半導体装置

トップ :: G 物理学 :: G01 測定;試験

【発明の名称】	半導体装置
【発明者】	【氏名】石川裕之【氏名】堀内幸人
【要約】	【課題】半導体装置の出力用素子の特性を、接触抵抗及び配線抵抗による誤差分を除去し、正確に測定すると共に、特性測定のために増加するリード端子数を全体で１本とし、リード端子の増加を抑制すること。【解決手段】半導体装置は、制御信号に応じて駆動される複数個の出力素子と、これら出力素子が接続される出力用リード端子と、単一のセンス用リード端子と、このセンス用リード端子と前記各出力素子との間にそれぞれ接続され、前記各出力素子の駆動と対応して選択的にオン・オフされるスイッチ素子と、信号入力端子のシリアル入力をデコードして前記出力素子を駆動する制御信号に応じた信号及び前記スイッチ素子をオン・オフする信号を出力するデコーダと、を備える。

【特許請求の範囲】
【請求項１】制御信号に応じて駆動される複数個の出力素子と、これら出力素子が接続される出力用リード端子と、単一のセンス用リード端子と、このセンス用リード端子と前記各出力素子との間にそれぞれ接続され、選択的にオン・オフされるスイッチ素子と、信号入力用リード端子と、この信号入力用リード端子へのシリアル入力をデコードして前記出力素子を駆動する制御信号に応じた信号及び前記スイッチ素子をオン・オフする信号を出力するデコーダと、を備えることを特徴とする半導体装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内部に設けられている出力用素子の特性測定を容易にした半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内部に出力用素子を有する、ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体装置においては、外部の接続回路との整合上、それらの特性を正確に把握しておくことが必要である。この出力用素子の特性測定に際しては、半導体装置のリード端子と、測定装置のソケットのリードとの間に発生する接触抵抗や、測定装置の配線抵抗による誤差分が存在し、出力用素子の特性の正確な値を得るのが困難である。特に、出力用素子が、低いオン抵抗（例えば、数オーム程度）であるＭＯＳトランジスタ、接合型トランジスタや、大電流型（例えば、１００mA以上）のレギュレータの特性を測定する場合には、接触抵抗や配線抵抗による誤差分の影響が大きく、真値を得ることは困難であった。
【０００３】図２は、半導体装置の出力用素子の特性測定を容易にした従来の測定方法を示す図である。同図において、半導体装置１０のリード端子Ｐ１，Ｐ４間に接続されているＭＯＳトランジスタ２０の特性を測定するために、リード端子Ｐ１に電池Ｂが、リード端子Ｐ４に負荷Ｌが接続されている。またリード端子Ｐ１の電圧及びリード端子Ｐ４の電圧を測定するように、それぞれ直流電圧計Ｖｔ１１、直流電圧計Ｖｔ１２が接続されている。
【０００４】この図２の特性測定例においては、電流系のソースラインと電圧測定系のセンスラインとを分離して、リード端子Ｐ１、リード端子Ｐ４自体の電圧を測定しているため、測定装置の配線抵抗による誤差分は除去することができる。しかし、リード端子Ｐ１，Ｐ４と測定装置のソケットのリードとの間に発生する接触抵抗は依然として存在し、この接触抵抗による誤差分を除去することはできない。
【０００５】図３は、従来の他の測定方法を示す図である。同図において、半導体装置１０のリード端子Ｐｉの一方側にソケットのリード１１を配置し、他方側に当て木１２を配置する。そして、特性測定時にソケットのリード１１と押圧用の当て木１２との間で、リード端子Ｐｉを押圧することで、リード端子Ｐｉとソケットのリード１１との接触面積を大きくして、両者の間の接触抵抗値を下げている。
【０００６】この図３の測定方法においては、測定回数を重ねるに従い、ソケットリード１１の接触面に酸化物などが付着してくる。この結果、ソケットのリード１１と押圧用の当て木１２との間の押圧力を上げても、リード端子Ｐｉとソケットのリード１１との接触抵抗値は下がらなくなってしまう。
