体試験部1に対する接続及び非接続を制御する半導体スイッチ2_1、3_1及び4_1について説明する。ここで、制御線24は制御線24_1〜制御線24_nから構成され、制御線25は制御線25_1〜制御線25_nから構成されている。
半導体スイッチ2_1は、接続端子P1が電源線21に接続され、接続端子P2が半導体デバイス100_1の一方の端子に接続され、制御端子P3が制御線24_1に接続されている。
半導体スイッチ3_1は、接続端子P1が半導体スイッチ2_1の接続端子P2に接続され、接続端子P2が電源線23に接続され、制御端子P3が制御線25_1に接続されている。
半導体スイッチ4_1は、接続端子P1が半導体デバイスの他方の端子に接続され、接続端子P2が信号線22に接続され、制御端子P3が制御線24_1に接続されている。

0027

半導体スイッチ2_2〜2_nは、上述した半導体スイッチ2_1と同様に、接続端子P1が電源線21に接続され、各々の制御端子P3がそれぞれ制御線24_2〜24_nに接続され、各々の接続端子P2がそれぞれ半導体デバイス100_2〜100nの一方の端子に接続されている。
また、半導体スイッチ3_2〜3_nは、上述した半導体スイッチ3_1と同様に、接続端子P2が電源線23に接続され、各々の制御端子P3がそれぞれ制御線25_2〜25_nに接続され、各々の接続端子P1がそれぞれ半導体スイッチ2_2〜2_nの接続端子P2に接続されている。
また、半導体スイッチ4_2〜4_nは、上述した半導体スイッチ4_1と同様に、接続端子P2が信号線22に接続され、各々の制御端子P3がそれぞれ制御線24_2〜24_nに接続され、各々の接続端子P1がそれぞれ半導体デバイス100_2〜100nの他方の端子に接続されている。

0028

上述した構成において、半導体スイッチ2_1〜2_n、3_1〜3_n、4_1〜4_nの各々の制御の一例として、半導体デバイス100_1の漏洩電流を測定する際を例に取り、これら半導体スイッチ2_1〜2_n、3_1〜3_n、4_1〜4_nの各々の導通状態及び非導通状態を説明する。
ここで、制御部11は、半導体デバイス100_1の測定を行う際、制御信号S1_1をLレベル遷移させ、制御信号S1_2〜S1_nをHレベルとする。
これにより、半導体スイッチ2_1及び4_1が導通状態となり、半導体スイッチ2_2〜2_n及び4_2〜4_nが非導通状態となる。

0029

また、制御部11は、制御信号S2_1をLレベルとし、制御信号S2_2〜S2_nをHレベルとする。
これにより、半導体スイッチ3_1が非導通状態となり、半導体スイッチ3_2〜3_nが導通状態となる。
この結果、半導体デバイス100_1には、半導体スイッチ2_1を介して、電源線21の試験電圧が印加され、この印加された試験電圧に基づく漏洩電流が流れ、この漏洩電流が半導体スイッチ4_1を介して電流計12に電流IMとして供給される。

0030

このとき、制御部11は、半導体スイッチ2_1及び4_1が非導通状態から導通状態とした時点から、予め設定された時間TSが経過すると、制御信号S3により、電流計12の状態を非測定状態から測定状態に変更させる。
そして、電流計12は、半導体スイッチ2_1及び4_1を介して流れる半導体デバイス100_1の漏洩電流、すなわち電流IMの電流値を測定する。
また、半導体スイッチ3_1が非導通状態であるため、電流計12には、電源線21から半導体スイッチ2_1を介して印加された試験電圧による漏洩電流が半導体スイッチ4_1を介して供給される。
上述した時間TSは、半導体スイッチ2_1及び4_1が非導通状態から導通状態となってから、半導体スイッチ2_1、半導体デバイス100_1、半導体スイッチ4_1を流れる電流IMが安定するまでの予め実測された時間である。

0031

一方、半導体スイッチ2_2〜2_nと、半導体スイッチ4_2〜4_nとが非導通状態となっているため、半導体デバイス100_2〜100_nには電源線21から試験電圧が印加されない状態となっている。
しかしながら、すでに述べたように、実際には、半導体スイッチ2_2〜2_nと、半導体スイッチ4_2〜4_nとの漏洩電流により、半導体デバイス100_2〜100_nに対して、電源線21から試験電圧が印加されることになる。この結果、電流計12には、半導体デバイス100_2〜100_nに流れる漏洩電流が誤差要因として電流IMに加わることになる。

0032

このため、本実施形態においては、半導体デバイス100_1〜100_nのいずれ1個を測定している際、他の測定していない半導体デバイスに電圧が印加されないように、半導体デバイス100_1〜100_nの各々を電源線23に接続させる半導体スイッチ3_1〜3_nを設けている。
すなわち、上述したように、本実施形態においては、測定を行う半導体デバイス100_1に対して設けられた半導体スイッチ3_1のみを非導通状態とする。
一方、測定対象でない半導体デバイス100_2〜100_nに対して設けられた半導体スイッチ3_2〜3_nを導通状態とする。

0033

このため、半導体スイッチ3_2〜3_nの各々は、それぞれ半導体スイッチ2_2〜2_nに流れる漏洩電流を、電源線23を介して接地電位に流すことになる。このため、例えば、半導体デバイス100_2の測定系において、非導通状態の半導体スイッチ2_2と、導通状態の半導体スイッチ3_2との抵抗分圧が、ほぼ接地電圧に近くなり、半導体デバイス100_2に対して、漏洩電流を生じるほどの電圧が電源線21から印加されなくなる。他の半導体デバイス100_3〜100_nの各々も同様に、それぞれ半導体スイッチ3_3〜3_nが導通状態のため、電源線21から試験電圧が印加されることはない。

