(57)【要約】【課題】被試験対象の特性に応じたサージ試験を行うサージ試験装置を提供する。【解決手段】サージ試験装置１００は、印加波形を発生する印加波形発生器１１から入力される入力信号に応じて被試験対象のサージ試験を行う。  サージ試験装置１００は、被試験対象２に印加するサージ電力を、被試験対象２に印加されたサージ電流の値及び入力信号に基づいて制御する。【選択図】図１
2010169630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加波形を発生する信号発生器から入力される入力信号に応じて被試験対象のサージ試験を行うサージ試験装置であって、
前記被試験対象に印加するサージ電力を、該被試験対象に印加されたサージ電流の値及び前記入力信号に基づいて制御する
ことを特徴とするサージ試験装置。
【請求項２】
前記サージ電流の値と印加されたサージ電圧の値とから導かれるサージ電力に応じた信号及び前記入力信号に基づいて前記サージ電力の値を出力する演算増幅器と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のサージ試験装置。
【請求項３】
印加波形を発生する信号発生器から入力される入力信号に応じて被試験対象のサージ試験を行うサージ試験装置であって、
前記入力信号に応じたサージ電圧を出力する電力増幅器と、
前記電力増幅器が出力するサージ電圧に応じて変化するサージ電圧検出信号を電圧帰還信号として出力する印加電圧検出器と、
前記サージ電圧に伴って印加されたサージ電流を検出し、該検出されたサージ電流に応じた電流帰還信号を出力する印加電流検出器と、
前記電流帰還信号の値と前記電圧帰還信号の値を乗算する乗算器と、
前記乗算器の出力信号と前記入力信号を比較して得られる誤差信号を増幅して前記電力増幅器に制御信号を入力する演算増幅器と、
を備えることを特徴とするサージ試験装置。
【請求項４】
印加電圧検出器は、
前記サージ電圧検出信号及び入力される単位電圧信号のいずれかを電圧帰還信号として出力する
ことを特徴とする請求項３に記載のサージ試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象にサージ電力並びにサージ電流を印加するサージ試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サージ試験装置は、ダイオードなどの半導体装置における逆方向サージ試験などに使用され、急峻に変化するサージ電力及びサージ電流を発生させる装置である。このような逆方向サージ試験は、半導体装置の製造工程における信頼性確認試験などで行われる。例えば、ダイオードにおける信頼性確認試験では、逆方向に印加されたサージ電力及びサージ電流に対する防護動作時の耐量特性を保証するためのサージ試験が、製品全数を対象として行われる。それらのサージ試験では、大きなピーク値を有するサージ電力及びサージ電流をそれぞれ印加して行われる。
図２に示される従来のサージ試験装置１では、スイッチＳＷ１をオン状態にすることで印加電圧充電用電源３１から増幅器（ＡＭＰ）３２を介して電荷充電用のコンデンサＣ３４に電荷を充電する。そして、スイッチＳＷ２をオン状態にすることで被試験素子（ＤＵＴ）２に対して制限抵抗Ｒ３５を通じてサージ電流を印加している。このような試験を行わせるために、スイッチＳＷ２の代わりに半導体素子を設けた構成のサージ試験装置がある（例えば、特許文献１を参照）。
また、被試験対象となる半導体装置では、その基板として用いられるウエハーの特性やそれぞれの処理工程により、形成された半導体装置におけるアバランシェ電圧などの電気的な特性にバラツキが生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−１６２２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のサージ試験装置１の構成では、被試験素子２である半導体装置におけるアバランシェ電圧のバラツキは、逆方向サージ試験において印加すべきサージ電力やサージ電流の条件設定に影響を与える。つまり、アバランシェ電圧が高くなると、コンデンサＣ３４に充電された電圧との電位差が小さくなり、被試験素子２に印加される電流が少なくなる。
