(57)【要約】【課題】切り替え時に電圧低下を起こすことがない切り替え器およびそれを用いたテストシステムを提供することを目的にする。【解決手段】本発明は、少なくとも２つの電圧が入力され、これらの電圧を選択するスイッチと、少なくとも２つの電圧が入力され、少なくともスイッチの切り替え動作が完了した後は、スイッチの出力と同じ電圧を選択する選択部と、選択部およびスイッチに接続され、これらの出力を一致させる監視部と、を具備したことを特徴とするものである。【選択図】図１
2007285942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの電圧が入力され、これらの電圧を選択するスイッチと、
前記少なくとも２つの電圧が入力され、少なくとも前記スイッチの切り替え動作が完了した後は、前記スイッチの出力と同じ電圧を選択する選択部と、
前記選択部および前記スイッチに接続され、これらの出力を一致させる監視部と、
を具備したことを特徴とする切り替え器。
【請求項２】
前記監視部は、
選択部またはスイッチが、ダイオードのアノード、カソードが接続される接続点のそれぞれに接続されるダイオードブリッジと、
このダイオードブリッジのダイオードのアノード同士またはカソード同士の接続点に、それぞれが接続し、電流を供給する２つの電流部と
を有することを特徴とする請求項１に記載の切り替え器。
【請求項３】
被測定半導体の良否を判定するテストシステムにおいて、
前記被測定半導体に電圧を供給する電圧モジュールと、
この電圧モジュールの出力電流を増幅する電流増幅回路と、
前記電圧モジュールの出力および前記電流増幅回路の出力が入力される、請求項１または請求項２に記載の切り替え器と、
を具備したことを特徴とするテストシステム。
【請求項４】
前記電流増幅回路は、
反転入力端子と非反転入力端子の２つの入力端子と１つの出力端子を有し、前記非反転入力端子に入力信号が入力される増幅器と、
前記非反転入力端子と前記出力端子にその両端が接続される第１の抵抗と、
前記出力端子と前記反転入力端子にその両端が接続される第２の抵抗とを備え、前記第２の抵抗と前記反転入力端子の接続点から出力信号を得ることを特徴とする請求項３に記載のテストシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷に供給する電源などを切り替える際に、電圧降下を防止できる切り替え器とそれを用いたテストシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体検査装置では、電圧印可電流測定モジュールによって被測定半導体を駆動し、そこに流れる電流を測定することによって被測定半導体の良否を判定する。このような電圧印可電流測定モジュールは特許文献１に記載されている。
【０００３】
この電圧印可電流測定モジュールでは、検査装置と被測定半導体を接続するケーブルによる電圧降下を補償するために、被測定半導体に印可される電圧を電圧印可電流測定モジュールに帰還している。また、被測定半導体の入力容量やパスコン、ケーブルの容量の影響で帰還系が不安定になるので、積分器を用いた時定数回路を挿入し、かつこの時定数回路の時定数を調整できるようにしている。以下、図２を用いて特許文献１に開示された電圧印可電流測定モジュールを説明する。
【０００４】
図２において、ＤＡ変換器１１の出力は抵抗Ｒ５を介して増幅器１２に入力される。この増幅器１２の出力は可変抵抗Ｒ７を介して、増幅器１３に入力される。この増幅器１３の入出力間にはコンデンサＣ１０が挿入されている。増幅器１３、コンデンサＣ１０および可変抵抗Ｒ７で積分器を構成し、かつ可変抵抗Ｒ７の抵抗値を変化させることにより、この積分器の時定数を可変することができる。
【０００５】
増幅器１３の出力はバッファ１４、抵抗Ｒ８を介して被測定半導体１６に入力される。抵抗Ｒ８は、被測定半導体１６に流れる電流を測定するために用いる。被測定半導体１６に印可される電圧は、バッファ１５、抵抗Ｒ６を介して増幅器１２に入力される。
【０００６】
このような構成において、増幅器１２は被測定半導体１６に印可される電圧が、ＤＡ変換器１１の出力電圧に関連する一定になるように制御する。ＤＡ変換器１１の出力電圧をＶｄ、被測定半導体１６に印可される電圧をＶｓ、抵抗Ｒ５、Ｒ６の抵抗値を同じ記号のＲ５、Ｒ６で表すと、
Ｖｓ＝−Ｒ５／Ｒ６・Ｖｄ
