DE102015216696A1

DE102015216696A1 - Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes und Verfahren für die Herstellung eines Halbleiterelementes

Info

Publication number: DE102015216696A1
Application number: DE102015216696.1A
Authority: DE
Inventors: Mitsuhiko Sakai; Susumu Yoshimoto
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2015-09-01
Publication date: 2016-03-03
Also published as: US9607905B2; JP2016054189A; US20160064292A1

Abstract

Ein Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes (1c) umfasst die folgenden Schritte. Es wird ein Wafer (1) vorbereitet, der mit einer Vielzahl von Halbleiterelementen (1c) versehen ist, die jeweils eine Elektrode (16) haben. Der Wafer wird in eine Vielzahl von Chips (2) geteilt, die mit wenigstens einem Halbleiterelement (1c) versehen sind. Nach dem Schritt des Teilens in die Vielzahl von Chips (2), wird eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes (1c) gemessen, während eine Sonde (5b) mit der Elektrode (16) des Halbleiterelementes (1c) in einer Isolierflüssigkeit (4) in Kontakt ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes und ein Verfahren für die Herstellung eines Halbleiterelementes und insbesondere auf ein Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes unter Verwendung einer Isolierflüssigkeit und ein Verfahren für die Herstellung eines Halbleiterelementes.
Beschreibung des Standes der Technik
Um es einer Halbleitervorrichtung zu gestatten, eine hohe Durchschlagsspannung und einen geringen Verlust zu haben und in einer Umgebung mit hoher Temperatur verwendet zu werden, wird seit kurzem zunehmend Siliziumkarbid als Material eingesetzt, das eine Halbleitervorrichtung bildet. Siliziumkarbid ist ein Halbleiter mit einem großen Bandabstand, der einen größeren Bandabstand als Silizium hat, das bislang normalerweise als Material verwendet wurde, um eine Halbleitervorrichtung auszubilden. Durch Verwendung von Siliziumkarbid als Material, das eine Halbleitervorrichtung ausbildet, kann somit eine höhere Durchschlagsspannung einer Halbleiterbvorrichtung erzielt werden. Da eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung eine hohe Durchschlagsspannung hat, kann eine Durchschlagsspannung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung mit Hilfe einer Isolierflüssigkeit gemessen werden.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift No. 2003-100819 offenbart beispielsweise ein Verfahren zum Untersuchen einer Durchschlagsspannung einer Vorrichtung, die eine hohe Durchschlagsspannung hat. Gemäß dem Verfahren zum Untersuchen einer Durchschlagsspannung wird eine Durchschlagsspannung der Vorrichtung, die eine hohe Durchschlagsspannung hat, gemessen, während ein Wafer, der an einem Gestell angebracht ist, in eine Isolierlösung zusammen mit dem Gestell eingetaucht ist. Durch Eintauchen des Wafers in die Isolierlösung kann das Auftreten einer atmosphärischen Entladung auch dann unterdrückt werden, wenn eine Hochspannung an eine Vorrichtung mit einer hohen Durchschlagsspannung angelegt wird.
Die internationale Veröffentlichung WO2010/021070 offenbart ein Verfahren zum Messen einer Durchschlagsspannung eines Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors (MOSFET). Gemäß dem Verfahren zum Messen einer Durchschlagsspannung, wird zu Beginn eine Isolierflüssigkeit auf eine Oberfläche eines Wafers getröpfelt, um so ein Source-Elektrodenfeld und ein Gate-Elektrodenfeld zu bedecken. Anschließend wird eine Durchschlagsspannung des MOSFET durch in Kontakt bringen einer Sonde mit dem Source-Elektrodenfeld und dem Gate-Elektrodenfeld in der Isolierflüssigkeit gemessen. Durch Verwenden der Isolierflüssigkeit kann eine Entladung aus der Sonde auch dann unterdrückt werden, wenn eine Hochspannung an dem Source-Elektrodenfeld anliegt.
ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG
Gemäß den Verfahren, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift No. 2003-100819 und der internationalen Veröffentlichung WO2010/021070 beschrieben sind, wird eine Durchschlagsspannung in einem Waferzustand gemessen. Wenn der Wafer nach der Messung der Durchschlagsspannung in Chips geschnitten wird, kann die Durchschlagsspannung infolge einer Beschädigung der Chips beeinträchtigt werden. Wenn eine Durchschlagsspannung in dem Waferzustand gemessen wurde, wird demzufolge eine Durchschlagsspannung in einem Chipzustand, der einem fertigen Produkt nahekommt, nicht erfolgreich präzise gemessen. Ein Ziel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes präzise zu messen.
Ein Verfahren zum Messen einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte. Es wird ein Wafer bereitgestellt, der mit einer Vielzahl von Halbleiterelementen versehen ist, die jeweils eine Elektrode haben. Der Wafer wird in eine Vielzahl von Chips unterteilt, die mit wenigstens einem Halbleiterelement versehen sind. Nach dem Schritt des Teilens in die Vielzahl von Chips, wird eine Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes gemessen, während eine Sonde mit der Elektrode des Halbleiterelementes in einer isolierenden Flüssigkeit in Kontakt ist.
Die zuvor genannten und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Flussdiagramm, das schematisch ein Verfahren zum Messen einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes und ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelementes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine perspektivartige schematische Darstellung, die einen ersten Schritt bei dem Verfahren des Messens einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine vertikale schematische Querschnittsansicht, die einen Aufbau eines Halbleiterelementes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine perspektivartige schematische Darstellung, die einen zweiten Schritt bei dem Verfahren des Messens einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine vertikale schematische Querschnittsansicht, die einen dritten Schritt bei dem Verfahren des Messens einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine vertikale schematische Querschnittsansicht, die einen vierten Schritt bei dem Verfahren des Messens einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist eine vertikale schematische Querschnittsansicht, die einen fünften Schritt bei dem Verfahren des Messens einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist eine vertikale schematische Querschnittsansicht, die einen sechsten Schritt bei dem Verfahren des Messens einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist eine vertikale schematische Querschnittsansicht, die eine erste Abänderung des vierten Schrittes bei dem Verfahren des Messens einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist eine seitliche schematische Querschnittsansicht, die eine zweite Abänderung des vierten Schrittes bei dem Verfahren des Messens einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist eine vertikale schematische Querschnittsansicht, die die zweite Abänderung des vierten Schrittes bei dem Verfahren des Messens einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist eine vertikale schematische Querschnittsansicht, die eine dritte Abänderung des fünften Schrittes bei dem Verfahren des Messens einer Durchschlagspannung eines Halbleiterelementes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
[Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung]
Es werden zunächst Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufgelistet und beschrieben.