そのため、複数の半導体装置を対象とする製造工程における信頼性確認試験では、被試験素子である個々の半導体装置の特性のバラツキ範囲に対応するために厳しい試験条件による試験が行われている。
このような条件によって設定された試験では、本来少ないサージ量で試験できる半導体装置にも、上記のようにバラツキ範囲を考慮した厳しい試験条件での試験を行うことになる。被試験素子２である半導体装置の特性のバラツキを考慮しての試験方法であるが、厳しい試験条件として設定された過大なサージ量を印加することとなり、被試験対象の全数試験を行うときの問題になる。
【０００５】
そこで、本発明は、被試験対象の特性に応じたサージ試験を行うサージ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】
【０００６】
上記問題を解決するために、本発明は、印加波形を発生する信号発生器から入力される入力信号に応じて被試験対象のサージ試験を行うサージ試験装置であって、前記被試験対象に印加するサージ電力を、該被試験対象に印加されたサージ電流の値及び前記入力信号に基づいて制御することを特徴とするサージ試験装置である。
【０００７】
本発明は、上記発明において、前記サージ電流の値と印加されたサージ電圧の値とから導かれるサージ電力に応じた信号及び前記入力信号に基づいて前記サージ電力の値を出力する演算増幅器と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明は、印加波形を発生する信号発生器から入力される入力信号に応じて被試験対象のサージ試験を行うサージ試験装置であって、前記入力信号に応じたサージ電圧を出力する電力増幅器と、前記電力増幅器が出力するサージ電圧に応じて変化するサージ電圧検出信号を電圧帰還信号として出力する印加電圧検出器と、前記サージ電圧に伴って印加されたサージ電流を検出し、該検出されたサージ電流に応じた電流帰還信号を出力する印加電流検出器と、前記電流帰還信号の値と前記電圧帰還信号の値を乗算する乗算器と、前記乗算器の出力信号と前記入力信号を比較して得られる誤差信号を増幅して前記電力増幅器に制御信号を入力する演算増幅器と、を備えることを特徴とするサージ試験装置である。
【０００９】
本発明は、上記発明において、印加電圧検出器は、前記サージ電圧検出信号及び入力される単位電圧信号のいずれかを電圧帰還信号として出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この本発明によれば、サージ試験装置は、印加波形を発生する信号発生器から入力される入力信号に応じて被試験対象のサージ試験を行う。サージ試験装置は、被試験対象に印加するサージ電力を、該被試験対象に印加されたサージ電流の値及び入力信号に基づいて制御する。
これにより、サージ試験装置は、被試験対象に印加されたサージ電流の値を検出しながら、印加するサージ量を適正なサージ量とすることができる。そして、被試験対象の特性のバラツキに影響されることなく適正なサージ量を印加することができ、被試験対象に過大な負荷を与えずに試験を行うことができる。
【００１１】
また、この本発明によれば、上記発明において、演算増幅器は、サージ電流の値と印加されたサージ電圧の値とから導かれるサージ電力に応じた信号及び入力信号に基づいてサージ電力の値を出力する。
これにより、演算増幅器によって、サージ電流の値と印加されたサージ電圧の値から印加されたサージ電力を導くことができる。そして、導かれたサージ電力の値に基づいて、基準となる入力信号に応じて印加するサージ量の制御が可能となる。
【００１２】
また、この本発明によれば、サージ試験装置は、印加波形を発生する信号発生器から入力される入力信号に応じて被試験対象のサージ試験を行う。電力増幅器は、入力される入力信号に応じたサージ電圧を出力する。印加電圧検出器は、電力増幅器が出力するサージ電圧に応じて変化するサージ電圧検出信号を電圧帰還信号として出力する。印加電流検出器は、サージ電圧に伴って印加されたサージ電流を検出し、検出されたサージ電流に応じた電流帰還信号を出力する。乗算器は、電流帰還信号の値と電圧帰還信号の値を乗算する。演算増幅器は、乗算器の出力信号と信号発生器から入力される入力信号を比較して得られる誤差信号を増幅して電力増幅器に制御信号を入力する。
