JP2003028921A

JP2003028921A - 静電破壊試験方法及び試験装置

Info

Publication number: JP2003028921A
Application number: JP2001218022A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Kodama; 紀行児玉
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2003-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣＤＭ（デバイス帯電モデル）による静電破
壊の試験に際し、放電回路の寄生インピーダンスを最小
にして放電波形のピーク値を最短時間にすることでもっ
とも破壊しやすい状態で試験することを可能にした試験
方法及び試験装置を提供する。【解決手段】半導体装置等の被試験デバイスＤに充電
を行った後、被試験デバイスＤの導電ピン１にグラウン
ド電極１０を近接ないし接触して被試験デバイスＤに充
電された電荷をグラウンド電極１０により放電し、放電
された後の被試験デバイスＤの特性をチェックするＣＤ
Ｍによる静電破壊試験方法において、被試験デバイスＤ
のデバイス容量が最小になるように、被試験デバイスＤ
の面積が大きい面（パッケージ２の底面）をグラウンド
電極１０の表面に対して垂直に向けた状態で試験を行
う。デバイス容量をほぼ最小の容量値とし、放電回路の
寄生インピーダンスを最小にして放電波形のピーク値を
最短時間にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＭＯＳ、バイポー
ラ等の半導体デバイス、電子機器などの、静電気放電耐
性試験装置に関し、特に、これらの破壊耐量を破壊試験
によって決定するための試験方法及び試験装置に関す
る。

【０００２】

【従来技術】半導体デバイスや、ハードディスクドライ
ブなどの電子機器の製造工程中、組み立て工程中では、
静電気放電（ＥＳＤ：Electro Static Discharge）で、
部品、素子内に電流が流れることによる、破壊が生じて
いる。そこで、静電気の発生を防ぐための対策や、発生
した静電気を中和するための対策がさまざま試みられて
はいるものの、その対策にも限界があるので、あらかじ
め、半導体デバイスや装置がどの程度静電気放電に対し
て耐量があるかをあらかじめ試験しておき、製造工程内
での静電気発生量の管理をすることで破壊を未然に防ぐ
ことが重要である。また、半導体デバイスの開発段階に
おいては、その静電気放電の耐量を把握して静電気放電
に対する保護回路の改善を行っている。

【０００３】ところで、実際に半導体集積回路の搬送時
や電子機器への実装時などにおいて静電破壊が発生する
モード（態様）には、大別してつぎの２つのモードがあ
る。第１のモードは、半導体集積回路自体は静電気は帯
電していないが、静電気が帯電した他の物体が半導体集
積回路の近くに存在する場合に発生するモードである。
すなわち、外部の帯電物体が半導体集積回路の端子に接
触して放電が起こり、これにより半導体集積回路が破壊
するモードである。このモードには、外部帯電物体が人
体や機械である場合が代表的なものとしてあり、それぞ
れ「人体モデル（ＨＢＭ）」、「機械モデル（ＭＭ）」
と呼ばれている。基本回路はＣＲ充放電回路である。人
体モデル法では、Ｃ＝１００ｐｆ、Ｒ＝１．５ｋΩを使
用している。機械モデル法では、Ｃ＝２００ｐｆ、Ｒ＝
０Ωが一般的である。実際は、放電波形が規定されてい
て、その規程波形になるように、放電回路内にインダク
タンスがそれぞれ付加されていることもある。この種の
半導体要素の試験方法としては、特開平２−２５９５８
５号公報、特開平３−１５７７３号公報、特開平５−１
８０８９９号公報にあげられた試験方法が採用されてい
る。このような試験方法によって試験された半導体要素
の破壊耐量は、破壊電圧或いは絶縁破壊電圧として表示
される。

【０００４】一方、前記第１のモードの人体モデル、機
械モデルでは、自動製造ラインや、フィールドでの不良
モードとの相関が低いので、これらのモデルに代わる新
たな第２のモデルが提唱された。これは、半導体デバイ
ス自身が静電気を帯び、その電荷がデバイスのピンから
外部へ急速に放電するモデルで、デバイス帯電モデル
（ＣＤＭ：Charged Device Model）と呼ばれる。半導体
デバイスの持つ容量は外部からの静電気放電の容量１０
０〜２００ｐｆに比べ桁違いに小さく（半導体デバイス
の大きさにもよるが通常２０ｐｆ以下）、低抵抗（Ｒ＝
１Ω：電流計測用の抵抗）で、低インダクタンス（ピン
やリード、内部配線のインダクタンスの合計で１０〜数
１０ｎＨ程度）なので、放電は１ｎ秒以内という、きわ
めて短時間にピーク電流値が数Ａ〜１０Ａに達するよう
な高電流の放電が起こる。特に半導体デバイスではその
ＥＳＤ保護素子が低インピーダンスになって、放電経路
を形成する前に内部被保護回路の電圧が高くなって、半
導体デバイスの絶縁膜（酸化膜）の破壊又は絶縁低下を
引き起こすなど、破壊モードが人体モデルや機械モデル
とは異なっている。この種のデバイス帯電法に関して
は、例えば、前述の特開平５−１８０８９９号公報によ
りその基本的な試験方法が開示されている。

