JP2014175643A - Method for testing semiconductor transistor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a test method, which makes it easy to, in a test in which a high voltage is applied to a semiconductor transistor, specify a factor causing a failure and an occurrence location of the failure.SOLUTION: A test voltage application circuit 15 including a capacitor 17 is connected to a test device that supplies a test voltage for application to a drain terminal 13 of a transistor 10 to be tested, and one end (node A) of the capacitor 17 is charged to the test voltage. Following this, when a predetermined gate voltage, drain voltage, and source voltage, at which the transistor 10 to be tested assumes an off state, are respectively applied to a gate terminal 11, drain terminal 13, and source terminal 12 of the transistor 10 to be tested, the drain voltage is applied by cutting off the connection between the test voltage application circuit 15 and the test device and connecting one end of the capacitor 17 charged to the test voltage to the drain terminal 13.

Description

本発明は、半導体トランジスタのテスト方法に関し、特に、パワーデバイス等の高耐圧仕様の半導体トランジスタのウェハ試験またはパッケージ試験において、試験後の物理解析による不良原因の特定を容易とするテスト方法に関する。   The present invention relates to a test method for a semiconductor transistor, and more particularly to a test method that facilitates identification of a cause of failure by physical analysis after a test in a wafer test or package test of a high-voltage semiconductor transistor such as a power device.

パワーデバイス等の高電圧の耐圧仕様の半導体回路では、高電圧を印加して試験を行なうため、短絡不良等が発生すると高電圧が印加されて大電流が流れる。これによりデバイスが高電力状態となると、被試験トランジスタや試験治具が顕著な破壊を起こすため、不良の発生となった因子や不良発生箇所の特定を容易に行うことができなくなってしまう。   In a semiconductor circuit having a high voltage withstand voltage specification such as a power device, since a test is performed by applying a high voltage, a high voltage is applied and a large current flows when a short circuit failure occurs. As a result, when the device is in a high power state, the transistor under test and the test jig are significantly destroyed, so that it becomes impossible to easily identify the factor causing the failure and the location where the failure occurs.

このため、破壊ダメージの低減は製品開発を行う上で重要な課題となっている。破壊ダメージを低減する方法として、試験装置側で電流制限を行ない、クランプ電流値を設定することで被試験トランジスタや試験治具に流れる電流を制限する方法が一般的である。   For this reason, the reduction of destruction damage has become an important issue in product development. As a method for reducing the destruction damage, a method is generally used in which a current is limited on the test apparatus side and a current flowing through the transistor under test or the test jig is limited by setting a clamp current value.

図8に、一般的なパワーデバイスの高電圧印加試験における試験装置と被試験トランジスタの接続の様子を示す。図9に高電圧印加試験中に不良が発生した場合のタイミングチャートを示す。図8に示すように、被試験トランジスタ10のドレイン端子13、ソース端子12、ゲート端子11の夫々を試験装置に接続し、ドレイン端子13、ソース端子12、ゲート端子11の夫々に、被試験トランジスタがオフ状態となる電圧を印加する。図9(a)にドレイン‐ソース間の電圧波形、図9(b)にゲート‐ソース間の電圧波形、図9(c)にドレイン電流の波形を示す。   FIG. 8 shows a state of connection between a test apparatus and a transistor under test in a high voltage application test of a general power device. FIG. 9 shows a timing chart when a defect occurs during the high voltage application test. As shown in FIG. 8, each of the drain terminal 13, the source terminal 12, and the gate terminal 11 of the transistor under test 10 is connected to a test apparatus, and each of the drain terminal 13, the source terminal 12, and the gate terminal 11 is connected to the transistor under test. Apply a voltage that turns off. FIG. 9A shows the drain-source voltage waveform, FIG. 9B shows the gate-source voltage waveform, and FIG. 9C shows the drain current waveform.

被試験トランジスタがオフ状態であれば、ドレイン‐ソース間に高電圧(例えば、数百V〜)が印加されていても、ドレイン電流は正常時のオフリーク電流として数μA程度しか流れない。一方、ドレイン端子13に高電圧を印加した状態で短絡不良が発生すると、ドレイン端子に接続した試験装置の電流制限が働き、ドレイン電圧が降下する。ドレイン電流は電流制限をかけた値(クランプ電流値Iclamp:数mA程度)まで流れるが、それ以上の電流は流れない。これにより、破壊ダメージが大きくなる原因である高電圧かつ大電流の発生を抑止し、破壊ダメージを低減するものである。   If the transistor under test is in an off state, even if a high voltage (for example, several hundred volts or more) is applied between the drain and source, the drain current flows only about several μA as a normal off-leakage current. On the other hand, when a short circuit failure occurs in a state where a high voltage is applied to the drain terminal 13, the current limit of the test apparatus connected to the drain terminal works, and the drain voltage drops. The drain current flows up to a value (clamp current value Iclamp: about several mA) with a current limit, but no more current flows. As a result, the generation of high voltage and large current, which are the cause of the destruction damage, is suppressed, and the destruction damage is reduced.

しかしながら、電流クランプによる異常電流の抑制では、クランプ電流値を正常時の電流よりも小さく設定することができず、また、試験装置と被試験トランジスタ間における試験治具や配線の寄生容量及び寄生インダクタンスに起因する電流を制限できないため、被試験トランジスタに流れる電流を抑制しきれず、十分な破壊ダメージ低減ができない。上記の方法では、チップ内に発生する破壊箇所(不具合の発生箇所)を数μメートルのサイズに抑制することは困難である。破壊ダメージを低減するためには、不良発生時に数10ナノ秒〜数100ナノ秒の間に電流を遮断または抑制する必要がある。   However, with the suppression of abnormal current by current clamp, the clamp current value cannot be set smaller than the normal current, and the parasitic capacitance and parasitic inductance of the test jig and wiring between the test equipment and the transistor under test Therefore, the current flowing through the transistor under test cannot be suppressed, and the sufficient destruction damage cannot be reduced. In the above method, it is difficult to suppress the destruction location (occurrence of failure) in the chip to a size of several μm. In order to reduce the destruction damage, it is necessary to interrupt or suppress the current between several tens of nanoseconds to several hundred nanoseconds when a defect occurs.

試験装置からの電流を完全に遮断しつつ、試験装置と被試験トランジスタ間の寄生容量及び寄生インダクタンスに起因する電流による破壊ダメージを低減する方法としては、特許文献1に記載の方法がある。特許文献1では、試験装置と被試験トランジスタの間にトランジスタスイッチを設け、異常検出部が異常を検出すると、試験装置から被試験トランジスタを切り離して、試験装置に流れる電流が被試験トランジスタに流れ込むのを遮断するとともに、被試験トランジスタと並列に接続したトランジスタをオンして、被試験トランジスタに流れ込もうとする電流を分流させることで、被試験トランジスタに過剰な電流が流れるのを防止している。   There is a method described in Patent Document 1 as a method for reducing breakage damage due to current caused by parasitic capacitance and parasitic inductance between the test apparatus and the transistor under test while completely interrupting the current from the test apparatus. In Patent Document 1, when a transistor switch is provided between the test apparatus and the transistor under test and the abnormality detection unit detects an abnormality, the transistor under test is disconnected from the test apparatus, and the current flowing through the test apparatus flows into the transistor under test. And turning on a transistor connected in parallel with the transistor under test to shunt the current that flows into the transistor under test, thereby preventing excessive current from flowing through the transistor under test. .

特開2012−127813号公報JP 2012-127813 A

しかしながら、異常箇所の破壊ダメージを低減してソフト破壊を実現するためには、破壊発生後速やかに(数十ナノ秒後〜数百ナノ秒後)被試験トランジスタへの電流の流れ込みを防止する必要があるが、不良発生時に即時に異常電圧が発生するアバランシェ試験以外の試験では実現が困難であった。   However, in order to reduce the breakage damage at abnormal points and realize soft breakage, it is necessary to prevent current from flowing into the transistor under test immediately after the breakage (after several tens of nanoseconds to several hundred nanoseconds) However, it was difficult to realize in tests other than the avalanche test in which abnormal voltage is generated immediately when a defect occurs.

