(57)【要約】【課題】故障したＣＭＯＳ回路に流れる電源電流の計測を可能にすると共に、ＣＭＯＳ回路の故障を検出する。【解決手段】被測定デバイスに印加される電源電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部が検出した電源電圧に基づいて、被測定デバイスの基板電圧を制御することで、電源電圧の変動による被測定デバイスのリーク電流の変動を抑制する電圧制御部と、電圧制御部がリーク電流の変動を抑制している状態で、被測定デバイスの所定の特性を測定することで、被測定デバイスのＩＤＤＱ電流の値を取得するＩＤＤＱ取得部とを備える測定装置を提供する。【選択図】図１
2010066266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定デバイスを測定する測定装置であって、
前記被測定デバイスに印加される電源電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部が検出した電源電圧に基づいて、前記被測定デバイスの基板電圧を制御することで、前記電源電圧の変動による前記被測定デバイスのリーク電流の変動を抑制する電圧制御部と、
前記電圧制御部が前記リーク電流の変動を抑制している状態で、前記被測定デバイスの所定の特性を測定することで、前記被測定デバイスのＩＤＤＱ電流の値を取得するＩＤＤＱ取得部と
を備える測定装置。
【請求項２】
前記被測定デバイスの電源端子には、バイパスコンデンサが接続され、
前記測定装置は、
前記電源端子に電源電力を供給する電源部と、
前記被測定デバイスの論理状態を変化させるベクタが印加された後に前記被測定デバイスが静止状態となってから、前記電源端子から前記電源部を切り離すスイッチと
を更に備え、
前記ＩＤＤＱ取得部は、前記スイッチが前記電源端子から前記電源部を切り離してから、前記被測定デバイスの所定の特性を測定することで、前記ＩＤＤＱ電流の値を取得する
請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記ＩＤＤＱ取得部は、前記電源端子から前記電源部が切り離されてからの、前記バイパスコンデンサの放電速度に基づいて、前記ＩＤＤＱ電流の値を取得する
請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記ＩＤＤＱ取得部は、異なるタイミングで少なくとも２回、前記バイパスコンデンサの電圧を測定する
請求項３に記載の測定装置。
【請求項５】
前記ＩＤＤＱ取得部は、測定した前記バイパスコンデンサの電圧の差分と、前記バイパスコンデンサの容量との積を、前記バイパスコンデンサの電圧を測定したタイミングの差分で除算した値に基づいて、前記ＩＤＤＱ電流の値を取得する
請求項４に記載の測定装置。
【請求項６】
前記測定装置は、前記ＩＤＤＱ取得部が取得したＩＤＤＱ電流の値と、前記ＩＤＤＱ取得部が取得した前記バイパスコンデンサの電圧とに基づいて、前記被測定デバイスの静止状態における抵抗値を算出する抵抗算出部を更に備える
請求項４に記載の測定装置。
【請求項７】
前記電源電圧の変化量に対して、前記基板電圧を変化させるべき量を、キャリブレーションにより予め求めるキャリブレーション部を更に備える
請求項２に記載の測定装置。
【請求項８】
前記キャリブレーション部は、前記電源部を前記電源端子に接続した状態で、前記電源部が前記電源端子に印加する電源電圧を変化させたときに、前記電源部から前記電源端子に供給される電源電流が所定の値となる前記基板電圧を検出する
請求項７に記載の測定装置。
【請求項９】
前記電源部が前記電源端子に接続された状態で、前記被測定デバイスの論理状態を設定する論理ベクタを前記被測定デバイスに印加するベクタ発生部を更に備える
請求項７に記載の測定装置。
【請求項１０】
前記キャリブレーション部は、前記ベクタ発生部が生成する前記論理ベクタ毎に、前記キャリブレーションを行う
請求項９に記載の測定装置。
【請求項１１】
被測定デバイスを測定する測定装置であって、
前記被測定デバイスの電源端子に接続されるバイパスコンデンサと、
前記電源端子に電源電力を供給する電源部と、
前記被測定デバイスの論理状態を変化させるベクタが印加された後に前記被測定デバイスが静止状態となってから、前記電源端子から前記電源部を切り離すスイッチと、
前記スイッチが前記電源端子から前記電源部を切り離してから、前記被測定デバイスの所定の特性を測定することで、ＩＤＤＱ電流の値を取得するＩＤＤＱ取得部と
を備える測定装置。
【請求項１２】
被測定デバイスを試験する試験システムであって、
前記被測定デバイスのＩＤＤＱ電流の値を測定する測定装置と、
前記測定装置が測定した前記ＩＤＤＱ電流の値に基づいて、前記被測定デバイスの良否を判定する判定部と
を備え、
前記測定装置は、
前記被測定デバイスに印加される電源電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部が検出した電源電圧に基づいて、前記被測定デバイスの基板電圧を制御することで、前記電源電圧の変動による前記被測定デバイスのリーク電流の変動を抑制する電圧制御部と、
前記電圧制御部が前記リーク電流の変動を抑制している状態で、前記被測定デバイスの所定の特性を測定することで、前記被測定デバイスのＩＤＤＱ電流の値を取得するＩＤＤＱ取得部と
を有する試験システム。
【請求項１３】
被測定デバイスを測定する測定方法であって、
前記被測定デバイスに印加される電源電圧を検出し、
検出した電源電圧に基づいて、前記被測定デバイスの基板電圧を制御することで、前記電源電圧の変動による前記被測定デバイスのリーク電流の変動を抑制し、
前記リーク電流の変動を抑制している状態で、前記被測定デバイスの所定の特性を測定することで、前記被測定デバイスのＩＤＤＱ電流の値を取得する測定方法。
【請求項１４】
被測定デバイスを測定する測定装置であって、
前記被測定デバイスに、第１電源電圧および第２電源電圧を順次印加する電源部と、
前記電源部が前記被測定デバイスに印加する電源電圧を、前記第１電源電圧から前記第２電源電圧に変化させるのに応じて、前記被測定デバイスの周囲温度を第１温度から第２温度に変化させる温度制御部と、
前記被測定デバイスの周囲温度が前記第１温度、且つ、前記被測定デバイスに印加される電源電圧が前記第１電源電圧のときに前記電源部から前記被測定デバイスに供給される第１電源電流、および、前記被測定デバイスの周囲温度が前記第２温度、且つ、前記被測定デバイスに印加される電源電圧が前記第２電源電圧のときに前記電源部から前記被測定デバイスに供給される第２電源電流を測定する電流測定部と、
前記第１電源電流および前記第２電源電流に基づいて、前記被測定デバイスの内部抵抗値を算出する解析部と
を備える測定装置。
【請求項１５】
