(57)【要約】【課題】安定した一定の電圧をＤＵＴに印加することができ、発熱を抑えることにより高密度実装が可能であり、更には小型化及び低コスト化を実現することができる直流試験装置、及び当該装置を備える半導体試験装置を提供する。【解決手段】直流試験装置１は、抵抗値が異なる複数の抵抗２１ａ〜２１ｃとこれら抵抗の何れかの電圧降下が所定の電圧値以上になった場合にその抵抗に流れる電流をバイパスする保護回路２５とを有する電流検出回路１５を備え、抵抗２１ａ〜２１ｃを切り替えることによりＤＵＴ４０に流れる負荷電流ＩＬの測定レンジが可変である。この直流試験装置１は、ＤＵＴ４０に流れる負荷電流ＩＬが所定の閾値を越えたか否かを監視する電流監視回路１９と、電流監視回路１９の監視結果に応じて、負荷電流ＩＬの流路に介在する抵抗値が小さくなるように電流検出部１５を制御するコントローラ２０とを備える。【選択図】図１
2009115506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被試験デバイスに所定の電圧を印加する電圧印加部と、抵抗値が異なる複数の抵抗と当該抵抗の電圧降下が所定の電圧値以上になった場合に当該抵抗に流れる電流をバイパスする保護回路とを有し前記電圧印加部と前記被試験デバイスとの間に介在する抵抗を切り替えることにより前記被試験デバイスに流れる電流の測定レンジが可変である電流測定部とを備える直流試験装置において、
前記被試験デバイスに流れる電流が所定の閾値を越えたか否かを監視する監視部と、
前記監視部の監視結果に応じて、前記電圧印加部と前記被試験デバイスとの間の抵抗値が小さくなるように前記電流測定部を制御する制御部と
を備えることを特徴とする直流試験装置。
【請求項２】
前記電流測定部は、前記制御部の制御の下で、前記電圧印加部と前記被試験デバイスとの間に複数の抵抗を並列に介在させることによって、前記電圧印加部と前記被試験デバイスとの間の抵抗値を小さくすることを特徴とする請求項１記載の直流試験装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記被試験デバイスに流れる電流が前記所定の閾値を越えてから所定の第１時間経過後に、前記電圧印加部と前記被試験デバイスとの間の抵抗値が小さくなるように前記電流測定部を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の直流試験装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記被試験デバイスに流れる電流が前記所定の閾値に収まってから所定の第２時間経過後に、前記電圧印加部と前記被試験デバイスとの間の抵抗値が元の値となるように前記電流測定部を制御することを特徴とする請求項３記載の直流試験装置。
【請求項５】
前記電圧印加部と前記被試験デバイスとの間の抵抗値を小さくする際の閾値と、前記電圧印加部と前記被試験デバイスとの間の抵抗値を元の値にする際の閾値とは異なる値が用いられることを特徴とする請求項４記載の直流試験装置。
【請求項６】
被試験デバイスに試験信号を印加して得られる信号を用いて前記被試験デバイスの試験を行う半導体試験装置において、
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の直流試験装置を少なくとも１つ備えることを特徴とする半導体試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被試験デバイスに対する直流試験を行う直流試験装置、及び当該装置を備える半導体試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体試験装置を用いた被試験デバイスの試験は、直流試験と交流試験とに大別される。ここで、直流試験とは、被試験デバイスの特定のピンに直流信号を印加したときに測定される直流信号が予め定められた規格内であるか否かを判定する試験であり、交流試験とは、パルス状の試験信号を被試験デバイスに印加したときに、期待通りの信号が得られるか否かを判定する試験である。
【０００３】
上記の直流試験は、電圧印加電流測定試験（ＶＦＩＭ試験）、電流印加電圧測定試験（ＩＦＶＭ試験）、及び電流印加電流測定試験（ＩＦＩＭ試験）に大別される。ここで、ＶＦＩＭ試験とは、被試験デバイスの特定のピンに電圧を印加したときにそのピンから出力される電流を測定する試験である。また、ＩＦＶＭ試験とは被試験デバイスの特定のピンに電流を印加したときにそのピンに現れる電圧を測定する試験であり、ＩＦＩＭ試験とは被試験デバイスの特定のピンに電流を印加したときにそのピンから出力される電流を測定する試験である。尚、被試験デバイスの特定のピンに電圧を印加したときにそのピンとは異なるピンに現れる電圧を測定する電圧印加電圧測定試験（ＶＦＶＭ試験）もある。