例えば、高電圧試験の代表的な項目であるドレインリークテストでは不良発生時にドレイン電圧に異常電圧が発生しないことが多く、特許文献1の手法では被試験トランジスタと並列に接続したトランジスタをオン、試験装置と被試験トランジスタ間に取り付けたトランジスタスイッチをオフさせることはできない。破壊ダメージを低減してソフト破壊を実現するためには破壊箇所に流れ込む電荷量をいかにして低減するかが重要である。   For example, in the drain leak test, which is a representative item of the high voltage test, an abnormal voltage often does not occur in the drain voltage when a failure occurs. In the technique of Patent Document 1, the transistor connected in parallel with the transistor under test is turned on and tested. A transistor switch attached between the device and the transistor under test cannot be turned off. In order to reduce destruction damage and realize soft destruction, it is important how to reduce the amount of charge flowing into the destruction portion.

本発明は、上記の状況を鑑み、パワーデバイス等の半導体製品の高電圧印加の試験において、不良時に発生する試験装置からの電流、或いは試験装置と被試験トランジスタ間における試験治具や配線の寄生容量及び寄生インダクタンスに起因する電流が破壊箇所に流れ込むのを抑制し、不良の原因となった因子や不良発生箇所の特定が容易となるテスト方法を提供することをその目的とする。   In view of the above situation, the present invention provides a current from a test apparatus that is generated when a semiconductor device such as a power device is subjected to a failure, or a parasitic of a test jig or wiring between the test apparatus and a transistor under test. It is an object of the present invention to provide a test method that suppresses the flow of current due to capacitance and parasitic inductance into a broken portion and makes it easy to identify the factor causing the failure and the location where the failure has occurred.

上記目的を達成するための本発明に係るテスト方法は、半導体トランジスタのウェハ試験またはパッケージ試験において、信頼性不良を検出するテスト方法であって、
キャパシタを備える試験電圧印加回路を、被試験トランジスタのドレイン端子に印加するための試験電圧を供給する試験装置に接続し、キャパシタの一端を前記試験電圧に充電する第1工程と、
前記被試験トランジスタのゲート端子、前記ドレイン端子、及びソース端子に夫々所定の前記被試験トランジスタがオフ状態となる第1ゲート電圧、第1ドレイン電圧、及び第1ソース電圧を印加する第2工程と、
前記第2工程の後、前記ドレイン端子の電圧、又は前記ドレイン端子に流れるドレイン電流を検知する第3工程と、を有し、
前記第2工程において、前記第1ドレイン電圧の印加を、前記試験電圧印加回路と前記試験装置の接続を切り離すとともに、充電された前記キャパシタの前記一端を前記ドレイン端子に接続することにより行うことを第1の特徴とする。
A test method according to the present invention for achieving the above object is a test method for detecting a reliability defect in a wafer test or a package test of a semiconductor transistor,
Connecting a test voltage application circuit comprising a capacitor to a test device for supplying a test voltage to be applied to the drain terminal of the transistor under test, and charging one end of the capacitor to the test voltage;
A second step of applying a first gate voltage, a first drain voltage, and a first source voltage that turn off the predetermined transistor under test to the gate terminal, the drain terminal, and the source terminal of the transistor under test, respectively; ,
After the second step, a third step of detecting a voltage of the drain terminal or a drain current flowing through the drain terminal,
In the second step, the first drain voltage is applied by disconnecting the connection between the test voltage application circuit and the test apparatus and connecting the one end of the charged capacitor to the drain terminal. First feature.

上記第1の特徴の本発明に係るテスト方法は、更に、
前記第3工程が、前記試験装置と前記ドレイン端子を直接接続して、前記被試験トランジスタの前記ゲート端子、前記ドレイン端子、及び前記ソース端子に夫々所定の前記被試験トランジスタがオフ状態となる第2ゲート電圧、第2ドレイン電圧、及び第2ソース電圧を印加するとともに、前記被試験トランジスタの前記ドレイン端子に流れるドレイン電流を検知する工程であることを第2の特徴とする。
The test method according to the first aspect of the present invention further includes:
In the third step, the test apparatus and the drain terminal are directly connected, and a predetermined transistor under test is turned off at each of the gate terminal, the drain terminal, and the source terminal of the transistor under test. A second feature is a step of applying a two-gate voltage, a second drain voltage, and a second source voltage and detecting a drain current flowing in the drain terminal of the transistor under test.

上記第2の特徴の本発明に係るテスト方法は、更に、
前記第2工程において前記被試験トランジスタに印加される前記第1ドレイン電圧と前記第1ソース電圧間の電圧差が、前記第3工程において前記被試験トランジスタに印加される前記第2ドレイン電圧と前記第2ソース電圧間の電圧差以上であることを第3の特徴とする。
The test method according to the second aspect of the present invention further includes:
The voltage difference between the first drain voltage applied to the transistor under test in the second step and the first source voltage is equal to the second drain voltage applied to the transistor under test in the third step. A third feature is that the difference is equal to or greater than the voltage difference between the second source voltages.

上記第3の特徴の本発明に係るテスト方法は、更に、
前記第3工程後、前記試験装置と前記被試験トランジスタの前記ドレイン端子との接続を切り離す第4工程を有し、
前記第1〜第4工程が、繰り返して複数回行われ、
当該複数回の前記第2工程において、前記被試験トランジスタに印加される前記第1ドレイン電圧と前記第1ソース電圧間の電圧差を徐々に増加させることを第4の特徴とする。
The test method according to the third aspect of the present invention further includes:
After the third step, the method includes a fourth step of disconnecting the connection between the test apparatus and the drain terminal of the transistor under test.
The first to fourth steps are repeatedly performed a plurality of times,
The fourth feature is that the voltage difference between the first drain voltage and the first source voltage applied to the transistor under test is gradually increased in the plurality of second steps.

上記第1乃至第3の何れかの特徴の本発明に係るテスト方法は、更に、
前記試験電圧印加回路が、抵抗器を備え、
前記第2工程における前記第1ドレイン電圧の印加時において、充電された前記キャパシタの前記一端と前記被試験トランジスタの前記ドレイン端子を、前記抵抗器を介して接続し、
前記第2工程における前記第1ドレイン電圧の印加時において、
前記被試験トランジスタが良品の場合、前記試験電圧により定まる一定電圧まで前記第1ドレイン電圧が上昇するが、前記被試験トランジスタが不良品の場合、前記第1ドレイン電圧が前記一定電圧にまで上昇する電圧の立ち上がりの途中で、前記第1ドレイン電圧が低下し始めるように、前記抵抗器の抵抗値が設定されていることを第5の特徴とする。
The test method according to the present invention having any one of the first to third features further includes:
The test voltage application circuit includes a resistor,
When the first drain voltage is applied in the second step, the one end of the charged capacitor and the drain terminal of the transistor under test are connected via the resistor,
At the time of applying the first drain voltage in the second step,
When the transistor under test is a good product, the first drain voltage rises to a constant voltage determined by the test voltage. When the transistor under test is a defective product, the first drain voltage rises to the constant voltage. A fifth feature is that the resistance value of the resistor is set so that the first drain voltage starts to decrease in the middle of the rise of the voltage.

