(57)【要約】【課題】ケルビンプローブを用いることなく、高精度の測定が可能な半導体装置の測定方法を得る。【解決手段】出力端子ＯＵＴに、設定された電圧Ｖ２を入力し、接続端子ＯＳＥＮＳＥの電圧を測定し、接続端子ＯＳＥＮＳＥの電圧と電圧Ｖ２との電圧差を検出し、該電圧差が所定値を超えている場合は、該電圧差が該所定値以下になるように、出力端子ＯＵＴに入力する電圧Ｖ２の電圧値を補正し、前記電圧差が前記所定値以下の場合は、出力端子ＯＵＴから出力される出力電流ｉｏの電流値を測定するようにした。【選択図】図１
2008209252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定端子と、該被測定端子と同電圧になるように設けられた被測定センス端子とを備えた半導体装置の測定方法において、
前記被測定端子に、設定された第２電圧を入力し、
前記被測定センス端子の電圧を測定し、
前記被測定センス端子の電圧と前記第２電圧との電圧差を検出し、
該電圧差が所定値を超えている場合は、該電圧差が該所定値以下になるように、前記被測定端子に入力する前記第２電圧の電圧値を補正し、
前記電圧差が前記所定値以下の場合は、前記被測定端子の電気的特性を測定することを特徴とする半導体装置の測定方法。
【請求項２】
電源入力端子と、該電源入力端子と同電圧になるように設けられた電源センス端子と、被測定端子と、該被測定端子と同電圧になるように設けられた被測定センス端子とを備えた半導体装置の測定方法において、
前記電源入力端子に、設定された第１電圧を入力し、
前記被測定端子に、設定された第２電圧を入力し、
前記被測定センス端子の電圧を測定し、
前記被測定センス端子の電圧と前記第２電圧との電圧差を検出し、
前記被測定センス端子の電圧と前記第２電圧との電圧差が第１所定値を超えている場合は、該電圧差が該第１所定値以下になるように、前記被測定端子に入力する前記第２電圧の電圧値を補正し、
前記電源センス端子の電圧を測定し、
前記電源センス端子の電圧と前記第１電圧との電圧差を検出し、
前記電源センス端子の電圧と前記第１電圧との電圧差が第２所定値を超えている場合は、該電圧差が該第２所定値以下になるように、前記電源入力端子に入力する前記第１電圧の電圧値を補正し、
前記被測定センス端子の電圧と前記第２電圧との電圧差が前記第１所定値以下で、かつ前記電源センス端子の電圧と前記第１電圧との電圧差が前記第２所定値以下の場合は、前記被測定端子の電気的特性を測定することを特徴とする半導体装置の測定方法。
【請求項３】
前記半導体装置は定電圧回路を有し、前記被測定端子は該定電圧回路の出力端子であることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置の測定方法。
【請求項４】
前記定電圧回路は、該定電圧回路の出力電流が所定値以上になると該定電圧回路の出力電圧と出力電流との特性がフの字特性をなすように該出力電圧を低下させると共に該出力電流を低下させる過電流保護回路を備え、前記電気的特性は、該定電圧回路の最大出力電流値であることを特徴とする請求項３記載の半導体装置の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の電気的特性の測定方法に関し、特に半導体装置と測定プローブにおける接触抵抗の影響を補償するようにした測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の電気的特性を測定する際には、半導体装置の端子にプローブを接触させて測定するのが一般的な方法である。しかし、半導体装置の端子とプローブとの間には必ず接触抵抗が存在するため、測定精度は接触抵抗の影響で低下していた。
例えば、図５は、半導体装置に内蔵された定電圧回路における出力電圧Ｖｏ‐出力電流ｉｏ特性の例を示した図である。なお、図５では、定電圧回路にフの字特性を有する過電流保護回路が設けられている場合を示している。図５では、最大出力電流ｉｏｍａｘが出力されたときの出力電圧ＶｏはＶｏ１である。
【０００３】
ここで、最大出力電流ｉｏｍａｘを測定するためには、定電圧回路の出力端に出力電圧がＶｏ１の定電圧電源を接続して出力電流ｉｏを測定すると、前記接触抵抗の影響で、例えば半導体装置の出力端子電圧は電圧Ｖｏ１よりも大きい電圧Ｖｏ２になっていた。該出力端子電圧がＶｏ２であるときの出力電流ｉｏは、図５から分かるように、最大出力電流ｉｏｍａｘよりも小さいｉｏ２であり、最大出力電流ｉｏｍａｘが測定されていないことが分かる。
