(57)【要約】【課題】高電流レンジでの充電時間をできる限り長くすることにより、セトリング特性の向上を図ることを目的とする。【解決手段】入力した電圧を増幅して出力する出力アンプ４とＤＵＴ２との間に並列に配置される抵抗値が夫々異なる複数の抵抗５Ａ〜５Ｅと、ＤＵＴ２の容量に基づいて、抵抗５Ａ〜５Ｅから１の抵抗を選択する抵抗選択部２５と、出力アンプ４の出力電圧を制限する電流制限部９と、抵抗５Ａ〜５Ｅから１の抵抗を選択的に接続する第１のスイッチＳＷ１の切り替え制御を行なう手段であって、電流制限部９が出力アンプ４の出力電圧を制限しているときに、抵抗選択部２５が選択した抵抗を接続するように第１のスイッチＳＷ１の切り替え制御を行なうスイッチ制御部２６と、を備えている。【選択図】  図１
2009210369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力した電圧を増幅して出力する増幅器と被試験デバイスとの間に並列に配置される抵抗値が夫々異なる複数の抵抗と、
前記被試験デバイスの容量に基づいて、前記複数の抵抗から１の抵抗を選択する抵抗選択手段と、
前記増幅器の出力電圧を制限する電流制限手段と、
前記複数の抵抗のうち何れか１つの抵抗を選択的に接続するスイッチの切り替え制御を行なう手段であって、前記電流制限手段が前記増幅器の出力電圧を制限しているときに、前記抵抗選択手段が選択した抵抗を接続するように前記スイッチの切り替え制御を行なうスイッチ制御手段と、
を備えたこと、を特徴とする半導体試験装置。
【請求項２】
前記被試験デバイスの電圧を測定する電圧測定手段と、
前記被試験デバイスに流れる電流を測定する電流測定手段と、
前記電圧測定手段が測定した前記被試験デバイスの電圧の変化量と前記電流測定手段が測定した前記被試験デバイスに流れる電流の値とに基づいて、前記被試験デバイスの容量を算出する容量算出手段と、を備え、
前記抵抗選択手段は、前記容量算出手段が算出した前記被試験デバイスの容量に基づいて、前記複数の抵抗のうち何れか１つの抵抗を選択すること、を特徴とする請求項１記載の半導体試験装置。
【請求項３】
前記各抵抗の夫々に適した被試験デバイスの容量の値に関する情報を記憶した記憶手段を備え、
前記抵抗選択手段は、前記容量算出手段が算出した前記被試験デバイスの容量と前記記憶手段に記憶されている前記情報とに基づいて、前記複数の抵抗のうち何れか１つの抵抗を選択すること、を特徴とする請求項２記載の半導体試験装置。
【請求項４】
前記被試験デバイスに流れる電流を測定する電流測定手段と、
前記電流測定手段が測定している測定電流値と予め設定された閾値とを比較判定する比較判定手段と、を備え、
前記スイッチ制御手段は、前記比較判定手段が、前記測定電流値が前記閾値を下回ったと判定したときに、前記抵抗選択手段が選択した抵抗から元の抵抗に接続を切り替えるように制御すること、を特徴とする請求項１記載の半導体試験装置。
【請求項５】
出力電圧を増幅する増幅器と被試験デバイスとの間に設けられる抵抗値の異なる複数の抵抗のうち、抵抗値の最も高い抵抗に接続した状態で、前記被試験デバイスに電圧を印加する電圧印加ステップと、
前記被試験デバイスの電圧の変化量と前記被試験デバイスに流れる電流の値とに基づいて、前記被試験デバイスの容量を算出する容量算出ステップと、
算出した前記被試験デバイスの容量に基づいて、前記複数の抵抗のうち何れか１つの抵抗を選択する抵抗選択ステップと、
前記増幅器の出力電圧が制限された状態で、前記抵抗値の最も高い抵抗から、前記抵抗選択ステップで選択された抵抗に接続を切り替える切り替えステップと、
前記増幅器の出力電圧の制限が解除されたときに、前記選択された抵抗から前記抵抗値の最も高い抵抗に接続を切り替える復帰ステップと、
を有すること、を特徴とする半導体試験方法。
【請求項６】
出力電圧を増幅する増幅器と被試験デバイスとの間に設けられる抵抗値の異なる複数の抵抗のうち、抵抗値の最も高い抵抗に接続した状態で、前記被試験デバイスに電圧を印加する電圧印加ステップと、
前記被試験デバイスの電圧の変化量と前記被試験デバイスに流れる電流の値とに基づいて、前記被試験デバイスの容量を算出する容量算出ステップと、
算出した前記被試験デバイスの容量に基づいて、前記複数の抵抗のうち何れか１つの抵抗を選択する抵抗選択ステップと、
前記増幅器の出力電圧が制限された状態で、前記抵抗値の最も高い抵抗から、前記抵抗選択ステップで選択された抵抗に接続を切り替える切り替えステップと、
