JP2014038017A - 半導体装置の評価システム及び評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置及び放熱材料などを含む装置における対象物の熱抵抗（温度）等を、容易（低コスト）及び正確（高精度）に測定・評価などができる技術を提供する。
【解決手段】本評価システム１５は、例えば、評価用半導体チップ１の半導体基板の面に伝熱放熱材料あるいは熱放射放熱材料５２が形成され、実装基板２００、放熱板７１等を備える構成である。本評価システムが例えば恒温槽１５０の内部に設置された状態で、チップ１の電極に接続された電源からの電力によりチップ１のヒータの領域ごとに加熱が行われ、チップ１の電極に接続された電流計及び電圧計によりチップ１の抵抗測温体の領域ごとに測温が行われ、チップ１の領域の温度の測定、及び放熱材料の放熱特性の評価が行われる。
【選択図】図１９

Description

本発明は、半導体チップ及びそれに適用される放熱材料（伝熱放熱材料および熱放射放熱材料）等を含んで成る半導体装置（システム）に関する測定・評価などの技術に関する。また、評価用半導体チップを用いた半導体装置の評価システム及び評価方法などに関する。

各種コンピュータや電子部品などに搭載される半導体チップ（半導体パッケージ）等の半導体集積回路は、電源電圧の低電圧化により低消費電力化が進められている。しかし低消費電力化よりも高集積化と高速化がはるかに上回るため、チップの発熱量が増大している。現在、チップの動作周波数は3GHzを越える高速領域に入ってきている。このため、このような高速動作・高発熱のチップからの放熱問題が深刻化している。

上記放熱問題への対策としては、チップにヒートシンク（放熱板）等の空冷部品が取り付けられる。チップと空冷部品との間には、金属面の微細な隙間を充填するように放熱材料が用いられる。これはチップの発熱量に見合う伝熱特性を有する伝熱放熱材料が選択される。

更に、最近ではヒートシンク等の空冷部品の適用が困難な半導体パッケージ（例えばＬＥＤ）の市場が急拡大を続けている。このような製品に関して、空冷に替わる放熱方法として、熱放射放熱（放射伝熱）の技術のニーズが高まってきている。

熱放射放熱（放射伝熱）は、一般的には熱放射と対流とを合わせた状態を指すことが多く、真の熱放射を測定するには、対流の要素を切り離した真空状態で計測する必要がある。しかし真空状態（真空中）で熱放射（真の熱放射）を測定するためには、大掛かりな装置（真空装置など）及び時間を要し、コストが高い。

このため、真空中ではなく簡易的に大気中で熱放射面（測定対象物の表面）の温度が測定可能である赤外線放射温度計装置（放射温度計）が使用されることが多い。しかし従来の放射温度計には、測定対象物の表面（熱放射面）の状態に応じて放射率の補正を行う機能は無く、予め放射率（測定対象物の表面状態に応じた放射率）を測定・設定する必要がある。即ちその補正の機能を持つ装置が別途必要であり、測定・設定の手間もかかる。

また、測定対象物である半導体チップ等が、装置（当該チップを搭載する実装基板など）の内側・裏側などにある場合は、遮られるため、放射温度計で測定することができない（対象面と放射温度計との間で遮られないように直に測定する必要がある）。

そのため、上記温度（熱放射）の測定・評価のための手段としては、温度センサとしての熱電対を対象物（面）の周辺に設置する方式が採用されている。

例えば、非特許文献１（日立評論 Ｖｏｌ．９１，Ｎｏ．０５，ｐ．４５６）には、高密度実装で課題となる応力・発熱解析に向けた評価用素子によるソリューションの提案が記載されている。

半導体装置の評価に関する先行技術例としては、特開２０１１−１９６９９３号公報（特許文献１）などがある。特許文献１では、シリコン基板の面に、抵抗測温体としての金属配線膜、及びヒータとしての金属配線膜と、金属配線膜を実装基板と接続するための電極とが積層された半導体チップを有し、その半導体チップを実装基板に実装し、抵抗測温体としての金属配線膜を電流計及び電圧計と接続し、ヒータとしての金属配線膜を電源と接続し、半導体チップの領域における測温、加熱、及びその温度プロファイルが評価可能な評価システム、について記載している。

特開２０１１−１９６９９３号公報

日立評論 Ｖｏｌ．９１，Ｎｏ．０５，ｐ．４５６

前述の温度センサとしての熱電対を対象物の周辺に設置する方式では、測定・評価の対象物（発熱源）であるチップ等の裏面またはその周囲の基板上などに熱電対を設置して温度を測定していた。対象物（発熱源）に対して直に熱電対を設置することは困難であるためである。しかしこのような方式では、発熱源であるチップ等の正確な温度を把握することはできないという問題があった。

また上記のような方式では、対象物（チップ等）の実利用状態（発熱状態）での正確な測定・評価はできないという問題があった。

以上を鑑み、本発明の主な目的は、半導体装置及び放熱材料などを含む装置における対象物（例えばチップ）の熱抵抗（温度）等を、容易（低コスト）及び正確（高精度）に測定・評価などができる技術を提供することである。

より詳しく言い換えると、真空装置などの高価な装置を不要とし、大気中での測定で真の熱放射（対流の要素を抑えた熱放射）を測定可能とし、また放射温度計や熱電対を用いる必要を減らし、放射率の補正なども容易化し、実利用状態（実装）のシミュレーション等による高精度な測定・評価を可能とする技術を提供することである。

前記目的を達成するため、本発明のうち代表的な形態は、評価用半導体チップ等を用いて、半導体チップや放熱材料などを含んで成る半導体装置（システム）の対象物（チップ領域や放熱材料など）の熱抵抗（温度）や放熱特性などの測定・評価などのための評価システム及び評価方法などであって、以下に示す構成を有することを特徴とする。

（１） 本形態の半導体装置の評価システムは、評価用半導体チップと、当該評価用半導体チップに対して形成される放熱材料と、当該評価用半導体チップが実装される実装基板と、当該評価用半導体チップを放熱するための放熱板と、を有する。前記評価用半導体チップは、前記実装基板と前記放熱板との間で距離を置いて固定される。前記評価用半導体チップは、半導体基板と、当該半導体基板の第１の面に、１つ以上の領域から成る抵抗測温体を構成する１つ以上の第１の配線と、１つ以上の領域から成るヒータを構成する１つ以上の第２の配線と、前記第１の配線に電気的に接続された第１の電極と、前記第２の配線に電気的に接続された第２の電極と、が形成された構成である。前記放熱材料は、前記半導体基板の第２の面と前記放熱板の面との間で接触して固定される伝熱放熱材料である。前記評価用半導体チップ、放熱材料、実装基板、及び放熱板を含む装置が、恒温槽の内部に設置される。前記第２の電極に電源が接続され、当該電源からの電力により前記第２の配線によるヒータの領域ごとに加熱が行われ、前記第１の電極に電流計及び電圧計が接続され、当該電流計及び電圧計により前記第１の配線による抵抗測温体の領域ごとに測温が行われ、前記加熱及び測温に基づき、前記恒温槽による対流抑制状態で、前記評価用半導体チップの領域の温度の測定、及び前記伝熱放熱材料の伝熱放熱特性の評価が行われる。

（２） 本形態の半導体チップの評価システムは、前記放熱材料は、前記半導体基板の第２の面に形成される熱放射放熱材料であり、当該熱放射放熱材料の面と前記放熱板の面との間が非接触で距離を制御して配置される。前記第２の電極に電源が接続され、当該電源からの電力により前記第２の配線によるヒータの領域ごとに加熱が行われ、前記第１の電極に電流計及び電圧計が接続され、当該電流計及び電圧計により前記第１の配線による抵抗測温体の領域ごとに測温が行われ、前記加熱及び測温に基づき、前記評価用半導体チップの領域の温度の測定、及び前記熱放射放熱材料の熱放射放熱特性の評価が行われる。

（３） 本形態の半導体装置の評価方法は、上記（１）の評価システムを用いて評価を行う。本評価方法は、前記評価システムが、恒温槽の内部に設置された状態と、外部に設置された状態との各状態において、前記第２の電極に接続された電源からの電力により前記第２の配線によるヒータの領域ごとに加熱が行われる第１のステップと、前記第１の電極に接続された電流計及び電圧計により前記第１の配線による抵抗測温体の領域ごとに測温が行われる第２のステップと、前記加熱及び測温に基づき、前記恒温槽による対流抑制状態の有無に応じた、前記評価用半導体チップの領域の温度の測定、及び前記伝熱放熱材料の伝熱放熱特性の評価が行われる第３のステップとを有する。前記評価用半導体チップ及び放熱材料の周囲の対流による影響を抑制した状態で評価を行う。

（４） 本形態の半導体装置の評価方法は、上記（２）の評価システムを用いて評価を行う。本評価方法は、前記熱放射放熱材料の対向面を、Ａｌ製の前記放熱板とした第１の構成と、アルマイト製の低熱反射板とした第２の構成と、断熱材とした第３の構成との各状態において、前記第２の電極に接続された電源からの電力により前記第２の配線によるヒータの領域ごとに加熱が行われる第１のステップと、前記第１の電極に接続された電流計及び電圧計により前記第１の配線による抵抗測温体の領域ごとに測温が行われる第２のステップと、前記加熱及び測温に基づき、前記評価用半導体チップの領域の温度の測定、及び前記熱放射放熱材料の熱放射放熱特性の評価が行われる第３のステップとを有し、熱反射の有無に応じた評価を行う。

本発明のうち代表的な形態によれば、半導体装置及び放熱材料などを含む装置における対象物（例えばチップ）の熱抵抗（温度）等を、容易（低コスト）及び正確（高精度）に測定・評価などができる。