【０００５】ここでＣＤＭでは、半導体デバイスにおけ
る容量（デバイス容量）は、半導体デバイスの状態、つ
まり、グラウンド面との位置関係によることを考慮して
おく必要がある。この点に関しては、例えば、1996年EO
S/ESD SIMPOSIUM P.54“CDMESD Test Considered Pheno
mena of Division and Reduction of High Voltagein t
heEnvironment ”に記述がある。良く知られているよう
に、半導体デバイスに充電される電荷量Ｑ、印加される
電圧Ｖ、及び、容量Ｃの間には、Ｑ＝ＣＶの関係、即
ち、Ｖ＝Ｑ／Ｃの関係が成立するから、試験の際におけ
る容量が変化したのでは試験の結果をあらわす破壊電圧
は、実際上、容量との関係が示されない限り正確な値を
表示しているとは言えない。この点に関しては、特許第
２８３６６７６号公報には電荷量を算出して破壊耐量と
して決定する試験方法が述べられている。また、第１０
回ＲＣＪシンポジウム予稿集中の“先端デバイスのため
の静電気放電計測技術と防止対策”には、この点がさら
に明確に指摘されている。すなわち、ＣＤＭ試験でデバ
イス容量と破壊電荷量の関係を求めること、破壊危険状
態でのデバイス容量を計測して、そのときの破壊電荷を
ライン管理基準値とすること、デバイス容量が計測でき
ない場合や変化する場合には、最小の破壊電荷量を基準
としてライン管理する方法が提案されている。

【０００６】また、ＣＤＭではデバイス容量に電荷を充
電して放電させるのであるが、その放電経路内にはさま
ざまな寄生インピーダンスが存在して、放電波形を不安
定にする要因になっている。この点に関しては、例え
ば、2000年 EOS/ESD SYMPOSIUM P72 “The Importance
of Standardizing CDM ESD Test Head Parameters toO
btain Data correlation ”に詳細に述べられている。
この論文中では電界誘起ＣＤＭ試験法（Ｆ−ＣＤＭ）に
関し、図１０に示すように、被計測デバイス２０１を充
電用の電極１０１の上に置き、この充電用の電極１０１
に高電圧を与えて被計測デバイス２０１の内部導体に電
荷を充電する。一方、被計測デバイス２０１の上部から
ポゴピン１０２を接触させて放電を行っている。ポゴピ
ン１０２は絶縁支持板１０３の表面のグラウンド電極１
０４に対してディスク抵抗１０５を介して接続された状
態で前記絶縁支持板１０３に支持された構成がとられて
いる。このＦ−ＣＤＭにおいて、ポゴピン１０２の直径
や、長さ、先端の形状などで放電波形、ピーク電流値が
大きく異なることが述べられており、その一因として、
ポゴピンのインダクタンスがポゴピンごとに異なること
や、測定機器のグラウンド板と被計測デバイスの位置関
係によりデバイス容量が変化することが考えられる。

【０００７】また、この方式は放電が気中で発生するた
めに、ポゴピンや被計測デバイスのピン形状が放電に与
える影響も考える必要がある。すなわち、放電は空気の
絶縁耐圧（３Ｅ６Ｖ／Ｍ）以上に電界が高くなると、空
気が低抵抗になって低抵抗の電流経路が導体間に形成さ
れることで起こる。この放電現象は電界強度に対する依
存性が強い。したがって、同じ電圧値でもポゴピン、被
計測デバイスのピンの形状によって電界強度が異なり、
放電経路の形成の様子や経路の抵抗値が異なることも放
電波形が安定しない一因となる。つまり、例え同じポゴ
ピンを用いても、極わずかな位置関係の差や被計測デバ
イスのピンの製造ばらつき等で放電個所が同じ場所にな
らないこともある。さらに、デバイスのピン間隔が狭い
場合に微細なポゴピンを使用するが、放電時の電流のエ
ネルギーによりポゴピン接触先端が溶解あるいは変形し
てしまうことがあり、試験装置としての信頼性を著しく
低下させているという問題点も有る。

