JP2008107216A - Measurement method, switch device, and measurement system including the switch device - Google Patents

Abstract

Translated fromJapanese

【課題】複数種類の測定を切り替える際の待ち時間を減らす
【解決手段】
第一の導体と第一の導体を囲む第二の導体と第二の導体を囲む第三の導体とを具備する同軸線路の第一の導体に接続された被測定物の複数種類の電気的特性を、切替装置に接続された第一の測定装置および第二の測定装置を切り替えることにより測定する方法であって、切替装置により第一の測定装置が被測定物に電気的に接続されている場合に、第一の電気的特性を測定するための電圧を第一の測定装置により第一の導体に与えるとともに、第一の導体の電位と同じ電位を第二の導体に与えるステップと、切替装置により、第一の測定装置を被測定物から切り離し、第二の測定装置を被測定物に電気的に接続するステップと、被測定物の第二の電気的特性を第二の測定装置により測定するステップとを含む。
【選択図】図２
[PROBLEMS] To reduce waiting time when switching between multiple types of measurements.
A plurality of types of electrical objects to be measured connected to a first conductor of a coaxial line comprising a first conductor, a second conductor surrounding the first conductor, and a third conductor surrounding the second conductor A method for measuring characteristics by switching between a first measuring device and a second measuring device connected to a switching device, wherein the first measuring device is electrically connected to an object to be measured by the switching device. And applying a voltage for measuring the first electrical characteristic to the first conductor by the first measuring device, and applying the same potential to the second conductor as the potential of the first conductor; The step of disconnecting the first measuring device from the object to be measured by the switching device and electrically connecting the second measuring device to the object to be measured, and the second electrical characteristic of the object to be measured to the second measuring device And measuring.
[Selection] Figure 2

Description

Translated fromJapanese

本発明は、集積回路やディスクリート部品等の被測定物の電気的特性を測定する装置に係り、構成もしくは機能が異なる複数の測定装置が統合された環境において、被測定物の複数種類の電気的特性を測定する技術に関する。  The present invention relates to an apparatus for measuring electrical characteristics of an object to be measured such as an integrated circuit or a discrete component, and in an environment in which a plurality of measuring apparatuses having different configurations or functions are integrated, The present invention relates to a technique for measuring characteristics.

集積回路やディスクリート部品等の被測定物を測定する従来技術の例として、半導体測定装置がある。具体的な製品としては、例えば、アジレント社の製品「４０７０シリーズ」や「Ｂ１５００Ａ」などがある。半導体測定装置は、被測定物の特性を測定する、複数種の測定モジュールを備える。測定モジュールの例としては、ソース／モニタ・ユニット（Source / Monitor Unit；ＳＭＵ）や（Capacitance Measurement Unit；ＣＭＵ）などがある。これらの測定モジュールは、ＳＭＵ ＣＭＵ統合ユニット（SMU CMU Unify Unit；ＳＣＵＵ）、スイッチング・マトリックスなどのスイッチ装置、プローブ装置、ポゴピンまたは信号ケーブルなど介して、被測定物と電気的に接続される。ＳＣＵＵは、ＳＭＵやＣＭＵなどの複数種類の複数の測定モジュールを切り替えて、被測定物と接続する機能を有する。従って、ＳＣＵＵと被測定物との間には、複数種類の複数の測定モジュールが共用する信号伝送路が存在する。  As an example of the prior art for measuring an object to be measured such as an integrated circuit or a discrete component, there is a semiconductor measuring device. Specific products include, for example, Agilent's products “4070 Series” and “B1500A”. A semiconductor measurement device includes a plurality of types of measurement modules for measuring characteristics of an object to be measured. Examples of the measurement module include a source / monitor unit (SMU) and a (capacitance measurement unit; CMU). These measurement modules are electrically connected to an object to be measured via a SMU CMU Unify Unit (SCUU), a switching device such as a switching matrix, a probe device, a pogo pin, or a signal cable. The SCUU has a function of switching a plurality of types of measurement modules such as SMU and CMU to connect to a device under test. Therefore, a signal transmission path shared by a plurality of types of measurement modules exists between the SCUU and the device under test.

ここで、図１を参照する。図１は、以上に説明した従来技術による測定システム１０の概略構成を示す図である。図１において、測定システム１０は、測定装置２００と、ＳＣＵＵであるスイッチ装置３００とを備える。図１において、少なくとも２つの端子を有する被測定物１００は、同軸ケーブル５１０，５２０を介して、測定装置２００と接続されている。  Reference is now made to FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of ameasurement system 10 according to the related art described above. In FIG. 1, themeasurement system 10 includes ameasurement device 200 and aswitch device 300 that is an SCUU. In FIG. 1, a device undertest 100 having at least two terminals is connected to ameasuring apparatus 200 viacoaxial cables 510 and 520.

測定装置２００は、交流信号源２１０と、直流電流計２３０，２３１と、交流電流計２６０と、レベル可変の直流電圧バイアス源２２０，２５０，２５１と、バッファ２４０，２４１とを備える。図中の逆三角形は、グラウンド２７０，２７１であり、共通電位、接地またはアースを表している。なお、図１において、参照符号ＳＭＵで示される破線枠で囲まれた部分は、被測定物１００の電圧電流特性を測定するＳＭＵに対応する部分であることを表している。また、参照符号ＣＭＵで示される破線枠で囲まれた部分は、被測定物１００の容量対電圧特性を測定するＣＭＵに対応する部分であることを表している。  Themeasuring apparatus 200 includes anAC signal source 210,DC ammeters 230 and 231, anAC ammeter 260, level variable DCvoltage bias sources 220, 250 and 251, andbuffers 240 and 241. Inverted triangles in the figure aregrounds 270 and 271 and represent a common potential, ground, or ground. In FIG. 1, a portion surrounded by a broken-line frame indicated by reference sign SMU indicates a portion corresponding to the SMU that measures the voltage-current characteristic of the device undertest 100. In addition, a portion surrounded by a broken line frame indicated by reference sign CMU represents a portion corresponding to the CMU that measures the capacitance-voltage characteristic of theDUT 100.

スイッチ装置３００は、１極２投スイッチ３１０，３２０，３３０，３４０を備える。スイッチ３１０〜３４０のそれぞれは、１つの共通端子（極、ポール）と、２つの選択端子（投、スロー）とを備える。各スイッチの共通端子には、参照符号ｃが付されている。また、各スイッチの選択端子は、参照符号ａまたはｂが付されている。共通端子ｃは、２つの選択端子（ａ，ｂ）のいずれか１つと電気的に接続される。スイッチ３１０の端子ａとグラウンド２７０との間には、電流計２３０とバイアス源２５０の直列回路が設けられている。電流計２３０とバイアス源２５０との間の電位と同じ電位をスイッチ３２０の端子ａに与えるように、バッファ２４０が配置されている。スイッチ３１０の端子ｂとスイッチ３２０の端子ｂとの間には、信号源２１０とバイアス源２２０の直列回路が設けられている。スイッチ３３０の端子ａとグラウンド２７１との間には、電流計２３１とバイアス源２５１の直列回路が設けられている。電流計２３１とバイアス源２５１との間の電位と同じ電位をスイッチ３４０の端子ａに与えるように、バッファ２４１が配置されている。スイッチ３３０の端子ｂとスイッチ３４０の端子ｂとの間には、電流計２６０が設けられている。また、グラウンド２７０とグラウンド２７１は、測定装置２００の内部で、電気的に接続されている。  Theswitch device 300 includes single poledouble throw switches 310, 320, 330, and 340. Each of theswitches 310 to 340 includes one common terminal (pole, pole) and two selection terminals (throw, throw). The common terminal of each switch is given the reference symbol c. Further, the selection terminal of each switch is given a reference symbol a or b. The common terminal c is electrically connected to any one of the two selection terminals (a, b). A series circuit of anammeter 230 and abias source 250 is provided between the terminal a of theswitch 310 and theground 270. Thebuffer 240 is arranged so that the same potential as that between theammeter 230 and thebias source 250 is applied to the terminal a of theswitch 320. A series circuit of asignal source 210 and abias source 220 is provided between the terminal b of theswitch 310 and the terminal b of theswitch 320. A series circuit of anammeter 231 and abias source 251 is provided between the terminal a of theswitch 330 and theground 271. Thebuffer 241 is arranged so that the same potential as the potential between theammeter 231 and thebias source 251 is applied to the terminal a of theswitch 340. Anammeter 260 is provided between the terminal b of theswitch 330 and the terminal b of theswitch 340. Theground 270 and theground 271 are electrically connected inside themeasuring apparatus 200.