本発明の一実施の形態の評価システムを含むシステム全体の構成を示す図である。 本発明の一実施の形態の評価用半導体チップの構造を示す断面図である。 本評価用半導体チップの金属配線膜（第１の配線）の配線パターンの一例を示す平面図である。 本評価用半導体チップの金属配線膜（第２の配線）の配線パターンの一例を示す平面図である。 本評価用半導体チップの電極（第１の電極、第２の電極）の構造の一例を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本評価用半導体チップの製造方法の過程を示す遷移図である。 本評価用半導体チップの第１の変形例を示す断面図である。 本評価用半導体チップの第２の変形例を示す断面図である。 本評価用半導体チップの第３の変形例を示す断面図である。 本実施の形態の評価用半導体チップの構成例を示す図である。 一実施の形態（第１の基本構成）の評価システムを示す断面図である。 一実施の形態（第２の基本構成）の評価システムを示す断面図である。 一実施の形態（第３の基本構成）の評価システムを示す断面図である。 一実施の形態（第４の基本構成）の評価システムを示す断面図である。 本発明の実施の形態１の評価システムの構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態２の評価システムの構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態３の評価システムの構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態４の評価システムの構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態５の評価システムの構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態６の評価システムの構成を示す断面図である。 本実施の形態の評価システムを用いた具体例の概要を示す図である。 放熱特性の評価結果の第１の具体例を示す図である。 放熱特性の評価結果の第２の具体例を示す図である。 放熱特性の評価結果の第３の具体例を示す図である。 放熱特性の評価結果の第４の具体例その１を示す図である。 放熱特性の評価結果の第４の具体例その２を示す図である。 放熱特性の評価結果の第５の具体例を示す図である。 放熱特性の評価結果の第６の具体例を示す図である。 放熱特性の評価結果の第７の具体例を示す図である。 放熱特性の評価結果の第８の具体例を示す図である。 放熱特性の評価結果の第９の具体例を示す図である。 放熱特性の評価結果の第１０の具体例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。図１では、本実施の形態のシステム全体の概要を説明する。図２〜図１０では、本評価システムの構成要素となる評価用半導体チップの構成例を説明する。図１１〜図１４では、本評価用半導体チップを含んで成る、基本構成である評価システムを説明する。図１５〜図２０では、特徴的な実施の形態の評価システムを説明する。図２１〜図３２では、本評価システムを用いた測定・評価の具体例（本評価システムによる効果の検証）について説明する。

［システム全体］
図１は、本実施の形態の評価システム１０等を含んで成るシステム３００の全体（概要）を示す。本実施の形態の評価システム１０は、評価用半導体チップ１（適宜「チップ」と略す）と、それに適用される放熱材料（ＡまたはＢ）とを含んで成る、測定・評価などの対象装置（対象システム）である。評価用半導体チップ１は、主に半導体基板（１００）から成り、その一方の第１面（Ｍ１）側に、第１の配線（Ｈ１）及び第２の配線（Ｈ２）などが形成され、他方の第２面（Ｍ２）側に、放熱材料（ＡまたはＢ）が形成される。放熱材料（Ａ／Ｂ）は、（Ａ）伝熱放熱材料５１、または（Ｂ）熱放射放熱材料５２である。なお評価システム１０は後述する各種の形態があるので、適宜それらを含んで成るシステム３００が構成される。

チップ１の半導体基板（１００）の面（Ｍ１）の所定の形成部（１０００）において、複数の領域（Ｒ１）から成る抵抗測温体を構成する第１の配線（Ｈ１）と、複数の領域（Ｒ２）から成るヒータを構成する第２の配線（Ｈ２）と、第１の配線（Ｈ１）に接続される第１の電極（Ｄ１）と、第２の配線（Ｈ２）に接続される第２の電極（Ｄ２）とが形成される（図２，図１０等）。

第１の電極Ｄ１に対して、電流計・電圧計２１が接続される。電流計・電圧計２１（またはその制御をする３１）から、第１の配線（Ｈ１）の各領域（Ｒ１）を選択的に測定可能である。

第２の電極Ｄ２に対して、電源（外部電源）２２が接続される。電源２２（またはその制御をする３２）から、第２の配線（Ｈ２）の各領域（Ｒ２）を選択的に加熱可能である。

コンピュータ３０は、ユーザ（評価者など）が操作する評価処理システム（評価システム１０を対象として評価処理を行う情報処理システム）の構成例である。コンピュータ（評価処理システム）３０は、一般的なＰＣや、そのソフトウェアプログラム処理や回路などで実現可能である。コンピュータ３０は、プロセッサ及びメモリ等の公知の要素を用いたソフトウェアプログラム処理などによる演算部４０と、ユーザに対しグラフィカルユーザインターフェイス（画面など）を提供する処理を行うＧＵＩ部６０と、その他図示しない記憶部や通信インターフェイス、入力装置、出力装置、及びバスなどの公知の要素とを含んで成る。

演算部４０は、各処理部として、熱抵抗・温度測定処理部３１と、加熱処理部３２と、放熱材料Ａ（伝熱放熱材料５１）−放熱特性評価処理部４１と、放熱材料Ｂ（熱放射放熱材料５２）−放熱特性評価処理部４２とを有する。演算部４０は、評価システム１０の測定・評価処理（シミュレーションや試験など）の際、ＧＵＩ部６０の画面でユーザに対し情報を表示すると共に、３１，３２，４１，４２等の処理を制御し、各処理に対応するデータ情報を入出力・記憶処理する。

熱抵抗・温度測定処理部３１は、電流計・電圧計２１の測定結果（電流値、電圧値）を用いて、第１の配線（Ｈ１）の領域Ｒ１（その複数の各領域）に関する電気抵抗を測定し、その電気抵抗と、所定の関数（係数）とから、温度を算出し、熱抵抗を算出する。なお、熱抵抗は、単位時間あたりの発熱量あたりの温度上昇量［℃／Ｗ］である。なおユーザの操作により２１のデータを３１に入力してもよいし、２１と３１を接続し通信して自動的に２１のデータを３１で取得してもよいし、３１から２１の測定（領域選択測定）を制御してもよい。

加熱処理部３２は、電源２２による第２の配線（Ｈ２）の領域Ｒ２（その複数の各領域）に対する加熱状態を把握または制御する。なおユーザの操作により２２のデータを３２に入力してもよいし、２２と３２を接続し通信して自動的に２２のデータを３２で取得してもよいし、３２から２２の加熱（領域選択加熱）を制御してもよい。

放熱材料Ａ（５１）−放熱特性評価処理部４１は、放熱材料Ａ（５１）の伝熱特性評価処理や、（チップと放熱板などとの間での）密着性変化検出処理などを行う（後述）。

放熱材料Ｂ（５２）−放熱特性評価処理部４２は、放熱材料Ｂ（５２）の熱放射特性評価処理や、内部の結晶配向性の計測処理などを行う（後述）。

ＧＵＩ部６０は、ユーザの操作に応じて、演算部４０の制御・処理に基づき、各処理に応じたデータ情報を表示する画面を構成しディスプレイに表示する。ユーザは画面での操作により測定・評価処理の指示などを行うことができ、測定・評価処理の結果などを確認することができる。なお本システム３００は、必要（実施の形態）に応じて、放射温度計や熱電対などの公知の要素を追加的に設けて、コンピュータ３０でそれらの情報処理をしてもよい。

［評価方法］
本実施の形態の評価方法は、上記評価システム１０及びシステム３００を用いてユーザの操作に基づき行われる。例えば後述する各具体例（図２１）に応じた測定・評価処理が行われる。例えば、評価システム１０が、図１５（実施の形態１）のように恒温槽１５０の内部に設置された状態と、外部に設置された状態との各状態において、電源２２からの電力により第２の配線（Ｈ２）によるヒータの領域（Ｒ２）ごとに加熱が行われる第１のステップと、電流計・電圧計２１により第１の配線（Ｈ１）による抵抗測温体の領域（Ｒ１）ごとに測温が行われる第２のステップと、当該加熱及び測温に基づき、恒温槽１５０による対流抑制状態の有無に応じた、評価用半導体チップ１の領域の温度の測定、及び伝熱放熱材料５１の伝熱放熱特性の評価が行われる第３のステップとを有する。即ちチップ１及び伝熱放熱材料５１の周囲の対流による影響を抑制した状態で評価が行われる。

［評価用半導体チップの構成（１）］
図２〜図５を用いて、一実施の形態の評価用半導体チップ１の構成について説明する。図２は、本評価用半導体チップ１の断面構造を示す。本チップ１は、シリコン基板（半導体基板）１００の一方の面（第１面：Ｍ１）側に、各種の配線（Ｈ１，Ｈ２）及び電極（Ｄ１，Ｄ２）等が形成された層（１０００）を有する。本層（１０００）は、金属配線膜１０１，１０２、電極１０３（１０３ａ，１０３ｂ）、及び絶縁層１０４（１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ）が図示のように順次積層されて構成される。

金属配線膜１０１（第１の配線Ｈ１）は、抵抗測温体として利用可能な金属の配線パターンが形成された構成である（例：図３）。

金属配線膜１０２（第２の配線Ｈ２）は、ヒータとして利用可能な金属の配線パターンが形成された構成である（例：図４）。

電極１０３（１０３ａ，１０３ｂ）は、金属配線膜１０１（Ｈ１），１０２（Ｈ２）と電気的に接続される外部接続用の電極である（図１のシステム３００のように外部接続可能である）。電極１０３は、金属配線膜１０１（Ｈ１）を後述の実装基板（図１１、２０１）に電気的に接続するための第１の電極１０３ａ（Ｄ１）、及び金属配線膜１０２（Ｈ２）を実装基板（２０１）に電気的に接続するための第２の電極１０３ｂ（Ｄ２）を有する構成である（例：図５）。

絶縁層１０４（１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ）は、ポリイミド膜による。金属配線膜１０１と１０２との間にポリイミド膜（１０４ａ）が設けられ、金属配線膜１０２と電極１０３との間にポリイミド膜（１０４ｂ）が設けられる。電極１０３上にはポリイミド膜（１０４ｃ）が保護層として形成される。

チップ１の表面（Ｍ１側）には、開口部ｇ１１，ｇ１２，ｇ２１，ｇ２２が設けられる。絶縁層１０４ｃには、開口部ｇ２１，ｇ２２が設けられる。ｇ２１は、後述の配線基板（図１１、２００）や他の半導体チップと金属配線膜１０１（Ｈ１）につながる電極１０３ａ（Ｄ１）とを接続するための開口である。ｇ２２は、配線基板（２００）と金属配線膜１０２（Ｈ２）につながる電極１０３ｂ（Ｄ２）とを接続するための開口である。絶縁層１０４ａ及び１０４ｂには、共に金属配線膜１０１と電極１０３ａとを接続するための開口部ｇ１１が形成される。絶縁層１０４ｂには、更に金属配線膜１０２と電極１０３ｂとを接続するための開口部ｇ１２が形成される。

