JP7215240B2 - 半導体装置の試験方法 - Google Patents

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Description

この発明は、半導体装置の試験方法に関する。
従来の半導体装置の試験方法について説明する。図１２，１３は、従来の半導体装置の試験装置の一部を模式的に示す断面図である。図１２，１３には、従来の半導体装置の試験装置１１０のステージ１０２付近の構造を示す。図１２，１３は、それぞれ下記特許文献１，２の図１０，１である。図１２に示すように、従来の半導体装置の試験方法では、半導体装置が形成された半導体チップ１０１を、裏面が試験装置１１０のステージ１０２側になるように当該ステージ１０２上に載置する。
そして、ステージ１０２を垂直に上方に移動させ、半導体チップ１０１のおもて面に設けられた主電極（不図示）およびゲート電極（不図示）をそれぞれ、ステージ１０２の上方に位置する金属接触子であるプローブ針１０３，１０３’に所定圧力で押し付けて接触させることで電気的に接続する。その後、プローブ針１０３，１０３’を介して、半導体チップ１０１の主電極およびゲート電極にそれぞれ所定条件で電圧を印加するまたは電流を流すことで、半導体装置の電気的特性を測定する（例えば、下記特許文献１，２参照。）。
また、下記特許文献１，２には、半導体装置の別の試験方法として、試験装置１１０’の金属接触子を、プローブ針１０３に代えて、金属繊維を不織布状に結合させることで形成された電極パッド１１１を用いる方法が開示されている（図１３）。具体的には、図１３に示す従来の半導体装置の試験方法では、試験装置１１０’のステージ１０２上の第１電極パッド１１１に半導体チップ１０１を載置して、半導体チップ１０１の裏面に設けられた主電極（不図示）を第１電極パッド１１１に接触させて電気的に接続する。
そして、ステージ１０２を垂直に上方に移動させ、半導体チップ１０１のおもて面に設けられた主電極（不図示）およびゲート電極（不図示）をそれぞれ、ステージ１０２の上方に位置する第２電極パッド１１２およびプローブ針１０３’に所定圧力で押し付けて接触させることで電気的に接続する。第１，２電極パッド１１１，１１２およびプローブ針１０３’を介して、半導体チップの主電極およびゲート電極にそれぞれ所定条件で電圧を印加するまたは電流を流すことで、半導体装置の電気的特性を測定する。
試験装置１１０’の第１，２電極パッド１１１，１１２は、金属繊維を不織布状にして形成された電極パッドである。これによって、半導体チップ１０１の主電極と試験装置１１０’の第１，２電極パッド１１１，１１２との接触面積が増えるため、半導体チップ１０１の主電極と試験装置１１０’の第１，２電極パッド１１１，１１２との接触抵抗が低減される。これにより、半導体チップ１０１の主電極に大電流を流す試験において、接触抵抗に大電流が流れることで発生するジュール熱を抑制することができる。
また、試験装置１１０’の第１，２電極パッド１１１，１１２を、金属繊維を不織布状にした電極パッドとすることで、当該第１，２電極パッド１１１，１１２および半導体チップ１０１の主電極へのダメージが軽減される。また、第１，２電極パッド１１１，１１２へのダメージが軽減されることで、試験装置１１０’のメンテナンス回数が低減され、連続試験が可能である。符号１０４はプローブ針１０３，１０３’や第２電極パッド１１２を固定するアッシーである。符号１０５はアッシー１０４を取り付ける部材である。
また、従来の半導体装置の別の試験方法として、半導体装置の電流電圧特性の測定結果に自己比熱効果による特性劣化（電流量低下や熱変動）を加味して、自己比熱効果のない状態の真の電流電圧特性を取得し、当該真の電流電圧特性を用いて、半導体装置のＳＰＩＣＥ（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍ ｗｉｔｈ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｅｍｐｈａｓｉｓ）パラメータである不純物領域の寄生抵抗を抽出する方法が提案されている（例えば、下記特許文献３参照。）。
特開２０１１－１７４９４６号公報 特開２００６－３３７２４７号公報 特開２００６－２３４４０３号公報
図１３に示す従来の試験装置１１０’では、上述したように半導体チップ１０１の裏面に設けられた主電極（以下、裏面電極とする）がステージ１０２の第１電極パッド１１１に接触する。このため、図１２に示す従来の試験装置１１０を用いる場合と比べて、半導体チップ１０１の裏面電極と試験装置１１０’のステージ１０２との間の接触抵抗が低減される。これにより、半導体チップ１０１の裏面電極と試験装置１１０’のステージ１０２との間の接触熱抵抗も低減されていると推測される。
しかしながら、上記特許文献１，２には、半導体チップ１０１の裏面電極と試験装置１１０’のステージ１０２との間の接触抵抗に起因する発熱および接触熱抵抗による悪影響について言及されていない。接触熱抵抗とは、２つの物体間の界面（接触面）に生じる熱抵抗である。２つの物体間で接触熱抵抗が大きくなると、当該物体間での熱流の移動が起きにくくなる。このため、半導体チップ１０１の裏面電極と試験装置１１０’のステージ１０２との間の接触熱抵抗が大きくなると、半導体チップ１０１の放熱性が悪くなる。
半導体チップ１０１の放熱性は、半導体チップ１０１の裏面電極と試験装置１１０’のステージ１０２との間の接触熱抵抗が大きいほど悪くなる。半導体装置に大電流を流して行う例えばオン電圧測定等の試験では、測定電流が大きくなるにつれて、半導体装置の自己発熱による半導体チップ１０１の温度上昇が大きくなるため、半導体チップ１０１の放熱性の悪化による測定結果への影響が無視できなくなる。したがって、半導体チップ１０１ごとに、当該接触熱抵抗のばらつきによる測定ばらつきが大きくなる虞がある。