前記接触抵抗は、半導体装置の端子とプローブに流れる電流値が大きいほど測定値に大きな影響を及ぼす。また、量産工程で多くの半導体装置を測定する場合は、プローブ先端にゴミ等が付着したり、先端が磨耗したりして、前記接触抵抗は大きく変化することから、配線抵抗等のように決まった抵抗値として処理することができなかった。
【０００４】
このような接触抵抗の影響を抑える方法としては、４端子測定が行えるケルビンプローブを利用することが一般的であるが、近年、半導体装置の小型化に伴って端子も小さくなっているため、ケルビンプローブを使用することが困難になってきていた。
このため、ケルビンプローブを使用せず、接触抵抗を下げて測定する方法として、測定開始に先立ち、測定に用いる電流及び電圧以上の電流及び電圧を供給し、接触抵抗を小さくした状態にしてから測定を行う方法があった（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００６−１０５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、供給する前記電流及び電圧は、測定が行われる半導体装置の絶対最大定格値以下にする必要があるが、近年の半導体装置は低電圧動作になっているため、供給できる電流及び電圧をそれほど大きくすることができず、大きな効果を得ることができなかった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、ケルビンプローブを用いることなく、高精度の測定が可能な半導体装置の測定方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る半導体装置の測定方法は、被測定端子と、該被測定端子と同電圧になるように設けられた被測定センス端子とを備えた半導体装置の測定方法において、
前記被測定端子に、設定された第２電圧を入力し、
前記被測定センス端子の電圧を測定し、
前記被測定センス端子の電圧と前記第２電圧との電圧差を検出し、
該電圧差が所定値を超えている場合は、該電圧差が該所定値以下になるように、前記被測定端子に入力する前記第２電圧の電圧値を補正し、
前記電圧差が前記所定値以下の場合は、前記被測定端子の電気的特性を測定するようにした。
【０００８】
また、この発明に係る半導体装置の測定方法は、電源入力端子と、該電源入力端子と同電圧になるように設けられた電源センス端子と、被測定端子と、該被測定端子と同電圧になるように設けられた被測定センス端子とを備えた半導体装置の測定方法において、
前記電源入力端子に、設定された第１電圧を入力し、
前記被測定端子に、設定された第２電圧を入力し、
前記被測定センス端子の電圧を測定し、
前記被測定センス端子の電圧と前記第２電圧との電圧差を検出し、
前記被測定センス端子の電圧と前記第２電圧との電圧差が第１所定値を超えている場合は、該電圧差が該第１所定値以下になるように、前記被測定端子に入力する前記第２電圧の電圧値を補正し、
前記電源センス端子の電圧を測定し、
前記電源センス端子の電圧と前記第１電圧との電圧差を検出し、
前記電源センス端子の電圧と前記第１電圧との電圧差が第２所定値を超えている場合は、該電圧差が該第２所定値以下になるように、前記電源入力端子に入力する前記第１電圧の電圧値を補正し、
前記被測定センス端子の電圧と前記第２電圧との電圧差が前記第１所定値以下で、かつ前記電源センス端子の電圧と前記第１電圧との電圧差が前記第２所定値以下の場合は、前記被測定端子の電気的特性を測定するようにした。
【０００９】
具体的には、前記半導体装置は定電圧回路を有し、前記被測定端子は該定電圧回路の出力端子である。
【００１０】
また、前記定電圧回路は、該定電圧回路の出力電流が所定値以上になると該定電圧回路の出力電圧と出力電流との特性がフの字特性をなすように該出力電圧を低下させると共に該出力電流を低下させる過電流保護回路を備え、前記電気的特性は、該定電圧回路の最大出力電流値であるようにした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の半導体装置の測定方法によれば、被測定端子と同電圧になるように設けられた被測定センス端子の電圧と被測定端子に入力した第２電圧との電圧差が所定値以下になるように第２電圧の電圧値を補正し、該電圧差が所定値以下になると被測定端子の電気的特性を測定するようにした。このことから、被測定端子における接触抵抗の影響を排除することができるため、ケルビンプローブを用いることなく高精度の測定を行うことができ、半導体装置及び端子の小型化を図ることができる。