(1) Ein Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes 1c gemäß einer Vorgehensweise der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte. Es wird ein Wafer 1 vorbereitet, der mit einer Vielzahl von Halbleiterelementen 1c versehen ist, die jeweils eine Elektrode 16 haben. Der Wafer 1 wird in eine Vielzahl von Chips 2 unterteilt, die mit wenigstens einem Halbleiterelement 1c versehen sind. Nach dem Schritt des Teilens des Wafers 1 in eine Vielzahl von Chips 2 wird eine Durchschlagsspannung der Halbleiterschicht 1c gemessen, während eine Sonde 5b mit der Elektrode 16 des Halbleiterelementes 1c in einer isolierenden Flüssigkeit 4 in Kontakt ist.

Eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c wird normalerweise in einem Waferzustand 1 gemessen. Wenn der Wafer 1 in zwei Chips 2 geteilt wird, kann jedoch der Chip 2 beschädigt werden. Selbst wenn in diesem Fall das Halbleiterelement 1c eine hohe Durchschlagsspannung in dem Zustand des Wafers 1 hat, ist eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c in einem Zustand des Chips 2 nahe einem fertigen Produkt geringer. Das heißt, eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c, die in einem Zustand des Wafers 1 gemessen wird, kann möglicherweise nicht korrekt eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c in einem Zustand des Chips 2 nahe dem fertigen Produkt widerspiegeln. Selbst wenn der Chip 2 nicht beschädigt wurde, ist eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c, die in dem Zustand des Wafers 1 gemessen wird, nicht gleich einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c, die in dem Zustand des Chips 2 gemessen wird. Daher gibt die Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c, die in dem Zustand des Wafers 1 gemessen wird, nicht korrekt die Durchschlagsspannung wider, die in dem Zustand des Chips 2 nahe dem fertigen Produkt gemessen wird.
Gemäß dem Verfahren zum Messen einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c bei (1) wird, nachdem der Wafer 1 in eine Vielzahl von Chips 2 geteilt wurde, eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c gemessen, während die Sonde 5b mit der Elektrode 16 des Halbleiterelementes 1c in einer Isolierflüssigkeit 4 in Kontakt ist. Somit kann eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c in dem Zustand eines Chips 2 nahe an dem fertigen Produkt präzise gemessen werden.

(2) Bei dem Verfahren des Messens einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes 1c gemäß (1) umfasst vorzugsweise der Schritt des Messens einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c den Schritt des Anordnens eines Chips 2 auf einer Oberfläche 3a eines Gestells 3. Bei dem Schritt des Messens einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c wird eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c gemessen, während eine Isolierflüssigkeit 4 angebracht ist, um den gesamten Chip 2 auf der Oberfläche 3a zu bedecken. Auf diese Weise kann eine atmosphärische Entladung in der Sonde 5b wirkungsvoll verhindert werden.
(3) Bei dem Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c gemäß (2) wird vorzugsweise auf der Oberfläche 3a des Gestells 3, in einer Richtung senkrecht zu einer Oberfläche 3a betrachtet, eine Seitenwand 8 vorgesehen, um den Chip 2 zu umgeben. Die Isolierflüssigkeit 4 ist in einem Zwischenraum 8a angeordnet, der durch die Oberfläche 3a der Seitenwand 8 ausgebildet ist. Bei dem Schritt des Messens einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes 1c wird eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c gemessen, während der gesamte Chip in die isolierende Flüssigkeit 4 getaucht ist. Da eine Menge der Isolierflüssigkeit 4 konstant gehalten wird, wird somit eine Reproduzierbarkeit eines Ergebnisses der Messung einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c verbessert.
(4) Bei dem Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes gemäß (2) oder (3) hat die Oberfläche 3a des Gestells eine mittlere arithmetische Rauhigkeit von nicht mehr als 2,0 μm. Somit kann eine gewünschte Höhe der Isolierflüssigkeit ab einer Oberseite des Chips 2 gehalten werden.
(5) Bei dem Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c gemäß (2) bis (4) ist, in einer Richtung parallel zu der Oberfläche 3a des Gestells 3 betrachtet, ein Berührungswinkel θ zwischen den Oberfläche 3a des Gestells und einer Außenoberfläche 4a der Isolierflüssigkeit 4 nicht kleiner als 90°. Somit kann eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c mit einer Menge der Isolierflüssigkeit gemessen werden, die geringer ist als für den Fall, dass der Berührungswinkel θ geringer als 90° ist.
(6) Das Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c nach einem der Punkte (1) bis (5) umfasst vorzugsweise weiterhin den Schritt des Entfernens der Isolierflüssigkeit 4 nach dem Schritt des Messens einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c. Wenn der Chip 2 in die Isolierflüssigkeit 4 getaucht wird, wird es sehr schwierig, den Chip 2 zu handhaben, nachdem eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c gemessen wurde. Mit dem Schritt des Entfernens der Isolierflüssigkeit 4 nach dem Schritt des Messens einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c kann die Handhabung des Chips 2 vereinfacht werden.
(7) Bei dem Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c gemäß (6) umfasst der Schritt des Entfernens der Isolierflüssigkeit 4 vorzugsweise den Schritt des Erwärmens der Isolierflüssigkeit 4 auf eine Temperatur, die nicht geringer ist als ein Siedepunkt der Isolierflüssigkeit 4. Somit kann die Isolierflüssigkeit 4 wirkungsvoll entfernt werden.
(8) Bei dem Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes 1c gemäß (6) oder (7) umfasst der Schritt des Entfernens der Isolierflüssigkeit 4 den Schritt des Sprühens eines Intergases auf die Isolierflüssigkeit 4. Auf diese Weise kann die Isolierflüssigkeit 4 wirkungsvoll entfernt werden.
(9) Bei dem Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c gemäß einem der Punkte (1) bis (8) hat vorzugsweise ein Teil der Isolierflüssigkeit 4, der auf einer Außenoberfläche des Chips 2 die geringste Dicke hat, eine Dicke d von nicht weniger als 200 μm. Somit kann das Auftreten einer atmosphärischen Entladung in der Sonde 5b wirkungsvoll verhindert werden.
(10) Bei dem Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c gemäß einem der Punkte (1) bis (9) umfasst das Halbleiterelement 1c vorzugsweise einen Siliziumkarbid-Halbleiter. Das Halbleiterelement 1c, das den Siliziumkarbid-Halbleiter umfasst, hat eine höhere Durchschlagsspannung als ein Halbleiterelement, das Silizium umfasst. Das Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes 1c gemäß einem der Punkte (1) bis (9) eignet sich besser für ein Halbleiterelement 1c, das eine hohe Durchschlagsspannung hat.
(11) Ein Verfahren für die Herstellung eines Halbleiterelementes 1c gemäß einer Art und Weise der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes 1c gemäß einem der Punkte (1) bis (10). Somit kann ein Verfahren für die Herstellung eines Halbleiterelementes 1c angegeben werden, das über den Schritt des Messens einer Durchschlagsspannung verfügt, der eine hohe Genauigkeit bei der Messung einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c hat.