同軸ケーブル５１０，５２０は、２線同軸ケーブル、すなわち、コアキシャル・ケーブルである。同軸ケーブル５１０の中心導体５１１の一端は、スイッチ３１０の端子ｃに接続され、中心導体５１１の他の一端は、被測定物１００の一端に接続されている。同軸ケーブル５１０の外部導体５１２の一端は、スイッチ３２０の端子ｃに接続されている。同軸ケーブル５２０の中心導体５２１の一端は、スイッチ３３０の端子ｃに接続され、中心導体５２１の他の一端は、被測定物１００の他の一端に接続されている。同軸ケーブル５２０の外部導体５２２の一端は、スイッチ３４０の端子ｃに接続されている。外部導体５１２の他の一端および外部導体５２２の他の一端は、スイッチ４００を介して接続されている。外部導体５１２と外部導体５２２は、スイッチ４００により、選択的に導通する。  Thecoaxial cables 510 and 520 are two-wire coaxial cables, that is, coaxial cables. One end of thecenter conductor 511 of thecoaxial cable 510 is connected to the terminal c of theswitch 310, and the other end of thecenter conductor 511 is connected to one end of theDUT 100. One end of theouter conductor 512 of thecoaxial cable 510 is connected to the terminal c of theswitch 320. One end of thecenter conductor 521 of thecoaxial cable 520 is connected to the terminal c of theswitch 330, and the other end of thecenter conductor 521 is connected to the other end of the device undertest 100. One end of theouter conductor 522 of thecoaxial cable 520 is connected to the terminal c of theswitch 340. The other end of theouter conductor 512 and the other end of theouter conductor 522 are connected via theswitch 400. Theouter conductor 512 and theouter conductor 522 are selectively conducted by theswitch 400.

以上のように説明した構成において、被測定物１００の容量対電圧特性を測定する場合には、各スイッチにおいて端子ｂが選択され、スイッチ４００がオンされる。容量対電圧特性を測定するために、交流信号源２１０が生成する交流信号を被測定物１００に印加し、その交流信号に起因して被測定物１００に流れる電流を電流計２６０で測定する。電流２６０により測定された電流測定値と、交流信号源２１０が発生する交流信号の周波数および電圧振幅値とに基づき、被測定物１００の容量値が求められる。このとき、異なるレベルの複数の直流電圧がバイアス源２２０で生成され、それらが個々に被測定物１００に印加される。そして、バイアス・レベル毎の容量値が取得される。  In the configuration described above, when measuring the capacitance-voltage characteristic of theDUT 100, the terminal b is selected in each switch, and theswitch 400 is turned on. In order to measure the capacitance-voltage characteristic, an AC signal generated by theAC signal source 210 is applied to the device undertest 100, and the current flowing through the device undertest 100 due to the AC signal is measured by theammeter 260. Based on the current measurement value measured by the current 260 and the frequency and voltage amplitude value of the AC signal generated by theAC signal source 210, the capacitance value of theDUT 100 is determined. At this time, a plurality of DC voltages of different levels are generated by thebias source 220 and are individually applied to the device undertest 100. Then, a capacitance value for each bias level is acquired.

また、被測定物１００の電圧電流特性を測定する場合には、各スイッチにおいて端子ａが選択され、スイッチ４００がオフされる。電圧電流特性を測定するために、バイアス源２５０およびバイアス源２５１は、被測定物１００の端子間に電位差が生じるように、各出力電圧が設定される。そして、それらの出力電圧の差に起因して、被測定物１００に流れる電流を電流計２３０で測定する。  When measuring the voltage-current characteristic of theDUT 100, the terminal a is selected in each switch, and theswitch 400 is turned off. In order to measure the voltage-current characteristics, the output voltages of thebias source 250 and thebias source 251 are set so that a potential difference is generated between the terminals of the device undertest 100. Then, due to the difference between the output voltages, the current flowing through theDUT 100 is measured by theammeter 230.

特開２００５−３２１３７９号公報（第７〜１０頁、第１２〜１４頁、図２、図３、図７、図８）JP-A-2005-321379 (7th to 10th pages, 12th to 14th pages, FIG. 2, FIG. 3, FIG. 7, FIG. 8)特許３４４２８２２号公報（第３図、第４図）Japanese Patent No. 3442822 (FIGS. 3 and 4)特開平１０−１０１７０号公報（第４頁、図１）Japanese Patent Laid-Open No. 10-10170 (page 4, FIG. 1)

ここで、容量対電圧特性の測定後、電圧電流特性の測定へ切り替える際に、その切り替えに伴う待ち時間が問題となっている。例えば、容量対電圧特性を測定する際に、共通線路である同軸ケーブルにＤＣバイアスが印加され、同軸ケーブルの信号線（中心導体）とガード（外側導体）との間の容量に電荷が蓄積される。電圧電流特性の測定では、この蓄積された電荷が測定誤差となるため、蓄積された電荷が、測定精度上、無視しうる程度に小さくなるまで、電荷の放電を待たねばならない。例えば、共通線路である同軸ケーブルの長さが数メートル程度ある場合に、容量対電圧特性の測定のために当該同軸ケーブルに数十ボルトの直流バイアス電圧を印加した後、１ｐＡ程度の測定精度で直流電圧電流特性を測定するとき、数十秒程度の待ち時間が生じ、その長さが問題となっている。  Here, when switching to measurement of voltage-current characteristics after measurement of capacity-to-voltage characteristics, the waiting time associated with the switching is a problem. For example, when measuring capacitance vs. voltage characteristics, a DC bias is applied to a coaxial cable that is a common line, and charges are accumulated in the capacitance between the signal line (center conductor) and the guard (outer conductor) of the coaxial cable. The In the measurement of the voltage-current characteristic, since the accumulated charge becomes a measurement error, it is necessary to wait for the discharge of the charge until the accumulated charge becomes small enough to be ignored for measurement accuracy. For example, when the length of a coaxial cable that is a common line is about several meters, a DC bias voltage of several tens of volts is applied to the coaxial cable for measurement of capacitance vs. voltage characteristics, and the measurement accuracy is about 1 pA. When measuring DC voltage-current characteristics, a waiting time of about several tens of seconds is generated, and the length is a problem.

本発明においては、以下が提供される。すなわち、本第一の発明は、第一の導体と前記第一の導体を囲む第二の導体と前記第二の導体を囲む第三の導体とを具備する同軸線路の前記第一の導体に接続された被測定物の複数種類の電気的特性を、切替装置に接続された第一の測定装置および第二の測定装置を切り替えることにより、測定する方法であって、前記切替装置により前記第一の測定装置が前記被測定物に電気的に接続されている場合に、前記被測定物の第一の電気的特性を測定するための電圧を前記第一の測定装置により前記第一の導体に与えるとともに、前記第一の導体の電位と同じ電位を前記第二の導体に与える第一のステップと、前記切替装置により、前記第一の測定装置を前記被測定物から切り離し、前記第二の測定装置を前記被測定物に電気的に接続する第二のステップと、前記被測定物の第二の電気的特性を前記第二の測定装置により測定する第三のステップと、を含むことを特徴とするものである。  In the present invention, the following is provided. In other words, the first invention provides the first conductor of the coaxial line comprising the first conductor, the second conductor surrounding the first conductor, and the third conductor surrounding the second conductor. A method of measuring a plurality of types of electrical characteristics of a connected object to be measured by switching between a first measuring device and a second measuring device connected to a switching device, wherein When one measuring device is electrically connected to the object to be measured, a voltage for measuring a first electrical characteristic of the object to be measured is applied to the first conductor by the first measuring device. And the first step of applying the same potential to the second conductor to the second conductor and the switching device to separate the first measuring device from the object to be measured. The second measuring device is electrically connected to the object to be measured. Step a, the is characterized in that includes a third step of measuring the second the electrical characteristics of the second measuring device of the object to be measured, a.