【０００４】
図５は、ＶＦＩＭ試験が可能な従来の直流試験装置の要部構成を示すブロック図である。図５に示す通り、従来の直流試験装置１００は、電圧発生回路１０１、誤差検出回路１０２、出力アンプ１０３、上限電流検出回路１０４、電流検出回路１０５、電圧バッファ１０６、アンプ１０７、及び電流測定回路１０８を備えており、被試験デバイス（以下、ＤＵＴ（Device Under Test）という）２００のピンＰ１００に所定の電圧ＶＯを印加したときにピンＰ１００に流れる負荷電流ＩＬを測定する。
【０００５】
上記構成の直流試験装置１００は、電圧発生回路１０１から出力される目標電圧（ＤＵＴ２００のピンＰ１００に印加される電圧を電圧ＶＯにする電圧）と、電圧バッファ１０６から出力される実電圧（ＤＵＴ２００のピンＰ１００に実際に現れている電圧）との差を示す誤差信号を誤差検出回路１０２で求め、この誤差信号を出力アンプ１０３で増幅してピンＰ１００に印加することにより、ＤＵＴ２００のピンＰ１００に現れる電圧を電圧ＶＯにする。そして、ピンＰ１００に電圧ＶＯが印加されているときに、電流検出回路１０５に流れる負荷電流ＩＬを電圧に変換してアンプ１０７で増幅した後に電流測定回路１０８で測定することにより、ＤＵＴ２００のピンＰ１００に流れる負荷電流ＩＬを測定する。
【０００６】
ここで、図５に示す通り、電流検出回路１０５は、上限電流検出回路１０４を介して出力アンプ１０３の出力端に接続される接続点Ｃ１０１と、ＤＵＴ２００のピンＰ１００に接続される接続点Ｃ１０２との間に、抵抗１１１及びスイッチ１２１からなる回路、抵抗１１２及びスイッチ１２２からなる回路、及び抵抗１１３及びスイッチ１２３からなる回路が並列に接続されている。抵抗１１１〜１１３は電流検出回路１０５に流れる負荷電流ＩＬを電圧に変換するための抵抗であって各々の抵抗値が異なるため、スイッチ１２１〜１２３のオン状態・オフ状態を切り替えることにより、負荷電流ＩＬの測定レンジを変えることができる。尚、スイッチ１３１〜１３３は、スイッチ１２１〜１２３と連動してそれぞれオン状態・オフ状態になり、アンプ１０７の反転入力端に接続された抵抗１１１〜１１３の端部とは異なる端部をアンプ１０７の非反転入力端に接続するものである。
【０００７】
また、接続点Ｃ１０１，Ｃ１０２の間には、２つのダイオードが直列接続された第１バイパス回路と、第１バイパス回路とは整流方向が反対になるように２つのダイオードが直列接続された第２バイパス回路とが並列接続されてなる保護回路１４０が設けられている。この保護回路１４０は、抵抗１１１〜１１３の何れかに流れる負荷電流ＩＬがその抵抗によって定まる測定レンジの最大電流を超過する場合に、第１又は第２バイパス回路をなすダイオードがオン状態になってその抵抗に流れる負荷電流ＩＬをバイパスすることにより、その抵抗を保護するものである。また、上限電流検出回路１０４は、出力アンプ１０３から出力される電流を検出し、その検出結果に応じた電圧を誤差検出回路１０２にフィードバックすることにより、所定の上限電流以上の負荷電流ＩＬがＤＵＴ２００に流れないように保護する回路である。
【０００８】
尚、以下の特許文献１には、ＩＣ（集積回路）の出力電圧等の直流特性の測定に用いて好適な従来の半導体試験装置の詳細が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１３３５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、近年においては、ＤＵＴ２００に供給される電源は低電圧化とともに大電流化される傾向がある。このため、例えば負荷電流ＩＬが保護回路１４０によりバイパスされ、又は保護回路１４０によりバイパスされていた電流が復帰する電流経路の切り替えが生ずると、ＤＵＴ２００のピンＰ１００に印加される電圧ＶＯのレベルに大きな変動が生じてＤＵＴ２００の動作に支障が生ずる虞がある。
【００１０】
また、負荷電流ＩＬが保護回路１４０に設けられたダイオードを流れると、ダイオードの損失によって発熱が生ずるため放熱設計が必要になる。近年においては、小型化、低コスト化、又は高機能化等の要請から高密度実装が要求されておりダイオードの周囲にも種々の電子部品が配置されるが、ダイオードから発せられる熱が温度を変化させる要因となって微少電流測定の安定性に悪影響が及ぶ可能性がある。
【００１１】