上記第1乃至第5の何れかの特徴の本発明に係るテスト方法は、更に、
前記試験装置と前記ドレイン端子の接続を、前記試験電圧印加回路を介して接続するか、又は、前記試験電圧印加回路を介さず直接接続するかを切り替えるスイッチを備え、
前記スイッチを用いて、前記ドレイン端子に印加される前記試験電圧の供給先を、前記試験電圧印加回路の前記キャパシタから、前記試験装置に変更する工程を有することが好ましい。
The test method according to the present invention having any one of the first to fifth features further includes:
A switch for switching the connection between the test device and the drain terminal via the test voltage application circuit or a direct connection without going through the test voltage application circuit;
It is preferable to use the switch to change the supply destination of the test voltage applied to the drain terminal from the capacitor of the test voltage application circuit to the test apparatus.

上記第1乃至第5の何れかの特徴の本発明に係るテスト方法は、更に、
前記試験電圧印加回路が、そのドレイン端子側が前記キャパシタの前記一端と接続する放電用トランジスタを備え、
前記第2工程における前記第1ドレイン電圧の印加開始から所定期間の経過後に、前記放電用トランジスタをオンすることが好ましい。
The test method according to the present invention having any one of the first to fifth features further includes:
The test voltage application circuit includes a discharge transistor whose drain terminal side is connected to the one end of the capacitor,
It is preferable that the discharge transistor is turned on after a lapse of a predetermined period from the start of application of the first drain voltage in the second step.

本発明に依れば、予め充電されたキャパシタを介して被試験トランジスタのドレイン端子に電圧を印加することで、高電圧試験中に被試験トランジスタに不良が発生した場合に試験装置側から流れ込む電荷量を最小限に抑制できる。これにより、不良発生箇所から破壊ダメージが拡大するのを防止し、不良が発生した場合に不良の原因となった因子や不良発生箇所の特定が容易となる。   According to the present invention, by applying a voltage to the drain terminal of the transistor under test through a precharged capacitor, the charge flowing from the test apparatus side when a failure occurs in the transistor under test during the high voltage test. The amount can be minimized. As a result, it is possible to prevent the destruction damage from expanding from the location where the failure occurs, and to easily identify the factor causing the failure and the location where the failure occurs when the failure occurs.

本発明の一実施形態に係る信頼性不良のテスト方法の構成例を示すフローチャートThe flowchart which shows the structural example of the test method of the reliability failure based on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るテスト方法において、被試験トランジシタが良品の場合の試験時におけるゲート端子の電圧、キャパシタの端子電圧、及び、ソース‐ドレイン端子間の電圧の変化を示すタイミングチャートIn the test method according to an embodiment of the present invention, a timing chart showing changes in the voltage of the gate terminal, the terminal voltage of the capacitor, and the voltage between the source and drain terminals during the test when the transistor under test is a non-defective product 本発明の一実施形態に係るテスト方法において、被試験トランジシタが不良品の場合の試験時におけるゲート端子の電圧、キャパシタの端子電圧、及び、ソース‐ドレイン端子間の電圧の変化を示すタイミングチャートIn the test method according to an embodiment of the present invention, a timing chart showing changes in the voltage of the gate terminal, the terminal voltage of the capacitor, and the voltage between the source and drain terminals during the test when the transistor under test is a defective product 本発明の一実施形態に係るテスト方法において、ドレイン端子に高電圧を印加する電圧印加回路の接続の様子を示す図The figure which shows the mode of the connection of the voltage application circuit which applies a high voltage to a drain terminal in the test method which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の高電圧印加試験方法を通常のウエハテストの一項目として実行する場合の一例を示すフローチャートThe flowchart which shows an example in the case of performing the high voltage application test method of this invention as one item of a normal wafer test 本発明の一実施形態に係るテスト方法において、ドレイン端子に印加する電圧の変化の様子を示す図The figure which shows the mode of the change of the voltage applied to a drain terminal in the test method which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の高電圧印加試験方法を通常のウエハテストの一項目として実行する場合の他の例を示すフローチャートThe flowchart which shows the other example at the time of performing the high voltage application test method of this invention as one item of a normal wafer test 一般的なパワーデバイスの高電圧印加試験における試験装置と被試験トランジスタの接続の様子を示す図Diagram showing the connection between the test equipment and the transistor under test in a high voltage application test for a general power device 従来の高電圧印加試験において、試験時に不良が発生した場合のソース‐ドレイン間電圧、ゲート‐ソース間電圧、及びドレイン電流の時間変化を示すタイミングチャートTiming chart showing changes over time in source-drain voltage, gate-source voltage, and drain current when a failure occurs during a conventional high-voltage application test

〈第1実施形態〉
以下に、本発明の一実施形態に係る信頼性不良のテスト方法(以降、適宜「本発明方法1」と称する)の構成につき、図面を参照して詳細に説明する。本発明方法1の構成例を示すフローチャートを図1に示す。本発明方法において、被試験トランジスタが良品の場合の高電圧印加試験中のタイミングチャートを図2に、被試験トランジスタが不良品の場合の高電圧印加試験中のタイミングチャートを図3に、夫々示す。なお、本発明方法1は、特に、GaNやSiCなどの化合物半導体を材料としたパワートランジスタの信頼性試験を想定している。しかしながら、本発明方法1は、これに限られるものではない。また、本発明方法1は、上記図1のフローチャートで示される方法に限定されるものではない。
<First Embodiment>
Hereinafter, the configuration of a reliability failure test method according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “the present invention method 1” as appropriate) will be described in detail with reference to the drawings. A flowchart showing an example of the configuration of the method 1 of the present invention is shown in FIG. In the method of the present invention, a timing chart during a high voltage application test when the transistor under test is a non-defective product is shown in FIG. 2, and a timing chart during a high voltage application test when the transistor under test is a defective product is shown in FIG. . The method 1 of the present invention assumes a reliability test of a power transistor made of a compound semiconductor such as GaN or SiC. However, the method 1 of the present invention is not limited to this. Further, the method 1 of the present invention is not limited to the method shown in the flowchart of FIG.

図4に、本発明方法1における、パワーデバイスの高電圧印加試験における試験装置と被試験トランジスタの接続の様子を示す。   FIG. 4 shows a state of connection between a test apparatus and a transistor under test in a high voltage application test of a power device in the method 1 of the present invention.

本発明方法1では、まず、被試験トランジスタ10のドレイン端子13、ソース端子12、ゲート端子11の夫々を各端子用の試験装置30a〜30cに接続する。このとき、被試験トランジスタ10のドレイン端子13と試験装置30cの間に、試験電圧印加回路15を接続する(ステップS100)。   In the method 1 of the present invention, first, each of the drain terminal 13, the source terminal 12, and the gate terminal 11 of the transistor under test 10 is connected to the test devices 30a to 30c for each terminal. At this time, the test voltage application circuit 15 is connected between the drain terminal 13 of the transistor under test 10 and the test apparatus 30c (step S100).

図4に示すように、被試験トランジスタ10のドレイン端子13と試験装置30cの間に、試験電圧印加回路15が、スイッチ16、19を介して接続されている。試験電圧印加回路15は、キャパシタ17、放電トランジスタ18、及び、抵抗器20を備える。また、試験装置30cは、被試験トランジスタ10のドレイン端子13と、スイッチ21により、試験電圧印加回路15を介さずに直接接続することができる。   As shown in FIG. 4, a test voltage application circuit 15 is connected via switches 16 and 19 between the drain terminal 13 of the transistor under test 10 and the test apparatus 30 c. The test voltage application circuit 15 includes a capacitor 17, a discharge transistor 18, and a resistor 20. Further, the test apparatus 30 c can be directly connected by the drain terminal 13 of the transistor under test 10 and the switch 21 without going through the test voltage application circuit 15.

