JP6051831B2 - Evaluation device - Google Patents

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貴也 野口
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肇 秋山
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Description

本発明は、例えば半導体ウエハ又は半導体チップなどの半導体装置の電気的特性の評価に用いる評価装置に関する。   The present invention relates to an evaluation apparatus used for evaluating electrical characteristics of a semiconductor device such as a semiconductor wafer or a semiconductor chip.

コンタクトプローブを半導体装置に接触させて半導体装置の電気的特性を評価することがある。その際、例えばコンタクトプローブと半導体装置の間で放電が生じることがある。放電が生じた半導体装置は確実に捕捉し市場に流出しないようにする必要がある。特許文献1、2には放電の発生を検出する技術が開示されている。   A contact probe may be brought into contact with the semiconductor device to evaluate the electrical characteristics of the semiconductor device. At that time, for example, a discharge may occur between the contact probe and the semiconductor device. It is necessary to securely capture the semiconductor device in which discharge has occurred and prevent it from flowing into the market. Patent Documents 1 and 2 disclose techniques for detecting the occurrence of discharge.

特許文献1には、半導体モジュールの内部にて発生するノイズと放電を半導体素子モジュール表面に取付けたアコースティックエミッションセンサを用いて部分放電に伴う音を測定することで判別し、放電を検出する技術が開示されている。特許文献2には、電流検出手段にて放電電流を検出する技術が開示されている。   Patent Document 1 discloses a technique for detecting a discharge by determining noise and discharge generated inside a semiconductor module by measuring sound accompanying partial discharge using an acoustic emission sensor attached to the surface of the semiconductor element module. It is disclosed. Patent Document 2 discloses a technique for detecting a discharge current by current detection means.

特開2003−130925号公報JP 2003-130925 A 特開2002−22793号公報JP 2002-22793 A

半導体装置の電気的特性の評価中に放電が生じると半導体装置を劣化させるおそれがある。従って評価中の放電を確実に検出する必要がある。しかも放電の検出はできるだけ容易な方法で行うことが好ましい。   If discharge occurs during the evaluation of the electrical characteristics of the semiconductor device, the semiconductor device may be deteriorated. Therefore, it is necessary to reliably detect the discharge being evaluated. In addition, it is preferable to detect the discharge by an easy method.

特許文献1に開示の技術は放電に伴う音の測定が必要となる。しかしながら、ウエハやチップ状態の半導体装置の評価では放電に伴う音を測定することは困難である。また、特許文献2に開示の技術は、複雑な回路を要する問題と外来ノイズにより検出精度が低下する問題があった。   The technique disclosed in Patent Document 1 requires measurement of sound accompanying discharge. However, it is difficult to measure sound accompanying discharge in evaluation of a semiconductor device in a wafer or chip state. In addition, the technique disclosed in Patent Document 2 has a problem that requires a complicated circuit and a problem that detection accuracy is reduced due to external noise.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、容易に放電を検出できる評価装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an evaluation apparatus that can easily detect a discharge.

発明に係る評価装置は、半導体装置に電圧及び電流を印加し、該半導体装置の電気的特性を評価する評価部と、該半導体装置に印加された電圧又は電流を検出し、該電圧又は電流の変化から放電の発生を検出したときに放電通知信号を発する放電検出部と、該放電検出部から該放電通知信号を受けたときに該評価部による評価を停止させる制御部と、放電のあった該半導体装置を特定する情報を記憶する記憶部と、を備え、該放電検出部は、該電圧又は電流を検出する検出部と、該電圧又は電流を上昇させる過程で予め定められた第1設定時間を超えても該電圧又は電流が予め定められた第1設定値に達しないとき、又は該電圧又は電流を下降させる過程で予め定められた第2設定時間を超えても該電圧又は電流が予め定められた第2設定値に達しないときに、該制御部へ該放電通知信号を発する第2比較部と、を備えたことを特徴とする。


Evaluation device Ru engaged to the invention, the voltage and current applied to the semiconductor device, and detection and evaluation unit for evaluating the electric characteristics of the semiconductor device, the applied voltage or current to the semiconductor device, the voltage Or a discharge detector that emits a discharge notification signal when the occurrence of discharge is detected from a change in current, and a controller that stops evaluation by the evaluation unit when the discharge notification signal is received from the discharge detector; A storage unit that stores information for identifying the semiconductor device, and the discharge detection unit is predetermined in a process of increasing the voltage or current, and a detection unit that detects the voltage or current When the voltage or current does not reach the predetermined first set value even after the first set time is exceeded, or when the voltage or current exceeds the second set time set in the process of decreasing the voltage or current, Or a second setting with a predetermined current When not reached, characterized by comprising a second comparison unit for emitting said discharge notification signal to the control unit.


本発明によれば、容易に放電を検出できる。   According to the present invention, discharge can be easily detected.

