(57)【要約】直列に接続された第１配線と第２配線とを介して被試験半導体装置に接続される半導体試験装置において、第２配線を伝播する試験信号の伝播遅延時間を測定する伝播遅延時間測定方法であって、第１配線の一端をドライバ及びコンパレータに接続し、第１配線に試験信号を出力する段階と、第１配線の他端において反射された第１反射信号を取得し、第１反射信号が所定のレベルになるタイミングである第１タイミングを検出する段階と、第２配線の一端を第１配線の他端に接続し、第２配線に試験信号を出力する段階と、第２配線の他端において反射された第２反射信号を取得し、第２反射信号が所定のレベルになるタイミングである第２タイミングを検出する段階と、ドライバが試験信号を出力したタイミングに応じた基準タイミングと、第１タイミング及び第２タイミングとに基づいて、第２配線における伝播遅延時間を算出する段階とを備える。
2002068976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された第１配線と第２配線とを介して、ドライバ及びコンパレータが被試験半導体装置に電気的に接続される半導体試験装置において、前記第２配線を伝播する試験信号の伝播遅延時間を測定する伝播遅延時間測定方法であって、
前記第１配線の一端を前記ドライバ及び前記コンパレータに接続する第１接続段階と、
前記ドライバから、前記第１配線に試験信号を出力する第１出力段階と、
前記第１配線の他端において反射された前記試験信号である第１反射信号を、前記コンパレータにより取得する第１反射信号取得段階と、
前記コンパレータが取得した前記第１反射信号が所定のレベルになるタイミングである第１タイミングを検出する第１タイミング検出段階と、
前記第２配線の一端を前記第１配線の前記他端に接続する第２接続段階と、
前記ドライバから、前記第２配線に前記試験信号を出力する第２出力段階と、
前記第２配線の前記他端において反射された前記試験信号である第２反射信号を、前記コンパレータにより取得する第２反射信号取得段階と、
前記コンパレータが取得した前記第２反射信号が前記所定のレベルになるタイミングである第２タイミングを検出する第２タイミング検出段階と、
前記ドライバが前記試験信号を出力したタイミングに応じた基準タイミングと、前記第１タイミング及び前記第２タイミングとに基づいて、前記第２配線における前記伝播遅延時間を算出する遅延時間算出段階と
を備えることを特徴とする伝播遅延時間測定方法。
【請求項２】
前記第１接続段階は、前記第１配線の前記他端を接地する第１接地段階を有し、
前記第２接続段階は、前記第２配線の前記他端を接地する第２接地段階を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の伝播遅延時間測定方法。
【請求項３】
前記第１タイミング検出段階は、前記第１反射信号の立ち上がりが前記所定のレベルになる前記第１タイミングを検出する段階を有し、
前記第２タイミング検出段階は、前記第２反射信号の立ち上がりが前記所定のレベルになる前記第２タイミングを検出する段階を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の伝播遅延時間測定方法。
【請求項４】
前記第１タイミング検出段階は、前記第１反射信号の立ち下がりが前記所定のレベルになる前記第１タイミングを検出する段階を有し、
前記第２タイミング検出段階は、前記第２反射信号の立ち下がりが前記所定のレベルになる前記第２タイミングを検出する段階を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の伝播遅延時間測定方法。
【請求項５】
前記基準タイミングは、前記ドライバが前記試験信号を出力するタイミングであり、