前記被試験デバイスに流れる電流の値が予め設定された電流値以下となったときに、前記選択された抵抗から前記抵抗値の最も高い抵抗に接続を切り替える復帰ステップと、
を有すること、を特徴とする半導体試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体試験装置および半導体試験方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣやＬＳＩ等の半導体の試験を行なうための半導体試験装置としては、例えば特許文献１に示されるようなものがある。半導体試験装置は、電源装置からＤＵＴ（Device Under Test）に電圧や電流の印加及び測定を行なうことにより良否判定を行なうものである。図５に、電圧電流の印加測定を行なう方式の一例を示す。
【０００３】
図中において、ＤＣモジュール１０１はＤＵＴ１０２の良否判定試験を行なうための機構であり、図示しないテスタ本体に設けられる。ＤＣモジュール１０１にはＤＵＴ１０２を接離可能な構成となっており、多種類のＤＵＴ１０２の試験を行なうことが可能になっている。ＤＣモジュール１０１は、電圧出力部１０３と出力アンプ１０４と抵抗群１０５と電流測定用アンプ１０６と電圧測定用アンプ１０７と電流電圧測定部１０８と電流制限部１０９と基準電圧出力部１１０と第１のスイッチＳＷ１０１と第２のスイッチＳＷ１０２とを備えて概略構成している。
【０００４】
出力アンプ１０４は電圧出力部１０３により設定された電圧を増幅して出力する。抵抗群１０５は夫々抵抗値の異なる複数の抵抗からなり、ＤＵＴ１０２の試験内容によって、第１のスイッチＳＷ１０１により何れか１つの抵抗が選択的に接続される。例えば、ＤＵＴ１０２に対して高電流の試験を行なうときには、抵抗値の低い抵抗（高電流レンジ：流れる電流が大きい抵抗）に切り替えられ、高分解能の試験を行なうときには、抵抗値の高い抵抗（低電流レンジ：流れる電流が小さい抵抗）に切り替えられる。
【０００５】
抵抗群１０５の出力側は出力アンプ１０４の入力側に接続されて、フィードバックされている構成となっている。電流測定用アンプ１０６は抵抗群１０５間の電位差を検出しており、当該電位差と接続されている抵抗の抵抗値とにより、ＤＵＴ１０２の電流測定を行なっている。また、ＤＵＴ１０２の電圧は電圧測定用アンプ１０７により測定している。測定電流（電流測定用アンプ１０６が測定する電流）及び測定電圧（電圧測定用アンプ１０７が測定する電圧）は第２のスイッチＳＷ１０２により、電流電圧測定部１０８に選択的に接続されて、各値がデジタルデータに変換されて出力される。
【０００６】
また、ＤＣモジュール１０１は、電流制限機能を備えている。電流制限機能は、試験対象であるＤＵＴ１０２に対して過剰な負荷が印加されることを回避するために、印加電流の制限を図る機能であり、通常の半導体試験装置には備えられているものである。このために、電流測定用アンプ１０６が検出している電圧が設定された閾値を超過している場合、つまりＤＵＴ１０２に対して過剰な電流が流れている場合には、電流制限機能が作動する。図５においては、基準電圧出力部１１０から出力される電圧と電流測定用アンプ１０６が検出している電圧とを電流制限部１０９が比較している。基準電圧出力部１１０から出力される電圧は設定された閾値であり、電流測定用アンプ１０６が測定している電圧が閾値を超過したときに、電流制限部１０９が出力アンプ１０４の出力電圧を制限するようにしている。
【特許文献１】特開平８−２７１５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年の半導体試験装置の高機能化等に伴い、限られた時間内に多くのＤＵＴの試験を行わなくてはならない。つまり、テスト時間の高速化を図ることにより、セトリング特性向上の実現といった要請が高い。前述した半導体試験装置においては、ＤＵＴ１０２に対しての充電時間がセトリング特性に大きく影響するが、ＤＵＴ１０２の充電時間はＤＵＴ１０２の容量と印加電流とに依存する。半導体試験装置は多種類のＤＵＴの試験を行なうため、大容量のＤＵＴの試験を行なうときには、印加電流を高くすることにより、充電時間の短縮化を図る。
【０００８】
しかし、高分解能で試験を行う場合には、低電流レンジの抵抗を選択して試験を行なう。従って、ＤＵＴ１０２が大容量であり、且つ高分解能の試験を行なうような場合、低電流レンジの抵抗に接続されて試験が行なわれるため、ＤＵＴ１０２の充電に長時間を要することになる。このため、ＤＵＴ１０２の充電を行なうときに、第１のスイッチＳＷ１０１の接続を低電流レンジの抵抗から高電流レンジの抵抗に切り替えて、ＤＵＴ１０２に大きな電流を流して充電を行なった後に、再び高電流レンジから低電流レンジに切り替えるようにすれば、充電時間を短縮化できる。