本発明の実施の形態1に係る評価装置の図である。It is a figure of the evaluation apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. コンタクトプローブの正面図である。It is a front view of a contact probe. 本発明の実施の形態1に係る評価装置による放電検出動作等を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows discharge detection operation | movement etc. by the evaluation apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 高電圧での評価のために半導体装置に印加した電圧の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the voltage applied to the semiconductor device for evaluation in a high voltage. 電圧上昇中に放電が発生したときの印加電圧の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the applied voltage when discharge generate | occur | produces during a voltage rise. 微分値の推移の例を示す図である。It is a figure which shows the example of transition of a differential value. 半導体装置に印加する電圧の下降過程での放電を示す図である。It is a figure which shows the discharge in the fall process of the voltage applied to a semiconductor device. 本発明の実施の形態2に係る評価装置の図である。It is a figure of the evaluation apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 電圧を上昇させる過程で、第1設定時間を超えても電圧が第1設定値に達しなかった場合の波形を示す図である。It is a figure which shows a waveform when a voltage does not reach a 1st setting value even if it exceeds 1st setting time in the process of raising a voltage. 本発明の実施の形態1の放電検出部と実施の形態2の放電検出部を併用する評価装置の図である。It is a figure of the evaluation apparatus which uses together the discharge detection part of Embodiment 1 and the discharge detection part of Embodiment 2 of this invention.

本発明の実施の形態に係る評価装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。   An evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and repeated description may be omitted.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る評価装置の図である。本発明の実施の形態1に係る評価装置はチャックステージ10を備えている。チャックステージ10は半導体装置11を真空吸着する。半導体装置11の上面にはエミッタ電極11aが形成され、下面にはチャックステージ10と接するコレクタ電極11bが形成されている。半導体装置11はエミッタ電極11aとコレクタ電極11bの間で電流を流す縦型構造のIGBTで形成されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram of an evaluation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The evaluation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention includes a chuck stage 10. The chuck stage 10 vacuum-sucks the semiconductor device 11. An emitter electrode 11 a is formed on the upper surface of the semiconductor device 11, and a collector electrode 11 b in contact with the chuck stage 10 is formed on the lower surface. The semiconductor device 11 is formed of an IGBT having a vertical structure that allows current to flow between the emitter electrode 11a and the collector electrode 11b.

チャックステージ10の上方には絶縁基体12が配置されている。絶縁基体12にはコンタクトプローブ14が固定されている。コンタクトプローブ14は半導体装置11に大電流を印加できるように複数形成されている。コンタクトプローブ14は、例えば絶縁基体12上の金属板により、絶縁基体12に固定された接続部16と電気的に接続されている。   An insulating substrate 12 is disposed above the chuck stage 10. A contact probe 14 is fixed to the insulating base 12. A plurality of contact probes 14 are formed so that a large current can be applied to the semiconductor device 11. The contact probe 14 is electrically connected to a connection portion 16 fixed to the insulating base 12 by, for example, a metal plate on the insulating base 12.

ここで、コンタクトプローブ14について詳細に説明する。図2は、コンタクトプローブ14の正面図である。コンタクトプローブ14は、絶縁基体12に固定される本体部14aを備えている。本体部14aの下方には伸縮部14bが接続されている。伸縮部14bは内部にスプリング等が組み込まれ長手方向に伸縮できるようになっている。伸縮部14bの下方にはコンタクト部14cが接続されている。コンタクト部14cの先端は丸みを帯びた形状となっており、この先端が半導体装置のエミッタ電極11aに当たる。   Here, the contact probe 14 will be described in detail. FIG. 2 is a front view of the contact probe 14. The contact probe 14 includes a main body 14 a that is fixed to the insulating base 12. A telescopic portion 14b is connected to the lower portion of the main body portion 14a. The expansion / contraction part 14b has a spring or the like incorporated therein so that it can expand and contract in the longitudinal direction. A contact portion 14c is connected to the lower side of the extendable portion 14b. The tip of the contact portion 14c has a rounded shape, and this tip hits the emitter electrode 11a of the semiconductor device.

本体部14aの上方にはコンタクトプローブ14の電気的接続のための接続部14dが接続されている。コンタクトプローブ14は、例えば銅、タングステン、又はレニウムタングステン等の導電性を有する材料で形成されている。コンタクト部14cの導電性及び耐久性を高めるために、コンタクト部14cに金、パラジウム、タンタル、又はプラチナ等で被覆することが好ましい。コンタクトプローブ14は図2Aの初期状態から徐々にエミッタ電極11aに近づけられコンタクト部14cがエミッタ電極11aに接触する(図2B参照)。さらに、コンタクトプローブ14をエミッタ電極11a方向に押圧すると伸縮部14bが縮みコンタクト部14cとエミッタ電極11aが十分な力で接触する。   A connection portion 14d for electrical connection of the contact probe 14 is connected above the main body portion 14a. The contact probe 14 is formed of a conductive material such as copper, tungsten, or rhenium tungsten. In order to increase the conductivity and durability of the contact portion 14c, it is preferable to coat the contact portion 14c with gold, palladium, tantalum, platinum, or the like. The contact probe 14 is gradually brought closer to the emitter electrode 11a from the initial state of FIG. 2A, and the contact portion 14c contacts the emitter electrode 11a (see FIG. 2B). Further, when the contact probe 14 is pressed in the direction of the emitter electrode 11a, the expansion / contraction part 14b contracts and the contact part 14c and the emitter electrode 11a come into contact with each other with a sufficient force.

