JP2006071467A - 半導体チップの電気特性測定方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】通電プローブ針の接触抵抗の影響を受けずに安定した電気特性の測定を可能とする半導体チップの電気特性測定方法及び装置の提供にある。
【解決手段】表面に複数の第1電極7a、7b、7cを有し、裏面に第2電極7dを有する半導体チップ7を導電性の通電ステージ8に前記第2電極7dが前記通電ステージ8に通電可能に載置し、少なくとも2個以上の通電プローブ針1、2、3を前記第1電極7a、7b、7cに当接し、前記通電プローブ針1、2、3をそれぞれ個別の電源4、5、6に接続するとともに各電源4、5、6を通電ステージ8に接続し、前記各電源4、5、6から互いに等しい電流を出力して前記半導体チップ7に通電し、前記通電プローブ針1、2、3の全てが通電状態にある時前記第1電極7a、7b、7cと前記第2電極10との間のオン電圧を電圧計11にて測定する。
【選択図】 図1
【解決手段】表面に複数の第1電極7a、7b、7cを有し、裏面に第2電極7dを有する半導体チップ7を導電性の通電ステージ8に前記第2電極7dが前記通電ステージ8に通電可能に載置し、少なくとも2個以上の通電プローブ針1、2、3を前記第1電極7a、7b、7cに当接し、前記通電プローブ針1、2、3をそれぞれ個別の電源4、5、6に接続するとともに各電源4、5、6を通電ステージ8に接続し、前記各電源4、5、6から互いに等しい電流を出力して前記半導体チップ7に通電し、前記通電プローブ針1、2、3の全てが通電状態にある時前記第1電極7a、7b、7cと前記第2電極10との間のオン電圧を電圧計11にて測定する。
【選択図】 図1
Description
この発明は、半導体チップの電気特性測定に当たり、安定した測定を可能とする半導体チップの電気特性測定方法及び装置に関する。
従来、パワーMOSFET、IGBT、パワートランジスタ、サイリスタ及びダイオード等の縦型構成を持つパワー素子のオン電圧等の電気的特性を半導体ウェハの状態で測定する測定方法が提案されている。
例えば、特許文献1で開示された第1の従来技術では、半導体ウェハに配置された縦型MOSFETにおいて、ドレイン電極10の電位を測定する測定電極12をソース電極9のある半導体ウェハ表面上に設け、ソース電極9とステージ14との間に通電プローブ13を介して電流を流して、前記測定電極12とソース電極9間の電圧を電圧計19により測定することによって、ドレイン電極10とソース電極9間の電圧を精度良く測定できるとしている。
例えば、特許文献1で開示された第1の従来技術では、半導体ウェハに配置された縦型MOSFETにおいて、ドレイン電極10の電位を測定する測定電極12をソース電極9のある半導体ウェハ表面上に設け、ソース電極9とステージ14との間に通電プローブ13を介して電流を流して、前記測定電極12とソース電極9間の電圧を電圧計19により測定することによって、ドレイン電極10とソース電極9間の電圧を精度良く測定できるとしている。
この測定方法によれば、ドレイン電極10とソース電極9間の電圧を電圧計19を接続して直接測定した時と比較して、ドレイン電極10を横方向に流れる電流による電圧降下の影響を除去でき、正確なMOSFETのオン抵抗値を求めることができるとしている。
しかし、上記従来技術には、1チップの中に数千〜数万個のセルを集積配置し、電流容量を増やした半導体チップの電気特性を測定する時の方法については触れられていない。
しかし、上記従来技術には、1チップの中に数千〜数万個のセルを集積配置し、電流容量を増やした半導体チップの電気特性を測定する時の方法については触れられていない。
又、第2の従来技術として、図6に示すように半導体チップ表面に複数の電極が形成され、その複数の電極にそれぞれ通電プローブ針を接触させて通電させ電気特性を測定する方法がある。この測定方法は、測定に大電流を流す必要があるが、通電プローブ針に流すことの出来る電流量に限界がある場合に、パワー素子等の半導体チップの電気特性測定に有効な手段である。
図6の電気特性測定装置は、表裏面に電極を有する微小なサイズの半導体チップ7を載置し、半導体チップ7の裏面の第2電極7dと当接して導通状態とする導電体からなる通電ステージ8と、半導体チップ7の表面に形成された第1電極7a、7b、7cに当接可能に取り付けられ先端の細い導電性の通電プローブ針1、2、3とで構成されており、前記通電プローブ針1、2、3と前記通電ステージ8とは定電流源12に接続されている。
図6の電気特性測定装置は、表裏面に電極を有する微小なサイズの半導体チップ7を載置し、半導体チップ7の裏面の第2電極7dと当接して導通状態とする導電体からなる通電ステージ8と、半導体チップ7の表面に形成された第1電極7a、7b、7cに当接可能に取り付けられ先端の細い導電性の通電プローブ針1、2、3とで構成されており、前記通電プローブ針1、2、3と前記通電ステージ8とは定電流源12に接続されている。
又半導体チップ7の電圧を測定するために、前記通電プローブ針1、2、3とは別に例えば第1電極7aには測定プローブ針9、第2電極7dには測定プローブ針10が当接可能に配置されており、これらの測定プローブ針9、10は電圧計11に接続されている。
上述の電気特性測定装置を用いた電気特性測定方法としては、先ず、半導体チップ7を通電ステージ8上に載置し、第2電極7dと通電ステージ8とを導通状態とする。次に、通電プローブ針1、2、3をそれぞれ第1電極7a、7b、7cに当接させ導通状態とし、定電流源12から所定の電流を流す。そして、測定プローブ針9、10をそれぞれ第1電極7a、第2電極7dに当接させ導通状態として電圧計11によって電圧を測定する。