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、半導体装置の電気的特性の測定精度を向上させることができる半導体装置の試験方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置の試験方法は、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、次の特徴を有する。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工程を行う。
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工程を行う。
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工程を行う。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工程を行う。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工程を行う。前記ダイオードは、前記半導体装置に流れる電流を順方向電流とする。前記第１物理量は、前記半導体装置の電気的特性にかかる物理量である。前記第２物理量は、前記半導体装置または前記ダイオードの電気的特性にかかる物理量である。
また、この発明にかかる半導体装置の試験方法は、上述した発明において、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。
また、この発明にかかる半導体装置の試験方法は、上述した発明において、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る。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。
また、この発明にかかる半導体装置の試験方法は、上述した発明において、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。
また、この発明にかかる半導体装置の試験方法は、上述した発明において、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。
また、この発明にかかる半導体装置の試験方法は、上述した発明において、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る。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。また、この発明にかかる半導体装置の試験方法は、上述した発明において、前記半導体装置は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタである。前記ダイオードは、前記絶縁ゲート型電界効果トランジスタのベース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。
また、この発明にかかる半導体装置の試験方法は、上述した発明において、前記半導体装置自身が前記ダイオードであることを特徴とする。
また、この発明にかかる半導体装置の試験方法は、上述した発明において、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。
また、この発明にかかる半導体装置の試験方法は、上述した発明において、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る。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。
また、この発明にかかる半導体装置の試験方法は、上述した発明において、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。
また、この発明にかかる半導体装置の試験方法は、上述した発明において、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。
本発明にかかる半導体装置の試験方法によれば、半導体装置の電気的特性（オン電圧特性や漏れ電流特性）の測定精度を向上させることができるという効果を奏する。
実施の形態１にかかる半導体装置の試験方法の概要を示すフローチャートである。 実施の形態１にかかる半導体装置のオン電圧および温度の経時変化を示す特性図である。 温度測定用ダイオードの順方向電圧の温度依存性を示す特性図である。 実施の形態１にかかる半導体装置のゲートしきい値電圧の温度依存性を示す特性図である。 実施の形態１にかかる半導体装置の補正前のオン電圧の温度変化量依存性を示す特性図である。 実施の形態１にかかる半導体装置の補正後のオン電圧の温度変化量依存性を示す特性図である。 実施の形態１にかかる半導体装置のオン電圧の補正方法を説明する説明図である。 実施の形態１にかかる半導体装置の補正前および補正後のオン電圧の正規分布を示す特性図である。 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。 実施の形態２にかかる半導体装置の補正前の漏れ電流の温度変化量依存性を示す特性図である。 実施の形態２にかかる半導体装置の補正前および補正後の漏れ電流の正規分布を示す特性図である。 従来の半導体装置の試験装置の一部を模式的に示す断面図である。 従来の半導体装置の試験装置の一部を模式的に示す断面図である。