0034

上述した構成により、本実施形態は、測定を行う半導体デバイスに対応する半導体スイッチ2(2_1〜2_n)及び半導体スイッチ4(4_1〜4_n)を導通状態とするとともに、半導体スイッチ3(3_1〜3_n)を非導通状態し、かつ測定を行わない半導体デバイスに対応する半導体スイッチ2及び半導体スイッチ4を非導通状態とするとともに、半導体スイッチ3を導通状態とする。
これにより、本実施形態によれば、測定を行う半導体デバイスのみに試験電圧を印加し、測定を行わない半導体デバイスに対して試験電圧が印加されることを防止し、測定を行う半導体デバイスのみの漏洩電流を信号線22を介して電流計12に供給することを可能とすることで、高い精度で半導体デバイスの漏洩電流を測定することができる。
このため、本実施形態によれば、測定対象以外の半導体デバイスを電源線21と測定のための信号線22とから切り離すスイッチとして、従来例のように複雑な回路を用いずとも、電磁リレーや水銀リレーに換え簡易に用いることができる。
また、本実施形態においては、半導体スイッチ2_1〜2_n、3_1〜3_n及び4_1〜4_nを、pチャネル型MOSトランジスタとして説明したが、pチャネル型MOSトランジスタ、バイポーラトランジスタ、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などスイッチ機能を有するトランジスタならいずれを用いても良い。

0035

次に、図1及び図2を用いて、本実施形態の半導体試験装置の動作の説明を行う。図2は、本実施形態の半導体試験装置の動作例を示すタイミングチャートである。図2において、横軸時刻を示し、縦軸は信号のレベル(HレベルまたはLレベルの2値の値)を示している。Hレベルは電源電圧のレベルであり、Lレベルは接地電圧(グランド)レベルである。
以下の動作説明においては、測定対象の半導体デバイス100_1〜100_nの逆耐圧における漏洩電流の測定を例とし、半導体デバイス100_1、100_2、…、100_nの順番で測定を行う場合の半導体試験装置の動作を説明する。

0036

ここで、測定開始時において、制御部11は、制御信号S1_1(制御線24_1)〜S1_n(制御線24_n)をLレベルとして半導体スイッチ2_1〜2_nと、半導体スイッチ4_1〜4_nとを全て非導通状態としている。一方、制御部11は、制御信号S2_1(制御線25_1)〜S2_n(25_n)をHレベルとし半導体スイッチ3_1〜3_nを全て導通状態としている。また、制御部11は、制御信号S3により、電流計12を非測定状態としている。

0037

時刻t1:
制御部11は、半導体デバイス100_1の漏洩電流の測定を行うため、制御信号S2_1をHレベルからLレベルに遷移させ、制御信号S2_2〜S2_nをHレベルの状態のまま維持する。
これにより、半導体スイッチ3_1は、導通状態から非導通状態に状態が遷移し、半導体スイッチ3_2〜3_nは導通状態のまま維持される。

0038

ここで、半導体デバイス100_1に対応した半導体スイッチ2_1、3_1及び4_1のなかで、半導体スイッチ3_1を非導通状態とする制御を、半導体スイッチ2_1及び4_1を導通状態とする制御より先に行う理由を以下に示す。
半導体スイッチ3_1を、半導体スイッチ2_1及び4_1を導通状態とするタイミングと同一、あるいは遅くオフ状態とすると、半導体スイッチ2_1及び3_1が同時に導通状態となる期間が生じる。この半導体スイッチ2_1及び3_1が同時に導通状態となる期間が生じた場合には、電源線21から電源線23との間に、半導体スイッチ2_1及び3_1を介して多くの電流が流れ、定電圧源13を故障させる原因となる。
このため、本実施形態においては、電源線21から測定される半導体デバイスに対して試験電圧を印加するために半導体スイッチ2_1を導通状態とする前に、半導体スイッチ3_1を非導通状態としている。
これにより、本実施形態によれば、電源線21から電源線23の間の電流パスの形成を防止させ、電源線21から電源線23に電流が流れることを抑止することができる。そのため、時刻t1において半導体スイッチ3_1を非導通状態とした時点てから、予め設定した時間(期間)経過後の時刻t2において、半導体スイッチ2_1及び4_1を導通状態としている。

0039

時刻t2:
制御部11は、制御信号S1_1をLレベルからHレベルへ遷移させ、制御信号S2_2〜S1_nをLレベルのまま維持する。
これにより、半導体スイッチ2_1及び4_1は非導通状態から導通状態に状態が遷移し、半導体スイッチ2_2〜2_n及び4_2〜4_nが非導通状態のまま状態が維持される。
この結果、半導体デバイス100_1には、半導体スイッチ2_1及び4_1が導通状態となることにより、電源線21から半導体スイッチ2_1を介して印加された試験電圧による漏洩電流が流れる
そして、この漏洩電流が半導体スイッチ4_1を介して電流計12に電流IMとして供給される。

0040

次に、制御部11は、半導体スイッチ2_1及び4_1が非導通状態から導通状態とした時点から、予め設定された時間TSが経過すると、制御信号S3により、電流計12の状態を非測定状態から測定状態に変更させる。
これにより、電流計12は、半導体スイッチ2_1及び4_1を介して流れる半導体デバイス100_1の漏洩電流、すなわち電流IMの電流値を測定する。
このとき、半導体スイッチ3_1が非導通状態であるため、電流計12には、電源線21から半導体スイッチ2_1を介して印加された試験電圧による漏洩電流が半導体スイッチ4_1を介して供給される。

0041

ここで、半導体スイッチ2_2〜2_nと、半導体スイッチ4_2〜4_nとが非導通状態となっているため、半導体デバイス100_2〜100_nには電源線21から試験電圧が印加されない状態となっている。
このとき、測定を行う半導体デバイス100_1に対して設けられた半導体スイッチ3_1のみを非導通状態となっている。
一方、測定対象でない半導体デバイス100_2〜100_nの各々に対し、それぞれ半導体スイッチ2_2〜2_nの漏洩電流により試験電圧が印加されないように、半導体デバイス100_2〜100_nの各々設けられた半導体スイッチ3_2〜3_nを、それぞれ導通状態としている。