キャパシタ17は、その一端(図4のノードA)が被試験トランジスタ10のドレイン端子13に印加するための試験電圧を供給する試験装置30cの出力端子と、スイッチ16を介して接続し、他端が当該試験電圧よりも低電圧の固定電位(ここでは、接地電位)と接続している。キャパシタ17の容量は、被試験トランジスタのDC特性(IdやQgd等)に併せて数pF程度に最小化されている。   The capacitor 17 has one end (node A in FIG. 4) connected to the output terminal of the test apparatus 30c for supplying a test voltage to be applied to the drain terminal 13 of the transistor under test 10 via the switch 16, and the other end. Is connected to a fixed potential (here, ground potential) lower than the test voltage. The capacitance of the capacitor 17 is minimized to about several pF in accordance with the DC characteristics (Id, Qgd, etc.) of the transistor under test.

放電トランジスタ18は、そのドレイン端子がキャパシタ17の前記一端(ノードA)と接続し、ソース端子が当該試験電圧よりも低電圧の固定電位(ここでは、接地電位)と接続している。抵抗器20は、その一端がスイッチ19を介して被試験トランジスタ10のドレイン端子13と接続し、その他端がキャパシタ17の前記一端(及び、放電トランジスタ18の前記一端)と接続している。つまり、試験電圧印加回路15内において、キャパシタ17と放電トランジスタ18は並列に接続され、その高電圧側の一端が、スイッチ16を介して試験装置30cと接続されるとともに、スイッチ19及び抵抗器20を介して被試験トランジスタ10のドレイン端子13と接続される。   The discharge transistor 18 has a drain terminal connected to the one end (node A) of the capacitor 17 and a source terminal connected to a fixed potential (here, a ground potential) lower than the test voltage. One end of the resistor 20 is connected to the drain terminal 13 of the transistor under test 10 via the switch 19, and the other end is connected to the one end of the capacitor 17 (and the one end of the discharge transistor 18). That is, in the test voltage application circuit 15, the capacitor 17 and the discharge transistor 18 are connected in parallel, and one end on the high voltage side is connected to the test apparatus 30 c via the switch 16, and the switch 19 and the resistor 20. To the drain terminal 13 of the transistor under test 10.

図2及び図3を参照すると、時刻T1において、このように試験電圧印加回路15を接続した状態で、スイッチ19、21をオフし、スイッチ16をオンする(ステップS101)。これにより、試験電圧印加回路15を試験装置に接続するとともに、試験装置と被試験トランジスタ10との接続、及び、試験電圧印加回路15と被試験トランジスタ10との接続を切り離す。キャパシタの一端(ノードA)は、試験装置から供給される試験電圧V(例えば、600V)まで充電される。放電トランジスタ18のゲート端子には、試験装置30dを介して、放電トランジスタ18をオフ状態とする制御信号が印加されている。 Referring to FIGS. 2 and 3, at time T1, with the test voltage application circuit 15 connected as described above, the switches 19 and 21 are turned off and the switch 16 is turned on (step S101). Thus, the test voltage application circuit 15 is connected to the test apparatus, and the connection between the test apparatus and the transistor under test 10 and the connection between the test voltage application circuit 15 and the transistor under test 10 are disconnected. One end (node A) of the capacitor is charged to a test voltage V 1 (for example, 600 V) supplied from the test apparatus. A control signal for turning off the discharge transistor 18 is applied to the gate terminal of the discharge transistor 18 via the test apparatus 30d.

その後、時刻T2において、ゲート端子11に被試験トランジスタをオフ状態とする所定のゲート電圧を印加し、その後、時刻T3において、ドレイン端子13及びソース端子12に、夫々、被試験トランジスタがオフ状態となる所定のドレイン電圧及びソース電圧を印加する。このとき、ドレイン端子13へのドレイン電圧の印加は、スイッチ16をオフし、スイッチ19をオンすることにより、試験電圧印加装置15と試験装置との接続を切り離した状態で、キャパシタ17の一端の充電電圧(ノードAの電圧)を印加する(ステップS102)。   Thereafter, at time T2, a predetermined gate voltage for turning off the transistor under test is applied to the gate terminal 11, and then at time T3, the transistor under test is turned off to the drain terminal 13 and the source terminal 12, respectively. A predetermined drain voltage and source voltage are applied. At this time, the drain voltage is applied to the drain terminal 13 by turning off the switch 16 and turning on the switch 19 so that the connection between the test voltage application device 15 and the test device is disconnected. A charging voltage (node A voltage) is applied (step S102).

このとき、ドレイン端子13とキャパシタ17の間には抵抗器21が設けられているので、ドレイン端子13に印加される電圧は、図2(c)及び図3(c)に示すように、ゆっくりと立ち上がり、ドレイン端子13に供給される。抵抗器の抵抗値を、10kΩ〜100kΩ程度に設定することで、ドレイン端子13に印加される電圧は、数百ナノ秒程度の時定数をもってゆっくりと立ち上がる。被試験トランジスタ10が良品の場合、ドレイン端子13に印加される電圧は、図2の時刻T4において、キャパシタ17の静電容量C及び被試験トランジスタ10の寄生容量Cに依存して定まる一定電圧であり、試験電圧V近傍の電圧V’(〜(C/(C+C))V)に到達し、その後、一定電圧V’を維持する。なお、かかる時定数は、キャパシタ17の静電容量C(上述の通り、数pF程度)、被試験トランジスタ10の寄生容量C、及び、抵抗器20の抵抗値に依存する。 At this time, since the resistor 21 is provided between the drain terminal 13 and the capacitor 17, the voltage applied to the drain terminal 13 is slowly increased as shown in FIG. 2 (c) and FIG. 3 (c). Rises and is supplied to the drain terminal 13. By setting the resistance value of the resistor to about 10 kΩ to 100 kΩ, the voltage applied to the drain terminal 13 slowly rises with a time constant of about several hundred nanoseconds. When the transistor under test 10 is a good product, the voltage applied to the drain terminal 13 is constant depending on the capacitance C 0 of the capacitor 17 and the parasitic capacitance C 1 of the transistor under test 10 at time T 4 in FIG. The voltage reaches a voltage V 1 ′ (˜ (C 1 / (C 1 + C 0 )) V 1 ) in the vicinity of the test voltage V 1 , and then maintains a constant voltage V 1 ′. The time constant depends on the capacitance C 0 of the capacitor 17 (as described above, about several pF), the parasitic capacitance C 1 of the transistor under test 10, and the resistance value of the resistor 20.

一方、被試験トランジスタ10に不良が発生した場合、破壊箇所からリーク電流が流れ始め、これに伴ってドレイン端子13の電圧は低下し始める。しかしながら、当該リーク電流はキャパシタ17に充電された電荷の放電により生じるため、キャパシタ17に充電された電荷量を超えて電流は流れることはない。キャパシタ17の静電容量は数pF程度であるので、ドレイン端子13の電圧は、数10ナノ秒〜数100ナノ秒程度の短時間のうちに、即座にソース端子12の電圧と同電位まで降下する。したがって、図3の時刻T5以降に示すように、ドレイン端子13に印加されるドレイン電圧は、一定電圧V’まで上昇することなく、その立ち上がりの途中から低下し始める。 On the other hand, when a failure occurs in the transistor under test 10, a leak current starts to flow from the broken portion, and the voltage of the drain terminal 13 starts to decrease accordingly. However, since the leakage current is generated by discharging the charge charged in the capacitor 17, the current does not flow beyond the amount of charge charged in the capacitor 17. Since the capacitance of the capacitor 17 is about several pF, the voltage of the drain terminal 13 immediately drops to the same potential as the voltage of the source terminal 12 in a short time of about several tens of nanoseconds to several hundred nanoseconds. To do. Therefore, as shown after time T5 in FIG. 3, the drain voltage applied to the drain terminal 13 does not increase to the constant voltage V 1 ′, but starts to decrease in the middle of the rise.