【０００９】
ただし、低電流レンジから高電流レンジへの切り替えを行なうと、ＤＵＴ１０２に対して過剰な電流負荷が印加されるため、低電流レンジから高電流レンジへの切り替えは、電流制限機能が作動している状態で行わなければならない。電流制限機能は、電流測定用アンプ１０６が検出している電圧と設定された閾値との関係で、作動又は解除が決定される。このため、電流測定用アンプ１０６が検出する電圧が閾値よりも低い場合には、電流制限部１０９が出力アンプ１０４の出力電圧を制限しなくなるため、電流制限機能が解除される。そして、電流制限機能が解除されたときには、ＤＵＴ１０２の保護を図るため、自動的に高電流レンジから低電流レンジに抵抗を切り替える制御がなされるようになっている。
【００１０】
ここで、抵抗群１０５の抵抗に流れる電流は、ＤＵＴ１０２の容量によっても変化する。そして、抵抗群１０５の各抵抗の電流レンジは多様であり、ＤＵＴ１０２の容量に見合わないような極めて高い電流レンジの抵抗が接続されると、当該抵抗の電流レンジよりも流れる電流が小さくなる。そうすると、電流測定用アンプ１０６の検出電圧が低くなることにより、電流制限機能が解除され、自動的に高電流レンジの抵抗から低電流レンジの抵抗に切り替えられてしまうことになる。この場合、電流制限機能が解除されることにより、即時に高電流レンジの抵抗から低電流レンジの抵抗に復帰してしまう。従って、高電流レンジでの充電時間を殆ど確保することができないため、セトリング特性を良好なものにすることができなくなる。
【００１１】
そこで、本発明は、前述した問題に鑑みて、高電流レンジでの充電時間を長く確保することにより、セトリング特性の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の請求項１の半導体試験装置は、入力した電圧を増幅して出力する増幅器と被試験デバイスとの間に並列に配置される抵抗値が夫々異なる複数の抵抗と、前記被試験デバイスの容量に基づいて、前記複数の抵抗のうち何れか１つの抵抗を選択する抵抗選択手段と、前記増幅器の出力電圧を制限する電流制限手段と、前記複数の抵抗から１の抵抗を選択的に接続するスイッチの切り替え制御を行なう手段であって、前記電流制限手段が前記増幅器の出力電圧を制限しているときに、前記抵抗選択手段が選択した抵抗を接続するように前記スイッチの切り替え制御を行なうスイッチ制御手段と、を備えたこと、を特徴とする。
【００１３】
請求項１の半導体試験装置によれば、抵抗選択手段が被試験デバイス（ＤＵＴ）の容量に基づいて抵抗を選択しているため、ＤＵＴの容量に見合った最適な抵抗を接続させることができる。ＤＵＴに対して短時間で充電を行なうときには、高電流レンジの抵抗を選択して充電を行なうが、ＤＵＴの容量に見合った最適な抵抗を選択できるため、極端に高い電流レンジの抵抗が選択されることがなく、電流制限機能が解除されることがなくなる。このため、低電流レンジの抵抗に即時に復帰することがなく、高電流レンジでの充電時間を十分に確保することができるようになる。
【００１４】
本発明の請求項２の半導体試験装置は、請求項１記載の半導体試験装置において、前記被試験デバイスの電圧を測定する電圧測定手段と、前記被試験デバイスに流れる電流を測定する電流測定手段と、前記電圧測定手段が測定した前記被試験デバイスの電圧の変化量と前記電流測定手段が測定した前記被試験デバイスに流れる電流の値とに基づいて、前記被試験デバイスの容量を算出する容量算出手段と、を備え、前記抵抗選択手段は、前記容量算出手段が算出した前記被試験デバイスの容量に基づいて、前記複数の抵抗のうち何れか１つの抵抗を選択すること、を特徴とする。
【００１５】
請求項２の半導体試験装置によれば、容量算出手段がＤＵＴの容量を実測し、当該容量に基づいて抵抗選択手段が抵抗の選択を行なっているため、実際に接続されているＤＵＴに応じて最適な抵抗を選択することができる。
【００１６】
本発明の請求項３の半導体試験装置は、請求項２記載の半導体試験装置において、前記各抵抗の夫々に適した被試験デバイスの容量の値に関する情報を記憶した記憶手段を備え、前記抵抗選択手段は、前記容量算出手段が算出した前記被試験デバイスの容量と前記記憶手段に記憶されている前記情報とに基づいて、前記複数の抵抗のうち何れか１つの抵抗を選択すること、を特徴とする。