0042

これにより、半導体スイッチ3_2〜3_nの各々は、それぞれ半導体スイッチ2_2〜2_nに流れる漏洩電流を、電源線23を介して接地電位に流すことになる。このため、例えば、半導体デバイス100_2の測定系において、非導通状態の半導体スイッチ2_2と、導通状態の半導体スイッチ3_2との抵抗分圧が、ほぼ接地電圧に近くなり、半導体デバイス100_2に対して、漏洩電流を生じるほどの電圧が印加されなくなる。
そして、制御部11は、この状態において半導体デバイス100_1に流れる漏洩電流である電流IMの測定を行い、半導体デバイス100_1の漏洩電流の測定処理が終了すると、制御信号S3により電流計12を測定状態から非測定状態に遷移させる。

0043

時刻t3:
制御部11は、半導体デバイス100_1の漏洩電流の測定を終了するため、制御信号S1_1をHレベルからLレベルに遷移させ、制御信号S1_2〜S1_nをLレベル状態のまま維持する。
これにより、半導体スイッチ2_1及び4_1が導通状態から非導通状態に遷移し、半導体スイッチ2_1〜2_n及び4_1〜4_nの全てが非導通状態となる。
また、半導体スイッチ3_1を非導通状態から導通状態とする前に、半導体スイッチ2_1を導通状態から非導通状態とするのは以下に示す理由による。半導体スイッチ3_1と半導体スイッチ2_1とが同時に導通状態となると、半導体スイッチ3_1と半導体スイッチ2_1とを介して電源線21から電源線23に電流が流れてしまう。
このため、半導体スイッチ3_1を非導通状態から導通状態とする前に、半導体スイッチ2_1を導通状態から非導通状態とし、半導体スイッチ3_1と半導体スイッチ2_1とを同時に導通状態とさせないように制御し、電源線21から電源線23への電流パスの形成を防止している。そのため、時刻t3において半導体スイッチ2_1及び4_1を非導通状態とした時点から、予め設定した時間(期間)経過後の時刻t4において、半導体スイッチ3_1を導通状態としている。

0044

時刻t4:
制御部11は、制御信号S2_1をLレベルからHベルに遷移させ、制御信号S2_2〜S2_nをHレベルのまま維持する。
これにより、半導体スイッチ3_1が非導通状態から導通状態に状態が遷移し、半導体スイッチ3_2〜3_nが導通状態のまま状態が維持される。
この結果、半導体デバイス100_1に対し、半導体スイッチ2_1及び4_1が非導通状態となり、かつ半導体スイッチ3_1が導通状態となっている。
このため、半導体デバイス100_1には、他の半導体デバイス100_2〜100_nと同様に、電源線21から試験電圧が印加されず、漏洩電流が電流計12に対して流れない状態となる。

0045

時刻t5:
次に、制御部11は、半導体デバイス100_2の漏洩電流の測定を行うため、制御信号S2_2をHレベルからLレベルに遷移させ、制御信号S2_1、及びS2_3〜S2_nをHレベルのまま維持する。
これにより、半導体スイッチ3_2は導通状態から非導通状態に状態が遷移し、半導体スイッチ3_1及び3_3〜3_nは導通状態のまま状態が維持される。
ここで、半導体デバイス100_1の測定と同様に、電源線21から測定される半導体デバイスに対して、試験電圧を印加するために半導体スイッチ2_2を導通状態とする前に、半導体スイッチ3_2を非導通状態とし、電源線21から電源線23に対する処理信号線22に対する電流パスを設けないようにしている。

0046

時刻t6:
制御部11は、制御信号S1_2をLレベルからHレベルへ遷移させ、制御信号S1_1及びS1_3〜S1_nをLレベルのまま維持する。
これにより、半導体スイッチ2_2及び4_2は非導通状態から導通状態に状態が遷移し、半導体スイッチ2_1及び2_3〜2_nと、半導体スイッチ4_1及び4_3〜4_nは非導通状態のまま状態が維持される。
この結果、半導体デバイス100_2には、半導体スイッチ2_2及び4_2が導通状態となることにより、電源線21から半導体スイッチ2_2を介して印加された試験電圧による漏洩電流が流れる
そして、この漏洩電流が半導体スイッチ4_2を介して電流計12に電流IMとして供給される。

0047

次に、制御部11は、半導体スイッチ2_2及び4_2が非導通状態から導通状態にした時点から、予め設定された時間TSが経過すると、制御信号S3により、電流計12の状態を非測定状態から測定状態に変更させる。
これにより、電流計12は、半導体スイッチ2_2及び4_2を介して、半導体デバイス100_2の漏洩電流、すなわち電流IMの電流値を測定する。
このとき、半導体スイッチ3_2が非導通状態であるため、電流計12には、電源線21から半導体スイッチ2_2を介して印加された試験電圧による漏洩電流が半導体スイッチ4_1を介して供給される。

0048

ここで、半導体スイッチ2_1及び2_3〜2_nと、半導体スイッチ4_1及び4_3〜4_nとが非導通状態となっているため、半導体デバイス100_1及び100_3〜100_nには電源線21から試験電圧が印加されない状態となっている。
また、測定を行う半導体デバイス100_2に対して設けられた半導体スイッチ3_2のみを非導通状態とする。
一方、測定対象でない半導体デバイス100_1及び100_3〜100_nの各々に対し、それぞれ半導体スイッチ2_1及び2_3〜2_nの漏洩電流により試験電圧が印加されないように、半導体デバイス100_1_及び100_3〜100_nの各々設けられた半導体スイッチ3_1及び3_3〜3_nを、それぞれ導通状態とする。

0049

これにより、半導体スイッチ3_1及び3_3〜3_nの各々は、それぞれ半導体スイッチ2_1及び2_3〜2_nに流れる漏洩電流を、電源線23を介して接地電位に流すことになる。このため、例えば、半導体デバイス100_1の測定系において、非導通状態の半導体スイッチ2_1と、導通状態の半導体スイッチ3_1との抵抗分圧が、ほぼ接地電圧に近くなり、半導体デバイス100_1に対して、漏洩電流を生じるほどの電圧が印加されなくなる。
また、制御部11は、半導体デバイス100_2の漏洩電流の測定処理が終了すると、制御信号S3により電流計12を測定状態から非測定状態に遷移させる。