開口部ｇ１１は、絶縁層１０４（１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ）の同一の場所に設けられているので、金属配線膜１０１は、開口部ｇ１１，ｇ２１のどちらからも電気的な接続を確保可能である。同様に、金属配線膜１０２では、開口部ｇ１２，ｇ２２のどちらからも電気的な接続を確保可能である。上記構成により、開口部ｇ２１，ｇ２２を用いてBall Grid Array実装構造を採ることもできるし、開口部ｇ１１，ｇ１２を用いてWire-Bonding実装構造を採ることもできる。更にこれらの開口部は導通検査用端子として用いることもできる。

上記のような評価用半導体チップ１を後述の実装基板（図１１、２０１）に実装した構成（評価システム１０）とすることで、様々な温度プロセスなどを測定・評価可能である。

［評価用半導体チップの構成（２）］
図３に、図２のチップ１の金属配線膜１０１（Ｈ１）の配線パターンの一例を示す。本例示したパターンでは、金属配線膜１０１は、方形に蛇行する独立した白金（Ｐｔ）配線であり、３×３のマトリクス状に分画された領域（Ｒ１）にそれぞれ形成されている。分画する領域（Ｒ１）の数はいくつでもよく、その配置の仕方は、図３のように各領域（Ｒ１）が隣接していてもよいし、離れていてもよい（後述、図１０）。

本例示したパターンでは、各白金配線はそれぞれ配線の両端に２つずつ、計４つの端子Ｎ１を有しており、端子Ｎ１は、電極１０３（１０３ａ）に接続される。このように、各配線（Ｈ１）の電気抵抗はいわゆる四端子法により測定できる。即ち、白金（Ｐｔ）の抵抗温度係数（３．９×１０^−３／Ｋ、日本金属学会編 金属データブック 改訂３版 p.212）から白金配線の各領域（Ｒ１）における温度（熱抵抗）を測定することができる。

なお本例では複数の各領域（Ｒ１）で独立した白金配線を設けた構成を例示しているが、それら領域の金属配線膜１０１が１つの連続した配線からなる構成としてもよいし、連続した配線を途中から分岐させて端子Ｎ１を設けた構成としてもよい。

また金属配線膜１０１に使用する金属材料としては、温度と電気抵抗の線形性に優れており、また腐食耐性、マイグレーション耐性に優れていて膜質変化が小さいことから、特に白金（Ｐｔ）を利用することが望ましい。それ以外の金属材料、例えばニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）などを利用する場合には、使用に際して温度と電気抵抗の相関関係を計測して、予め検量線を作製しておく必要があるが、チップ作製コストは低減できる。繰り返し使用するならＰｔを用い、繰り返し使用しないならＮｉや銅を用いる等、用途・目的に応じて使い分ければよい。

［評価用半導体チップの構成（３）］
図４に、図２のチップ１の金属配線膜１０２（Ｈ２）の配線パターンの一例を示す。本例示したパターンでは、金属配線膜１０２は、Ｎｉ配線または銅配線が２×２のマトリクス上に分画された４つの領域（Ｒ２）に蛇行する一連の配線パターンである。Ｎｉ配線または銅配線は、両端及び途中に３つの端子Ｎ２を有し、それぞれ電極１０３（１０３ｂ）に接続される。加熱領域を分画する場合、その領域（Ｒ２）の数はいくつでもよく、その配置の仕方は、図４に例示するように各領域（Ｒ２）が隣接していてもよいし、離れていてもよい（後述、図１０）。また配線への電磁波シールド（４０１）を有する。

評価対象（実装）となる半導体装置に使われる半導体チップ内の各機能領域を模擬するような配置で、評価用半導体チップ１の金属配線膜１０２（Ｈ２）の加熱領域（Ｒ２）を配置し、各領域（Ｒ２）のみを選択して加熱するための端子（途中端子）Ｎ２を設ける。このような構成により、Ｎｉ配線または銅配線の加熱領域（Ｒ２）を選択可能となり、半導体チップの発熱領域を模擬できる。

なお本例示したパターンでは途中に端子Ｎ２を設ける構成としているが、勿論、簡易的な評価のために両端のみに端子Ｎ２を設けてもよいし、図３に例示した金属配線膜１０１（Ｈ１）と同様なパターン、即ち分画した各領域に独立した配線を設けてもよい。

また金属配線膜１０２に使用する金属材料は、Ｎｉや銅に限らず、評価対象となる半導体装置に使われる半導体チップの発熱挙動を模擬できるような導体抵抗を有し、低コストで微細なパターンを加工形成でき、且つ高温耐久性を有する金属であればよい。具体的には、ＮｉＣｒ系合金、ＮｉＣｒＡｌ系合金、Ｃｕ系合金、ＣｕＭｎ、ＣｕＮｉ、ＦｅＣｒ系合金、タングステン等である。

［評価用半導体チップの構成（４）］
図５に、図２のチップ１の電極１０３（Ｄ１，Ｄ２）の構造の一例を示す。電極１０３は、本例示したパターンでは、１０３ａ（Ｄ１）に対応する外部接続用電極５０１が、金属配線膜１０１（Ｈ１）の端子Ｎ１と接続される。１０３ｂ（Ｄ２）に対応する外部接続用電極５０２が、金属配線膜１０２（Ｈ２）の端子Ｎ２と接続される。

［評価用半導体チップの製造方法］
次に図６を用いて、本実施の形態の評価用半導体チップ１の製造方法について説明する。図６（ａ）〜（ｄ）は、チップ１の製造方法の過程を示す。まず図６（ａ）で、シリコン基板１００の一方の面（Ｍ１）に、図示しないＳｉ酸化膜を成長させる。Ｓｉ酸化膜は、９００℃程度のスチーム雰囲気下でＳｉと酸素を反応させるような一般的な方法で形成すればよい。そしてＳｉ酸化膜上に、白金配線パターン（例：図３）を有する金属配線膜１０１をリフトオフ法により形成する。具体的には、まずＳｉ酸化膜上にパターニングされたレジストを形成し、各絶縁層（１０１ａはＰｔＯ膜、１０１ｂはＰｔ膜、１０１ｃはＴｉＯ膜）を順次蒸着する。そしてレジストを除去して図３の配線パターンを完成させる。本実施の形態では、リフトオフ法を採用しているので、配線厚は、実効的には最大１μｍ程度である。このような薄膜構造の測温体（測温膜）を用いたことにより、測温体（測温膜）自身の熱容量を最小化でき、その結果として高速応答性が実現できる。なお、ＰｔＯ膜（１０１ａ）はＳｉ酸化膜との密着性を、ＴｉＯ膜（１０１ｃ）はポリイミド膜（１０４ａ）との密着性を向上させるために、それぞれＰｔ膜（１０１ｂ）に対して１／１００程度の膜厚で設けている。

次に図６（ｂ）で、絶縁層１０４として、金属配線膜１０１の両端を覆い、端子Ｎ１部分を開口させた膜厚約５μｍのポリイミド膜（１０４ａ）を形成し、そしてその膜（１０４ａ）上に、Ｎｉ配線パターン（例：図４）を有する金属配線膜１０２を形成する。例えば、Ｃｒ膜及び銅膜の積層膜をシード膜として、レジストのフォトリソグラフィ及びＮｉ電気めっきを併用するセミアディティブ法を用いることにより、図４の配線パターンを有する金属配線膜１０２を形成できる。

更に図６（ｃ）で、金属配線膜１０２の両端を覆い、端子Ｎ１及び端子Ｎ２部分を開口させたポリイミド膜（１０４ｂ）を形成し、その膜（１０４ｂ）上にセミアディティブ法により図５の外部接続用の電極１０３（１０３ａ，１０３ｂ）を形成する。

そして最後に図６（ｄ）で、後述する実装基板（２０１）等と電極１０３を接続するための開口（ｇ１１等）を有する保護層としてのポリイミド膜（１０４ｃ）を形成することで、図２のチップ１が得られる。

本評価用半導体チップ１は、上述の構造に限らず下記のように様々な変形が可能である。例えば、抵抗測温体（Ｈ１）及びヒータ（Ｈ２）は、どのような位置関係で配置されていてもよい。また抵抗測温体（Ｈ１）、ヒータ（Ｈ２）、及び電極（Ｄ１，Ｄ２）は、積層ではなくシリコン基板（１００）の同一面内（同一層）に形成されてもよい。更に、配線の温度と電気抵抗の関係を明らかにしておくことで、ヒータ（Ｈ２）と抵抗測温体（Ｈ１）を１つの配線で兼ねることもできる。即ち、配線に接続された電源（２２）から電力を供給すると同時に電気抵抗を測定すれば、別途配線を設けずとも、発熱する配線自身の温度を測定可能となる。これにより本評価用半導体チップ１の構造を大幅に簡素化し、短ＴＡＴで製造可能となり、製造コストの大幅低減が可能となる。

また本評価用半導体チップ１は、抵抗測温体としての金属配線膜１０１（Ｈ１）のみを備え、ヒータ（Ｈ２）の機能を持たない構成としてもよい。例えば、外部から加熱するプロセスの温度プロファイルを計測する場合には、必ずしも評価用半導体チップ１内にはヒータ（Ｈ２）が必須ではないため、より簡素な構成とすることができる。

［評価用半導体チップの変形例（１）］
以下、評価用半導体チップ１に関する変形例を示す。

図７は、第１の変形例の評価用半導体チップ２を示す。本チップ２は、抵抗測温体の金属配線膜１０１（Ｈ１）と、ヒータの金属配線膜１０２（Ｈ２）とが、図２のチップ１の抵抗測温体（１０１）及びヒータ（１０２）とは逆の位置（層）に配置された構造である。本チップ２によれば、ヒータ（１０２）の領域（Ｒ２）よりも抵抗測温体（１０１）の測定領域（Ｒ１）の方が、電極１０３が外部接続される開口部ｇ２１，ｇ２２の近傍となっている。そのため、より発熱源に近い位置（例えば、硬化性樹脂材料であるアンダーフィル材）の温度を測定可能である。ただしポリイミド膜（１０４ａ，１０４ｂ）は十分に薄く、従って熱容量は十分に小さいので、１と２の実用上の性能差は殆ど無いと言えるので、形成歩留り差などを考慮して有利構造を選択するとよい。