図1の説明に戻る。絶縁基体12、コンタクトプローブ14、及び接続部16はまとめてプローブカード18と称する。プローブカード18は、絶縁基体12を掴むことができるように形成されたアーム20により任意の方向へ移動できるようになっている。   Returning to the description of FIG. The insulating base 12, the contact probe 14, and the connection portion 16 are collectively referred to as a probe card 18. The probe card 18 can be moved in an arbitrary direction by an arm 20 formed so as to be able to grip the insulating base 12.

接続部16には信号線30の一端が接続されている。信号線30の他端はコントローラ32に接続されている。コントローラ32は、半導体装置11の電気的特性の評価のために半導体装置11に電圧及び電流を印加するものである。チャックステージ10の側面には接続部34が設けられている。接続部34はチャックステージ10を介して半導体装置11のコレクタ電極11bと電気的に接続される。接続部34には信号線36の一端が接続されている。信号線36の他端はコントローラ32に接続されている。   One end of a signal line 30 is connected to the connection unit 16. The other end of the signal line 30 is connected to the controller 32. The controller 32 applies voltage and current to the semiconductor device 11 in order to evaluate the electrical characteristics of the semiconductor device 11. A connection portion 34 is provided on the side surface of the chuck stage 10. The connecting portion 34 is electrically connected to the collector electrode 11 b of the semiconductor device 11 through the chuck stage 10. One end of a signal line 36 is connected to the connection portion 34. The other end of the signal line 36 is connected to the controller 32.

コントローラ32は、信号線30と接続部16を介してコンタクトプローブ14に電気的に接続され、かつ信号線36と接続部34を介してチャックステージ10に電気的に接続されている。半導体装置11の電気的特性を評価する際は、コンタクトプローブ14をエミッタ電極11aに当て、コレクタ電極11bをチャックステージ10に接触させる。コントローラ32と半導体装置11とを電気的に接続するものである、チャックステージ10、絶縁基体12、コンタクトプローブ14、接続部16、34、及び信号線30、36をまとめて測定器具と称する。   The controller 32 is electrically connected to the contact probe 14 via the signal line 30 and the connection portion 16, and is electrically connected to the chuck stage 10 via the signal line 36 and the connection portion 34. When evaluating the electrical characteristics of the semiconductor device 11, the contact probe 14 is applied to the emitter electrode 11 a and the collector electrode 11 b is brought into contact with the chuck stage 10. The chuck stage 10, the insulating base 12, the contact probe 14, the connection parts 16 and 34, and the signal lines 30 and 36 that electrically connect the controller 32 and the semiconductor device 11 are collectively referred to as a measuring instrument.

コントローラ32は、評価部32aと制御部32bを備えている。評価部32aは、測定器具を介して半導体装置11に電圧及び電流を印加し、半導体装置11の電気的特性を評価する部分である。制御部32bは評価部32aによる評価を停止させる部分である。   The controller 32 includes an evaluation unit 32a and a control unit 32b. The evaluation unit 32a is a part that applies a voltage and a current to the semiconductor device 11 via the measuring instrument and evaluates the electrical characteristics of the semiconductor device 11. The control part 32b is a part which stops the evaluation by the evaluation part 32a.

コントローラ32には放電検出部42が接続されている。放電検出部42は、半導体装置11に印加された電圧又は電流を検出し、当該電圧又は電流の変化から放電の発生を検出する部分である。放電検出部42は、放電を検出したときには、放電通知信号をコントローラ32の制御部32bへ発する。   A discharge detector 42 is connected to the controller 32. The discharge detection unit 42 is a part that detects a voltage or current applied to the semiconductor device 11 and detects occurrence of discharge from a change in the voltage or current. When the discharge detector 42 detects a discharge, the discharge detector 42 issues a discharge notification signal to the controller 32b of the controller 32.

放電検出部42について具体的に説明する。放電検出部42は、微分値算出部42aと第1比較部42bとを有している。微分値算出部42aは、半導体装置11に印加した電圧又は電流の値を検出しこれを時間微分した微分値を算出する部分である。第1比較部42bは、微分値算出部42aで算出した微分値と予め定められた閾値を比較し、微分値が閾値を超えたときに制御部32bへ放電通知信号を発する。放電検出部42の機能は、例えばオシロスコープの波形検出機能を利用することで実現できる。また、オシロスコープではなく、デジタイザーとピークホールド回路等を組み合わせたものを利用しても良い。   The discharge detector 42 will be specifically described. The discharge detection unit 42 includes a differential value calculation unit 42a and a first comparison unit 42b. The differential value calculation unit 42a is a part that detects the value of the voltage or current applied to the semiconductor device 11 and calculates a differential value obtained by time-differentiating it. The first comparison unit 42b compares the differential value calculated by the differential value calculation unit 42a with a predetermined threshold value, and issues a discharge notification signal to the control unit 32b when the differential value exceeds the threshold value. The function of the discharge detector 42 can be realized by using, for example, a waveform detection function of an oscilloscope. Further, instead of an oscilloscope, a combination of a digitizer and a peak hold circuit may be used.