0050

時刻t7:
制御部11は、半導体デバイス100_2の漏洩電流の測定を終了するため、制御信号S1_2をHレベルからLレベルに遷移させ、制御信号S1_1及びS1_3〜S1_nをLレベル状態のまま維持する。
これにより、半導体スイッチ2_2及び4_2は導通状態から非導通状態に遷移し、半導体スイッチ2_1及び2_3〜2_nと、半導体スイッチ4_1及び4_3〜4_nとの全ては非導通状態となる。
また、半導体スイッチ3_2を非導通状態から導通状態とする前に、半導体スイッチ2_2を導通状態から非導通状態とする理由は、半導体スイッチ3_2と半導体スイッチ2_2との導通状態の期間が重なると、すでに時刻t1において説明したように、半導体スイッチ3_2と半導体スイッチ2_2とを介して電源線21から電源線23に電流が流れる電流パスを生じさせないためである。

0051

時刻t8:
制御部11は、制御信号S2_2をLレベルからHベルに遷移させ、制御信号S1_1及びS2_3〜S2_nをHレベルのまま維持する。
これにより、半導体スイッチ3_2が非導通状態から導通状態に状態が遷移し、半導体スイッチ3_1及び3_3〜3_nが導通状態のまま状態が維持される。
この結果、半導体デバイス100_2に対し、半導体スイッチ2_2及び4_2は非導通状態となり、かつ半導体スイッチ3_2は導通状態となっている。
このため、半導体デバイス100_2には、他の半導体デバイス100_1及び100_3〜100_nと同様に、電源線21から試験電圧が印加されず、漏洩電流が電流計12に対して流れない状態となる。

0052

以降、制御部11は、時刻t9から時刻t12において、半導体デバイス100_1及び100_2と同様に、半導体デバイス100_3〜100_nを、順番に1個ずつ、測定対象として制御信号S1及びS2により選択し、漏洩電流を測定する。

0053

<第2の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第2の実施形態について説明する。図3は、この発明の第2の実施形態による半導体試験装置の構成例を示す図である。
本実施形態の半導体試験装置は、半導体試験部1、半導体スイッチ2_1〜2_n、半導体スイッチ3_1〜3_n、半導体スイッチ4_1〜4_nから構成されている。この図において、DUT100_1〜100_nは、測定対象の半導体デバイスである。図3の第2の実施形態において、図1の第1の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
第2の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、半導体デバイス100_1から100_nの各々の他方の端子を、信号線22に対して接続状態とするか、非接続状態とするかを制御する半導体スイッチ4_1〜4_nが省略されていることである。

0054

制御部11の動作としては、半導体スイッチ2_1〜2_n及び3_1〜3_nの各々を制御して、第1の実施形態と同様に、半導体デバイス100_1〜100_nから、測定する半導体デバイスを順番に1個ずつ測定状態として選択する。そして、制御部11は、この選択した半導体デバイスの漏洩電流を順次測定する。
本実施形態においては、第1の実施形態とは異なり、半導体デバイス100_1〜100_nの各々の他方の端子が、半導体スイッチを介さずに信号線22に対して直接に接続されている。

0055

<第3の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第3の実施形態について説明する。図4は、この発明の第3の実施形態による半導体試験装置の構成例を示す図である。
図4の第3の実施形態において、第1の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
第3の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、第1の実施形態が半導体デバイスの逆方向耐圧における漏洩電流の測定のみを測定する構成であったが、第3の実施形態が漏洩電流の測定に加え、半導体デバイス(例えば、ダイオード)の順方向降下電圧(VF)を測定する構成も有することである。

0056

以下、第3の実施形態による半導体試験装置の構成において、第1の実施形態と異なる点のみを説明する。
上述した半導体デバイスの順方向降下電圧を測定するため、半導体試験部1の内部に電圧計14を設けるとともに、半導体デバイスから電圧計14を切り離すための半導体スイッチ5(5_1〜5_n)及び6(6_1〜6_n)が、各半導体デバイス100(100_1〜100_n)に対応して設けられている。半導体スイッチ5(5_1〜5_n)及び6(6_1〜6_n)は、半導体スイッチ2、3及び4と同様である。本実施形態においては、半導体スイッチ5(5_1〜5_n)及び6(6_1〜6_n)をnチャネル型MOSとして説明する。また、半導体デバイスの順方向降下電圧を測定するため、半導体デバイスに対して印加する定電流を供給する定電流源50を設けている。さらに、順方向降下電圧を測定する場合に半導体デバイスに定電流を定電流源50から供給し、一方、半導体デバイスの逆方向耐圧における漏洩電流を測定する場合に定電圧原13から定電圧を印加するため、出力端子T_1及び接地点の各々に、定電流源50を接続するか定電圧源13を接続するかを切り換える切換スイッチSW1及びSW2が設けられている。

0057

電流計12は、+側端子が入力端子T_6を介して信号線26に接続され、−側端子が入力端子T_8を介して信号線28に接続されている。
制御部11は、第1の実施形態における半導体スイッチ2及び4を制御する制御信号S1と、半導体スイッチ3を制御する制御信号S2とに加え、半導体スイッチ5及び6を制御する制御信号S4(S4_1〜S4_n)を、出力端子T_7を介して制御線27(27_1〜27_n)に対して出力する。

0058

半導体スイッチ5_1は、接続端子P1が信号線26に接続され、接続端子P2が半導体デバイス100_1の一方の端子に接続され、制御端子P3が制御線27_1(制御信号S4_1)に接続されている。
半導体スイッチ5_2は、接続端子P1が信号線26に接続され、接続端子P2が半導体デバイス100_2の一方の端子に接続され、制御端子P3が制御線27_2(制御信号S4_2)に接続されている。
半導体スイッチ5_nは、接続端子P1が信号線26に接続され、接続端子P2が半導体デバイス100_nの一方の端子に接続され、制御端子P3が制御線27_n(制御信号S4_n)に接続されている。