前記電源部および前記温度制御部は、前記被測定デバイスに印加される電源電圧の変化により生じる前記被測定デバイスのリーク電流の変化が、前記被測定デバイスの周囲温度の変化により生じる前記被測定デバイスのリーク電流の変化で相殺されるように、前記被測定デバイスの電源電圧および周囲温度を制御する
請求項１４に記載の測定装置。
【請求項１６】
前記温度制御部は、
前記電源部が前記被測定デバイスに印加する電源電圧を、より低い電源電圧に変化させる場合に、前記被測定デバイスの周囲温度をより高い温度に変化させ、
前記電源部が前記被測定デバイスに印加する電源電圧を、より高い電源電圧に変化させる場合に、前記被測定デバイスの周囲温度をより低い温度に変化させる
請求項１５に記載の測定装置。
【請求項１７】
前記温度制御部は、前記電源部が前記被測定デバイスに印加する電源電圧の変化量に応じた変化量で、前記被測定デバイスの周囲温度を変化させる
請求項１６に記載の測定装置。
【請求項１８】
前記解析部は、前記電源部が前記被測定デバイスに印加する電源電圧の変化量と、前記電流測定部が測定する電源電流の変化量との比に基づいて、前記内部抵抗値を算出する
請求項１７に記載の測定装置。
【請求項１９】
前記被測定デバイスの周囲温度が前記第１温度および前記第２温度のそれぞれの場合において、同一の論理ベクタ群を前記被測定デバイスに印加するベクタ発生部を更に備え、
前記電流測定部は、それぞれの論理ベクタについて前記第１電源電流および前記第２電源電流を測定し、
前記解析部は、それぞれの前記論理ベクタについて、前記内部抵抗値を算出する
請求項１８に記載の測定装置。
【請求項２０】
被測定デバイスを試験する試験システムであって、
前記被測定デバイスの内部抵抗値を測定する測定装置と、
前記測定装置が測定した前記内部抵抗値に基づいて、前記被測定デバイスの良否を判定する判定部と
を備え、
前記測定装置は、
前記被測定デバイスに、第１電源電圧および第２電源電圧を順次印加する電源部と、
前記電源部が前記被測定デバイスに印加する電源電圧を、前記第１電源電圧から前記第２電源電圧に変化させるのに応じて、前記被測定デバイスの周囲温度を第１温度から第２温度に変化させる温度制御部と、
前記被測定デバイスの周囲温度が前記第１温度、且つ、前記被測定デバイスに印加される電源電圧が前記第１電源電圧のときに前記電源部から前記被測定デバイスに供給される第１電源電流、および、前記被測定デバイスの周囲温度が前記第２温度、且つ、前記被測定デバイスに印加される電源電圧が前記第２電源電圧のときに前記電源部から前記被測定デバイスに供給される第２電源電流を測定する電流測定部と、
前記第１電源電流および前記第２電源電流に基づいて、前記被測定デバイスの内部抵抗値を算出する解析部と
を有する試験システム。
【請求項２１】
被測定デバイスを測定する測定方法であって、
前記被測定デバイスに、第１電源電圧および第２電源電圧を順次印加し、
前記被測定デバイスに印加する電源電圧を、前記第１電源電圧から前記第２電源電圧に変化させるのに応じて、前記被測定デバイスの周囲温度を第１温度から第２温度に変化させ、
前記被測定デバイスの周囲温度が前記第１温度、且つ、前記被測定デバイスに印加される電源電圧が前記第１電源電圧のときに前記被測定デバイスに供給される第１電源電流、および、前記被測定デバイスの周囲温度が前記第２温度、且つ、前記被測定デバイスに印加される電源電圧が前記第２電源電圧のときに前記被測定デバイスに供給される第２電源電流を測定し、
前記第１電源電流および前記第２電源電流に基づいて、前記被測定デバイスの内部抵抗値を算出する測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置、試験システム、および測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＭＯＳ  ＬＳＩ等の静止時電流（ＩＤＤＱ）によってデバイスの故障を検出する測定装置が知られている。このような測定装置は、トランジスタの状態が変化しない静止状態においてＣＭＯＳ回路には電源電流が流れない（ＩＤＤＱ≒０）という性質を利用して、各論理ベクタを印加した状態において流れるＩＤＤＱ値を測定することにより故障を検出する。当該装置は、たとえば、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３１７２０８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、ＣＭＯＳ  ＬＳＩの微細化に伴い、正常なＣＭＯＳ回路に流れるリーク電流が増大することにより、故障したＣＭＯＳ回路に流れる電源電流（以下、故障電流と称する）と正常なＣＭＯＳ回路に流れるリーク電流との弁別が困難になっている。また、測定に使用する電源が発生するノイズ電圧が、被測定デバイスに接続されるバイパスコンデンサによってノイズ電流に変換されることにより、測定する故障電流がノイズ電流に埋もれてしまい、高精度に故障電流を測定できないという問題が生じている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、被測定デバイスに印加される電源電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部が検出した電源電圧に基づいて、被測定デバイスの基板電圧を制御することで、電源電圧の変動による被測定デバイスのリーク電流の変動を抑制する電圧制御部と、電圧制御部がリーク電流の変動を抑制している状態で、被測定デバイスの所定の特性を測定することで、被測定デバイスのＩＤＤＱ電流の値を取得するＩＤＤＱ取得部とを備える測定装置を提供する。
【０００６】
本発明の第２の態様によると、被測定デバイスのＩＤＤＱ電流の値を測定する測定装置と、測定装置が測定した前記ＩＤＤＱ電流の値に基づいて、被測定デバイスの良否を判定する判定部とを備え、測定装置は、被測定デバイスに印加される電源電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部が検出した電源電圧に基づいて、前記被測定デバイスの基板電圧を制御することで、前記電源電圧の変動による前記被測定デバイスのリーク電流の変動を抑制する電圧制御部と、電圧制御部が前記リーク電流の変動を抑制している状態で、被測定デバイスの所定の特性を測定することで、被測定デバイスのＩＤＤＱ電流の値を取得するＩＤＤＱ取得部を有する試験システムを提供する。
【０００７】
本発明の第３の態様によると、被測定デバイスに印加される電源電圧を検出し、検出した電源電圧に基づいて、被測定デバイスの基板電圧を制御することで、電源電圧の変動による前記被測定デバイスのリーク電流の変動を抑制し、リーク電流の変動を抑制している状態で、被測定デバイスの所定の特性を測定することで、被測定デバイスのＩＤＤＱ電流の値を取得する測定方法を提供する。
【０００８】