また、本第二の発明は、本第一の発明の方法において、前記第三のステップが、前記第一の導体に対するガードとして前記第二の導体を用いて測定することを特徴とするものである。  The second invention is characterized in that, in the method of the first invention, the third step uses the second conductor as a guard for the first conductor. is there.

さらに、本第三の発明は、本第一の発明または本第二の発明の方法において、前記第一のステップが、バッファにより前記第二の導体に電位を与えることを特徴とするものである。  Furthermore, the third invention is characterized in that, in the method of the first invention or the second invention, the first step applies a potential to the second conductor by a buffer. .

またさらに、本第四の発明は、本第一の発明または本第二の発明または本第三の発明の方法において、第一の測定装置が電気容量測定装置であり、第二の測定装置が電圧電流特性測定装置であることを特徴とするものである。  Furthermore, according to the fourth invention, in the method of the first invention, the second invention or the third invention, the first measuring device is a capacitance measuring device, and the second measuring device is It is a voltage-current characteristic measuring device.

また、本第五の発明は、本第一の発明または本第二の発明または本第三の発明または本第四の発明の方法において、前記被測定物が、半導体素子であることを特徴とするものである。  The fifth invention is characterized in that, in the method of the first invention, the second invention, the third invention or the fourth invention, the object to be measured is a semiconductor element. To do.

さらに、本第六の発明は、第一の導体と前記第一の導体を囲む第二の導体と前記第二の導体を囲む第三の導体とを具備する同軸線路の前記第一の導体に接続された被測定物の複数種類の電気的特性を測定するために、第一の測定装置および第二の測定装置のうち選択した一方を前記同軸線路に電気的に接続するスイッチ装置であって、前記第一の測定装置が選択されている場合に、前記第一の測定装置が発生する、前記第一の電気的特性を測定するための電圧を前記第一の導体に与えるように、且つ、前記第一の導体の電位と同じ電位を前記第二の導体に与えるように、前記第一の測定装置を前記同軸線路に電気的に接続し、前記第二の測定装置が選択されている場合に、前記第二の測定装置を少なくとも前記第一の導体および前記第二の導体に電気的に接続することを特徴とするものである。  Furthermore, the sixth invention relates to the first conductor of the coaxial line comprising a first conductor, a second conductor surrounding the first conductor, and a third conductor surrounding the second conductor. A switch device for electrically connecting a selected one of the first measurement device and the second measurement device to the coaxial line in order to measure a plurality of types of electrical characteristics of a connected object to be measured. Applying to the first conductor a voltage for measuring the first electrical characteristic generated by the first measuring device when the first measuring device is selected; and The first measuring device is electrically connected to the coaxial line so that the same potential as the potential of the first conductor is applied to the second conductor, and the second measuring device is selected. In this case, the second measuring device is at least the first conductor and the second conductor. It is characterized in that the electrical connection to.

またさらに、本第六の発明は、本第五の発明の装置において、前記第二の測定装置が選択されている場合に、前記第二の測定装置が前記第二の導体を前記第一の導体に対するガードとして用いることができるように、前記第二の測定装置を前記同軸線路に電気的に接続することを特徴とするものである。  Furthermore, the sixth invention relates to the device according to the fifth invention, wherein when the second measuring device is selected, the second measuring device connects the second conductor to the first conductor. The second measuring device is electrically connected to the coaxial line so that it can be used as a guard for a conductor.

また、本第八の発明は、本第六の発明または本第七の発明の装置において、前記第一の測定装置が選択されている場合に、前記第二の導体に与えられる電位が、バッファを介して与えられることを特徴とするものである  In addition, according to the eighth aspect of the invention, in the apparatus of the sixth aspect of the invention or the seventh aspect of the invention, when the first measuring device is selected, the potential applied to the second conductor is a buffer. It is characterized by being given through

さらに、本第九の発明は、本第六の発明または本第七の発明または本第八の発明の装置において、第一の測定装置が電気容量測定装置であり、第二の測定装置が電圧電流特性測定装置であることを特徴とするものである。  Furthermore, the ninth invention is the device of the sixth invention, the seventh invention or the eighth invention, wherein the first measuring device is a capacitance measuring device and the second measuring device is a voltage. It is a current characteristic measuring device.

またさらに、本第十の発明は、本第六の発明または本第七の発明または本第八の発明または本第九の発明の装置において、前記被測定物が、半導体素子であることを特徴とするものである。  Still further, the tenth invention is the apparatus of the sixth invention, the seventh invention, the eighth invention or the ninth invention, wherein the object to be measured is a semiconductor element. It is what.

また、本第十一の発明は、本第六の発明または本第七の発明または本第八の発明または本第九の発明または本第十の発明のスイッチ装置と、前記第一の測定装置および前記第二の測定装置とを備える測定システムである。  The eleventh invention includes the switch device according to the sixth invention, the seventh invention, the eighth invention, the ninth invention, or the tenth invention, and the first measuring device. And a measurement system comprising the second measurement device.

本発明によれば、複数の測定装置を切り替える切替装置と被測定物との間にある信号伝送路における電荷の蓄積、例えば、信号線とガード線との間の容量や、プリント基板上に形成された同軸線路における誘電分極などによる電荷の蓄積を低減もしくは排除することができ、蓄積電荷の放電に起因する測定待ち時間を低減もしくは無くすことができる。また、本発明によれば、複数の測定装置を切り替える切替装置と被測定物との間にある信号伝送路のインピーダンスを、各測定装置に適した個別の異なる値にすることができる。  According to the present invention, charge accumulation in a signal transmission path between a switching device that switches a plurality of measuring devices and an object to be measured, for example, capacitance between a signal line and a guard line, or formation on a printed circuit board Accumulation of charge due to dielectric polarization or the like in the coaxial line thus formed can be reduced or eliminated, and the measurement waiting time due to discharge of the accumulated charge can be reduced or eliminated. Further, according to the present invention, the impedance of the signal transmission path between the switching device for switching a plurality of measuring devices and the device under test can be set to different values suitable for each measuring device.

本発明の実施の形態を、添付の図面を参照しながら、以下に説明する。本発明の実施の形態は、測定システム２０である。ここで、図２を参照する。図２において、図１と同一の要素については、同じ参照番号を付して、詳細な説明を省略する。図２は、測定システム２０の概略構成を示す図である。図２において、測定システム２０は、少なくとも、測定装置２００とＳＣＵＵであるスイッチ装置７００とを備える。測定装置２００は、測定装置２００と同様に、被測定物１００の電圧電流特性および容量対電圧特性を測定する装置である。被測定物１００は、少なくとも２つの端子を有する。被測定物１００が有する端子のうちの２つの端子が、測定のために、同軸ケーブル９１０，９２０を介して、スイッチ装置７００と電気的に接続されている。  Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The embodiment of the present invention is ameasurement system 20. Reference is now made to FIG. 2, the same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of themeasurement system 20. In FIG. 2, themeasurement system 20 includes at least ameasurement device 200 and aswitch device 700 that is an SCUU. The measuringdevice 200 is a device that measures the voltage-current characteristic and the capacity-to-voltage characteristic of the device undertest 100, similarly to themeasuring device 200. TheDUT 100 has at least two terminals. Two of the terminals of theDUT 100 are electrically connected to theswitch device 700 viacoaxial cables 910 and 920 for measurement.