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体装置の試験方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。本明細書および添付図面においては、ｎまたはｐを冠記した層や領域では、それぞれ電子または正孔が多数キャリアであることを意味する。また、ｎやｐに付す＋および－は、それぞれそれが付されていない層や領域よりも高不純物濃度および低不純物濃度であることを意味する。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
（概要）
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。
そこで、一般的な試験装置を用いて測定された半導体装置の電気的特性のばらつきから、半導体装置の自己発熱による測定ばらつきを除去して、測定された半導体装置の電気的特性（実測値）を、所定の温度変化量における半導体装置の電気的特性に補正する。このとき、半導体装置の温度に依存して変化する物理量と半導体装置の温度との関係に基づいて実測値を補正することで、半導体チップごとの測定ばらつきを抑制することができ、半導体装置の電気的特性の測定精度を向上させることができることを見出した。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
（実施の形態１）
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。
実施の形態１にかかる半導体装置の試験方法について、図１～６，１２，１３を参照しながら説明する。図１は、実施の形態１にかかる半導体装置の試験方法の概要を示すフローチャートである。図２は、実施の形態１にかかる半導体装置のオン電圧および温度の経時変化を示す特性図である。図２には、実施の形態１にかかる半導体装置のオン電圧Ｖｏｎの経時変化（上段）、温度測定用ダイオード（温度センスダイオード）の順方向電圧Ｖｆ（中段）および実施の形態１にかかる半導体装置の温度Ｔｊ（下段）の経時変化を示す。
図３は、温度測定用ダイオードの順方向電圧Ｖｆの温度依存性を示す特性図である。図４は、実施の形態１にかかる半導体装置のゲートしきい値電圧の温度依存性を示す特性図である。図３，４の横軸は、実施の形態１にかかる半導体装置の温度（半導体チップ１０１の温度）Ｔｊである。実施の形態１にかかる半導体装置の温度Ｔｊは、温度測定用ダイオードによって測定される。図３，４の縦軸は、それぞれ温度測定用ダイオードの順方向電圧Ｖｆおよび実施の形態１にかかる半導体装置のゲートしきい値電圧Ｖｔｈである。
図５，６は、それぞれ、実施の形態１にかかる半導体装置の補正前後のオン電圧の温度変化量依存性を示す特性図である。図５の横軸および縦軸は、それぞれ実施の形態１にかかる半導体装置の温度変化量ΔＴｊおよび補正前のオン電圧Ｖｏｎである。図５は実施の形態１にかかる半導体装置のオン電圧Ｖｏｎの実測値である。図６の横軸および縦軸は、それぞれ実施の形態１にかかる半導体装置の温度変化量ΔＴｊおよび補正後のオン電圧Ｖｏｎ’である。図６は、図５に示す実施の形態１にかかる半導体装置のオン電圧Ｖｏｎの実測値を所定の温度変化量ΔＴｊに基づいて補正したものである。
実施の形態１にかかる半導体装置の試験方法には、従来技術と同じ一般的な半導体チップ１０１および一般的な試験装置１１０，１１０’（図１２，１３）を使用可能であるため、これら半導体チップ１０１および試験装置１１０，１１０’の構成についての説明は省略する。ここでは、実施の形態１にかかる半導体装置を半導体チップ１０１に形成された縦型のＭＯＳゲート型半導体装置とし、後述するステップＳ１～Ｓ４において試験装置１１０（図１２）を用いて半導体チップ１０１の諸特性を取得して、ＭＯＳゲート型半導体装置の温度Ｔｊに依存して変化するオン電圧Ｖｏｎ（第１物理量）を補正する場合を説明する。
半導体チップ１０１に設けられた主電極（裏面電極）は試験装置１１０の金属製のステージ１０２に接続され、半導体チップ１０１のおもて面に設けられた主電極（以下、おもて面電極とする）およびゲート電極はそれぞれ異なるプローブ針１０３，１０３’に接続される。プローブ針１０３，１０３’を介して半導体チップ１０１の主電極およびゲート電極に所定条件で電圧を印加するまたは電流を流すことで、後述するステップＳ１～Ｓ４において説明する諸特性を取得する。このときに、試験装置１１０のステージ１０２と半導体チップ１０１との間の接触熱抵抗等に起因して半導体チップ１０１に熱がこもる。
まず、ＭＯＳゲート型半導体装置の温度Ｔｊと温度測定用ダイオードの順方向電圧Ｖｆとの第１関係式を予め取得する（ステップＳ１：第１工程）。ステップＳ１の処理においては、製品としての半導体チップ１０１（または半導体チップ１０１と同じ構成の他の半導体チップを用いてもよい。以下、単に、半導体チップ１０１とする）を加熱し、ＭＯＳゲート型半導体装置の所定の温度Ｔｊを温度測定用ダイオードによって測定し、かつ当該所定の温度Ｔｊの測定時における温度測定用ダイオードの順方向電圧Ｖｆを測定することを複数回行う。
ＭＯＳゲート型半導体装置の温度Ｔｊと、温度測定用ダイオードの順方向電圧Ｖｆと、を変数とする測定点を複数取得し、取得したすべての測定点の集合（以下、測定点群とする）を用いて、例えば最小二乗法により、ＭＯＳゲート型半導体装置の温度Ｔｊおよび温度測定用ダイオードの順方向電圧Ｖｆの２つを変数とする近似直線（第１関係式）を算出する（図３）。この近似直線は、傾きをＡとし、切片をＢとしたときに、下記（１）式であらわされる一次関数である。
Ｖｆ＝Ａ×Ｔｊ＋Ｂ ・・・（１）
温度測定用ダイオードは、例えば、ＭＯＳゲート型半導体装置と同一の半導体チップ１０１に搭載される。温度測定用ダイオードは、ダイオードの温度特性を利用してＭＯＳゲート型半導体装置の温度Ｔｊを検出する機能を有する。温度測定用ダイオードの順方向電圧Ｖｆに代えて、ＭＯＳゲート型半導体装置の温度Ｔｊに依存して変化する他の物理量を測定し、ＭＯＳゲート型半導体装置の温度Ｔｊおよび当該他の物理量を変数とする近似直線を算出してもよい。