0059

半導体スイッチ6_1は、接続端子P1が半導体デバイス100−1の他方の端子に接続され、接続端子P2が信号線28に接続され、制御端子P3が制御線27_1(制御信号S4_1)に接続されている。
半導体スイッチ6_2は、接続端子P1が半導体デバイス100−2の他方の端子に接続され、接続端子P2が信号線28に接続され、制御端子P3が制御線27_2(制御信号S4_2)に接続されている。
半導体スイッチ6_nは、接続端子P1が半導体デバイス100−nの他方の端子に接続され、接続端子P2が信号線28に接続され、制御端子P3が制御線27_n(制御信号S4_n)に接続されている。
また、半導体スイッチ2_1〜半導体スイッチ2_nの各々の端子P2はそれぞれ半導体デバイス100_1〜100_nの一方の端子に接続され、半導体スイッチ4_1〜半導体スイッチ4_nの各々の端子P1はそれぞれ半導体デバイス100_1〜100_nの他方の端子に接続されている。
また、切換スイッチSW1は、コモン端子COMが出力端子T_1に接続され、端子PM1が定電圧源13の+側端子に接続され、端子PM2が定電流源50の+側端子に接続されている。
切換スイッチSW2は、コモン端子COMが接地点に接続され、端子PM1が定電圧源13の−側端子に接続され、端子PM2が定電流源50の−側端子に接続されている。
切換スイッチSW1及びSW2の各々は、ぞれぞれ同様に、制御部11からの制御信号S10により、コモン端子COMと端子PM1とが接続されるか、あるいはコモン端子COMと端子PM1とが接続されるかのいずれかの状態に制御される。ここで、切換スイッチSW1及びSW2の各々は、例えば、制御信号10がHレベルの場合(漏洩電流の測定を行う場合)に、コモン端子COMと端子PM1とが接続され、一方、制御信号10がLレベルの場合(順方向降下電圧の測定を行う場合)に、コモン端子COMと端子PM2とが接続される。したがって、制御部11は、半導体デバイスの逆方向耐圧における漏洩電流を測定する場合に制御信号10をHレベルとして出力する。これにより、スイッチSW1及びSW2の各々は、コモン端子COMと端子PM1とが接続され、定電圧源13の+側端子を出力端子T_1に接続し、定電圧源13の−側端子を接地点に接続する。この場合、定電流源50は、+側端子及び−側端子がオープンの状態となっている。
一方、半導体デバイスの順方向降下電圧を測定する場合に制御信号10をLレベルとして出力する。これにより、スイッチSW1及びSW2の各々は、コモン端子COMと端子PM2とが接続され、定電流源50の+側端子を出力端子T_1に接続し、定電流源50の−側端子を接地点に接続する。この場合、定電圧源13は、+側端子及び−側端子がオープンの状態となっている。

0060

半導体デバイス100_1〜100_nに対して漏洩電流の測定を行う場合、制御部11は、制御信号S4_1からS4_nの全てをLレベルで出力し、制御信号10をHレベルで出力する。
これにより、半導体スイッチ5_1〜5_nと半導体スイッチ6_1〜6_nとの全てが非導通状態となり、半導体デバイス100_1〜100_nの全てが、電圧計14から切り離された状態となる。また、出力端子T_1に対して、スイッチSW1及びSW2を介して定電圧源13から電圧が印加される状態となる。
この半導体デバイス100_1〜100_nの全てが電圧計14から切り離された状態において、第1の実施形態で説明した動作により、半導体デバイス100_1〜100_nの漏洩電流の測定を行う。

0061

一方、半導体デバイス100_1〜100_nに対して順方向降下電圧の測定を行う場合を以下に説明する。一例として、半導体デバイス100_1の順方向降下電圧の測定を行う状態を説明する。
制御部11は、制御信号S_1をHレベルとし、制御信号S4_2からS4_nを全てをLレベルとし、制御信号10をLレベルで出力する。
これにより、半導体スイッチ5_1及び6_1が導通状態となり、半導体スイッチ5_2〜5_n及び6_2〜6_nが非導通状態となる。
この結果、半導体デバイス100_1が電圧計14に接続され、半導体デバイス100_2〜100_nが電圧計14から切り離され、出力端子T_1に対して、定電流源50からの定電流が供給されることになる。

0062

また、制御部11は、制御信号S1_1をHレベルとし、制御信号S_2〜S_nをLレベルとして出力する。
これにより、半導体スイッチ2_1及び4_1が導通状態となり、半導体スイッチ2_2〜2_n及び4_2〜4_nが非導通状態となる。
また、制御部11は、制御信号S2_1をLレベルとし、制御信号S2_2〜2_nをHレベルとして出力する。
これにより、半導体スイッチ3_1が非導通状態となり、半導体スイッチ3_2〜3_nが導通状態となる。

0063

これにより、半導体デバイス100_1に対して、半導体スイッチ2_1及び4_1を介して順方向の定電流が印加される。
そして、半導体スイッチ2_1、半導体デバイス100_1及び半導体スイッチ4_1の電流経路により、半導体デバイス100_1に順方向電流、すなわち電流IMが流れる。
制御部11は、半導体スイッチ3_1を非導通状態とし、かつ半導体スイッチ2_1及び4_1が導通状態とした後、電流IMが安定するための時間が経過した後、電流計12及び電圧計14を非計測状態から計測状態に遷移させる。
そして、制御部11は、電流計12の測定する電流IMを読み込み、かつ電圧計14の測定する電圧VMを読み込み、順方向降下電圧の測定を行う。

0064

このとき、半導体スイッチ2_2〜2_nの各々に流れる漏洩電流が、それぞれ半導体スイッチ3_2〜3_nにより、電源線23に流れる。
このため、電流計12に流れ込む電流IMは、測定対象以外の半導体デバイス100_2〜100_nの漏洩電流を含まないため、半導体デバイス100_1の順方向降下電圧の測定時の正確な電流IMの電流値を測定することができる。
また、本実施形態においては、半導体スイッチ2_1〜2_n、3_1〜3_n、4_1〜4_n、5_1〜5_n及び6_1〜6_nを、nチャネル型MOSトランジスタとして説明したが、pチャネル型MOSトランジスタ、バイポーラトランジスタ、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などスイッチ機能を有するトランジスタならいずれを用いても良い。