更に、半導体試験装置では図５に示す直流試験装置が複数設けられる。このため、全ての直流試験装置のダイオードの損失を考慮して半導体試験装置の電源の定格電力を決定しなければならず、その結果として半導体試験装置全体の大型化・高価化が避けられないという問題があった。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、安定した一定の電圧をＤＵＴに印加することができ、発熱を抑えることにより高密度実装が可能であり、更には小型化及び低コスト化を実現することができる直流試験装置、及び当該装置を備える半導体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】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の直流試験装置は、被試験デバイス（４０）に所定の電圧を印加する電圧印加部（１１〜１３、１６）と、抵抗値が異なる複数の抵抗（２１ａ〜２１ｃ）と当該抵抗の電圧降下が所定の電圧値以上になった場合に当該抵抗に流れる電流をバイパスする保護回路（２５）とを有し前記電圧印加部と前記被試験デバイスとの間に介在する抵抗を切り替えることにより前記被試験デバイスに流れる電流の測定レンジが可変である電流測定部（１５、１７、１８）とを備える直流試験装置（１、２）において、前記被試験デバイスに流れる電流が所定の閾値を越えたか否かを監視する監視部（１９、５１）と、前記監視部の監視結果（Ｓ１、Ｓ２）に応じて、前記電圧印加部と前記被試験デバイスとの間の抵抗値が小さくなるように前記電流測定部を制御する制御部（２０）とを備えることを特徴としている。
この発明によると、所定の電圧が被試験デバイスに印加されているときに被試験デバイスに流れる電流が所定の閾値を越えたか否かが監視部によって監視され、この監視部の監視結果に応じて電圧印加部と被試験デバイスとの間の抵抗値が小さくなるように電流測定部が制御部により制御される。
また、本発明の直流試験装置は、前記電流測定部が、前記制御部の制御の下で、前記電圧印加部と前記被試験デバイスとの間に複数の抵抗を並列に介在させることによって、前記電圧印加部と前記被試験デバイスとの間の抵抗値を小さくすることを特徴としている。
また、本発明の直流試験装置は、前記制御部が、前記被試験デバイスに流れる電流が前記所定の閾値を越えてから所定の第１時間経過後に、前記電圧印加部と前記被試験デバイスとの間の抵抗値が小さくなるように前記電流測定部を制御することを特徴としている。
また、本発明の直流試験装置は、前記制御部が、前記被試験デバイスに流れる電流が前記所定の閾値に収まってから所定の第２時間経過後に、前記電圧印加部と前記被試験デバイスとの間の抵抗値が元の値となるように前記電流測定部を制御することを特徴としている。
更に、本発明の直流試験装置は、前記電圧印加部と前記被試験デバイスとの間の抵抗値を小さくする際の閾値と、前記電圧印加部と前記被試験デバイスとの間の抵抗値を元の値にする際の閾値とは異なる値が用いられることを特徴としている。
本発明の半導体試験装置は、被試験デバイス（４０）に試験信号を印加して得られる信号を用いて前記被試験デバイスの試験を行う半導体試験装置において、上記の何れかに記載の直流試験装置を少なくとも１つ備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、所定の電圧が被試験デバイスに印加されているときに被試験デバイスに流れる電流が所定の閾値を越えたか否かを監視部によって監視し、この監視部の監視結果に応じて電圧印加部と被試験デバイスとの間の抵抗値が小さくなるように制御部が電流測定部を制御しているため、抵抗を流れる電流が保護回路にバイパスされずに安定した一定の電圧を被試験デバイスに印加することができる。この結果として、被試験デバイスの動作に支障が生ずるのを防止することができるという効果がある。
また、本発明によれば、抵抗に流れる電流が長時間に亘って保護回路にバイパスされることがないため、保護回路での発熱を低減することができる。これにより、電子部品の高密度実装が可能になるとともに、微少電流を安定して測定することが可能となる効果がある。更に、電源の定格電力も削減することができるため、直流試験装置を含めた半導体試験装置の小型化・低コスト化を実現することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による直流試験装置及び半導体試験装置について詳細に説明する。
【００１６】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による直流試験装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の直流試験装置１は、電圧発生回路１１（電圧印加部）、誤差検出回路１２（電圧印加部）、出力アンプ１３（電圧印加部）、上限電流検出回路１４、電流検出回路１５（電流測定部）、電圧バッファ１６（電圧印加部）、アンプ１７（電流測定部）、電流測定回路１８（電流測定部）、電流監視回路１９（監視部）、及びコントローラ２０（制御部）を備えており、被試験デバイス（ＤＵＴ）４０のピンＰ１に所定の電圧ＶＯを印加したときにピンＰ１に流れる負荷電流ＩＬを測定するＶＦＩＭ試験が可能な装置である。