上述の電気特性測定装置を用いた電気特性測定方法としては、先ず、半導体チップ7を通電ステージ8上に載置し、第2電極7dと通電ステージ8とを導通状態とする。次に、通電プローブ針1、2、3をそれぞれ第1電極7a、7b、7cに当接させ導通状態とし、定電流源12から所定の電流を流す。そして、測定プローブ針9、10をそれぞれ第1電極7a、第2電極7dに当接させ導通状態として電圧計11によって電圧を測定する。
ここで半導体チップ7の第1電極7a、7b、7cと通電プローブ針1、2、3との間の接触抵抗と測定値の関係について、図7の等価回路を用いて説明する。
図7では、通電プローブ針1、2、3と第1電極7a、7b、7cとの接触抵抗をそれぞれR1、R2、R3、第1電極7a、7b、7cを通して通電された時の半導体チップ7のオン抵抗をそれぞれRS1、RS2、RS3、第2電極7dと通電ステージ8との間の接触抵抗をR4、定電流源12から供給される電流をiとしそれぞれ通電プローブ針1、2、3に分岐して流れる電流をi1、i2、i3で示す。
図7では、通電プローブ針1、2、3と第1電極7a、7b、7cとの接触抵抗をそれぞれR1、R2、R3、第1電極7a、7b、7cを通して通電された時の半導体チップ7のオン抵抗をそれぞれRS1、RS2、RS3、第2電極7dと通電ステージ8との間の接触抵抗をR4、定電流源12から供給される電流をiとしそれぞれ通電プローブ針1、2、3に分岐して流れる電流をi1、i2、i3で示す。
まず、電流iとi1、i2、i3との間には次の関係がある。
i=i1+i2+i3
そして、第1電極7aと第2電極7d間でのオン電圧測定のために電圧計11の接続点をA1、B1とし、電圧計11で測定される電圧をV1とすれば、
V1=i1×RS1
となりこれが求めるオン電圧になる。同じように第1電極7b及び7cと第2電極7d間でのオン電圧測定のために電圧計11の接続点をそれぞれA2、B2及びA3、B3とし、A2とB2間の電圧をV2、A3とB3間の電圧をV3とすれば、
V2=i2×RS2、V3=i3×RS3となる。
i=i1+i2+i3
そして、第1電極7aと第2電極7d間でのオン電圧測定のために電圧計11の接続点をA1、B1とし、電圧計11で測定される電圧をV1とすれば、
V1=i1×RS1
となりこれが求めるオン電圧になる。同じように第1電極7b及び7cと第2電極7d間でのオン電圧測定のために電圧計11の接続点をそれぞれA2、B2及びA3、B3とし、A2とB2間の電圧をV2、A3とB3間の電圧をV3とすれば、
V2=i2×RS2、V3=i3×RS3となる。
ここでもし接触抵抗R1、R2、R3にバラツキがあり、R1>R2>R3とすれば、それぞれの回路を流れる電流i1、i2、i3は、i1<i2<i3となる。これは、定電流源12から供給される電流iは一定値であるが、図7の等価回路に示すように並列回路に分岐して流れるときには接触抵抗R1、R2、R3の大きさに反比例して流れるためである。
従ってこの場合、半導体チップ7のそれぞれのオン抵抗RS1、RS2、RS3がほぼ同等と仮定すれば、オン電圧V1、V2、V3は、V1<V2<V3となり、測定する場所によって値が大きくばらつく。
また、接触抵抗R1、R2、R3は測定の度に変化するものであり、その都度通電プローブ針1、2、3を流れる電流i1、i2、i3が変化し、求めたいオン電圧V1、V2、V3が大きくばらつく結果となる。
特開平8−153763号公報(第2−3頁、図1−図4)
従ってこの場合、半導体チップ7のそれぞれのオン抵抗RS1、RS2、RS3がほぼ同等と仮定すれば、オン電圧V1、V2、V3は、V1<V2<V3となり、測定する場所によって値が大きくばらつく。
また、接触抵抗R1、R2、R3は測定の度に変化するものであり、その都度通電プローブ針1、2、3を流れる電流i1、i2、i3が変化し、求めたいオン電圧V1、V2、V3が大きくばらつく結果となる。
しかしながら、上記の第1の従来技術では、1つの通電プローブ針を用いた測定方法しか開示されておらず、セルが集積配置され電流容量を増やした半導体チップに大電流を流して電気特性を測定するには適していない。
又、上記の第2の従来技術では、各通電プローブ針と各第1電極との接触状態にバラツキがあるとき、各通電プローブ針に流れる電流が変化し、求めるオン電圧が測定個所によって大きくばらついてしまう。従って測定個所を増やしたとしても、測定結果がばらつきを含んだ信頼性に欠けるものとなってしまう。
又、上記の第2の従来技術では、各通電プローブ針と各第1電極との接触状態にバラツキがあるとき、各通電プローブ針に流れる電流が変化し、求めるオン電圧が測定個所によって大きくばらついてしまう。従って測定個所を増やしたとしても、測定結果がばらつきを含んだ信頼性に欠けるものとなってしまう。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、通電プローブ針の接触抵抗の影響を受けずに安定した電気特性の測定を可能とする半導体チップの電気特性測定方法及び装置の提供にある。
上記課題を達成するため、請求項1記載の発明は、表面に複数の第1電極を有し、裏面に第2電極を有する半導体チップを導電性の通電ステージに前記第2電極と前記通電ステージが通電可能に載置し、少なくとも2個以上の前記第1電極に、少なくとも2個以上の通電プローブ針を当接し、前記通電プローブ針をそれぞれ個別の電源に接続するとともに各電源を通電ステージに接続し、前記各電源により前記第1電極それぞれに等しい電流が流れるように出力して前記半導体チップに通電し、前記第1電極と前記第2電極との間の電気特性を測定することを特徴とする。