【００１２】
また、本発明の半導体装置の測定方法によれば、被測定端子と同電圧になるように設けられた被測定センス端子の電圧と被測定端子に入力した第２電圧との電圧差が第１所定値以下になるように第２電圧の電圧値を補正し、該電圧差が第１所定値以下になり、かつ電源入力端子と同電圧になるように設けられた電源センス端子の電圧と電源入力端子に入力した第１電圧との電圧差が第２所定値以下になるように第１電圧の電圧値を補正し、該電圧差が第２所定値以下になると被測定端子の電気的特性を測定するようにした。このことから、被測定端子における接触抵抗の影響を排除することができるため、ケルビンプローブを用いることなく高精度の測定を行うことができ、半導体装置及び端子の小型化を図ることができると共に、電源入力端子における接触抵抗の影響も排除することができ、より高精度の測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、図面に示す実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
第１の実施の形態．
図１は、本発明の第１の実施の形態における半導体装置の測定方法を行う測定装置の構成例を示した図である。
図１において、測定装置１は、半導体装置１０の電気的特性を測定するものであり、入力された制御信号に応じた直流電圧Ｖ１を生成して出力する可変直流電圧源２と、入力された制御信号に応じた直流電圧Ｖ２を生成して出力する可変直流電圧源３と、電圧測定回路４と、電流測定回路５と、電圧測定回路４の測定結果に応じて可変直流電圧源２及び３の動作制御を行う制御回路６とを備えており、更に接続端子Ｖ１ｏ、Ｖｉｓ、Ｖｏｓ及びＶ２ｏを備えている。
【００１４】
半導体装置１０は、被測定回路である定電圧回路１１、入力端子ＩＮ、出力端子ＯＵＴ及び接続端子ＩＳＥＮＳＥ，ＯＳＥＮＳＥを有しており、定電圧回路１１はシリーズレギュレータをなしている。なお、出力端子ＯＵＴは被測定端子を、接続端子ＯＳＥＮＳＥは被測定センス端子を、入力端子ＩＮは電源入力端子を、接続端子ＩＳＥＮＳＥは電源センス端子をそれぞれなす。
定電圧回路１１は、入力端子ＩＮに入力された入力電圧Ｖｉｎから所定の定電圧を生成して出力端子ＯＵＴから出力電圧Ｖｏとして出力する。
定電圧回路１１は、所定の基準電圧Ｖｒｅｆを生成して出力する基準電圧発生回路１２と、誤差増幅回路１３と、ゲートに入力された制御信号に応じた電流を入力端子ＩＮから出力端子ＯＵＴに出力するＰＭＯＳトランジスタからなる出力トランジスタＭ１と、出力電圧検出用の抵抗Ｒ１，Ｒ２と、出力トランジスタＭ１から出力される電流が所定値を超えないように出力トランジスタＭ１の動作を制限する過電流保護回路１４とを備えている。
【００１５】
また、測定装置１において、接続端子Ｖ１ｏには可変直流電源２から電圧Ｖ１が入力されており、電圧測定回路４は、接続端子Ｖｉｓ及びＶｏｓにそれぞれ接続されている。また、電流測定回路５には可変直流電源３から電圧Ｖ２が入力されており、電流測定回路５は接続端子Ｖ２ｏに接続されている。制御回路６は、電圧測定回路４及び電流測定回路５からの測定結果がそれぞれ入力されており、電圧測定回路４の測定結果に応じて、可変直流電源２及び３に対して、出力する電圧Ｖ１及びＶ２の電圧値の制御を行う。なお、制御回路６が、電圧測定回路４及び電流測定回路５の動作制御を行うようにしてもよい。
【００１６】
一方、半導体装置１０において、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間には出力トランジスタＭ１が接続され、出力端子ＯＵＴと接地電圧との間には抵抗Ｒ１及びＲ２が直列に接続されている。抵抗Ｒ１とＲ２との接続部からは、出力電圧Ｖｏを分圧した分圧電圧Ｖｆｂが誤差増幅回路１３の非反転入力端に出力される。誤差増幅回路１３の反転入力端には基準電圧Ｖｒｅｆが入力され、誤差増幅回路１３の出力端は出力トランジスタＭ１のゲートに接続されている。過電流保護回路１４の出力端は、出力トランジスタＭ１のゲートに接続されている。また、接続端子ＩＳＥＮＳＥは入力端子ＩＮに、接続端子ＯＳＥＮＳＥは出力端子ＯＵＴにそれぞれ接続されている。
【００１７】