スイッチ装置７００は、切替装置であるスイッチ７１０，７２０，７２０，７４０，７５０，７６０を備える。スイッチ７１０〜７６０のそれぞれは、１つの共通端子と、２つの選択端子とを備える。各スイッチの共通端子には、参照符号ｃが付されている。また、各スイッチの選択端子は、参照符号ａまたはｂが付されている。共通端子ｃは、２つの選択端子（ａ，ｂ）のいずれか１つと選択的に電気的に接続される。スイッチ７１０の端子ａとグラウンド２７０との間には、電流計２３０とバイアス源２５０の直列回路が設けられている。電流計２３０とバイアス源２５０との間の電位と同じ電位をスイッチ７２０の端子ａに与えるように、バッファ２４０が配置されている。スイッチ７３０の端子ａは、バイアス源２５０とグラウンド２７０との間に接続されている。スイッチ７１０の端子ｂとスイッチ７３０の端子ｂとの間には、信号源２１０とバイアス源２２０の直列回路が設けられている。スイッチ７２０の端子ｂは、スイッチ７１０の端子ｂと接続されている。スイッチ７４０の端子ａとグラウンド２７１との間には、電流計２３１とバイアス源２５１の直列回路が設けられている。電流計２３１とバイアス源２５１との間の電位と同じ電位をスイッチ７５０の端子ａに与えるように、バッファ２４１が配置されている。スイッチ７６０の端子ａは、バイアス源２５１とグラウンド２７１との間に接続されている。スイッチ７４０の端子ｂとスイッチ７６０の端子ｂとの間には、電流計２６０が設けられている。スイッチ７５０の端子ｂは、スイッチ７４０の端子ｂと接続されている。  Theswitch device 700 includesswitches 710, 720, 720, 740, 750, and 760 that are switching devices. Each of theswitches 710 to 760 includes one common terminal and two selection terminals. The common terminal of each switch is given the reference symbol c. Further, the selection terminal of each switch is given a reference symbol a or b. The common terminal c is selectively electrically connected to any one of the two selection terminals (a, b). A series circuit of anammeter 230 and abias source 250 is provided between the terminal a of theswitch 710 and theground 270. Thebuffer 240 is arranged so that the same potential as that between theammeter 230 and thebias source 250 is applied to the terminal a of theswitch 720. A terminal a of theswitch 730 is connected between thebias source 250 and theground 270. A series circuit of asignal source 210 and abias source 220 is provided between the terminal b of theswitch 710 and the terminal b of theswitch 730. The terminal b of theswitch 720 is connected to the terminal b of theswitch 710. A series circuit of anammeter 231 and abias source 251 is provided between the terminal a of theswitch 740 and theground 271. Thebuffer 241 is arranged so that the same potential as that between theammeter 231 and thebias source 251 is applied to the terminal a of theswitch 750. A terminal a of theswitch 760 is connected between thebias source 251 and theground 271. Anammeter 260 is provided between the terminal b of theswitch 740 and the terminal b of theswitch 760. The terminal b of theswitch 750 is connected to the terminal b of theswitch 740.

同軸ケーブル９１０，９２０は、３線同軸ケーブル、すなわち、トライアキシャル・ケーブルである。同軸ケーブル９１０の一端、すなわち、スイッチ装置７００側において、中心導体９１１がスイッチ７１０の端子ｃに、内部導体９１２がスイッチ７２０の端子ｃに、外部導体９１３がスイッチ７３０の端子ｃに、それぞれ接続されている。同軸ケーブル９１０の他の一端、すなわち、被測定物１００側において、中心導体９１１が被測定物１００に接続され、内部導体９１２が開放されている。同軸ケーブル９２０の一端、すなわち、スイッチ装置７００側において、中心導体９２１がスイッチ７４０の端子ｃ、内部導体９２２がスイッチ７５０の端子ｃに、外部導体９２３がスイッチ７６０の端子ｃに、それぞれ接続されている。同軸ケーブル９１０の他の一端、すなわち、被測定物１００側において、中心導体９２１が被測定物１００に接続され、内部導体９２２が開放されている。同軸ケーブル９１０および９２０の他の一端において、外部導体９２３が外部導体９１３と接続されている。  Thecoaxial cables 910 and 920 are three-wire coaxial cables, that is, triaxial cables. At one end of thecoaxial cable 910, that is, on theswitch device 700 side, thecentral conductor 911 is connected to the terminal c of theswitch 710, theinternal conductor 912 is connected to the terminal c of theswitch 720, and theexternal conductor 913 is connected to the terminal c of theswitch 730. ing. At the other end of thecoaxial cable 910, that is, on the measuredobject 100 side, thecentral conductor 911 is connected to the measuredobject 100, and theinternal conductor 912 is opened. At one end of thecoaxial cable 920, that is, on theswitch device 700 side, thecenter conductor 921 is connected to the terminal c of theswitch 740, theinner conductor 922 is connected to the terminal c of theswitch 750, and theouter conductor 923 is connected to the terminal c of theswitch 760. Yes. At the other end of thecoaxial cable 910, that is, at the device undertest 100 side, thecenter conductor 921 is connected to the device undertest 100, and theinternal conductor 922 is opened. Theouter conductor 923 is connected to theouter conductor 913 at the other end of thecoaxial cables 910 and 920.

以上に説明した構成において、被測定物１００の容量対電圧特性は、以下の手順で測定される。まず、各スイッチにおいて端子ｂを選択する。次に、交流信号源２１０が生成する交流信号を被測定物１００に印加し、その交流信号に起因して被測定物１００に流れる電流を電流計２６０で測定する。次に、電流計２６０により測定された電流測定値と、交流信号源２１０が発生する交流信号の周波数および電圧振幅値とに基づき、被測定物１００の容量値を算出する。また、上記の容量測定過程において、必要に応じて、異なるレベルの複数の直流電圧をバイアス源２２０で生成し、それらを個々に被測定物１００に印加する。そして、バイアス・レベル毎の容量値を測定する。  In the configuration described above, the capacity-voltage characteristic of theDUT 100 is measured by the following procedure. First, the terminal b is selected in each switch. Next, an AC signal generated by theAC signal source 210 is applied to the device undertest 100, and the current flowing through the device undertest 100 due to the AC signal is measured by theammeter 260. Next, the capacitance value of theDUT 100 is calculated based on the current measurement value measured by theammeter 260 and the frequency and voltage amplitude value of the AC signal generated by theAC signal source 210. Further, in the above capacitance measurement process, a plurality of DC voltages of different levels are generated by thebias source 220 as necessary, and are individually applied to the device undertest 100. Then, the capacitance value for each bias level is measured.

また、被測定物１００の電圧電流特性は、以下の手順で測定される。まず、各スイッチにおいて端子ａを選択する。次に、被測定物１００の端子間に電位差が生じるように、バイアス源２５０およびバイアス源２５１の各出力電圧を設定する。次に、それらの出力電圧の差に起因して、被測定物１００に流れる電流を電流計２３０で測定する。また、上記の電流測定過程において、必要に応じて、異なるレベルの複数の電位差が被測定物１００の端子間に生じるように、バイアス源２５０およびバイアス源２５１の各出力電圧を設定する。そして、電位差レベル毎に、被測定物１００に流れる電流を電流計２３０で測定する。  Moreover, the voltage-current characteristic of theDUT 100 is measured by the following procedure. First, the terminal a is selected in each switch. Next, the output voltages of thebias source 250 and thebias source 251 are set so that a potential difference is generated between the terminals of theDUT 100. Next, due to the difference between the output voltages, the current flowing through theDUT 100 is measured by theammeter 230. In the current measurement process, the output voltages of thebias source 250 and thebias source 251 are set so that a plurality of potential differences of different levels are generated between the terminals of theDUT 100 as necessary. Then, the current flowing through theDUT 100 is measured by theammeter 230 for each potential difference level.