前記遅延時間算出段階は、前記基準タイミングから前記第１タイミングまでの時間間隔である第１時間間隔と、前記基準タイミングから前記第２タイミングまでの時間間隔である第２時間間隔とに基づいて、前記伝播遅延時間を算出する段階を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の伝播遅延時間測定方法。
【請求項６】
前記第１出力段階と、前記第１反射信号出力段階と、前記コンパレータが、取得した前記第１反射信号に応じて出力する信号に基づいて、前記ドライバに前記試験信号を供給する段階とを複数回繰り返す繰り返し段階をさらに備え、
前記遅延時間算出段階は、前記繰り返し段階における繰り返しの周期に基づいて、前記第１時間間隔を算出する段階をさらに有する
ことを特徴とする請求項５に記載の伝播遅延時間測定方法。
【請求項７】
前記第２出力段階と、前記第２反射信号出力段階と、前記コンパレータが、取得した前記第２反射信号に応じて出力する信号に基づいて、前記ドライバに前記試験信号を供給する段階とを複数回繰り返す繰り返し段階をさらに備え、
前記遅延時間算出段階は、前記繰り返し段階における繰り返しの周期に基づいて、前記第２時間間隔を算出する段階をさらに有する
ことを特徴とする請求項５に記載の伝播遅延時間測定方法。
【請求項８】
半導体デバイスに試験信号を供給して、前記半導体デバイスを試験する試験装置であって、
前記試験信号を出力するドライバと、
前記試験信号を受け取るコンパレータと、
一端が前記ドライバ及び前記コンパレータに接続された第１配線と、
一端が前記第１配線の他端と接続され、他端が被試験半導体装置に接続されるべき第２配線と、
前記ドライバにより出力され前記第１配線の前記他端において反射された前記試験信号である第１反射信号が所定のレベルになるタイミングと、前記ドライバにより出力され前記第２配線の前記他端において反射された前記試験信号である第２反射信号が前記所定のレベルになるタイミングとに基づいて、前記第２配線における伝播遅延時間を算出する遅延時間算出部と
を備えることを特徴とする試験装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、伝播遅延時間測定方法及び試験装置に関する。また本出願は、下記の日本特許出願に関連する。文献の参照による組み込みが認められる指定国については、下記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。
特願２００１−０５２２３０      出願日  平成１３年２月２７日
背景技術
半導体試験装置は、ドライバが出力する試験信号を伝達する配線により、被試験半導体装置と電気的に接続されており、精度よく半導体装置の試験を行うためには、当該配線の伝播遅延時間を正確に測定することが必要不可欠である。特開平８−３６０３７号公報（公開日平成８年２月６日）には、被試験半導体装置の代わりに、接地されたデバイスを当該配線の一端に接続し、ドライバが出力した試験信号と、ドライバにより出力され接地点において反射された試験信号とを、コンパレータで取得することにより、半導体装置と被試験半導体装置とを接続する配線の伝搬遅延時間を測定する遅延時間測定回路が開示されている。
近年、半導体装置の高速化に伴い、半導体装置を高い精度で試験する必要が生じており、半導体試験装置のキャリブレーションも高い精度で行う必要がある。そのため、ドライバ、コンパレータ等における試験信号の立ち上がり及び立ち下がりの特性が、半導体試験装置のキャリブレーションにおける測定の精度に影響を与えるという問題が生じている。
また、特開平８−３６０３７号公報に開示された遅延時間測定回路では、ドライバが出力した試験信号の立ち上がり、及びドライバにより出力され接地点において反射された試験信号の立ち下がりのタイミングを、コンパレータが取得した信号において検出し、配線の伝播遅延時間を測定するため、コンパレータにおける立ち上がり及び立ち下がりの特性により伝播遅延時間の測定に誤差が生じるという問題がある。
