(57)【要約】【課題】半導体装置内の低抵抗を、検査器側のソケット構造を変更することなく、高精度に測定可能にする。【解決手段】抵抗体１の両端と内部回路９，１０用の外部端子７，８との間にスイッチ素子１３，１４が設けられ、内部回路９，１０と外部端子７，８との間にスイッチ素子１５，１６が設けられている。抵抗体１の抵抗値を測定するとき、スイッチ切替部１７が、スイッチ素子１３，１４を導通状態にし、スイッチ素子１５，１６を非導通状態にする。これにより、抵抗体１に４個の外部端子３，４，７，８が電気的に接続され、４端子測定が可能になる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの抵抗体と、
内部回路と、
前記抵抗体の両端にそれぞれ、直接接続された第１および第２の外部端子と、
前記内部回路用の第３および第４の外部端子と、
前記抵抗体の一端と前記第３の外部端子との間、および、前記抵抗体の他端と前記第４の外部端子との間にそれぞれ設けられており、導通・非導通が切替可能な第１および第２のスイッチ素子と、
前記内部回路と前記第３および第４の外部端子との間にそれぞれ設けられており、導通・非導通が切替可能な第３および第４のスイッチ素子と、
前記第１〜第４のスイッチ素子の導通・非導通を、選択的に制御するスイッチ切替部とを備えた
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、
前記抵抗体の抵抗値を測定する場合において、前記スイッチ切替部は、前記第１および第２のスイッチ素子を導通状態にするとともに、前記第３および第４のスイッチ素子を非導通状態にする
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
少なくとも１つの抵抗体と、
内部回路と、
前記抵抗体の両端にそれぞれ、直接接続された第１および第２の外部端子と、
前記内部回路用の第３および第４の外部端子と、
前記抵抗体の一端と前記第３の外部端子との間、および、前記抵抗体の他端と前記第４の外部端子との間にそれぞれ設けられており、導通・非導通が切替可能な第１および第２のスイッチ素子と、
前記第１および第２のスイッチ素子の導通・非導通を、選択的に制御するスイッチ切替部と、
前記内部回路に対して、通常動作状態にするか、または、出力機能停止状態にするかを制御する出力機能停止部とを備えた
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項３記載の半導体装置において、
前記抵抗体の抵抗値を測定する場合において、前記スイッチ切替部は、前記第１および第２のスイッチ素子を導通状態にし、前記出力機能停止部は、前記内部回路を出力機能停止状態にする
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
２個の出力端子と、電源端子および接地端子とをそれぞれ有する第１および第２のＨブリッジ回路と、
前記第１のＨブリッジ回路の各トランジスタのオンオフを制御するＨブリッジゲート駆動回路と、
前記第１のＨブリッジ回路の２個の出力端子と前記第２のＨブリッジ回路の一方の出力端子との間にそれぞれ設けられており、導通・非導通が切替可能な第１および第２のスイッチ素子と、
前記第１のＨブリッジ回路の電源端子および接地端子と前記第２のＨブリッジ回路の他方の出力端子との間にそれぞれ設けられており、導通・非導通が切替可能な第３および第４のスイッチ素子と、
前記第１〜第４のスイッチ素子の導通・非導通を、選択的に制御するスイッチ切替部とを備えた
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項５記載の半導体装置において、
前記第１のＨブリッジ回路の一のトランジスタのオン抵抗値を測定する場合において、前記Ｈブリッジゲート駆動回路は前記第１のＨブリッジ回路の各トランジスタをオフ状態にし、前記スイッチ切替部は、前記第１および第２のスイッチ素子のうち一方を導通状態、他方を非導通状態にするとともに、前記第３および第４のスイッチ素子のうち一方を導通状態、他方を非導通状態にする
ことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の内部抵抗成分を高精度に測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、モータ駆動用半導体装置の場合、その内部にパワートランジスタが内蔵されており、モータに電力を与え駆動している。そのパワートランジスタがフルオンした際のオン抵抗は、モータ駆動用半導体装置のスペックとして非常に重要な要素であり、このオン抵抗の値は、半導体装置内での電力損失を低減するために、数百ｍΩ〜数Ωと小さな値が要求される。以上のような理由から、このオン抵抗は半導体装置の出荷検査の際に精度良く測定される必要がある。
【０００３】
オン抵抗を精度良く測定するために、弊害となるのが半導体装置と測定装置との接触抵抗である。図４を用いて説明する。１０３，１０４は外部端子であり、１１９が測定ピン、１１８が接触抵抗である。この接触抵抗１１８の値は一定ではなく、測定装置の接触部分の汚れ等により測定回数が増加するに従って増加し、１Ω程度まで大きくなる可能性がある。このため、数百ｍΩ〜数Ωのオン抵抗を測定する際には、必ず排除する必要がある。
【０００４】
パッケージ形状がＱＦＰ(Quad Flat Package)のようなリード付のパッケージの場合の測定方法を図５に示す。２０１がパッケージのリード、２０２が電流フォース用プローブ、２０４が電圧センス用プローブ、２０３，２０５は接触抵抗である。実際に電流が流れる経路とは別に、リードでの電圧そのものをモニタするための電圧センス用プローブ２０４を両端に設けることにより、接触抵抗２０３，２０５の影響を排除した４端子法により、精度良くオン抵抗が測定できる。
【０００５】
上記では、例としてパワートランジスタのオン抵抗の測定について説明したが、半導体装置内部の低抵抗測定に関しては、同様のことがいえる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２４９４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、機器の小型化のみならず、内部実装基板枚数を削減するために、基板に実装される半導体装置自体の小型化が必要不可欠となっている。一方では、半導体装置は多機能を１パッケージに内蔵する必要もあり、半導体装置の外部端子数は増加傾向にある。外部端子数が多く、かつ小型化を実現できるのは、従来のように外部端子を周辺に配列する構成ではなく、パッケージ下面に外部端子を格子状に配置し、外部端子にボールを接合するＢＧＡ(Ball Grid Array)タイプのパッケージである。デジタルスチルカメラ、カムコーダ等では、このＢＧＡタイプのパッケージが標準的になりつつある。
【０００８】
このＢＧＡタイプのパッケージに関して、特許文献１では、ボールに接触するピンを二重構造にしておき、一方は電流フォースピン、他方は電圧センスピンとすることによって、抵抗４端子測定を実現できる方法が開示されている。
【０００９】
ただし、この構造は理論的には可能であるが、検査器側のソケット側の構造を変更することになり、より小型化を可能とするボールピッチ（ボールーボール間距離）が狭い仕様のパッケージの場合、強度的、信頼性的な課題があり、実用化されていないのが現状である。よって、半導体装置内の低抵抗を高精度に測定ができないという課題があった。
【００１０】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、検査器側のソケット構造を変更することなく、半導体装置内の低抵抗を高精度に測定可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１態様では、半導体装置として、少なくとも１つの抵抗体と、内部回路と、前記抵抗体の両端にそれぞれ、直接接続された第１および第２の外部端子と、前記内部回路用の第３および第４の外部端子と、前記抵抗体の一端と前記第３の外部端子との間、および、前記抵抗体の他端と前記第４の外部端子との間にそれぞれ設けられており、導通・非導通が切替可能な第１および第２のスイッチ素子と、前記内部回路と前記第３および第４の外部端子との間にそれぞれ設けられており、導通・非導通が切替可能な第３および第４のスイッチ素子と、前記第１〜第４のスイッチ素子の導通・非導通を、選択的に制御するスイッチ切替部とを備えたものである。