[Details von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung]
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass in den folgenden Zeichnungen denselben oder entsprechenden Bauteilen dieselben Bezugszeichen zugeordnet sind und eine Beschreibung derselben nicht wiederholt wird. Was daneben hier die kristallografische Bezeichnung angeht, sind eine individuelle Ausrichtung, eine Gruppenausrichtung, eine individuelle Ebene und eine Gruppenebene hier mit [], <>, () bzw. {} gekennzeichnet. Darüber hinaus ist ein kristallografischer negativer Index mit einer Zahl mit einem darüber befindlichen Strich ”–” ausgedrückt, wobei jedoch ein negatives Vorzeichen einer Zahl vorausgeht.
Ein Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes und ein Verfahren für die Herstellung eines Halbleiterelementes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden im folgenden beschrieben.
Zunächst wird der Schritt des Vorbereitens eines Wafers ausgeführt, der mit einer Vielzahl von Halbleiterelementen (S10: 1) versehen ist. Unter Bezugnahme auf 2 wird ein Wafer 1 vorbereitet, der mit einer Vielzahl von Chip-Bereichen 2a ausgestattet ist. Die zahlreichen Chip-Bereiche 2a sind voneinander durch Dicing-Linien 50 getrennt. Die Dicing-Linie 50 umfasst eine erste Dicing-Linie 50a, die sich in einer speziellen Richtung (wie etwa einer Richtung <1-100>) erstreckt, und eine zweite Dicing-Linie 50b, die sich in einer Richtung senkrecht zu einer speziellen Richtung (beispielsweise einer Richtung <11-20>) erstreckt. Eine Source-Elektrode 16 und eine Gate-Elektrode 27 liegen auf einer Seite einer ersten Hauptoberfläche 10a des Wafers 1 frei. Jeder der Vielzahl von Chip-Bereichen 2a hat beispielsweise eines Source-Elektrode 16 und eine Gate-Elektrode 27. Eine Drain-Elektrode 20 liegt auf einer Seite einer zweiten Hauptoberfläche 10b des Wafers 1 frei. Die Drain-Elektrode 20 ist vorgesehen, um beispielsweise die gesamte Hauptoberfläche 10b des Wafers 1 zu bedecken. Wie es später beschrieben wird, hat ein Halbleiterelement 1c beispielsweise eine Source-Elektrode 16, eine Gate-Elektrode 27 und eine Drain-Elektrode 20. Das heißt, jeder aus der Vielzahl von Chip-Bereichen 2a umfasst wenigstens ein Halbleiterelement 1c. Wie es zuvor erwähnt wurde, wird der Wafer 1 vorbereitet, der mit einer Vielzahl von Halbleiterelementen 1c ausgestattet ist, die jeweils eine Source-Elektrode 16, eine Gate-Elektrode 27 und eine Drain-Elektrode 20 haben.
Eine Konstruktion eines MOSFET, der für ein Beispiel des Halbleiterelementes 1c steht, wird nun beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 3 ist ein MOSFET, der ein Beispiel des Halbleiterelementes 1c repräsentiert, beispielsweise ein vertikales Halbleiterelement und hat im wesentlichen eine Halbleiterschicht 10, eine Gate-Elektrode 27, einen Gate-Oxidfilm 15, einen Zwischenschicht-Isolierfilm 21, eine Source-Elektrode 16 und eine Drain-Elektrode 20. Die Halbleiterschicht 10 hat eine erste Hauptoberfläche 10a und eine zweite Hauptoberfläche 10b, die der ersten Hauptoberfläche 10a gegenüberliegt. Die Halbleiterschicht 10 besteht beispielsweise aus einem Siliziumkarbidsubstrat und umfasst im wesentlichen ein Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 11 und eine Siliziumkarbid-Epitaxialschicht 17, die auf dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 11 vorgesehen ist. Das heißt, das Halbleiterelement 1c umfasst einen Siliziumkarbidhalbleiter.
Das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 11 besteht beispielsweise aus einem hexagonalen Siliziumkarbid-Einkristall, der einen Polytyp 4H hat. Die erste Hauptoberfläche 10a der Halbleiterschicht 10 hat einen maximalen Durchmesser von beispielsweise nicht weniger als 100 mm und vorzugsweise nicht weniger als 150 mm. Die erste Hauptoberfläche 10a der Halbleiterschicht 10 ist beispielsweise eine {0001}-Ebene oder eine Oberfläche, die um höchstens 4° in Bezug auf die {0001}-Ebene geneigt ist. Insbesondere ist die erste Hauptoberfläche 10a beispielsweise eine (0001)-Ebene oder eine Oberfläche, die um etwa höchstens 4° in Bezug auf die (0001)-Ebene geneigt ist, und eine zweite Hauptoberfläche 10b ist eine (000-1)-Ebene oder eine Oberfläche, die um etwa höchstens 4° in Bezug auf die (000-1)-Ebene geneigt ist. Die Halbleiterschicht 10 hat eine Dicke von Beispielsweise nicht mehr als 600 μm und vorzugsweise nicht mehr als 300 μm.
Unter Bezugnahme auf 3 hat die Siliziumkarbid-Epitaxialschicht 17 einen Drift-Bereich 12, einen Körperbereich 13, einen Source-Bereich 14 und einen Kontaktbereich 18. Der Drift-Bereich 12 umfasst eine n-Typ-Verunreinigung, wie etwa Stickstoff und hat einen n-Typ (einen ersten Leitfähigkeitstyp). Eine Konzentration der n-Typ-Verunreinigung in dem Drift-Bereich 12 ist beispielsweise 5 × 10¹⁵ cm^–3. Der Körperbereich 13 umfasst eine p-Typ-Verunreinigung, wie etwa Aluminium, und hat einen p-Typ (einen zweiten Leitfähigkeitstyp). Eine Konzentration der p-Typ-Verunreinigung in dem Körperbereich 13 ist beispielsweise 1 × 10¹⁷ cm^–3.
Der Source-Bereich 14 umfasst eine n-Typ-Verunreinigung, wie etwa Phosphor, und hat den n-Typ. Der Source-Typ 14 ist derart ausgebildet, dass er von dem Körperbereich 13 umgeben ist. Vorzugsweise hat der Source-Bereich 14 eine höhere Konzentration der n-Typ-Verunreinigung als der Drift-Bereich 12. Eine Konzentration einer Spenderverunreinigung in dem Source-Bereich 14 ist beispielsweise 1 × 10²⁰ cm^–3. Der Source-Bereich 14 ist von dem Drift-Bereich 12 durch den Körperbereich 13 beabstandet.
Der Kontaktbereich 18 umfasst eine p-Typ-Verunreinigung, wie etwa Aluminium, und hat den p-Typ. Eine Seitenfläche des Kontaktbereiches 18 ist derart vorgesehen, dass sie von dem Source-Bereich 14 umgeben ist, wobei eine Unterseite des Kontaktbereiches 18 mit dem Körperbereich 13 in Kontakt ist. Vorzugsweise hat der Kontaktbereich 18 eine höhere Konzentration der p-Typ-Verunreinigung als der Körperbereich 13. Eine Konzentration der p-Typ-Verunreinigung in dem Kontaktbereich 18 ist beispielsweise 1 × 10²⁰ cm^–3.