請求項1記載の発明によれば、通電プローブ針にそれぞれ個別に接続された電源から前記第1電極それぞれに等しい電流が流れるように出力して前記半導体チップに通電し、第1電極と第2電極との間の電気特性を測定するので、各通電プローブ針の第1電極への接触状態によって第1電極と第2電極との間の半導体チップに流れる電流が変化することは無い。従って各通電プローブ針の接触状態の影響を受けることのない安定した電気特性の測定が可能である。
請求項1記載の発明によれば、通電プローブ針にそれぞれ個別に接続された電源から前記第1電極それぞれに等しい電流が流れるように出力して前記半導体チップに通電し、第1電極と第2電極との間の電気特性を測定するので、各通電プローブ針の第1電極への接触状態によって第1電極と第2電極との間の半導体チップに流れる電流が変化することは無い。従って各通電プローブ針の接触状態の影響を受けることのない安定した電気特性の測定が可能である。
請求項2記載の発明は、表面に複数の第1電極を有し、裏面に第2電極を有する半導体チップを導電性の通電ステージに前記第2電極と前記通電ステージが通電可能に載置し、少なくとも2個以上の前記第1電極に、少なくとも2個以上の通電プローブ針を前記第1電極1個につき同じ個数だけ当接し、前記通電プローブ針をそれぞれ個別の電源に接続するとともに各電源を通電ステージに接続し、前記各電源から互いに等しい電流を出力して前記半導体チップに通電し、前記通電プローブ針の全てが通電状態にある時前記第1電極と前記第2電極との間の電気特性を測定することを特徴とする。
請求項2記載の発明によれば、通電プローブ針にそれぞれ個別に接続された電源から互いに等しい電流を出力して通電プローブ針と通電ステージとの間で半導体チップを通電させ、通電プローブ針の全てが通電状態にある時第1電極と第2電極との間の電気特性を測定するので、各通電プローブ針の第1電極への接触状態によって各通電プローブ針に流れる電流が変化することは無い。従って各通電プローブ針の接触状態の影響を受けることのない安定した電気特性の測定が可能である。
又、第1電極1個につき同じ個数だけ通電プローブが当接し全ての通電プローブ針を通電状態とするので、制御が容易である。
請求項2記載の発明によれば、通電プローブ針にそれぞれ個別に接続された電源から互いに等しい電流を出力して通電プローブ針と通電ステージとの間で半導体チップを通電させ、通電プローブ針の全てが通電状態にある時第1電極と第2電極との間の電気特性を測定するので、各通電プローブ針の第1電極への接触状態によって各通電プローブ針に流れる電流が変化することは無い。従って各通電プローブ針の接触状態の影響を受けることのない安定した電気特性の測定が可能である。
又、第1電極1個につき同じ個数だけ通電プローブが当接し全ての通電プローブ針を通電状態とするので、制御が容易である。
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の半導体チップの電気特性測定方法において、前記電源が直流定電流源であることを特徴とする。
請求項3記載の発明によれば、各通電プローブ針にそれぞれ接続されている電源が直流定電流源なので、直流の一定電流を流すための制御回路を新たに必要としない。
請求項3記載の発明によれば、各通電プローブ針にそれぞれ接続されている電源が直流定電流源なので、直流の一定電流を流すための制御回路を新たに必要としない。
請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体チップの電気特性測定方法において、前記電気特性が電圧であり、前記半導体チップのオン電圧を測定することを特徴とする。
請求項4記載の発明によれば、半導体チップのオン電圧を測定することによりオン抵抗を知ることができ、半導体チップの持つ電気特性を的確に把握できる。
請求項4記載の発明によれば、半導体チップのオン電圧を測定することによりオン抵抗を知ることができ、半導体チップの持つ電気特性を的確に把握できる。
請求項5記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体チップの電気特性測定方法において、前記複数の第1電極全てに通電プローブ針を当接することを特徴とする。
請求項5記載の発明によれば、第1電極全てに通電プローブ針を当接させ通電させることが出来るので、より大きい電流を通電させて電気特性を測定することが可能となる。従って、測定対象の半導体チップの定格や仕様に応じた使い方が可能である。
請求項5記載の発明によれば、第1電極全てに通電プローブ針を当接させ通電させることが出来るので、より大きい電流を通電させて電気特性を測定することが可能となる。従って、測定対象の半導体チップの定格や仕様に応じた使い方が可能である。
請求項6記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体チップの電気特性測定方法において、前記複数の第1電極の一部に通電プローブ針を当接することを特徴とする。
請求項6記載の発明によれば、第1電極の一部に通電プローブ針を当接させ通電させることができるので、流す電流が少ない場合であっても電気特性を測定することが可能である。従って、測定対象の半導体チップの定格や仕様に応じた使い方が可能である。
請求項6記載の発明によれば、第1電極の一部に通電プローブ針を当接させ通電させることができるので、流す電流が少ない場合であっても電気特性を測定することが可能である。従って、測定対象の半導体チップの定格や仕様に応じた使い方が可能である。