【０００８】他方、前述の特開平５−１８０８９９号公
報には、ピン間で放電を生じさせるのではなく、コンタ
クトピンを被計測デバイスのピンに位置合せし接触させ
てデバイスを充電したのちに、擬似大地金属体を接触さ
せて帯電した電荷を擬似大地金属体に一時的に保持した
上で放電させることで、被計測デバイス中の電荷を瞬時
に放電させる方式が提案されている。しかしながらこの
方式は、寄生インピーダンスを極力押さえるような工夫
がされてはいるもののまだ十分ではなく、実際のグラウ
ンド面に対する放電に比較して波形がなまる可能性が有
る。また、放電が接触により行われ、気体中で行われて
いるわけではないので、実際のフィールドでのＥＳＤ放
電（実際は湿度や、電極の接近速度に放電が依存する可
能性が有ることなど）を逆に再現しにくくなっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、ＣＤＭ
試験機で半導体デバイスを試験する際には、保護素子が
低インピーダンスになるまでに、１００ｐ（ピコ）秒〜
１ｎ（ナノ）秒必要な場合があり、放電の速度（ピーク
の時間的な位置）が早ければ早いほど破壊電荷量が小さ
くなる可能性がある。したがって、放電速度（放電波形
のピーク位置）をできうる限り早くして、もっとも破壊
し易い状態での試験が必要である。そのためにも、試験
装置としては、早い放電速度を実現し得ることが必要で
あるが、放電速度を早くするためには、放電回路の寄生
インダクタンスやインピーダンスをできうる限り低減す
ることが必要である。また、実際のデバイス搬送雰囲気
（温度、湿度）中で搬送速度をもシミュレーションする
ためには気中放電を行うことが必要であり、しかも気中
放電を安定化するためにはピンを使用しないようにする
ことが必要である。さらに、ＣＤＭ放電の強度や放電が
正常に行えたかをモニタする場合に、ピンを使わない場
合は抵抗値を計測するディスク抵抗を付加することが難
しいためモニタを行うことが難しく、ピンを使わない場
合でのモニタを実現することが必要である。

【００１０】本発明の目的は以上のような試験装置に対
する要求を満たし、デバイス帯電モデルによる静電破壊
の試験に際し、放電回路の寄生インピーダンスを最小に
して放電波形のピーク値を最短時間にすることでもっと
も破壊しやすい状態で試験することを可能とし、また、
被試験体の導電ピンに放電用の電極を接触させ、その電
極間の放電を用いることで安定した気中放電を起こして
試験結果を再現性の良いものにすることを可能にし、さ
らにモニタの実現を可能にした静電破壊試験方法及び試
験装置を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の静電破壊試験方
法は、被試験デバイスに充電を行う工程と、前記被試験
デバイスに充電された電荷をグラウンド電極により放電
する工程と、放電された被試験デバイスの特性をチェッ
クする工程とを含む静電破壊試験方法において、前記被
試験デバイスのデバイス容量が最小になるように、前記
グラウンド電極に対する前記被試験デバイスの方向を設
定可能とする工程を含むことを特徴とする。この場合、
被試験デバイスの方向は、被試験デバイスの面積が大き
い面をグラウンド電極の表面に対して垂直になる方向で
あることを特徴とする。

【００１２】本発明の静電破壊試験装置は、被試験デバ
イスに充電を行う手段と、前記被試験デバイスに充電さ
れた電荷を放電するためのグラウンド電極と、前記被試
験デバイスを任意の方向に向けた状態で保持して前記グ
ラウンド電極での放電を行うデバイス保持装置とを備え
る静電破壊試験装置において、前記デバイス保持装置
は、少なくとも前記被試験デバイスを前記グラウンド電
極に近接ないし接触するときに当該被試験デバイスの面
積が大きい面を前記グラウンド電極の表面に対して垂直
に向く方向に設定することが可能に構成されていること
を特徴とする。

【００１３】ここで本発明の静電破壊試験装置において
は、次の形態を採用することが好ましい。（１）グラウンド電極は、少なくとも前記被試験デバイ
スとの間で放電を行う部分が、錘体、柱状体、球面の一
部など、寄生インピーダンスが小さく、かつ放電パルス
の波長に対して十分小さく形成される。（２）グラウンド電極は、前記被試験デバイスの面積が
大きい面と平行な方向に延びる柱状に形成される。（３）グラウンド電極と前記被試験デバイスとの間に、
被試験デバイスに接触するコンタクトピンと、当該コン
タクトピンに導通されてグラウンド電極の放電面に近接
配置される放電電極体とを一体的に備える放電電極を備
える。この放電電極体は、錘体、柱状体等の角部がある
形状に形成される。

【００１４】また、本発明の静電破壊試験装置は、被試
験デバイスに充電を行う手段と、前記被試験デバイスに
充電された電荷を放電するためのグラウンド電極と、前
記被試験デバイスを任意の方向に向けた状態で保持して
前記グラウンド電極での放電を行うデバイス保持装置と
を備える静電破壊試験装置において、前記被試験デバイ
スがＢＧＡ型半導体装置であり、前記グラウンド電極は
前記ＢＧＡ型半導体装置のボール電極よりも十分に径寸
法の大きな球状又は球面状に形成されていることを特徴
とする。