【００１７】
請求項３の半導体試験装置によれば、多種類のＤＵＴの容量に対応する抵抗の値を予め計測しておき、これを記憶手段に記憶させておくことにより、実測したＤＵＴの容量と記憶手段に記憶されている情報とに基づいて、最適な抵抗値を選択することができる。
【００１８】
本発明の請求項４の半導体試験装置は、請求項１記載の半導体試験装置において、前記被試験デバイスに流れる電流を測定する電流測定手段と、前記電流測定手段が測定している測定電流値と予め設定された閾値とを比較判定する比較判定手段と、を備え、前記スイッチ制御手段は、前記比較判定手段が、前記測定電流値が前記閾値を下回ったと判定したときに、前記抵抗選択手段が選択した抵抗から元の抵抗に接続を切り替えるように制御すること、を特徴とする。
【００１９】
請求項４の半導体試験装置によれば、ＤＵＴに対しての充電が終了した後に元の電流レンジの抵抗に接続を切り替えるタイミングを、ＤＵＴに流れる電流により決定することができる。通常は、ＤＵＴの保護を図るべく、電流制限機能が解除されたときに元の電流レンジの抵抗に復帰するようにしている。しかし、電流制限機能が解除されるときには、既にＤＵＴに流れる電流は少なくなって安定しており、ＤＵＴに対して過負荷が与えられるおそれが少ないため、電流制限機能の解除と共に元の電流レンジに復帰させる必要性は殆どない。そこで、電流制限機能の解除タイミングではなく、ＤＵＴに流れる電流により、元の電流レンジへの復帰タイミングを決定することにより、高電流レンジでの充電時間をさらに確保することができる。前記の閾値は、元の電流レンジと同じか、又はそれより僅かに高い値に設定することが望ましい。このような値に設定することにより、ＤＵＴに流れる電流が実質的に低電流レンジと同じになるまで、高電流レンジによる充電を行うことができる。
【００２０】
本発明の請求項５の半導体試験方法は、出力電圧を増幅する増幅器と被試験デバイスとの間に設けられる抵抗値の異なる複数の抵抗のうち、抵抗値の最も高い抵抗に接続した状態で、前記被試験デバイスに電圧を印加する電圧印加ステップと、前記被試験デバイスの電圧の変化量と前記被試験デバイスに流れる電流の値とに基づいて、前記被試験デバイスの容量を算出する容量算出ステップと、算出した前記被試験デバイスの容量に基づいて、前記複数の抵抗のうち何れか１つの抵抗を選択する抵抗選択ステップと、前記増幅器の出力電圧が制限された状態で、前記抵抗値の最も高い抵抗から、前記抵抗選択ステップで選択された抵抗に接続を切り替える切り替えステップと、前記増幅器の出力電圧の制限が解除されたときに、前記選択された抵抗から前記抵抗値の最も高い抵抗に接続を切り替える復帰ステップと、を有すること、を特徴とする。
【００２１】
請求項５の半導体試験方法によれば、実際に接続されているＤＵＴの容量に基づいて、最適な抵抗を選択しているため、高電流レンジによるＤＵＴの充電時間を十分に確保することができ、セトリング特性の向上を図ることができる。
【００２２】
本発明の請求項６の半導体試験方法は、出力電圧を増幅する増幅器と被試験デバイスとの間に設けられる抵抗値の異なる複数の抵抗のうち、抵抗値の最も高い抵抗に接続した状態で、前記被試験デバイスに電圧を印加する電圧印加ステップと、前記被試験デバイスの電圧の変化量と前記被試験デバイスに流れる電流の値とに基づいて、前記被試験デバイスの容量を算出する容量算出ステップと、算出した前記被試験デバイスの容量に基づいて、前記複数の抵抗のうち何れか１つの抵抗を選択する抵抗選択ステップと、前記増幅器の出力電圧が制限された状態で、前記抵抗値の最も高い抵抗から、前記抵抗選択ステップで選択された抵抗に接続を切り替える切り替えステップと、前記被試験デバイスに流れる電流の値が予め設定された電流値以下となったときに、前記選択された抵抗から前記抵抗値の最も高い抵抗に接続を切り替える復帰ステップと、を有すること、を特徴とする。
【００２３】