［評価用半導体チップの変形例（２）］
図８は、第２の変形例の評価用半導体チップ３を示す。本チップ３は、抵抗測温体の金属配線膜１０１（Ｈ１）とヒータの金属配線膜１０２（Ｈ２）とが、同じ面（層）内の酸化膜上に形成され、それら（１０１，１０２）の両端を覆うように、金属配線膜１０１と電極１０３ａとを接続するための開口部ｇ３１、及び金属配線膜１０２と電極１０３ｂとを接続するための開口部ｇ３２、を有するポリイミド膜（絶縁層１０４ｄ）が設けられている。前述の絶縁層としての２つのポリイミド膜（１０４ａ，１０４ｂ）を１つのポリイミド膜（１０４ｄ）で実現できるため、チップ１に比べて層数を減少させ、より低コスト、簡便な方法で製造可能である。

［評価用半導体チップの変形例（３）］
図９は、第３の変形例の評価用半導体チップ４を示す。本チップ４は、抵抗測温体（Ｈ１）とヒータ（Ｈ２）の機能を兼ねる金属配線膜１０５のみが形成され、金属配線膜１０５の両端を覆うように、金属配線膜１０５と電極１０３（１０３ａ，１０３ｂ）とを接続するための開口部ｇ４１，ｇ４２を有するポリイミド膜（絶縁層１０４ｅ）が設けられている。なお金属配線膜１０５には、例えば図３のようなＮｉ配線または銅配線を利用できる。本チップ４を、後述の配線基板（２００）に実装し、両端の端子に電源（２２）と電流計・電圧計（２１）などを接続することで、Ｎｉ配線または銅配線に流れる電流を制御すると共に、Ｎｉの抵抗温度係数（６．３×１０^−３／Ｋ、日本金属学会編 金属データブック 改訂３版 p.212）または銅の抵抗温度係数（４．３×１０^−３／Ｋ、日本金属学会編 金属データブック 改訂３版 p.212）から、Ｎｉ配線または銅配線の各領域（Ｒ１）における温度を測定可能である。本チップ４によれば、チップ１に比べて絶縁層（ポリイミド膜）及び金属配線膜をそれぞれ１つずつ省略できるため、製造プロセスの簡素化と、製造コストの大幅な低減が可能である。

［評価用半導体チップの構成例］
次に図１０を用いて、後述の各構成の評価用システムの構成部材となる、評価用半導体チップ１（特にその領域Ｒ１，Ｒ２）の構成例を説明する。図１０で、３種類の評価用半導体チップ１である１ａ，１ｂ，１ｃの構成（上面）を示す。チップ１ａ，１ｂ，１ｃに形成される各々の抵抗測温体層（白金配線）としての金属配線膜１０１（Ｈ１）と、ヒータ層（Ｎｉ配線）としての金属配線膜１０２（Ｈ２）と、電極層（電極１０３）（Ｄ１，Ｄ２）との組み合わせを示す。

第１のチップ１ａは、外形サイズが８ｍｍ×８ｍｍであり、３×３のマトリクス状に分画された領域（Ｒ１）（＃１〜９）が隣接して配置される金属配線膜（Ｈ１）１０１Ａと、２×２のマトリクス状に分画された領域（Ｒ２）（＃１〜４）が隣接して配置される金属配線膜（Ｈ２）１０２Ａと、外形サイズの面積のほぼ全面に配線された電極（Ｄ１，Ｄ２）１０３Ａとが積層された構成である。なお各抵抗測温体の領域Ｒ１における複数の温度測定単位となる領域を番号（＃）１〜９で示す。またヒータの領域Ｒ２における複数の加熱単位となる領域を番号（＃）１〜４で示す。

第２のチップ１ｂは、外形サイズが９ｍｍ×１３ｍｍであり、３×３のマトリクス状に分画された領域（Ｒ１）（＃１〜９）が離れて配置される金属配線膜（Ｈ１）１０１Ｂと、２×２のマトリクス状に分画された領域（Ｒ２）（＃１〜４）が隣接して配置される金属配線膜（Ｈ２）１０２Ｂと、外形サイズの面積のほぼ全面に配線された電極（Ｄ１，Ｄ２）１０３Ｂとが積層された構成である。なお本例では金属配線膜１０１Ｂの全領域Ｒ１の面積は、金属配線膜１０１Ａの全領域Ｒ１の面積と同じである。

第３のチップ１ｃは、外形サイズが１５ｍｍ×２５ｍｍであり、第２のチップ１ｂと同様に、金属配線膜（Ｈ１）１０１Ｂ、金属配線膜（Ｈ２）１０２Ｂ、及び電極１０３Ｂが積層された構成である。

以上を踏まえ、次に基本構成の評価システム（９１〜９４）について説明する。その後、特徴的な実施の形態（１〜６）の評価システム（１１〜１６）について説明する。各基本構成は、実施の形態１等の構成要素となったり、評価の際の比較要素となる。なお以下の評価システム（配線基板２００）に実装される評価用半導体チップとして図２のチップ１とするが、これに限らず前述の各種構造のチップとしてもよい。

［第１の基本構成］
図１１は、一実施の形態として第１の基本構成である評価システム９１を示す。図１１で、本評価システム９１は、前述の図２の評価用半導体チップ１（上下は逆）を、配線基板２００（実装基板２０１）に対し、はんだバンプ２０４によって実装した構成である。尚はんだバンプ２０４を用いて接続する場合、前述の開口部ｇ１１，ｇ１２は閉じていてもよい。配線基板２００は、プリント基板やセラミック基板などであり、基板配線２０３（２０３ａ，２０３ｂ）及びその端部に接続される配線群２５０ａ，２５０ｂなどを有する。基板配線２０３ａは、抵抗測温体の金属配線膜１０１（Ｈ１）に接続される。基板配線２０３ｂは、ヒータの金属配線膜１０２（Ｈ２）に接続される。配線群２５０ａは、基板配線２０３ａを介して、抵抗測温体（Ｈ１）と電流計・電圧計２１とを結線する。配線群２５０ｂは、基板配線２０３ｂを介して、ヒータ（Ｈ２）と外部電源２２とを結線する。

これにより図１のように本評価システム９１の外部からヒータ（Ｈ２）の各領域（Ｒ２）の加熱と、抵抗測温体（白銀配線）（Ｈ１）の各領域（Ｒ１）の熱抵抗の測定（四端子法による電気抵抗の測定）とが可能である。抵抗測温体（Ｈ１）の領域（Ｒ１）の測定結果と、白金の抵抗温度係数（３．９×１０^−３／Ｋ）とから、白金配線（Ｈ１）の各領域（Ｒ１）の温度を測定（算出）可能である。

［第２の基本構成］
図１２は、第２の基本構成の評価システム９２を示す。なお図１２等では、チップ１の配線（Ｈ１，Ｈ２）及び電極（Ｄ１，Ｄ２）等の形成部（１０００）を図示のように簡易的に示す。本評価システム９２は、伝熱放熱材料５１（放熱材料Ａ）を含んだ対象装置における伝熱放熱特性を評価する構成である。本評価システム９２は、図１１の評価システム９１を、より実際に近い形態で搭載し、評価用半導体チップ１及びその周辺（５１を含む）の熱情報の取得を可能とする構成である。

本評価システム９２は、図１１の評価システム９１（上下は逆）（その実装基板２０１）と、アルミ（Ａｌ）材などから成る放熱板７１とを、評価用半導体チップ１と放熱板７１との間に伝熱放熱材料５１を挟んだ形で、断熱性ネジ２４１により固定した構成である。

チップ１の下側の第２面Ｍ２と、放熱板７１の上側の面との間に伝熱放熱材料５１が充填されている。配線基板２００上の基板配線２０３の少なくとも一部は、コネクタ２４２を介してハーネス２４３として外部回路（図１）に電気的に接続される。また本評価システム９２は、放熱板７１下に、温度制御機器７２を配した構造である。これにより放熱板７１の温度を制御可能である。

本評価システム９２の構成では、チップ１及び伝熱放熱材料５１を含む対象部において、チップ１の抵抗測温体（Ｈ１）の領域Ｒ１の温度変化を検出・測定ができる。また温度制御機器７２を用いた放熱板７１の温度制御により、１に対応するチップに対する５１に対応する伝熱放熱材料（伝熱放熱シート等）の実装時（実利用時）に近い状態での放熱特性を評価可能である。つまり、本評価システム９２（図１、コンピュータ３０）では、両者（チップ１，伝熱放熱材料５１）の温度差を算出することにより、伝熱放熱材料５１の放熱特性（熱抵抗）を知ることができる。そのため、５１に対応した伝熱放熱シート等の設計・開発においても有用なデータを取得できる。

なお図１２の構成で放熱材料（５１）を設けない形態、即ちチップ１と放熱板７１との間に空間領域を設けた形態として、測温及び放熱特性の評価をしてもよい。

［第３の基本構成］
図１３は、第３の基本構成の評価システム９３を示す。本評価システム９３の構成は、第２の基本構成の評価システム９２に対し、伝熱放熱材料５１を設けない構成である。かつ本評価システム９３は、チップ１の下面（第２面Ｍ２）と放熱板７１の上面とが接触して配置される。このような構成において、放熱材料を持たない場合の対象装置の測温・放熱特性評価ができる。

［第４の基本構成］
図１４は、第４の基本構成の評価システム９４を示す。本評価システム９４は、熱放射放熱材料５２（放熱材料Ｂ）及び断熱材７７を備えた構成である。本評価システム９４は、図１１の評価システム９１のチップ１の下面（Ｍ２）に熱放射放熱材料５２が形成されていると共に、その対向面を放熱板７１ではなく断熱材７７に変えた構成である。熱放射放熱材料５２と断熱材７７との間の距離ｋ４（空間領域１００４）を制御して断熱材７７が配置されている。

以上を踏まえ、以下、特徴的な実施の形態を説明する。実施の形態１は、放熱材料として伝熱放熱材料５１を用いた構成例であり、実施の形態２〜６は、放熱材料として熱放射放熱材料５２を用いた構成例である。