【００１５】以上の本発明の静電破壊試験装置において
は、グラウンド電極と別体に構成され、当該グラウンド
電極に一体的に設けられて前記被試験デバイスに近接な
いし接触されるコンタクト電極と、前記グラウンド電極
とコンタクト電極との間に介挿された放電電流計測用抵
抗とを備える構成とする。あるいは、グラウンド電極と
前記被試験デバイスとの間に生じる放電により生じる放
電電磁波を受信するアンテナを備え、前記アンテナで受
信した放電電磁波強度に基づいて前記放電の放電電流強
度を検出する構成とする。

【００１６】本発明によれば、被試験デバイスを放電さ
せるためのグラウンド電極に対して被試験デバイスの面
積の大きな面をグラウンド電極面と垂直に向けること
で、デバイス容量をほぼ最小の容量値とする。また、半
導体装置を放電する際のコンタクト電極を角柱状とする
ことでインダクタンスを低減できる。この場合、コンタ
クト電極の頂点をラウンド加工することでさらにインダ
クタンスを低減する上で有効になる。したがって、同じ
帯電の電荷量とすると、放電電流波形のピーク値が大き
くなり、放電速度を早くし、破壊電荷量としては最小値
が計測できることになる。また、放電電極を利用して被
試験デバイスとグラウンド電極との間で気中放電を行う
ため、実際のデバイス搬送雰囲気でのシミュレーション
が可能になる。さらに、放電により生じる放電電磁波を
受信するアンテナを備えることにより、放電電流計測用
抵抗を使用しなくても放電の強度や放電が正常に行えた
かをモニタすることが可能である。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の試験装置の第１の実
施形態の正面図、図２は主要部の側面図である。これら
の図において、接地された導体平板からなるグラウンド
電極１０が所定の高さ位置に水平に支持されており、こ
のグラウンド電極１０の下面には正面方向の断面が三角
形で頂点がラウンド加工された側面方向に延びる横向き
三角柱状をした高さが数ｍｍの放電用のコンタクト電極
１１が一体に形成されている。この場合、図示は省略す
るが、グラウンド電極とコンタクト電極を別部材で構成
し、両者間に放電電流計測用抵抗としてのディスク抵抗
を介挿した状態で両者を一体的に固定した構成としても
よい。このディスク抵抗を介挿することで、後述するよ
うにグラウンド電極１０を通して放電される電荷の放電
電流を計測することが可能になる。

【００１８】一方、前記グラウンド電極１０の下方位置
にはデバイス支持装置２０が配設されている。前記デバ
イス支持装置２０は、本体部２１と、前記本体部から水
平方向に向けて突出されたデバイス支持アーム２２の先
端部に設けられたチャック構造のデバイス保持部２３
と、同じく前記本体部２１から前記デバイス支持アーム
２２と平行に突出された充電アーム２４の先端部に設け
られた充電電極２５と、位置合わせ用ＣＣＤカメラ２６
とを備えている。前記デバイス保持部２３は被測定デバ
イスを保持することが可能とされており、この実施形態
では前記被測定デバイスはデュアルインライン型の半導
体装置Ｄで例示されている。また前記デバイス保持部２
３は複数本の可動把持爪２３ａを有しており、当該可動
把持爪２３ａを動作して前記半導体装置Ｄの導電ピン１
に接触することがないように半導体装置の樹脂パッケー
ジ部２の周縁部を把持することが可能とされている。な
お、前記デバイス保持部２３は、図示は省略するが、ス
プリング等によりデバイス支持アーム２２に支持される
とともに圧力センサが内蔵されており、後述するように
半導体装置Ｄをコンタクト電極１１に接触させた状態を
当該圧力センサでの圧力変化によって感知することが可
能である。

【００１９】また、前記デバイス支持アーム２２及び充
電アーム２４は前記本体部２１に設けられたＸＹＺθ駆
動機構２７により駆動可能とされており、このＸＹＺθ
駆動機構２７により前記デバイス保持部２３を側面方向
（Ｘ方向）に移動するとともに、当該Ｘ方向の所定位置
の垂直面内において上下（Ｙ方向）、左右（Ｚ方向）に
駆動するとともに、同面内において回転（θ方向）駆動
することが可能に構成されている。なお、前記デバイス
保持部２３は前記した可動把持爪の構成に代えて、図３
に示すように絶縁性の吸着ヘッド２３Ａで構成してもよ
く、真空吸着によって半導体装置を保持し、かつ垂直面
内に回転駆動するようにしてもよい。