これにより、被試験対象に印加されたサージ電圧及びサージ電流を検出し、検出されたされたサージ量に応じて印加するサージ電力の制御を行うことができる。
【００１３】
また、この本発明によれば、上記発明において、印加電圧検出器は、前記サージ電圧検出信号及び入力される単位電圧信号のいずれかを電圧帰還信号として出力する。
これにより、印加電圧検出器は、検出されたサージ電圧に基づく値、或いは所定の電圧を選択的に出力することができる。そして、後段の乗算器によって検出されたサージ電流に基づく物理量とを乗算することにより、サージ電力に変換することができる。印加電圧検出器が、固定電圧を出力した場合には、乗算によって導かれたサージ電力は、サージ電流に基づく値とみなすことができる。サージ試験装置は、この選択手段の切り換えにより、サージ電力試験とサージ電流試験の双方を切り換えて実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態によるサージ試験装置を示すブロック図である。
【図２】従来の実施形態におけるサージ試験装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態によるサージ試験装置を図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態によるサージ試験装置１００を示す概略ブロック図である。
サージ試験装置１００と共に図示される被試験対象２は、サージ試験装置１００によって発生させたサージ電力を印加して特性試験が行われる試験対象である。
【００１６】
サージ試験装置１００は、印加波形発生器１１、Ｉ−Ｖ変換器１２、電圧分圧器１３、電源１４、乗算器１５、抵抗Ｒｆ１６、抵抗Ｒｓ１７、演算増幅器１８、コンデンサＣ１９及び増幅器２０を備える。
【００１７】
サージ試験装置１００における印加波形発生器１１は、一端が基準電位Ｖｇを示す電源端子ＶＧに接続され、電圧Ｖｒｅｆを出力する。印加波形発生部１１が出力する電圧によって、サージ試験装置１００が出力するサージ電流の値が設定される。印加波形発生器１１が発生するサージ波形は、例えば立ち上がり時間を１マイクロ秒、サージ波形の半値幅は１０マイクロ秒を有し、そのピーク電圧をＶｃｐとする波形を出力する。
Ｉ−Ｖ変換器１２は、被試験対象２に印加されたサージ電流を検出し、検出されたサージ電流に応じた電圧ＶＩＺを出力する電流・電圧変換を行う。Ｉ−Ｖ変換器１２には、演算増幅器を有し、その帰還路にインピーダンスを設けた変換器などが適応できる。
【００１８】
電圧分圧器１３は、被試験対象２に印加されたサージ電圧を検出し、検出されたサージ電圧を所定の分圧比に応じて分圧した電圧を出力する。例えば、設定される分圧比は、入力された信号を数十分の１に分圧する。また、電圧分圧器１３は、サージ電圧に基づいて分圧された電圧と、サージ電圧とは異なって入力される基準電圧Ｖｕとを選択して出力する切換回路を含んで構成されている。その切換回路は、外部から制御される制御信号に応じて切換制御が行われ、電圧ＶＺ’として出力される。
電源１４は、基準電圧Ｖｕを出力する電圧源である。基準電圧Ｖｕは、電圧分圧器１３に入力される。
乗算器１５は、入力されるＩ−Ｖ変換器１２から出力される電圧ＶＩＺと電圧分圧器１３から出力される電圧ＶＺ’によって示される電圧を、それぞれ乗算し、乗算された結果を電圧Ｖｐとして出力する。
【００１９】
演算増幅器１８は、印加波形発生器１１によって出力される電圧Ｖｒｅｆと、乗算器１５によって出力される電圧Ｖｐとを設定される比率によって重み付けして加算して、偏差を導く。重み付けを行う比率の設定は、抵抗Ｒｆ１６と抵抗Ｒｓ１７のインピーダンスによって設定される。また、演算増幅器１８は、導かれた偏差に応じた制御量を出力する。
演算増幅器１８は、負帰還路にコンデンサＣ１９が接続され、抵抗Ｒｆ１６と抵抗Ｒｓ１７と組み合わせた積分回路を形成する。演算増幅器１８によって出力される制御量は、その積分回路によって、制御に必要とされる位相補償も加味された結果が出力される。その位相補償として選択される定数としては、抵抗Ｒｆ１６とコンデンサＣ１９による時定数が、適応されるサージ波形の周波数特性に適応できるものでなければならない。