本発明の第４の態様によると、被測定デバイスを測定する測定装置であって、被測定デバイスに、第１電源電圧および第２電源電圧を順次印加する電源部と、電源部が被測定デバイスに印加する電源電圧を、第１電源電圧から第２電源電圧に変化させるのに応じて、被測定デバイスの周囲温度を第１温度から第２温度に変化させる温度制御部と、被測定デバイスの周囲温度が第１温度、且つ、被測定デバイスに印加される電源電圧が第１電源電圧のときに電源部から被測定デバイスに供給される第１電源電流、および、被測定デバイスの周囲温度が第２温度、且つ、被測定デバイスに印加される電源電圧が第２電源電圧のときに電源部から被測定デバイスに供給される第２電源電流を測定する電流測定部と、第１電源電流および第２電源電流に基づいて、被測定デバイスの内部抵抗値を算出する解析部とを備える測定装置を提供する。
【０００９】
本発明の第５の態様によると、被測定デバイスを試験する試験システムであって、被測定デバイスの内部抵抗値を測定する測定装置と、測定装置が測定した内部抵抗値に基づいて、被測定デバイスの良否を判定する判定部とを備え、測定装置は、被測定デバイスに、第１電源電圧および第２電源電圧を順次印加する電源部と、電源部が被測定デバイスに印加する電源電圧を、第１電源電圧から第２電源電圧に変化させるのに応じて、被測定デバイスの周囲温度を第１温度から第２温度に変化させる温度制御部と、被測定デバイスの周囲温度が第１温度、且つ、被測定デバイスに印加される電源電圧が第１電源電圧のときに電源部から被測定デバイスに供給される第１電源電流、および、被測定デバイスの周囲温度が第２温度、且つ、被測定デバイスに印加される電源電圧が第２電源電圧のときに電源部から被測定デバイスに供給される第２電源電流を測定する電流測定部と、第１電源電流および第２電源電流に基づいて、被測定デバイスの内部抵抗値を算出する解析部とを有する試験システムを提供する。
【００１０】
本発明の第６の態様によると、被測定デバイスを測定する測定方法であって、被測定デバイスに、第１電源電圧および第２電源電圧を順次印加し、被測定デバイスに印加する電源電圧を、第１電源電圧から第２電源電圧に変化させるのに応じて、被測定デバイスの周囲温度を第１温度から第２温度に変化させ、被測定デバイスの周囲温度が第１温度、且つ、被測定デバイスに印加される電源電圧が第１電源電圧のときに被測定デバイスに供給される第１電源電流、および、被測定デバイスの周囲温度が第２温度、且つ、被測定デバイスに印加される電源電圧が第２電源電圧のときに被測定デバイスに供給される第２電源電流を測定し、第１電源電流および第２電源電流に基づいて、被測定デバイスの内部抵抗値を算出する測定方法を提供する。
【００１１】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施の形態に係る測定装置の構成図を示す。
【図２】第１の実施の形態に係る被測定デバイスの内部構成図を示す。
【図３】被測定デバイスの故障概念図を示す。
【図４】被測定デバイスの等価回路図を示す。
【図５】第１の実施の形態に係る測定シーケンスを示す。
【図６】第１の実施の形態に係る測定処理のフローチャートを示す。
【図７】第２の実施の形態に係る測定装置の構成図を示す。
【図８】第２の実施の形態に係る測定シーケンスを示す。
【図９】第２の実施の形態に係るキャリブレーション処理のフローチャートを示す。
【図１０】第２の実施の形態に係る測定処理のフローチャートを示す。
【図１１】第３の実施の形態に係る測定装置の構成図を示す。
【図１２】第４の実施の形態に係る測定装置の構成図を示す。
【図１３】図１２に関連して説明した測定装置１００の動作例を示すタイミングチャートである。
【図１４】図１２に関連して説明した測定装置１００の動作の概要を示すフローチャートである。
【図１５】被測定デバイスを試験する試験システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１４】
図１は、測定装置１００の構成の一例を示す図である。測定装置１００は、ＣＭＯＳ回路が設けられた被測定デバイス２００を試験する装置であって、正常なＣＭＯＳ回路に流れる電流が一定となるように、被測定デバイス２００に印加する電圧を制御しながらＩＤＤＱを測定することにより、高精度に故障を検出する。測定装置１００は、第１の電源１０、第２の電源１２、第３の電源１４、ベクタ発生部１６、バイパスコンデンサ１８、スイッチ２０、電圧検出部２２、電圧制御部２４、ＩＤＤＱ取得部２６、制御部２８を備える。
【００１５】
第１の電源１０は、被測定デバイス２００のＣＭＯＳ回路等の素子を駆動する電力を供給する。本例において、第１の電源１０は、定電圧の電力を被測定デバイス２００に供給する。第２の電源１２は、被測定デバイス２００のｐ型領域（ｐ−ウェル）に電圧を印加する。第３の電源１４は、被測定デバイス２００のｎ型領域（ｎ−ウェル）に電圧を印加する。
【００１６】
ベクタ発生部１６は、被測定デバイス２００に含まれるＣＭＯＳ回路の故障を検出するための論理ベクタを順次生成して、被測定デバイス２００に供給する。つまり、ベクタ発生部１６は、異なる試験パターンを順次被測定デバイス２００に供給することにより、被測定デバイス２００において異なる動作状態を生じさせる。
【００１７】
バイパスコンデンサ１８は、第１の電源１０を接続する端子（Ｖｄｄ）と基準電圧を印加する端子（Ｖｓｓ）との間に接続される。これにより、被測定デバイス２００の消費電流が変動した場合でも、被測定デバイス２００に供給する電流を、当該変動に高速に追従させることができるという作用がある。なお、本例において、Ｖｓｓ端子は接地されている。スイッチ２０は、第１の電源１０と被測定デバイス２００との接続を切り離すために用いられる。
【００１８】
電圧検出部２２は、被測定デバイス２００のＶｄｄ端子に印加されている電源電圧を検出した上で、検出した結果を電圧制御部２４に対して出力する。電圧制御部２４は、電圧検出部２２から電源電圧の検出結果の入力を受けて、第２の電源が出力する電源電圧（ＶｂｂＰ）と第３の電源が出力する電源電圧（ＶｂｂＮ）とを制御する。制御部２８は、スイッチ２０の制御を行う。制御部２８は、プログラムに従って動作するマイクロプロセッサにより構成してもよい。
【００１９】
図２は、被測定デバイス２００の構成の一例を示す図である。被測定デバイス２００は、与えられる論理ベクタに応じて動作する被測定回路部２０２、電源端子（２０８、２１０）、サブストレート電圧端子（２１２、２１４）を備える。電源端子２１０には、第１の電源１０から電源電圧Ｖｄｄが印加される。また、電源端子２０８には、基準電圧Ｖｓｓが印加される。本例において、電源端子２０８は接地される。
【００２０】