Der Gate-Oxidfilm 15 ist derart ausgebildet, dass er mit der ersten Hauptoberfläche 10a der Halbleiterschicht 10 in Kontakt ist, um sich von einer Oberseite des einen Source-Bereiches 14 zu einer Oberseite des anderen Source-Bereiches 14 zu erstrecken. Der Gate-Oxidfilm 15 ist mit dem Source-Bereich 14, dem Körperbereich 13 und dem Drift-Bereich 12 an der ersten Hauptoberfläche 10a der Halbleiterschicht 10 in Kontakt. Der Gate-Oxidfilm 15 besteht beispielsweise aus einem Material, das Siliziumdioxid umfasst. Der Gate-Oxidfilm 15 hat eine Dicke, die beispielsweise nicht geringer als 40 nm und nicht höher als 60 nm ist.
Die Gate-Elektrode 27 ist derart angebracht, dass sie mit dem Gate-Oxidfilm 15 in Kontakt ist, um sich von dem einen Source-Bereich 14 zu dem anderen Source-Bereich 14 über denselben zu erstrecken. Der Gate-Oxidfilm 15 liegt zwischen der Halbleiterschicht 10 und der Gate-Elektrode 27. Die Gate-Elektrode 27 ist derart vorgesehen, dass sie dem Source-Bereich 14, dem Körperbereich 13 und dem Drift-Bereich 12 zugewandt ist. Die Gate-Elektrode 27 besteht beispielsweise aus Polysilizium, das mit einer Verunreinigung oder einem Leiter, wie etwa Aluminium, dotiert ist.
Die Source-Elektrode 16 hat einen Source-Elektrodenabschnitt 16a und eine Oberflächenschutzelektrode 16b. Der Source-Elektrodenabschnitt 16a ist mit dem Source-Bereich 14 und dem Kontaktbereich 18 an einer ersten Hauptoberfläche 10a der Halbleiterschicht 10 in Kontakt. Der Source-Elektrodenabschnitt 16a umfasst beispielsweise TiAlSi. Der Source-Elektrodenabschnitt 16a ist in ohmschen Kontakt mit dem Source-Bereich 14. Die Oberflächenschutzelektrode 16b ist in direktem Kontakt mit dem Source-Elektrodenabschnitt 16a und derart vorgesehen, das sie den Zwischenschicht-Isolierfilm 21 bedeckt. Die Oberflächenschutzelektrode 16b ist mit dem Source-Bereich 14 durch die Source-Elektrode 16 verbunden.
Der Zwischenschicht-Isolierfilm 21 ist derart vorgesehen, dass er jeweils mit der Gate-Elektrode 27 und dem Gate-Oxidfilm 15 in Kontakt ist, um so die Gate-Elektrode 27 zu bedecken. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 21 isoliert die Gate-Elektrode 27 und die Source-Elektrode 16 elektrisch voneinander. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 21 besteht beispielsweise aus Siliziumdioxid.
Die Drain-Elektrode 20 umfasst einen Drain-Elektrodenabschnitt 20a und eine Rückseiten-Schutzelektrode 20b. Der Drain-Elektrodenabschnitt 20a ist derart vorgesehen, dass er mit der zweiten Hauptoberfläche 10b der Halbleiterschicht 10 in Kontakt ist. Der Drain-Elektrodenabschnitt 20a besteht aus einem Material, das in der Lage ist, einen ohmschen Kontakt mit dem n-Typ-Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 11, wie etwa NiSi (Nickelsilizid) herzustellen. Die Rückseiten-Schutzelektrode 20b ist mit dem Drain-Elektrodenabschnitt 20a elektrisch verbunden.
Anschließend wird der Schritt des Teilens des Substrates in eine Vielzahl von Chips (S20: 1) ausgeführt. Unter Bezugnahme auf 2 und 4 wird der Wafer 1, der mit einer Vielzahl von Chip-Bereichen 2a versehen ist, in eine Vielzahl von Chips 2 geteilt, indem er entlang von Dicing-Linien 50 geschnitten wird. Jeder aus der Vielzahl von Chips 2 ist mit wenigstens einem Halbleiterelement 1c versehen. Jeder aus der Vielzahl von Chips 2 hat eine im wesentlichen parallelpiped Gestalt. Eine Oberfläche (die erste Hauptoberfläche 10a) des Chips 2 ist mit einer Source-Elektrode 16 und einer Gate-Elektrode 27 versehen, und die andere Oberfläche (zweite Hauptoberfläche 10b) ist mit einer Drain-Elektrode 20 versehen.
Wie es zuvor erläutert wurde, wird der Wafer 1 in eine Vielzahl von Chips 2 geteilt, die mit wenigstens einem Halbleiterelement 1c versehen sind.
Unter Bezugnahme auf 5 ist der Chip, der mit wenigstens einem Halbleiterelement 1c versehen ist, auf der Oberfläche 3a des Gestells 3 vorgesehen. Der Chip 2 ist auf einer Oberfläche 3a des Gestells 3 derart angeordnet, dass die Drain-Elektrode 20, die in dem Chip vorgesehen ist, mit der Oberfläche 3a des Gestells 3 in Kontakt ist. Das Gestell 3 besteht aus einem leitfähigen Material, wie etwa Metall. Beispiele eines Materials, das das Gestell 3 bildet, umfassen Edelstahl, Gold (Au), Silber (Ag), Kupfer (Cu) und Nickel (Ni). Die Oberfläche 3a des Gestells 3 kann aus einer Platierschicht ausgebildet sein. Beispielsweise ist das Gestell 3 aus Edelstahl ausgebildet und mit Gold beschichtet. Vorzugsweise hat das Gestell 3 einen Mechanismus (nicht gezeigt), der in der Lage ist, den Chip 2 auf die Oberfläche 3a des Gestells 3 zu saugen. Ein Mechanismus, der in der Lage ist, den Chip 2 auf die Oberfläche 3a des Gestells 3 zu saugen, ist beispielhaft durch einen elektrostatischen Spannfuttermechanismus ausgeführt. Vorzugsweise hat das Gestell 3 einen Mechanismus (nicht gezeigt), der in der Lage ist, die Oberfläche 3a des Gestells 3 zu erwärmen. Wie in 7 gezeigt, kann eine dritte Sonde 6 mit einem Ende des Gestells 3 verbunden werden. Die dritte Sonde 6 kann mit dem Gestell 3 verbunden sein.