制御部32bが第1比較部42bから放電通知信号を受けたとき、制御部32bは評価部32aによる評価を停止させる。コントローラ32と放電検出部42には記憶部44が接続されている。記憶部44には、半導体装置11の評価項目毎の閾値が記憶させられている。前述の第1比較部42bでは、記憶部44に記憶された閾値を用いる。また、記憶部44は放電のあった半導体装置11を特定する情報を記憶する。   When the control unit 32b receives the discharge notification signal from the first comparison unit 42b, the control unit 32b stops the evaluation by the evaluation unit 32a. A storage unit 44 is connected to the controller 32 and the discharge detection unit 42. The storage unit 44 stores a threshold for each evaluation item of the semiconductor device 11. In the first comparison unit 42b described above, the threshold value stored in the storage unit 44 is used. The storage unit 44 stores information for specifying the semiconductor device 11 that has been discharged.

本発明の実施の形態1に係る評価装置の動作について説明する。図3は、本発明の実施の形態1に係る評価装置による放電検出動作等を示すフローチャートである。まず、半導体装置11をチャックステージ10にのせる(ステップ100)。次いで、平行になるように位置を調整した複数のコンタクトプローブ14のコンタクト部14cを半導体装置11のエミッタ電極11aに接触させる(ステップ102)。ステップ102では図2に示したように伸縮部14bを縮ませてコンタクト部14cとエミッタ電極11aを接触させる。   The operation of the evaluation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a discharge detection operation and the like by the evaluation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. First, the semiconductor device 11 is placed on the chuck stage 10 (step 100). Next, the contact portions 14c of the plurality of contact probes 14 whose positions are adjusted to be parallel are brought into contact with the emitter electrode 11a of the semiconductor device 11 (step 102). In step 102, as shown in FIG. 2, the expandable portion 14b is contracted to bring the contact portion 14c into contact with the emitter electrode 11a.

ステップ102により、半導体装置11のエミッタ電極11aはコンタクトプローブ14、接続部16、及び信号線30を介してコントローラ32に接続される。また、半導体装置11のコレクタ電極11bはチャックステージ10、接続部34、及び信号線36を介してコントローラ32に接続される。   In step 102, the emitter electrode 11 a of the semiconductor device 11 is connected to the controller 32 via the contact probe 14, the connection unit 16, and the signal line 30. Further, the collector electrode 11 b of the semiconductor device 11 is connected to the controller 32 via the chuck stage 10, the connection portion 34, and the signal line 36.

次いで、コントローラ32の評価部32aから半導体装置11へ電圧及び電流を印加して半導体装置11の電気的特性を評価する(ステップ104)。通常は複数の評価項目について評価を実施する。ステップ104では、例えばコレクタエミッタ間飽和電圧(VCE(sat))を評価する。 Next, voltage and current are applied from the evaluation unit 32a of the controller 32 to the semiconductor device 11 to evaluate the electrical characteristics of the semiconductor device 11 (step 104). Usually, multiple evaluation items are evaluated. In step 104, for example, the collector-emitter saturation voltage (V CE (sat)) is evaluated.

CE(sat)の評価は半導体装置に数kVの高電圧を印加して行う。高電圧での評価を行うためには、半導体装置11に印加する電圧を徐々に上昇させて予め定めた電圧(高電圧)に到達するようにする。図4は、高電圧での評価のために半導体装置11に印加した電圧の波形を示す図である。図4に示すように時間軸に対して直線的に電圧が上昇していくのが理想的である。 V CE (sat) is evaluated by applying a high voltage of several kV to the semiconductor device. In order to perform evaluation at a high voltage, the voltage applied to the semiconductor device 11 is gradually increased so as to reach a predetermined voltage (high voltage). FIG. 4 is a diagram illustrating a waveform of a voltage applied to the semiconductor device 11 for evaluation at a high voltage. As shown in FIG. 4, it is ideal that the voltage rises linearly with respect to the time axis.