また、サブストレート電圧端子（２１２、２１４）は電源端子（２０８、２１０）とは独立に設けられる。サブストレート電圧端子２１２には、第２の電源１２が出力する電圧（ＶｂｂＰ）が印加され、サブストレート電圧端子２１４には、第３の電源１４が出力する電圧（ＶｂｂＮ）が印加される。このように、電源端子とサブストレート電圧端子とを独立に設けることにより、被測定デバイス２００のサブストレート電圧を制御することができる。
【００２１】
被測定回路部２０２は、電源線（Ｖｄｄ）と電源線（Ｖｓｓ）との間に設けられ、電源電力が供給される。電源線（Ｖｄｄ）には、電源端子２０８を介して電源電圧Ｖｄｄが印加される。また電源線（Ｖｓｓ）には、電源線（Ｖｄｄ）よりも低い電圧が印加される。本例において、電源線（Ｖｓｓ）は電源端子２０８を介して接地される。
【００２２】
また、被測定回路部２０２には、複数のｐ型電界効果トランジスタ２０４、及び複数のｎ型電界効果トランジスタ２０６が設けられる。それぞれの電界効果トランジスタ（２０４、２０６）のゲート端子には、被測定デバイス２００に与えられる論理ベクタに応じた信号が与えられ、動作状態に応じて電源電流を消費する。
【００２３】
図３は、被測定デバイス２００における故障電流の概念図であり、一例として、複数のNANDゲートが接続されている状態を示している。RDは、内部配線を接続するブリッジ故障により、一定の抵抗値でNANDゲート間が接続されていることを示す。ブリッジ故障が生じていない場合には、RDの値は無限大になる。これに対して、ブリッジ故障が存在すると、同図に示す故障電流IDが流れることになる。この故障電流IDの大きさは、ブリッジ故障により配線間に生じる抵抗値RDと電源電圧Ｖｄｄに依存して定まる。従って、正常な被測定デバイス２００において流れるリーク電流と、故障箇所を有する被測定デバイス２００において流れる故障電流とを弁別することにより内部抵抗値RDを求めれば、故障を検出することができる。
【００２４】
図４は、図３に示す故障が存在する場合の等価回路図である。同図において、RDは故障箇所を示す。SWDは、特定の論理ベクタが印加された時に電流が流れることを模式化するスイッチである。また、ILは故障がない場合のＩＤＤＱ、IDは故障箇所を流れる故障電流値を示す。
【００２５】
被測定デバイス２００に故障がない場合のリーク電流は、以下の式（１）によって求めることができる。
【数１】
2010066266.tif 000003
【００２６】
式（１）において、Ａ（Ｔ、ｌ）は温度Tと論理ベクタ種別lに依存する補正係数、Vgsはゲート・ソース間電圧、Vthはスレショルド電圧、γはバックバイアス効果係数、Ψは基板の真性フェルミ準位とフェルミ準位との差に相当する定数、λはDIBL（Drain Induced Barrier Lowering）効果係数、Sはスレショルド・スロープ、Ｖｂｂはサブストレートに印加するバックバイアス電圧、Ｖｄｄは電源電圧を示す。
【００２７】
ここで、図４に示す故障が存在する場合には、リーク電流は、以下の式（２）によって求められる。
【数２】
2010066266.tif 000004
【００２８】
式（２）において、第１項は正常な被測定デバイス２００においても流れるサブスレショルド・リーク電流、第２項は故障電流を示す。被測定デバイス２００のプロセスが０．１８（μｍ）程度である場合にはλ≒０となるので、式（２）の第１項はＶｄｄに依存しない一定値となる。正常なＣＭＯＳ回路においては、RDは無限大となることから第２項は０となるので、ＩＤＤＱは第１項により算出される一定値となる。
【００２９】
これに対して、故障したＣＭＯＳ回路が存在する場合にはRDが無限大ではないので、Ｖｄｄの変化に応じてＩＤＤＱが変化する。ＩＤＤＱの変化量は、ＶｄｄをRDで除算した量に等しい。つまり、Ｖｄｄを変化させた時のＩＤＤＱの変化量を計測すれば、RDの抵抗値を求めることができる。その結果、RDの抵抗値があらかじめ定めた値よりも小さい場合には、故障が存在すると判断することができる。
【００３０】
ところが、被測定デバイス２００のプロセスが０．１（μｍ）以下になると、λ≠０となる。従って、式（２）の第１項、第２項、第３項の全てがＶｄｄに依存することになり、Ｖｄｄを変化させた時のＩＤＤＱの変化量を計測しても、故障箇所の抵抗値を検出できない。
【００３１】
ここで、式（２）において、
【数３】
2010066266.tif 000005
となるようにＶｂｂを制御すれば、式（２）の第１項が定数となり、ＩＤＤＱは、
【数４】
2010066266.tif 000006
によって求められる。その結果、λ≒０の場合と同様にして、Ｖｄｄを変化させた時のＩＤＤＱの変化量を測定することにより故障を検出することができる。
【００３２】
以下、上記の方法により、被測定デバイス２００内の故障を検出する処理について説明する。図５は、第１の実施の形態における制御を行う場合の、各部電圧波形と電圧検出タイミングの関係を示すシーケンス図である。同図において、SWはスイッチ２０の状態を示し、off(Open)の期間に開放されていることを示す。Ｖｄｄ、ＶｂｂＰ、ＶｂｂＮは各端子の電圧を示す。DGTsampleは、電圧検出部２２がΔｔの間隔でＶｄｄの値をサンプリングして、Ｖｄｄを検出することを示す。
【００３３】
図６は、第１の実施の形態における制御を行う場合の、動作フローチャートを示す。以下、図６に沿って第１の実施の形態の動作を説明する。測定装置１００が被測定デバイス２００の試験を開始すると、ベクタ発生部１６は、論理状態を変化させるベクタを生成した上で、生成した論理ベクタを被測定デバイス２００に印加する（Ｓ６０１）。ベクタ発生部１６が被測定デバイス２００に論理ベクタを印加してから一定時間が経過して、被測定デバイス２００が静止状態になると（Ｓ６０２）、制御部２８はスイッチ２０を開放する制御を行い、第１の電源１０を被測定デバイス２００のＶｄｄ端子から切り離す（Ｓ６０３）。第１の電源１０が被測定デバイス２００のＶｄｄ端子から切り離されると、リーク電流が流れることによってＶｄｄに接続されているバイパスコンデンサ１８から放電が始まり、図５に示すようにＶｄｄの電圧が徐々に低下する。
【００３４】
電圧検出部２２は、低下するＶｄｄの電源電圧を検出した上で（Ｓ６０４）、検出結果を電圧制御部２４とＩＤＤＱ取得部２６に対して出力する。電圧制御部２４は、電圧検出部２２が検出したＶｄｄの値を式（３）に代入することにより、式（３）を成立させるＶｂｂの値を算出する（Ｓ６０５）。続いて、電圧制御部２４は、被測定デバイス２００の基板電圧を制御する。具体的には、電圧制御部２４は、先に算出したＶｂｂが被測定デバイス２００のＶｂｂＰ端子とＶｂｂＮ端子とに印加されるように、第２の電源１２と第３の電源１４とを制御する（Ｓ６０６）。この制御により、測定装置１００は、Ｖｄｄが低下する間も、被測定デバイス２００のサブスレショルド・リーク電流を一定に保つことができる。測定装置１００は、Ｓ６０４からＳ６０６までの処理を、Δｔのタイミング間隔で（Ｓ６０７）、Ｖｄｄの電圧が所定の電圧と等しくなるまで繰り返す（Ｓ６０８）。当該所定の電圧は、Ｖｄｄの初期値より小さく、Ｖｓｓより大きい。例えば当該所定の電圧は、０．６Ｖ程度であってよい。