【００１７】
尚、本実施形態の直流試験装置１は、ＤＵＴ４０に試験信号を印加して得られる信号に基づいてＤＵＴ４０のパス／フェイルの試験を行う半導体試験装置に複数設けられているものとする。また、直流試験装置１の各々に設けられているコントローラ２０は、半導体試験装置に設けられて半導体試験装置の動作を統括して制御するシステムコントローラ３０に接続されているとする。
【００１８】
電圧発生回路１１は、ＤＵＴ４０のピンＰ１に印加される電圧を電圧ＶＯにする目標電圧を出力する。誤差検出回路１２は、電圧発生回路１１からの目標電圧と、電圧バッファ１６から出力される実電圧（ＤＵＴ４０のピンＰ１に実際に現れている電圧）との差を示す誤差信号を求めて出力する。尚、誤差検出回路１２には上限電流検出回路１の検出結果も入力されており、この検出結果に基づいて所定の上限電流以上の負荷電流ＩＬがＤＵＴ４０に流れないように負荷電流ＩＬを減ずる誤差信号を出力する。
【００１９】
出力アンプ１３は、誤差検出回路１２から出力される誤差信号を所定の増幅率で増幅して出力する。上限電流検出回路１４は、出力アンプ１３から出力される電流を検出して電圧に変換する電流検出抵抗１４ａと、電流検出抵抗１４ａで変換された電圧を増幅する電圧増幅器１４ｂとを備えており、電圧増幅器１４ｂの出力を誤差検出回路１２にフィードバックすることにより、所定の上限電流以上の負荷電流ＩＬがＤＵＴ４０に流れないように保護する回路である。尚、詳細は後述するが、電圧増幅器１４ｂの出力は電流監視回路１９にも入力されている。
【００２０】
電流検出回路１５は、上限電流検出回路１４を介して出力アンプ１３とＤＵＴ４０との間に設けられており、ＤＵＴ４０に流れる負荷電流ＩＬを検出する。ここで、図１に示す通り、電流検出回路１５は、上限電流検出回路１４を介して出力アンプ１３の出力端に接続される接続点Ｃ１と、ＤＵＴ４０のピンＰ１に接続される接続点Ｃ２との間に、抵抗２１ａ及びスイッチ２２ａからなる回路、抵抗２１ｂ及びスイッチ２２ｂからなる回路、及び抵抗２１ｃ及びスイッチ２２ｃからなる回路が並列に接続されている。
【００２１】
抵抗２１ａ〜２１ｃは、電流検出回路１５に流れる負荷電流ＩＬを検出して電圧に変換するための抵抗であって各々の抵抗値が異なるように設定されている。具体的には、抵抗２１ａの抵抗値は抵抗２１ｂの抵抗値よりも小さく設定され、抵抗２１ｂの抵抗値は抵抗２１ｃの抵抗値よりも小さく設定されている。スイッチ２２ａ〜２２ｃのオン状態・オフ状態を切り替えて、接続点Ｃ１，Ｃ２間に介在する抵抗を変えることにより、負荷電流ＩＬの測定レンジを切り替えることができる。
【００２２】
例えば、スイッチ２２ａ〜２２ｃのうちのスイッチ２２ａのみをオン状態にすれば最大電流が２Ａ（アンペア）である第１測定レンジに切り替えることができる。また、例えばスイッチ２２ａ〜２２ｃのうちのスイッチ２２ｂのみをオン状態にすれば最大電流が２００μＡである第２測定レンジに切り替えることができ、スイッチ２２ｃのみをオン状態にすれば最大電流が２０μＡである第３測定レンジに切り替えることができる。
【００２３】
抵抗２１ａ〜２１ｃの一方の端部は、接続点Ｃ２及びアンプ１７の反転入力端にそれぞれ接続されている。これに対し、抵抗２１ａ〜２１ｃの他方の端部はスイッチ２２ａ〜２２ｃにそれぞれ接続されているとともにスイッチ２３ａ〜２３ｃにそれぞれ接続されている。スイッチ２３ａ〜２３ｃは、スイッチ２２ａ〜２２ｃと連動してそれぞれオン状態・オフ状態になって、抵抗２１ａ〜２１ｃの他方の端部とアンプ１７の非反転入力端との間を短絡・開放する。尚、接続点Ｃ１とアンプ１７の非反転入力端との間には、抵抗２４が接続されている。
【００２４】
また、接続点Ｃ１，Ｃ２の間には、２つのダイオード２５ａ，２５ｂが直列接続された第１バイパス回路と、第１バイパス回路とは整流方向が反対になるように２つのダイオード２５ｃ，２５ｄが直列接続された第２バイパス回路とが並列接続されてなる保護回路２５が設けられている。この保護回路２５は、接続点Ｃ１，Ｃ２の間に介在する抵抗２１ａ〜２１ｃの何れかに流れる負荷電流ＩＬがその抵抗によって定まる測定レンジの最大電流を超過する場合に、第１又は第２バイパス回路をなすダイオードがオン状態になってその抵抗に流れる負荷電流ＩＬをバイパスすることにより、その抵抗を保護するものである。
【００２５】