したがって、被試験トランジスタ10にキャパシタ17を介して電圧を所定の時間(〜1μ秒程度)印加し、時刻T4経過後のドレイン端子13の電圧を検知する工程により、そのV’からの電圧降下量が設定値以下であれば良品であり、V’から設定値以上に電圧が降下していれば不良品と判定できる。電圧を検知する場合、例えば、スイッチ21をオフのまま、抵抗器20とスイッチ19の間の経路の電圧を検知すればよい。 Therefore, a voltage drop from V 1 ′ is applied by applying a voltage to the transistor under test 10 through the capacitor 17 for a predetermined time (about 1 μsec) and detecting the voltage at the drain terminal 13 after the time T4 has elapsed. If the amount is below the set value, it is a non-defective product, and if the voltage drops from V 1 ′ above the set value, it can be determined as a defective product. When detecting the voltage, for example, the voltage on the path between the resistor 20 and the switch 19 may be detected with the switch 21 turned off.

抵抗器20の抵抗値は、ドレイン端子13の電圧がゆっくりとV’にまで立ち上がり、且つ、不良が発生する場合に、ドレイン端子13の電圧がV’まで上昇する電圧の立ち上がりの途中で即座に電圧降下が起こるように設定される。つまり、ドレイン端子13の電圧が破壊が起きる電圧に達した時点で即、電圧降下が起こるように、抵抗器21の抵抗値が設定されている。これにより、破壊が発生した電圧以上の過剰な電圧が被試験トランジスタに印加されるのを防ぎ、不良箇所の破壊ダメージを最小限に抑えることができる。抵抗値が小さいと、ドレイン端子13の電圧変化が急になるため、例えば550Vで破壊が起きる場合であっても550V以上(例えば、600V)の電圧が被試験トランジスタ10に印加されることがあり、不良箇所の破壊ダメージを拡大させる原因になる。破壊が発生する電圧以上の過剰な電圧が被試験トランジスタに印加されることは、不良箇所のダメージを抑制できなくなる原因の一つであるが、本発明方法1では、これを防ぐことができる。 The resistance value of the resistor 20 rises in the middle of the rise of the voltage at which the voltage at the drain terminal 13 rises to V 1 ′ when the voltage at the drain terminal 13 slowly rises to V 1 ′ and a defect occurs. It is set so that a voltage drop occurs immediately. That is, the resistance value of the resistor 21 is set so that a voltage drop occurs immediately when the voltage at the drain terminal 13 reaches a voltage at which breakdown occurs. As a result, it is possible to prevent an excessive voltage equal to or higher than the voltage at which breakdown has occurred from being applied to the transistor under test, and to minimize the breakdown damage at the defective portion. If the resistance value is small, the voltage change at the drain terminal 13 becomes abrupt. Therefore, even if breakdown occurs at 550 V, for example, a voltage of 550 V or more (for example, 600 V) may be applied to the transistor under test 10. This will cause the destruction damage of the defective part to be enlarged. Applying an excessive voltage higher than the voltage at which breakdown occurs to the transistor under test is one of the reasons why it is impossible to suppress damage at a defective portion. However, in Method 1 of the present invention, this can be prevented.

被試験トランジスタ10にキャパシタ17を介して電圧を所定の時間(〜1μ秒程度)印加した後、時刻T4経過後の時刻T6において、試験装置30dを介して放電トランジスタ18をオンし、キャパシタ17に充電されている電荷、及び、被試験トランジスタ10の寄生容量14や試験経路の配線の寄生容量に蓄えられている電荷を放電する(ステップS103)。これにより、ドレイン端子13の電圧はソース端子12の電圧と同電位まで降下する。なお、不良品の場合には、不良が発生した時点からドレイン端子13の電圧降下が既に始まっているが、時刻T6で放電トランジスタ18をオンすることが好ましい。時刻T6においてキャパシタ17の放電が不完全であり、ドレイン端子13の電圧が完全に下がりきっていない場合がある。その場合、キャパシタ17に蓄えられている残りの電荷を放電トランジスタ18を介して逃がすことで、被試験トランジスタ10に流れるリーク電流が低減され、この結果、破壊ダメージが低減される。並行して、試験装置30a、30bは、ゲート端子11に印加するゲート電圧の供給、及び、ソース端子12に印加するソース電圧の供給を停止し、時刻T7において高電圧印加試験を終了する。   After applying a voltage to the transistor under test 10 via the capacitor 17 for a predetermined time (about 1 μsec), at time T6 after time T4 has elapsed, the discharge transistor 18 is turned on via the test device 30d, and the capacitor 17 is turned on. The charged charge and the charge stored in the parasitic capacitance 14 of the transistor under test 10 and the parasitic capacitance of the wiring of the test path are discharged (step S103). As a result, the voltage at the drain terminal 13 drops to the same potential as the voltage at the source terminal 12. In the case of a defective product, the voltage drop at the drain terminal 13 has already started from the time when the failure occurred, but it is preferable to turn on the discharge transistor 18 at time T6. There is a case where the discharge of the capacitor 17 is incomplete at time T6 and the voltage of the drain terminal 13 is not completely lowered. In that case, the remaining electric charge stored in the capacitor 17 is released through the discharge transistor 18, whereby the leakage current flowing through the transistor under test 10 is reduced, and as a result, the destruction damage is reduced. In parallel, the test devices 30a and 30b stop the supply of the gate voltage applied to the gate terminal 11 and the supply of the source voltage applied to the source terminal 12, and end the high voltage application test at time T7.

図5に、上記の高電圧印加試験を通常のウエハテストの一項目として実行し、ウエハテスト実行時に発生する高電圧試験の不良品の破壊ダメージを低減し、ウエハテスト不良の解析を容易化するテストフローの一例を示す。図5のソフト破壊テスト工程(ステップS203:工程A)が、本発明方法1のステップS101〜S103に相当する。   In FIG. 5, the high voltage application test described above is executed as one item of a normal wafer test, the damage damage of defective products of the high voltage test that occurs during the wafer test execution is reduced, and the wafer test failure analysis is facilitated. An example of a test flow is shown. The soft destructive test process (step S203: process A) in FIG. 5 corresponds to steps S101 to S103 of the method 1 of the present invention.

通常、ウエハテストはケルビンテスト(接触確認工程:ステップS201)を実行した後、低電圧(10V程度)のオフリークテストを実行する(ステップS202)。その後、被試験トランジスタ10をオフ状態に維持したまま、ソース端子12とドレイン端子13の間に高電圧を印加し、ソフト破壊テスト(ステップS203:工程A)を実施する。このソフト破壊テストでは、上述の通り、試験電圧印加回路15を試験装置30cと被試験トランジスタ10のドレイン端子の間に接続し、充電されたキャパシタ17を介して所定の高電圧(例えば、600V)を被試験トランジスタ10のドレイン端子13に印加する。   Usually, in the wafer test, after the Kelvin test (contact confirmation process: step S201) is performed, an off-leak test with a low voltage (about 10 V) is performed (step S202). Thereafter, a high voltage is applied between the source terminal 12 and the drain terminal 13 while the transistor under test 10 is maintained in the OFF state, and a soft breakdown test (step S203: step A) is performed. In this soft breakdown test, as described above, the test voltage application circuit 15 is connected between the test apparatus 30c and the drain terminal of the transistor under test 10, and a predetermined high voltage (for example, 600V) is passed through the charged capacitor 17. Is applied to the drain terminal 13 of the transistor under test 10.

その後、再び低電圧のオフリークテストを実行する(ステップS204:工程B)。このとき、試験電圧印加回路15のスイッチ19をオフ、スイッチ21をオンし、試験装置30cと被試験トランジスタ10のドレイン端子を直接接続する。そして、ソース端子12とドレイン端子13の間に10V程度の低電圧を印加しながら、被試験トランジスタ10をオフ状態に設定し、被試験トランジスタ10のドレイン端子13に流れるドレイン電流を試験装置30cが検知する。このときのドレイン電流の大きさを検知することで、直前のソフト破壊テスト工程において不良が発生したかを判定することができる。   Thereafter, the low-voltage off-leak test is performed again (step S204: step B). At this time, the switch 19 of the test voltage application circuit 15 is turned off, the switch 21 is turned on, and the test device 30c and the drain terminal of the transistor under test 10 are directly connected. Then, while applying a low voltage of about 10 V between the source terminal 12 and the drain terminal 13, the transistor under test 10 is set to an off state, and the test apparatus 30c generates a drain current that flows through the drain terminal 13 of the transistor under test 10. Detect. By detecting the magnitude of the drain current at this time, it can be determined whether a defect has occurred in the immediately preceding soft breakdown test step.