【００３５】
電圧制御部２４が、上記の処理によって式（３）を満たすようにＶｄｄとＶｂｂＰ、ＶｂｂＮを制御すると、式（２）の第１項が一定値になる。その結果、サブスレショルド・リーク電流が一定に保たれて、ＩＤＤＱは式（４）で示される値となる。ここで、ＣＭＯＳ回路の故障がない場合にはRDの値が無限大になるので、式（４）の第２項が０となり、ＩＤＤＱは一定に保たれる。これに対して、故障箇所が存在する場合にはRDの値が無限大ではないので、Ｖｄｄの変化に応じてＩＤＤＱが変化する。ＩＤＤＱの変化量は、Ｖｄｄの変化量をRDで除算した量に等しい。従って、測定装置１００は、Ｖｄｄを変化させた時のＩＤＤＱの変化量を計測することにより、RDの抵抗値を求めることができる。
【００３６】
たとえば、ＩＤＤＱ取得部２６は、Ｖｄｄ端子から第１の電源１０を切り離してからのバイパスコンデンサの放電速度に基づいて、ＩＤＤＱ電流の値を取得することができる。具体的には、タイミングｔ１において電圧検出部２２から入力されたＶｄｄの電圧Ｖｄｄ（t１）と、Δｔ前のタイミングに入力されたＶｄｄの電圧Ｖｄｄ（t１−Δｔ）との差分値ΔＶｄｄ（ｔ１）を用いて、
Cp×ΔＶｄｄ（ｔ１）＝ＩＤＤＱ（ｔ１）×Δｔ                        （５）
により、タイミングｔ１におけるＩＤＤＱ（ｔ１）を算出してもよい。
【００３７】
つまり、ＩＤＤＱ取得部２６は、バイパスコンデンサの電圧の差分であるΔＶｄｄ（ｔ）とバイパスコンデンサの容量であるCpの積を、バイパスコンデンサの電圧を測定したタイミングの差分であるΔｔで除算することにより、ＩＤＤＱ電流の値を取得することができる（Ｓ６０９）。このようにして、電圧制御部２４がリーク電流の変動を抑制している状態で、被測定デバイス２００の特性を測定することにより、被測定デバイス２００のＩＤＤＱを取得できる。たとえば、Cp＝１００（μF）、Δｔ＝１０（μｓｅｃ）、ΔＶｄｄ（ｔ１）＝５（ｍV）であったとすると、ＩＤＤＱ(ｔ１)＝５０（ｍA）と算出できる。
【００３８】
ＩＤＤＱ取得部２６は、故障箇所の抵抗値RDを算出する目的で、少なくとも２つの異なるＶｄｄ電圧のタイミングｔ１、ｔ２で、ＩＤＤＱ(ｔ１)、ＩＤＤＱ(ｔ２)を算出することが望ましい。以下、２つの異なるタイミングで測定したＶｄｄとＩＤＤＱを用いて、RDを算出する方法について説明する。
【００３９】
電圧制御部２４は、ＩＤＤＱが式（４）に等しくなるようにＶｄｄとＶｂｂＰ、ＶｂｂＮを制御している。故障箇所がない場合には、RD が無限大なので式（４）の第２項が０となり、ＩＤＤＱ(ｔ１)＝ＩＤＤＱ(ｔ２)となる。これに対して、ＩＤＤＱ(ｔ１)≠ＩＤＤＱ(ｔ２)の場合には、
ＩＤＤＱ(ｔ１)−ＩＤＤＱ(ｔ２)＝{Ｖｄｄ（ｔ１）−Ｖｄｄ（ｔ２）}／RD        （６）
となる。従って、故障箇所の抵抗値は、
RD＝{Ｖｄｄ（ｔ１）−Ｖｄｄ（ｔ２）}／{ＩＤＤＱ(ｔ１)−ＩＤＤＱ(ｔ２)}      （７）
により、算出することができる。つまり、測定装置１００は、少なくとも２回の異なるタイミングで、バイパスコンデンサの電圧に相当するＶｄｄの電圧を測定することにより、RDの抵抗値を算出できる（Ｓ６０８）。
【００４０】
測定装置１００は、全ての論理ベクタの印加が終了するまで論理ベクタごとに上記計測と算出を行う（Ｓ６１１）。算出した抵抗値が、論理ベクタごとに定められた所定の抵抗値よりも小さな値になった場合には、故障があると判定してもよい（Ｓ６１２）。
【００４１】
測定装置１００は、測定時に、第１の電源１０を被測定デバイス２００から切り離しているので、第１の電源１０の出力に重畳されているノイズの影響を受けることなく、高い精度で測定できる。なお、測定精度を高める目的で、ΔｔごとにＩＤＤＱを測定した上で抵抗値を算出すると共に、算出した抵抗値の平均値を、その論理ベクタを用いる場合の故障箇所の抵抗値であるとしてもよい。また、全ての論理ベクタの印加が終了してから故障の有無を判定するのではなく、所定の値以下の抵抗値が算出された時点で故障の有無を判定してもよい。
【００４２】
以上の説明においては、バイパスコンデンサ１８を測定装置１００に備えるものとしたが、被測定デバイス２００に備えてもよい。また、測定装置１００は、被測定デバイス２００に論理ベクタを印加してから一定時間の経過後にスイッチ２０を切り離す代わりに、ＩＤＤＱの電流値またはＶｄｄの電圧値を監視して、ＩＤＤＱまたはＶｄｄの値が一定の範囲内に入った時点でスイッチ２０を切り離してもよい。また、測定装置１００は、バイパスコンデンサ１８から放電される電流を直接測定してもよい。
【００４３】
図７は、被測定デバイス２００を試験する測定装置１００の第２の構成例を示す図である。本例における測定装置１００は、ＣＭＯＳ回路が設けられた被測定デバイス２００を試験する装置であって、第１の電源１０、第２の電源１２、第３の電源１４、ベクタ発生部１６、電圧制御部２４、ＩＤＤＱ計測部３０、キャリブレーション部３２、メモリ３４を備える。
【００４４】
第１の電源１０、第２の電源１２、第３の電源１４は、図１に関連して説明した第１の電源１０、第２の電源１２、第３の電源１４と同等の機能を有しており、それぞれ、被測定デバイス２００のＶｄｄ、ＶｂｂＰ、ＶｂｂＮ端子に電力を供給する。ただし、第１の電源１０と被測定デバイス２００との間にはスイッチが設けられておらず、第１の電源１０は、被測定デバイス２００と常に接続されている。
【００４５】
ベクタ発生部１６は、図１に関連して説明したベクタ発生部１６と同様に、第１の電源１０、第２の電源１２、第３の電源１４が被測定デバイス２００のＶｄｄ、ＶｂｂＰ、ＶｂｂＮ端子に接続された状態で、被測定デバイス２００の論理状態を設定する論理ベクタを被測定デバイス２００に印加する。
【００４６】
電圧制御部２４は、図１に関連して説明した電圧制御部２４と異なり、電圧検出部２２とは接続されず、Ｖｄｄ電圧の検出値が入力されない。本実施の形態においては、電圧制御部２４は、メモリ３４に格納されているＶｄｄ、ＶｂｂＰ、ＶｂｂＮの対応テーブルを参照した上で、第１の電源１０、第２の電源１２、第３の電源１４のそれぞれに対して、出力すべき電圧値の情報を出力する。第１の電源１０、第２の電源１２、第３の電源１４は、それぞれＶｄｄ、ＶｂｂＰ、ＶｂｂＮ端子に対して、電圧制御部２４から入力された値の電圧を出力する。
【００４７】
図８は、第２の実施の形態における制御を行う場合の、各部電圧波形と電圧検出タイミングの関係を示すシーケンス図である。同図において、Ｖｄｄ、ＶｂｂＰ、ＶｂｂＮは各端子の電圧を示す。ＩＤＤＱ Meas.は、ＩＤＤＱ計測部３０がＩＤＤＱを計測するタイミングを示し、Ｖｄｄの電圧がＶｄｄhの時に測定したＩＤＤＱの値がImhであり、Ｖｄｄの電圧がＶｄｄlの時に測定したＩＤＤＱの値がImlであることを示す。