ＭＯＳゲート型半導体装置の温度Ｔｊおよび当該他の物理量を変数とする近似直線を算出することで、半導体チップ１０１に温度測定用ダイオードが搭載されていない場合においても本発明を適用可能である。当該他の物理量が例えばＭＯＳゲート型半導体装置のゲートしきい値電圧Ｖｔｈである場合、第１関係式は、傾きをＣとし、切片をＤとした下記（２）式であらわされる（図４）。
Ｖｔｈ＝Ｃ×Ｔｊ＋Ｄ ・・・（２）
実施の形態１にかかる半導体装置の他に、実施の形態１にかかる半導体装置の温度Ｔｊを測定するための温度測定用ダイオードを半導体チップ１０１に配置することで、実施の形態１にかかる半導体装置のオン・オフ動作に対する応答速度よく、実施の形態１にかかる半導体装置の温度Ｔｊを測定可能である。実施の形態１にかかる半導体装置がＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）である場合、ｐ+型コレクタ領域とｎ-型ドリフト領域とのｐｎ接合で形成された寄生ダイオードを温度測定用ダイオードとして用いてもよい。
また、実施の形態１にかかる半導体装置がＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：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ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）である場合、ＭＯＳＦＥＴのｐ型ベース領域とｎ-型ドリフト領域とのｐｎ接合で形成された寄生ダイオードを温度測定用ダイオードとして用いてもよい。実施の形態１にかかる半導体装置がダイオードである場合、当該ダイオード自身の温度特性を利用して、実施の形態１にかかる半導体装置の温度Ｔｊおよび順方向電圧Ｖｆを測定してもよい。
このように、ＭＯＳゲート型半導体装置の寄生ダイオードを温度測定用ダイオードとして用いる場合や、ダイオード自身の温度特性を利用する場合、実施の形態１にかかる半導体装置の他に、温度測定用ダイオードを半導体チップ１０１に配置した場合と比べて低い電流値（例えば電流の立ち上がり直後の電流値）で実施の形態１にかかる半導体装置の温度Ｔｊおよび順方向電圧Ｖｆを測定することがよい。これにより、実施の形態１にかかる半導体装置の温度Ｔｊおよび順方向電圧Ｖｆを測定する際に、実施の形態１にかかる半導体装置の電圧－電流（Ｖ－Ｉ）特性の影響を受けにくい。
次に、ＭＯＳゲート型半導体装置のオン電圧Ｖｏｎと、ＭＯＳゲート型半導体装置のオン前の温度Ｔｊ１と、ＭＯＳゲート型半導体装置のオフ後の温度Ｔｊ２と、を測定する。そして、ＭＯＳゲート型半導体装置のオン電圧Ｖｏｎと、ＭＯＳゲート型半導体装置のオン前の温度Ｔｊ１とオフ後の温度Ｔｊ２との差分（温度上昇：以下、温度変化量とする）ΔＴｊと、の関係を示す第２関係式として後述する近似直線２０を予め取得する（ステップＳ２：第２工程）。
具体的には、ステップＳ２の処理においては、ＭＯＳゲート型半導体装置のオン電圧Ｖｏｎを測定し、かつ当該オン電圧Ｖｏｎの測定時におけるＭＯＳゲート型半導体装置のオン前の温度Ｔｊ１およびオフ後の温度Ｔｊ２をそれぞれ温度測定用ダイオードにより測定し、その温度変化量ΔＴｊ（＝Ｔｊ２－Ｔｊ１）を算出することを複数回行う。このようにして、ＭＯＳゲート型半導体装置のオン電圧Ｖｏｎと、当該オン電圧Ｖｏｎの測定時におけるＭＯＳゲート型半導体装置の温度変化量ΔＴｊと、を変数とする測定点を複数取得する。
ＭＯＳゲート型半導体装置がオフからオンに移行（スイッチング）した後、ＭＯＳゲート型半導体装置の温度Ｔｊは時間経過とともに上昇する。このため、ステップＳ２の処理において、ＭＯＳゲート型半導体装置のオン前の時点Ｐ１は、ＭＯＳゲート型半導体装置のオンと同時またはオン直前（オンと同時よりも数十ｍｓ（ミリ秒）前の時点からオンと同時未満の時点まで）であることが好ましいが、ＭＯＳゲート型半導体装置が完全にオフしている間、ＭＯＳゲート型半導体装置の温度Ｔｊはほぼ一定であることから、ＭＯＳゲート型半導体装置のオン前の時点Ｐ１は、ＭＯＳゲート型半導体装置が完全にオフ状態の時点であれば、ＭＯＳゲート型半導体装置のオン直前よりも若干前の時点であってもよい。
一方、ＭＯＳゲート型半導体装置がオンからオフに移行（スイッチング）した後、ＭＯＳゲート型半導体装置の温度Ｔｊは時間経過とともに低下する。このため、ステップＳ２の処理において、ＭＯＳゲート型半導体装置のオフ後の時点Ｐ２は、ＭＯＳゲート型半導体装置のオフと同時であることが好ましく、遅くともオフ直後（例えばオフと同時を超える時点から数十ｍｓ後の時点まで）であることがよい。ＭＯＳゲート型半導体装置の温度Ｔｊを測定する際の、ＭＯＳゲート型半導体装置のオフ後の時点Ｐ２がＭＯＳゲート型半導体装置のオフと同時に近い時点であるほど、ＭＯＳゲート型半導体装置の温度変化量ΔＴｊを正確に取得することができるからである。
ＭＯＳゲート型半導体装置がオンするとは、ソース電極に対してドレイン電極に正電圧が印加された状態で、ゲート電極にゲートしきい値電圧以上のゲート電圧が印加されることで、半導体チップ１０１内にドレイン・ソース電流が流れることである。ＭＯＳゲート型半導体装置がオフするとは、ソース電極に対してドレイン電極に正電圧が印加された状態で、ゲート電極にゲートしきい値電圧未満のゲート電圧が印加されることで、半導体チップ１０１内に流れていたドレイン・ソース電流が遮断されることである。