ステップS204においてドレイン電流が正常の場合は、引き続き、ステップS205以降において、Vth試験(閾値電圧が設定範囲内であるかの確認工程)、及びYfs試験(利得の確認工程)などの通常のウエハテスト項目を実施する。これらの通常のウエハテスト項目と、本発明での高電圧印加試験を連続して実行することで、ウエハテスト実行時に発生する高電圧印加試験の不良品の破壊ダメージを低減することができる。   If the drain current is normal in step S204, then, in step S205 and subsequent steps, normal wafer tests such as a Vth test (a step for checking whether the threshold voltage is within the set range) and a Yfs test (a step for checking the gain) are continued. Implement the item. By continuously executing these normal wafer test items and the high voltage application test according to the present invention, it is possible to reduce the destruction damage of defective products of the high voltage application test that occur during the wafer test execution.

以上、本発明方法1では、予め充電されたキャパシタ17を介して被試験トランジスタ10のドレイン端子13に電圧を印加して、高電圧印加試験を行なう。これにより、被試験トランジスタ10に不良が発生した場合に試験装置側から流れ込む電荷量を抑制できる。この結果、不良発生箇所から破壊ダメージが拡大するのを防止し、不良が発生した場合に不良の原因となった因子や不良発生箇所の特定が容易となる。   As described above, in the method 1 of the present invention, a high voltage application test is performed by applying a voltage to the drain terminal 13 of the transistor under test 10 through the capacitor 17 charged in advance. As a result, the amount of charge flowing from the test apparatus side when a failure occurs in the transistor under test 10 can be suppressed. As a result, it is possible to prevent the destruction damage from expanding from the failure occurrence location, and to easily identify the factor causing the failure and the failure occurrence location when the failure occurs.

また、上述の通り、抵抗器20の抵抗値が適当に設定されていることにより、破壊が発生した際に破壊が発生した電圧以上の過剰な電圧が被試験トランジスタに印加されるのを防ぎ、不良箇所の破壊ダメージを最小限に抑えることができる。   Further, as described above, by appropriately setting the resistance value of the resistor 20, when a breakdown occurs, it is possible to prevent an excessive voltage higher than the voltage at which the breakdown has occurred from being applied to the transistor under test. The destruction damage of the defective part can be minimized.

さらに、充電されたキャパシタ17に放電トランジスタ18を接続することにより、キャパシタ17に充電されている電荷を放電し、被試験トランジスタ10に流れ込まないようにしている。これにより、被試験トランジスタ10に流れ込む電荷量をキャパシタ17の充電電荷量以下に制限できる。   Further, the discharge transistor 18 is connected to the charged capacitor 17 so that the charge charged in the capacitor 17 is discharged and does not flow into the transistor under test 10. As a result, the amount of charge flowing into the transistor under test 10 can be limited to be equal to or less than the charge amount of the capacitor 17.

〈第2実施形態〉
以下に、本発明の一実施形態に係る信頼性不良のテスト方法(以降、適宜「本発明方法2」と称する)の構成につき、図面を参照して詳細に説明する。本発明方法2は、図4に示す試験電圧印加回路15を使用しつつも、破壊が発生する電圧以上の電圧を被試験トランジスタ10に印加されないようにする手法が本発明方法1と異なっている。
Second Embodiment
Hereinafter, the configuration of a reliability failure test method according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “the present invention method 2” as appropriate) will be described in detail with reference to the drawings. The method 2 according to the present invention is different from the method 1 according to the present invention in that the test voltage application circuit 15 shown in FIG. .

図6に本発明方法2において、被試験トランジスタ10のドレイン端子13に印加する電圧の変化を示す。この場合、高電圧(例えば、600V)を最初からドレイン端子13に印加するのではなく、所定の電圧ステップ(例えば、+10V)で印加電圧を高くしていくことで被試験トランジスタに過剰な電圧が印加されないようにしている。   FIG. 6 shows a change in voltage applied to the drain terminal 13 of the transistor under test 10 in the method 2 of the present invention. In this case, an excessive voltage is applied to the transistor under test by increasing the applied voltage in a predetermined voltage step (for example, +10 V) instead of applying a high voltage (for example, 600 V) to the drain terminal 13 from the beginning. It is not applied.

図6に示すように、本発明方法2では、被試験トランジスタ10のドレイン端子13に電圧を印加する工程が、工程Aと工程Bの2つを有し、工程Aと工程Bを交互に、繰り返し実行する。工程Aは、本発明方法1のステップS101〜S103と同様であり、試験電圧印加回路15を試験装置30cと被試験トランジスタ10のドレイン端子の間に接続し、充電されたキャパシタ17を介して所定の高電圧を被試験トランジスタ10のドレイン端子13に印加する工程である。   As shown in FIG. 6, in the method 2 of the present invention, the step of applying a voltage to the drain terminal 13 of the transistor under test 10 has two steps, A and B, and the steps A and B are alternately performed. Run repeatedly. The process A is the same as steps S101 to S103 of the method 1 of the present invention. The test voltage application circuit 15 is connected between the test device 30c and the drain terminal of the transistor under test 10 and predetermined through the charged capacitor 17. Is applied to the drain terminal 13 of the transistor under test 10.

工程Aの後、工程Bにおいて、試験電圧印加回路15のスイッチ19をオフ、スイッチ21をオンし、試験装置30cと被試験トランジスタ10のドレイン端子を直接接続する。そして、ソース端子12とドレイン端子13の間に10V程度の低電圧を印加しながら、被試験トランジスタ10をオフ状態に設定し、被試験トランジスタ10のドレイン端子13に流れるドレイン電流を試験装置30cが検知する。このドレイン電流の大きさを検知することで、工程Aにおいて不良(破壊)が発生したか否かを確認する。ドレイン電流が異常の場合、不良発生と判断し、試験を終了する。   After step A, in step B, the switch 19 of the test voltage application circuit 15 is turned off, the switch 21 is turned on, and the test device 30c and the drain terminal of the transistor under test 10 are directly connected. Then, while applying a low voltage of about 10 V between the source terminal 12 and the drain terminal 13, the transistor under test 10 is set to an off state, and the test apparatus 30c generates a drain current that flows through the drain terminal 13 of the transistor under test 10. Detect. By detecting the magnitude of this drain current, it is confirmed whether or not a defect (destruction) has occurred in the process A. If the drain current is abnormal, it is determined that a defect has occurred and the test is terminated.