【００４８】
図９は、測定装置１００が、各論理ベクタに対応するＶｄｄ、ＶｂｂＰ、ＶｂｂＮのキャリブレーション処理のフローチャートである。測定装置１００は、キャリブレーション処理においては、故障箇所がないことが判明している被測定デバイス２００を用いて測定する。
【００４９】
まず、ベクタ発生部１６は、所定の論理ベクタを被測定デバイス２００に印加する（Ｓ９０１）。また、電圧制御部２４は、第１の電源１０、第２の電源１２、第３の電源１４を制御して、Ｖｄｄ、ＶｂｂＰ、ＶｂｂＮ端子に電圧初期値を印加する（Ｓ９０２）。この状態において、ＩＤＤＱ計測部３０は、被測定デバイス２００を流れるＩＤＤＱの値を計測すると共に、計測したＩＤＤＱの値をキャリブレーション部３２に対して出力する（Ｓ９０３）。
【００５０】
キャリブレーション部３２は、入力されたＩＤＤＱと式（２）の第１項の値との差が一定の範囲内であるかどうかを判定する。故障箇所がない被測定デバイス２００においては、式（２）の第２項の電流が０になるので、キャリブレーション部３２は、式（２）の第１項のみを考慮して判定すればよい。
【００５１】
ＩＤＤＱと式（２）の第１項の値との差が所定量以上になっている場合は（Ｓ９０４）、ＶｄｄとＶｂｂの関係が式（３）を満たしていないと考えられる。従って、キャリブレーション部３２は、基板電圧ＶｂｂＰとＶｂｂＮとを変化させるように電圧制御部２４に指示する（Ｓ９０５）。ＩＤＤＱが式（２）の第１項の値と等しくなるまで、キャリブレーション部３２は上記の処理を繰り返す。ＩＤＤＱが式（２）の第１項の値と略等しくなると、その時のＶｄｄ、ＶｂｂＰ、ＶｂｂＮの値をメモリ３４に格納する（Ｓ９０６）。
【００５２】
次に、キャリブレーション部３２は、Ｖｄｄの電圧を所定量だけ下げた上で（Ｓ９０８）、Ｓ９０２からＳ９０７までの手順を繰り返す。Ｖｄｄの電圧がＶｓｓに略等しくなるまで繰り返すことにより、キャリブレーション部３２は、電源電圧Ｖｄｄの変化量に対して、基板電圧ＶｂｂＰ、ＶｂｂＮの変化をさせる量を求めることができる。
【００５３】
論理ベクタごとに式（２）の第１項の値は異なるので、キャリブレーション部３２は、論理ベクタごとに上記の手順でＶｄｄ、ＶｂｂＰ、ＶｂｂＮの値を求めた上で、Ｖｄｄ、ＶｂｂＰ、ＶｂｂＮの値を論理ベクタの種別に対応づけてメモリ３４に格納する。全ての論理ベクタに対して、ＩＤＤＱを式（２）の第１項に略等しくするＶｄｄ、ＶｂｂＰ、ＶｂｂＮの値を求めると、キャリブレーションは終了する（Ｓ９０７）。
【００５４】
以上のようにして、キャリブレーション部３２は、第１の電源１０を電源端子Ｖｄｄに接続した状態で、第１の電源１０が電源端子に印加する電源電圧を変化させた時に、Ｖｄｄ端子に供給されるＩＤＤＱが所定の値となる基板電圧ＶｂｂＰ、ＶｂｂＮを検出することができる。なお、Ｓ９０２からＳ９０７までの手順は、少なくとも２つの異なる電圧値のＶｄｄに対して行えばよい。たとえば、図８に示すように、ＶｄｄhとＶｄｄlについてキャリブレーションを行ってもよい。
【００５５】
キャリブレーションの精度を高めることを目的として、測定装置１００は、その他のさまざまな方法を用いることができる。たとえば、測定装置１００は、まず、測定用論理ベクタよりも種類が多い検証用論理ベクタを用いて、故障箇所がないと判断できるデバイスを選定する。次に、選定したデバイスに測定用論理ベクタを印加した上で、それぞれの論理ベクタに対応するＶｄｄ、ＶｂｂＰ、ＶｂｂＮの値をメモリ３４に格納してもよい。
【００５６】
また、測定装置１００は、故障箇所がないデバイスに各論理ベクタを印加した時のＶｄｄ、ＶｂｂＰ、ＶｂｂＮをシミュレーションによって算出した値を読み込んだ上で、読み込んだＶｄｄとＶｂｂＰ、ＶｂｂＮとの比をメモリ３４に格納してもよい。さらに、測定装置１００は、デバイスの量産時の測定におけるＶｄｄ、ＶｂｂＰ、ＶｂｂＮの値を読み込んで、読み込んだ値の統計的分布に基づいて、測定に用いるＶｄｄ、ＶｂｂＰ、ＶｂｂＮの値を算出した上で、算出した値をメモリ３４に格納してもよい。
【００５７】
Ｖｄｄ、ＶｂｂＰ、ＶｂｂＮの電圧値をメモリ３４に格納する代わりに、Ｖｄｄの変化量とＶｂｂＰ、ＶｂｂＮの変化量とを関連づけてメモリ３４に格納してもよい。なお、メモリ３４は、測定装置の電源をオフしてもデータが残るように、不揮発性メモリを用いて構成することが望ましい。
【００５８】
図１０は、測定装置１００が被測定デバイス２００の測定をする処理のフローチャートである。測定装置１００が被測定デバイス２００の測定を開始すると、ベクタ発生部１６は、論理状態を変化させるベクタを生成した上で、生成した論理ベクタを被測定デバイス２００に印加する（Ｓ１００１）。電圧制御部２４は、キャリブレーション部３２を介して、印加中の論理ベクタに対応して設定すべきＶｄｄ、ＶｂｂＰ、ＶｂｂＮの値をメモリ３４から読み出す。
【００５９】
たとえば、電圧制御部２４は、Ｖｄｄ、ＶｂｂＰ、ＶｂｂＮの第１の組み合わせであるＶｄｄh、ＶｂｂＰh、ＶｂｂＮhの値をメモリ３４から読み出した上で（Ｓ１００２）、第１の電源１０、第２の電源１２、第３の電源１４を制御して当該電圧を被測定デバイス２００に印加する（Ｓ１００３）。この状態で、ＩＤＤＱ計測部３０はＩＤＤＱを測定すると共に、測定したＩＤＤＱの値であるImhをＩＤＤＱ計測部３０内のレジスタに記憶する（Ｓ１００４）。
【００６０】
続いて、電圧制御部２４は、Ｖｄｄ、ＶｂｂＰ、ＶｂｂＮの第２の組み合わせであるＶｄｄl、ＶｂｂＰl、ＶｂｂＮlの値をメモリ３４から読み出した上で（Ｓ１００５）、第１の電源１０、第２の電源１２、第３の電源１４を制御して当該電圧を被測定デバイス２００に印加する（Ｓ１００６）。この状態で、ＩＤＤＱ計測部３０はＩＤＤＱを測定すると共に、測定したＩＤＤＱの値であるImlをＩＤＤＱ計測部３０内のレジスタに記憶する（Ｓ１００７）。
【００６１】
ここで、Ｖｄｄh、ＶｂｂＰh、ＶｂｂＮhとＶｄｄl、ＶｂｂＰl、ＶｂｂＮlとは、キャリブレーション部３２が、図９に示した処理フローによりキャリブレーションして算出した電圧値である。従って、被測定デバイス２００に故障箇所がない場合には、Ｖｄｄh、ＶｂｂＰh、ＶｂｂＮhを印加した時のImhとＶｄｄl、ＶｂｂＰl、ＶｂｂＮlを印加した時のImlとは、略等しくなる。これに対して、Imh≠Imlの場合には、ImhとImlの差は式（４）の第２項の値の差に相当するので、
Imh−Iml = Ｖｄｄh／RD − Ｖｄｄl／RD                                （８）
の関係が成り立つ。従って、ＩＤＤＱ計測部３０は、RDの抵抗値を、
RD＝（Ｖｄｄh−Ｖｄｄl）／（Imh−Iml）                              （９）
により算出することができる（Ｓ１００８）。
【００６２】