増幅器（ＡＭＰ）２０は、演算増幅器１８が出力する操作量に応じて、被試験対象２に出力するサージ電流の増幅を行い出力する。
【００２０】
次にサージ試験装置１００の接続を示す。
増幅器２０の出力端には、被試験対象２の一端と、電圧分圧器１３の第１の入力端が接続される。電圧分圧器１３の第２の入力端には、一端が電源端子ＶＧに接続された電源１４が接続される。電圧分圧器１３の出力端には、乗算器１５の第１の入力端が接続される。
被試験対象２の他端には、Ｉ−Ｖ変換器１２の入力端が接続される。Ｉ−Ｖ変換器１２の出力端には、乗算器１５の第２の入力端が接続される。
【００２１】
印加波形発生器１１の出力端は、入力抵抗Ｒｓを介して、演算増幅器１８の反転入力端に接続される。演算増幅器１８の反転入力端は、コンデンサＣ１９を介して演算増幅器１８の出力端に接続され、負帰還路を形成する。また、乗算器１５の出力端は、抵抗Ｒｆ１６を介して演算増幅器１８の反転入力端に接続される。演算増幅器１８の非反転入力端は、電源端子ＶＧに接続され、演算増幅器１８の出力端は、増幅器２０の入力端に接続される。
【００２２】
次にサージ試験装置１００の動作について示す。
サージ試験装置１００は、２つの動作モードを選択して機能させることができる。
第１の動作モードは、サージ電力を制御したサージ試験を行うモードである。サージ電力を制御したサージ試験では、被試験対象２に印加されたサージ電流ＩＺと、サージ電圧ＶＺを検出し、それらの値を乗算してサージ電力Ｖｐを導く。サージ電力Ｖｐを式（１）に示す。
【００２３】
−Ｖｐ＝ＶＺ'×ＩＺ＝ＶＺ'×ｘＶＩＺ＝ＶＺ×（１／ｘ）×ｘＶＩＺ  ・・・（１）
【００２４】
式（１）において、Ｉ−Ｖ変換器１２による変換では、入力されるサージ電流ＩＺに対して出力される検出電圧ＶＩＺとは、ＩＺ＝ｘＶＩＺによって示すことができる。ｘは、比例定数を示す。
導かれたサージ電力Ｖｐは、印加波形発生器１１の出力信号Ｖｒｅｆ、すなわち制御目標電力に追従させるように制御される。サージ電力Ｖｐと印加波形発生器１１の出力信号Ｖｒｅｆとの関係を式（２）に示す。
【００２５】
Ｖｐ＝−Ｖｒｅｆ×（Ｒｆ／Ｒｓ）  ・・・（２）
【００２６】
サージ電力制御にあたり、検出されるサージ電圧ＶＺは、電圧分圧器１３によって、所定の比率で分圧され、印加されるサージ電圧ＶＺとのスケール変換（１／ｘ）が行われる。サージ電圧ＶＺとサージ電流ＩＺの乗算は、乗算器１５によって演算処理され、演算増幅器１８によって入力される制御目標電力（Ｖｒｅｆ）との比較が行われる。
その比較の結果に応じて、増幅器２０が所定の増幅率で増幅したサージ電圧を出力し被試験対象２に印加する。
【００２７】
また、第２の動作モードは、サージ電流を制御したサージ試験を行うモードである。
サージ電流を制御したサージ試験では、被試験対象２に印加されたサージ電流ＩＺと、予め定められた所定の電圧の値を乗算して仮想的なサージ電力Ｖｐに変換する。仮想的なサージ電力Ｖｐを式（３）に示す。
【００２８】
−Ｖｐ＝ＶＺ'×ｘＶＩＺ＝Ｖｕ×（１／ｘ）×ｘＶＩＺ  ・・・（３）
【００２９】
変換された仮想的なサージ電力Ｖｐは、印加波形発生器１１の出力信号Ｖｒｅｆ、すなわち制御目標電力に追従させるように制御される。仮想的なサージ電力Ｖｐと印加波形発生器１１の出力信号Ｖｒｅｆとの関係を式（４）に示す。
【００３０】
Ｖｐ＝−Ｖｒｅｆ×（Ｒｆ／Ｒｓ）  ・・・（４）
【００３１】
仮想的なサージ電力Ｖｐが、制御目標電力によって制御されることにより、被試験対象２に印加されるサージ電流ＩＺの制御が可能となる。
サージ電流制御にあたり、所定の電圧は電圧分圧器１３に接続された電源１４を選択することによって出力される。所定の電圧とサージ電流ＩＺの乗算は、乗算器１５によって演算処理され、演算増幅器１８によって入力される制御目標電力との比較が行われる。その比較の結果に応じて、増幅器２０が所定の増幅率で増幅したサージ電圧ＶＺを出力し被試験対象２に印加する。
【００３２】
上記に示したように、サージ電力試験及びサージ電流試験において、被試験対象２の特性の違いに適応させるための制御が必要になる。
【００３３】
なお、サージ試験装置１００は、印加波形を発生する印加波形発生器１１から入力される入力信号に応じて被試験対象２のサージ試験を行う。サージ試験装置１００は、被試験対象２に印加するサージ電力を、該被試験対象２に印加されたサージ電流の値及び入力信号に基づいて制御する。