ここで、ダイオード２５ａ，２５ｂの各々がオン状態になる電圧閾値をＶｔｈとすると、保護回路２５は、ダイオード２５ａ，２５ｂが直列接続された第１バイパス回路を備えているため接続点Ｃ１，Ｃ２間の電圧は２×Ｖｔｈ以上にはならない。このため、上述した第１〜第３測定レンジの各々で電流測定が正しく行われるようにするためには、第１〜第３測定レンジの各々における抵抗２１ａ〜２１ｃの電圧降下（抵抗２１ａ〜２１ｃの抵抗値と負荷電流ＩＬとの積）が２×Ｖｔｈよりも十分小さくなるように、抵抗２１ａ〜２１ｃの抵抗値を設定する必要がある。
【００２６】
尚、接続点Ｃ１，Ｃ２の間に介在する抵抗２１ａ〜２１ｃの電圧降下は、その抵抗の抵抗値とその抵抗を流れる電流との積によって定まる。このため、保護回路２５は、接続点Ｃ１，Ｃ２の間に介在する抵抗の電圧降下が所定の電圧値以上になった場合に、その抵抗に流れる負荷電流ＩＬをバイアスするものであると言うこともできる。尚、ここでは、保護回路２５が４つのダイオード２５ａ〜２５ｄを備える場合を例に挙げるが、保護回路２５が備えるダイオードの数は制限されない。また、ダイオード２５ａ〜２５ｄ以外にも、整流作用を有して接続点Ｃ１，Ｃ２間の電圧を所定の電圧値にクランプすることができる電子素子（例えば、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor：金属酸化膜半導体）をダイオードのように使用した素子）を用いることもできる。
【００２７】
電圧バッファ１６は、その入力端がＤＵＴ４０のピンＰ１に接続されており、ピンＰ１に実際に現れている電圧を誤差検出回路１２にフィードバックする。アンプ１７は、電流検出回路１５に設けられた抵抗２１ａ〜２１ｃの何れかで変換された電圧を所定の増幅率で増幅する。電流測定回路１８は、アンプ１７で増幅された電圧を測定することにより、ＤＵＴ４０に流れる負荷電流ＩＬを測定する。
【００２８】
電流監視回路１９は、上限電流検出回路１４の出力を入力としており、負荷電流ＩＬが所定の閾値を越えたか否かを監視してその監視結果を示す信号Ｓ１をコントローラ２０に出力する。具体的に、電流監視回路１９は、上限電流検出回路１４の出力と比較電圧（Ｖ１）とを比較する比較器１９ａと、上限電流検出回路１４の出力と比較電圧（−Ｖ１）とを比較する比較器１９ｂと、一端が電源に接続されるとともに他端が比較器１９ａ，１９ｂの出力端に接続された抵抗１９ｃとを備える。かかる構成の電流監視回路１９は、上限電流検出回路１４の出力が比較電圧（±Ｖ１）の範囲内である場合には「Ｈ（ハイ）」レベルの信号Ｓ１を出力し、比較電圧（±Ｖ１）の範囲外である場合には「Ｌ（ロー）」レベルの信号Ｓ１を出力する。
【００２９】
ここで、電流監視回路１９で用いられる比較電圧（±Ｖ１）は、保護回路２５に設けられた第１バイパス回路及び第２バイパス回路のダイオード２５ａ〜２５ｄがオン状態になるときに、上限電流検出回路１４から出力される電圧よりも低い所定の電圧に設定される。これにより、負荷電流ＩＬが比較電圧（±Ｖ１）で規定される電流値（所定の閾値）を越えたか否かを監視することができる。
【００３０】
コントローラ２０は、電流検出回路１５に設けられたスイッチ２２ａ〜２２ｃ及びスイッチ２３ａ〜２３ｃのオン状態・オフ状態をシステムコントローラ３０からの制御信号に基づいて制御することにより、測定レンジの切り替えを行う。また、電流監視回路１９からの信号Ｓ１に応じて、接続点Ｃ１，Ｃ２の間に介在する抵抗値が小さくなるように電流検出回路１５を制御する。具体的には、電流監視回路１９から「Ｌ」レベルの信号Ｓ１が出力された場合には、接続点Ｃ１，Ｃ２の間に抵抗２１ａ〜２１ｃのうちの２つ以上の抵抗が並列に介在するように、スイッチ２２ａ〜２２ｃ及びスイッチ２３ａ〜２３ｃのオン状態・オフ状態の制御を行う。また、電流監視回路１９からの信号Ｓ１が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変化した場合には、接続点Ｃ１，Ｃ２の間に介在する抵抗値を元の値に戻す制御を行う。
【００３１】
例えば、スイッチ２２ｃのみがオン状態にあって接続点Ｃ１，Ｃ２の間に抵抗２１ｃのみが介在している場合に、電流監視回路１９から「Ｌ」レベルの信号Ｓ１が出力されたときには、コントローラ２０は、抵抗値が最も小さい抵抗２１ａに接続されたスイッチ２２ａもオン状態にすることで接続点Ｃ１，Ｃ２の間に介在する抵抗値を小さくする。また、スイッチ２２ａ，２２ｃがオン状態にあって接続点Ｃ１，Ｃ２の間に抵抗２１ａ，２１ｃが並列して介在している場合に、電流監視回路１９から「Ｈ」レベルの信号Ｓ１が出力されたときには、コントローラ２０は、スイッチ２２ａをオフ状態にして接続点Ｃ１，Ｃ２の間に抵抗２１ｃのみが介在している状態にすることで抵抗値を元の値に戻す。
【００３２】