【００１２】
この態様によると、スイッチ切替部が、第１および第２のスイッチ素子を導通状態にするとともに、第３および第４のスイッチ素子を非導通状態にすることによって、内部回路用の第３および第４の外部端子が、内部回路から電気的に切り離されて、抵抗体の両端に電気的に接続される。すなわち、抵抗体の抵抗値を測定する場合において、抵抗体に、第１〜第４の外部端子を接続することが可能になる。したがって、例えば、抵抗体に直接接続された第１および第２の外部端子を電流フォース端子、スイッチ素子を介して接続された第３および第４の外部端子を電圧センス端子とすることによって、４端子測定が可能になる。
【００１３】
本発明の第２態様では、半導体装置として、少なくとも１つの抵抗体と、内部回路と、前記抵抗体の両端にそれぞれ、直接接続された第１および第２の外部端子と、前記内部回路用の第３および第４の外部端子と、前記抵抗体の一端と前記第３の外部端子との間、および、前記抵抗体の他端と前記第４の外部端子との間にそれぞれ設けられており、導通・非導通が切替可能な第１および第２のスイッチ素子と、前記第１および第２のスイッチ素子の導通・非導通を、選択的に制御するスイッチ切替部と、前記内部回路に対して、通常動作状態にするか、または、出力機能停止状態にするかを制御する出力機能停止部とを備えたものである。
【００１４】
この態様によると、スイッチ切替部が、第１および第２のスイッチ素子を導通状態にするとともに、出力機能停止部が、内部回路を出力停止状態にすることによって、内部回路用の第３および第４の外部端子が、内部回路から電気的に切り離されて、抵抗体の両端に電気的に接続される。すなわち、抵抗体の抵抗値を測定する場合において、抵抗体に第１〜第４の外部端子を接続することが可能になる。したがって、例えば、抵抗体に直接接続された第１および第２の外部端子を電流フォース端子、スイッチ素子を介して接続された第３および第４の外部端子を電圧センス端子とすることによって、４端子測定が可能になる。
【００１５】
本発明の第３態様では、半導体装置として、２個の出力端子と、電源端子および接地端子とをそれぞれ有する第１および第２のＨブリッジ回路と、前記第１のＨブリッジ回路の各トランジスタのオンオフを制御するＨブリッジゲート駆動回路と、前記第１のＨブリッジ回路の２個の出力端子と前記第２のＨブリッジ回路の一方の出力端子との間にそれぞれ設けられており、導通・非導通が切替可能な第１および第２のスイッチ素子と、前記第１のＨブリッジ回路の電源端子および接地端子と前記第２のＨブリッジ回路の他方の出力端子との間にそれぞれ設けられており、導通・非導通が切替可能な第３および第４のスイッチ素子と、前記第１〜第４のスイッチ素子の導通・非導通を、選択的に制御するスイッチ切替部とを備えたものである。
【００１６】
この態様によると、スイッチ切替部が、第１および第２のスイッチ素子のうち一方を導通状態、他方を非導通状態にするとともに、第３および第４のスイッチ素子のうち一方を導通状態、他方を非導通状態にすることによって、第２のＨブリッジ回路の２個の出力端子が、第１のＨブリッジ回路の一のトランジスタのソース・ドレインに電気的に接続される。すなわち、このトランジスタのオン抵抗を測定する場合において、トランジスタに、第２のＨブリッジ回路の２個の出力端子を含めた４個の外部端子を接続することが可能になる。したがって、例えば、トランジスタに直接接続された外部端子を電流フォース端子、スイッチ素子を介して接続された第２のＨブリッジ回路の２個の出力端子を電圧センス端子とすることによって、４端子測定が可能になる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の半導体装置によれば、スイッチ素子を制御することによって、抵抗体またはトランジスタに４個の外部端子を接続することが可能となる。これにより、４端子測定が可能となるので、高精度に抵抗値を測定することができる。しかも、検査器側のソケットの構造を変更する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の構成例を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の構成例を示す図である。