測定装置１によって半導体装置１０に対する測定を行う場合は、接続端子Ｖ１ｏは入力端子ＩＮに、接続端子Ｖｉｓは接続端子ＩＳＥＮＳＥに、接続端子Ｖｏｓは接続端子ＯＳＥＮＳＥに、接続端子Ｖ２ｏは出力端子ＯＵＴにそれぞれプローブ等の接触子を用いて接続される。
このような構成において、誤差増幅回路１３は、分圧電圧Ｖｆｂが基準電圧Ｖｒｅｆになるように出力トランジスタＭ１の動作制御を行い、出力トランジスタＭ１から出力端子ＯＵＴに出力される出力電流ｉｏによらず出力電圧Ｖｏが一定となる制御を行う。
【００１８】
図２は、定電圧回路１１の出力電圧Ｖｏ‐出力電流ｉｏ特性の例を示した図である。
図２から分かるように、出力電流ｉｏが０Ａから所定値ｉｏ１までは出力電圧Ｖｏは定格電圧を保っているが、出力電流ｉｏが所定値ｉｏ１を超えると、過電流保護回路１４が作動して出力トランジスタＭ１の動作を制限するため、出力電圧Ｖｏが低下する。しかし、出力電流ｉｏは増加を続け、出力電圧Ｖｏが所定値Ｖｏ１になった時点で最大値ｉｏｍａｘになる。その後は、出力電圧Ｖｏと出力電流ｉｏが共に減少し、このような過電流保護回路１４の特性は、グラフの形から一般にフの字特性と呼ばれている。
【００１９】
測定装置１は、図２で示した最大値ｉｏｍａｘを測定するためのものであり、可変直流電圧源２は、接続端子Ｖ１ｏから半導体装置１０の入力端子ＩＮに接続され、半導体装置１０に電力を供給する。可変直流電圧源３から出力された電圧Ｖ２は、電流測定回路５を介して接続端子Ｖ２ｏに出力される。
図３は、図１の測定装置１の動作例を示したフローチャートであり、図３を用いて測定装置１の測定動作について説明する。
図３において、測定装置１の制御回路６は、ステップＳ１で、可変直流電圧源２に対して半導体装置１０の入力端子ＩＮに所定の電圧Ｖ１を出力させ、ステップＳ２で、可変直流電圧源３に対して被測定端子である半導体装置１０の出力端子ＯＵＴに所定の電圧Ｖ２を出力させる。なお、制御回路６は、可変直流電圧源３に対して電圧Ｖ２が所定値Ｖｏ１になるように設定している。
【００２０】
次に、制御回路６は、ステップＳ３で、電圧測定回路４を使用して接続端子ＯＳＥＮＳＥの電圧値を測定し、ステップＳ４で、該測定した接続端子ＯＳＥＮＳＥの電圧と電圧Ｖ２との電圧差が所定の第１公差内であるか否かを調べ、該電圧差が第１公差内であれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ５で、電流測定回路５を使用して出力電流ｉｏの電流値を測定し、該測定値を最大値ｉｏｍａｘとして本フローを終了する。一方、制御回路６は、ステップＳ４で、電圧差が前記第１公差を超えている場合は（Ｎｏ）、ステップＳ６で、可変直流電圧源３に対して該電圧差に応じた電圧だけ電圧Ｖ２の電圧値を補正して出力端子ＯＵＴに出力させた後、ステップＳ３に戻り、ステップＳ４で第１公差内になったことを検出するまでステップＳ６の動作を繰り返す。
【００２１】
なお、電圧Ｖ１は第１電圧を、電圧Ｖ２は第２電圧を、第１公差は第１所定値をそれぞれなす。また、図３では、ステップＳ６の動作を行った後、ステップＳ３に戻るようにしたが、ステップＳ６の動作を一度行うだけで第１公差内に収まることが分かっている場合は、ステップＳ６の動作を行った後、ステップＳ５に進むようにしてもよい。また、ステップＳ２で、出力端子ＯＵＴに出力する電圧を所定値Ｖｏ１になるようにしていたが、最初から接触抵抗による電圧降下を見込んで、所定値Ｖｏ１よりも少し大きめの電圧を電圧Ｖ２として出力するようにしてもよい。このようにすることで、ステップＳ４において、電圧差が第１公差を超える確率を小さくすることができる。
【００２２】
このように、本第１の実施の形態の測定方法では、測定した接続端子ＯＳＥＮＳＥの電圧と電圧Ｖ２との電圧差が所定の第１公差内であるときに、電流測定回路５を使用して出力電流ｉｏの電流値を測定し、該測定値を最大値ｉｏｍａｘとするようにした。このことから、ケルビンプローブを使用することなく、半導体装置１０の電気的特性を高精度に測定することができる。
【００２３】
第２の実施の形態．
前記第１の実施の形態では、入力端子ＩＮの接触抵抗を考慮しなかったが、入力端子ＩＮにおいても接触抵抗による影響があるため、測定装置１から半導体装置１０の入力端子ＩＮに供給した電圧は、該接触抵抗による電圧降下分だけ低くなっていた。このことから、入力端子ＩＮの接触抵抗を考慮した測定方法を本発明の第２の実施の形態とする。
なお、本発明の第２の実施の形態における半導体装置の測定方法を行う測定装置の構成例は図１と同様であることから省略し、以下、図１を用いて本第２の実施の形態における半導体装置の測定方法について説明する。