【０００７】図４は、従来の更に他の測定方法を示す図である。同図において、ソケットのリードを、電圧を検知するためのセンス用リード１４と、電流を流し込むためのフォース用リード１３とに分けている。そして、これらセンス用リード１４とフォース用リード１３とで、半導体装置１０のリード端子Ｐｉを挟み込むようにして、リード端子Ｐｉとソケットのフォース用リード１３の間の接触抵抗値を下げている。
【０００８】この図４の測定方法においては、リード端子Ｐｉとソケットのフォース用リード１３の間の接触抵抗値をある程度下げることは期待できるものの、ソケットのリードに上下２本のリードを必要とするため、半導体装置１０のリード端子Ｐｉのピッチが狭くなってくると、ソケット自体の加工が難しくなってくる。
【０００９】図５は、半導体装置の出力用素子の特性測定を容易にするために、半導体装置１０自体のリード端子の配置を変更した従来の測定方法を示す図である。同図において、半導体装置１０のリード端子Ｐ２，Ｐ５間に接続されているＭＯＳトランジスタ２０の特性を測定するために、半導体装置１０の内部において測定を行いたいリード端子にそれぞれ個別にセンス用の端子としてリード端子を専用に設けている。この例では、リード端子Ｐ１及びリード端子Ｐ６を特性測定のために専用に設けている。そして、リード端子Ｐ２に電池Ｂが、リード端子Ｐ１に直流電圧計Ｖｔ１３が、リード端子Ｐ５に負荷Ｌが、リード端子Ｐ６に直流電圧計Ｖｔ１４が、それぞれ接続されている。
【００１０】この図５の測定方法によれば、接触抵抗及び配線抵抗による誤差分は除去でき、正確に特性測定を行うことができる。しかしながら、特性測定が必要なリード端子の各々に対してセンス端子を設ける必要があるので、半導体装置１０のリード端子数が著しく増加してしまう。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の測定方法では、接触抵抗あるいは配線抵抗による誤差分により、半導体装置の出力用素子の特性を、正確に測定することができない、また、接触抵抗及び配線抵抗による誤差分を除去するために特性測定が必要なリード端子の各々に対してセンス端子を設けると、半導体装置１０のリード端子数が著しく増加してしまい、実用性に欠ける、等の問題があった。
【００１２】本発明は、半導体装置の出力用素子の特性を、接触抵抗及び配線抵抗による誤差分を除去し、正確に測定すると共に、特性測定のために増加するリード端子数を全体で１本とし、リード端子の増加を抑制した半導体装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１の半導体装置は、制御信号に応じて駆動される複数個の出力素子と、これら出力素子が接続される出力用リード端子と、単一のセンス用リード端子と、このセンス用リード端子と前記各出力素子との間にそれぞれ接続され、選択的にオン・オフされるスイッチ素子と、信号入力用リード端子と、この信号入力用リード端子へのシリアル入力をデコードして前記出力素子を駆動する制御信号に応じた信号及び前記スイッチ素子をオン・オフする信号を出力するデコーダと、を備えることを特徴とする。
【００１４】この構成によれば、ソース端子となるリード端子とセンス端子となるリード端子が分離されることで、半導体装置のリード端子と測定装置のソケットのリードとの間に発生する接触抵抗や、測定装置の配線抵抗による誤差分を除去でき、出力用素子の正確な特性を測定することができる。
【００１５】また、選択的にオン・オフされるスイッチ素子をセンス端子となるリード端子に接続し、また信号入力端子のシリアル入力をデコードして前記スイッチ素子をオン・オフすることにより、特性測定のために増加するリード端子数を全体で１本とし、半導体装置のリード端子の増加を抑制することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の実施例について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施例に係る半導体装置、及びこの半導体装置の出力素子の特性測定回路例を示す図である。