Anschließend wird der Schritt des Aufbringens der Isolierflüssigkeit 4 auf den Chip 2 ausgeführt. Unter Bezugnahme auf 6 wird die Isolierflüssigkeit 4 auf den Chip 2 derart aufgebracht, dass sie die Source-Elektrode 16 und die Gate-Elektrode 27 bedeckt, die in dem Chip 2 vorgesehen sind. Beispielsweise wird eine fluorbasierte inerte Flüssigkeit oder insbesondere Fluorinert^TM FC-72 von Sumitomo 3M Limited als Isolierflüssigkeit 4 verwendet. Beispielsweise kann Novec^TM 7000 oder 7100 von Sumitomo 3M Limited als Isolierflüssigkeit 4 verwendet werden. Die Isolierflüssigkeit 4 sollte lediglich wenigstens die Source-Elektrode 15 bedecken und muss nicht den gesamten Chip 2 bedecken. Vorzugsweise ist die Isolierflüssigkeit dazu eingerichtet, den gesamten Chip 2 auf der Oberfläche 3a des Gestells 3 zu bedecken (siehe 6). Das heißt, die Isolierflüssigkeit 4 ist mit der Oberfläche 3a des Gestells 3, der Source-Elektrode 16 und der Gate-Elektrode 27 in dem Chip 2 und einer Seitenfläche des Chips 2 in Kontakt. Vorzugsweise hat ein Teil der Isolierflüssigkeit 4, der die geringste Dicke auf der Außenoberfläche des Chips 2 hat, eine Dicke d von nicht weniger als 200 μm und nicht mehr als 1.000 μm. Die Dicke d des Teils der Isolierflüssigkeit 4, der die geringste Dicke auf der Außenoberfläche des Chips 2 hat, bezieht sich auf den kürzesten Abstand zwischen der Außenoberfläche 4a der Isolierflüssigkeit 4 und der Außenoberfläche des Chips 2. Die Außenoberfläche des Chips 2 umfasst die Oberfläche der Gate-Elektrode 27 und die Oberfläche der Source-Elektrode 16.
Unter Bezugnahme auf 6 kann, in einer Richtung parallel zu der Oberfläche 3a des Gestells 3 betrachtet, der Berührungswinkel θ, der zwischen der Oberfläche 3a des Gestells 3 und der Außenoberfläche 4a der Isolierflüssigkeit 4 ausgebildet ist, kleiner als 90° sein. Der Berührungswinkel θ, der zwischen der Oberfläche 3a des Gestells 3 und der Außenoberfläche 4a der Isolierflüssigkeit 4 ausgebildet ist, kann durch Einstellen der Rauhigkeit der Oberfläche 3a des Gestells 3 verändert werden. Der Berührungswinkel θ ist als ein Winkel definiert, der zwischen der Oberfläche 3a des Gestells 3 und einer Tangente der Außenoberfläche 4a der Isolierflüssigkeit 4 an einer Kontaktposition der Isolierflüssigkeit 4 mit der Oberfläche 3a ausgebildet ist. Der Berührungswinkel θ kann beispielsweise mit einem Berührungswinkelmesser gemessen werden, der von Kyowa Interface Science Co., Ltd. hergestellt wird. Um einen Berührungswinkel θ zu erzielen, der zwischen der Oberfläche 3a des Gestells 3 und der Außenfläche 4a der Isolierflüssigkeit 4 ausgebildet und geringer als 90° ist, ist die Rauhigkeit der Oberfläche 3a des Gestells 3 erwünscht geringer. Vorzugsweise ist die arithmetische mittlere Rauhigkeit (Ra) der Oberfläche 3a des Gestells 3 nicht größer als 2,0 μm und vorzugsweise nicht geringer als 0,4 μm und nicht größer als 1,6 μm. Die arithmetische mittlere Rauhigkeit (Ra) der Oberfläche 3a des Gestells kann beispielsweise mit einem Oberflächenrauhigkeits-Messinstrument gemessen werden.
Unter Bezugnahme auf 7 wird eine Konfiguration eines Gerätes für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes beschrieben. Das Gerät für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes hat im wesentlichen eine Sonde 5 und einen Spannungsanlegeabschnitt 7. Die Sonde 5 hat im wesentlichen eine erste Sonde 5a, eine zweite Sonde 5b und eine dritte Sonde 6. Der Spannungsanlegeabschnitt 7 ist zwischen der ersten Sonde 5a und der dritten Sonde 6 vorgesehen. Die dritte Sonde 6 ist mit dem leitfähigen Gestell 3 elektrisch verbunden. Der Spannungsanlegeabschnitt 7 ist dazu eingerichtet, in der Lage zu sein, eine Spannung über die Source-Elektrode 16 und die Drain-Elektrode 20 anzulegen. Eine Spannung, die über die Source-Elektrode 16 und die Drain-Elektrode 20 durch den Spannungsanlegeabschnitt 7 angelegt werden kann, ist beispielsweise nicht geringer als 600 V, vorzugsweise nicht geringer als 1,8 kV und bestenfalls nicht geringer als 3 kV. Die erste Sonde 5a und die zweite Sonde 5b sind geerdet. Ein Gate-Ansteuerabschnitt (nicht gezeigt) kann zwischen der ersten Sonde 5a und der zweiten Sonde 5b vorgesehen sein. Der Gate-Ansteuerabschnitt ist dazu eingerichtet, in der Lage zu sein, eine Gate-Spannung an die Gate-Elektrode 27 anzulegen.
Ein Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes wird nun beschrieben. Unter Bezugnahme auf 7 wird die erste Sonde 5a mit der Gate-Elektrode 27 des Halbleiterelementes 1c in der Isolierflüssigkeit 4 in Kontakt gebracht und die zweite Sonde 5b mit der Source-Elektrode 16 des Halbleiterelementes 1c in der Isolierflüssigkeit 4 in Kontakt gebracht. Das heißt, die Gate-Elektrode 27 wird mit der ersten Sonde 5a in der Isolierflüssigkeit elektrisch verbunden, und die Source-Elektrode 16 wird mit der zweiten Sonde 5b in der Isolierflüssigkeit 4 elektrisch verbunden. Die dritte Sonde 6 wird mit der Drain-Elektrode 20 durch das leitfähige Gestell 3 verbunden. Anschließend wird eine Spannung zum Messen einer Durchschlagsspannung durch den Spannungsanlegeabschnitt 7 über die zweite Sonde 5b und die dritte Sonde 6 angelegt. Das heißt, eine Spannung zum Messen einer Durchschlagsspannung wird über die Source-Elektrode 16 und die Drain-Elektrode 20 angelegt. Je nach Bedarf kann der Gate-Ansteuerabschnitt eine Gate-Spannung an die Gate-Elektrode 27 anlegen.