【図４】従来の半導体装置の構成例を示す図である。
【図５】従来の半導体装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、実施形態で記述される数字等は、全て本発明を具体的に説明するために例示したものであり、本発明はこれらに制限されるものではない。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る半導体装置の構成例を示す図である。図１において、１，２は抵抗体としてのパワートランジスタ、９，１０は内部回路である。３，４はパワートランジスタ１の両端すなわちソース・ドレインにそれぞれ、直接接続された外部端子、５，６はパワートランジスタ２の両端すなわちソース・ドレインにそれぞれ、直接接続された外部端子、７，８は内部回路９，１０用の外部端子である。また、１９は測定ピン、１８は測定ピン１９と外部端子３との間の接触抵抗である。
【００２１】
パワートランジスタ１の一端と外部端子７との間、および、パワートランジスタ１の他端と外部端子８との間に、それぞれ、導通・非導通が切替可能なスイッチ素子１３，１４が設けられている。同様に、パワートランジスタ２の一端と外部端子７との間、および、パワートランジスタ２の他端と外部端子８との間に、それぞれ、導通・非導通が切替可能なスイッチ素子１１，１２が設けられている。また、内部回路９と外部端子７との間、および、内部回路１０と外部端子８との間に、それぞれ、導通・非導通が切替可能なスイッチ素子１５，１６が設けられている。そして、各スイッチ素子１１〜１６を制御するためのスイッチ切替部１７が設けられている。スイッチ切替部１７は、各スイッチ素子１１〜１６の導通・非導通を、選択的に制御する。
【００２２】
通常動作時は、スイッチ切替部１７は、スイッチ素子１５，１６を導通状態にするとともに、スイッチ素子１１，１２，１３，１４は全て非導通状態にする。この場合、外部端子７，８は、内部回路９，１０にそれぞれ接続されており、パワートランジスタ１，２とは電気的に絶縁状態となっている。
【００２３】
パワートランジスタ１のオン抵抗を測定する場合は、スイッチ切替部１７は、スイッチ素子１３，１４を導通状態にするとともに、スイッチ素子１５，１６を非導通状態にする。スイッチ素子１１，１２も非導通状態にしておく。これにより、スイッチ素子１３，１４を経由して、パワートランジスタ１のソース・ドレインがそれぞれ外部端子７，８に接続される。この状態で、パワートランジスタ１のソース・ドレインと直接接続されている外部端子３，４を電流フォース端子として使用し、パワートランジスタ１のソース・ドレインとスイッチ素子１３，１４を介して接続された外部端子７，８を電圧センス端子として使用する。これにより、パワートランジスタ１のオン抵抗の４端子測定が可能となり、高精度な測定が実現できる。
【００２４】
また同様に、パワートランジスタ２のオン抵抗を測定する場合は、スイッチ切替部１７は、スイッチ素子１１，１２を導通状態にするとともに、スイッチ素子１５，１６を非導通状態にする。スイッチ素子１３，１４も非導通状態にしておく。これにより、スイッチ素子１１，１２を経由して、パワートランジスタ２のソース・ドレインがそれぞれ外部端子７，８に接続される。この状態で、パワートランジスタ２のソース・ドレインと直接接続されている外部端子５，６を電流フォース端子として使用し、パワートランジスタ２のソース・ドレインとスイッチ素子１１，１２を介して接続された外部端子７，８を電圧センス端子として使用する。これにより、パワートランジスタ２のオン抵抗の４端子測定が可能となり、高精度な測定が実現できる。
【００２５】
なお、図示してはいないが、パワートランジスタが２個以上の場合でも、外部端子７，８へのスイッチ素子を追加することによって、同様に、オン抵抗の４端子測定が可能となり、高精度測定が可能となることは明白である。
【００２６】
（第２の実施形態）
図２は第２の実施形態に係る半導体装置の構成例を示す図である。図２において、図１と共通の構成要素には、図１と同一の符号を付しており、ここではその詳細な説明を省略する。