そこで本発明は、このような問題を解決することを目的とする。
発明の開示
このような目的を達成するために、本発明の第１の形態によれば、直列に接続された第１配線と第２配線とを介して、ドライバ及びコンパレータが被試験半導体装置に電気的に接続される半導体試験装置において、第２配線を伝播する試験信号の伝播遅延時間を測定する伝播遅延時間測定方法であって、第１配線の一端をドライバ及びコンパレータに接続する第１接続段階と、ドライバから、第１配線に試験信号を出力する第１出力段階と、第１配線の他端において反射された試験信号である第１反射信号を、コンパレータにより取得する第１反射信号取得段階と、コンパレータが取得した第１反射信号が所定のレベルになるタイミングである第１タイミングを検出する第１タイミング検出段階と、第２配線の一端を第１配線の他端に接続する第２接続段階と、ドライバから、第２配線に試験信号を出力する第２出力段階と、第２配線の他端において反射された試験信号である第２反射信号を、コンパレータにより取得する第２反射信号取得段階と、コンパレータが取得した第２反射信号が所定のレベルになるタイミングである第２タイミングを検出する第２タイミング検出段階と、ドライバが試験信号を出力したタイミングに応じた基準タイミングと、第１タイミング及び第２タイミングとに基づいて、第２配線における伝播遅延時間を算出する遅延時間算出段階とを備える。
第１接続段階は、第１配線の他端を接地する第１接地段階を有し、第２接続段階は、第２配線の他端を接地する第２接地段階を有してもよい。
第１タイミング検出段階は、第１反射信号の立ち上がりが所定のレベルになる第１タイミングを検出する段階を有し、第２タイミング検出段階は、第２反射信号の立ち上がりが所定のレベルになる第２タイミングを検出する段階を有してもよい。
第１タイミング検出段階は、第１反射信号の立ち下がりが所定のレベルになる第１タイミングを検出する段階を有し、第２タイミング検出段階は、第２反射信号の立ち下がりが所定のレベルになる第２タイミングを検出する段階を有してもよい。
基準タイミングは、ドライバが試験信号を出力するタイミングであり、遅延時間算出段階は、基準タイミングから第１タイミングまでの時間間隔である第１時間間隔と、基準タイミングから第２タイミングまでの時間間隔である第２時間間隔とに基づいて、伝播遅延時間を算出する段階を有してもよい。
第１出力段階と、第１反射信号出力段階と、コンパレータが、取得した第１反射信号に応じて出力する信号に基づいて、ドライバに試験信号を供給する段階とを複数回繰り返す繰り返し段階をさらに備え、遅延時間算出段階は、繰り返し段階における繰り返しの周期に基づいて、第１時間間隔を算出する段階をさらに有してもよい。
第２出力段階と、第２反射信号出力段階と、コンパレータが、取得した第２反射信号に応じて出力する信号に基づいて、ドライバに試験信号を供給する段階とを複数回繰り返す繰り返し段階をさらに備え、遅延時間算出段階は、繰り返し段階における繰り返しの周期に基づいて、第２時間間隔を算出する段階をさらに有してもよい。
本発明の第２の形態によれば、半導体デバイスに試験信号を供給して、半導体デバイスを試験する試験装置であって、試験信号を出力するドライバと、試験信号を受け取るコンパレータと、一端がドライバ及びコンパレータに接続された第１配線と、一端が第１配線の他端と接続され、他端が被試験半導体装置に接続されるべき第２配線と、ドライバにより出力され第１配線の他端において反射された試験信号である第１反射信号が所定のレベルになるタイミングと、ドライバにより出力され第２配線の他端において反射された試験信号である第２反射信号が所定のレベルになるタイミングとに基づいて、第２配線における伝播遅延時間を算出する遅延時間算出部とを備える。
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く、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を説明する。