Bei dem Schritt des Messens einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes wird beispielsweise ein Drain-Strom, der zwischen der Source-Elektrode 16 und der Drain-Elektrode 20 fließt, mit einem Strommessabschnitt (nicht gezeigt) gemessen, während eine Spannung, die an die Drain-Elektrode 20 durch den Spannungsanlegeabschnitt 7 angelegt wird, erhöht wird, wobei ein Potential jeweils der Gate-Elektrode 27 und der Source-Elektrode 16 auf 0 V eingestellt wird, und eine Spannung, die über die Source-Elektrode 16 und die Drain-Elektrode 20 zu dem Zeitpunkt angelegt wird, zu dem der Drain-Strom einen vorgeschriebenen Bezugswert übersteigt, als Durchschlagsspannung bestimmt wird. Wie es zuvor erwähnt wurde, wird nach dem Schritt des Teilens eines Wafers 1 in eine Vielzahl von Chips 2 eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c gemessen, während die Sonde 5b mit der Source-Elektrode 16 des Halbleiterelementes 1c in der Isolierflüssigkeit 4 in Kontakt ist und die dritte Sonde 6 mit der Drain-Elektrode 20 in Kontakt ist. Vorzugsweise wird eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c gemessen, während die Isolierflüssigkeit 4 derart eingerichtet ist, dass sie den gesamten Chip 2 auf der Oberfläche 3a des Gestells 3 bedeckt, die Sonde 5b mit der Source-Elektrode 16 des Halbleiterelementes 1c in der Isolierflüssigkeit 4 in Kontakt ist und die dritte Sonde 6 mit der Drain-Elektrode 20 in Kontakt ist.
Anschließend wird der Schritt des Entfernens der Isolierflüssigkeit 4 ausgeführt. Vorzugsweise wird die Isolierflüssigkeit 4 von dem Chip 2 entfernt, indem die Isolierflüssigkeit 4 verdampft wird, die sich auf dem Chip 2 befindet. Insbesondere wird die Isolierflüssigkeit 4 durch Erwärmen der Oberfläche 3a des Gestells 3 mit einem Heizabschnitt (nicht gezeigt) entfernt, der in dem Gestell 3 vorgesehen ist. Die Isolierflüssigkeit 4 wird entfernt, wenn die Isolierflüssigkeit 4 verdampft wird, wenn sie auf einen Siedepunkt der Isolierflüssigkeit 4 oder höher erwärmt wird. Beispielsweise hat Fluorinert^TM FC-72 von Sumitomo 3M Limited einen Siedepunkt bei etwa 56°C. Die Isolierflüssigkeit wird wirkungsvoll durch Erwärmen der Oberfläche 3a des Gestells 3 auf beispielsweise 60°C oder mehr entfernt. Angesichts des wirkungsvollen Entfernens der Isolierflüssigkeit 4 von dem Chip 2, bei dem ein Siedepunkt der Isolierflüssigkeit 4 vorzugsweise niedrig ist, hat die Isolierflüssigkeit 4 einen Siedepunkt, der vorzugsweise nicht geringer als 30°C und nicht höher als 65°C ist.
Bei dem Schritt des Entfernens der Isolierflüssigkeit 4 kann die Isolierflüssigkeit 4 derart entfernt werden, dass die Isolierflüssigkeit 4 verdampft wird, indem sie mit einem Inertgas besprüht wird. Das Inertgas umfasst beispielsweise ein Argongas, ein Stickstoffgas oder ein Heliumgas. Das Inertgas kann auf die Isolierflüssigkeit 4 gesprüht werden, während die erste Sonde 5a in Kontakt mit der Gate-Elektrode 27 ist und die zweite Sonde 5b mit der Source-Elektrode 16 in Kontakt ist. Vorzugsweise wird das Inertgas, wie etwa das Stickstoffgas auf die Isolierflüssigkeit 4 gesprüht, während die Oberfläche 3a des Gestells 3 auf einen Siedepunkt der Isolierflüssigkeit 4 oder höher erwärmt wird. Die Isolierflüssigkeit 4 kann durch Verringern eines Drucks in dem Raum entfernt werden, in dem sich der Chip 2 und das Gestell 3 befinden. Auf diese Weise wird die Isolierflüssigkeit 4 von dem Chip 2 in einer kürzeren Zeitperiode entfernt (siehe 8). Nachdem die Isolierflüssigkeit 4 von dem Chip 2 entfernt wurde, wird der Chip 2 von der Oberfläche 3a des Gestells 3 entnommen vorauf ein Übergang zu dem nächsten Schritt erfolgt.
Wie es oben erläutert wurde, wird der Wafer 1 in eine Vielzahl von Chips 2 geschnitten und eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c in einem Zustand des Chips 2 gemessen. Auf diese Weise wird untersucht, ob das Halbleiterelement 1c ein ordnungsgemäßer oder beschädigter Gegenstand ist. Mit den oben beschriebenen Schritten wird das fertige Halbleiterelement 1c hergestellt. Das heißt, das Verfahren für die Herstellung des Halbleiterelementes 1c verfügt über das Verfahren des Messens einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c, wie es oben beschrieben ist. Eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c kann sowohl in dem Zustand des Wafers 1 als auch in dem Zustand des Chips 2 gemessen werden. Beispielsweise wird eine Durchschlagsspannung 2 des Chips entsprechend einem Chipbereich 2a, der als fehlerhafter Gegenstand in dem Zustand des Wafers 1 bestimmt wurde, nicht in dem Zustand des Chips 2 gemessen, aber es kann eine Durchschlagsspannung lediglich des Chips 2 entsprechend dem Chipbereich 2a, der als ordnungsgemäßer Gegenstand in dem Zustand des Wafers 1 bestimmt wurde, in dem Zustand des Chips gemessen werden. Das heißt, der Schritt des Messens einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c kann den Schritt des Messens einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c (den ersten Durchschlagsspannungs-Messschritt) und den Schritt des Messens einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c des Chips 2 entsprechend einem Chipbereich 2a umfassen, der als ordnungsgemäßer Gegenstand bei dem ersten Durchschlagsspannungs-Messschritt bestimmt wurde (eine zweiter Durchschlagsspannungs-Messschritt), bevor der Wafer in eine Vielzahl von Chips 2 geteilt wird.
Eine erste Abänderung des Verfahrens für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes wird nun erläutert.
Unter Bezugnahme auf 9 ist bei dem Schritt des Aufbringens der Isolierflüssigkeit 4 auf dem Chip 2, in einer Richtung parallel zu der Oberfläche 3a des Gestells, der Berührungswinkel θ, der zwischen der Oberfläche 3a des Gestells 3 und der Außenoberfläche 4a der Isolierflüssigkeit 4 ausgebildet ist, vorzugsweise nicht kleiner als 90° und stärker bevorzugt größer als 90°. Um einen Berührungswinkel θ zu erreichen, der zwischen der Oberfläche 3a des Gestells 3 und der Außenoberfläche 4a der Isolierflüssigkeit 4 ausgebildet wird und nicht kleiner als 90° ist, wird die Rauhigkeit der Oberfläche 3a des Gestells 3 nach Wunsch erhöht. Vorzugsweise ist die arithmetische mittlere Rauhigkeit (Ra) der Oberfläche 3a des Gestells 3 nicht kleiner als 2 μm und nicht größer als 10 μm. Um den Berührungswinkel θ zu erhöhen, besteht ein Teil der Oberfläche des Chips 2 nach Wunsch aus einem stark wasserabweisenden Material. Ein stark wasserabweisendes Material ist beispielsweise Polyimid.