しかし、電圧上昇中に例えばコンタクトプローブ14と半導体装置11の間で放電が生じる場合がある。図5は、電圧上昇中に放電が発生したときの印加電圧の波形を示す図である。一時的な放電が起こったときは、A領域のように電圧の落ち込みが生じるがその後再び電圧の上昇過程に復帰する。しかし、継続的な放電が起こったときは、B領域のように電圧が落ち込み設定値まで電圧を高めることができなくなる。   However, discharge may occur between the contact probe 14 and the semiconductor device 11 during the voltage rise, for example. FIG. 5 is a diagram showing a waveform of an applied voltage when a discharge is generated while the voltage is rising. When a temporary discharge occurs, the voltage drops like the A region, but then returns to the voltage rising process again. However, when continuous discharge occurs, the voltage drops as in the B region, and the voltage cannot be increased to the set value.

ステップ104にて半導体装置11の印加電圧を上昇させている過程においては常に微分値算出部42aが微分値を算出する。微分値とは評価部32aにより半導体装置11に印加した電圧又は電流の値を時間微分した値である。ここではVCE(sat)を評価しているので、半導体装置11に印加した電圧の値から微分値を算出する。半導体装置11に印加した電圧の値から微分値を算出するか、半導体装置11に印加した電流の値から微分値を算出するかは、評価項目毎に適宜定める。 In the process of increasing the applied voltage of the semiconductor device 11 in step 104, the differential value calculation unit 42a always calculates the differential value. The differential value is a value obtained by time-differentiating the value of the voltage or current applied to the semiconductor device 11 by the evaluation unit 32a. Since V CE (sat) is evaluated here, the differential value is calculated from the value of the voltage applied to the semiconductor device 11. Whether to calculate the differential value from the value of the voltage applied to the semiconductor device 11 or to calculate the differential value from the value of the current applied to the semiconductor device 11 is appropriately determined for each evaluation item.

微分値が算出されると第1比較部42bは即座に微分値と予め定められた閾値を比較する(ステップ106)。第1比較部42bは、評価中の評価項目がVCE(sat)であることを評価部32aから把握(読み取り)した上で、記憶部44に記憶された閾値のうちVCE(sat)評価用の閾値を利用する。なお、この閾値はVCE(sat)評価において半導体装置の電圧を上昇させる過程で用いる閾値である。 When the differential value is calculated, the first comparison unit 42b immediately compares the differential value with a predetermined threshold value (step 106). The first comparison unit 42b grasps (reads) from the evaluation unit 32a that the evaluation item under evaluation is V CE (sat), and then evaluates V CE (sat) among the threshold values stored in the storage unit 44. Use the threshold for. This threshold is a threshold used in the process of increasing the voltage of the semiconductor device in the V CE (sat) evaluation.

第1比較部42bにて微分値が閾値を超えたと判断されれば、第1比較部42bは制御部32bへ放電通知信号を発する。放電通知信号を受けた制御部32bは評価部32aによる評価を停止させる(ステップ108)。このとき、記憶部44は、放電のあった半導体装置11を特定する情報を記憶する。この情報は例えば半導体装置11のIDである。後に、この情報に基づき放電の発生した半導体装置を廃棄する。   If the first comparison unit 42b determines that the differential value exceeds the threshold value, the first comparison unit 42b issues a discharge notification signal to the control unit 32b. The control unit 32b that has received the discharge notification signal stops the evaluation by the evaluation unit 32a (step 108). At this time, the storage unit 44 stores information that identifies the semiconductor device 11 that has been discharged. This information is, for example, the ID of the semiconductor device 11. Later, based on this information, the semiconductor device in which discharge has occurred is discarded.

図6は、微分値の推移の例を示す図である。図6のA領域、及びB領域は図5のA領域、及びB領域に対応する。一時的な放電でも継続的な放電でも微分値が閾値を超えるように閾値が設定されている。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the transition of the differential value. Area A and area B in FIG. 6 correspond to area A and area B in FIG. The threshold value is set so that the differential value exceeds the threshold value for both temporary discharge and continuous discharge.

他方、放電がなく微分値が閾値を超えないときは、半導体装置の昇圧を終えたかどうか放電検出部42が判断する(ステップ110)。昇圧を終えていない場合は放電検出を継続し、昇圧を終えた場合は放電検出を終了する。このように本発明の実施の形態1に係る評価装置によれば、微分値が閾値を超えたときに放電が起こったとみなして評価部32aによる評価を停止させる。   On the other hand, when there is no discharge and the differential value does not exceed the threshold value, the discharge detection unit 42 determines whether or not the boosting of the semiconductor device is finished (step 110). When the boosting is not finished, the discharge detection is continued, and when the boosting is finished, the discharge detection is finished. As described above, according to the evaluation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, when the differential value exceeds the threshold value, it is considered that the discharge has occurred, and the evaluation by the evaluation unit 32a is stopped.