このように取得したすべての測定点（測定点群）１０を用いて、例えば最小二乗法により、ＭＯＳゲート型半導体装置のオン電圧Ｖｏｎおよび温度変化量ΔＴｊの２つを変数とする近似直線２０を算出する（図５）。図５の横軸には、ＭＯＳゲート型半導体装置の温度変化量ΔＴｊを任意単位で示す。図５の縦軸には、ＭＯＳゲート型半導体装置の補正前のオン電圧Ｖｏｎを、補正前のＶｏｎの平均値を基準（Ｖｏｎ＝１）として規格化して示す。
ＭＯＳゲート型半導体装置のオン前の時点Ｐ１におけるオン電圧Ｖｏｎを０Ｖとみなせる場合には、ＭＯＳゲート型半導体装置のオン前の時点Ｐ１におけるオン電圧Ｖｏｎは測定しなくてもよい。
ＭＯＳゲート型半導体装置の温度変化量ΔＴｊおよび補正前のオン電圧Ｖｏｎの２つを変数とする近似直線２０は、傾きをＥとし、切片をＦとしたときに、下記（３）式であらわされる一次関数である。図５に示す一例においては、ＭＯＳゲート型半導体装置の補正前のオン電圧Ｖｏｎが０．９５～１．０５程度の範囲内に測定点群１０の測定点が分散しており、補正前のオン電圧Ｖｏｎの測定点のばらつき１の大きさ（標準偏差）σは０．０１４程度である。
Ｖｏｎ＝Ｅ×ΔＴｊ＋Ｆ ・・・（３）
この図５に示すＭＯＳゲート型半導体装置の補正前のオン電圧Ｖｏｎの温度変化量特性を示す近似直線２０には、ＭＯＳゲート型半導体装置の製品としてのオン電圧Ｖｏｎの特性ばらつきに、ＭＯＳゲート型半導体装置の自己発熱による半導体チップ１０１の温度変化量ΔＴｊに起因して生じるオン電圧Ｖｏｎの測定ばらつき（以下、ＭＯＳゲート型半導体装置の自己発熱によるオン電圧Ｖｏｎの測定ばらつきとする）が付加されている。ここまでの工程は、以降の工程で用いる情報を取得するための準備工程であるため、ステップＳ１の処理はステップＳ４の処理よりも前に行われ、ステップＳ２の処理はステップＳ５の処理よりも前に行われる。
図５の横軸は、ＭＯＳゲート型半導体装置の温度変化量ΔＴｊに代えて、ＭＯＳゲート型半導体装置の温度Ｔｊに依存して変化する他の物理量の変化量であってもよい。具体的には、図５の横軸は、ＭＯＳゲート型半導体装置のオン前およびオフ後における温度測定用ダイオードの順方向電圧Ｖｆの変化量（以下、順方向電圧変化量とする）ΔＶｆや、ＭＯＳゲート型半導体装置のオン前およびオフ後におけるゲートしきい値電圧Ｖｔｈの変化量（以下、ゲートしきい値電圧変化量とする）ΔＶｔｈであってもよい。
この場合、ステップＳ１の処理を省略し、ステップＳ２の処理において、ＭＯＳゲート型半導体装置の温度変化量ΔＴｊに代えて、温度測定用ダイオードの順方向電圧変化量ΔＶｆ（＝Ｖｆ２－Ｖｆ１）や、ＭＯＳゲート型半導体装置のゲートしきい値電圧変化量ΔＶｔｈ（＝Ｖｔｈ２－Ｖｔｈ１）を取得すればよい。ＭＯＳゲート型半導体装置の所定の物理量の変化量および補正前のオン電圧Ｖｏｎの２つを変数として算出される近似直線は、上記（３）式のΔＴｊを当該所定の物理量の変化量に置き換えた一次関数である。
次に、測定対象であるＭＯＳゲート型半導体装置のオン前およびオフ後の時点Ｐ１，Ｐ２における温度測定用ダイオードの順方向電圧Ｖｆ１，Ｖｆ２（図２の中段）をそれぞれ測定する。そして、ＭＯＳゲート型半導体装置のオン前の時点Ｐ１からオフ後の時点Ｐ２までの温度測定用ダイオードの順方向電圧変化量ΔＶｆ（＝Ｖｆ２－Ｖｆ１）を取得する（ステップＳ３：第３工程）。ステップＳ３の処理において温度測定用ダイオードの順方向電圧Ｖｆを測定する際の、ＭＯＳゲート型半導体装置のオン前およびオフ後の各時点Ｐ１，Ｐ２は、上記ステップＳ２の処理時においてＭＯＳゲート型半導体装置の温度Ｔｊを測定するタイミングと同じである。
ステップＳ３の処理時のＭＯＳゲート型半導体装置のオン電圧Ｖｏｎの経時変化のイメージ図を図２の上段に示す。図２の上段に示すＭＯＳゲート型半導体装置のオン電圧特性は、後述するステップＳ５において取得されるオン電圧特性であり、ＭＯＳゲート型半導体装置の自己発熱によるオン電圧Ｖｏｎの測定ばらつきが除去された状態のオン電圧特性のイメージ図である。
ステップＳ３の処理においてＭＯＳゲート型半導体装置のオン状態を維持する期間Ｐ０（＝Ｐ２－Ｐ１）は、ＭＯＳゲート型半導体装置の設計条件によって種々変更可能であり、例えば数μｓ（マイクロ秒）～数ｍｓ程度であることがよい。ＭＯＳゲート型半導体装置のオン状態を維持する期間Ｐ０が短すぎる場合、ＭＯＳゲート型半導体装置のオン動作が安定しないからである。ＭＯＳゲート型半導体装置のオン状態を維持する期間Ｐ０が長すぎる場合、ＭＯＳゲート型半導体装置の温度Ｔｊが高くなりすぎるからである。
次に、ステップＳ１の処理で取得した上記（１）式、および、ステップＳ３の処理で取得した温度測定用ダイオードの順方向電圧変化量ΔＶｆを用いて、ＭＯＳゲート型半導体装置のオン前の時点Ｐ１からオフ後の時点Ｐ２までの温度変化量ΔＴｊを算出する（ステップＳ４：第４工程）。ステップＳ４の処理においては、ステップＳ３で取得した温度測定用ダイオードの順方向電圧変化量ΔＶｆに対応する温度変化量ΔＴｊが算出される（図３）。ステップＳ４で取得した温度変化量ΔＴｊは、後述するステップＳ５の処理においてＭＯＳゲート型半導体装置のオン電圧Ｖｏｎを補正する際に基準となる温度変化量である。
図２の下段は、上記（１）式や上記（２）式に基づいて推測される、ＭＯＳゲート型半導体装置のスイッチング時の温度Ｔｊの経時変化のイメージ図である。図２には、ＭＯＳゲート型半導体装置のオン前の時点Ｐ１をＭＯＳゲート型半導体装置のオンと同時点とし、ＭＯＳゲート型半導体装置のオフ後の時点Ｐ２をＭＯＳゲート型半導体装置のオフと同時点とした場合を図示している。図２の下段に示すように、ＭＯＳゲート型半導体装置がオフ状態を維持する時点Ｐ１以前は、ＭＯＳゲート型半導体装置の温度Ｔｊは例えば１５０℃程度でほぼ一定である。