請求項7記載の発明は、表面に複数の第1電極を有し、裏面に第2電極を有する半導体チップを前記第2電極が通電可能な状態で載置する導電性の通電ステージと、該通電ステージに載置した前記半導体チップの第1電極に当接可能な少なくとも2個以上の通電プローブ針とを備えている半導体チップの電気特性測定装置であって、前記各通電プローブ針に個別に接続され互いに等しい電流を出力する電源を備え、前記通電プローブ針と前記通電ステージとの間で前記半導体チップを通電させ、前記通電プローブ針の通電状態における前記半導体チップの第1電極と第2電極の電気特性を測定するための電気特性測定計を備えていることを特徴とする。
請求項7記載の発明によれば、請求項1乃至は2と同じ効果が得られる。
請求項7記載の発明によれば、請求項1乃至は2と同じ効果が得られる。
請求項8記載の発明は、請求項7記載の半導体チップの電気特性測定装置において、前記電源が直流定電流源であることを特徴とする。
請求項8記載の発明によれば、請求項3と同じ効果が得られる。
請求項8記載の発明によれば、請求項3と同じ効果が得られる。
請求項9記載の発明は、請求項7又は8記載の半導体チップの電気特性測定装置において、前記電気特性が電圧であり、前記半導体チップのオン電圧を測定することを特徴とする。
請求項9記載の発明によれば、請求項4と同じ効果が得られる。
請求項9記載の発明によれば、請求項4と同じ効果が得られる。
請求項10記載の発明は、請求項7〜9のいずれか一項に記載の半導体チップの電気特性測定装置において、前記電気特性測定計は第1電極側の測定プローブ針と第2電極側の測定プローブ針とを備え、前記第2電極側の測定プローブ針は第2電極に直接当接可能に配置されていることを特徴する。
請求項10記載の発明によれば、第2電極側の測定プローブ針は第2電極に直接当接可能に配置されているので、通電ステージを介して第2電極に接続される場合と比較して、測定誤差の少ない電気特性の測定が可能である。
請求項10記載の発明によれば、第2電極側の測定プローブ針は第2電極に直接当接可能に配置されているので、通電ステージを介して第2電極に接続される場合と比較して、測定誤差の少ない電気特性の測定が可能である。
本発明によれば、通電プローブ針にそれぞれ個別に接続された電源より一定の電流を流すことによって半導体チップの電気特性を測定するので、各通電プローブ針の接触状態の影響を受けることのない安定した電気特性の測定が可能である。
(第1の実施形態)
以下、第1の実施形態の半導体チップの電気特性測定方法及び装置について図1〜図3を参照して説明する。
第1の実施形態は、図6、7で説明した従来技術を変更したものであり、従って、ここでは、説明の便宜上、先の説明で用いた符合を一部共通して用いる。
この実施形態は、1チップの中に数千〜数万個のセルを集積配置し電流容量を増やしたパワー素子等の半導体チップに大電流を流して電気特性を測定する場合に相当し、通電プローブ針の数と第1電極の数が同じでありそれぞれ3個づつとなっており、第1電極すべてにそれぞれ1個づつ通電プローブ針が当接するようになっている。
以下、第1の実施形態の半導体チップの電気特性測定方法及び装置について図1〜図3を参照して説明する。
第1の実施形態は、図6、7で説明した従来技術を変更したものであり、従って、ここでは、説明の便宜上、先の説明で用いた符合を一部共通して用いる。
この実施形態は、1チップの中に数千〜数万個のセルを集積配置し電流容量を増やしたパワー素子等の半導体チップに大電流を流して電気特性を測定する場合に相当し、通電プローブ針の数と第1電極の数が同じでありそれぞれ3個づつとなっており、第1電極すべてにそれぞれ1個づつ通電プローブ針が当接するようになっている。
図1の電気特性測定装置は、表裏面に電極を有する微小なサイズの半導体チップ7を載置し、半導体チップ7の裏面の第2電極7dと当接して導通状態とする導電体からなる通電ステージ8と、半導体チップ7の表面に形成された第1電極7a、7b、7cに当接可能に取り付けられ先端の細い導電性の通電プローブ針1、2、3とで構成されており、前記通電プローブ針1、2、3と前記通電ステージ8とはそれぞれ個別の直流定電流源4、5、6に接続されており、それぞれ等しい直流電流が供給されるようになっている。
そして、半導体チップ7のオン電圧を測定するために、前記通電プローブ針1、2、3とは別に第1電極7aには測定プローブ針9、第2電極7dには測定プローブ針10が当接可能に配置されており、これらの測定プローブ針9、10は電圧計11に接続されている。又、第2電極7dに直接当接可能に配置された測定プローブ針10の周辺の、通電ステージ8と干渉する部分には切り欠き部8aが形成されており、通電ステージ8にかかる電圧を測定しないようにすると共に、測定プローブ針10が第2電極7dに当接し易いように操作スペースを設けている。
次に、半導体チップ7の第1電極7a、7b、7cと通電プローブ針1、2、3との間の接触抵抗と測定値の関係について、図2の等価回路を用いて説明する。
通電プローブ針1、2、3と第1電極7a、7b、7cとの接触抵抗をそれぞれR1、R2、R3、第1電極7a、7b、7cを通して通電された時の半導体チップ7のオン抵抗をそれぞれRS1、RS2、RS3、第2電極7dと通電ステージ8との間の接触抵抗をR4、各通電プローブ針1、2、3に個別に接続された定電流源4、5、6より供給される一定の電流をそれぞれI1、I2、I3とすれば、電流I1、I2、I3は各通電プローブ針1、2、3の接触抵抗R1、R2、R3と、半導体チップ7のそれぞれのオン抵抗RS1、RS2、RS3とで形成されるそれぞれの電気回路に流れる電流に該当する。又、この場合I1=I2=I3となっている。