＜実施の形態１＞
図１５は、実施の形態１の評価システム１１の構成を示す。実施の形態１の評価システム１１では、評価用半導体チップ１及び伝熱放熱材料５１を含む対象装置に関して、伝熱、対流、熱反射（その有無）による放熱特性を測定・評価する構成である。本評価システム１１は、図１２の評価システム９２を恒温槽（チャンバ）１５０内に配置した構成である。恒温槽１５０は、内部の対流を抑制する機能を持つアルミ（Ａｌ）製の恒温槽（対流抑制Ａｌ製恒温槽）である。恒温槽１５０の内壁は、必要に応じて、Ａｌ状態（１５０ａとする）と、それに黒体塗料を塗布した状態（１５０ｂとする）とを、容易に切り替え可能である。Ａｌ状態（１５０ａ）は熱反射有りの状態、黒体塗布状態（１５０ｂ）は熱反射無しの状態に対応する。即ち、本評価システム１１では、恒温槽１５０の内壁がＡｌ状態（１５０ａ）及び黒体塗布状態（１５０ｂ）の各状態におけるチップ１及びその周辺（伝熱放熱材料５１を含む）の熱情報の取得が可能である。本評価システム１１（図１のシステム３００）では、上記各状態（１５０ａ，１５０ｂ）におけるチップ１の領域Ｒ１の温度（熱抵抗）の測定データを取得してそれらの差分データを取得（算出）することで、対流抑制時における熱反射の有無に応じた伝熱放熱特性の評価が可能である。

また本評価システム１１は、恒温槽１５０の上下面に温度制御機器１５１（ペルチェ温度制御機器）を配した構造である。これにより放熱板７１と同温度で恒温槽１５０（内部）の温度を制御する（外部から制御可能である）。これにより、伝熱放熱材料５１に対応した伝熱放熱シート等の実使用状態（実装時）の模擬における伝熱以外の分（対流抑制）の放熱データを取得して評価ができる。なお恒温槽１５０内の温度制御機器７２を省略した形態としてもよい。

＜実施の形態２＞
図１６は、実施の形態２の評価システム１２の構成を示す。実施の形態２の評価システム１２は、チップ１及び熱放射放熱材料５２を含む対象装置に関して、熱放射放熱特性を測定・評価する構成である。本評価システム１２は、図１１の評価システム９１（チップ１及び実装基板２０１等）を、より実際（実装）に近い形態で構成し、評価用半導体チップ１及びその周辺（熱放射放熱材料５２を含む）の熱情報の取得を可能とする。本評価システム１２は、チップ１の表面（Ｍ２）に熱放射放熱材料５２を形成した状態で、Ａｌ製の放熱板７１との間に非接触な状態で距離ｋ１（空間領域１００１）を制御して配置された構成である。なお距離ｋ１（空間領域１００１）の制御は、例えば断熱性ネジ２４１の調整で可能である。本評価システム１２では、チップ１（熱放射放熱材料５２）と放熱板７１（Ａｌ）との間（１００１）に発生する対流を距離ｋ１の制御により抑制した状態での熱放射放熱特性の評価が可能である。

＜実施の形態３＞
図１７は、実施の形態３の評価システム１３の構成を示す。本評価システム１３は、チップ１及び熱放射放熱材料５２を含む対象装置に関して、対流抑制時における熱放射放熱特性を測定・評価する構成である。本評価システム１３は、図１２の評価システム９２の放熱板７１上に更に低熱反射板７３を配置した構成である。チップ１の表面（Ｍ２）に熱放射放熱材料５２を形成した状態で、低熱反射板７３との間に非接触な状態で距離ｋ２（空間領域１００２）を制御して配置された構成である。低熱反射板７３は、熱反射が低い、例えばアルマイト製である。本評価システム１３では、低熱反射板７３からの熱反射を抑制した状態での熱放射放熱特性を評価でき、チップ１の表面（Ｍ２）に形成された熱放射放熱材料５２からの熱放射を反映した温度計測ができる。

＜実施の形態４＞
図１８は、実施の形態４の評価システム１４の構成を示す。本評価システム１４は、チップ１及び熱放射放熱材料５２を含む対象装置に関して、熱放射、対流、熱反射による放熱特性を測定・評価する構成である。本評価システム１４は、図１７の評価システム１３を、前述（図１５）同様の恒温槽１５０内に配置した構成である。恒温槽１５０の内壁がＡｌ状態（１５０ａ）及び黒体塗布状態（１５０ｂ）の各状態におけるチップ１及びその周辺（熱放射放熱材料５２を含む）の熱情報を取得可能であり、各状態（１５０ａ，１５０ｂ）での放熱特性の評価が可能である。本評価システム１４は、前述同様に、チップ１の表面（Ｍ２）に熱放射放熱材料５２を形成した状態で、熱放射放熱材料５２と低熱反射板７３との間に非接触な状態で距離ｋ２（空間領域１００２）を制御して配置された構成である。また本評価システム１４は、前述同様に、恒温槽１５０の上下面に温度制御機器１５１を配した構造であり、放熱板７１及び低熱反射板７３と同温度で恒温槽１５０の温度を制御する。本評価システム１４では、対流抑制時における熱反射の有無による熱放射放熱特性の評価ができる。そのため、熱放射放熱材料５２に対応する材料の実使用状態（実装時）に近い状態での模擬における放熱データを取得し評価することができる。

＜実施の形態５＞
図１９は、実施の形態５の評価システム１５の構成を示す。本評価システム１５は、チップ１及び熱放射放熱材料５２を含む対象装置に関して、熱放射、対流、熱反射による放熱特性を測定・評価する構成である。本評価システム１５は、図１８の評価システム１４の配線基板２００（実装基板２０１）側にも、放熱板７４を含む部材（基板対向面の対流・熱反射抑制部材２００２）を設置した構造である。放熱板７４は、上側の面に断熱材７５（対流抑制部材）が付き、下側（配線基板２００と対抗する側）の面に低熱反射板７６が付いた構造である。この断熱材７５及び低熱反射板７６付きの放熱板７４（対流・熱反射抑制部材２００２）を、配線基板２００からの距離ｋ３（空間領域１００３）を制御して対流が抑制できる状態として配置した構成である。評価システム１４のチップ１及び熱放射放熱材料５２の下側には、前述の距離ｋ２（空間領域１００２）を介して放熱板７１及び低熱反射板７３等による部材（チップ対向面の対流・熱反射抑制部材２００１）が配置され、実装基板２０１の上側には、上記距離ｋ３（空間領域１００３）を介して放熱板７４等による部材（対流・熱反射抑制部材２００２）が配置された構成である。本評価システム１５では、配線基板２００（実装基板２０１）側からの熱放射によるチップ１の温度への影響を抑制した状態での熱放射放熱特性の評価ができる。つまりチップ１の表面に形成した熱放射放熱材料５２からのみの熱放射を反映した温度計測ができる。

＜実施の形態６＞
図２０は、実施の形態６の評価システム１６の構成を示す。本評価システム１６は、熱放射放熱材料５２の内部の結晶配向性及び材料組成による熱伝導を比較評価可能とする構成である。本評価システム１６は、評価システム１５（１４）に対し、配線基板２００（実装基板２０１）の裏面（上側）に熱電対８０を配置した構成である。これにより、熱放射放熱材料５２によって、熱伝導が熱放射放熱材料５２側に優先的に伝導するのか、チップ１側に蓄熱するかを測定・評価する構成である。本評価システム１６では、チップ１（Ｍ２）における熱放射放熱材料５２の形成層の結晶配向性及び組成の違いによる熱伝導の計測ができる（後述）。

＜評価の具体例＞
以下、上述した各基本構成及び各実施の形態の評価システムを用いた、放熱材料（Ａ／Ｂ）を含む場合及び含まない場合の各対象に関する放熱特性などの測定・評価（その能力の評価・検証）の具体例について説明する。なお本発明はこれら具体例によって限定されない。なお補足として図２１に前述の各構成と各具体例との対応関係及び概要などをまとめて示している。

＜放熱材料Ａの放熱特性評価の具体例＞
図１２，図１３，図２２〜図２８を用いて、伝熱放熱材料５１（放熱材料Ａ）を含む場合及び含まない場合の各評価システム（対象装置）による伝熱放熱特性などの測定・評価の具体例を説明する。主に前述の実施の形態１の評価システム１１に対応する具体例である。なお前記図１２の第２の基本構成の評価システム９２を用いることで、伝熱放熱材料５１を備えなる場合の評価を行い、前記図１３の第３の基本構成の評価システム９３を用いることで、伝熱放熱材料５１を備えない場合の評価を行う。前記図１４の第４の基本構成の評価システム９４を用いることで、熱放射放熱材料５２を備える場合の評価を行う。

なお評価システム１３に搭載されるチップ１として特に図１０の第２のチップ１ｂを用いた。なお以下のような伝熱放熱材料５１を用いた場合の測定・評価の具体例に対応した処理を図１のコンピュータ３０の処理部４１などで行ってもよい。

［第１の具体例］
第１の具体例では、図１３の評価システム９３（放熱材料なし）による温度の測定・評価の評価結果を示す。第１の具体例では、チップ１ｂへ電力を印加してヒータの金属配線膜１０２（Ｈ２）を加熱すると共に、抵抗測温体の金属配線膜１０１（Ｈ１）と別途用意した放射温度計とによってチップ１ｂの温度を測定した。これにより評価システム９３の放熱特性（測温能力）を評価した。なお第１の具体例では、チップ１の領域（Ｒ１）ごとの測定・評価はしていない。

図２２に、評価システム９３による評価結果の第１の具体例のグラフを示す。図２２で、横軸はチップ１ｂへの印加電力［Ｗ］、縦軸は印加電力に対する温度測定値［℃］である。四角印（□）は、白金配線層の金属配線膜１０１（Ｈ１）による温度測定値、丸印（○）は、放射温度計を用いて測定した温度測定値である。

図２２からわかるように、金属配線膜１０１（Ｈ１）による温度測定値（□）と、放射温度計による温度測定値（○）との間には、実質的な差はみられず、両者はよく一致した。この結果から、第１の具体例（評価システム９３）では、金属配線膜１０２（Ｈ２）の発熱による温度の変化を、熱電対を用いることなく金属配線膜１０１（Ｈ１）によって正確に測定可能であることがわかった。