請求項６の半導体試験方法によれば、高電流レンジの抵抗から低電流レンジの抵抗に切り替えるタイミングを、電流制限機能が解除されたときではなく、被試験デバイスに流れる電流により決定しているため、高電流レンジによる充電時間をさらに確保することができ、よりセトリング特性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、低電流レンジの抵抗から高電流レンジの抵抗に切り替えるときに、半導体試験装置に接続されているＤＵＴの容量に基づいて、複数の電流レンジの抵抗うちから１つの抵抗を選択しているため、高電流レンジによるＤＵＴの充電を行うことができ、且つ電流制限機能が解除されて即時に低電流レンジに復帰することを回避することができる。このため、高電流レンジでの充電時間を十分に確保することができ、セトリング特性が大きく向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。図１において、本発明のＤＣモジュール１はＤＵＴ２の良否判定の試験を行なうために設けられるものである。ＤＣモジュール１の電圧出力部３、出力アンプ４、抵抗群５、電流測定用アンプ６、電圧測定用アンプ７、電流電圧測定部８、電流制限部９、基準電圧出力部１０、第１のスイッチＳＷ１、第２のスイッチＳＷ２については、前述した従来技術と同じであるため、説明を省略する。ＤＣモジュール１は、他に、スイッチ切り替え部１１とＡＤＣ（アナログ・デジタル・コンバータ）１２とを備えている。
【００２６】
図１に示されるように、抵抗群５は抵抗値の異なる５つの抵抗（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ）から構成される。これらのうち、抵抗５Ａが最も抵抗値が高い抵抗であり、順次抵抗が低くなり、抵抗５Ｅが最も抵抗値が低い抵抗であるものとする。抵抗値が高い抵抗が低電流レンジの抵抗であり、抵抗値が低い抵抗が高電流レンジの抵抗である。図１では、５つの抵抗を示しているが、抵抗群５の抵抗の数は適宜変更することができる。ただし、電流レンジの選択の幅及び回路の複雑化の観点から、抵抗の数は５つ程度が好適である。スイッチ切り替え部１１は、抵抗群５の５つの抵抗のうち何れか１つの抵抗を接続する。ＡＤＣ１２は、電流測定用アンプ６の出力側に接続され、電流測定用アンプ６が検出している電圧をアナログデータからデジタルデータに変換する。
【００２７】
制御装置２０は基準電圧設定部２１と電流制限監視部２２と容量算出部２３と記憶部２４と抵抗選択部２５とスイッチ制御部２６とを備えており、ＤＣモジュール１に接続された構成となっている。なお、図１では、制御装置２０を別個独立に設けてＤＣモジュール１に接続しているが、制御装置２０の各部をＤＣモジュール１に備えるものであってもよい。
【００２８】
基準電圧設定部２１は、ＤＣモジュール１の基準電圧出力部１０が設定された電圧を出力するように制御している。電流制限監視部２２は、ＤＣモジュール１のＡＤＣ１２及び基準電圧設定部２１に接続されており、ＡＤＣ１２から出力される電流測定用アンプ６の検出電圧のデータ及び基準電圧のデータを入力する。電流制限監視部２２は、電流測定用アンプ６の検出電圧と基準電圧とを比較することにより、電流制限機能が作動しているか否かの監視を行なっている。検出電圧が基準電圧を超過しているときには、電流制限部９により出力アンプ４の出力制限がされているため、両者の電圧を比較することにより、電流制限機能の作動・解除を認識できる。
【００２９】
容量算出部２３は、電流電圧測定部８及びＡＤＣ１２に接続されており、ＤＵＴ２の電圧及び電流測定用アンプ６の検出電圧を入力している。容量算出部２３は、ＤＵＴ２の電圧とＤＵＴ２に流れている電流とにより、ＤＵＴ２の容量を算出する。なお、ＤＵＴ２に流れる電流は、電流測定用アンプ６の検出電圧と抵抗群５の接続されている抵抗の抵抗値とにより決定される。記憶部２４には、測定対象のＤＵＴの容量と、当該容量に応じた適切な抵抗に関する情報がテーブルとして記憶されている。抵抗選択部２５は、容量算出部２３と記憶部２４とに接続され、容量算出部２３が算出したＤＵＴ２の容量と記憶部２４に記憶されているテーブルの情報とに基づいて、抵抗群５のうちから適切な抵抗を選択する。  
【００３０】
スイッチ制御部２６は、抵抗選択部２５とＤＣモジュール１のスイッチ切り替え部１１とに接続されており、抵抗選択部２５が選択した抵抗に第１のスイッチＳＷ１を切り替えるように、スイッチ切り替え部１１を制御する。また、スイッチ制御部２６は、電流制限監視部２２にも接続されている。ＤＣモジュール１の電流制限機能が作動しているとき、つまり電流制限部９が出力アンプ４の出力を制限しているときには、電流制限監視部２２は、その旨の信号をスイッチ制御部２６に出力する。スイッチ制御部２６は、電流制限監視部２２から電流制限機能が作動している旨の信号を入力している条件下で、抵抗選択部２５が選択した抵抗への切り替え制御を行なう。つまり、電流制限機能が解除されている条件下においては、抵抗の切り替えの許可は行なわれない。