0065

次に、図4及び図5を用いて、本実施形態の半導体試験装置の動作の説明を行う。図5は、本実施形態の半導体試験装置の動作例を示すタイミングチャートである。図5において、横軸は時刻を示し、縦軸は信号のレベル(HレベルまたはLレベルの2値の値)を示している。Hレベルは電源電圧のレベルであり、Lレベルは接地電圧(グランド)レベルである。
以下の動作説明においては、測定対象の半導体デバイス100_1〜100_nの順方向降下電圧の測定を例とし、半導体デバイス100_1、100_2、…、100_nの順番で測定を行う場合の半導体試験装置の動作を説明する。測定開始時において、制御部11は、制御信号S1_1(制御線24_1)〜S1_n(制御線24_n)をLレベルとして半導体スイッチ2_1〜2_nと、半導体スイッチ4_1〜4_nとを全て非導通状態としている。一方、制御部11は、制御信号S2_1(制御線25_1)〜S2_n(制御線25_n)をHレベルとし半導体スイッチ3_1〜3_nを全て導通状態としている。また、制御部11は、制御信号S3により、電流計12を非測定状態としている。また、制御部11は、制御信号S4_1(制御線27_1)〜S4_n(制御線27_n)をLレベルとし、半導体スイッチ5_1〜5_nと、半導体スイッチ6_1〜6_nとを全て非導通状態としている。また、制御部11は、半導体デバイスの順方向降下電圧の測定を行うため、切換スイッチSW1及びSW2に対して、制御信号S10をLレベルとして出力する。これにより、定電流源50は、出力端子T_1に対して、試験電流として定電流を供給する状態となる。

0066

時刻t1:
制御部11は、半導体デバイス100_1の順方向降下電圧の測定を行うため、制御信号S2_1をHレベルからLレベルに遷移させ、制御信号S2_2〜S2_nをHレベルのまま維持する。
これにより、半導体スイッチ3_1が導通状態から非導通状態に状態が遷移し、半導体スイッチ3_2〜3_nは導通状態のまま状態が維持される。
これにより、電源線21から測定される半導体デバイスに対して、出力端子T_1からの試験電流を印加するために半導体スイッチ2_1を導通状態とする前に、半導体スイッチ3_1を非導通状態とし、電源線21から電源線23に電流が流れないように、電源線21から電源線23の間に電流パスを生じさせないためである。そのため、時刻t1において半導体スイッチ3_1を非導通状態とした時点から、予め設定した時間(期間)経過後の時刻t2において、半導体スイッチ2_1及び4_1と半導体スイッチ5_1及び6_1とを導通状態としている。

0067

時刻t2:
制御部11は、制御信号S1_1をLレベルからHレベルへ遷移させ、制御信号S1_2〜S1_nをLレベルのまま維持する。
これにより、半導体スイッチ2_1及び4_1は非導通状態から導通状態に状態が遷移し、半導体スイッチ2_2〜2_n及び4_2〜4_nは非導通状態のまま状態が維持される。
また、制御部11は、制御信号S4_1をLレベルからHレベルへ遷移させ、制御信号S4_2〜S4_nをLレベルのまま維持する。
これにより、半導体スイッチ5_1及び6_1は非導通状態から導通状態に状態が遷移し、半導体スイッチ5_2〜5_n及び6_2〜6_nは非導通状態のまま状態が維持される。

0068

この結果、半導体デバイス100_1には、半導体スイッチ2_1及び4_1が導通状態となることにより、電源線21から半導体スイッチ2_1を介して印加された試験電流により順方向の電流として電流IMが流れる。
そして、この順方向電流が半導体スイッチ4_1を介して電流計12に電流IMとして供給される。
また、順方向の電流IMが流れることにより、半導体デバイス100_1の両端にこの電流IMによる降下電圧が発生する。
そして、半導体スイッチ5_1及び信号線26と、半導体スイッチ6_1及び信号線28とを介して、電圧計14の+側端子及び−側端子間に順方向降下電圧が伝達される。
上述した処理により、電流計12は、半導体デバイス100_1に流れる順方向電流である電流値IMと、半導体デバイス100_1の両端における順方向降下電圧である電圧VMとを測定する。

0069

次に、制御部11は、半導体スイッチ2_1及び4_1が非導通状態から導通状態にした時点から、予め設定された時間TSが経過すると、制御信号S3により、電流計12及び電圧計14の状態を非測定状態から測定状態に変更させる。
これにより、電流計12は、半導体スイッチ2_1及び4_1を介して、半導体デバイス100_1の順方向電流、すなわち電流IMの電流値を測定する。
また、電圧計14は、半導体スイッチ5_1及び6_1を介して、半導体デバイス100_1の順方向降下電圧、すなわち電圧VMの電圧値を測定する。
このとき、半導体スイッチ3_1が非導通状態であるため、電流計12には、電源線21から半導体スイッチ2_1を介して印加された試験電流による順方向電流が半導体スイッチ4_1を介して供給される。
上述した、時間TSは、半導体スイッチ2_1及び4_1が非導通状態から導通状態となってから、半導体スイッチ2_1、半導体デバイス100_1、半導体スイッチ4_1を流れる電流IM、及び半導体デバイス100_1の両端に電圧降下により発生する電圧VMが安定するまでの予め実測された時間である。

0070

ここで、半導体スイッチ2_2〜2_nと、半導体スイッチ4_2〜4_nとが非導通状態となっているため、半導体デバイス100_2〜100_nには電源線21から試験電流が印加されない状態となっている。
また、測定を行う半導体デバイス100_1に対して設けられた半導体スイッチ3_1のみを非導通状態とする。
一方、測定対象でない半導体デバイス100_2〜100_nの各々に対し、それぞれ半導体スイッチ2_2〜2_nの漏洩電流により試験電流が印加(供給)されないように、半導体デバイス100_2〜100_nの各々設けられた半導体スイッチ3_2〜3_nを、それぞれ導通状態とする。

0071

これにより、半導体スイッチ3_2〜3_nの各々は、それぞれ半導体スイッチ2_2〜2_nに流れる漏洩電流を、電源線23を介して接地電位に流すことになる。このため、例えば、半導体デバイス100_2の測定系において、非導通状態の半導体スイッチ2_2と、導通状態の半導体スイッチ3_2との抵抗分圧が、ほぼ接地電圧に近くなり、半導体デバイス100_2に対して、漏洩電流を生じるほどの電圧が印加されなくなる。
また、制御部11は、半導体デバイス100_1の電流IM及び電圧VMの測定処理が終了すると、制御信号S3により電流計12及び電圧計14を測定状態から非測定状態に遷移させる。