【００１７】図１において、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体装置１は、デコーダ２と、制御回路３と、出力素子であるＭＯＳトランジスタ４、バイポーラトランジスタ５、レギュレータ６と、アナログスイッチＳＷ１～アナログスイッチＳＷ４と、入出力端子となるリード端子Ｐ１～Ｐｎとから構成されている。
【００１８】そして、半導体装置１は、入力として、入力データＤＡＴＡ、クロック信号ＣＬＫ、ストローブ信号ＳＴＢのシリアル３線入力とされており、これらがリード端子Ｐ１～Ｐ３に入力される。
【００１９】デコーダ２は、リード端子Ｐ１～Ｐ３に入力されたシリアル３線入力をデコードし、そのデコード結果に応じて制御信号Ｃ１及びＣ２を出力する。このデコーダ２は、通常の入力信号に対してデコード出力を得るほか、出力素子の特性測定を指示する入力信号に対しても、アドレスが割り当てられており、特性測定用のデコード出力を得るように構成されている。これらのデコード出力が、制御信号Ｃ１及びＣ２として、他の構成要素に供給される。
【００２０】制御回路３は、デコーダ２からの制御信号Ｃ１を受けて、ＭＯＳトランジスタ４、バイポーラトランジスタ５、レギュレータ６等の出力素子に駆動信号を出力する。なお、出力素子の特性測定時には、この出力素子の駆動信号は、いずれか１つの出力素子が駆動されるように出力される。
【００２１】ＭＯＳトランジスタ４、バイポーラトランジスタ５、レギュレータ６は、それぞれ出力素子であり、制御信号Ｃ１に応じて、ＭＯＳトランジスタ４、バイポーラトランジスタ５、レギュレータ６等の所定の出力素子に制御信号を与える制御回路３の信号により駆動されると共に、所定のリード端子Ｐ３～Ｐ６に接続される。そして、これら出力素子、ＭＯＳトランジスタ４、バイポーラトランジスタ５、レギュレータ６の特性測定時に、当該出力素子が駆動される。
【００２２】アナログスイッチＳＷ１～アナログスイッチＳＷ４は、それぞれ一方の端子が測定したい点、すなわち制御電源線Ｖｄｄ（或いはリード端子Ｐ３）、ＭＯＳトランジスタ４の出力端子（或いはリード端子Ｐ４）、バイポーラトランジスタ５の出力端子（或いはリード端子Ｐ５）、レギュレータ６の出力端子（或いはリード端子Ｐ６）、に接続される。また、他方の端子は、共通にリード端子Ｐ９に接続される。そして、これらアナログスイッチＳＷ１～アナログスイッチＳＷ４は、デコーダ２からの制御信号Ｃ２により、ＭＯＳトランジスタ４、バイポーラトランジスタ５、レギュレータ６の特性測定時に、出力素子の特性測定時に駆動される出力素子に対応して、特定のアナログスイッチがオン状態に駆動される。
【００２３】また、電池Ｂは特性測定用の電源であり、Ｖｔ１，Ｖｔ２，Ｖｔ３は直流電圧計、Ｌは特性測定用負荷であり、それぞれ図示されるように接続される。
【００２４】さて、このように構成される半導体装置１の出力素子の特性測定時の動作を、バイポーラトランジスタ５の特性測定を例として、説明する。
【００２５】バイポーラトランジスタ５の特性測定を指示する、入力データＤＡＴＡ、クロック信号ＣＬＫ、ストローブ信号ＳＴＢのシリアル３線入力が、リード端子Ｐ１～Ｐ３に供給される。このシリアル３線入力がデコーダ２でデコードされ、制御信号Ｃ１に応じて制御回路３からバイポーラトランジスタ５に駆動信号が供給され、バイポーラトランジスタ５がオン状態となる。これにより、電池Ｂから直流電流Ｉ０がリード端子Ｐ３、バイポーラトランジスタ５、リード端子Ｐ５、特性測定用負荷Ｌを通して流れる。
【００２６】一方、デコーダ２からの制御信号Ｃ２は、バイポーラトランジスタ５の特性測定の指示に応じて、まずアナログスイッチＳＷ１が一定時間オン状態にされ、その後アナログスイッチＳＷ３がオン状態にされる。もちろん逆の順番でもよい。
【００２７】このとき、直流電圧計Ｖｔ１により電池Ｂの電圧Ｖ１を測定し、直流電圧計Ｖｔ２により特性測定用負荷Ｌの電圧Ｖ２を測定し、バイポーラトランジスタ５の見かけのオン電圧Ｖｏｎ’を求めると、Ｖｏｎ’＝Ｖ１－Ｖ２＝Ｖｏｎ＋Ｉ０（ｒ１＋ｒ２）、となる。ここで、Ｖｏｎはバイポーラトランジスタ５の求めるべき真のオン電圧、ｒ１はリード端子Ｐ３とソケットリードとの接触抵抗及び測定回路の配線抵抗、ｒ２はリード端子Ｐ５とソケットリードとの接触抵抗及び測定回路の配線抵抗、である。