図１は、本発明の一本実施形態に係る半導体試験装置１０の構成を示す。半導体試験装置１０は、被試験半導体装置に入力する試験信号のパターンデータを生成するパターン発生部１００と、パターンデータを整形する波形整形部１１０と、整形されたパターンデータを被試験半導体装置に供給するドライバ１２０と、被試験半導体装置から出力されたパターンデータを受け取るコンパレータ１３０と、被試験半導体装置の良否を判定する判定部１４０と、ドライバ１２０及びコンパレータ１３０に接続された第１配線１６０と、第１配線１６０と接続された第２配線１７０と、第１配線１６０及び第２配線１７０の伝播遅延時間を算出する遅延時間算出部１５０とを備える。
第１配線１６０の一端１６２は、ドライバ１２０及びコンパレータ１３０に接続され、第１配線１６０の他端１６４は、第２配線１７０に接続される。第２配線１７０の一端１７２は、第１の配線１６０に接続され、第２配線１７０の他端１７４は、被試験半導体装置に接続される。
第１配線１６０は、例えばドライバ１２０及びコンパレータ１３０と、パフォーマンスボードとを接続する半導体試験装置１０の本体内部の配線である。したがって、第１配線１６０の伝播遅延時間は、当該半導体試験装置１０においてパフォーマンスボードの種類によらず一定である。また、第２配線１７０は、例えばテストヘッドと被試験半導体装置とを接続するパフォーマンスボード内部の配線である。したがって、第２配線１７０の伝播遅延時間は、パフォーマンスボード毎に異なる。
そのため、遅延時間算出部１５０は、パフォーマンスボード毎に第２配線１７０の伝播遅延時間を算出する。そして、判定部１４０は、遅延時間算出部１５０によって算出された第２配線１７０の伝播遅延時間に基づいて、被試験半導体装置から出力されたパターンデータと、パターン発生部１００から出力されたパターンデータとを比較する。したがって、本実施形態における半導体試験装置１０によれば、第２配線１７０の伝播遅延時間を精度よく算出することにより、当該被試験半導体装置の良否を正確に判定することができる。
図２は、本実施形態における伝播遅延時間測定方法のフローチャートを示す。本実施形態における伝播遅延時間測定方法は、第１配線１６０の他端１６４を接地し、ドライバ１２０によって出力され接地点において反射された試験信号をコンパレータ１３０が取得する第１タイミングを測定する第１測定段階と、第２配線１７０の他端１７４を接地し、ドライバ１２０によって出力され接地点において反射された試験信号をコンパレータ１３０が取得する第２タイミングを第２測定段階と、第１タイミング及び第２タイミングに基づいて、第２配線１７０における伝播遅延時間を算出する伝播遅延時間算出段階とを備える。以下、各段階の詳細について説明する。
図３は、図２における第１測定段階を説明する図である。図２及び図３を参照して、第１測定段階について説明する。まず、図３（ａ）に示すように、第１接地段階（Ｓ１２）で、第１配線１６０の一端１６２をドライバ１２０及びコンパレータ１３０に接続し、第１配線１６０の他端１６４を接地する。次に、第１出力段階（Ｓ１４）で、ドライバ１２０は、波形整形部１１０から受け取った試験信号を接地された第１配線１６０に出力する。例えば、ドライバ１２０に入力された試験信号がパルス波である場合、図３（ａ）に示すＢ点において、ドライバ１２０に入力された試験信号の波形は図３（ｂ）のようになる。
次に、第１反射信号取得段階（Ｓ１６）で、第１出力段階（Ｓ１４）においてドライバ１２０が出力した試験信号と、第１配線１６０の他端１６４において反射された試験信号である第１反射信号とが合成された信号を、コンパレータ１３０により取得する。例えば、図３（ａ）に示すＣ点において、コンパレータ１３０が取得する試験信号の波形は図３（ｃ）のようになる。次に、コンパレータ１３０は、予め設定されたしきい値電圧Ｖｏと、取得した信号とを比較し、比較結果に基づく信号を出力する。例えば、コンパレータ１３０が、取得した電圧がＶｏ以下であるときにｈｉｇｈを出力する場合、図３（ａ）に示すＤ点において、コンパレータ１３０から出力された試験信号の波形は図３（ｄ）のようになる。このとき、コンパレータ１３０によって出力された信号は、第１配線１６０の伝播遅延時間Ｔａの２倍の間、ｈｉｇｈを示す。