容量対電圧特性の測定では、例えば、スイッチ７１０の端子ｂとスイッチ７１０の端子ｂが同電位であるので、中心導体９１１と内部導体９１２との電位差は、実質的にゼロとなるか、無視しうるレベルとなる。従って、中心導体９１１と内部導体９１２との間に蓄積される電荷も、実質的にゼロであるか、無視しうる量となる。この結果、容量対電圧特性の測定後に、電圧電流特性の測定を実施する場合に、トライアキシャル・ケーブル９１０，９２０に蓄積された電荷の放出を待つ必要がない。また、当該電荷が電圧電流特性の測定結果に影響を及ぼす心配もない。  In the measurement of the capacitance-voltage characteristic, for example, since the terminal b of theswitch 710 and the terminal b of theswitch 710 have the same potential, the potential difference between thecenter conductor 911 and theinner conductor 912 is substantially zero or ignored. It becomes a level that can be. Therefore, the electric charge accumulated between thecenter conductor 911 and theinner conductor 912 is also substantially zero or negligible. As a result, it is not necessary to wait for the discharge of the electric charge accumulated in thetriaxial cables 910 and 920 when measuring the voltage-current characteristic after measuring the capacitance-voltage characteristic. In addition, there is no concern that the charge affects the measurement result of the voltage-current characteristic.

さて、上記の実施形態において、電流計２６０の両端電位差が実質的にゼロである場合には、スイッチ７４０〜７６０および同軸ケーブル９２０を、スイッチ３３０〜３４０および同軸ケーブル５２０およびスイッチ４００と置き換えても良い。この場合、スイッチ７４０〜７６０およびスイッチ４００に係る接続や動作は、前述のとおりである。例えば、置き換えられるスイッチ４００は、同軸ケーブルの外部導体間に接続される。  In the above embodiment, if the potential difference across theammeter 260 is substantially zero, theswitches 740 to 760 and thecoaxial cable 920 may be replaced with theswitches 330 to 340, thecoaxial cable 520, and theswitch 400. good. In this case, the connections and operations related to theswitches 740 to 760 and theswitch 400 are as described above. For example, theswitch 400 to be replaced is connected between the outer conductors of the coaxial cable.

また、上記の実施形態において、スイッチ７２０の端子ｂがスイッチ７１０の端子ｂに、スイッチ７５０の端子ｂがスイッチ７４０の端子ｂに、それぞれ接続されている。この表現は、説明の便宜のためのものであり、本発明の技術的思想がこれに限定されるべきではない。重要なことは、スイッチ７１０の端子ｂの電位と同じ電位をスイッチ７２０の端子ｂに、スイッチ７４０の端子ｂの電位と同じ電位をスイッチ７５０の端子ｂに、与えることにある。従って、例えば、スイッチ７２０の端子ｂがスイッチ７１０の端子ｂにバッファを介して接続され、スイッチ７５０の端子ｂがスイッチ７４０の端子ｂにバッファを介して接続されるようにしても良い。この場合、アクティブガードとしての機能が追加され、それによる測定精度の改善が見込まれる。  In the above embodiment, the terminal b of theswitch 720 is connected to the terminal b of theswitch 710, and the terminal b of theswitch 750 is connected to the terminal b of theswitch 740. This expression is for convenience of explanation, and the technical idea of the present invention should not be limited to this. What is important is that the same potential as that of the terminal b of theswitch 710 is given to the terminal b of theswitch 720 and the same potential as that of the terminal b of theswitch 740 is given to the terminal b of theswitch 750. Therefore, for example, the terminal b of theswitch 720 may be connected to the terminal b of theswitch 710 via a buffer, and the terminal b of theswitch 750 may be connected to the terminal b of theswitch 740 via a buffer. In this case, a function as an active guard is added, and the measurement accuracy is expected to be improved.

さらに、上記の実施形態において、同軸ケーブル９１０，９２０は、スイッチ装置７００とは独立したものとして表現されている。この表現は、説明の便宜のためのものであり、本発明の技術的思想がこれに限定されるべきではない。重要なことは、スイッチ７１０〜７６０から被測定物１００までの区間が、できるだけトライアキシャル構造を有することにある。従って、その区間に該当する限り、例えば、スイッチ装置７００の内の信号伝送路も同軸構造を有することが望ましく、そのような態様も本発明の一態様である。  Further, in the above-described embodiment, thecoaxial cables 910 and 920 are expressed as being independent of theswitch device 700. This expression is for convenience of explanation, and the technical idea of the present invention should not be limited to this. What is important is that the section from theswitches 710 to 760 to the device undertest 100 has a triaxial structure as much as possible. Therefore, as long as it corresponds to the section, for example, it is desirable that the signal transmission line in theswitch device 700 also has a coaxial structure, and such an aspect is also an aspect of the present invention.

またさらに、上記の実施形態において、スイッチ７３０およびスイッチ７６０を１極１投スイッチに置き換えることもできる。言い換えれば、スイッチ７３０およびスイッチ７６０から、それぞれの端子ａを除外することもできる。その場合、外部導体９１３とバイアス源２２０とを選択的に接続するように、かつ、外部導体９２３と電流計２６０とを選択的に接続するように、１極１投スイッチが配置される。  Furthermore, in the above embodiment, theswitch 730 and theswitch 760 can be replaced with a 1-pole 1-throw switch. In other words, each terminal a can be excluded from theswitches 730 and 760. In that case, a one-pole one-throw switch is arranged so as to selectively connect theouter conductor 913 and thebias source 220 and to selectively connect theouter conductor 923 and theammeter 260.

次に、より詳細な本発明の実施例について説明する。ここで、図３を参照する。図３は、本発明の実施例である半導体測定システム３０の構成を示す図である。半導体測定システム３０は、測定装置１０００と接続装置２０００とを備える。測定装置１０００は、ＳＭＵ１１００と、ＳＭＵ１２００と、ＣＭＵ１３００とを備える。ＳＭＵ１１００、ＳＭＵ１２００、およびＣＭＵ１３００は、測定装置１０００もしくは測定装置１０００に接続された制御装置により、制御される。  Next, more detailed examples of the present invention will be described. Reference is now made to FIG. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of asemiconductor measurement system 30 that is an embodiment of the present invention. Thesemiconductor measurement system 30 includes ameasurement device 1000 and aconnection device 2000. Themeasurement apparatus 1000 includes anSMU 1100, anSMU 1200, and aCMU 1300. TheSMU 1100, theSMU 1200, and theCMU 1300 are controlled by themeasuring device 1000 or a control device connected to themeasuring device 1000.

ＳＭＵ１１００，１２００は、それぞれ、直流の電圧源、電流源、電圧計、電流計を具備し、それらを任意に組み合わせて測定する装置である。また、ＳＭＵ１１００，１２００は、個々に測定することができるし、それらが協働して測定することもできる。ＳＭＵ１１００は、ケルビン接続のために、センス端子Ｓ１およびフォース端子Ｆ１を備える。また、ＳＭＵ１２００は、ケルビン接続のために、センス端子Ｓ２およびフォース端子Ｆ２を備える。端子Ｓ１，Ｆ１，Ｓ２，Ｆ２のそれぞれは、トライアキシャル構造（３線同軸構造）を有する。すなわち、端子Ｓ１，Ｆ１，Ｓ２，Ｆ２のそれぞれは、中心導体と、中心導体を囲む内部導体と、内部導体を囲む外部導体とを備える。端子Ｓ１，Ｆ１，Ｓ２，Ｆ２のそれぞれにおいて、中心導体には信号が伝達され、外側シールド導体は筐体グラウンドに接続され、中心導体と外側シールド導体との間にあるガード導体には中心導体の信号と同電位に保たれたガード信号が伝達される。  Each of theSMUs 1100 and 1200 is a device that includes a DC voltage source, a current source, a voltmeter, and an ammeter, and measures them in any combination. In addition, theSMUs 1100 and 1200 can be measured individually or in cooperation with each other. TheSMU 1100 includes a sense terminal S1 and a force terminal F1 for Kelvin connection. TheSMU 1200 includes a sense terminal S2 and a force terminal F2 for Kelvin connection. Each of terminals S1, F1, S2, and F2 has a triaxial structure (three-wire coaxial structure). That is, each of the terminals S1, F1, S2, and F2 includes a center conductor, an inner conductor that surrounds the center conductor, and an outer conductor that surrounds the inner conductor. In each of the terminals S1, F1, S2, and F2, a signal is transmitted to the center conductor, the outer shield conductor is connected to the housing ground, and the guard conductor between the center conductor and the outer shield conductor is the center conductor. A guard signal maintained at the same potential as the signal is transmitted.