【００３１】
記憶部２４には、抵抗５Ａ〜５Ｅに夫々適したＤＵＴの容量がテーブルとして記憶されている。例えば、ＤＵＴの容量をＣ１〜Ｃ４（Ｃ１＜Ｃ２＜Ｃ３＜Ｃ４とする）としたときに、（Ｃ１未満：抵抗５Ａ、Ｃ１〜Ｃ２：抵抗５Ｂ、Ｃ２〜Ｃ３：抵抗５Ｃ、Ｃ３〜Ｃ４：抵抗５Ｄ、Ｃ４以上：抵抗５Ｅ）のように、テーブルとして情報を記憶している。当該テーブルの値は、予め多種のＤＵＴをＤＣモジュール１に接続して試験を行なうことにより、得ておく。ＤＵＴの容量と抵抗との関連性については、（１）できる限り高い電流レンジの抵抗を選択すること、（２）電流制限機能が解除されるような極めて高い電流レンジの抵抗を選択しないこと、の２つの条件を満足するようにして関連付けられる。なお、ＤＵＴの容量と抵抗との関連付けは、テーブルの形式ではなくとも任意の形式でよい。
【００３２】
前記（１）の条件は、高電流レンジによりＤＵＴ２の充電を行なうことにより、充電時間の短縮化を図るためであり、前記（２）の条件は、電流制限機能が解除されると、即時に第１のスイッチＳＷ１が低電流レンジの抵抗に接続を切り替えてしまい、高電流レンジでの充電を殆ど行なえないためである。従って、前記（１）及び（２）の両者の条件を満足すべく、ＤＵＴの容量に応じて最適な抵抗をテーブルとして記憶しておく。
【００３３】
以上が、概略の構成である。次に、本発明の半導体試験装置を用いてＤＵＴの試験を行うときの動作について説明する。ここでは、ＤＵＴ２は大容量のデバイスであり、高分解能の試験を行なうものとする。従って、抵抗群５のうち初期的に選択されている抵抗は、最も低い電流レンジの抵抗、つまり抵抗５Ａである。
【００３４】
図２は、ＤＵＴ２の電圧値と時間との関係を示すグラフである。時刻ｔ１において、電圧出力部３の制御により出力アンプ４から電圧が出力される。電圧出力が開始されると、電流測定用アンプ６が測定する電圧は徐々に増大する。測定している電圧が基準電圧出力部１０から出力する電圧の閾値を超過したときには、電流制限部９により出力アンプ４の出力電圧が制限される。つまり、電流制限機能が作動する。このときの時刻をｔ２とする。
【００３５】
時刻ｔ２において、第２のスイッチＳＷ２を電圧測定用アンプ７の側に接続する。このとき、容量算出部２３には、電流電圧測定部８からデジタルデータに変換されたＤＵＴ２の電圧が入力されるが、時刻ｔ２から所定時間（Δｔ）にわたって電圧の変化量（ΔＶ）を測定する。当該変化量の測定時間Δｔは、短い時間に設定する。従って、容量算出部２３は、時間Δｔと電圧値の変化量ΔＶと抵抗５Ａに流れている電流値ｉとの３つの値に基づいて、ＤＵＴ２の容量Ｃを算出することができる。つまり、ＤＵＴ２の容量Ｃは、「Ｃ＝ｉ×Δｔ／ΔＶ」の式により、算出できる。これにより、ＤＣモジュール１に接続されている実際のＤＵＴ２の容量Ｃを実測することができる。ここでは、ＤＵＴ２の容量の実測値ＣはＣ３とＣ４との間であるものとする。
【００３６】
測定時間Δｔ（つまり、ｔ３−ｔ２）は、できる限り短い時間に設定することが望ましい。測定時間Δｔは、ＤＵＴ２の容量Ｃを算出するための時間であり、この間は、低電流レンジの抵抗５Ａによる充電が行なわれている。従って、Δｔの間は、高電流レンジでの充電を行うことができず、ＤＵＴ２の充電量は低い。ただし、Δｔを極端に短くすると、ＤＵＴ２の容量Ｃを正確に算出することができなくなるため、算出されるＤＵＴ２の容量Ｃの信頼性を損なわない程度に、Δｔを短い時間に設定するようにする。
【００３７】
時刻ｔ３（＝ｔ２＋Δｔ）において、実測したＤＵＴ２の容量Ｃに基づいて、抵抗群５のうちから選択する抵抗を決定する。このために、抵抗選択部２５は、容量算出部２３が算出した容量Ｃに最適な抵抗を選択するために、記憶部２４を参照する。抵抗選択部２５は、記憶部２４に記憶されているテーブルを参照して、実測したＤＵＴ２の容量Ｃに基づいて、最適な抵抗を選択する。ここでは、ＤＵＴ２の容量の実測値はＣ３とＣ４との間であるため、前記のテーブルの例によれば、選択する抵抗は５Ｄとなる。従って、抵抗選択部２５は、スイッチ制御部２６に抵抗５Ｄを選択した旨の信号を出力し、スイッチ制御部２６は、ＤＣモジュール１のスイッチ切り替え部１１を制御して、第１のスイッチＳＷ１を抵抗５Ｄに接続させる。このときの時刻をｔ４とする。
【００３８】