なお、ここでは半導体装置に印加する電圧の上昇過程での放電について説明したが、一定の電圧を印加する過程(定常過程)及び電圧の下降過程においても放電が生じ得るためこれらの過程についても放電検出を行うことが望ましい。図7は、半導体装置に印加する電圧の下降過程での放電を示す図である。一時的な放電はC領域に示され、継続的な放電はD領域に示されている。なお、一定の電圧を印加する過程及び電圧の下降過程において放電検出する場合は、それらの過程に応じた閾値を記憶部44に記憶させておく。この場合評価項目毎に複数の閾値を記憶させておくことになる。   Although the discharge in the process of increasing the voltage applied to the semiconductor device has been described here, the discharge can occur in the process of applying a constant voltage (steady process) and in the process of decreasing the voltage. It is desirable to perform detection. FIG. 7 is a diagram illustrating discharge in the process of decreasing the voltage applied to the semiconductor device. A temporary discharge is shown in the C region and a continuous discharge is shown in the D region. In the case where discharge is detected in the process of applying a constant voltage and the process of decreasing the voltage, threshold values corresponding to those processes are stored in the storage unit 44. In this case, a plurality of threshold values are stored for each evaluation item.

本発明の実施の形態1に係る評価装置によれば、半導体装置11に印加した電圧の値の微分値を微分値算出部42aで算出し、第1比較部42bで微分値と閾値を比較することで放電を容易に検出できる。従って、放電の発生した半導体装置を確実に捕捉できる。さらに、放電発生後すぐに制御部32bで評価部32aによる評価を停止することでコンタクトプローブ14及びエミッタ電極11aの破損防止、並びに破損範囲の拡大防止ができる。   According to the evaluation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, the differential value of the value of the voltage applied to the semiconductor device 11 is calculated by the differential value calculation unit 42a, and the differential value and the threshold value are compared by the first comparison unit 42b. Thus, the discharge can be easily detected. Therefore, it is possible to reliably capture the semiconductor device in which discharge has occurred. Further, the evaluation by the evaluation unit 32a is stopped by the control unit 32b immediately after the occurrence of the discharge, so that the contact probe 14 and the emitter electrode 11a can be prevented from being damaged and the damage range can be prevented from being expanded.

放電のあった半導体装置を特定する情報を記憶部44で記憶するので、放電のあった半導体装置が出荷されることを防止できる。第1比較部42bは評価部32aから評価中の評価項目を把握した上で、記憶部44に記憶された閾値のうち評価中の評価項目に対応する閾値を微分値と比較する。従って、評価項目毎に適切な閾値を利用して放電の有無を検出できる。   Since the information specifying the semiconductor device that has been discharged is stored in the storage unit 44, it is possible to prevent the semiconductor device that has been discharged from being shipped. The first comparison unit 42b grasps the evaluation item under evaluation from the evaluation unit 32a, and then compares the threshold value corresponding to the evaluation item under evaluation among the threshold values stored in the storage unit 44 with the differential value. Therefore, it is possible to detect the presence or absence of discharge using an appropriate threshold value for each evaluation item.

図1から明らかなように、接続部16と接続部34で複数のコンタクトプローブ14を挟むように接続部16、34、及び複数のコンタクトプローブ14を配置した。従って、各コンタクトプローブについて、接続部16からコンタクトプローブを経由して接続部34に至る経路の長さを略一致させて各コンタクトプローブの電流密度を略一致させることができる。   As is clear from FIG. 1, the connection portions 16 and 34 and the plurality of contact probes 14 are arranged so that the plurality of contact probes 14 are sandwiched between the connection portion 16 and the connection portion 34. Therefore, for each contact probe, the length of the path from the connection portion 16 via the contact probe to the connection portion 34 can be made substantially the same, so that the current densities of the contact probes can be made almost the same.

評価対象となる半導体装置11は縦型構造のIGBTに限定されない。例えば、上面において電流の入出力を行う横型構造の半導体装置を評価対象としても良い。また、半導体装置11は、複数の半導体チップが形成されたウエハで良いし1つの半導体チップでも良い。半導体装置11に複数の半導体チップが形成されている場合、記憶部44で記憶する「放電のあった半導体装置11を特定する情報」は例えば半導体装置11の位置の座標である。   The semiconductor device 11 to be evaluated is not limited to an IGBT having a vertical structure. For example, a lateral structure semiconductor device that inputs and outputs current on the upper surface may be an evaluation target. Further, the semiconductor device 11 may be a wafer on which a plurality of semiconductor chips are formed or a single semiconductor chip. In the case where a plurality of semiconductor chips are formed in the semiconductor device 11, “information specifying the semiconductor device 11 that has been discharged” stored in the storage unit 44 is, for example, coordinates of the position of the semiconductor device 11.

測定器具は、半導体装置11の電気的特性を測定するものであれば図1に示す測定器具に限定されない。例えばカンチレバー式のコンタクトプローブを採用しても良い。また、積層プローブ又はワイヤープローブ等によって、コンタクトプローブの伸縮性を確保しても良い。   The measuring instrument is not limited to the measuring instrument shown in FIG. 1 as long as it measures the electrical characteristics of the semiconductor device 11. For example, a cantilever contact probe may be employed. Further, the stretchability of the contact probe may be ensured by a laminated probe or a wire probe.