ＣＭＵ１３００は、容量、インダクタンスおよび抵抗などのインピーダンスを測定する装置である。ＣＭＵ１３００は、Ｈｉｇｈ側の電流を出力するための端子Ｈｃと、Ｈｉｇｈ側の電圧を測定するための端子Ｈｐと、Ｌｏｗ側の電圧を測定するための端子Ｌｐと、Ｌｏｗ側の電流を出力するための端子Ｌｃとを備える。端子Ｈｃ，Ｈｐ，Ｌｐ，Ｌｃは、それぞれコアキシャル構造（２線同軸構造）を有する。すなわち、端子Ｈｃ，Ｈｐ，Ｌｐ，Ｌｃのそれぞれは、中心導体と、中心導体を囲む外部導体とを備える。各端子において、中心導体には信号が伝達され、シールドである外部導体は筐体グラウンドからフローティングされている。ＣＭＵ１３００は、接続装置２０００を制御するためのコントローラ１３１０を備える。コントローラ１３１０の制御出力は、端子１３１１に供給される。なお、コントローラ１３１０は、測定装置１０００に備えられてもよい。  TheCMU 1300 is a device that measures impedance such as capacitance, inductance, and resistance. TheCMU 1300 outputs a terminal Hc for outputting a high-side current, a terminal Hp for measuring a high-side voltage, a terminal Lp for measuring a low-side voltage, and a low-side current. Terminal Lc. Terminals Hc, Hp, Lp, and Lc each have a coaxial structure (two-wire coaxial structure). That is, each of the terminals Hc, Hp, Lp, and Lc includes a center conductor and an outer conductor that surrounds the center conductor. In each terminal, a signal is transmitted to the center conductor, and the outer conductor as a shield is floated from the housing ground. TheCMU 1300 includes acontroller 1310 for controlling theconnection device 2000. A control output of thecontroller 1310 is supplied to aterminal 1311. Note that thecontroller 1310 may be included in themeasurement apparatus 1000.

被測定物１１０は、例えば、集積回路製造プロセスの最適条件を判定するためにシリコンウエハー上に設けられるＴＥＧ（Test Element Group）領域に形成される半導体素子や、トランジスタやキャパシタなどの個別素子である。図において、被測定物１１０は、トライアキシャル・ケーブル５０００および５０１０により、被測定物１１０が備える端子のうちの２つの端子が接続装置２０００と接続されている。なお、必要に応じて、被測定物１１０と接続装置２０００との間には、プローブ装置や、スイッチング・マトリックスが配置される。  The device undertest 110 is, for example, a semiconductor element formed in a TEG (Test Element Group) region provided on a silicon wafer in order to determine an optimum condition for an integrated circuit manufacturing process, or an individual element such as a transistor or a capacitor. . In the figure, the device undertest 110 is connected to theconnection device 2000 at two terminals among the terminals of the device undertest 110 bytriaxial cables 5000 and 5010. Note that a probe device and a switching matrix are arranged between theDUT 110 and theconnection device 2000 as necessary.

トライアキシャル・ケーブル５０００および５０１０は、被測定物１１０側の端部において、それぞれの中心導体が被測定物１１０に接続され、それぞれの外部導体が電気的に接続され、それぞれの内部導体が開放されている。  Triaxial cables 5000 and 5010 have respective center conductors connected to device undertest 110 at the end of device undertest 110 side, each external conductor is electrically connected, and each internal conductor is opened. ing.

接続装置２０００は、端子Ｓ１を接続するための端子２１００、端子Ｆ１を接続するための端子２１１０、端子Ｓ２を接続するための端子２２００、および、端子Ｆ２を接続するための端子２２１０を備える。また、接続装置２０００は、端子Ｈｃを接続するための端子２３００、端子Ｈｐを接続するための端子２３１０、端子Ｌｐを接続するための端子２３２０、端子Ｌｃを接続するための端子２３３０を備える。さらに、接続装置２０００は、被測定物１１０を接続するための端子２５００，２５１０を備える。端子２１００，２１１０，２２００，２２１０，２５００，２５１０は、それぞれ、トライアキシャル構造を有する。また、端子２３００，２３１０，２３２０，２３３０は、それぞれ、コアキシャル構造を有する。さらに、対応する端子同士は、接続３０００により接続されている。なお、接続３０００は、直接的接続でも良いし、ケーブルなどを介した接続、すなわち、間接的接続でも良い。  Theconnection device 2000 includes a terminal 2100 for connecting the terminal S1, aterminal 2110 for connecting the terminal F1, aterminal 2200 for connecting the terminal S2, and a terminal 2210 for connecting the terminal F2. Theconnection device 2000 also includes a terminal 2300 for connecting the terminal Hc, aterminal 2310 for connecting the terminal Hp, aterminal 2320 for connecting the terminal Lp, and a terminal 2330 for connecting the terminal Lc. Furthermore, theconnection device 2000 includesterminals 2500 and 2510 for connecting the device undertest 110.Terminals 2100, 2110, 2200, 2210, 2500, and 2510 each have a triaxial structure.Terminals 2300, 2310, 2320, and 2330 each have a coaxial structure. Further, corresponding terminals are connected by aconnection 3000. Theconnection 3000 may be a direct connection or a connection via a cable, that is, an indirect connection.

ここで、図４を参照する。図４は、接続装置２０００の内部構造を示す図である。図４において、接続装置２０００は、切替装置であるスイッチ群Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を備える。各スイッチ群において、個々のスイッチは、１極１投スイッチである。また、各スイッチ群において、個々のスイッチは、それぞれに付されたａ〜ｃの参照記号により区別される。例えば、スイッチ群Ｔ１の上側のスイッチは、Ｔ１ａとして認識される。また、例えば、スイッチ群Ｔ４の中央のスイッチは、Ｔ４ｂとして認識される。  Reference is now made to FIG. FIG. 4 is a diagram showing an internal structure of theconnection device 2000. In FIG. 4, theconnection device 2000 includes switch groups T1, T2, T3, and T4 that are switching devices. In each switch group, the individual switches are 1-pole 1-throw switches. Further, in each switch group, individual switches are distinguished by reference symbols a to c attached thereto. For example, the upper switch of the switch group T1 is recognized as T1a. For example, the switch at the center of the switch group T4 is recognized as T4b.

端子２１００および端子２１１０の中心導体は、スイッチＴ１ｂを介して、端子２５００の中心導体に選択的に接続される。端子２１１０の内部導体は、スイッチＴ１ａを介して、端子２５００の内部導体に選択的に接続される。端子２１００および端子２１１０の外部導体は、筐体グラウンドに接続されている。  The center conductors of theterminals 2100 and 2110 are selectively connected to the center conductor of the terminal 2500 via the switch T1b. The inner conductor of the terminal 2110 is selectively connected to the inner conductor of the terminal 2500 via the switch T1a. The outer conductors of theterminals 2100 and 2110 are connected to the housing ground.