不良(破壊)が発生していない場合は、引き続き、スイッチ21をオフし、試験装置と被試験トランジスタ10のドレイン端子13との接続を切り離す。その後、スイッチ16をオンし、再び工程Aを実行する。つまり、所定の高電圧を、充電されたキャパシタ17を介して被試験トランジスタ10のドレイン端子13に印加する。このとき、キャパシタ17を充電するために印加する試験電圧Vを、直前の工程Aにおける試験電圧Vよりも高くなるように、所定の電圧ステップで徐々に増加させていく。この結果、工程Aを複数回実行するに際し、夫々の工程Aにおいて被試験トランジスタ10のソース端子12とドレイン端子13間に印加される電圧は、図6に示すように、例えば10Vから600Vまで、+10V刻みで徐々に増加していく。一方、工程Bにおいて被試験トランジスタ10のソース端子12とドレイン端子13間に印加される電圧は、複数回の工程Bにおいて一定電圧であり、工程Aにおける印加電圧以下である。 If no defect (destruction) has occurred, the switch 21 is turned off, and the connection between the test apparatus and the drain terminal 13 of the transistor under test 10 is disconnected. Thereafter, the switch 16 is turned on and the process A is performed again. That is, a predetermined high voltage is applied to the drain terminal 13 of the transistor under test 10 via the charged capacitor 17. At this time, the test voltages V 1 to be applied to charge the capacitor 17, to be higher than the test voltages V 1 in the immediately preceding step A, is gradually increased at a predetermined voltage step. As a result, when the process A is executed a plurality of times, the voltage applied between the source terminal 12 and the drain terminal 13 of the transistor under test 10 in each process A is, for example, from 10 V to 600 V, as shown in FIG. It gradually increases in increments of + 10V. On the other hand, the voltage applied between the source terminal 12 and the drain terminal 13 of the transistor under test 10 in the process B is a constant voltage in the plurality of processes B and is equal to or lower than the applied voltage in the process A.

このように、工程Aにおいて、被試験トランジスタ10のソース端子12とドレイン端子13間に印加する高電圧を徐々に増加させることで、キャパシタ17を介して印加される電圧を抵抗器20で遅延させる必要がなくなる。この場合、抵抗器20は10Ω以下の小さな値のものでよい。或いは、抵抗器20はなくても構わない。   Thus, in step A, the voltage applied through the capacitor 17 is delayed by the resistor 20 by gradually increasing the high voltage applied between the source terminal 12 and the drain terminal 13 of the transistor under test 10. There is no need. In this case, the resistor 20 may be a small value of 10Ω or less. Alternatively, the resistor 20 may not be provided.

図7は、上記本発明方法2の高電圧印加試験を通常のウエハテストの一項目として実行する場合のテストフローの一例である。ケルビンテスト(接触確認工程:ステップS301)、及び、低電圧(10V程度)のオフリークテスト(ステップS302)の実行後、
高電圧印加試験で印加する試験電圧Vの初期値を設定する(ステップS303)。その後、被試験トランジスタ10をオフ状態に維持したまま、ソース端子12とドレイン端子13の間に高電圧を充電されたキャパシタ17を介して印加し、ソフト破壊テスト(ステップS304:工程Aに相当)を実施する。なお、この工程は図5のステップS203と同様である。
FIG. 7 shows an example of a test flow when the high voltage application test of the method 2 of the present invention is executed as one item of a normal wafer test. After execution of the Kelvin test (contact confirmation step: step S301) and the off-leak test (step S302) of low voltage (about 10V),
Setting the initial value of the test voltages V 1 to be applied with a high voltage application test (step S303). Thereafter, while maintaining the transistor under test 10 in the OFF state, a high voltage is applied between the source terminal 12 and the drain terminal 13 via the charged capacitor 17 to perform a soft breakdown test (step S304: corresponding to step A). To implement. This step is the same as step S203 in FIG.

その後、再び低電圧のオフリークテストを実行する(ステップS305:工程Bに相当)。なお、この工程は図5のステップS204と同様である。ソース端子12とドレイン端子13の間に10V程度の低電圧を印加しながら、被試験トランジスタ10をオフ状態に設定し、被試験トランジスタ10のドレイン端子13に流れるドレイン電流を試験装置30cが検知し、被試験トランジスタ10の不良(破壊)の有無を判定する。被試験トランジスタ10が不良品の場合、以降の試験工程は実行しない。   Thereafter, the low-voltage off-leak test is performed again (step S305: corresponding to step B). This process is the same as step S204 in FIG. While applying a low voltage of about 10 V between the source terminal 12 and the drain terminal 13, the transistor under test 10 is set to the OFF state, and the test apparatus 30 c detects the drain current flowing through the drain terminal 13 of the transistor under test 10. Then, the presence / absence of failure (destruction) of the transistor under test 10 is determined. When the transistor under test 10 is defective, the subsequent test process is not executed.

ステップS305においてドレイン電流が正常の場合は、引き続き、試験電圧Vの設定値を所定の電圧ステップ(例えば、+10V)だけ増加させ(ステップS307)、ステップS304に戻って、より高電圧の試験電圧Vを用いて、再びソフト破壊テストを実行する。 If the drain current is normal in step S305, subsequently, the voltage step of the set value of the predetermined test voltage V 1 (e.g., + 10V) by increasing (step S307), the process returns to step S304, the test voltage of higher voltage by using the V 1, again to perform a soft destruction test.

このようにソフト破壊テスト(ステップS304)と低電圧のオフリークテスト(ステップS305)を交互に複数回、試験電圧Vを増加させながら繰り返す。試験電圧Vが所定の上限設定値以上になる(ステップS306でYES分枝)と、高電圧印加試験を終了し、引き続いてVth試験(ステップS308)、及びYfs試験(利得の確認工程)などの通常のウエハテスト項目を実施する。 Thus multiple soft breakdown test (step S304) and the low voltage offleak test (the step S305) are alternately repeated while increasing the test voltage V 1. Test voltage V 1 is equal to or greater than a predetermined upper limit set value (branch YES content in step S306), and terminates the high-voltage application test, followed by Vth test (step S308), and Yfs test (gain confirmation process), etc. Conduct normal wafer test items.

本発明方法2の他の構成(例えば、放電トランジスタ18の動作)については、本発明方法1と同様であり、詳細な説明は割愛する。   Other configurations of the method 2 of the present invention (for example, the operation of the discharge transistor 18) are the same as those of the method 1 of the present invention, and a detailed description thereof is omitted.

以上、本発明方法2では、本発明方法1と同様、予め充電されたキャパシタ17を介して被試験トランジスタ10のドレイン端子13に電圧を印加して、高電圧印加試験を行なうことにより、被試験トランジスタ10に不良が発生した場合に試験装置側から流れ込む電荷量を抑制できる。この結果、不良発生箇所から破壊ダメージが拡大するのを防止し、不良が発生した場合に不良の原因となった因子や不良発生箇所の特定が容易となる。   As described above, in the method 2 of the present invention, similarly to the method 1 of the present invention, a voltage is applied to the drain terminal 13 of the transistor under test 10 through the capacitor 17 which has been charged in advance, and a high voltage application test is performed. When a failure occurs in the transistor 10, the amount of charge flowing from the test apparatus side can be suppressed. As a result, it is possible to prevent the destruction damage from expanding from the failure occurrence location, and to easily identify the factor causing the failure and the failure occurrence location when the failure occurs.

また、キャパシタ17を介して被試験トランジスタ10のドレイン端子13に印加する高電圧を徐々に増加させながら、複数回の高電圧印加試験を実施することにより、破壊が発生した際に破壊が発生した電圧以上の過剰な電圧が被試験トランジスタに印加されるのを防ぎ、不良箇所の破壊ダメージを最小限に抑えることができる。   In addition, a breakdown occurred when a breakdown occurred by performing a plurality of high voltage application tests while gradually increasing the high voltage applied to the drain terminal 13 of the transistor under test 10 via the capacitor 17. It is possible to prevent an excessive voltage higher than the voltage from being applied to the transistor under test, and to minimize the destruction damage of the defective portion.