抵抗選択部２５が選択した抵抗５Ｄは、ＤＵＴ２の容量Ｃの実測値に基づいている。従って、高電流レンジの抵抗ではあるが、ＤＵＴ２の容量に見合った抵抗であるため、電流制限機能が解除されるような高い電流レンジの抵抗を選択することがない。このため、図２に示すように、時刻ｔ４以降、高い電流レンジでＤＵＴ２を充電することができる。そして、低電流レンジに復帰することなく、時刻ｔ４以降、高い電流レンジである抵抗５Ｄによる充電が行なわれる。このため、高電流レンジでの充電時間を十分に確保することができる。
【００３９】
ここで、例えば、図２において、ＤＵＴ２の容量に見合わないような高い電流レンジの抵抗５Ｅが選択されたときには、電流測定用アンプ６の検出電圧は閾値よりも下回り、電流制限機能が解除されてしまう。そうすると、抵抗５Ｅを選択して接続した直後に自動的に抵抗５Ａに復帰してしまうため、図２の破線で示す特性のように、高電流レンジでの充電を殆ど行うことができず、低電流レンジである抵抗５Ａによって充電が行なわれることになり、充電時間に多くの時間を要してしまう。
【００４０】
時刻ｔ４以降、ＤＵＴ２の充電量に応じて、抵抗５Ｄを流れる電流は減少していく。そして、時刻ｔ４から所定時間経過後の時刻ｔ５において、抵抗５Ｄ間の電圧が閾値を下回る。このときに、電流制限機能が解除される。電流制限監視部２２は、ＡＤＣ１２及び基準電圧設定部２１からの入力により、抵抗５Ｄ間の電圧が閾値を下回ったことを認識することができる。このとき、電流制限監視部２２は、スイッチ制御部２６にその旨を出力し、スイッチ制御部２６は、ＤＣモジュール１のスイッチ切り替え部１１を制御して、第１のスイッチＳＷ１の接続を抵抗５Ｄから５Ａに切り替える。これにより、電流制限機能が解除されると共に、電流レンジの切り替えが行なわれて、元の電流レンジである抵抗５Ａに復帰する。そして、高分解能での試験が行なわれる。
【００４１】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態では、ＤＵＴの容量を算出して、その容量に基づいて複数の抵抗から最適な電流レンジの抵抗を決定して接続しているため、抵抗の切り替え直後に即時に低電流レンジの抵抗に復帰することがない。このため、高電流レンジでの充電時間を十分に確保することができるため、セトリング特性が大きく向上する。
【００４２】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図３に示すように、第２の実施形態では、ＤＣモジュール１に電圧比較部３０を備えている。電圧比較部３０は、下限電圧出力部３１と下限電圧コンパレータ３２とを備えている。電圧比較部３０は、入力した電圧が予め設定された電圧の下限値よりも下回っているか否かを比較判定するための手段であり、通常のＤＣモジュールに備えられているものである。通常のＤＣモジュールにおいては、電圧比較部３０は、例えば、入力した電圧が所定範囲内にあるか否かを判定することによるエラー検出用として使用される。図３では、電圧比較部３０は電流測定用アンプ６にのみ接続されているが、任意の箇所に接続されて、電圧を入力することが可能なようになっている。つまり、電圧比較部３０は、本実施形態のために専用に備えたものではなく、通常備えられている電圧比較部を利用したものである。
【００４３】
ここで、図３においては、入力した電圧の下限値のみを比較している。実際の電圧比較部は、電圧の上限値と下限値とを比較するような機能を備えており、入力した電圧が上限値と下限値との間にあるか否かを判定できるようになっている。本実施形態では、入力した電圧が下限値を下回るか否かを判定する対象としているため、上限値の比較機構については、特に図示していない。
【００４４】
電圧比較部３０の下限電圧出力部３１は、予め設定された電圧を出力する。下限電圧コンパレータ３２は、下限電圧出力部３１からの設定電圧と電流測定用アンプ６の検出電圧とを入力して、両者の電圧を比較判定する。そして、検出電圧が設定電圧を下回ったときには、その旨の信号をデジタルデータとしてスイッチ制御部２６に出力する。
【００４５】
前述したように、スイッチ制御部２６は電流制限監視部２２に接続され、電流制限機能が解除されたきには、その旨が入力される。前述した第１の実施形態では、電流制限機能が解除されたときに、第１のスイッチＳＷ１を高電流レンジの抵抗から低電流レンジの抵抗に切り替えていたが、ここでは、電圧比較部３０からの出力により抵抗の切り替えを行なうようにする。つまり、電流制限機能が解除されたか否かにかかわらず、電圧比較部３０から出力されるデータが変化したとき、つまり電流測定用アンプ６の検出電圧が設定電圧よりも低くなったときに、第１のスイッチＳＷ１を制御して、高電流レンジの抵抗から低電流レンジの抵抗に切り替えるようにする。この制御を行なうために、出力アンプ４により電圧の出力が開始され、電流制限機能が作動した後に、第３のスイッチＳＷ３の接続を電圧比較部３０に切り替えるようにする。