そして、ＭＯＳゲート型半導体装置の温度Ｔｊは、ＭＯＳゲート型半導体装置のオン前の時点Ｐ１以降に時間経過とともに上昇し、ＭＯＳゲート型半導体装置のオフ後の時点Ｐ２にて最大の例えば１６０℃程度となる。このＭＯＳゲート型半導体装置のオン前およびオフ後の時点Ｐ１，Ｐ２間での温度変化量ΔＴｊ（＝１０℃）が図３の温度変化量ΔＴｊに相当する。その後、ＭＯＳゲート型半導体装置のオフ後の時点Ｐ２以降に、ＭＯＳゲート型半導体装置の温度Ｔｊは時間経過とともに降下する。
ステップＳ３において、温度測定用ダイオードの順方向電圧Ｖｆ１，Ｖｆ２を測定することに代えて、ＭＯＳゲート型半導体装置の温度Ｔｊに対する依存性を有する他の物理量として、例えば、ＭＯＳゲート型半導体装置のオン前およびオフ後の各時点Ｐ１，Ｐ２におけるゲートしきい値電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２をそれぞれ測定してもよい。この場合、ステップＳ４の処理においては、ステップＳ１の処理で取得した上記（２）式、および、ステップＳ３の処理で取得したＭＯＳゲート型半導体装置のゲートしきい値電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２が用いられる。
そして、ステップＳ１，Ｓ３の処理で取得した情報から、図４の縦軸に示すＭＯＳゲート型半導体装置のゲートしきい値電圧変化量ΔＶｔｈ（＝Ｖｔｈ２－Ｖｔｈ１）に対応する図４の横軸に示す温度変化量ΔＴｊが算出される。ステップＳ４の処理において温度測定用ダイオードの順方向電圧変化量ΔＶｆおよびＭＯＳゲート型半導体装置のゲートしきい値電圧変化量ΔＶｔｈのいずれを用いた場合においても、ＭＯＳゲート型半導体装置の構成が同じであれば、算出される温度変化量ΔＴｊはほぼ同様の結果となる。
ＭＯＳゲート型半導体装置のオン前の時点Ｐ１におけるオン電圧Ｖｏｎを０Ｖとみなせる場合には、上記ステップＳ３の処理においてＭＯＳゲート型半導体装置のオン前の時点Ｐ１における温度測定用ダイオードの順方向電圧Ｖｆは測定しなくてもよい。この場合、ステップＳ４の処理において、ＭＯＳゲート型半導体装置のオン前の時点Ｐ１における温度測定用ダイオードの順方向電圧Ｖｆ１を０Ｖとして、温度測定用ダイオードの順方向電圧変化量ΔＶｆを算出する。
次に、ステップＳ２で取得した図５に示すＭＯＳゲート型半導体装置の補正前のオン電圧Ｖｏｎを、ステップＳ４で取得した温度変化量ΔＴｊにおけるＭＯＳゲート型半導体装置のオン電圧（以下、補正後のオン電圧とする）Ｖｏｎ’に補正する（ステップＳ５：第５工程）。ステップＳ５の処理において、図５に示す補正前のオン電圧Ｖｏｎの測定点のばらつき１から、ＭＯＳゲート型半導体装置の自己発熱によるオン電圧Ｖｏｎの測定ばらつきを除去して、図６に示すＭＯＳゲート型半導体装置の補正後のオン電圧Ｖｏｎ’のデータ点のばらつき２を取得する。
ステップＳ５の処理におけるＭＯＳゲート型半導体装置の補正前のオン電圧Ｖｏｎの補正方法について、図７を参照しながら説明する。図７は、実施の形態１にかかる半導体装置のオン電圧の補正方法を説明する説明図である。図７の横軸および縦軸は、図５の横軸および縦軸と同様である。図７には、図５のＭＯＳゲート型半導体装置の補正前のオン電圧Ｖｏｎの測定点群１０およびオン電圧Ｖｏｎの温度変化量ΔＴｊに対する依存性を示す近似直線２０を示す。図８は、実施の形態１にかかる半導体装置の補正前および補正後のオン電圧の正規分布を示す特性図である。
ここでは、ステップＳ４で取得した温度変化量ΔＴｊが、図５，６において「ΔＴｊ＝９」であり、図７において「ΔＴｊ＝ΔＴｊ０」である場合を例に説明する。ステップＳ５の処理においては、図５に示す測定点群１０のすべての測定点の温度変化量ΔＴｊがステップＳ４で取得した温度変化量ΔＴｊ（すなわち「ΔＴｊ＝９」）となるように、ＭＯＳゲート型半導体装置の補正前のオン電圧Ｖｏｎの温度変化量ΔＴｊに対する依存性を示す近似直線２０に基づいて、図５に示す測定点群１０のすべての測定点を「ΔＴｊ＝９」上に移動させる。
このように測定点群１０のすべての測定点を移動することで、図６に示すように、ステップＳ４で取得した所定の温度変化量ΔＴｊにおけるデータ点の集合（以下、データ点群とする）１０’が得られる。このデータ点群１０’は、ＭＯＳゲート型半導体装置の補正後のオン電圧Ｖｏｎ’と、ステップＳ４で取得した所定の温度変化量ΔＴｊと、を変数とするデータ点の集合であり、ＭＯＳゲート型半導体装置の自己発熱による半導体チップ１０１の温度変化量ΔＴｊ１（図７参照）に起因して生じるオン電圧の測定ばらつきが除去されている。データ点群１０’のデータ点のばらつき２は、図５に示すＭＯＳゲート型半導体装置の補正前のオン電圧Ｖｏｎの測定点のばらつき１よりも小さくなる。
例えば、図６に示す一例においては、データ点群１０’のデータ点のばらつき２の大きさ（標準偏差）σを例えば０．００８４程度に改善することができる。例えば、半導体製品の特性ばらつきの指標となる±３σ換算では、ＭＯＳゲート型半導体装置の補正前のオン電圧Ｖｏｎの測定点のばらつき１が平均値μ±４％程度であるのに対し、ＭＯＳゲート型半導体装置の補正後のオン電圧Ｖｏｎ’のテータ点のばらつき２は平均値μ±２．５％程度であり、補正前のオン電圧Ｖｏｎの測定点のばらつき１よりも１．５％程度小さくすることができる（図８参照）。
より具体的には、ステップＳ５の処理においては、図７に示すように、まず、測定点群１０の所定の測定点１１について、当該測定点１１を通り、近似直線２０に平行な直線（補助直線）２１を取得する。この補助直線２１は、測定点１１のオン電圧Ｖｏｎから温度変化量ΔＴｊ１の影響を除去するために用いる直線であり、近似直線２０と同じ傾きＥで、近似直線２０と異なる切片Ｇ１を有する。そして、ΔＴｊ＝ΔＴｊ０である直線（以下、基準直線とする）３０と、補助直線２１と、の交点に測定点１１を移動させる。