測定装置１００は、以上の手順により故障箇所の抵抗値を算出すると、第１の実施の形態と同様に、被測定デバイス２００内の故障の有無を判定する（Ｓ１０１０）。たとえば、算出した抵抗値が、論理ベクタごとにあらかじめ定めた抵抗値よりも小さな値になった場合には、故障があると判定すればよい。
【００６３】
図１１は、被測定デバイス２００を試験する測定装置１００の第３の構成例を示す図である。本例における測定装置１００は、ＣＭＯＳ回路が設けられた被測定デバイス２００を試験する装置であって、第１の電源１０、第２の電源１２、第３の電源１４、ベクタ発生部１６、バイパスコンデンサ１８、スイッチ２０、電圧検出部２２、電圧制御部２４、ＩＤＤＱ取得部２６、制御部２８、ＩＤＤＱ計測部３０、キャリブレーション部３２、メモリ３４を備える。
【００６４】
本構成の測定装置１００においては、キャリブレーション部３２は、第２の構成例の測定装置１００と同様の方法で、故障箇所がないことが判明している被測定デバイス２００を用いてキャリブレーションを行う。また、キャリブレーション部３２は、キャリブレーションしたＶｄｄ、ＶｂｂＰ、ＶｂｂＮの値を論理ベクタの種別に関連づけてメモリ３４に格納する。
【００６５】
測定装置１００が被測定デバイス２００の故障箇所の有無の測定を行う場合には、ベクタ発生部１６が被測定デバイス２００に論理ベクタを印加して一定時間が経過してから、制御部２８がスイッチ２０を切り離す。制御部２８がスイッチ２０を切り離すと、バイパスコンデンサ１８からの放電が始まり、Ｖｄｄ端子の電圧は、図５に示すように徐々に降下する。
【００６６】
電圧検出部２２は、Ｖｄｄ端子の電圧が降下している間に、Δｔの間隔でＶｄｄ端子の電圧を検出する。続いて、電圧検出部２２は、キャリブレーション部３２を介してメモリ３４に格納されたＶｄｄ、ＶｂｂＰ、ＶｂｂＮの対応テーブルを参照する。電圧検出部２２は、検出したＶｄｄ端子の電圧に対応するＶｂｂＰ、ＶｂｂＮの値を参照テーブルに基づいて選択した上で、選択したＶｂｂＰ、ＶｂｂＮの電圧を被測定デバイス２００に印加するように、第２の電源１２と第３の電源１４を制御する。
【００６７】
測定装置１００は、Ｖｄｄの電圧がＶｓｓの電圧と等しくなるまで、Δｔのタイミング間隔で、以上の処理を繰り返す。少なくとも２つのタイミングでＩＤＤＱ(ｔ)を算出すれば、そのタイミングにおけるＶｄｄの値とＩＤＤＱの値を式（７）に代入することにより、故障箇所の抵抗値を算出することができる。
【００６８】
測定装置１００は、全ての論理ベクタの印加が終了するまで論理ベクタごとに上記計測と算出を行う。算出した抵抗値が、論理ベクタごとに定められた所定の抵抗値よりも小さな値になった場合には、故障があると判定してもよい。
【００６９】
図１２は、第４の実施形態に係る測定装置の構成図を示す。第１から第３の実施形態に係る測定装置１００は、被測定デバイス２００の基板電圧Ｖｂｂを動的に制御することで、被測定デバイス２００に与える電源電圧を変動させたときに生じるリーク電流の変動を抑制した。しかし、被測定デバイス２００の基板電圧を制御することが困難な場合がある。
【００７０】
本例の測定装置１００は、被測定デバイス２００に与える電源電圧を変動させたときに生じるリーク電流の変動を、被測定デバイス２００の周囲温度を変動させることで抑制する。本例の測定装置１００は、ＣＭＯＳ回路が設けられた被測定デバイス２００を試験する装置であって、電源部７０、電流測定部４０、解析部５０、温度制御部６０、および、ベクタ発生部１６を備える。
【００７１】
電源部７０は、被測定デバイス２００のＣＭＯＳ回路等の素子を駆動する電力を供給する。また、電源部７０は、被測定デバイス２００に異なる電源電圧を印加したときのそれぞれの電源電流を電流測定部４０により測定できるように、被測定デバイス２００に第１電源電圧および第２電源電圧を順次印加する。
【００７２】
温度制御部６０は、電源部７０が被測定デバイス２００に印加する電源電圧を、第１電源電圧から第２電源電圧に変化させるのに応じて、被測定デバイス２００の周囲温度を第１温度から第２温度に変化させる。例えば温度制御部６０は、被測定デバイス２００を格納するチャンバ内の温度を、第１温度から第２温度に変化させてよい。なお、温度制御部６０が被測定デバイス２００の周囲温度を変化させるのに応じて、電源部７０が出力する電源電圧を変化させてもよい。
【００７３】
電源部７０および温度制御部６０は、被測定デバイス２００に印加される電源電圧の変化により生じる被測定デバイス２００のリーク電流の変化が、被測定デバイス２００の周囲温度の変化により生じる被測定デバイス２００のリーク電流の変化で相殺されるように、被測定デバイス２００の電源電圧および周囲温度を制御することが好ましい。例えば、電源部７０が出力する第１電源電圧および第２電源電圧が、使用者等により予め定められている場合、温度制御部６０は、第１電源電圧および第２電源電圧の変化に応じて、被測定デバイス２００の周囲温度を制御してよい。
【００７４】
また、上述した第１温度および第２温度が使用者等により予め定められている場合、電源部７０は、第１温度および第２温度の変化に応じて、被測定デバイス２００に印加する電源電圧を制御してもよい。式（２）に示したように、被測定デバイス２００のリーク電流は、被測定デバイス２００の温度によっても変化するので、被測定デバイス２００の周囲温度を制御することで、被測定デバイス２００の電源電圧の変化により生じる被測定デバイス２００のリーク電流の変動を抑制することができる。
【００７５】
電流測定部４０は、電源部７０から被測定デバイス２００に供給される電源電流を測定する。本例の電流測定部４０は、被測定デバイスの周囲温度が第１温度であり、且つ、被測定デバイス２００に印加される電源電圧が第１電源電圧のときの第１電源電流を測定する。また、電流測定部４０は、被測定デバイス２００の周囲温度が第２温度であり、且つ、被測定デバイス２００に印加される電源電圧が第２電源電圧のときの第２電源電流を測定する。
【００７６】
なお、電流測定部４０は、ベクタ発生部１６から被測定デバイス２００に所定の論理ベクタが印加された状態で、電源電流を測定する。ベクタ発生部１６は、被測定デバイス２００の論理状態を変化させる論理ベクタを、被測定デバイス２００に順次印加する。ベクタ発生部１６は、使用者等から与えられる試験プログラムにより定まる論理ベクタ群に含まれる論理ベクタを、被測定デバイス２００に順次印加してよい。電流測定部４０は、それぞれの論理ベクタに対応して、電源電流を測定する。
【００７７】
解析部５０は、電流測定部４０が測定した第１電源電流および第２電源電流に基づいて、被測定デバイス２００の内部抵抗値を算出する。具体的には、解析部５０は、電源部７０が被測定デバイスに印加する電源電圧の変化量と、電流測定部４０が測定する電源電流の変化量との比に基づいて、内部抵抗値を算出する。第１電源電圧をＶｄｄh、第２電源電圧をＶｄｄl、第１電源電流をImh、第２電源電流をImlとすると、内部抵抗値Rは下式で与えられる。