チャックステージ10は半導体装置11を真空吸着又は静電吸着等させることで半導体装置を固定するものであれば特に限定されない。また、アーム20でプローブカード18を移動するのではなく、チャックステージ10を移動させても良い。なお、本発明の実施の形態1にて示した変形例は、以下の実施の形態に係る評価装置にも応用できる。   The chuck stage 10 is not particularly limited as long as the semiconductor device 11 is fixed by vacuum chucking or electrostatic chucking of the semiconductor device 11. Further, instead of moving the probe card 18 by the arm 20, the chuck stage 10 may be moved. The modification shown in the first embodiment of the present invention can also be applied to an evaluation apparatus according to the following embodiment.

実施の形態2.
本発明の実施の形態2に係る評価装置は、実施の形態1との共通点が多いので実施の形態1との相違点を中心に説明する。図8は、本発明の実施の形態2に係る評価装置の図である。放電検出部200は、検出部200aと第2比較部200bを備えている。
Embodiment 2. FIG.
Since the evaluation apparatus according to Embodiment 2 of the present invention has a lot in common with Embodiment 1, differences from Embodiment 1 will be mainly described. FIG. 8 is a diagram of an evaluation apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The discharge detection unit 200 includes a detection unit 200a and a second comparison unit 200b.

検出部200aは、半導体装置11に印加した電圧又は電流の値を検出する部分である。第2比較部200bは、半導体装置に印加する電圧又は電流の上昇過程又は下降過程において、「予め定められた時間」内に電圧又は電流が「予め定められた値」に達したかどうか検査する部分である。つまり、第2比較部200bは、電圧又は電流を上昇させる過程で予め定められた第1設定時間を超えても電圧又は電流が予め定められた第1設定値に達しないとき、又は電圧又は電流を下降させる過程で予め定められた第2設定時間を超えても電圧又は電流が予め定められた第2設定値に達しないときに、制御部32bへ放電通知信号を発する。   The detection unit 200 a is a part that detects the value of the voltage or current applied to the semiconductor device 11. The second comparison unit 200b inspects whether the voltage or current has reached the “predetermined value” within the “predetermined time” in the process of increasing or decreasing the voltage or current applied to the semiconductor device. Part. That is, the second comparison unit 200b determines whether the voltage or current does not reach the predetermined first set value even when the predetermined first set time is exceeded in the process of increasing the voltage or current, or the voltage or current When the voltage or current does not reach the predetermined second set value even if the predetermined second set time is exceeded in the process of lowering the voltage, a discharge notification signal is issued to the control unit 32b.

記憶部202は、評価項目毎の第1設定時間、第1設定値、第2設定時間、及び第2設定値を記憶している。第2比較部200bは、評価部32aから評価中の評価項目を把握し、評価中の評価項目に対応した第1設定時間、第1設定値、第2設定時間、及び第2設定値を記憶部202から抽出して上記の検査(放電検出)を実施する。   The storage unit 202 stores a first set time, a first set value, a second set time, and a second set value for each evaluation item. The second comparison unit 200b grasps the evaluation item under evaluation from the evaluation unit 32a, and stores the first set time, the first set value, the second set time, and the second set value corresponding to the evaluation item under evaluation. The above inspection (discharge detection) is performed by extracting from the unit 202.

図9は、電圧を上昇させる過程で、第1設定時間を超えても電圧が第1設定値に達しなかった場合の波形を示す図である。図9においてtpは第1設定時間を表す。Vpは第1設定値を表す。この場合、第1設定時間tpの範囲内で第1設定値Vpまで昇圧することを想定している。図9には、E領域で示される継続的な放電が起こったために、第1設定時間tp以内に第1設定値Vpまで昇圧できなかったことが示されている。第1設定時間tp以内に第1設定値Vpに達することができなかったので、第2比較部200bは制御部32bへ放電通知信号を発する。そして制御部32bが評価部32aによる評価を停止させる。   FIG. 9 is a diagram illustrating a waveform when the voltage does not reach the first set value even when the first set time is exceeded in the process of increasing the voltage. In FIG. 9, tp represents the first set time. Vp represents the first set value. In this case, it is assumed that the voltage is boosted to the first set value Vp within the range of the first set time tp. FIG. 9 shows that the voltage could not be boosted to the first set value Vp within the first set time tp because of the continuous discharge shown in the E region. Since the first set value Vp could not be reached within the first set time tp, the second comparison unit 200b issues a discharge notification signal to the control unit 32b. And the control part 32b stops evaluation by the evaluation part 32a.

電圧を下降させる過程については、電圧を上昇させる過程と同じであるので説明を省略する。評価項目によっては上記の電圧を電流に置き換えて放電検出を行うことができる。本発明の実施の形態2に係る評価装置によれば、特に放電が起こる可能性の高い電圧若しくは電流の上昇時、又は電圧若しくは電流の下降時における放電を確実に捕捉できる。   The process of decreasing the voltage is the same as the process of increasing the voltage, and thus the description thereof is omitted. Depending on the evaluation item, the discharge can be detected by replacing the voltage with a current. According to the evaluation apparatus according to the second embodiment of the present invention, it is possible to reliably capture the discharge when the voltage or current increases or the voltage or current decreases.