Eine zweite Abänderung des Verfahrens für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes wird nun beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 10 kann die Seitenwand 8 derart vorgesehen sein, dass sie den Chip 2 auf der Oberfläche 3a des Gestells 3, in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche 3a betrachtet, umgibt. Unter Bezugnahme auf 11 ist die Seitenwand 8 in Kontakt mit der Oberfläche 3a des Gestells 3 und derart ausgebildet, dass sie sich in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche 3a erstreckt. Die Seitenwand 8 besteht beispielsweise aus einem Harz. Die Isolierflüssigkeit 4 befindet sich in dem Raum 8a (siehe 10), der aus der Oberfläche 3a des Gestells 3 und der Seitenwand 8 ausgebildet ist. Der Chip 2 kann auf der Oberfläche 3a des Gestells angeordnet werden, nachdem die Isolierflüssigkeit 4 in dem Raum 8a angeordnet wurde, der durch die Oberfläche 3a des Gestells 3 und die Seitenwand 8 ausgebildet ist, oder die Isolierflüssigkeit 4 kann in dem Raum 8a angeordnet werden, nachdem der Chip 2 in dem Raum 8a angeordnet wurde, der durch die Oberfläche 3a des Gestells 3 und die Seitenwand 8 ausgebildet ist. Bei dem Schritt für die Messung einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c wird eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c gemessen, während der gesamte Chip 2 in die Isolierflüssigkeit 4 in dem Raum 8a getaucht ist.
Eine dritte Abänderung des Verfahrens zum Messen einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes wird nun beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 12 kann eine Vielzahl von Chips 2 auf der Oberfläche 3a des Gestells 3 angeordnet sein. Es sind beispielsweise drei Chips 2 auf der Oberfläche 3a des Gestells 3 angeordnet, wobei sich die Isolierflüssigkeit 4 derart auf der Oberfläche 3a befindet, dass sie die gesamten drei Chips 2 bedeckt. Die Isolierflüssigkeit 4 kann sich zudem zwischen zwei benachbarten Chips 2 befinden. Die dritte Sonde 6 ist mit dem Gestell 3 elektrisch verbunden, das drei Chips 2 gemeinsam nutzen. Bei dem Schritt des Messens einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes ist die erste Sonde 5a beispielsweise mit der Gate-Elektrode 27 des ersten Chips 2 verbunden, der in dem Zentrum in 12 angeordnet ist, wobei die zweite Sonde 5b mit der Source-Elektrode 16 verbunden ist. Eine Durchschlagsspannung des ersten Chips 2 wird durch Anlegen einer Spannung zum Messen einer Durchschlagsspannung über die Source-Elektrode 16 und die Drain-Elektrode 20 des ersten Chips 2 gemessen. Anschließend wird die erste Sonde 5a mit der Gate-Elektrode 27 eines zweiten Chips (einem Chip, der auf der rechten Seite in 12 angeordnet ist) verbunden, der sich von dem ersten Chip 2 unterscheidet, und die zweite Sonde 5b mit der Source-Elektrode 16 verbunden. Eine Durchschlagsspannung des zweiten Chips 2 wird durch Anlegen einer Spannung zum Messen einer Durchschlagsspannung über die Source-Elektrode 16 und die Drain-Elektrode 20 des zweiten Chips 2 gemessen. Wie es zuvor beschrieben wurde, kann eine Durchschlagsspannung jedes aus der Vielzahl von Chips 2 nacheinander gemessen werden, wobei die Vielzahl der Chips 3 auf derselben Oberfläche 3a des Gestells 3 angebracht ist.
Wenngleich ein Fall, bei dem Halbleiterschicht 10 Siliziumkarbid enthält, in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde, kann sie ein anderes Material als Siliziumkarbid, wie etwa Silizium enthalten. Vorzugsweise besteht die Halbleiterschicht 10 aus einem Halbleiter mit einem großen Bandabstand, der einen größeren Bandanstand hat als Silizium. Der Halbleiter mit dem großen Bandabstand umfasst beispielsweise Galliumnitrid oder Diamant.
Wenngleich ein Fall, bei dem die zweite Sonde 5b mit der Source-Elektrode 16 in der Isolierflüssigkeit verbunden wird, nachdem die Isolierflüssigkeit 4 auf den Chip 2 aufgetragen wurde, bei der obigen Ausführungsform beschrieben wurde, kann die Isolierflüssigkeit 4 auf den Chip 2 aufgebracht werden, nachdem die zweite Sonde 5b mit der Source-Elektrode 16 verbunden wurde.
Wenngleich die Beschreibung bei der obigen Ausführungsform derart erfolgte, dass der n-Typ als der erste Leitfähigkeitstyp definiert ist und der p-Typ als der zweite Leitfähigkeitstyp definiert ist, kann der p-Typ als der erste Leitfähigkeitstyp und der n-Typ als der zweite Leitfähigkeitstyp definiert sein. Wenngleich ein MOSFET als beispielhaftes Halbleiterelement beschrieben wurde, kann das Halbleiterelement eine Diode, ein isolierter Gate-Bipolartransistor (IGBT) und ein Sperrschicht-Feldeffekttransistor (JFET) sein.
Eine Funktion und eine Wirkung des Verfahrens für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
Gemäß dem Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c bei der vorliegenden Ausführungsform wird, nachdem der Wafer in eine Vielzahl von Chips 2 geteilt wurde, eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c gemessen, während die Sonde 5b die Elektrode 16 des Halbleiterelementes 1c in der Isolierflüssigkeit berührt. Somit kann eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c in dem Zustand des Chips 2 nahe dem fertigen Produkt präzise gemessen werden.
Gemäß dem Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes 1c bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Schritt des Messens einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c den Schritt des Anordnens des Chips 2 auf der Oberfläche 3a des Gestells 3. Bei dem Schritt des Messens einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c wird eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c gemessen, während die Isolierflüssigkeit 4 derart angeordnet ist, dass sie den gesamten Chip 2 auf der Oberfläche 3a bedeckt. Somit kann das Auftreten einer atmosphärischen Entladung in der Sonde 5b wirkungsvoll verhindert werden.
Gemäß dem Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c bei der vorliegenden Ausführungsform ist auf der Oberfläche 3a des Gestells, in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche 3a betrachtet, eine Seitenwand 8 vorgesehen, um den Chip 2 zu umgeben. Die Isolierflüssigkeit 4 befindet sich in dem Raum 8a, der durch die Oberfläche 3a und die Seitenwand 8 ausgebildet ist. Bei dem Schritt des Messens einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c wird eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c gemessen, während der gesamte Chip 2 in die Isolierflüssigkeit 4 in dem Raum 8a getaucht ist. Da eine Menge der Isolierflüssigkeit konstantgehalten wird, wird somit die Reproduzierbarkeit der Messung einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c verbessert.