R=(Ｖｄｄh-Ｖｄｄl）/(Imh-Iml)
【００７８】
このような構成によっても、被測定デバイス２００に与える電源電圧を変動させたときに生じるリーク電流の変動を抑制して電源電流を測定することができるので、内部抵抗値Rを精度よく算出することができる。また、被測定デバイス２００の基板電圧を制御せずにリーク電流の変動を抑制できるので、被測定デバイス２００の基板電圧を制御することが困難な場合であっても、内部抵抗値Rを精度よく算出することができる。
【００７９】
図１３は、図１２に関連して説明した測定装置１００の動作例を示すタイミングチャートである。本例の電源部７０は、予め定められた第１電源電圧Ｖｄｄhを被測定デバイス２００に印加する。そして、被測定デバイス２００に印加すべき論理ベクタ群に含まれる全ての論理ベクタについて、電流測定部４０が第１電源電流Imhを測定した後に、電源部７０は、被測定デバイス２００に印加する電源電圧Ｖｄｄを、予め定められた第２電源電圧Ｖｄｄlに変化させる。ここで、第２電源電圧Ｖｄｄlは、第１電源電圧Ｖｄｄhより低い電圧とする。
【００８０】
温度制御部６０は、電源部７０が被測定デバイス２００に印加する電源電圧を、第１電源電圧Ｖｄｄhから第２電源電圧Ｖｄｄlに変化させる場合に、被測定デバイス２００の周囲温度を第１温度Tlから第２温度Thに変化させる。本例では、第２温度Thは、第１温度Tlより高い温度とする。このような温度制御により、電源電圧Ｖｄｄの変化によるリーク電流の変動を抑制することができる。
【００８１】
なお、電源部７０は、被測定デバイス２００の基板温度が安定するように、第２温度Thの設定後、十分な時間が経過してから、上述したそれぞれの電源電圧を被測定デバイス２００に印加してよい。また、第２電源電圧が第１電源電圧より高い電圧のとき、温度制御部６０は、電源電圧が第１電源電圧から第２電源電圧に変化する場合に、被測定デバイス２００の周囲温度をより低い温度に変化させてよい。
【００８２】
なお、温度制御部６０は、電源部７０が被測定デバイス２００に印加する電源電圧の変化量Ｖｄｄh-Ｖｄｄlに応じた変化量で、被測定デバイス２００の周囲温度を変化させる。例えば温度制御部６０は、電源電圧の変化により生じるリーク電流の変化が、周囲温度の変化により生じるリーク電流の変化によりほぼ相殺されるように、周囲温度の変化量を決定してよい。
【００８３】
温度制御部６０には、リーク電流の変化が相殺される、電源電圧の変化量と周囲温度の変化量との関係を示すテーブル等の情報が与えられてよい。温度制御部６０は、電源電圧の設定値の変化量に対応する周囲温度の変化量を、当該テーブルから抽出してよい。また、測定装置１００は、キャリブレーションにより、予め当該テーブルを生成してもよい。
【００８４】
ベクタ発生部１６は、電流測定部４０は、被測定デバイス２００の基板温度が第２温度Tlで安定し、且つ、被測定デバイス２００に第２電源電圧Ｖｄｄlが印加された状態で、被測定デバイス２００に対して所定の論理ベクタ群を印加する。当該論理ベクタ群は、被測定デバイス２００の周囲温度が第１温度Tlであり、且つ、被測定デバイス２００に第１電源電圧Ｖｄｄhが印加された状態で、被測定デバイス２００に印加した論理ベクタ群と同一であることが好ましい。
【００８５】
電流測定部４０は、それぞれの論理ベクタについて、第１電源電流Imhおよび第２電源電流Imlを測定してよい。解析部５０は、それぞれの論理ベクタについて、被測定デバイス２００の内部抵抗値Rを算出してよい。これにより、被測定デバイス２００の不良箇所を特定することができる。
【００８６】
図１４は、図１２に関連して説明した測定装置１００の動作の概要を示すフローチャートである。まず、電源部７０および温度制御部６０により、第１電源電圧Ｖｄｄhおよび第１温度T1を設定する（Ｓ１４０１）。次に、ベクタ発生部１６により、被測定デバイス２００に論理ベクタを印加する（Ｓ１４０２）。
【００８７】
そして、電流測定部４０により、各論理ベクタに対する第１電源電流Imhを測定する（Ｓ１４０３）。全ての論理ベクタについて第１電源電流Imhを測定した場合、電源部７０および温度制御部６０により、第２電源電圧Ｖｄｄlおよび第２温度Thを設定する（Ｓ１４０４）。
【００８８】
次に、ベクタ発生部１６により、被測定デバイス２００に論理ベクタを印加する（Ｓ１４０５）。そして、電流測定部４０により、各論理ベクタに対する第１電源電流Imhを測定する（Ｓ１４０６）。
【００８９】
全ての論理ベクタについて第２電源電流Imlを測定した場合、各論理ベクタについて、内部抵抗値Rを算出する（Ｓ１４０７）。このような動作により、被測定デバイス２００のそれぞれの論理状態における内部抵抗値Rを精度よく測定することができる。
【００９０】
図１５は、被測定デバイスを試験する試験システムの構成例を示す図である。本例の試験システム３００は、判定部３１０および測定装置１００を備える。測定装置１００は、図１から図１４に関連して説明したいずれかの測定装置１００であってよい。
【００９１】
判定部３１０は、測定装置１００が測定した内部抵抗値に基づいて、被測定デバイス２００の良否を判定する。判定部３１０は、論理ベクタ毎の内部抵抗値の測定結果に基づいて、被測定デバイス２００の不良箇所を特定してもよい。
【００９２】
以上、本発明の一側面を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００９３】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【００９４】
上記説明から明らかなように、本発明の一実施形態によれば、微細化したＣＭＯＳ回路の故障を検出することができる測定装置、試験システム、および測定方法を実現することができる。
【符号の説明】
【００９５】
１０、１２、１４・・・電源、１６・・・ベクタ発生部、１８・・・バイパスコンデンサ、２０・・・スイッチ、２２・・・電圧検出部、２４・・・電圧制御部、２６・・・ＩＤＤＱ取得部、２８・・・制御部、３０・・・ＩＤＤＱ計測部、３２・・・キャリブレーション部、３４・・・メモリ、４０・・・電流測定部、５０・・・解析部、６０・・・温度制御部、７０・・・電源部、１００・・・測定装置、２００・・・被測定デバイス、２０２・・・被測定回路部、２０４・・・ｐ型電界効果トランジスタ、２０６・・・ｎ型電界効果トランジスタ、２０８、２１０・・・電源端子、２１２、２１４・・・サブストレート電圧端子、３００・・・試験システム、３１０・・・判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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