【００４６】
前述した第１の実施形態では、低電流レンジの抵抗に復帰するタイミングとしては、電流制限機能が解除されたときとしている。つまり、電流レンジの切り替えは、電流制限機能が作動している条件下で行なっているため、電流制限機能が解除されたときに、高電流レンジの抵抗から低電流レンジの抵抗に切り替えるようにしている。
【００４７】
ただし、電流制限機能の作動・解除により、抵抗の切り替えを行なっているのは、ＤＵＴ２の保護を図るためであり、ＤＵＴ２に対して過負荷が与えられない状況であれば、抵抗の切り替えタイミングを電流制限機能に依存させなくてもよい。つまり、低電流レンジから高電流レンジに抵抗の切り替えがされた直後は、ＤＵＴ２には殆ど電荷が蓄積されていないため、ＤＵＴ２に大きな電流が流れるが、ＤＵＴ２に電荷が蓄積されていくに伴い、流れる電流は次第に少なくなっていく。そして、電流制限機能が解除されるときには、ＤＵＴ２に過負荷を与えるような電流は流れていない。
【００４８】
従って、電流制限機能が解除された後に、さらに高電流レンジの抵抗による充電を続行させたとしても、ＤＵＴ２の保護は十分に図れている。一方、低電流レンジの抵抗に切り替わると、高電流レンジの抵抗による充電と比べて、ＤＵＴ２に対して供給可能な電流は小さくなり、充電時間が長くなる。
【００４９】
そこで、電流制限機能が解除されたときに、低電流レンジの抵抗に復帰させずに、さらに高電流レンジの抵抗による充電を延長するようにすることにより、ＤＵＴ２の充電時間の短縮化を図る。このために、図３の電圧比較部３０を用いて、低電流レンジへの復帰のタイミングを、電流測定用アンプ６の検出電圧が、下限電圧出力部３１が出力する電圧以下になったときとする。下限電圧出力部３１の設定電圧は、抵抗群５のうち最も低い電流レンジの抵抗（抵抗５Ａ）に電流を流したときの電圧とほぼ同じ値か、それよりも僅かに大きい値に設定する。この設定電圧は、復帰先の低電流レンジである抵抗５Ａの間の電圧とほぼ同等の電圧であり、実質的に抵抗５Ａの間の電圧と同視できる。そうすると、復帰先の低電流レンジの抵抗５Ａにかかる電圧とほぼ同じになるまで、高電流レンジの抵抗に接続させておくことができ、高電流レンジでＤＵＴ２をチャージする時間をさらに確保することができる。
【００５０】
図４に示すように、時刻ｔ５において電流制限機能が解除されたとしても、さらに時刻ｔ６（電流測定用アンプ６が測定する電圧が設定電圧を下回る時刻）まで高電流レンジの抵抗による充電を延長させることができるため、より早期にＤＵＴ２の充電を完了させることができる。よって、セトリング特性がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】第１の実施形態における回路構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態における時間と電圧との関係を示すグラフである。
【図３】第２の実施形態における回路構成を示すブロック図である。
【図４】第２の実施形態における時間と電圧との関係を示すグラフである。
【図５】従来方式における回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５２】
１    ＤＣモジュール            ２    ＤＵＴ
５    抵抗群                ５Ａ〜５Ｅ    抵抗
２０    制御装置            ２１    基準電圧設定部
２２    電流制限監視部        ２３    容量算出部
２４    抵抗選択部            ２４    記憶部
２５    抵抗選択部            ２６    スイッチ制御部
３０    電圧比較部            ３１    下限電圧出力部
３２    下限電圧コンパレータ        ＳＷ１    第１のスイッチスイッチ    
ＳＷ２    第２のスイッチ            ＳＷ３    第３のスイッチ
【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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