JP2020144056A - 半導体装置の試験方法 - Google Patents
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Abstract
Description
半導体装置の電気的特性を測定する試験時、測定される電気的特性が半導体装置の温度に依存して変化する場合、測定された電気的特性のばらつきには、半導体装置の製品としての特性ばらつきに、半導体装置の自己発熱による当該半導体装置が形成された半導体チップの温度上昇に起因して生じる測定ばらつき(以下、半導体装置の自己発熱による測定ばらつきとする)が付加される。半導体チップごとに、半導体チップと試験装置のステージとの間の接触熱抵抗のばらつきが大きくなった場合、半導体装置の自己発熱による測定ばらつきが半導体チップごとに異なってくるため、半導体チップ101ごとの測定ばらつきが大きくなる。
実施の形態1にかかる半導体装置の試験方法は、MOSゲート(金属−酸化膜−半導体の3層構造からなる絶縁ゲート)型半導体装置やダイオードの電気的特性を測定する試験方法である。実施の形態1にかかる半導体装置の試験方法を適用可能なMOSゲート型半導体装置は一般的なMOSゲート構造を備えていればよく、ダイオードは半導体チップ内部のp型領域とn型領域とのpn接合で形成された一般的なダイオードであればよい。このため、実施の形態1にかかる半導体装置の半導体チップ内部の構造の説明は省略する。
次に、実施の形態2にかかる半導体装置の試験方法について説明する。図9は、実施の形態2にかかる半導体装置の漏れ電流および温度の経時変化を示す特性図である。図9には、実施の形態2にかかる半導体装置の漏れ電流Icesの経時変化(上段)、温度測定用ダイオードの順方向電圧Vf(中段)および実施の形態2にかかる半導体装置の温度Tj(下段)の経時変化を示す。
2 補正後のオン電圧のデータ点のばらつき
10 補正前のオン電圧の測定点群
10' 補正後のオン電圧のデータ点群
11,12 補正前のオン電圧の測定点
11',12’ 補正後のオン電圧のデータ点
20 補正前のオン電圧の温度変化量特性を示す近似直線
21,22 補助直線
30 所定の温度変化量の基準直線
40 補正前の漏れ電流の温度変化量特性を示す近似直線
101 半導体チップ
102 試験装置のステージ
103,103' 試験装置のプローブ針
104 試験装置のアッシー
110,110' 試験装置
111,112 試験装置の電極パッド
P0 MOSゲート型半導体装置のオン状態を維持する期間
P1 MOSゲート型半導体装置のオン前の時点
P2 MOSゲート型半導体装置のオフ後の時点
Tj MOSゲート型半導体装置の温度
Tj1 MOSゲート型半導体装置のオン前の温度
Tj2 MOSゲート型半導体装置のオフ後の温度
Vf 温度測定用ダイオードの順方向電圧
Vf1 MOSゲート型半導体装置のオン前の時点における温度測定用ダイオードの順方向電圧
Vf2 MOSゲート型半導体装置のオフ後の時点における温度測定用ダイオードの順方向電圧
Von MOSゲート型半導体装置の補正前のオン電圧
Von' MOSゲート型半導体装置の補正後のオン電圧
Vth MOSゲート型半導体装置のゲートしきい値電圧
Vth1 MOSゲート型半導体装置のオン前の時点におけるゲートしきい値電圧
Vth2 MOSゲート型半導体装置のオフ後の時点におけるゲートしきい値電圧
ΔTj,ΔTj0,ΔTj1,ΔTj2 MOSゲート型半導体装置の温度変化量
ΔVf 温度測定用ダイオードの順方向電圧変化量
ΔVth MOSゲート型半導体装置のゲートしきい値電圧変化量
Δα1,Δα2 測定点の温度変化量と基準となる温度変化量との差分
μ MOSゲート型半導体装置のオン電圧の正規分布の平均値
Claims (11)
- 所定条件で電圧を印加するまたは電流を流すことで所定の第1物理量を測定する半導体装置の試験方法であって、
ダイオードの温度特性を利用して測定した前記半導体装置の温度と、前記半導体装置の温度に依存して変化する、前記第1物理量と異なる第2物理量と、の関係を示す第1関係式を取得する第1工程と、
前記半導体装置の温度に依存して変化する前記第1物理量を測定して第1変数とし、かつ当該第1物理量の測定時における前記半導体装置のオンからオフまでの期間の温度変化量を前記ダイオードによって測定して第2変数とし、前記第1変数および前記第2変数を有する測定点を複数取得し、前記測定点に基づいて、前記半導体装置の前記第1物理量と前記半導体装置の温度変化量との関係を示す第2関係式を取得する第2工程と、
前記半導体装置のオフと同時またはオフ直後における前記第2物理量を測定して、前記半導体装置のオンからオフまでの期間における前記第2物理量の変化量を取得する第3工程と、
前記第1関係式と、前記第3工程で取得した前記第2物理量の変化量と、に基づいて、前記半導体装置の、オンからオフまでの期間に変化する温度変化量を取得する第4工程と、
前記第2関係式に基づいて、前記第4工程で取得した前記半導体装置の温度変化量における補正後の前記第1物理量を取得する第5工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の試験方法。 - 前記第3工程では、前記半導体装置のオン前における前記第2物理量と、前記半導体装置のオフと同時またはオフ直後における前記第2物理量と、を測定して、前記半導体装置のオンからオフまでの期間における前記第2物理量の変化量を取得することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の試験方法。
- 前記第2関係式は、すべての前記測定点を1つの直線上に近似して算出された一次の近似直線であり、
前記第5工程では、所定の前記測定点を通って前記近似直線に平行な補助直線上の、前記第4工程で取得した前記半導体装置の温度変化量におけるデータ点の前記第1変数を補正後の前記第1物理量として取得することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の試験方法。 - 前記半導体装置が形成された半導体基板を載置するステージと、
前記ステージに前記半導体基板の一方の主面が接触した状態で、前記半導体基板の他方の主面から前記半導体装置に前記所定条件で電圧を印加するまたは電流を流す金属接触子と、
を備えた試験装置を用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の半導体装置の試験方法。 - 前記ダイオードは、前記半導体装置と同一の前記半導体基板に形成されていることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の試験方法。
- 前記半導体装置は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタであり、
前記ダイオードは、前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのコレクタ領域とドリフト領域とのpn接合で形成された寄生ダイオードであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の半導体装置の試験方法。 - 前記半導体装置は、前記ダイオードを兼ねることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の半導体装置の試験方法。
- 前記第2物理量は、前記ダイオードの順方向電圧であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の半導体装置の試験方法。
- 前記半導体装置は、金属−酸化膜−半導体の3層構造からなる絶縁ゲートを備えた絶縁ゲート型半導体装置であり、
前記第2物理量は、前記半導体装置のゲートしきい値電圧であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の半導体装置の試験方法。 - 前記第1物理量は、前記半導体装置のオン電圧であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載の半導体装置の試験方法。
- 前記第1物理量は、前記半導体装置の漏れ電流であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載の半導体装置の試験方法。
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