次に、第１タイミング検出段階（Ｓ１８）で、遅延時間算出部１５０がコンパレータ１３０から受け取った信号に基づいて、コンパレータ１３０が取得した第１反射信号の立ち上がりにおいて所定のレベル、つまりしきい値電圧Ｖｏになるタイミングである第１タイミングｔ１を検出する。第１タイミングｔ１は、ドライバ１２０が試験信号を出力するタイミングに応じたタイミングである基準タイミングｔ０に基づいたタイミングである。例えば、基準タイミングｔ０を０とすると、第１タイミングｔ１は、基準タイミングｔ０からの時間間隔である。
図４は、図２における第２測定段階を説明する図である。図２及び図４を参照して、第２測定段階について説明する。まず、図４（ａ）に示すように、第２接地段階（Ｓ２０）で、第２配線１７０の一端１７２を第１配線１６０の他端１６４に接続し、第２配線１７０の他端１７４を接地する。次に、第２出力段階（Ｓ２２）で、波形整形部１１０から受け取った試験信号を接地された第１配線１６０に出力する。例えば、ドライバ１２０に入力された号がパルス波である場合、図４（ａ）に示すＢ点において、ドライバ１２０に入力された試験信号の波形は図４（ｂ）のようになる。
次に、第２反射信号取得段階（Ｓ２４）で、第２出力段階（Ｓ２２）においてドライバ１２０が出力した試験信号と、第２配線１７０の他端１７４において反射された試験信号である第２反射信号とが合成された信号を、コンパレータ１３０により取得する。例えば、図４（ａ）に示すＣ点において、コンパレータ１３０が取得する試験信号の波形は図４（ｃ）のようになる。次に、コンパレータ１３０は、予め設定されたしきい値電圧Ｖｏと、取得した信号とを比較し、比較結果に基づく信号を出力する。例えば、コンパレータ１３０が、取得した電圧がＶｏ以下であるときにｈｉｇｈを出力する場合、図４（ａ）に示すＤ点において、コンパレータ１３０から出力された試験信号の波形は図４（ｄ）のようになる。このとき、コンパレータ１３０によって出力された信号は、第１配線１６０の伝播遅延時間Ｔａと第２配線１７０の伝播遅延時間Ｔｂとの和の２倍の間、ｈｉｇｈを示す。
次に、第２タイミング検出段階（Ｓ２６）で、遅延時間算出部１５０がコンパレータ１３０から受け取った信号に基づいて、コンパレータ１３０が取得した第２反射信号の立ち上がりにおいて所定のレベル、つまりしきい値電圧Ｖｏになるタイミングである第２タイミングｔ２を検出する。第２タイミングｔ２は、ドライバ１２０が試験信号を出力するタイミングに応じたタイミングである基準タイミングｔ０に基づいたタイミングである。例えば、基準タイミングｔ０を０とすると、第２タイミングｔ２は、基準タイミングｔ０からの時間間隔である。なお、当該基準タイミングｔ０は、ドライバ１２０が試験信号を出力するタイミングに対して、図３（ｄ）で説明した基準タイミングｔ０と同一のタイミングである。
図２、図３、及び図４を参照して、遅延時間算出段階（Ｓ２８）について説明する。遅延時間算出段階（Ｓ２８）は、遅延時間算出部１５０により、ドライバ１２０が試験信号を出力したタイミングに応じたタイミングである基準タイミングｔ０と、第１タイミングｔ１及び第２タイミングｔ２とに基づいて、第２配線１７０における伝播遅延時間Ｔｂを算出する。具体的には、遅延時間算出部１５０は、下記の式を用いて第２配線１７０における伝播遅延時間Ｔｂを算出する。
ｔ２−ｔ１＝２（Ｔａ＋Ｔｂ）−２Ｔａ＝２Ｔｂ
より、
Ｔｂ＝（ｔ２−ｔ１）／２