通電プローブ針1、2、3と第1電極7a、7b、7cとの接触抵抗をそれぞれR1、R2、R3、第1電極7a、7b、7cを通して通電された時の半導体チップ7のオン抵抗をそれぞれRS1、RS2、RS3、第2電極7dと通電ステージ8との間の接触抵抗をR4、各通電プローブ針1、2、3に個別に接続された定電流源4、5、6より供給される一定の電流をそれぞれI1、I2、I3とすれば、電流I1、I2、I3は各通電プローブ針1、2、3の接触抵抗R1、R2、R3と、半導体チップ7のそれぞれのオン抵抗RS1、RS2、RS3とで形成されるそれぞれの電気回路に流れる電流に該当する。又、この場合I1=I2=I3となっている。
そして、第1電極7aと第2電極7d間でのオン電圧測定のために電圧計11の接続点をA1、B1とし、電圧計11で測定される電圧をV1とすれば、
V1=I1×RS1
となりこれが求めるオン電圧になる。同じように第1電極7b及び7cと第2電極7d間でのオン電圧測定のために電圧計11の接続点をそれぞれA2、B2及びA3、B3とし、A2とB2間の電圧をV2、A3とB3間の電圧をV3とすれば、
V2=I2×RS2、V3=I3×RS3となる。
V1=I1×RS1
となりこれが求めるオン電圧になる。同じように第1電極7b及び7cと第2電極7d間でのオン電圧測定のために電圧計11の接続点をそれぞれA2、B2及びA3、B3とし、A2とB2間の電圧をV2、A3とB3間の電圧をV3とすれば、
V2=I2×RS2、V3=I3×RS3となる。
ここでもし接触抵抗R1、R2、R3にバラツキがあり、R1>R2>R3となっても、それぞれの回路を流れる電流I1、I2、I3は定電流源4、5、6に接続され電流が供給されているので変化することは無く、I1=I2=I3のままである。
従ってこの場合、半導体チップ7のオン抵抗RS1、RS2、RS3がほぼ同等と仮定すれば、オン電圧V1、V2、V3は、V1≒V2≒V3となり、それぞれ測定個所によって電圧が変動することはなく、代表電圧としてA1とB1間のオン電圧V1を測定したとしても問題はない。よって接触抵抗R1、R2、R3にバラツキがあっても、測定するオン電圧は影響を受ける事は無く、安定した測定が可能となる。
従ってこの場合、半導体チップ7のオン抵抗RS1、RS2、RS3がほぼ同等と仮定すれば、オン電圧V1、V2、V3は、V1≒V2≒V3となり、それぞれ測定個所によって電圧が変動することはなく、代表電圧としてA1とB1間のオン電圧V1を測定したとしても問題はない。よって接触抵抗R1、R2、R3にバラツキがあっても、測定するオン電圧は影響を受ける事は無く、安定した測定が可能となる。
以上の構成を持つ電気特性測定装置を用いた電気特性の測定方法について、図3で説明する。
先ずS101で半導体チップ7を通電ステージ8に載置する。S102で通電プローブ針1、2、3を第1電極7a、7b、7cに当接し加圧接触させることで電気的導通を図る。S103で各通電プローブ針1、2、3にそれぞれ個別に接続された定電流源4、5、6より一定の電流を流す。そして、S104で各通電プローブ針1、2、3が通電状態で電流が流れているかどうか図示していない電流計等によって確認する。通電状態であれば、S105で電圧計11に接続された測定プローブ針9、10をそれぞれ第1電極7a、第2電極7dに当接させ電圧を測定する。又、前記S104で通電状態でなければ、S102にリターンして通電プローブ針1、2、3と第1電極7a、7b、7cとの接触状態を再確認し、やり直す。順次この動作を繰り返す。
先ずS101で半導体チップ7を通電ステージ8に載置する。S102で通電プローブ針1、2、3を第1電極7a、7b、7cに当接し加圧接触させることで電気的導通を図る。S103で各通電プローブ針1、2、3にそれぞれ個別に接続された定電流源4、5、6より一定の電流を流す。そして、S104で各通電プローブ針1、2、3が通電状態で電流が流れているかどうか図示していない電流計等によって確認する。通電状態であれば、S105で電圧計11に接続された測定プローブ針9、10をそれぞれ第1電極7a、第2電極7dに当接させ電圧を測定する。又、前記S104で通電状態でなければ、S102にリターンして通電プローブ針1、2、3と第1電極7a、7b、7cとの接触状態を再確認し、やり直す。順次この動作を繰り返す。
第1の実施形態によれば以下の効果を奏する。
(1)各通電プローブ針1、2、3が直流定電流源4、5、6に接続され、それぞれ等しい電流が供給されているので、各通電プローブ針1、2、3の第1電極7a、7b、7cへの接触状態によって各通電プローブ針1、2、3に流れる電流I1、I2、I3が変化することは無く、従って各通電プローブ針1、2、3の接触状態の影響を受けることのない安定したオン電圧V1の測定が可能である。
(2)各通電プローブ針1、2、3を同じ数の第1電極7a、7b、7cに当接させ、第1電極全てに通電プローブ針を当接させ通電させることが出来るので、より大きい電流を通電させて電気特性を測定することが可能となる。
(3)オン電圧V1の測定に当たっては、電圧計11に接続された測定プローブ針9、10をそれぞれ第1電極7a、第2電極7dに当接させオン電圧V1を測定する。従って、第2電極側の測定プローブ針10は第2電極7dに直接当接されるので、通電ステージ8を介して第2電極7dに接続される場合と比較して、測定誤差の少ないオン電圧V1の測定が可能である。