【００２８】このように、単に、被測定出力素子であるバイポーラトランジスタ５の出力端子であるリード端子Ｐ３，Ｐ５の電圧を測定しただけでは、リード端子とソケットリードとの接触抵抗及び測定回路の配線抵抗が含まれてしまい、真のオン電圧Ｖｏｎを求めることはできない。
【００２９】本発明では、センス端子としてリード端子Ｐ９を設けて、バイポーラトランジスタ５がオン状態の時に、まずアナログスイッチＳＷ１が一定時間オン状態にされ、このときのリード端子Ｐ９の電圧Ｖａを直流電圧計Ｖｔ３で測定し、引き続いてアナログスイッチＳＷ３がオン状態にされ、このときのリード端子Ｐ９の電圧Ｖｂを直流電圧計Ｖｔ３で測定する。この電圧Ｖａは、Ｖａ＝Ｖ１－Ｉ０・ｒ１であり、また電圧Ｖｂは、Ｖｂ＝Ｖ２＋Ｉ０・ｒ２であるから、上記Ｖｏｎ’の式から明らかなように、この電圧Ｖａ、Ｖｂを測定することで、誤差分Ｉ０（ｒ１＋ｒ２）を除去することができ、バイポーラトランジスタ５の求めるべき真のオン電圧Ｖｏｎを求めることができる。
【００３０】また、電池Ｂから供給されている直流電流Ｉ０を測定することで、真のオン電圧Ｖｏｎ／直流電流Ｉ０の計算により、バイポーラトランジスタ５のオン抵抗を測定することができる。
【００３１】なお、この測定において、アナログスイッチＳＷ１～アナログスイッチＳＷ４の抵抗、及びセンス端子であるリード端子Ｐ９とソケットリードとの接触抵抗などが存在するが、リード端子Ｐ９に接続される直流電圧計Ｖｔ３の抵抗値が極めて高いものであるため、アナログスイッチの抵抗、及びリード端子Ｐ９とソケットリードとの接触抵抗などは無視できるから、これらによる誤差分は測定結果に影響を与えることはない。
【００３２】以上の説明では、バイポーラトランジスタ５の特性測定を例として行ったが、バイポーラトランジスタ５についても同様に測定することができるし、レギュレータ６については関係するリード端子が少なくなるだけであり、同様に測定することができる。
【００３３】このように、本発明においては、数オーム程度の低いオン抵抗を持つＭＯＳトランジスタや、バイポーラトランジスタ、或いは１００ｍＡ以上の大電流タイプのレギュレータのオン電圧、オン抵抗などを、半導体装置１のリード端子と測定用ソケットのリードとの間の接触抵抗や測定装置の配線抵抗による誤差分に影響されず、正確に測定することができる。また、入力信号をシリアル３線入力とし、入力信号を解析するデコーダ２に測定用のアドレスを割り当て、ＭＯＳトランジスタ４、バイポーラトランジスタ５、レギュレータ６などの各測定素子に対応してアナログスイッチＳＷ１～アナログスイッチＳＷ４などのアナログスイッチを切り換えることにより、半導体装置１のリード端子は全体で１本の増加で済み、半導体装置のリード端子の増加を抑制することができる。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、ソース端子となるリード端子とセンス端子となるリード端子が分離されることで、半導体装置のリード端子と測定装置のソケットのリードとの間に発生する接触抵抗や、測定装置の配線抵抗による誤差分を除去でき、出力用素子の正確な特性を測定することができる。
【００３５】また、各出力素子の駆動と対応して選択的にオン・オフされるスイッチ素子をセンス端子となるリード端子に接続し、また信号入力端子のシリアル入力をデコードして前記スイッチ素子をオン・オフすることにより、特性測定のために増加するリード端子数を全体で１本とし、半導体装置のリード端子の増加を抑制することができる。

【出願人】	【識別番号】０００１１６０２４【氏名又は名称】ローム株式会社
【出願日】	平成１１年１月２５日（１９９９．１．２５）
【代理人】	【識別番号】１０００８３２３１【弁理士】【氏名又は名称】紋田誠（外１名）
【公開番号】	特開２０００－２１４２２５（Ｐ２０００－２１４２２５Ａ）
【公開日】	平成１２年８月４日（２０００．８．４）
【出願番号】	特願平１１－１５３２８