【００２０】また、前記充電電極２５は前記充電アーム
２４によって前記ＸＹＺθ駆動機構２７の一部により支
持されており、当該ＸＹＺθ駆動機構２７により充電ア
ーム２４の長さ方向に沿って進退可能な構成とされてい
る。特に、充電電極２５は進出駆動されたときには、そ
の先端が前記デバイス保持部２３により保持された半導
体装置Ｄの所定の導電ピン１に対して接触することが可
能にされている。

【００２１】さらに、前記本体部２１には、直流電圧を
発生する電源を備える充電器と、電荷量測定器と、オシ
ロスコープとを内蔵した制御回路装置３０が電気接続さ
れている。この制御回路装置３０に内蔵された前記充電
器、電荷量測定器、オシロスコープについては既に広く
知られているので詳細な説明は省略するが、少なくとも
重電器は前記充電電極２５に電気接続されており、充電
器からの直流電圧を充電電極２５を介して半導体装置Ｄ
の導電ピン１に供給して半導体装置Ｄの充電を行うこと
が可能にされている。また、前記制御回路装置３０では
前記半導体装置Ｄにおける充電に際しての電荷量を電荷
量測定器で測定することが可能にされている。さらに、
前記制御回路装置３０は前記グラウンド電極１０側にも
接続されており、半導体装置Ｄでの放電に際しての放電
波形をオシロスコープにより測定表示することが可能と
されている。なお、前記ＣＣＤカメラ２６は、前記コン
タクト電極１１の頂点領域及び半導体装置Ｄの導電ピン
１を撮像することが可能に構成され、前記半導体装置Ｄ
とコンタクト電極１１との位置合わせを行う際に利用さ
れる。

【００２２】以上の構成の試験装置を用いた本発明の試
験方法について説明する。デバイス保持部２３において
半導体装置Ｄを保持するとともに、ＸＹＺθ機構駆動２
７により当該半導体装置Ｄのパッケージ２の底面をグラ
ウンド電極１０及びコンタクト電極１１に対して垂直方
向に向ける。そして、ＣＣＤカメラ２６により半導体装
置Ｄの所要の導電ピン１がコンタクト電極１１の頂点に
対向するように位置合わせを行い、接触させる座標を求
めておく。次いで、ＸＹＺθ駆動機構２７により充電電
極２５を前進させて半導体装置Ｄの所定の導電ピン１に
接触し、充電器からの直流電圧（電圧Ｖ）を供給して半
導体装置Ｄを充電する。また、同時に電荷量測定器で電
荷量を測定する（電荷量Ｑ：半導体装置（デバイス）容
量Ｃ＝ｑ／Ｖで求める）。しかる上で、半導体装置Ｄの
所定の導電ピン１をコンタクト電極１１に接近させ、接
触させることで放電を生じさせる。なお、この場合、図
４に示すように、半導体装置Ｄのコーナ部ではデバイス
容量が最小になるようにＸＹＺθ駆動機構２７によりデ
バイス保持部２５の回転角度を調整することが好まし
い。その後、半導体装置Ｄの電気試験を行い正常動作し
ているかどうかチェックする。

【００２３】以上の工程が終了すると、充電電圧（した
がって、充電電荷量）を１ステップ高くして前述と同じ
ような工程での試験を行い、最終的に半導体装置が破壊
するまで試験をする。そして、破壊した時の電荷量を破
壊電荷量として記録する。

【００２４】このように半導体装置の容量、すなわち被
測定デバイスにおけるデバイスキャパシタンスは、被測
定デバイス（放電用の導電ピンを含めた半導体装置）Ｄ
とグラウンド電極１０間に形成される容量であるが、前
述のように半導体装置Ｄの底面をグラウンド電極１０に
対して垂直方向に向けて支持することで、ほぼ最小の容
量値となる。また、半導体装置Ｄを放電する際のコンタ
クト電極１１を三角柱状とすることでインダクタンスを
低減でき、さらにコンタクト電極１１の頂点をラウンド
加工することでインダクタンスを一層低減する上で有効
になる。したがって、同じ帯電の電荷量とすると、放電
電流波形のピーク値が大きくなり、放電速度を早くし、
破壊電荷量としては最小値が計測できることになる。ま
た、ＣＤＭ放電の強度や放電が正常に行えたかのモニタ
は、グラウンド電極１０に設けたディスク抵抗を利用し
て放電電流を検出することにより行うことが可能であ
る。