(1)各通電プローブ針1、2、3が直流定電流源4、5、6に接続され、それぞれ等しい電流が供給されているので、各通電プローブ針1、2、3の第1電極7a、7b、7cへの接触状態によって各通電プローブ針1、2、3に流れる電流I1、I2、I3が変化することは無く、従って各通電プローブ針1、2、3の接触状態の影響を受けることのない安定したオン電圧V1の測定が可能である。
(2)各通電プローブ針1、2、3を同じ数の第1電極7a、7b、7cに当接させ、第1電極全てに通電プローブ針を当接させ通電させることが出来るので、より大きい電流を通電させて電気特性を測定することが可能となる。
(3)オン電圧V1の測定に当たっては、電圧計11に接続された測定プローブ針9、10をそれぞれ第1電極7a、第2電極7dに当接させオン電圧V1を測定する。従って、第2電極側の測定プローブ針10は第2電極7dに直接当接されるので、通電ステージ8を介して第2電極7dに接続される場合と比較して、測定誤差の少ないオン電圧V1の測定が可能である。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態を図4、図5に基づき説明する。
第2の実施形態は、上述した第1の実施形態と基本構成は同じであり、第1電極の一部に通電プローブ針を用いる例である。尚、測定対象の半導体チップの定格や仕様に応じて測定に必要な電流は決まっており、第2実施形態は第1実施形態と比較して、測定に必要な電流が少ない場合である。
従って、ここでは、説明の便宜上、先の説明で用いた符合を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
次に、第2の実施形態を図4、図5に基づき説明する。
第2の実施形態は、上述した第1の実施形態と基本構成は同じであり、第1電極の一部に通電プローブ針を用いる例である。尚、測定対象の半導体チップの定格や仕様に応じて測定に必要な電流は決まっており、第2実施形態は第1実施形態と比較して、測定に必要な電流が少ない場合である。
従って、ここでは、説明の便宜上、先の説明で用いた符合を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
半導体チップ7の表面に形成された第1電極7a、7b、7cの内、7a、7bに当接可能に通電プローブ針1、2が取り付けられており、前記通電プローブ針1、2と前記通電ステージ8とは、それぞれ個別の直流定電流源4、5に接続されており、それぞれ等しい直流電流が供給されるようになっている。
次に、半導体チップ7の第1電極7a、7bと通電プローブ針1、2との間の接触抵抗と測定値について、図5の等価回路を用いて説明する。
通電プローブ針1、2と第1電極7a、7bとの接触抵抗をそれぞれR1、R2、第1電極7a、7bを通して通電された時の半導体チップ7のオン抵抗をそれぞれRS1、RS2、第2電極7dと通電ステージ8との間の接触抵抗をR4、各通電プローブ針1、2に個別に接続された定電流源4、5より供給される一定の電流をそれぞれI1、I2とすれば、電流I1、I2は各通電プローブ針1、2の接触抵抗R1、R2と、半導体チップ7のそれぞれのオン抵抗RS1、RS2とで形成されるそれぞれの電気回路に流れる電流に該当する。又、この場合I1=I2となっている。
通電プローブ針1、2と第1電極7a、7bとの接触抵抗をそれぞれR1、R2、第1電極7a、7bを通して通電された時の半導体チップ7のオン抵抗をそれぞれRS1、RS2、第2電極7dと通電ステージ8との間の接触抵抗をR4、各通電プローブ針1、2に個別に接続された定電流源4、5より供給される一定の電流をそれぞれI1、I2とすれば、電流I1、I2は各通電プローブ針1、2の接触抵抗R1、R2と、半導体チップ7のそれぞれのオン抵抗RS1、RS2とで形成されるそれぞれの電気回路に流れる電流に該当する。又、この場合I1=I2となっている。
そして、第1電極7aと第2電極7d間でのオン電圧測定のために電圧計11の接続点をA1、B1とし、電圧計11で測定される電圧をV1とすれば、
V1=I1×RS1
となりこれが求めるオン電圧になる。同じように第1電極7bと第2電極7d間でのオン電圧測定のために電圧計11の接続点をそれぞれA2、B2とし、A2とB2間の電圧をV2とすれば、
V2=I2×RS2となる。
V1=I1×RS1
となりこれが求めるオン電圧になる。同じように第1電極7bと第2電極7d間でのオン電圧測定のために電圧計11の接続点をそれぞれA2、B2とし、A2とB2間の電圧をV2とすれば、
V2=I2×RS2となる。
ここでもし接触抵抗R1、R2にバラツキがあり、R1>R2となっても、それぞれの回路を流れる電流I1、I2は定電流源4、5に接続され電流が供給されているので変化することは無く、I1=I2のままである。
従ってこの場合、半導体チップ7のオン抵抗RS1、RS2がほぼ同等と仮定すれば、オン電圧V1、V2は、V1≒V2となり、それぞれ測定個所によって電圧が変動することはなく、代表電圧としてA1とB1間のオン電圧V1を測定したとしても問題はない。よって接触抵抗R1、R2にバラツキがあっても、測定するオン電圧は影響を受ける事は無く、安定した測定が可能となる。
従ってこの場合、半導体チップ7のオン抵抗RS1、RS2がほぼ同等と仮定すれば、オン電圧V1、V2は、V1≒V2となり、それぞれ測定個所によって電圧が変動することはなく、代表電圧としてA1とB1間のオン電圧V1を測定したとしても問題はない。よって接触抵抗R1、R2にバラツキがあっても、測定するオン電圧は影響を受ける事は無く、安定した測定が可能となる。
第2の実施形態によれば以下の効果を奏する。