0072

時刻t3:
制御部11は、半導体デバイス100_1の順方向降下電圧の測定を終了するため、制御信号S1_1及びS4_1をHレベルからLレベルに遷移させ、制御信号S2_2〜S2_nと、制御信号S4_2〜S4_nとをLレベル状態のまま維持する。
これにより、半導体スイッチ2_1及び4_1は導通状態から非導通状態に遷移し、半導体スイッチ2_1〜2_n及び4_1〜4_nの全ては非導通状態となる。
また、半導体スイッチ5_1及び6_1は導通状態から非導通状態に遷移し、半導体スイッチ5_1〜5_n及び6_1〜6_nの全ては非導通状態となる。
ここで、半導体スイッチ3_1を非導通状態から導通状態とする前に、半導体スイッチ2_1を導通状態から非導通状態とする理由は、半導体スイッチ3_1と半導体スイッチ2_1との導通状態の期間が重なると、すでに時刻1において説明したように、半導体スイッチ3_1と半導体スイッチ2_1とを介して電源線21から電源線23に電流が流れないように、電源線21から電源線23の間に電流パスを生じさせないためである。そのため、時刻t3において半導体スイッチ2_1及び4_1と半導体スイッチ5_1及び6_1とを非導通状態とした時点から、予め設定した時間(期間)経過後の時刻t4において、半導体スイッチ3_1を導通状態としている。

0073

時刻t4:
制御部11は、制御信号S2_1をLレベルからHベルに遷移させ、制御信号S2_2〜S2_nをHレベルのまま維持する。
これにより、半導体スイッチ3_1が非導通状態から導通状態に状態が遷移し、半導体スイッチ3_2〜3_nが導通状態のまま状態が維持される。
この結果、半導体デバイス100_1に対し、半導体スイッチ2_1及び4_1が非導通状態となり、かつ半導体スイッチ3_1が導通状態となっている。
このため、半導体デバイス100_1には、他の半導体デバイス100_2〜100_nと同様に、電源線21から試験電流が印加されず、電流IMが電流計12に対して流れない状態となる。

0074

時刻t5:
次に、制御部11は、半導体デバイス100_2の漏洩電流の測定を行うため、制御信号S2_2をHレベルからLレベルに遷移させ、制御信号S2_1、及びS2_3〜S2_nをHレベルのまま維持する。
これにより、半導体スイッチ3_2が導通状態から非導通状態に状態が遷移し、半導体スイッチ3_1及び3_3〜3_nは導通状態のまま状態が維持される。
これにより、半導体デバイス100_1の測定と同様に、電源線21から測定される半導体デバイスに対して、試験電流を印加するために半導体スイッチ2_2を導通状態とする前に、半導体スイッチ3_2を非導通状態とし、電源線21から電源線23に対する処理信号線22に対する電流パスを設けないようにしている。

0075

時刻t6:
制御部11は、制御信号S1_2をLレベルからHレベルへ遷移させ、制御信号S1_1及びS1_3〜S1_nをLレベルのまま維持する。
これにより、半導体スイッチ2_2及び4_2は非導通状態から導通状態に状態が遷移し、半導体スイッチ2_1及び2_3〜2_nと、半導体スイッチ4_1及び4_3〜4_nは非導通状態のまま状態が維持される。
また、制御部11は、制御信号S4_2をLレベルからHレベルへ遷移させ、制御信号S4_1及びS4_3〜S4_nをLレベルのまま維持する。
これにより、半導体スイッチ5_2及び6_2は非導通状態から導通状態に状態が遷移し、半導体スイッチ5_1及び5_3〜5_nと、半導体スイッチ6_1及び6_3〜6_nは非導通状態のまま状態が維持される。

0076

この結果、半導体デバイス100_2には、半導体スイッチ2_2及び4_2が導通状態となることにより、電源線21から半導体スイッチ2_2を介して印加された試験電流による順方向電流が流れる
そして、この順方向電流が半導体スイッチ4_2を介して電流計12に電流IMとして供給される。
また、順方向の電流IMが流れることにより、半導体デバイス100_2の両端にこの電流IMによる降下電圧が発生する。
そして、半導体スイッチ5_2及び信号線26と、半導体スイッチ6_2及び信号線28とを介して、電圧計14の+側端子及び−側端子間に順方向降下電圧が伝達される。
上述した処理により、電流計12は、半導体デバイス100_2に流れる順方向電流である電流値IMと、半導体デバイス100_2の両端における順方向降下電圧である電圧VMとを測定する。

0077

次に、制御部11は、半導体スイッチ2_2及び4_2が非導通状態から導通状態にしてから予め設定された時間TSが経過すると、制御信号S3により、電流計12及び電圧計14の状態を非測定状態から測定状態に変更させる。
これにより、電流計12は、半導体スイッチ2_2及び4_2を介して、半導体デバイス100_2の順方向電流、すなわち電流IMの電流値を測定する。
また、電圧計14は、半導体スイッチ5_2及び6_2を介して、半導体デバイス100_2の順方向降下電圧、すなわち電圧VMの電圧値を測定する。
このとき、半導体スイッチ3_2が非導通状態であるため、電流計12には、電源線21から半導体スイッチ2_2を介して印加された試験電流による順方向電流が半導体スイッチ4_2を介して供給される。

0078

ここで、半導体スイッチ2_1及び2_3〜2_nと、半導体スイッチ4_1及び4_3〜4_nとが非導通状態となっているため、半導体デバイス100_1及び100_3〜100_nには電源線21から試験電流が印加されない状態となっている。
また、測定を行う半導体デバイス100_2に対して設けられた半導体スイッチ3_2のみを非導通状態とする。
一方、測定対象でない半導体デバイス100_1及び100_3〜100_nの各々に対し、それぞれ半導体スイッチ2_1及び2_3〜2_nの漏洩電流により試験電流が印加されないように、半導体デバイス100_1_及び100_3〜100_nの各々設けられた半導体スイッチ3_1及び3_3〜3_nを、それぞれ導通状態とする。