【００２５】ここで、前記実施形態ではグラウンド電極
を平板で構成した例を示したが、図５に示すように、グ
ラウンド電極１０Ａを円柱状とすることで、デバイス容
量をさらに低くすることが可能である。グラウンド電極
１０Ａの形状は、放電パルスの反射成分の影響を受けな
いように十分長く、例えば、放電時間の１ｎ秒に対する
放電長が３０ｃｍ程度なので、この程度以上の長さにす
ることが好ましい。また、グラウンド電極１０Ａはイン
ダクタンスを試験に支障のないレベル（数ｎＨ程度）ま
で低くするために表面積を広くする必要がある。さら
に、コンタクト電極１１Ａは円錐状に形成しており、そ
の大きさは、反射などの影響を避けるためにＥＳＤパル
スの波長の１／４（５ｍｍ程度：集中定数回路として扱
える程度）にする必要がある。この場合にも半導体装置
Ｄのパッケージ２の底面はグラウンド電極１０Ａの半導
体装置Ｄを向いた面に対して垂直な方向に設定すること
でデバイス容量が低減されることは言うまでもない。

【００２６】本発明の第２の実施形態を図６を参照して
説明する。この実施形態は被計測デバイスがＢＧＡ型の
半導体装置に適用した実施形態である。このＢＧＡ型の
半導体装置Ｄ１の場合には、半導体装置Ｄ１の底面をグ
ラウンド電極と垂直にすることは困難であるが、コンタ
クト電極におけるインダクタンスを低減することを可能
にしている。すなわち、グラウンド電極１０Ｂにはそれ
ぞれ中央に円形の穴を有する導電性の上板１２と下板１
３を配設し、これらの上板１２と下板１３との間にＢＧ
Ａ型半導体装置Ｄ１のボール電極１Ｂの径寸法の数倍の
直径を有する球状のコンタクト電極１４を挟み、ボルト
１５によって締結して挟持するとともにグラウンド電極
１０Ｂに固定支持した構成とする。この場合、図示は省
略するがコンタクト電極１４とグラウンド電極１０Ａ間
にディスク抵抗を取り付けて、放電波形を計測できるよ
うにしても良い。また、ＢＧＡ型半導体装置Ｄ１を保持
するデバイス保持部２３Ｂはゴニオメータになってお
り、ＢＧＡ型半導体装置Ｄ１とグラウンド電極１０Ｂの
表面との平行性や、接触の位置合わせが精度良く行なえ
るようになっている。なお、ＢＧＡ型半導体装置Ｄ１に
充電を行うための充電電極や充電器等の構成については
第１の実施形態とほぼ同様であるので説明は省略する。

【００２７】この第２の実施形態によれば、ＢＧＡ型半
導体装置Ｄ１に対して充電を行った後、デバイス保持部
２３ＢによりＢＧＡ型半導体装置Ｄ１をグラウンド電極
１０Ｂに対して平行な状態を保持しながらボール電極１
Ｂをコンタクト電極１４に接近させ、接触して放電を実
行する。このようにコンタクト電極１４を球体とするこ
とでインダクタンスを低くし放電位置のばらつきを低減
できるので、計測結果の再現性が増すことになる。すな
わち、ボール電極１Ｂと球状のコンタクト電極１４との
間のように球体間の放電は電界のゆがみが小さく再現性
がよいことによる。この場合、従来例で述べたように、
ＥＳＤ放電のおきる可能性がある場合のコンタクト電極
との位置関係がわかっている場合は、デバイス支持アー
ムにより当該可能性のある位置に半導体装置を位置固定
して試験することが好ましい。

【００２８】本発明の第３の実施形態を図７を参照して
説明する。この実施形態は第１の実施形態の変形例であ
り、半導体装置Ｄの導電ピン１に放電電極構体４０を接
触して放電を行うようにしたものである。放電電極構体
４０は絶縁板４１の下面側にコンタクト用ピン４２を突
出させ、上面側に寄生容量が大きくならない程度の直径
（１ｍｍ以内）を有する平板状或いは図示のような球面
状の電極体４３を配設し、前記コンタクト用ピン４２と
電極体４３とを導通させたものである。そして、前記放
電電極構体４０の上側にグラウンド電極１０を配設して
いる。ここでは、グラウンド電極１０の下面に曲率半径
の大きな球面状の放電用電極１１Ｃを一体的に設けて放
電面を形成している。

【００２９】この第３の実施形態によれば、半導体装置
Ｄに対して充電を行った後、半導体装置Ｄの導電ピン１
に放電電極構体４０のコンタクト用ピン４２を接触させ
る。そして、半導体装置Ｄと放電電極構体４０を一体的
に上動し、放電電極構体４０の上面の電極体４３をグラ
ウンド電極１０の放電用電極１１Ｃの放電面に近接さ
せ、両者間での放電を発生させる。すなわち、半導体装
置Ｄの電荷は導電ピン１から放電電極構体４０のコンタ
クト用ピン４２及び電極体４３を経て、グラウンド電極
１０の放電用電極１１Ｃを介して放電されることにな
る。これにより、安定した放電ができるので、試験結果
の再現性が増すことになる。また、実際の半導体装置で
は、導電ピンの製造精度が良好ではないこと、また、接
触の位置合わせが精度良くできないことから、放電が生
じる場所の制御が困難になるが、この実施形態によれば
放電の制御性を高く保つことが可能である。さらに、電
極体４３と放電用電極１１Ｃとの間での放電は気体中放
電なので、実際のデバイス搬送雰囲気（温度、湿度）中
での搬送速度をもシミュレーションすることが可能にな
る。