尚、第1実施形態の(3)の効果は共通なので省略し、それ以外の効果を記す。
(1)各通電プローブ針1、2が直流定電流源4、5に接続され、それぞれ等しい電流が供給されているので、各通電プローブ針1、2の第1電極7a、7bへの接触状態によって各通電プローブ針1、2に流れる電流I1、I2が変化することは無く、従って各通電プローブ針1、2の接触状態の影響を受けることのない安定したオン電圧V1の測定が可能である。
(2)第1電極7a、7b、7cの一部である第1電極7a、7bに通電プローブ針1、2を当接させ通電させることができるので、流す電流が少ない場合であっても電気特性を測定することが可能である。従って、測定対象の半導体チップの定格や仕様に応じて測定に必要な電流を変更することが可能となり、より幅広い用途に適用可能である。
尚、第1実施形態の(3)の効果は共通なので省略し、それ以外の効果を記す。
(1)各通電プローブ針1、2が直流定電流源4、5に接続され、それぞれ等しい電流が供給されているので、各通電プローブ針1、2の第1電極7a、7bへの接触状態によって各通電プローブ針1、2に流れる電流I1、I2が変化することは無く、従って各通電プローブ針1、2の接触状態の影響を受けることのない安定したオン電圧V1の測定が可能である。
(2)第1電極7a、7b、7cの一部である第1電極7a、7bに通電プローブ針1、2を当接させ通電させることができるので、流す電流が少ない場合であっても電気特性を測定することが可能である。従って、測定対象の半導体チップの定格や仕様に応じて測定に必要な電流を変更することが可能となり、より幅広い用途に適用可能である。
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。
○ 上記の第1の実施形態では、第1電極と通電プローブ針の数をそれぞれ3個として説明したが、2個でも構わないし、又、3個以上でも構わない。
○ 上記の第2の実施形態では、第1電極の数を3個とし、通電プローブ針の数を2個と
して説明したが、第1電極の数は3個以上でも構わないし、又その場合、通電プローブ針の数は第1電極の数より少なくて、且つ複数個であればいくらでも良い。
○ 上記の第1、第2の実施形態では、第1電極1個あたり通電プローブ針を1個当接させているが複数でもよい。
○ 上記の第1、第2の実施形態では、通電プローブ針全てに通電させたが全てに限らない。例えば、第1の実施形態で通電プローブ針1,2に通電させ3に通電させなくても良い。この場合測定プローブ針9は第1電極7aまたは7bに当接させればよい。
○ 上記の第1、第2の実施形態では、それぞれの第1電極に当接させる通電プローブの数は同じだが、異なっても良い。この場合、定電流源が出力する電流値がそれぞれ等しいのであれば第1電極1個あたり通電させる通電プローブ針の数を合わせればよい。また、定電流源が出力する電流値がそれぞれ違うのであれば、第1電極それぞれに等しい電流値が流れるように第1電極1個あたり通電させる通電プローブ針の数を調整すればよい。
○ 上記の第1、第2の実施形態では、測定対象の半導体チップとして測定時に大電流を必要とするパワー素子として説明したが、例えば測定対象がMOSFETの場合には、第1電極がソース電極、第2電極がドレイン電極にそれぞれ相当し、測定対象がIGBTとかパワートランジスタの場合には、第1電極がエミッタ電極、第2電極がコレクタ電極にそれぞれ相当する。又、測定対象がサイリスタの場合には、第1電極がカソード電極、第2電極がアノード電極にそれぞれ相当する。
○ 上記の第1、第2の実施形態では、測定プローブ針9は第1電極のうちの1つに当接させたが、測定用電極を設けて測定プローブ針9を当接させても良い。
○ 上記の第1の実施形態では、第1電極と通電プローブ針の数をそれぞれ3個として説明したが、2個でも構わないし、又、3個以上でも構わない。
○ 上記の第2の実施形態では、第1電極の数を3個とし、通電プローブ針の数を2個と
して説明したが、第1電極の数は3個以上でも構わないし、又その場合、通電プローブ針の数は第1電極の数より少なくて、且つ複数個であればいくらでも良い。
○ 上記の第1、第2の実施形態では、第1電極1個あたり通電プローブ針を1個当接させているが複数でもよい。
○ 上記の第1、第2の実施形態では、通電プローブ針全てに通電させたが全てに限らない。例えば、第1の実施形態で通電プローブ針1,2に通電させ3に通電させなくても良い。この場合測定プローブ針9は第1電極7aまたは7bに当接させればよい。
○ 上記の第1、第2の実施形態では、それぞれの第1電極に当接させる通電プローブの数は同じだが、異なっても良い。この場合、定電流源が出力する電流値がそれぞれ等しいのであれば第1電極1個あたり通電させる通電プローブ針の数を合わせればよい。また、定電流源が出力する電流値がそれぞれ違うのであれば、第1電極それぞれに等しい電流値が流れるように第1電極1個あたり通電させる通電プローブ針の数を調整すればよい。
○ 上記の第1、第2の実施形態では、測定対象の半導体チップとして測定時に大電流を必要とするパワー素子として説明したが、例えば測定対象がMOSFETの場合には、第1電極がソース電極、第2電極がドレイン電極にそれぞれ相当し、測定対象がIGBTとかパワートランジスタの場合には、第1電極がエミッタ電極、第2電極がコレクタ電極にそれぞれ相当する。又、測定対象がサイリスタの場合には、第1電極がカソード電極、第2電極がアノード電極にそれぞれ相当する。
○ 上記の第1、第2の実施形態では、測定プローブ針9は第1電極のうちの1つに当接させたが、測定用電極を設けて測定プローブ針9を当接させても良い。