になる。また、可変抵抗Ｒ７によって積分器の時定数を最適値に調整することにより、帰還系の不安定性を除去することができる。
【０００７】
半導体検査装置には、被測定半導体に供給する電圧を発生する電圧モジュールが複数個搭載されている。この電圧モジュールは、主に被測定半導体の電源電圧供給するため、電流供給能力が高い（例えば２Ａ）電圧モジュール（以下第１の電圧モジュール）と、主に被測定半導体の直流特性試験をおこなうため、電流供給能力が低い（例えば３０ｍＡ）電圧モジュール（以下第２の電圧モジュール）の２種類がある。１台の半導体検査装置には、例えば４チャンネルの第１の電圧モジュールと、４０チャンネルの第２の電圧モジュールが搭載されている。
【０００８】
近年、複数種類の電源を要するＩＣが増加してきた。また、半導体のテストコストを下げるために、異なる測定を同時に行うテストのマルチ化が要求されるようになってきた。そのため、電源リソース不足が現実の問題として浮上してきた。特に、第１の電圧モジュールは搭載されているチャンネル数が少ないので、不足しがちである。
【０００９】
図３に、このような場合の電源供給構成を示す。半導体検査装置２０には第１の電圧モジュール２１と第２の電圧モジュール２２が搭載されており、これらの電圧モジュールから被測定半導体４０に電源が供給される。Ｃ１、ＣＮは被測定半導体４０の端子に接続されているパスコンである。図３に示すように、第２の電圧モジュール２２の出力を電流増幅回路３０に入力し、この電流増幅回路３０で電流増幅して被測定半導体４０に電源電圧を供給する。
【００１０】
このようにすることにより、第２の電圧モジュールを第１の電圧モジュールの代用として用いることができる。なお、電流増幅回路３０はテストヘッドに接続されるパフォーマンスボードと呼ばれるプリント基板に搭載される。
【００１１】
図３の構成では、被測定半導体４０に小さい電流値を供給する必要が生じた場合に、出力電流および測定電流の精度が低下するという欠点がある。図４に、この欠点を解消した手法を示す。なお、図３と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００１２】
半導体測定装置５０には、第２の電圧モジュール５１が追加されている。また、スイッチ６１は第２の電圧モジュール２２の出力と電流増幅回路３０の出力を選択して被測定半導体４０に出力する。第２の電圧モジュール５１の出力は、スイッチ６２を介して被測定半導体４０に電源電圧を供給する。電流増幅回路３０、スイッチ６１、６２はテストヘッドに搭載される。
【００１３】
このような構成において、被測定半導体４０に大きい電流値を供給するときはスイッチ６１で電流増幅回路３０の出力を選択し、小さい電流値を供給するときは第２の電圧モジュール２２の出力を選択する。
【００１４】
切り替えの途中でスイッチ６１が一時的にオープンになると、被測定半導体４０の端子電圧が低下する。コンデンサＣ１の容量値をＣ１、オープンになる時間をｔ、端子Ｖｃｃ１における消費電流をＩＤＤとすると、電圧降下量は近似的に
電圧降下量ΔＶ＝ＩＤＤ×ｔ／Ｃ１
になる。切り替え時にスイッチ６２によって第２の電圧モジュール５１を被測定半導体４０に接続することにより、この電圧低下を防止する。
【００１５】
【特許文献１】特開２００２−２８６８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
図３に示す構成では、被測定半導体４０に小さい電流値を供給する必要が生じたときに、電流精度が低下してしまうという課題があった。また、図４に示す構成では、被測定半導体４０に広い範囲の電流を高精度で供給することができるが、切り替え時の電圧低下を防止するために別途電圧モジュールが必要であり、電源リソース不足が一層深刻になってしまうという課題があった。
【００１７】
従って本発明の目的は、切り替え時に電圧低下を起こすことがない切り替え器およびそれを用いたテストシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
少なくとも２つの電圧が入力され、これらの電圧を選択するスイッチと、
前記少なくとも２つの電圧が入力され、少なくとも前記スイッチの切り替え動作が完了した後は、前記スイッチと同じ電圧を選択する選択部と、
前記選択部および前記スイッチの出力に接続され、これらの出力を一致させる監視部と、