【００３０】ここで、図８に示すように、前記第３の実
施形態における放電電極構体４０の電極体４３を円錐或
いは三角錘等の錘体をした電極体４３Ａとして構成して
もよい。あるいは、三角柱等の角柱状にしてもよい。実
際の放電は、半導体装置の導電ピンのコーナ部分や角部
分で生じる場合が多いはずなので、このように電極体４
３Ａを錘体或いは角柱状とすることで、実際の放電に近
い状態で試験することが可能になる。この実施形態にお
いても、第３の実施形態と同様に放電が生じる場所の制
御性を高くすることが可能である。また、この実施形態
においてもグランド電極は第３の実施形態のように放電
面を球面の一部で構成してもよい。

【００３１】図９（ａ），（ｂ）は第４の実施形態の正
面図とグラウンド電極の平面図である。この実施形態で
はグラウンド電極１０を平板状に形成し、その上側領域
にデバイス支持装置２０を配置したものである。デバイ
ス支持装置２０は第１の実施形態のものとほぼ同様であ
る。ここで、前記グラウンド電極１０に設けたコンタク
ト電極１１Ｄは平坦な矩形をした導電板で形成されて前
記グラウンド電極１０の表面に一体的に設けられてい
る。そのため、グラウンド電極１０とコンタクト電極１
１Ｄとの間にはディスク抵抗等の電流計測用抵抗は存在
していない。その代わりに、前記コンタクト電極１１Ｄ
から所定距離置いた前記グラウンド電極１０の一部には
モノポールアンテナ１６が配置され、図外の高感度オシ
ロスコープに電気接続されている。また、この実施形態
では前記モノポールアンテナ１６の背後に反射プレート
１７が配置されている。

【００３２】この第４の実施形態では、半導体装置Ｄに
対して充電を行った後、デバイス支持装置２０のデバイ
ス保持部２３により半導体装置Ｄのパッケージ２の底面
をグラウンド電極１０に対して垂直な状態を保持しなが
ら導電ピン１をコンタクト電極１１Ｄに接近させ、接触
して放電を実行する。このとき、グラウンド電極１０に
は電流計測用抵抗が存在していないため放電電流によっ
て放電が正常に生じているかチェックすることはできな
いが、放電時にコンタクト電極１１Ｄから放射される放
電電磁波をモノポールアンテナ１６で受信し、その放電
電磁波強度を高感度オシロスコープにより計測すること
で、当該チェックを実現することが可能になる。これに
より、電流計測用抵抗が存在しないグラウンド電極を用
いる試験装置での放電状態のチェックが実現可能にな
る。

【００３３】なお、以上説明した各実施形態は本発明の
代表例を示したものであり、第１ないし第４の実施形態
及びその変形例を適宜組み合わせることによっても本発
明を実現することが可能であることは言うまでもない。
また、被試験デバイスは前記各実施形態に記載の半導体
装置に限られるものではなく、ハードディスクドライブ
装置等の静電破壊が生じるデバイスにも適用することが
可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、被試験デ
バイスを放電させるためのグラウンド電極に対して被試
験デバイスの面積の大きな面をグラウンド電極面と垂直
に向けることで、デバイス容量をほぼ最小の容量値とす
ることができ、これにより放電電流波形のピーク値が大
きくなり、放電速度を早くし、破壊電荷量としては最小
値が計測できることになる。また、放電電極を利用して
被試験デバイスとグラウンド電極との間で気中放電を行
うため、実際のデバイス搬送雰囲気でのシミュレーショ
ンが可能になる。さらに、放電により生じる放電電磁波
を受信するアンテナを備えることにより、放電電流計測
用抵抗を使用しなくても放電の強度や放電が正常に行え
たかをモニタすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の試験装置の第１の実施形態の概略構成
を示す正面図である。