第１タイミング検出段階（Ｓ１８）で、遅延時間算出部１５０がコンパレータ１３０から受け取った信号に基づいて、コンパレータ１３０が取得した第１反射信号の立ち下がりが所定のレベル、つまりしきい値電圧Ｖｏになるタイミングである第１タイミングｔ１を検出し、第２タイミング検出段階（Ｓ２６）で、遅延時間算出部１５０がコンパレータ１３０から受け取った信号に基づいて、コンパレータ１３０が取得した第２反射信号の立ち下がりが所定のレベル、つまりしきい値電圧Ｖｏになるタイミングである第２タイミングｔ１を検出してもよい。また、上記の説明では、第１測定段階の後に第２測定段階を行ったが、第２測定段階の後に第１測定段階を行ってもよい。
また、第１出力段階（Ｓ１４）と、第１反射信号出力段階（Ｓ１６）と、コンパレータ１３０が、取得した第１反射信号に応じて出力する信号に基づいて、パターン発生部１００がドライバ１２０に試験信号を供給する段階とを複数回繰り返す繰り返し段階をさらに備えてもよい。そして、遅延時間算出段階（Ｓ２８）は、当該繰り返し段階における繰り返しの周期に基づいて、基準タイミングから第１タイミングまでの時間間隔を算出し、当該時間間隔に基づいて、第２配線１７０の伝播遅延時間Ｔｂを算出してもよい。
また、第２出力段階（Ｓ２２）と、第２反射信号出力段階（Ｓ２４）と、コンパレータ１３０が、取得した第２反射信号に応じて出力する信号に基づいて、パターン発生部１００がドライバ１２０に試験信号を供給する段階とを複数回繰り返す繰り返し段階をさらに備えてもよい。そして、遅延時間算出段階（Ｓ２８）は、当該繰り返し段階における繰り返しの周期に基づいて、基準タイミングから第２タイミングまでの時間間隔を算出し、当該時間間隔に基づいて、第２配線１７０の伝播遅延時間Ｔｂを算出してもよい。
本実施形態の伝播遅延時間測定方法によれば、第１タイミング検出段階（Ｓ１８）において第１反射信号の立ち上がりで第１タイミングを検出した場合は、第２タイミング検出段階（Ｓ２６）においても第２反射信号の立ち上がりで第２タイミングを検出し、第１タイミング検出段階（Ｓ１８）において第１反射信号の立ち下がりで第１タイミングを検出した場合は、第２タイミング検出段階（Ｓ２６）においても第２反射信号の立ち下がりで第２タイミングを検出するため、ドライバ１２０及びコンパレータ１３０の特性による立ち上がり時間と立ち下がり時間との違いに影響されることなく第２配線１７０の伝播遅延時間Ｔｂを算出することができる。
また、本実施形態の伝播遅延時間測定方法によれば、ドライバ１２０が出力する試験信号と、コンパレータ１３０が取得した信号に基づいて出力する信号との位相差の影響を受けずに、第２配線１７０の伝播遅延時間Ｔｂを算出することができる。また、本実施形態の伝播遅延時間測定方法では、１つのテスタチャネルを用いて測定を行うため、チャネル間の位相差の影響を受けずに、第２配線１７０の伝播遅延時間Ｔｂを算出することができる。
以上、本発明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、請求の範囲の記載から明らかである。
産業上の利用可能性
以上の説明から明らかなように、本発明の伝播遅延時間測定方法によれば、半導体試験装置と被試験半導体装置とを電気的に接続する配線の伝播遅延時間を精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一本実施形態に係る半導体試験装置１０の構成を示す。
図２は、本実施形態に係る伝播遅延時間測定方法のフローチャートを示す。
図３は、図２における第１測定段階を説明する図である。
図４は、図２における第２測定段階を説明する図である。
【図１】
2002068976.tif 000003
【図２】
2002068976.tif 000004
【図３】
2002068976.tif 000005
【図４】
2002068976.tif 000006
【国際調査報告】
2002068976.tif 000007
2002068976.tif 000008