を具備したことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記監視部は、
選択部またはスイッチが、ダイオードのアノード、カソードが接続される接続点のそれぞれに接続されるダイオードブリッジと、
このダイオードブリッジのダイオードのアノード同士またはカソード同士の接続点に、それぞれが接続し、電流を供給する２つの電流部と
を有することを特徴とするものである。
【００２０】
請求項３記載の発明は、
被測定半導体の良否を判定するテストシステムにおいて、
前記被測定半導体に電圧を供給する電圧モジュールと、
この電圧モジュールの出力電流を増幅する電流増幅回路と、
前記電圧モジュールの出力および前記電流増幅回路の出力が入力される、請求項１または請求項２に記載の切り替え器と、
を具備したことを特徴とするものである。
【００２１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、
前記電流増幅回路は、
反転入力端子と非反転入力端子の２つの入力端子と１つの出力端子を有し、前記非反転入力端子に入力信号が入力される増幅器と、
前記非反転入力端子と前記出力端子にその両端が接続される第１の抵抗と、
前記出力端子と前記反転入力端子にその両端が接続される第２の抵抗とを備え、前記第２の抵抗と前記反転入力端子の接続点から出力信号を得ることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、監視部に選択部と切り替えスイッチを接続し、この監視部は、切り替えスイッチの切り替え途中でその出力を選択部の出力に一致させるようにした。また、この切り替え器を、被測定半導体の検査を行うテストシステムに用いた。
【００２３】
切り替えスイッチの切り替え途中で、その接点が一時的に解放状態になっても電圧が低下することがないという効果がある。また、電圧低下防止用の電圧モジュールを用いる必要がないという効果もある。特に、被測定半導体の検査を行うテストシステムでは電圧モジュールの数が限定されているので、効果が大きい。
【００２４】
また、監視部をダイオードブリッジと定電流部で構成することにより、構成が簡単でかつ自律的に動作する監視部を構成することができるという効果もある。
【００２５】
さらに、電流増幅回路を、非反転入力端子と出力端子の間、および出力端子と反転入力端子の間に抵抗が接続された増幅器で構成することにより、安定して高い電流増幅率を得ることができるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る切り替え器の一実施例を示す構成図である。なお、図３と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図１において、７０は電流増幅回路であり、第２の電圧モジュール２２の出力が入力される。この電流増幅器７０は、２つの増幅器７１および７２と抵抗Ｒ１〜Ｒ４で構成される。
【００２７】
抵抗Ｒ１は増幅器７１の出力端子と非反転入力端子間に接続され、抵抗Ｒ２は出力端子と反転入力端子間に接続される。第２の電圧モジュール２２の出力は、増幅器７１の非反転入力端子に入力される。
【００２８】
抵抗Ｒ３は増幅器７２の非反転入力端子と出力端子間に接続され、抵抗Ｒ４は出力端子と反転入力端子間に接続される。増幅器７２の非反転入力端子は、増幅器７１の反転入力端子と抵抗Ｒ２の接続点に接続される。また、増幅器７２の反転入力端子と抵抗Ｒ４の接続点が、電流増幅回路７０の出力になる。
【００２９】
この電流増幅回路７０の入力電圧と出力電圧は同じであり、電流増幅率は入力が和の抵抗値と出力側の抵抗値の比になる。すなわち、抵抗Ｒ２，Ｒ３の抵抗値が同じで、抵抗Ｒ１とＲ４の抵抗値を同じＲ１、Ｒ４で表すと、
電流増幅率＝Ｒ１／Ｒ４
になる。
【００３０】
８０は監視回路であり、スイッチ８１、定電流源８２、８４およびダイオードブリッジ８３で構成される。スイッチ８１は選択部で、第２の電圧モジュール２２の出力および電流増幅回路７０の出力を選択して出力する。
【００３１】
ダイオードブリッジ８３は８３ａ〜８３ｄの４つのダイオードで構成される一般的なダイオードブリッジである。すなわち、ダイオード８３ａと８３ｂのアノードは接続点Ａで共通接続され、ダイオード８３ｃと８３ｄのカソードは接続点Ｂで共通接続される。また、ダイオード８３ａのカソードとダイオード８３ｃのアノードは接続点Ｃで共通接続され、ダイオード８３ｂのカソードとダイオード８３ｄのアノードは接続点Ｄで共通接続される。８２は定電流源であり、接続点Ａに接続される。８４は定電流源であり、接続点Ｂに接続される。ダイオードブリッジ８３、定電流源８２，８４が監視部を構成する。