すなわち、下記（４）式に示すように、測定点１１の温度変化量ΔＴｊ１と、ステップＳ４で取得した温度変化量ΔＴｊ０と、の差分Δα１（＝Ｔｊ０－Ｔｊ１）による温度変化量によるオン電圧変化量を補正前のオン電圧Ｖｏｎに加算することで、基準直線３０と補助直線２１との交点上のデータ点１１’が得られる。このデータ点１１’は、ＭＯＳゲート型半導体装置の自己発熱による半導体チップ１０１の温度変化量ΔＴｊ１に起因して生じるオン電圧の測定ばらつきが除去された補正後のオン電圧Ｖｏｎ’を示すデータ点であり、ステップＳ４で取得した所定の温度変化量ΔＴｊ０におけるオン電圧特性を示すデータ点となる。
Ｖｏｎ’＝Ｖｏｎ＋Ｅ×Δα１・・・（４）
さらに、測定点群１０の他の測定点についても、測定点１１と同様に、当該測定点の温度変化量ΔＴｊと、ステップＳ４で取得した温度変化量ΔＴｊ０と、の差分による温度変化量によるオン電圧変化量を補正前のオン電圧Ｖｏｎに加算することで、補正後のオン電圧Ｖｏｎ’を取得する。図７には、測定点群１０のすべての測定点のうち、近似直線２０から縦軸の下側および上側にそれぞれ最も離れた２つの測定点にのみ符号１１，１２を付して、これらの測定点１１，１２をそれぞれ補助直線２１，２２と基準直線３０との交点まで移動させた状態を示す。
基準直線３０よりも右側にある測定点（例えば測定点１２）は、測定点１２の温度変化量ΔＴｊ２と、ステップＳ４で取得した温度変化量ΔＴｊ０と、の差分Δα２（＝Ｔｊ０－Ｔｊ２）が負数になる。このため、上記（４）式に基づいて算出された補正後のオン電圧Ｖｏｎ’は、補正前のオン電圧Ｖｏｎよりも小さくなる。符号Ｇ２は、測定点１２の、近似直線２０と同じ傾きＥを有する補助直線２２の切片である。符号１２’は、測定点１２を移動することで得られた、基準直線３０と補助直線２２との交点に位置するデータ点である。
このようにステップＳ５の処理において、測定点群１０のすべての側定点が基準直線３０上のデータ点になり、ステップＳ４で取得した所定の温度変化量ΔＴｊ０におけるデータ点群１０’が得られる。これによって、半導体チップ１０１の裏面電極と試験装置１１０’のステージ１０２との間の接触熱抵抗のばらつきによる影響を除去された、ＭＯＳゲート型半導体装置の補正後のオン電圧Ｖｏｎ’の正規分布（図８参照）を取得することができる。これにより、ＭＯＳゲート型半導体装置のオン電圧の測定精度を向上させることができる。
以上、説明したように、実施の形態１によれば、半導体装置の温度と温度測定用ダイオードの順方向電圧との第１関係式を予め取得する。半導体装置のオン電圧と、半導体装置のオン前の時点からオフ後の時点までの温度変化量と、の関係を示す第２関係式を予め取得する。第１関係式と、半導体装置の温度測定時における温度測定用ダイオードの順方向電圧変化量と、に基づいて、半導体装置のオン前の時点からオフ後の時点までの温度変化量を取得する。この半導体装置の温度変化量における半導体装置のオン電圧に第２関係式を用いて補正する。これによって、半導体装置のオン電圧特性の測定精度を向上させることができる。
（実施の形態２）
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。
図１０は、実施の形態２にかかる半導体装置の補正前の漏れ電流の温度変化量依存性を示す特性図である。図１０の横軸および縦軸は、それぞれ実施の形態２にかかる半導体装置の温度変化量ΔＴｊおよび補正前の漏れ電流Ｉｃｅｓである。図１０は実施の形態２にかかる半導体装置の漏れ電流Ｉｃｅｓの実測値である。図１１は、実施の形態２にかかる半導体装置の補正前および補正後の漏れ電流の正規分布を示す特性図である。
実施の形態２にかかる半導体装置の試験方法が実施の形態１にかかる半導体装置の試験方法と異なる点は、オン電圧Ｖｏｎの温度変化量依存性を補正することに代えて、漏れ電流Ｉｃｅｓ（第１物理量）の温度変化量依存性を補正する点である。ここでは、実施の形態２にかかる半導体装置がＭＯＳゲート型半導体装置である場合を例に説明するが、実施の形態１と同様に、実施の形態２にかかる半導体装置はダイオードであってもよい。
ＭＯＳゲート型半導体装置の漏れ電流Ｉｃｅｓは、オン電圧Ｖｏｎと同様に、ＭＯＳゲート型半導体装置の温度Ｔｊに対する依存性を有する。このため、実施の形態２にかかる半導体装置の試験方法においては、実施の形態１にかかる半導体装置の試験方法と同様に（図１参照）、ステップＳ１の処理により、上記（１）式または上記（２）式を取得する（図３または図４参照）。ここでは、上記（１）式を用いる場合を例に説明する。
次に、ステップＳ２の処理において、ＭＯＳゲート型半導体装置の漏れ電流Ｉｃｅｓと温度変化量ΔＴｊとの関係式を予め取得する。具体的には、ＭＯＳゲート型半導体装置の漏れ電流Ｉｃｅｓを測定し、かつＭＯＳゲート型半導体装置のオン前の温度Ｔｊ１およびオフ後の温度Ｔｊ２をそれぞれ温度測定用ダイオードにより測定し、その温度変化量ΔＴｊ（＝Ｔｊ２－Ｔｊ１）を算出することを複数回行う。
このように取得したＭＯＳゲート型半導体装置の漏れ電流Ｉｃｅｓおよび温度変化量ΔＴｊを変数とする測定点を複数取得し、取得したすべての測定点の集合（測定点群）を用いて、例えば最小二乗法により、ＭＯＳゲート型半導体装置の漏れ電流Ｉｃｅｓの対数および温度変化量ΔＴｊの２つを変数とする近似直線４０を算出する（図１０）。図１０では、ステップＳ２の処理で取得した測定点を図示省略する。
この近似直線４０は、ＭＯＳゲート型半導体装置の補正前の漏れ電流Ｉｃｅｓおよび温度変化量ΔＴｊを変数として、傾きをＥ’とし、切片をＦ’としたときに、下記（５）式であらわされる一次関数である。この近似直線４０には、ＭＯＳゲート型半導体装置の製品としての漏れ電流Ｉｃｅｓの特性ばらつきに、ＭＯＳゲート型半導体装置の自己発熱による半導体チップ１０１の温度変化量ΔＴｊに起因して生じる漏れ電流Ｉｃｅｓの測定ばらつき（以下、ＭＯＳゲート型半導体装置の自己発熱による漏れ電流Ｉｃｅｓの測定ばらつきとする）が付加されている。