ここで、コントローラ２０は、電流監視回路１９から「Ｌ」レベルの信号Ｓ１が出力されてから所定時間（第１時間）経過後に、上記の接続点Ｃ１，Ｃ２の間に介在する抵抗値を小さくする制御を行う。また、電流監視回路１９から「Ｈ」レベルの信号Ｓ１が出力されてから所定時間（第２時間）経過後に、上記の接続点Ｃ１，Ｃ２の間に介在する抵抗値を元に戻す制御を行う。これは、ＤＵＴ４０が容量成分や誘導成分を有する場合において、過渡状態で生ずる負荷電流ＩＬの急激な変動の影響を排除するためである。尚、上記の第１時間及び第２時間は、同じであっても異なっていても良い。
【００３３】
また、コントローラ２０は、電流検出回路１５に設けられたスイッチ２２ａ〜２２ｃ及びスイッチ２３ａ〜２３ｃの制御状況をシステムコントローラ３０に通知する。これは、接続点Ｃ１，Ｃ２に複数の抵抗が接続されている間はＤＵＴ４０に流れる負荷電流ＩＬの正しい測定ができないため、その間に測定された電流値を測定結果から除外させるために制御情報をシステムコントローラ３０に通知する。
【００３４】
次に、本実施形態の直流試験装置１の動作について説明する。尚、以下の説明では、電流監視回路１９に設定される比較電圧（±Ｖ１）が±１５０ｍＡの負荷電流ＩＬに相当する電圧に設定されるとする。また、初期状態では、電流検出回路１５に設けられたスイッチ２２ｃ，２３ｃがオン状態に設定され、他のスイッチ２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂはオフ状態に設定されており、電流監視回路１９からの信号Ｓ１に応じてコントローラ２０がスイッチ２２ａのオン状態・オフ状態を制御するものとする。更に、コントローラ２０がスイッチ２２ａをオン状態にするまでの時間（第１時間）が１００ｍｓｅｃに、スイッチ２２ａをオフ状態にするまでの時間（第２時間）が３００ｍｓｅｃにそれぞれ設定されているものとする。
【００３５】
図２は、本発明の第１実施形態による直流試験装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。いま、電圧発生回路１１からの目標電圧が誤差検出回路１２に入力されて電圧バッファ１６からの実電圧との差を示す誤差信号が求められ、この誤差信号が出力アンプ１３で増幅されることにより、ＤＵＴ４０のピンＰ１に電圧ＶＯが印加されているとする。このとき、負荷電流ＩＬは、出力アンプ１３から上限電流検出回路１４及び接続点Ｃ１，Ｃ２の間に介在された抵抗２１ｃを順に介してＤＵＴ４０のピンＰ１に流れ込む。
【００３６】
ここで、図２に示す通り、負荷電流ＩＬが１０μＡから３Ａに急激に増加し、また３Ａから１０μＡに急激に減少する場合について考える。尚、負荷電流ＩＬは上限電流検出回路１４で常時検出されており、この検出結果に応じた電圧が電流監視回路１９に入力されている。
【００３７】
まず、負荷電流ＩＬが１０μＡから急激に増加して上限電流検出回路１４の出力が１５０ｍＡの負荷電流ＩＬに相当する比較電圧（Ｖ１）を越えたとすると、電流監視回路１９からコントローラ２０に対して「Ｌ」レベルの信号Ｓ１が出力される。コントローラ２０は、この信号Ｓ１が入力されてから１００ｍｓｅｃ経過した後に電流検出回路１５のスイッチ２２ａをオン状態に制御する（図２参照）。かかる制御によって、接続点Ｃ１，Ｃ２の間には抵抗２１ａ，２１ｃが並列に介在して接続点Ｃ１，Ｃ２の間の抵抗値が小さくなる。これにより、負荷電流ＩＬは、抵抗２１ａ，２１ｃを流れることになるため、負荷電流ＩＬが３Ａ程度になっても保護回路２５にバイパスされることはない。
【００３８】
次に、負荷電流ＩＬが３Ａから急激に減少して上限電流検出回路１４の出力が１５０ｍＡの負荷電流ＩＬに相当する比較電圧（Ｖ１）以下になると、電流監視回路１９からコントローラ２０に対して「Ｈ」レベルの信号Ｓ１が出力される。コントローラ２０は、この信号Ｓ１が入力されてから３００ｍｓｅｃ経過した後に電流検出回路１５のスイッチ２２ａをオフ状態に制御する（図２参照）。かかる制御によって、接続点Ｃ１，Ｃ２の間には抵抗２１ｃのみが介在することになり、接続点Ｃ１，Ｃ２の間の抵抗値は元に戻される。
【００３９】
以上説明した本実施形態の直流試験装置１は、ＤＵＴ４０に流れる負荷電流ＩＬが所定の閾値を越えた否かを電流監視回路１９で監視し、閾値を越えた場合にはコントローラ２０が接続点Ｃ１，Ｃ２の間の抵抗値を小さくする制御を行っているため、保護回路２５に設けられたダイオード２５ａ〜２５ｄがオン状態になることはない。このため、安定した一定の電圧をＤＵＴ４０に印加することができ、ＤＵＴ４０の動作に支障が生ずるのを防止することができる。
【００４０】
また、保護回路２５に設けられたダイオード２５ａ〜２５ｄが長時間に亘ってオン状態になることがないため、ダイオードの損失による発熱を低減することができる。これにより、電子部品の高密度実装が可能になるとともに、微少電流を安定して測定することが可能となる。更に、電源の定格電力も削減することができるため、直流試験装置１を含めた半導体試験装置の小型化・低コスト化を実現することができる。