【００２７】
図１の構成と異なるのは、内部回路９，１０と外部端子７，８とが直接接続されており、スイッチ素子１５，１６が省かれている点と、内部回路９，１０に対して、通常動作状態にするか、または、出力機能停止状態にするかを制御する出力機能停止部２０を備えている点である。スイッチ切替部１７Ａは、各スイッチ素子１１〜１４の導通・非導通を、選択的に制御する。その他の構成は、図１の構成と同様である。
【００２８】
通常動作時は、出力機能停止部２０は、内部回路９，１０を通常動作状態にし、スイッチ切替部１７Ａはスイッチ素子１１，１２，１３，１４は全て非導通状態にする。この場合、外部端子７，８は、内部回路９，１０にそれぞれ接続されており、パワートランジスタ１，２とは電気的に絶縁状態となっている。
【００２９】
パワートランジスタ１のオン抵抗を測定する場合は、スイッチ切替部１７Ａは、スイッチ素子１３，１４を導通状態にする。スイッチ素子１１，１２は非導通状態にしておく。また、出力機能停止部２０は、内部回路９，１０を出力機能停止状態にする。内部回路９，１０の出力はハイインピーダンス状態になる。これにより、スイッチ素子１３，１４を経由して、パワートランジスタ１のソース・ドレインがそれぞれ外部端子７，８に接続される。この状態で、パワートランジスタ１のソース・ドレインと直接接続されている外部端子３，４を電流フォース端子として使用し、パワートランジスタ１のソース・ドレインとスイッチ素子１３，１４を介して接続された外部端子７，８を電圧センス端子として使用する。これにより、パワートランジスタ１のオン抵抗の４端子測定が可能となり、高精度な測定が実現できる。
【００３０】
パワートランジスタ２のオン抵抗を測定する場合は、スイッチ切替部１７Ａは、スイッチ素子１１，１２を導通状態にする。スイッチ素子１３，１４は非導通状態にしておく。また、出力機能停止部２０は、内部回路９，１０を出力機能停止状態にする。内部回路９，１０の出力はハイインピーダンス状態になる。これにより、スイッチ素子１１，１２を経由して、パワートランジスタ２のソース・ドレインがそれぞれ外部端子７，８に接続される。この状態で、パワートランジスタ２のソース・ドレインと直接接続されている外部端子５，６を電流フォース端子として使用し、パワートランジスタ２のソース・ドレインとスイッチ素子１３，１４を介して接続された外部端子７，８を電圧センス端子として使用する。これにより、パワートランジスタ２のオン抵抗の４端子測定が可能となり、高精度な測定が実現できる。
【００３１】
なお、図示してはいないが、パワートランジスタが２個以上の場合でも、外部端子７，８へのスイッチ素子を追加することによって、同様に、オン抵抗の４端子測定が可能となり、高精度測定が可能となることは明白である。
【００３２】
（第３の実施形態）
図３は第３の実施形態に係る半導体装置の構成例を示す図である。図３において、６０，６１は２個の出力端子と、電源端子および接地端子とをそれぞれ有する第１および第２のＨブリッジ回路、５９，６２は第１および第２のＨブリッジ回路６０，６１の各トランジスタのオンオフを制御するＨブリッジゲート駆動回路である。第１のＨブリッジ回路６０において、５１は電源側パワートランジスタ、５４は接地側パワートランジスタ、５２は電源端子、５３，６７は出力端子、６８は接地端子である。また、第２のＨブリッジ回路６１において、５７，５８は出力端子である。
【００３３】
第１のＨブリッジ回路６０の２個の出力端子５３，６７と第２のＨブリッジ回路６１の一方の出力端子５８との間に、それぞれ、導通・非導通が切替可能なスイッチ素子５６，６４が設けられている。また、第１のＨブリッジ回路６０の電源端子５２および接地端子６８と第２のＨブリッジ回路６１の他方の出力端子５７との間に、それぞれ、導通・非導通が切替可能なスイッチ素子５５，６３が設けられている。スイッチ切替部６６は、各スイッチ素子５５，５６，６３，６４の導通・非導通を、選択的に制御する。
【００３４】
通常状態では、スイッチ切替部６６は、スイッチ素子５５，５６，６３，６４を全て非導通状態にする。第１および第２のＨブリッジ回路６０，６１はＨブリッジゲート駆動回路５９，６２によって駆動され、例えば、出力端子５３，６７，５７，５８に半導体装置外部で接続されたモータに電力を供給し、回転駆動する。