ｌｏｇ（Ｉｃｅｓ）＝Ｅ’×ΔＴｊ＋Ｆ’ ・・・（５）
ここまでの工程は、実施の形態１と同様に、以降の工程において用いる情報を取得するための準備のための工程である。
実施の形態２にかかる半導体装置がダイオードである場合、近似直線４０は、実施の形態２にかかる半導体装置（ダイオード）の順方向電流Ｉｒおよび温度変化量ΔＴｊを変数とする一次関数である。図１０の横軸のＭＯＳゲート型半導体装置の温度変化量ΔＴｊは、実施の形態１と同様に、ＭＯＳゲート型半導体装置の温度Ｔｊに依存して変化する他の物理量の変化量であってもよい。
次に、実施の形態１と同様に、ステップＳ３の処理を行い、測定対象であるＭＯＳゲート型半導体装置のオン前およびオフ後の時点Ｐ１，Ｐ２における温度測定用ダイオードの順方向電圧Ｖｆ１，Ｖｆ２（図９の中段）をそれぞれ測定して、温度測定用ダイオードの順方向電圧変化量ΔＶｆを取得する。そして、実施の形態１と同様に、ステップＳ４の処理を行い、温度測定用ダイオードの順方向電圧変化量ΔＶｆから、ＭＯＳゲート型半導体装置のオン前の時点Ｐ１からオフ後の時点Ｐ２までの温度変化量ΔＴｊを算出する。
ステップＳ３の処理時のＭＯＳゲート型半導体装置の漏れ電流Ｉｃｅｓの経時変化のイメージ図を図９の上段に示す。図９の上段に示すＭＯＳゲート型半導体装置の漏れ電流特性は、後述するステップＳ５において取得される漏れ電流特性であり、ＭＯＳゲート型半導体装置の自己発熱による漏れ電流Ｉｃｅｓの測定ばらつきが除去された状態の漏れ電流特性のイメージ図である。図９の中段および下段の特性図は図２の中段および下段の特性図と同じものである。
次に、実施の形態１と同様に、ステップＳ５の処理を行い、ステップＳ２で取得した図１０に示すＭＯＳゲート型半導体装置の補正前の漏れ電流Ｉｃｅｓを、ステップＳ４で取得した温度変化量ΔＴｊでのＭＯＳゲート型半導体装置の補正後の漏れ電流Ｉｃｅ’に補正する。ＭＯＳゲート型半導体装置の漏れ電流Ｉｃｅｓの補正は、実施の形態１と同様に、近似直線４０に平行な補助直線を用いて、ステップＳ４で取得した温度変化量ΔＴｊを基準とする基準直線上にすべての測定点を移動させて、補正後の漏れ電流Ｉｃｅｓのデータ点を取得すればよい。
これによって、実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、ＭＯＳゲート型半導体装置の補正後の漏れ電流Ｉｃｅｓのデータ点のばらつきを、ＭＯＳゲート型半導体装置の補正前の漏れ電流Ｉｃｅｓの測定点のばらつきよりも小さくすることができる（図１１参照）。
以上、説明したように、実施の形態２によれば、ＭＯＳゲート型半導体装置の自己発熱による半導体チップの温度変化量に起因して生じる漏れ電流の測定ばらつきを補正する場合においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
以上において本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上述した各実施の形態では、半導体装置の試験を半導体チップの段階で行っているが、半導体ウエハを個々のチップ状に個片化するダイシング（切断）工程の前に、本発明を適用して半導体ウエハの状態で半導体装置の試験を行ってもよい。本発明を適用して半導体ウエハの状態で半導体装置の試験を行うことで、半導体ウエハ面内での測定ばらつきを抑制することができる。
以上のように、本発明にかかる半導体装置の試験方法は、チップサイズが小さく、かつ大電流が流れることで温度上昇が大きくなる半導体装置に有用である。
１ 補正前のオン電圧の測定点のばらつき
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 (12)

  1. 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、
    を含み、
    前記ダイオードは、前記半導体装置に流れる電流を順方向電流とし、
    前記第１物理量は、前記半導体装置の電気的特性にかかる物理量であり、
    前記第２物理量は、前記半導体装置または前記ダイオードの電気的特性にかかる物理量であることを特徴とする半導体装置の試験方法。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 前記半導体装置は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタであり、
    前記ダイオードは、前記絶縁ゲート型電界効果トランジスタのベース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。
  8. 前記半導体装置自身が前記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。
  9. 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１～８のいずれか一つに記載の半導体装置の試験方法。
  10. 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１～７のいずれか一つに記載の半導体装置の試験方法。
  11. 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１～１０のいずれか一つに記載の半導体装置の試験方法。
  12. 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１～１０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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