これにより、サージ試験装置１００は、被試験対象２に印加されたサージ電流の値を検出しながら、印加するサージ量の適正なサージ量とすることができる。そして、被試験対象２の特性のバラツキに影響されることなく適正なサージ量を印加することができ、被試験対象２に過大な負荷を与えずに試験を行うことができる。
【００３４】
また、上記のサージ試験装置１００において、演算増幅器１８は、サージ電流の値と印加されたサージ電圧の値とから導かれるサージ電力に応じた信号及び入力信号に基づいてサージ電力の値を出力する。
これにより、演算増幅器１８によって、サージ電流の値と印加されたサージ電圧の値から印加されたサージ電力を導くことができる。そして、導かれたサージ電力の値に基づいて、基準となる入力信号に応じて印加するサージ量の制御が可能となる。
【００３５】
また、サージ試験装置１００は、印加波形を発生する印加波形発生器１１から入力される入力信号に応じて被試験対象２のサージ試験を行う。電力増幅器２０は、入力される入力信号に応じたサージ電圧ＶＺを出力する。電圧分圧器１３は、電力増幅器２０が出力するサージ電圧に応じて変化するサージ電圧検出信号を電圧帰還信号として出力する。Ｉ−Ｖ変換器１２は、サージ電圧ＶＺに伴って印加されたサージ電流ＩＺを検出し、検出されたサージ電流ＩＺに応じた電流帰還信号を出力する。乗算器１５は、電流帰還信号の値と電圧帰還信号の値を乗算する。演算増幅器１８は、乗算器１５の出力信号と印加波形発生器１１が入力する信号を比較して得られる誤差信号を増幅して電力増幅器２０に制御信号を入力する。
これにより、被試験対象２に印加されたサージ電圧及びサージ電流ＩＺを検出し、検出されたされたサージ量に応じて印加するサージ電圧の制御を行うことができる。
【００３６】
また、上記のサージ試験装置１００において、印加電圧検出器１１は、サージ電圧検出信号及び入力される単位電圧信号のいずれかを電圧帰還信号として出力する。
これにより、電圧分圧器１３は、検出されたサージ電圧ＶＺに基づく値、或いは所定の電圧を選択的に出力することができる。そして、検出されたサージ電流ＩＺに基づく物理量が後段の乗算器１５において乗算されることにより、サージ電力Ｖｐに変換することができる。電圧分圧器１３が、固定電圧を出力した場合には、乗算によって導かれたサージ電力は、サージ電流に基づく値とみなすことができる。サージ試験装置１００は、この選択手段の切り換えにより、サージ電力試験とサージ電流試験の双方を切り換えて実施することができる。
【００３７】
以上に示されたように、被試験対象２に印加されたサージ電圧並びにサージ電流を検出し、検出されたサージ量に基づいて印加するサージ電力を制御する。これにより、被試験対象２の特性に影響されることなく所定のサージ電力を印加することが可能となる。
【００３８】
なお、本発明のサージ試験装置は、サージ試験装置１００に相当する。また、本発明の被試験対象は、被試験対象２に相当する。また、本発明の信号発生器は、印加波形発生器１１に相当する。また、本発明の印加電流検出器と、Ｉ−Ｖ変換器１２に相当する。また、本発明の印加電圧検出器と、電圧分圧器１３に相当する。また、本発明の乗算器と、乗算器１５に相当する。また、本発明の演算増幅器は、演算増幅器１８に相当する。また、本発明の電力増幅器と、電力増幅器２０に相当する。
【００３９】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。本発明のサージ試験装置における、演算増幅器１８及び増幅器２０の利得並びに周波数特性は、本試験に用いられる印加波形に応じて定められるものであり、その構成数や接続形態についても特に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４０】
１００  サージ試験装置
１１  印加波形発生器
１２  Ｉ−Ｖ変換器
１３  電圧分圧器
１４  電源
１５  端子
Ｒｆ１６  抵抗
Ｒｓ１７  抵抗
１８  演算増幅器
Ｃ１９  コンデンサ
２０  増幅器
【図１】
2010169630.tif 000003
【図２】
2010169630.tif 000004