［第２の具体例］
次に第２の具体例では、図１３の評価システム９３（放熱材料なし）を用いた、チップ１の領域（Ｒ１）別の温度測定評価について示す。チップ１ｂへ電力を印加して金属配線膜１０２（Ｈ２）を加熱し、白金配線層の金属配線膜１０１（Ｈ１）の抵抗測温体の領域Ｒ１における全測定領域＃１〜９（図１０）の温度を測定した。

図２３に、第２の具体例の評価結果を示す。横軸は領域Ｒ１の測定領域＃１〜９を示す。縦軸はチップ１ｂへの印加電力に応じた各測定領域の温度［℃］の測定値を示す。印加電力［Ｗ］は、菱形（◇）が１．３Ｗ、四角（□）が５．５Ｗ、三角（△）が１３．０Ｗ、丸（○）が２０．０Ｗである。

図２３からわかるように、チップ１ｂへの印加電力が上昇するに従って、各測定領域における温度も上昇した。また測定領域別にみれば、チップ１ｂの中央の測定領域（＃５）の温度が全体で最も高く、逆にチップ１ｂ端の測定領域（＃１，３，７，９）の温度は比較的抑えられていた。またこの傾向は印加電力が大きくなるにつれて顕著になる。これらは、チップ１ｂの中央では熱が籠り易く、端側は熱が逃げ易いことを示している。この結果から、第２の具体例（評価システム９３）では、金属配線膜１０２（Ｈ２）の発熱による温度の変化を、金属配線膜１０１（Ｈ１）の各測定領域ごとに正確に測定可能であることがわかった。このように第２の具体例（評価システム９３）では、実パッケージ（チップ１の実装時）の発熱構造を再現（模擬）可能であると共に、その発熱挙動（放熱特性）の正確な温度プロファイルを各測定領域ごとに得ることができる。

［第３の具体例］
次に第３の具体例として、放熱シート（伝熱放熱材料５１）の有無による温度測定評価を示す。第３の具体例では、評価システムとして図１２の評価システム９２を用い、放熱シートに対応する伝熱放熱材料５１を使用した場合の構成（９２）と、使用していない場合の構成（９２の５１を無くして空間領域とした構成）とで、チップ１の白金配線層の金属配線膜１０１（Ｈ１）による抵抗測温体の領域Ｒ１の全測定領域＃１〜９の温度を測定した。なおチップ１として第１のチップ１ａを用いた。

図２４に、第３の具体例の結果を示す。チップ１ａへの印加電力を同一（１５Ｗ）とした際における、放熱シート（伝熱放熱材料５１）の有無に応じた各測定領域＃１〜９の温度測定値を示す。四角（□）は放熱シート（５１）有りの場合、丸（○）は放熱シート（５１）無しの場合である。

図２４からもわかるように、放熱シート（５１）をチップ１ａと放熱板７１との間に設けた場合（９２）の温度（□）は、設けない場合の温度（○）と比較して、全測定領域に渡って低いことがわかった。これは、高熱伝導性の放熱材料（５１）を用いることにより、チップ１ａで発生した熱が放熱板７１へと効率よく伝導したことを示している。また放熱シート（５１）により、各測定領域間の温度分布が低減されていることもわかった。これは、チップ１ａと放熱板７１との密着性が向上したことで、接触抵抗が低減され、チップ１ａで発生した熱が面内に効率よく分散して伝導したことを示している。上記のように第３の具体例（評価システム９２）では、伝熱放熱材料５１等の部材（シート状放熱材料およびグリース状放熱材料）ごとの放熱特性やその効果を評価できる。

［第４の具体例］
次に第４の具体例として、伝熱放熱材料５１としてグリース放熱材料を用いた温度サイクル信頼性試験について示す。第４の具体例では、評価システムとして図１２の評価システム９２を用い、チップ１の下面の伝熱放熱材料５１を、前述の放熱シート（第１の種類の伝熱放熱材料５１）の代わりに、異なる特性であるグリース放熱材料（放熱グリース）（第２の種類の伝熱放熱材料５１）とした構成を用いる。第４の具体例では、上記評価システム９２を、以下に示すような温度サイクル試験の前後で、一定の印加電力の下、チップ１の領域Ｒ１の全測定領域＃１〜９の温度を測定した。これにより、グリース放熱材料（５１）の放熱特性の変化を検出し、そこから材料寿命評価を行った。チップ１としては第３のチップ１ｃを用いた。グリース放熱材料としては、信越シリコーン製，X-23-7783D，熱伝導率：5.5W/m/Kを用いた。

温度サイクル試験では、−４０℃で３０分間保持した後、１分で＋１３０℃までテストエリア（測定領域）内の温度を上昇させて同温度を３０分間保持した後、再び１分で−４０℃まで下降させて同温度を３０分間保持するサイクルを、１０００回繰り返すことで行った。

放熱グリースは、塗布する際に気泡を巻き込むことがあるが、その量や大きさや場所は一定ではなく、その結果として、放熱グリース自体の正しい放熱特性を検出することは必ずしも簡単ではない。また、放熱グリース内に混入した気泡は、温度サイクル試験にも影響を与えることがある。

図２５は、第４の具体例の評価結果（その１）として、同一のチップ１ｃで、同一の放熱グリースから作製した試料Ａおよび試料Ｂについて温度サイクル試験の繰り返し再現性に関する実験結果例の一部を示す。横軸は温度サイクル数、縦軸は各試料における抵抗測温体の温度測定値を示す。丸（○）は試料Ａの温度、四角（□）は試料Ｂの温度である。

放熱グリースは、温度サイクル試験時にチップ１と放熱板７１との間からはみ出していく現象がしばしば観察される。この現象は、ポンプアウトと呼ばれており、温度サイクル試験における放熱グリースの熱伝導特性変動の主要原因と言われている。

図２５に例示した試料Ａ，Ｂの温度サイクル試験の結果においても、ポンプアウトによって、まず放熱グリース厚の減少による放熱性改善が起こり、その後更なるポンプアウトによるグリース不足が発生して放熱性が劣化する現象が確認されている。

しかし、試料Ａと試料Ｂの放熱特性変化を詳しく解析すると、同一材料、同一電力印加の条件で計測しているにも関わらず、試料Ａと試料Ｂでは、その示す温度が異なっており、その変化挙動は必ずしも同じではない。その原因を調べるために、試料Ａ，Ｂと同様の構成で作製した試料Ｘ，Ｙ（特に塗布方法を明確に異ならせた条件）において、そのチップ１内の温度測定分布を測定した。

図２６は、上記試料Ｘ，Ｙにおけるチップ１内の温度測定分布の測定結果の一部を示す。丸（○）は試料Ｘの温度、四角（□）は試料Ｙの温度である。試料Ｘの測定領域＃１〜９の平均温度は６５．３７℃、試料Ｙの測定領域＃１〜９の平均温度は５９．３８℃であった。試料Ｘと試料Ｙは、初期段階での面内平均温度において６℃の差異が生じており、特に特定のいくつかの測定領域においてその差異が顕著になっている。

また、放熱グリース内の混入気泡を別途観察したところ、図２６で特に温度差が顕著な領域の近傍に気泡が含在（混入）していることが確認できた。放熱グリース内に気泡が混入した状態のまま温度サイクル試験に供すると、試験中の放熱グリースのポンプアウトと供に気泡も排出されることになるが、気泡混入した量がランダムであるため、必然的に放熱変動がチップ１ごとに異なる挙動を示すことになる訳である。

上記第４の具体例（評価システム９２）を用いて、チップ１内の温度分布を計測しながら温度サイクル試験を実施することによって、上記のようなランダムに混入した気泡の影響を評価することができる。つまり、混入気泡の影響を非破壊に観察することにより、放熱材料（５１）と放熱板７１との間の密着性の変化を検出できる。

［第５の具体例］
次に第５の具体例として、対流抑制有無による温度測定評価について説明する。第５の具体例では、評価システムとして、図１２の評価システム９２、及び図１５の実施の形態１の評価システム１１を用いた。図１５のように評価システム９２を恒温槽１５０内に配置した状態、及び恒温槽１５０外に配置した状態、のそれぞれの構成で、伝熱放熱材料５１を使用する場合について、測温・評価を行った。評価システム９２に搭載されるチップ１としては第１のチップ１ａを用いた。チップ１ａへの印加電力を同一（１８Ｗ）とした。放熱板７１（ヒートシンク）及び恒温槽１５０を同一温度として制御した。

図２７に、第５の具体例の評価結果を示す。チップ１ａへ電力（１８Ｗ）を印加し、金属配線膜１０２（Ｈ２）によるヒータの領域Ｒ２を加熱し、白金配線層の金属配線膜１０１（Ｈ１）による抵抗測温体の領域Ｒ１の全測定領域＃１〜９の温度を測定した。四角（□）は対流抑制有りの温度、丸（○）は対流抑制無しの温度を示す。対流抑制有り（□）の平均温度が４６．０４℃、対流抑制無し（○）の平均温度が２９．４８℃であった。

図２７からわかるように、対流抑制有り（□）の方が対流抑制無し（○）よりも抵抗測温体（白金配線）の温度が平均で約１７℃高く、対流が温度に与える影響が大きい。上記のように第５の具体例（評価システム１１，９２）では、対流抑制の有無による、その発熱挙動（放熱特性）の正確な温度プロファイルを得ることができる。

［第６の具体例］
次に第６の具体例として、基板裏面側からの熱放射（その有無）による温度への影響について示す。第６の具体例では、評価システムとして、図１２の評価システム９２、及び図１５の実施の形態１の評価システム１１を用いた。評価システム９２を恒温槽１５０内に配置し、恒温槽１５０の内壁がＡｌ状態（１５０ａ）及び黒体塗料（放射率0.94）を塗布した状態（１５０ｂ）のそれぞれの構成で、伝熱放熱材料５１を使用する場合について、測温・評価を行った。チップ１ａへの印加電力を同一とした。放熱板７１及び恒温槽１５０を同一温度とした。

図２８は、第６の具体例の評価結果を示す。チップ１ａへ電力（１８Ｗ）を印加して金属配線膜１０２（Ｈ２）によるヒータの領域Ｒ２を加熱し、白金配線層の金属配線膜１０１（Ｈ１）による抵抗測温体の領域Ｒ１の全測定領域＃１〜９の温度を測定した。四角（□）は熱反射有り（Ａｌ状態（１５０ａ））、丸（○）は熱反射無し（黒体塗布状態（１５０ｂ））を示す。熱反射有り（□）の平均温度が４６．０４℃、熱反射無し（○）の平均温度が４４．９９℃であった。