端子２２００および端子２２１０の中心導体は、スイッチＴ２ｂを介して、端子２５１０の中心導体に選択的に接続される。端子２２１０の内部導体は、スイッチＴ２ａを介して、端子２５１０の内部導体に選択的に接続される。端子２２００および端子２２１０の外部導体は、筐体グラウンドに接続されている。  The center conductors of the terminal 2200 and the terminal 2210 are selectively connected to the center conductor of the terminal 2510 via the switch T2b. The inner conductor of the terminal 2210 is selectively connected to the inner conductor of the terminal 2510 via the switch T2a. The external conductors of the terminal 2200 and the terminal 2210 are connected to the housing ground.

端子２３００および端子２３１０の中心導体は、スイッチＴ３ｂおよびスイッチＴ３ｃを介して、端子２５００の中心導体および内部導体に選択的に接続される。端子２３００および端子２３１０の外部導体は、スイッチＴ３ａを介して、端子２５００の外部導体に選択的に接続される。端子２３３０および端子２３４０の中心導体は、スイッチＴ４ｂおよびスイッチＴ４ｃを介して、端子２５１０の中心導体および内部導体に選択的に接続される。端子２３３０および端子２３４０の外部導体は、スイッチＴ４ａを介して、端子２５１０の外部導体に選択的に接続される。なお、端子２３００，２３１０，２３２０，２３４０の外部導体は、それ自身、筐体グラウンドからフローティングされている。  The center conductors of the terminal 2300 and the terminal 2310 are selectively connected to the center conductor and the inner conductor of the terminal 2500 via the switch T3b and the switch T3c. The external conductors of the terminal 2300 and the terminal 2310 are selectively connected to the external conductor of the terminal 2500 via the switch T3a. The center conductors ofterminals 2330 and 2340 are selectively connected to the center conductor and the inner conductor of terminal 2510 via switches T4b and T4c. The external conductors of terminal 2330 and terminal 2340 are selectively connected to the external conductor of terminal 2510 via switch T4a. Note that the external conductors of theterminals 2300, 2310, 2320, and 2340 are themselves floating from the housing ground.

端子２５００および端子２５１０の外部導体は、筐体グラウンドに接続されている。  The outer conductors of the terminal 2500 and the terminal 2510 are connected to the housing ground.

なお、特に図では示していないが、スイッチ群Ｔ１およびＴ３と端子２５００との間の信号伝送路、および、スイッチ群Ｔ２およびＴ４と端子２５１０との間の信号伝送路は、設計が許す限り、トライアキシャル構造を有する。それらトライアキシャル構造を有する信号伝送路は、エッチング処理によりプリント基板に形成された信号線パターンや、同軸ケーブルなどで構成される。  Although not specifically shown in the figure, the signal transmission path between the switch groups T1 and T3 and the terminal 2500 and the signal transmission path between the switch groups T2 and T4 and the terminal 2510 are as long as the design permits. It has a triaxial structure. The signal transmission path having the triaxial structure is configured by a signal line pattern formed on the printed circuit board by an etching process, a coaxial cable, or the like.

スイッチ群Ｔ１は、端子２１００および端子２１１０を、端子２５００に選択的に接続する。スイッチ群Ｔ２は、端子２２００および端子２２１０を、端子２５１０に選択的に接続する。スイッチ群Ｔ３は、端子２３００および端子２３１０を、端子２５００に選択的に接続する。スイッチ群Ｔ４は、端子２３３０および端子２３４０を、端子２５１０に選択的に接続する。スイッチ群Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は、コントローラ２２００の制御により、次の２状態のいずれかになる。あるときは、スイッチ群Ｔ１およびスイッチ群Ｔ２の各スイッチはオンであり、スイッチ群Ｔ３およびスイッチ群Ｔ４の各スイッチはオフである。また、あるときは、スイッチ群Ｔ１およびスイッチ群Ｔ２の各スイッチはオフであり、スイッチ群Ｔ３およびスイッチ群Ｔ４の各スイッチはオンである。コントローラ２２００自身は、端子２４００を介して受信する制御情報に応じて動作する。  The switch group T1 selectively connects the terminal 2100 and the terminal 2110 to theterminal 2500. The switch group T2 selectively connects the terminal 2200 and the terminal 2210 to theterminal 2510. The switch group T3 selectively connects the terminal 2300 and the terminal 2310 to theterminal 2500. Switch group T4 selectively connects terminal 2330 and terminal 2340 to terminal 2510. The switch groups T1, T2, T3, and T4 are in one of the following two states under the control of thecontroller 2200. At some time, the switches of the switch group T1 and the switch group T2 are on, and the switches of the switch group T3 and the switch group T4 are off. In some cases, the switches of the switch group T1 and the switch group T2 are off, and the switches of the switch group T3 and the switch group T4 are on.Controller 2200 itself operates in accordance with control information received viaterminal 2400.

以上に説明した半導体測定システム３０において、被測定物１１０の容量対電圧特性を測定する場合、スイッチ群Ｔ１およびＴ２をオンにし、スイッチ群Ｔ３およびＴ４をオフにする。その後の測定手順は、上記の実施態様で説明したとおりである。また、被測定物１１０の電圧電流特性を測定する場合、スイッチ群Ｔ１およびＴ２をオフにし、スイッチ群Ｔ３およびＴ４をオンにする。その後の測定手順は、上記の実施態様で説明したとおりである。  In thesemiconductor measurement system 30 described above, when measuring the capacitance-voltage characteristic of theDUT 110, the switch groups T1 and T2 are turned on and the switch groups T3 and T4 are turned off. The subsequent measurement procedure is as described in the above embodiment. Further, when measuring the voltage-current characteristic of theDUT 110, the switch groups T1 and T2 are turned off and the switch groups T3 and T4 are turned on. The subsequent measurement procedure is as described in the above embodiment.

容量対電圧特性の測定では、被測定物１１０に接続されているトライアキシャル構造の信号伝送路において、中心導体および内部導体の電位が同一となる。従って、上記の実施態様で説明したとおり、容量対電圧特性の測定後に、電圧電流特性の測定を実施する場合に、切替装置である各スイッチ群と被測定物１１０との間の信号伝送路に蓄積された電荷の放出を待つ必要がない。また、当該電荷が電圧電流特性の測定結果に影響を及ぼす心配もない。  In the measurement of the capacitance-voltage characteristic, the potentials of the center conductor and the inner conductor are the same in the triaxial structure signal transmission path connected to the device undertest 110. Therefore, as described in the above embodiment, when measuring the voltage-current characteristic after measuring the capacity-to-voltage characteristic, the signal transmission path between each switch group serving as a switching device and theDUT 110 is measured. There is no need to wait for the release of the accumulated charge. In addition, there is no concern that the charge affects the measurement result of the voltage-current characteristic.

上記の実施例において、切替装置である各スイッチ群と被測定物１１０との間の信号伝送路において、ＳＭＵが使用する線路の特性インピーダンスとＣＭＵが使用する線路の特性インピーダンスは、共通の値であっても良いし、異なる値であっても良い。例えば、ＳＭＵが使用する線路の特性インピーダンスは、容量地が小さいほど良く、その結果、特性インピーダンスは大きいほど良い。従って、例えば、各スイッチ群と被測定物１１０との間のトライアキシャル信号伝送路において、中心導体と内部導体とで構成される線路の特性インピーダンスを１キロオームとし、内部導体と外部導体とで構成される線路の特性インピーダンスを５０オームとすると、測定精度上、好都合である。  In the above embodiment, the characteristic impedance of the line used by the SMU and the characteristic impedance of the line used by the CMU are common values in the signal transmission path between each switch group serving as the switching device and theDUT 110. There may be different values. For example, the characteristic impedance of the line used by the SMU is better as the capacitance is smaller, and as a result, the characteristic impedance is better as it is larger. Therefore, for example, in the triaxial signal transmission path between each switch group and the device undertest 110, the characteristic impedance of the line composed of the center conductor and the inner conductor is set to 1 kilohm, and is composed of the inner conductor and the outer conductor. If the characteristic impedance of the line to be set is 50 ohms, it is convenient in terms of measurement accuracy.