【００４１】
〔第２実施形態〕
図３は、本発明の第２実施形態による直流試験装置の要部構成を示すブロック図である。図３に示す直流試験装置２は、図１に示す直流試験装置１に電流監視回路５１を追加した構成である。電流監視回路５１は、アンプ１７の出力を入力としており、電流検出回路１５で検出される電流（抵抗２１ａ〜２１ｃに流れる電流）を監視してその監視結果を示す信号Ｓ２をコントローラ２０に出力する。
【００４２】
具体的に、電流監視回路５１は、アンプ１７の出力と比較電圧（Ｖ２）とを比較する比較器５１ａと、アンプ１７の出力と比較電圧（−Ｖ２）とを比較する比較器５１ｂと、一端が電源に接続されるとともに他端が比較器５１ａ，５１ｂの出力端に接続された抵抗５１ｃとを備える。かかる構成の電流監視回路５１は、アンプ１７の出力が比較電圧（±Ｖ２）の範囲内である場合には「Ｈ」レベルの信号Ｓ２を出力し、比較電圧（±Ｖ２）の範囲外である場合には「Ｌ」レベルの信号Ｓ２を出力する。
【００４３】
ここで、電流監視回路５１で用いられる比較電圧（±Ｖ２）は、例えば電流検出回路１５設けられた抵抗２１ａ〜２１ｃで規定される測定レンジにおける最大電流に応じた所定の電圧に設定される。例えば、測定レンジの最大電流が２０μＡである場合には、比較電圧（Ｖ２）は、その２００％の電流（４０μＡ）に応じた電圧に設定される。この電流監視回路５１を設けることにより、接続点Ｃ１，Ｃ２の間に介在する抵抗値を小さくする制御を行うための閾値と、接続点Ｃ１，Ｃ２の間に介在する抵抗値を元に戻す制御を行うための閾値とを異なる値に設定することができる。
【００４４】
次に、本実施形態の直流試験装置２の動作について説明する。尚、以下の説明では、電流監視回路１９に設定される比較電圧（±Ｖ１）が±１５０ｍＡの負荷電流ＩＬに相当する電圧に設定され、電流監視回路５１に設定される比較電圧（±Ｖ２）が、±４０μＡ（最大電流が２０μＡである測定レンジの２００％の電流）に設定されるとする。また、第１実施形態と同様に、初期状態では電流検出回路１５に設けられたスイッチ２２ｃ，２３ｃがオン状態に設定され、他のスイッチ２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂはオフ状態に設定されており、電流監視回路１９からの信号Ｓ１に応じてコントローラ２０がスイッチ２２ａのオン状態・オフ状態を制御するものとする。更に、コントローラ２０がスイッチ２２ａをオン状態にするまでの時間（第１時間）が１００ｍｓｅｃに、スイッチ２２ａをオフ状態にするまでの時間（第２時間）が３００ｍｓｅｃにそれぞれ設定されているものとする。
【００４５】
図４は、本発明の第２実施形態による直流試験装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。第１実施形態と同様に、ＤＵＴ４０のピンＰ１に電圧ＶＯが印加されており、負荷電流ＩＬが出力アンプ１３から上限電流検出回路１４及び接続点Ｃ１，Ｃ２の間に介在された抵抗２１ｃを順に介してＤＵＴ４０のピンＰ１に流れ込んでいる。この状態で、図４に示す通り、負荷電流ＩＬが１０μＡから３Ａに急激に増加し、また３Ａから１０μＡに急激に減少する場合について考える。
【００４６】
負荷電流ＩＬが１０μＡから急激に増加した場合には、まず電流監視回路５１において、アンプ１７の出力が４０μＡの電流に相当する比較電圧（Ｖ２）を越えたことが検出されて電流監視回路５１からコントローラ２０に対して「Ｌ」レベルの信号Ｓ２が出力される。次いで、電流監視回路１９において、上限電流検出回路１４の出力が１５０ｍＡの負荷電流ＩＬに相当する比較電圧（Ｖ１）を越えたことが検出されて電流監視回路１９からコントローラ２０に対して「Ｌ」レベルの信号Ｓ１が出力される。このように、負荷電流ＩＬが１０μＡから急激に増加した場合には、図４に示す通り、電流監視回路５１からの「Ｌ」レベルの信号Ｓ２が出力された後に電流監視回路１９から「Ｌ」レベルの信号Ｓ１が出力される。
【００４７】
コントローラ２０は、信号Ｓ１よりも先に「Ｌ」レベルに変化した信号Ｓ２が入力されてから１００ｍｓｅｃ経過した後に電流検出回路１５のスイッチ２２ａをオン状態に制御する（図４参照）。かかる制御によって、接続点Ｃ１，Ｃ２の間には抵抗２１ａ，２１ｃが並列に介在して接続点Ｃ１，Ｃ２の間の抵抗値が小さくなる。これにより、負荷電流ＩＬは、抵抗２１ａ，２１ｃを流れることになるため、負荷電流ＩＬが３Ａ程度になっても保護回路２５にバイパスされることはない。
【００４８】