【００３５】
電源側パワートランジスタ５１のオン抵抗を測定する場合は、Ｈブリッジゲート駆動回路５９は、第１のＨブリッジ回路６１を構成する全てのパワートランジスタをオフ状態にする。そしてスイッチ切替部６６は、スイッチ素子５５，５６を導通状態、スイッチ素子６３，６４を非導通状態にする。これにより、電源側パワートランジスタ５１のソースには電源端子５２とともに、スイッチ素子５５を経由して第２のＨブリッジ回路６１の出力端子５７が接続され、ドレインには出力端子５３とともに、スイッチ素子５６を経由して第２のＨブリッジ回路６１の出力端子５８が接続される。この状態で、電源端子５２および出力端子５３を電流フォース端子として使用し、第２のＨブリッジ回路６１の出力端子５７，５８を電圧センス端子として使用する。これにより、電源側パワートランジスタ５１のオン抵抗の４端子測定が可能となり、高精度な測定が実現できる。
【００３６】
また、接地側パワートランジスタ５４のオン抵抗を測定する場合は、同様にＨブリッジゲート駆動回路５９は、第１のＨブリッジ回路６１を構成する全てのパワートランジスタをオフ状態にする。そしてスイッチ切替部６６は、スイッチ素子５６，６３を導通状態、スイッチ素子５５，６４を非導通状態にする。これにより、接地側パワートランジスタ５４のソースには出力端子５３とともに、スイッチ素子５６を経由して第２のＨブリッジ回路６１の出力端子５８が接続され、ドレインには接地端子６８とともに、スイッチ素子６３を経由して第２のＨブリッジ回路６１の出力端子５７が接続される。この状態で、出力端子５３および接地端子６８を電流フォース端子として使用し、第２のＨブリッジ回路６１の出力端子５７，５８を電圧センス端子として使用する。これにより、接地側パワートランジスタ５４のオン抵抗の４端子測定が可能となり、高精度な測定が実現できる。
【００３７】
また同様に、出力端子６７側に接続された電源側および接地側パワートランジスタのオン抵抗についても、スイッチ切替部６６により、スイッチ素子５５，５６，６３，６４の導通・非導通を選択的に切替えることにより、４端子測定が可能となる。すなわち、スイッチ素子５６，６４のうち一方を導通状態、他方を非導通状態にするとともに、スイッチ素子５５，６３のうち一方を導通状態、他方を非導通状態にすることによって、第１のＨブリッジ回路６０のいずれかのトランジスタのソース・ドレインに、第２のＨブリッジ回路６１の出力端子５７，５８を接続することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明では、半導体装置の抵抗体測定に関し、検査器側のソケットの構造変更をすることなく、高精度に抵抗値を測定することが可能なので、例えば、ＢＧＡパッケージの検査の効率化に有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１，２  パワートランジスタ（抵抗体）
３，５  外部端子（第１の外部端子）
４，６  外部端子（第２の外部端子）
７  外部端子（第３の外部端子）
８  外部端子（第４の外部端子）
９，１０  内部回路
１１，１３  スイッチ素子（第１のスイッチ素子）
１２，１４  スイッチ素子（第２のスイッチ素子）
１５  スイッチ素子（第３のスイッチ素子）
１６  スイッチ素子（第４のスイッチ素子）
１７，１７Ａ  スイッチ切替部
２０  出力機能停止部
５２  電源端子
５３  出力端子
５５  スイッチ素子（第３のスイッチ素子）
５６  スイッチ素子（第１のスイッチ素子）
５７，５８  出力端子
５９，６２  Ｈブリッジゲート駆動回路
６０  第１のＨブリッジ回路
６１  第２のＨブリッジ回路
６３  スイッチ素子（第４のスイッチ素子）
６４  スイッチ素子（第２のスイッチ素子）
６６  スイッチ切替部
６７  出力端子
６８  接地端子
【図１】
2010276360.tif 000003
【図２】
2010276360.tif 000004
【図３】
2010276360.tif 000005
【図４】
2010276360.tif 000006
【図５】
2010276360.tif 000007