【図２】図１の一部の構成を示す側面図である。

【図３】デバイス保持部の変形例を示す一部の正面図で
ある。

【図４】第１の実施形態での試験状態を示す側面図であ
る。

【図５】第１の実施形態の変形例の正面図である。

【図６】本発明の試験装置の第２の実施形態の概略構成
を示す正面図である。

【図７】本発明の試験装置の第３の実施形態の概略構成
を示す側面図である。

【図８】第３の実施形態の変形例の側面図である。

【図９】本発明の試験装置の第４の実施形態の正面図と
グラウンド電極の平面図である。

【図１０】従来の試験装置の一例を示す概念構成図であ
る。

【符号の説明】

Ｄ被試験デバイス（半導体装置）１導電ピン２パッケージ１０グラウンド電極１１コンタクト電極１４コンタクト電極（球状）１６モノポールアンテナ２０デバイス支持装置２１本体部２２デバイス支持アーム２３デバイス保持部２５充電電極２６ＣＣＤカメラ２７ＸＹＺθ駆動機構３０制御回路装置４０放電電極構体４２コンタクト用ピン４３電極体

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｒ 31/12 Ｇ０１Ｒ 31/12 Ｚ 31/28 31/30 31/30 31/28 ＫＪＦターム(参考） 2G003 AB01 AC08 AG03 AH05 2G011 AA00 AA03 AA09 AB09 AC31 AE03 AE22 2G015 AA24 CA00 DA04 2G035 AA00 AB01 AC00 AC10 AD00 2G132 AB12 AD01 AF01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被試験デバイスに充電を行う工程と、前
記被試験デバイスに充電された電荷をグラウンド電極に
より放電する工程と、放電された被試験デバイスの特性
をチェックする工程とを含む静電破壊試験方法におい
て、前記被試験デバイスのデバイス容量が最小になるよ
うに、前記グラウンド電極に対する前記被試験デバイス
の方向を設定可能とする工程を含むことを特徴とする静
電破壊試験方法。
【請求項２】前記被試験デバイスの方向は、前記被試
験デバイスの面積が大きい面を前記グラウンド電極の表
面に対して垂直になる方向であることを特徴とする請求
項１に記載の静電破壊試験方法。
【請求項３】被試験デバイスに充電を行う手段と、前
記被試験デバイスに充電された電荷を放電するためのグ
ラウンド電極と、前記被試験デバイスを任意の方向に向
けた状態で保持して前記グラウンド電極での放電を行う
デバイス保持装置とを備える静電破壊試験装置におい
て、前記デバイス保持装置は、少なくとも前記被試験デ
バイスを前記グラウンド電極に近接ないし接触するとき
に当該被試験デバイスの面積が大きい面を前記グラウン
ド電極の表面に対して垂直に向く方向に設定することが
可能に構成されていることを特徴とする静電破壊試験装
置。
【請求項４】前記グラウンド電極は、少なくとも前記
被試験デバイスとの間で放電を行う部分が、錘体、柱状
体、球面の一部など、寄生インピーダンスが小さく、か
つ放電パルスの波長に対して十分小さく形成されている
ことを特徴とする請求項３に記載の静電破壊試験装置。
【請求項５】前記グラウンド電極は、前記被試験デバ
イスの面積が大きい面と平行な方向に延びる柱状に形成
されていることを特徴とする請求項３に記載の静電破壊
試験装置
【請求項６】前記グラウンド電極と前記被試験デバイ
スとの間に、前記被試験デバイスに接触するコンタクト
ピンと、前記コンタクトピンに導通されて前記グラウン
ド電極の放電面に近接配置される放電電極体とを一体的
に備える放電電極を備えることを特徴とする請求項３に
記載の静電破壊試験装置。
【請求項７】前記放電電極体は、錘体、柱状体等の角
部がある形状に形成されていることを特徴とする請求項
６に記載の静電破壊試験装置。
【請求項８】被試験デバイスに充電を行う手段と、前
記被試験デバイスに充電された電荷を放電するためのグ
ラウンド電極と、前記被試験デバイスを任意の方向に向
けた状態で保持して前記グラウンド電極での放電を行う
デバイス保持装置とを備える静電破壊試験装置におい
て、前記被試験デバイスがＢＧＡ型半導体装置であり、
前記グラウンド電極は前記ＢＧＡ型半導体装置のボール
電極よりも十分に径寸法の大きな球状又は球面状に形成
されていることを特徴とする静電破壊試験装置。
【請求項９】前記グラウンド電極と別体に構成され、
当該グラウンド電極に一体的に設けられて前記被試験デ
バイスに近接ないし接触されるコンタクト電極と、前記
グラウンド電極とコンタクト電極との間に介挿された放
電電流計測用抵抗とを備えることを特徴とする請求項３
ないし８のいずれかに記載の静電破壊試験装置。
【請求項１０】前記グラウンド電極と前記被試験デバ
イスとの間に生じる放電により生じる放電電磁波を受信
するアンテナを備え、前記アンテナで受信した放電電磁
波強度に基づいて前記放電の放電電流強度を検出するこ
とを特徴とする請求項３ないし８のいずれかに記載の静
電破壊試験装置。