ところで、本発明の実施の形態2に係る評価装置に、実施の形態1に係る記憶部44と放電検出部42を追加しても良い。図10は、本発明の実施の形態1の放電検出部と実施の形態2の放電検出部を併用する評価装置の図である。この評価装置によれば、いずれか一方の放電検出部に不具合が生じても、他方の放電検出部にて確実に放電を捕捉できる。   By the way, the memory | storage part 44 and the discharge detection part 42 which concern on Embodiment 1 may be added to the evaluation apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. FIG. 10 is a diagram of an evaluation apparatus that uses both the discharge detection unit according to the first embodiment of the present invention and the discharge detection unit according to the second embodiment. According to this evaluation apparatus, even if any one of the discharge detection units has a problem, the other discharge detection unit can reliably capture the discharge.

本発明は、放電検出部が、半導体装置の評価中に半導体装置に印加された電圧又は電流を検出し、電圧又は電流の変化から放電の発生を検出するというものである。この特徴を失わない範囲で様々な変形が可能である。   According to the present invention, a discharge detection unit detects a voltage or current applied to a semiconductor device during evaluation of the semiconductor device, and detects occurrence of discharge from a change in voltage or current. Various modifications are possible as long as this characteristic is not lost.

10 チャックステージ、 11 半導体装置、 11a エミッタ電極、 11b コレクタ電極、 12 絶縁基体、 14 コンタクトプローブ、 16 接続部、 18 プローブカード、 20 アーム、 30 信号線、 32 コントローラ、 32a 評価部、 32b 制御部、 34 接続部、 36 信号線、 42 放電検出部、 42a 微分値算出部、 42b 第1比較部、 44,202 記憶部、 200 放電検出部、 200a 検出部、 200b 第2比較部   10 chuck stage, 11 semiconductor device, 11a emitter electrode, 11b collector electrode, 12 insulating base, 14 contact probe, 16 connection part, 18 probe card, 20 arm, 30 signal line, 32 controller, 32a evaluation part, 32b control part, 34 connection unit, 36 signal line, 42 discharge detection unit, 42a differential value calculation unit, 42b first comparison unit, 44,202 storage unit, 200 discharge detection unit, 200a detection unit, 200b second comparison unit

Claims (2)

半導体装置に電圧及び電流を印加し、前記半導体装置の電気的特性を評価する評価部と、  An evaluation unit that applies voltage and current to the semiconductor device and evaluates electrical characteristics of the semiconductor device;
前記半導体装置に印加された電圧又は電流を検出し、前記電圧又は電流の変化から放電の発生を検出したときに放電通知信号を発する放電検出部と、  A discharge detector for detecting a voltage or current applied to the semiconductor device and generating a discharge notification signal when the occurrence of discharge is detected from a change in the voltage or current;
前記放電検出部から前記放電通知信号を受けたときに前記評価部による評価を停止させる制御部と、  A control unit that stops the evaluation by the evaluation unit when the discharge notification signal is received from the discharge detection unit;
放電のあった前記半導体装置を特定する情報を記憶する記憶部と、を備え、  A storage unit that stores information for identifying the semiconductor device that has been discharged, and
前記放電検出部は、  The discharge detector is
前記電圧又は電流を検出する検出部と、  A detector for detecting the voltage or current;
前記電圧又は電流を上昇させる過程で予め定められた第1設定時間を超えても前記電圧又は電流が予め定められた第1設定値に達しないとき、又は前記電圧又は電流を下降させる過程で予め定められた第2設定時間を超えても前記電圧又は電流が予め定められた第2設定値に達しないときに、前記制御部へ前記放電通知信号を発する第2比較部と、を備えたことを特徴とする評価装置。  When the voltage or current does not reach a predetermined first set value even if a predetermined first set time is exceeded in the process of increasing the voltage or current, or in the process of decreasing the voltage or current A second comparison unit that issues the discharge notification signal to the control unit when the voltage or current does not reach a predetermined second set value even after a predetermined second set time. An evaluation apparatus characterized by.
前記記憶部は、評価項目毎の前記第1設定時間、前記第1設定値、前記第2設定時間、及び前記第2設定値を記憶し、  The storage unit stores the first set time, the first set value, the second set time, and the second set value for each evaluation item,
前記第2比較部は、前記評価部から評価中の評価項目を把握し、前記評価中の評価項目に対応する前記第1設定時間、前記第1設定値、前記第2設定時間、及び前記第2設定値を前記記憶部から抽出して用いることを特徴とする請求項1に記載の評価装置。  The second comparison unit grasps an evaluation item under evaluation from the evaluation unit, and the first set time, the first set value, the second set time, and the first corresponding to the evaluation item under evaluation 2. The evaluation apparatus according to claim 1, wherein two set values are extracted from the storage unit and used.
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