これに対し、負荷電流ＩＬが３Ａから急激に減少した場合には、まず電流監視回路１９において、上限電流検出回路１４の出力が１５０ｍＡの負荷電流ＩＬに相当する比較電圧（Ｖ１）以下になったことが検出されて電流監視回路１９からコントローラ２０に対して「Ｈ」レベルの信号Ｓ１が出力される。次に、電流監視回路５１において、アンプ１７の出力が４０μＡの電流に相当する比較電圧（Ｖ２）以下になったことが検出されて電流監視回路５１からコントローラ２０に対して「Ｈ」レベルの信号Ｓ２が出力される。
【００４９】
このように、負荷電流ＩＬが３Ａから急激に減少した場合には、図４に示す通り、電流監視回路１９から「Ｈ」レベルの信号Ｓ１が出力された後で電流監視回路５１からの「Ｈ」レベルの信号Ｓ２が出力される。このため、コントローラ２０は、第１実施形態と同様に、「Ｈ」レベルの信号Ｓ１が入力されてから３００ｍｓｅｃ経過した後に電流検出回路１５のスイッチ２２ａをオフ状態に制御する（図４参照）。かかる制御によって、接続点Ｃ１，Ｃ２の間には抵抗２１ｃのみが介在することになり、接続点Ｃ１，Ｃ２の間の抵抗値は元に戻される。
【００５０】
以上説明した直流試験装置２では、ＤＵＴ４０に流れる負荷電流ＩＬに対して異なる閾値を２つ設定し、何れかの閾値を越えたか否かを電流監視回路１９，５１で監視しているため、負荷電流ＩＬに対する閾値を１つのみ設定する直流試験装置１よりも早い段階で電流検出回路１５に設けられたスイッチの制御を行うことができる。尚、本実施形態においても、負荷電流ＩＬが閾値を越えたときに接続点Ｃ１，Ｃ２の間の抵抗値を小さくする制御を行っているため、保護回路２５に設けられたダイオード２５ａ〜２５ｄがオン状態になることはなく、安定した一定の電圧をＤＵＴ４０に印加することができ、ＤＵＴ４０の動作に支障が生ずるのを防止することができる。
【００５１】
また、本実施形態においても、保護回路２５に設けられたダイオード２５ａ〜２５ｄが長時間に亘ってオン状態になることがないため、ダイオードの損失による発熱を低減することができる。これにより、電子部品の高密度実装が可能になるとともに、微少電流を安定して測定することが可能となる。更に、電源の定格電力も削減することができるため、直流試験装置１を含めた半導体試験装置の小型化・低コスト化を実現することができる。
【００５２】
以上、本発明の実施形態による直流試験装置及び半導体試験装置について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、接続点Ｃ１，Ｃ２との間に、抵抗２１ａ及びスイッチ２２ａからなる回路、抵抗２１ｂ及びスイッチ２２ｂからなる回路、及び抵抗２１ｃ及びスイッチ２２ｃからなる回路が並列に接続されている場合を例に挙げて説明した。しかしながら、これらの回路に加えてスイッチのみからなる回路を並列に接続し、電流監視回路１９，５１の監視結果に応じて、コントローラがこのスイッチのオン状態・オフ状態を制御しても良い。
【００５３】
また、上述した実施形態では、ＶＦＩＭ試験が可能である直流試験装置１，２について説明したが、本発明の直流試験装置はＶＦＶＭ試験を行う場合にも用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態による直流試験装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態による直流試験装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態による直流試験装置の要部構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態による直流試験装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】ＶＦＩＭ試験が可能な従来の直流試験装置の要部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５５】
１，２            直流試験装置
１１              電圧発生回路
１２              誤差検出回路
１３              出力アンプ
１５              電流検出回路
１６              電圧バッファ
１７              アンプ
１８              電流測定回路
１９              電流監視回路
２０              コントローラ
２１ａ〜２１ｃ    抵抗
２５              保護回路
４０              ＤＵＴ
５１              電流監視回路
Ｓ１，Ｓ２        信号
【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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