Gemäß dem Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c bei der vorliegenden Ausführungsform hat die Oberfläche 3a des Gestells 3 eine arithmetische mittlere Rauhigkeit von nicht mehr als 2,0 μm. Somit kann eine gewünschte Höhe der Isolierflüssigkeit 4 ab einer Oberseite des Chips 2 gehalten werden.
Gemäß dem Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c bei der vorliegenden Ausführungsform ist, in einer Richtung parallel zu der Oberfläche 3a der Stufe 3 betrachtet, ein Berührungswinkel θ, der zwischen der Oberfläche 3a des Gestells 3 und der Außenoberfläche 4a der Isolierflüssigkeit 4 ausgebildet ist, nicht kleiner als 90°. Auf diese Weise kann eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c bei einer geringeren Menge der Isolierflüssigkeit gemessen werden als für den Fall, dass der Berührungswinkel θ kleiner als 90° ist.
Das Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst weiterhin den Schritt des Entfernens der Isolierflüssigkeit 4 nach dem Schritt des Messens einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c. Wenn der Chip 2 in die Isolierflüssigkeit 4 getaucht ist, bereitet es Schwierigkeiten, den Chip 2 zu handhaben, nachdem eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c gemessen wurde. Mit dem Schritt des Entfernens der Isolierflüssigkeit 4 nach dem Schritt des Messens einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c kann die Handhabung des Chips 2 vereinfacht werden.
Gemäß dem Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes 1c bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Schritt des Entfernens der Isolierflüssigkeit 4 den Schritt des Erwärmens der Isolierflüssigkeit 4 auf eine Temperatur, die nicht geringer ist als ein Siedepunkt der Isolierflüssigkeit 4. Auf dieses Weise kann die Isolierflüssigkeit 4 wirkungsvoll entfernt werden.
Gemäß dem Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c bei der vorliegenden Ausführungsform, umfasst der Schritt des Entfernens der Isolierflüssigkeit 4 den Schritt des Sprühens eines Inertgases auf die Isolierflüssigkeit 4. Somit kann die Isolierflüssigkeit 4 wirkungsvoll entfernt werden.
Gemäß dem Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c bei der vorliegenden Ausführungsform hat ein Teil der Isolierflüssigkeit 4, der die geringste Dicke auf der Außenoberfläche des Chips 2 hat, eine Dicke d von nicht weniger als 200 μm. Somit kann das Auftreten einer atmosphärischen Entladung in der Sonde 5b wirkungsvoll verhindert werden.
Gemäß dem Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Halbleiterelement 1c einen Siliziumkarbid-Halbleiter. Das Halbleiterelement 1c, das den Siliziumkarbid-Halbleiter umfasst, hat eine höhere Durchschlagsspannung als ein Halbleiterelement, das Silizium umfasst. Das Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c gemäß der vorliegenden Erfindung eignet sich besser für das Halbleiterelement 1c, das eine hohe Durchschlagsspannung hat.
Gemäß dem Verfahren für die Herstellung eines Halbleiterelementes 1c bei der vorliegenden Ausführungsform kann ein Verfahren für die Herstellung eines Halbleiterelementes 1c angegeben werden, das den Schritt des Messens einer Durchschlagsspannung mit einer hohen Genauigkeit bei der Messung einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes 1c hat.
Wenngleich die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, versteht es sich, dass die hier offenbarte Ausführungsform in jeder Hinsicht beispielhaft und nicht einschränkend ist. Der Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Begriffe der Ansprüche definiert und soll beliebige Abänderungen innerhalb des Geltungsbereiches und der Bedeutung umfassen, die äquivalent zu den Begriffen der Ansprüche sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2003-100819 [0003, 0005]
WO 2010/021070 [0004, 0005]

Claims

Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes (1c), umfassend folgende Schritte: Vorbereiten eines Wafers (1), der mit einer Vielzahl von Halbleiterelementen (1c) versehen ist, die jeweils eine Elektrode (16) haben, Teilen des Wafers (1) in eine Vielzahl von Chips 2, die mit wenigstens einem dieses Halbleiterelementes 1c versehen sind, und Messen einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes (1c), während eine Sonde (5b) mit der Elektrode (16) des Halbleiterelementes (1c) in einer Isolierflüssigkeit (4) in Kontakt ist, nach dem Schritt des Teilens des Wafers in eine Vielzahl der Chips (2).
Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes (1c) nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Messens einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes (1c) den Schritt des Anordnens des Chips (2) auf einer Oberfläche (3a) eines Gestells (3) umfasst, und bei dem Schritt des Messens einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes (1c) eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes (1c) gemessen wird, während die Isolierflüssigkeit (4) derart angebracht ist, dass sie den gesamten Chip (2) auf der Oberfläche (3a) bedeckt.
Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes (1c) nach Anspruch 2, bei dem auf der Oberfläche (3a) des Gestells (3), in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche (3a) betrachtet, eine Seitenwand (8) vorgesehen ist, um den Chip (2) zu umgeben, die Isolierflüssigkeit (4) in einem Zwischenraum (8a) angeordnet wird, der durch die Oberfläche (3a) und die Seitenwand (8) ausgebildet ist, und bei dem Schritt des Messens einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes (1c) eine Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes (1c) gemessen wird, während der gesamte Chip (2) in die Isolierflüssigkeit 4 in dem Raum (8) getaucht ist.
Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes (1c) nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Oberfläche (3a) des Gestells (3) eine mittlere arithmetische Rauhigkeit von nicht mehr als 2,0 μm hat.
Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes (1c) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem, in einer Richtung parallel zu der Oberfläche (3a) des Gestells (3) betrachtet, ein Berührungswinkel (θ) zwischen der Oberfläche (3a) des Gestells (3) und einer Außenoberfläche (4a) der Isolierflüssigkeit (4) nicht kleiner als 90° ist.
Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes (1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiterhin umfassend den Schritt des Entfernens der Isolierflüssigkeit (4) nach dem Schritt des Messens einer Durchschlagsspannung des Halbleiterelementes (1c).
Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes (1c) nach Anspruch 6, bei dem der Schritt des Entfernens der Isolierflüssigkeit (4) den Schritt des Erwärmens der Isolierflüssigkeit (4) auf eine Temperatur umfasst, die nicht geringer ist als ein Siedepunkt der Isolierflüssigkeit (4).
Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes (1c) nach Anspruch 6 oder 7, bei dem der Schritt des Entfernens der Isolierflüssigkeit (4) den Schritt des Sprühens eines Intergases auf die Isolierflüssigkeit (4) umfasst.
Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes (1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem ein Teil der Isolierflüssigkeit (4), der auf einer Außenoberfläche des Chips (2) die geringste Dicke hat, eine Dicke d von nicht weniger als 200 μm hat.
Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Halbleiterelement (1c) einen Siliziumkarbid-Halbleiter umfasst.
Verfahren für die Herstellung eines Halbleiterelementes (1c), umfassend das Verfahren für die Messung einer Durchschlagsspannung eines Halbleiterelementes (1c) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10.