0079

これにより、半導体スイッチ3_1及び3_3〜3_nの各々は、それぞれ半導体スイッチ2_1及び2_3〜2_nに流れる漏洩電流を、電源線23を介して接地電位に流すことになる。このため、例えば、半導体デバイス100_1の測定系において、非導通状態の半導体スイッチ2_1と、導通状態の半導体スイッチ3_1との抵抗分圧が、ほぼ接地電圧に近くなり、半導体デバイス100_1に対して、漏洩電流を生じるほどの電圧が印加されなくなる。
また、制御部11は、半導体デバイス100_2に流れる順方向電流の電流IMと、半導体デバイス100_2の両端の順方向降下電圧の電圧VMとの測定処理が終了すると、制御信号S3により電流計12及び電圧計14を測定状態から非測定状態に遷移させる。

0080

時刻t7:
制御部11は、半導体デバイス100_2の順方向降下電圧の測定を終了するため、制御信号S1_2をHレベルからLレベルに遷移させ、制御信号S1_1及びS1_3〜S1_nをLレベル状態のまま維持する。
これにより、半導体スイッチ2_2及び4_2は導通状態から非導通状態に遷移し、半導体スイッチ2_1〜2_n及び4_1〜4_nの全ては非導通状態となる。

0081

また、制御部11は、制御信号S4_2をHレベルからLレベルに遷移させ、制御信号S4_1及びS4_3〜S4_nをLレベル状態のまま維持する。
これにより、半導体スイッチ5_2及び6_2が導通状態から非導通状態に遷移し、半導体スイッチ5_1〜5_n及び6_1〜6_nの全てが非導通状態となる。
また、半導体スイッチ3_2を非導通状態から導通状態とする前に、半導体スイッチ2_2を導通状態から非導通状態とする理由は、半導体スイッチ3_2と半導体スイッチ2_2との導通状態の期間が重なると、すでに時刻1において説明したように、半導体スイッチ3_2と半導体スイッチ2_2とを介して電源線21から電源線23に電流が流れる電流パスを生じさせないためである。

0082

時刻t8:
制御部11は、制御信号S2_2をLレベルからHベルに遷移させ、制御信号S1_1及びS2_3〜S2_nをHレベルのまま維持する。
これにより、半導体スイッチ3_2は非導通状態から導通状態に状態が遷移し、半導体スイッチ3_1及び3_3〜3_nは導通状態のまま状態が維持される。
この結果、半導体デバイス100_2に対し、半導体スイッチ2_2及び4_2は非導通状態となり、かつ半導体スイッチ3_2は導通状態となっている。
このため、半導体デバイス100_2には、他の半導体デバイス100_1及び100_3〜100_nと同様に、電源線21から試験電流が印加されず、漏洩電流が電流計12に対して流れない状態となる。

0083

以降、制御部11は、時刻t9から時刻t12において、半導体デバイス100_1及び100_2と同様に、半導体デバイス100_3〜100_nを、順番に1個ずつ、測定対象として制御信号S1、S2及びS4により選択し、順方向降下電圧を測定する。

0084

<第4の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第4の実施形態について説明する。図6は、この発明の第4の実施形態による半導体試験装置の構成例を示す図である。
本実施形態の半導体試験装置は、半導体試験部1、半導体スイッチ2_1〜2_n、半導体スイッチ3_1〜3_n、半導体スイッチ5_1〜5_n、半導体スイッチ6_1〜6_nから構成されている。この図において、DUT100_1〜100_nは、測定対象の半導体デバイスである。図6の第2の実施形態において、図4の第3の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
第4の実施形態が第3の実施形態と異なる点は、半導体デバイス100_1から100_nの各々の他方の端子を、信号線22に対して接続状態とするか、非接続状態とするかを制御する半導体スイッチ4_1〜4_nが省略されていることである。

0085

制御部11の動作としては、制御信号S1_1〜S1_nの各々により、それぞれ半導体スイッチ2_1〜2_nを制御し、制御信号S2_1〜S2_nの各々により、それぞれ半導体スイッチ3_1〜3_nを制御し、制御信号S4_1〜S4_nの各々により、それぞれ半導体スイッチ5_1〜5_n及び6_1〜6_nを制御し、第3の実施形態と同様に、半導体デバイス100_1〜100_nから、測定する半導体デバイスを順番に1個ずつ測定状態とし、順方向降下電圧を測定する切換を行う。また、制御部11は、第3の実施形態と同様に、制御信号S10をLレベルとし、切換スイッチSW1及びSW2により、定電流源50から出力端子T_1に対して電流を供給する状態とする。
このとき、第1の実施形態とは異なり、半導体デバイス100_1〜100_nの各々の他方の端子が、常に信号線22に接続されている。
また、半導体デバイス100_1〜100_nの逆方向耐圧における漏洩電流を測定する際、制御部11は、制御信号S4_1からS4_nの全てをLレベルとし、半導体デバイス100_1〜100_nの全てを電圧計14から切り離した状態とする。
そして、制御部11は、半導体デバイス100_1〜100_nの全てを電圧計14から切り離した状態において、第1の実施形態と同様に、半導体デバイス100_1〜100_n各々の漏洩電流を測定する。

0086

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

0087

また、図1における制御部11、図3における制御部11、図4における制御部11、あるいは図6の制御部11の機能を実現するためのプログラムコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませて実行することにより、半導体デバイスの電流測定における各半導体スイッチを導通状態あるいは非導通状態のいずれかとする制御の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

0088

また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワーク電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

0089

1…半導体試験部
2_1,2_2,2_n,3_1,3_2,3_n,4_1,4_2,4_n,5_1,5_2,5_n,6_1,6_2,6_n…半導体スイッチ
11…制御部
12…電流計
13…定電圧源
14…電圧計
21,23…電源線
24,25,27…制御線
22,26,28…信号線
50…電流源
100_1,100_2,100_n…半導体デバイス
SW1,SW2…切換スイッチ
T_1,T_3,T_4,T_5,T_7…出力端子
T_2,T_7,T_8…入力端子

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