図２８からわかるように、熱反射有り（□）の方が熱反射無し（○）よりも抵抗測温体（白金配線）の温度が平均で約１℃高く、基板裏面（実装基板２０１側）から熱放射される熱の熱反射による温度に与える影響は小さい。上記のように第６の具体例（評価システム１１，９２）では、熱反射の有無による、その発熱挙動（放熱特性）の極小な温度変化も正確に計測することができる。

前述の伝熱放熱材料５１における放熱特性の評価では、一般的に、熱伝導が、［伝熱］＞［対流］＞［熱放射］の順番で発生する（その順番で影響が大きい）。このため、第６の具体例のような基板裏面からの熱放射による温度低下分については、一般的には無視して、伝熱放熱材料５１の放熱特性の評価が行われている。しかしながら、以下説明する熱放射放熱材料５２の放熱特性を評価する際には、伝熱と比較して温度低下量が小さいため、基板裏面からの熱放射による温度の影響を無視することはできない。

＜放熱材料Ｂの放熱特性評価の具体例＞
次に図１４、及び図２９〜図３２を用いて、熱放射放熱材料５２を含む場合及び含まない場合の各評価システムによる熱放射放熱特性などの測定・評価の具体例を説明する。前述の実施の形態２〜６の評価システム（１２〜１６）に対応する具体例である。なお以下のような熱放射熱材料５１を用いた場合の測定・評価の具体例に対応した処理を図１のコンピュータ３０の処理部４２などで行ってもよい。

［第７の具体例］
第７の具体例として、評価用半導体チップ１に形成した熱放射放熱材料５２の膜と対向面との間の対流抑制について示す。第７の具体例では、熱放射放熱材料５２を備える評価システムとして、前記図１６の実施の形態２の評価システム１２（Ａｌ製の放熱板７１を備える構成）、図１７の実施の形態３の評価システム１３（アルマイト製の低熱反射板７３を備える構成）、及び図１４の評価システム９４（断熱材７７を備える構成）を用いる。チップ１（熱放射放熱材料５２を形成する側の第２面Ｍ２）の対向面の部材（７１，７３，７７）を変えて、測温・評価を行った。

図２９は、第７の具体例の評価結果を示す。各構成（９４，１２，１３）の対向面の材料（７７，７１，７３）に関する温度測定値を示す。横軸は熱放射放熱材料５２の膜と対向面（各構成）との距離［ｍｍ］である（前述のｋ１等に対応する）。縦軸は各構成での測定温度値（抵抗測温体（Ｈ１）の領域Ｒ１の平均温度［℃］）である。三角（△）は、評価システム９４の構成で対向面を断熱材７７とした場合である。四角（□）は、評価システム１２の構成で、対向面をＡｌ製の放熱板７１（放射率0.06）とした場合である（放熱板７１の温度は２５℃に制御した）。丸（○）は、評価システム１３の構成で、対向面をアルマイト製の低熱反射板７３（放射率0.88）とした場合である（低熱反射板７３の温度は２５℃に制御した）。上記各構成でチップ１への印加電力を同一（０．９Ｗ）とした。１２，１３の構成では、同一温度でチップ１と対向面との距離（ｋ２，ｋ３）を制御して測温した。チップ１としては第１のチップ１ａを用いた。

図２９からわかるように、Ａｌの放熱板７１（□）と断熱材７７（△）とでは、制御距離が大きくなるに従って、温度が上昇している。空気は、動かなければ断熱材として働く特徴を持っており、これは、断熱層が厚くなるのみで、本制御距離の範囲内では、対流が発生していないことを示唆している。Ａｌの放熱板７１（□）と断熱材７７（△）とでは、断熱材７７の方が、強制冷却されないために温度が高いことが確認できる。

またＡｌの放熱板７１（□）とアルマイトの低熱反射板７３（○）とでは、制御距離の小さい場合、例えば０．３５００ｍｍでは、熱反射の有るＡｌの放熱板７１（□）の方が、低熱反射板７３よりも温度が低い。これは、２５℃に温度制御されたＡｌの放熱板７１からの影響を受けたことを示唆している。また制御距離が例えば０．５３５ｍｍ及び０．７３５ｍｍでは、低熱反射板７３（○）よりも放熱板７１（□）の方が温度が高くなっている。これは、この制御距離であれば、温度管理された放熱板７１からの影響を受けないことを示唆している。

上記第７の具体例（評価システム１２，１３等）では、チップ１と対向面との距離を対流の抑制ができる距離（例えば０．５〜０．７ｍｍ）に制御し、且つ対向面からの熱反射及び温度影響を受けず、熱放射放熱材料５２の放熱特性の評価が可能であることが分かった。

［第８の具体例］
次に第８の具体例として、恒温槽１５０（対流抑制）の有無による熱放射放熱特性の評価について示す。第８の具体例では、評価システムとして、前記図１８の実施の形態４の評価システム１４を用いる。評価システム１４の恒温槽１５０の内壁を前述の熱反射有りのＡｌ状態（放射率0.06）（１５０ａ）及び熱反射無しの黒体塗布状態（放射率0.92）（１５０ｂ）のそれぞれの状態として、チップ１への印加電力を変えて、測温・評価を行った。放熱板７１及び恒温槽１５０を同一温度とした。チップ１としては第１のチップ１ａを用いた。

図３０は、第８の具体例の評価結果を示す。横軸はチップ１ａへの印加電力［Ｗ］である。縦軸は、対流抑制有無に応じた測定温度値（抵抗測温体の平均温度）である。丸（○）は恒温槽１５０による対流抑制無しの場合、四角（□）は恒温槽１５０による対流抑制有りの場合である。チップ１ａへの印加電力を、０．５Ｗ，０．７Ｗ，１．０Ｗ，１．３Ｗとして、金属配線膜１０２（Ｈ２）の領域Ｒ２を加熱し、白金配線層の金属配線膜１０１（Ｈ１）による抵抗測温体の領域Ｒ１の全測定領域＃１〜９の温度を測定し、その平均温度を求めた。

図３０から分かるように、対流抑制有り（□）の方が対流抑制無し（○）よりも白金配線層の平均温度が高く、印加電力の小さい０．５Ｗでも１０℃の差が生じており、熱放射放熱材料５２の放熱特性評価における対流の影響が大きい。

［第９の具体例］
次に第９の具体例として、基板裏面側の対流及び熱反射抑制について示す。第９の具体例では、評価システムとして、前記図１９の実施の形態５の評価システム１５を用いる。前述の評価システム１５のように、恒温槽１５０内の評価システム１４の基板（２００）の裏面側（距離ｋ３，空間領域１００３）に、２００２の部材（放熱板７４、断熱材７５、低熱反射板７６）を配置した状態で、熱放射放熱材料５２を使用する場合について、チップ１への印加電力を変えて、測温・評価を行った。断熱材７５は対流抑制部材、低熱反射板７６は低熱反射材料（放射率0.90）である。放熱板７１及び恒温槽１５０を同一温度とした。チップ１としては第１のチップ１ａを用いた。チップ１ａへの印加電力を、０．９Ｗ，１．２Ｗ，１．５Ｗ，２．０Ｗとして、金属配線膜１０２（Ｈ２）を加熱し、白金配線層の金属配線膜１０１（Ｈ１）による抵抗測温体の領域Ｒ１の全測定領域＃１〜９の温度を測定し、その平均温度を求めた。

図３１に、第９の具体例の評価結果を示す。横軸は印加電力［Ｗ］を示す。縦軸は、基板裏面側の対流及び熱反射抑制の有無に応じた温度測定値（抵抗測温体の平均温度）である。四角（□）は基板裏面側の対流及び熱反射の抑制有り、丸（○）は抑制無しである。

図３１から分かるように、抑制有り（□）の方が抑制無し（○）よりも白金配線の平均温度が高く、印加電力が例えば２．０Ｗで約５℃の差が生じており、熱放射放熱材料５２の放熱特性の評価における基板裏面側の対流及び熱反射の影響が大きい。

［第１０の具体例］
次に第１０の具体例として、異なる放射率の熱放射放熱材料５２の評価について示す。第１０の具体例では、評価システムとして、前記図１９の実施の形態５の評価システム１５を用いる。熱放射放熱材料５２を用いずチップ１のみの場合と、異なる放射率を持つ熱放射放熱材料５２として、材料ａ（放射率0.92）または材料ｂ（放射率0.94）を用いた場合とにおいて、測温・評価を行った。各熱放射放熱材料５２（ａ，ｂ）の放射率は、熱放射率計（放射率を計測する機能を持つ装置）で計測した。第１０の具体例では、チップ１への印加電力を、０．９Ｗ，１．２Ｗ，１．５Ｗ，２．０Ｗとして、金属配線膜１０２（Ｈ２）を加熱し、白金配線層の金属配線膜１０１（Ｈ１）による抵抗測温体の領域Ｒ１の全測定領域＃１〜９の温度を測定し、その平均温度を求めた。なおチップ１としては第３のチップ１ｃを用いた。

図３２に、第１０の具体例の評価結果を示す。横軸は印加電力［Ｗ］を示す。縦軸は、三角（△）はチップ１のみの場合、四角（□）は材料ａ有りの場合、丸（○）は材料ｂ有りの場合に応じた、温度測定値である。

図３２から分かるように、チップ１のみの場合（△）よりも、材料ａまたはｂを塗布した場合（□，○）の方がチップ１の平均温度が低くなっており、これは熱放射放熱材料５２（ａ，ｂ）の働きによる。また材料ａとｂを比較すると、熱放射率が0.02大きい材料ｂの方が、チップ１の平均温度が低くなっている。このように第１０の具体例（評価システム１５）では、熱放射率に対応する温度変化を高精度に評価することができる。

［効果等］
以上説明したように、各実施の形態によれば、半導体装置（チップ１）及び放熱材料（Ａ／Ｂ）を含む対象装置（評価システム）における熱抵抗（温度）を容易に測定することができ、対象物の放熱特性などを正確（高精度）に評価することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。各実施の形態で示した要素の組合せを変えた形態が可能である。