なお、上記実施形態では、図1のステップS103、及び、図2(図3)の時刻T6において、キャパシタ17に充電されている電荷と被試験トランジスタ10の寄生容量14に蓄えられている電荷を、試験電圧印加回路15内に設けられた放電トランジスタ18を用いて放電する構成である。しかしながら、放電トランジスタ18を用いる代わりに、時刻T6においてスイッチ19をオフ、スイッチ21をオンし、試験装置30cを介してソース端子12と同電位を被試験トランジスタ10のドレイン端子13に印加し、被試験トランジスタ10の寄生容量14に蓄えられている電荷を放電するようにする構成も考えられる。   In the above embodiment, the charge stored in the capacitor 17 and the charge stored in the parasitic capacitance 14 of the transistor under test 10 are calculated at step S103 in FIG. 1 and time T6 in FIG. 2 (FIG. 3). In this configuration, discharge is performed using the discharge transistor 18 provided in the test voltage application circuit 15. However, instead of using the discharge transistor 18, the switch 19 is turned off and the switch 21 is turned on at time T6, and the same potential as that of the source terminal 12 is applied to the drain terminal 13 of the transistor under test 10 via the test device 30c. A configuration is also conceivable in which the charge stored in the parasitic capacitance 14 of the test transistor 10 is discharged.

したがって、上記実施形態では、放電用のトランジスタを試験電圧印加回路15内に設けるとしたが、これを試験装置30c内に設けても構わない。この場合、時刻T6においてスイッチ19をオフ、スイッチ21をオンとすることにより、キャパシタ17の放電はされず、時刻T6における充電状態が時刻T6後も維持される。その後、再度のソフト破壊テストを行なう際に、スイッチ16が再びオンされ、キャパシタ17は試験電圧Vにまで再充電される。 Therefore, in the above-described embodiment, the discharge transistor is provided in the test voltage application circuit 15, but it may be provided in the test apparatus 30c. In this case, by turning off the switch 19 and turning on the switch 21 at time T6, the capacitor 17 is not discharged, and the state of charge at time T6 is maintained after time T6. Thereafter, when performing the soft breakdown test again, the switch 16 is turned on again, the capacitor 17 is recharged to the test voltage V 1.

本発明は、半導体デバイスのテスト方法としての利用が可能であり、特に、化合物半導体を材料としたパワーデバイス等、高耐圧仕様の半導体トランジスタの信頼性テスト方法として好適に利用可能である。   The present invention can be used as a test method for a semiconductor device, and in particular, can be suitably used as a reliability test method for a semiconductor transistor having a high breakdown voltage specification such as a power device made of a compound semiconductor.

1: 本発明の一実施形態に係るテスト方法(本発明方法)
10: 被試験トランジスタ
11: ゲート端子
12: ソース端子
13: ドレイン端子
14: 被試験トランジスタの寄生容量
15: 試験電圧印加回路
16、19、21: スイッチ
17: キャパシタ
18: 放電トランジスタ
20: 抵抗器
30a〜30d: 試験装置
1: Test method according to an embodiment of the present invention (method of the present invention)
10: Transistor under test 11: Gate terminal 12: Source terminal 13: Drain terminal 14: Parasitic capacitance of transistor under test 15: Test voltage application circuit 16, 19, 21: Switch 17: Capacitor 18: Discharge transistor 20: Resistor 30a ˜30d: Test apparatus

Claims (5)

半導体トランジスタのウェハ試験またはパッケージ試験において、信頼性不良を検出するテスト方法であって、
キャパシタを備える試験電圧印加回路を、被試験トランジスタのドレイン端子に印加するための試験電圧を供給する試験装置に接続し、キャパシタの一端を前記試験電圧に充電する第1工程と、
前記被試験トランジスタのゲート端子、前記ドレイン端子、及びソース端子に夫々所定の前記被試験トランジスタがオフ状態となる第1ゲート電圧、第1ドレイン電圧、及び第1ソース電圧を印加する第2工程と、
前記第2工程の後、前記ドレイン端子の電圧、又は前記ドレイン端子に流れるドレイン電流を検知する第3工程と、を有し、
前記第2工程において、前記第1ドレイン電圧の印加を、前記試験電圧印加回路と前記試験装置の接続を切り離すとともに、充電された前記キャパシタの前記一端を前記ドレイン端子に接続することにより行うことを特徴とするテスト方法。
A test method for detecting a reliability defect in a wafer test or a package test of a semiconductor transistor,
Connecting a test voltage application circuit comprising a capacitor to a test device for supplying a test voltage to be applied to the drain terminal of the transistor under test, and charging one end of the capacitor to the test voltage;
A second step of applying a first gate voltage, a first drain voltage, and a first source voltage that turn off the predetermined transistor under test to the gate terminal, the drain terminal, and the source terminal of the transistor under test, respectively; ,
After the second step, a third step of detecting a voltage of the drain terminal or a drain current flowing through the drain terminal,
In the second step, the first drain voltage is applied by disconnecting the connection between the test voltage application circuit and the test apparatus and connecting the one end of the charged capacitor to the drain terminal. Characteristic test method.
前記第3工程が、前記試験装置と前記ドレイン端子を直接接続して、前記被試験トランジスタの前記ゲート端子、前記ドレイン端子、及び前記ソース端子に夫々所定の前記被試験トランジスタがオフ状態となる第2ゲート電圧、第2ドレイン電圧、及び第2ソース電圧を印加するとともに、前記被試験トランジスタの前記ドレイン端子に流れるドレイン電流を検知する工程であることを特徴とする請求項1に記載のテスト方法。   In the third step, the test apparatus and the drain terminal are directly connected, and a predetermined transistor under test is turned off at each of the gate terminal, the drain terminal, and the source terminal of the transistor under test. 2. The test method according to claim 1, comprising applying a two-gate voltage, a second drain voltage, and a second source voltage, and detecting a drain current flowing through the drain terminal of the transistor under test. . 前記第2工程において前記被試験トランジスタに印加される前記第1ドレイン電圧と前記第1ソース電圧間の電圧差が、前記第3工程において前記被試験トランジスタに印加される前記第2ドレイン電圧と前記第2ソース電圧間の電圧差以上であることを特徴とする請求項2に記載のテスト方法。   The voltage difference between the first drain voltage applied to the transistor under test in the second step and the first source voltage is equal to the second drain voltage applied to the transistor under test in the third step. The test method according to claim 2, wherein the voltage difference is greater than or equal to a voltage difference between the second source voltages. 前記第3工程後、前記試験装置と前記被試験トランジスタの前記ドレイン端子との接続を切り離す第4工程を有し、
前記第1〜第4工程が、繰り返して複数回行われ、
当該複数回の前記第2工程において、前記被試験トランジスタに印加される前記第1ドレイン電圧と前記第1ソース電圧間の電圧差を徐々に増加させることを特徴とする請求項3に記載のテスト方法。
After the third step, the method includes a fourth step of disconnecting the connection between the test apparatus and the drain terminal of the transistor under test.
The first to fourth steps are repeatedly performed a plurality of times,
4. The test according to claim 3, wherein in the plurality of second steps, a voltage difference between the first drain voltage and the first source voltage applied to the transistor under test is gradually increased. Method.
前記試験電圧印加回路が、抵抗器を備え、
前記第2工程における前記第1ドレイン電圧の印加時において、充電された前記キャパシタの前記一端と前記被試験トランジスタの前記ドレイン端子を、前記抵抗器を介して接続し、
前記第2工程における前記第1ドレイン電圧の印加時において、
前記被試験トランジスタが良品の場合、前記試験電圧により定まる一定電圧まで前記第1ドレイン電圧が上昇するが、前記被試験トランジスタが不良品の場合、前記第1ドレイン電圧が前記一定電圧にまで上昇する電圧の立ち上がりの途中で、前記第1ドレイン電圧が低下し始めるように、前記抵抗器の抵抗値が設定されていることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載のテスト方法。
The test voltage application circuit includes a resistor,
When the first drain voltage is applied in the second step, the one end of the charged capacitor and the drain terminal of the transistor under test are connected via the resistor,
At the time of applying the first drain voltage in the second step,
When the transistor under test is a good product, the first drain voltage rises to a constant voltage determined by the test voltage. When the transistor under test is a defective product, the first drain voltage rises to the constant voltage. 5. The test method according to claim 1, wherein a resistance value of the resistor is set so that the first drain voltage starts to decrease in the middle of a voltage rise. 6. .
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