【００２４】
図４は、本発明の第２の実施の形態における半導体装置の測定方法を示したフローチャートであり、図４を用いて測定装置１の測定動作について説明する。なお、図４では、図３と同じフロー又は同様のフローは同じ符号で示しており、ここではその説明を省略すると共に図３との相違点のみ説明する。
図４において、図３のステップＳ１〜Ｓ３の動作を行った後、図３のステップＳ４で、測定した接続端子ＯＳＥＮＳＥの電圧と電圧Ｖ２との電圧差が所定の第１公差内であれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１で、制御回路６は、電圧測定回路４を使用して接続端子ＩＳＥＮＳＥの電圧を測定する。
【００２５】
次に、制御回路６は、ステップＳ１２で、測定した接続端子ＩＳＥＮＳＥの電圧と電圧Ｖ１との電圧差が所定の第２公差内であるか否かを調べ、該電圧差が第２公差内であれば（Ｙｅｓ）、図３のステップＳ５の処理を行って本フローを終了する。また、制御回路６は、ステップＳ１２で、電圧差が前記第２公差を超えている場合は（Ｎｏ）、ステップＳ１３で、可変直流電圧源２に対して、測定した接続端子ＩＳＥＮＳＥの電圧と電圧Ｖ１との電圧差に応じた電圧だけ電圧Ｖ１の電圧値を補正して入力端子ＩＮに出力した後、ステップＳ３に戻り、ステップＳ１２で第２公差内になったことを検出するまでステップＳ１３の動作を繰り返す。
【００２６】
なお、第２公差は第２所定値をなす。また、図４においても、ステップＳ６の動作を行った後、ステップＳ３に戻るようにしたが、ステップＳ６の動作を一度行うだけで第１公差内に収まることが分かっている場合は、ステップＳ６の動作を行った後、ステップＳ１１に進むようにしてもよい。同様に、ステップＳ１３の動作を行った後、ステップＳ３に戻るようにしたが、ステップＳ１３の動作を一度行うだけで第２公差内に収まることが分かっている場合は、ステップＳ１３の動作を行った後、ステップＳ５に進むようにしてもよい。
また、本第２の実施の形態のフローチャートでは、電圧Ｖ２の補正後に電圧Ｖ１の補正を行うようにしたが、電圧Ｖ１の補正後に電圧Ｖ２の補正を行うようにしてもよく、本発明はこの順序を限定するものではない。
【００２７】
このように、本第２の実施の形態の測定方法では、測定した接続端子ＯＳＥＮＳＥの電圧と電圧Ｖ２との電圧差が所定の第１公差内であると共に、測定した接続端子ＩＳＥＮＳＥの電圧と電圧Ｖ１との電圧差が所定の第２公差内であるときに、電流測定回路５を使用して出力電流ｉｏの電流値を測定し、該測定値を最大値ｉｏｍａｘとするようにした。このことから、ケルビンプローブを使用することなく、半導体装置１０の電気的特性を更に高精度に測定することができる。
【００２８】
なお、前記第１及び第２の各実施の形態では、定電圧回路１１の最大出力電流値ｉｏｍａｘを測定する場合を例に説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、被測定端子の出力電圧と出力電流の関係が明らかになっている場合であればすべてに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施の形態における半導体装置の測定方法を行う測定装置の構成例を示した図である。
【図２】図１の定電圧回路１１における出力電圧Ｖｏ‐出力電流ｉｏ特性の例を示した図である。
【図３】図１の測定装置１の動作例を示したフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施の形態における半導体装置の測定方法を示したフローチャートである。
【図５】従来の半導体装置に内蔵された定電圧回路における出力電圧Ｖｏ‐出力電流ｉｏ特性の例を示した図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  測定装置
２，３  可変直流電圧源
４  電圧測定回路
５  電流測定回路
６  制御回路
１０  半導体装置
１１  定電圧回路
１２  基準電圧発生回路
１３  誤差増幅回路
１４  過電流保護回路
Ｍ１  出力トランジスタ
Ｒ１，Ｒ２  抵抗
【図１】
2008209252.tif 000003
【図２】
2008209252.tif 000004
【図３】
2008209252.tif 000005
【図４】
2008209252.tif 000006
【図５】
2008209252.tif 000007