1、2、3 通電プローブ針
4、5、6 定電流源
7 半導体チップ
7a、7b、7c 第1電極
7d 第2電極
8 通電ステージ
9、10 測定プローブ針
11 電圧計
4、5、6 定電流源
7 半導体チップ
7a、7b、7c 第1電極
7d 第2電極
8 通電ステージ
9、10 測定プローブ針
11 電圧計
Claims (10)
- 表面に複数の第1電極を有し、裏面に第2電極を有する半導体チップを導電性の通電ステージに前記第2電極と前記通電ステージが通電可能に載置し、
少なくとも2個以上の前記第1電極に、少なくとも2個以上の通電プローブ針を当接し、
前記通電プローブ針をそれぞれ個別の電源に接続するとともに各電源を通電ステージに接続し、
前記各電源により前記第1電極それぞれに等しい電流が流れるように出力して前記半導体チップに通電し、
前記第1電極と前記第2電極との間の電気特性を測定することを特徴とする半導体チップの電気特性測定方法。 - 表面に複数の第1電極を有し、裏面に第2電極を有する半導体チップを導電性の通電ステージに前記第2電極と前記通電ステージが通電可能に載置し、
少なくとも2個以上の前記第1電極に、少なくとも2個以上の通電プローブ針を前記第1電極1個につき同じ個数だけ当接し、
前記通電プローブ針をそれぞれ個別の電源に接続するとともに各電源を通電ステージに接続し、
前記各電源から互いに等しい電流を出力して前記半導体チップに通電し、
前記通電プローブ針の全てが通電状態にある時前記第1電極と前記第2電極との間の電気特性を測定することを特徴とする半導体チップの電気特性測定方法。 - 前記電源が直流定電流源であることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体チップの電気特性測定方法。
- 前記電気特性が電圧であり、前記半導体チップのオン電圧を測定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体チップの電気特性測定方法。
- 前記複数の第1電極全てに通電プローブ針を当接することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体チップの電気特性測定方法。
- 前記複数の第1電極の一部に通電プローブ針を当接することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体チップの電気特性測定方法。
- 表面に複数の第1電極を有し、裏面に第2電極を有する半導体チップを前記第2電極が通電可能な状態で載置する導電性の通電ステージと、該通電ステージに載置した前記半導体チップの第1電極に当接可能な少なくとも2個以上の通電プローブ針とを備えている半導体チップの電気特性測定装置であって、前記各通電プローブ針に個別に接続され互いに等しい電流を出力する電源を備え、前記通電プローブ針と前記通電ステージとの間で前記半導体チップを通電させ、前記通電プローブ針の通電状態における前記半導体チップの第1電極と第2電極の電気特性を測定するための電気特性測定計を備えていることを特徴とする半導体チップの電気特性測定装置。
- 前記電源が直流定電流源であることを特徴とする請求項7記載の半導体チップの電気特性測定装置。
- 前記電気特性が電圧であり、前記半導体チップのオン電圧を測定することを特徴とする請求項7又は8記載の半導体チップの電気特性測定装置。
- 前記電気特性測定計は第1電極側の測定プローブ針と第2電極側の測定プローブ針とを備え、前記第2電極側の測定プローブ針は第2電極に直接当接可能に配置されていることを特徴する請求項7〜9のいずれか一項に記載の半導体チップの電気特性測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004255461A JP2006071467A (ja) | 2004-09-02 | 2004-09-02 | 半導体チップの電気特性測定方法及び装置 |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20150015156A (ko) * | 2013-07-31 | 2015-02-10 | 주식회사 엘지화학 | 전기전도도 연속 측정 장치 |
CN108037432A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-05-15 | 北京华峰测控技术有限公司 | 一种晶圆管芯通态压降的测量方法及装置 |
US10002807B2 (en) | 2012-11-06 | 2018-06-19 | Denso Corporation | Semiconductor device |
CN109073689A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-12-21 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 芯片阻抗测试方法及系统 |
WO2022074952A1 (ja) * | 2020-10-05 | 2022-04-14 | 三菱電機株式会社 | 半導体試験装置および半導体試験方法 |
-
2004
- 2004-09-02 JP JP2004255461A patent/JP2006071467A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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