１〜４…評価用半導体チップ、１１〜１６，９１〜９４…評価システム、２１…電流計・電圧計、２２…電源、３０…コンピュータ（評価処理システム）、３１…熱抵抗・温度測定処理部、３２…加熱処理部、４０…演算部、４１…伝熱放熱材料（放熱材料Ａ）−放熱特性評価処理部、４２…熱放射放熱材料（放熱材料Ｂ）−放熱特性評価処理部、５１…伝熱放熱材料、５２…熱放射放熱材料、６０…ＧＵＩ部、７１…放熱板、７２…温度制御機器、７３…低熱反射板、７４…放熱板、７５…断熱材、７６…低熱反射板、７７…断熱材、８０…熱電対、１００…シリコン基板（半導体基板）、１０１…金属配線膜（第１の配線（Ｈ１））、１０２…金属配線膜（第２の配線（Ｈ２））、１０３（１０３ａ，１０３ｂ）…電極、１０３ａ…第１の電極（Ｄ１）、１０３ｂ…第２の電極（Ｄ２）、１５０…恒温槽、１５１…温度制御機器、２００…配線基板、２０１…実装基板、３００…システム。

Claims (12)

1. 半導体装置の評価システムであって、
   評価用半導体チップと、当該評価用半導体チップに対して形成される放熱材料と、当該評価用半導体チップが実装される実装基板と、当該評価用半導体チップを放熱するための放熱板と、を有し、
   前記評価用半導体チップは、前記実装基板と前記放熱板との間で距離を置いて固定され、
   前記評価用半導体チップは、半導体基板と、当該半導体基板の第１の面に、１つ以上の領域から成る抵抗測温体を構成する１つ以上の第１の配線と、１つ以上の領域から成るヒータを構成する１つ以上の第２の配線と、前記第１の配線に電気的に接続された第１の電極と、前記第２の配線に電気的に接続された第２の電極と、が形成された構成であり、
   前記放熱材料は、前記半導体基板の第２の面と前記放熱板の面との間で接触して固定される伝熱放熱材料であり、
   前記評価用半導体チップ、放熱材料、実装基板、及び放熱板を含む装置が、恒温槽の内部に設置され、
   前記第２の電極に電源が接続され、当該電源からの電力により前記第２の配線によるヒータの領域ごとに加熱が行われ、前記第１の電極に電流計及び電圧計が接続され、当該電流計及び電圧計により前記第１の配線による抵抗測温体の領域ごとに測温が行われ、前記加熱及び測温に基づき、前記恒温槽による対流抑制状態で、前記評価用半導体チップの領域の温度の測定、及び前記伝熱放熱材料の伝熱放熱特性の評価が行われること、を特徴とする、半導体装置の評価システム。
2. 半導体チップの評価システムであって、
   評価用半導体チップと、当該評価用半導体チップに対して形成される放熱材料と、当該評価用半導体チップが実装される実装基板と、当該評価用半導体チップを放熱するための放熱板と、を有し、
   前記評価用半導体チップは、前記実装基板と前記放熱板との間で距離を置いて固定され、
   前記評価用半導体チップは、半導体基板と、当該半導体基板の第１の面に、１つ以上の領域から成る抵抗測温体を構成する１つ以上の第１の配線と、１つ以上の領域から成るヒータを構成する１つ以上の第２の配線と、前記第１の配線に電気的に接続された第１の電極と、前記第２の配線に電気的に接続された第２の電極と、が形成された構成であり、
   前記放熱材料は、前記半導体基板の第２の面に形成される熱放射放熱材料であり、当該熱放射放熱材料の面と前記放熱板の面との間が非接触で距離を制御して配置され、
   前記第２の電極に電源が接続され、当該電源からの電力により前記第２の配線によるヒータの領域ごとに加熱が行われ、前記第１の電極に電流計及び電圧計が接続され、当該電流計及び電圧計により前記第１の配線による抵抗測温体の領域ごとに測温が行われ、前記加熱及び測温に基づき、前記評価用半導体チップの領域の温度の測定、及び前記熱放射放熱材料の熱放射放熱特性の評価が行われること、を特徴とする、半導体装置の評価システム。
3. 請求項２記載の半導体装置の評価システムにおいて、
   前記放熱板上に配置される低熱反射板を有し、
   前記熱放射放熱材料の面と前記低熱反射板の面との間が非接触で距離を制御して配置されること、を特徴とする、半導体装置の評価システム。
4. 請求項３記載の半導体装置の評価システムにおいて、
   前記評価用半導体チップ、放熱材料、実装基板、放熱板、及び低熱反射板を含む装置が、恒温槽の内部に設置され、
   前記加熱及び測温に基づき、前記恒温槽による対流抑制状態で、前記評価用半導体チップの領域の温度の測定、及び前記熱放射放熱材料の熱放射放熱特性の評価が行われること、を特徴とする、半導体装置の評価システム。
5. 請求項４記載の半導体装置の評価システムにおいて、
   前記実装基板における前記評価用半導体チップを実装する面とは反対側の面に距離を置いて配置される第２の放熱板として、低熱反射板と断熱材とが付いた第２の放熱板を有すること、を特徴とする、半導体装置の評価システム。
6. 請求項５記載の半導体装置の評価システムにおいて、
   前記実装基板における前記評価用半導体チップを実装する面とは反対側の面に熱電対が配置され、
   前記熱電対を用いて温度の測定が行われ、前記評価用半導体チップの領域の温度の測定結果との比較に基づき評価が行われること、を特徴とする、半導体装置の評価システム。
7. 評価用半導体チップを含む評価システムを用いた、半導体装置の評価方法であって、
   前記評価システムは、評価用半導体チップと、当該評価用半導体チップに対して形成される放熱材料と、当該評価用半導体チップが実装される実装基板と、当該評価用半導体チップを放熱するための放熱板と、を有し、
   前記評価用半導体チップは、前記実装基板と前記放熱板との間で距離を置いて固定され、
   前記評価用半導体チップは、半導体基板と、当該半導体基板の第１の面に、１つ以上の領域から成る抵抗測温体を構成する１つ以上の第１の配線と、１つ以上の領域から成るヒータを構成する１つ以上の第２の配線と、前記第１の配線に電気的に接続された第１の電極と、前記第２の配線に電気的に接続された第２の電極とが形成された構成であり、
   前記放熱材料は、前記半導体基板の第２の面と前記放熱板の面との間で接触して固定される伝熱放熱材料であり、
   前記評価システムが、恒温槽の内部に設置された状態と、外部に設置された状態との各状態において、
   前記第２の電極に接続された電源からの電力により前記第２の配線によるヒータの領域ごとに加熱が行われる第１のステップと、前記第１の電極に接続された電流計及び電圧計により前記第１の配線による抵抗測温体の領域ごとに測温が行われる第２のステップと、前記加熱及び測温に基づき、前記恒温槽による対流抑制状態の有無に応じた、前記評価用半導体チップの領域の温度の測定、及び前記伝熱放熱材料の伝熱放熱特性の評価が行われる第３のステップとを有すること、を特徴とする、半導体装置の評価方法。
8. 請求項７記載の半導体装置の評価方法において、
   前記恒温槽の内壁におけるＡｌ状態と黒体塗布状態との各状態において、前記第１〜第３のステップを行い、熱反射の有無に応じた評価を行うこと、を特徴とする、半導体装置の評価方法。
9. 評価用半導体チップを含む評価システムを用いた、半導体装置の評価方法であって、
   前記評価システムは、評価用半導体チップと、当該評価用半導体チップに対して形成される放熱材料と、当該評価用半導体チップが実装される実装基板と、当該評価用半導体チップを放熱するための放熱板と、を有し、
   前記評価用半導体チップは、前記実装基板と前記放熱板との間で距離を置いて固定され、
   前記評価用半導体チップは、半導体基板と、当該半導体基板の第１の面に、１つ以上の領域から成る抵抗測温体を構成する１つ以上の第１の配線と、１つ以上の領域から成るヒータを構成する１つ以上の第２の配線と、前記第１の配線に電気的に接続された第１の電極と、前記第２の配線に電気的に接続された第２の電極とが形成された構成であり、
   前記放熱材料は、前記半導体基板の第２の面に形成される熱放射放熱材料であり、当該熱放射放熱材料の面と前記放熱板の面との間が非接触で距離を制御して配置され、
   前記熱放射放熱材料の対向面を、Ａｌ製の前記放熱板とした第１の構成と、アルマイト製の低熱反射板とした第２の構成と、断熱材とした第３の構成との各状態において、
   前記第２の電極に接続された電源からの電力により前記第２の配線によるヒータの領域ごとに加熱が行われる第１のステップと、前記第１の電極に接続された電流計及び電圧計により前記第１の配線による抵抗測温体の領域ごとに測温が行われる第２のステップと、前記加熱及び測温に基づき、前記評価用半導体チップの領域の温度の測定、及び前記熱放射放熱材料の熱放射放熱特性の評価が行われる第３のステップとを有し、熱反射の有無に応じた評価を行うこと、を特徴とする、半導体装置の評価方法。
10. 請求項９記載の半導体装置の評価方法において、
    前記評価システムが、恒温槽の内部に設置された状態と、外部に設置された状態との各状態において、前記第１〜第３のステップを行い、前記恒温槽による対流抑制状態の有無に応じた評価を行うこと、を特徴とする、半導体装置の評価方法。
11. 請求項１０記載の半導体装置の評価方法において、
    前記評価システムは、前記実装基板における前記評価用半導体チップを実装する面とは反対側の面に距離を置いて配置される第２の放熱板として、低熱反射板と断熱材とが付いた第２の放熱板を有し、
    前記第２の放熱板を有する状態において、前記第１〜第３のステップを行い、前記実装基板からの熱放射による影響を抑制した状態で評価を行うこと、を特徴とする、半導体装置の評価方法。
12. 請求項１１記載の半導体装置の評価方法において、
    前記半導体基板の第２の面に、前記放熱材料が形成されていない状態と、第１の放射率の第１の熱放射放熱材料が形成された状態と、第２の放射率の第２の熱放射放熱材料が形成された状態との各状態において、前記第１〜第３のステップを行い、熱放射率に応じた評価を行うこと、を特徴とする、半導体装置の評価方法。