従来技術による測定システム１０の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of themeasurement system 10 by a prior art.本発明による測定システム２０の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of themeasurement system 20 by this invention.本発明による半導体測定システム３０の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of thesemiconductor measurement system 30 by this invention.半導体測定システム３０の接続装置２０００の内部構成を示す図である。2 is a diagram illustrating an internal configuration of aconnection device 2000 of thesemiconductor measurement system 30. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１０，２０ 測定システム
３０ 半導体測定システム
１００，１１０ 被測定物
２００ 測定装置
２１０，２１０ 交流信号源
２２０，２５０，２５１ ， 直流電圧バイアス源
２３０，２３１ 直流電流計
２６０ 交流電流計
２４０，２４１ バッファ
２７０，２７１ グラウンド
３００，７００ スイッチ装置
３１０，３２０，３３０，３４０，４００ スイッチ
５１０，５２０ 同軸ケーブル
５１１，５２１ 中心導体
５１２，５２２ 外部導体
７１０，７２０，７３０，７４０，７５０，７６０ スイッチ
９１０，９２０ トライアキシャル・ケーブル
９１１，９２１ 中心導体
９１２，９２２ 内部導体
９１３，９２３ 外部導体
１０００ 測定装置
１３１０，２２００ コントローラ
１３１１ 端子
２０００ 接続装置
２１００，２１１０，２２００，２２１０ 端子
２３００，２３１０，２３２０，２３３０ 端子
２４００，２５００，２５１０ 端子
３０００ 接続
５０００，５０１０ トライアキシャル・ケーブル
10, 20Measurement system 30Semiconductor measurement system 100, 110 Device undertest 200Measuring device 210, 210AC signal source 220, 250, 251 DCvoltage bias source 230, 231DC ammeter 260AC ammeter 240, 241Buffer 270, 271Ground 300, 700Switch device 310, 320, 330, 340, 400Switch 510, 520Coaxial cable 511, 521Center conductor 512, 522External conductor 710, 720, 730, 740, 750, 760Switch 910, 920Triaxial Cable 911, 921Center conductor 912, 922Inner conductor 913, 923Outer conductor 1000Measuring device 1310, 2200Controller 1311Terminal 2000Connection device 2100, 2110, 2200, 2210End 2300,2310,2320,2330terminal 2400,2500,2510terminal 3000 connected 5000,5010 triaxial cable

Claims (11)

Translated fromJapanese

第一の導体と前記第一の導体を囲む第二の導体と前記第二の導体を囲む第三の導体とを具備する同軸線路の前記第一の導体に接続された被測定物の複数種類の電気的特性を、切替装置に接続された第一の測定装置および第二の測定装置を切り替えることにより、測定する方法であって、
前記切替装置により前記第一の測定装置が前記被測定物に電気的に接続されている場合に、前記被測定物の第一の電気的特性を測定するための電圧を前記第一の測定装置により前記第一の導体に与えるとともに、前記第一の導体の電位と同じ電位を前記第二の導体に与える第一のステップと、
前記切替装置により、前記第一の測定装置を前記被測定物から切り離し、前記第二の測定装置を前記被測定物に電気的に接続する第二のステップと、
前記被測定物の第二の電気的特性を前記第二の測定装置により測定する第三のステップと、
を含むことを特徴とする測定方法。Plural types of objects to be measured connected to the first conductor of the coaxial line, the first conductor, the second conductor surrounding the first conductor, and the third conductor surrounding the second conductor. A method of measuring the electrical characteristics of the first measuring device and the second measuring device connected to the switching device,
When the first measuring device is electrically connected to the device under test by the switching device, a voltage for measuring the first electrical characteristic of the device under test is supplied to the first measuring device. The first step of applying to the first conductor and applying the same potential to the second conductor as the potential of the first conductor;
A second step of disconnecting the first measuring device from the device under test by the switching device and electrically connecting the second measuring device to the device under test;
A third step of measuring a second electrical characteristic of the object to be measured by the second measuring device;
A measurement method comprising: 前記第三のステップが、前記第一の導体に対するガードとして前記第二の導体を用いて測定することを特徴とする請求項１に記載の測定方法。  The measurement method according to claim 1, wherein the third step uses the second conductor as a guard for the first conductor. 前記第一のステップが、バッファにより前記第二の導体に電位を与えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の測定方法。  The measurement method according to claim 1, wherein the first step applies a potential to the second conductor by a buffer. 第一の測定装置が電気容量測定装置であり、第二の測定装置が電圧電流特性測定装置であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の方法。  The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the first measuring device is a capacitance measuring device and the second measuring device is a voltage-current characteristic measuring device. 前記被測定物が、半導体素子であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の方法。  The method according to claim 1, wherein the object to be measured is a semiconductor element. 第一の導体と前記第一の導体を囲む第二の導体と前記第二の導体を囲む第三の導体とを具備する同軸線路の前記第一の導体に接続された被測定物の複数種類の電気的特性を測定するために、第一の測定装置および第二の測定装置のうち選択した一方を前記同軸線路に電気的に接続するスイッチ装置であって、
前記第一の測定装置が選択されている場合に、前記第一の測定装置が発生する、前記第一の電気的特性を測定するための電圧を前記第一の導体に与えるように、且つ、前記第一の導体の電位と同じ電位を前記第二の導体に与えるように、前記第一の測定装置を前記同軸線路に電気的に接続し、
前記第二の測定装置が選択されている場合に、前記第二の測定装置を少なくとも前記第一の導体および前記第二の導体に電気的に接続する、
ことを特徴とするスイッチ装置。A plurality of types of objects to be measured connected to the first conductor of the coaxial line, comprising a first conductor, a second conductor surrounding the first conductor, and a third conductor surrounding the second conductor A switching device for electrically connecting a selected one of the first measuring device and the second measuring device to the coaxial line,
Applying to the first conductor a voltage for measuring the first electrical characteristic generated by the first measuring device when the first measuring device is selected; and Electrically connecting the first measuring device to the coaxial line so as to give the second conductor the same potential as the potential of the first conductor;
Electrically connecting the second measuring device to at least the first conductor and the second conductor when the second measuring device is selected;
A switch device characterized by that. 前記第二の測定装置が選択されている場合に、前記第二の測定装置が前記第二の導体を前記第一の導体に対するガードとして用いることができるように、前記第二の測定装置を前記同軸線路に電気的に接続することを特徴とする請求項６に記載のスイッチ装置。  When the second measuring device is selected, the second measuring device can be used so that the second measuring device can use the second conductor as a guard against the first conductor. The switch device according to claim 6, wherein the switch device is electrically connected to a coaxial line. 前記第一の測定装置が選択されている場合に、前記第二の導体に与えられる電位が、バッファを介して与えられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスイッチ装置。  3. The switch device according to claim 1, wherein when the first measuring device is selected, the potential applied to the second conductor is applied via a buffer. 4. 第一の測定装置が電気容量測定装置であり、第二の測定装置が電圧電流特性測定装置であることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記載のスイッチ装置。  9. The switch device according to claim 6, wherein the first measuring device is a capacitance measuring device, and the second measuring device is a voltage-current characteristic measuring device. 前記被測定物が、半導体素子であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のスイッチ装置。  The switch device according to claim 1, wherein the object to be measured is a semiconductor element. 請求項６乃至請求項１０のいずれかに記載のスイッチ装置と、前記第一の測定装置および前記第二の測定装置とを備える測定システム。
A measurement system comprising the switch device according to any one of claims 6 to 10, the first measurement device, and the second measurement device.

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