【００３２】
９１はスイッチであり、第２の電圧モジュール２２および電流増幅回路７０の出力が入力され、これらの出力を選択して出力する。９２はスイッチであり、スイッチ９１の出力、ダイオードブリッジ８３の接続点Ｂに一端を接続し、他端を被測定半導体４０の入力に接続する。スイッチ９１、９２は通常リレーが用いられる。なお、電流増幅回路７０，監視回路８０およびスイッチ９１、９２は半導体検査装置に接続されるテストヘッドに接続されるパフォーマンスボードに配置される。
【００３３】
次に、この実施例の動作を説明する。なお、スイッチ９２はオンにされているものとする。また、接続点Ｃの電圧をＶｏ、そこに流れ込む電流をＩｏとし、接続点Ｄの電圧をＶｄｕｔ、そこから流れ出る電流をＩｄｕｔとする。
【００３４】
定常時は、スイッチ８１と９１は、第２の電圧モジュール２２と電流増幅回路７０の出力のうち同じ出力を選択するように設定される。このため、
Ｖｏ＝Ｖｄｕｔ
Ｉｏ＝Ｉｄｕｔ
の関係が成立する。すなわち、実質的に図３従来例と同じ状態になる。
【００３５】
スイッチ９１を切り替えると、切り替え途中で開放状態になる。そのため、接続点Ｄの電圧は徐々に低下していき、下記の関係になる。
Ｖｏ＞Ｖｄｕｔ
ダイオードブリッジ８３はこの状態を検出し、定電流源８２から被測定半導体４０の端子Ｖｃｃ１に電流を供給して、Ｖｄｕｔを上昇させる。
【００３６】
Ｖｄｕｔが大きくなって、
Ｖｏ＜Ｖｄｕｔ
になると、ダイオードブリッジ２３は定電流源８４によって端子Ｖｃｃ１から電流を引き出し、この端子の電圧を低下させる。このようにして、端子Ｖｃｃ１の電圧ＶｄｕｔはＶｏに等しくなるように制御される。
【００３７】
スイッチ９１が完全に切り替わり、安定な状態になると、スイッチ８１を操作して、スイッチ９１と同じ出力を選択させる。このようにすることにより、スイッチ９１が切り替えの途中で開放状態になっても、端子Ｖｃｃ１の電圧はＶｏに維持され、低下することがなくなる。
【００３８】
このようにすることにより、図４従来例では第２の電圧モジュールが２個必要であったものが１個で構成することができ、電圧モジュールの数を減らすことができる。特に、被測定半導体４０に供給する電源電圧が複数種類あると、電源電圧の種類だけ第２の電圧モジュール５１が必要になるので、効果が大きい。
【００３９】
なお、この実施例ではスイッチ９１の切り替え後、安定してからスイッチ８１を切り替えるようにしたが、スイッチ９１を切り替える前にスイッチ８１を切り替えるようにしてもよい。要は、スイッチ９１の切り替えが完了したときに、スイッチ８１とスイッチ９１が同じものを選択しているようにすればよい。
【００４０】
また、この実施例では監視回路８０をダイオードブリッジ８３と２つの定電流源８２，８４で構成したが、この構成に限られることはない。要は、切り替え時にスイッチが開放状態になっても、被測定半導体４０の端子の電圧を一定値に制御できる構成であればよい。
【００４１】
さらに、この実施例では、この切り替え器を、半導体検査装置を用いたテストシステムに応用したが、これに限られることはない。例えば、汎用の測定器において出力をリレーなどで切り替える場合に、負荷による電圧降下を防ぐ手段として応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】被測定半導体に電圧を印可する装置の構成図である。
【図３】従来のテストシステムの構成を示した図である。
【図４】従来のテストシステムの他の構成を示した図である。
【符号の説明】
【００４３】
２０  半導体検査装置
２２  第２の電圧モジュール
４０  被測定半導体
７０  電流増幅回路
７１、７２  増幅器
８０  監視回路
８１、９１、９２  スイッチ
８２、８４  定電流源
８３  ダイオードブリッジ
８３ａ〜８３ｄ  ダイオード
Ｒ１〜Ｒ４  抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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