JPH01297571A - 半導体の信頼性評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は半導体の発熱による温度上昇を考慮して、恒温
槽温度と半導体の温度を自動的に精度よく設定できる信
頼性評価装置に関する。

［従来の技術］ 半導体の信頼性は温度によって大きな影響を受ける。し
たがって半導体の信頼性評価試験は十分な温度管理下で
行うことが必要である０本発明はこのための評価装置に
関するものである。

従来の評価装置は第２図に示すような構成になっていた
。１は恒温槽、２は電源系、３は測定系。

４は試験対象の半導体（以下、試料と略記する）である
。

近年試料に加える電圧・電流は大きいことが益々必要と
なり、試料の発熱による温度上昇は温度管理上無視でき
ない位高くなっている０例えば集積回路チップ上のアル
ミニウム配線にｌＸ１０’Ａ／ｃｔａ２以上の電流を流
すと、温度上昇は数十度以上にも達する。他のデバイス
との比較や従来データとの比較のために、試験時の試料
温度は常に一定にしておく必要があり、試料の発熱によ
る温度上昇があるときには予め恒温槽の温度は下げてお
き、試料温度が設定値となるようにしておく必要がある
。

しかし電流により試料に大きな温度上昇があるときは、
恒温槽の中の試料の温度を設定値にすることは難しくな
る。すなわち、試料の抵抗は温度によって変化する。し
たがって異なった温度にある同種の試料に同じ電流を流
しても発熱量は試料それぞれによって異なってくる。こ
のため室温で電流を流した状態における発熱データから
例えば高温状態における発熱データとしたのでは誤差が
生ずる。さらに実際は発熱量が全て温度上昇に結びつく
のではなく、かなりの熱量がシリコンチップ基板からの
放熱で失われる。この放熱特性まで考えると、温度上昇
を予め算出し恒温槽の温度をそれに合わせて設定してお
くことは極めて難しい。

そこで従来、多くの場合は目算で温度を設定して試験を
行なうが、目標とした設定温度とは異なる場合が多い。

厳密に設定しようとすると、試行錯誤的に何回も恒温槽
の温度を調整することが必要になる。そして試料の温度
測定や恒温槽の温度調整は手動で行われていたので評価
試験には多くの時間を要していた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように半導体の信頼性評価試験は十分の温度管理
が必要であるが、このことは従来極めて難しく、温度設
定は必ずしも十分適切ではなかった。また近年半導体技
術の早い進展にも合わせて評価に要する時間の早期短縮
化が要望されているにも拘らず試験の短縮ができないと
いう問題があり、その解決を要する課題があった。

本発明の目的は、恒温槽と試料の温度設定が簡単にかつ
正確に行えるような評価装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明では半導体の試料の
温度特性情報と恒温槽の温度設定プログラムとを格納し
て、測定系からの測定データ入力と上記温度特性情報と
から温度データを出力する温度検出手段と、該温度デー
タと上記温度設定プログラムとから恒温槽への温度制御
出力を得る温度制御手段とを有する制御装置を評価装置
に備えることとした。

［作　用］ 本発明の中の制御装置の構成を第１図に示す。

この構成の中で温度検出手段は制御装置に格納された半
導体の温度特性情報と測定系から得られた測定データを
比較することにより試料の温度を正確に見積り温度デー
タとして出力する。また温度制御手段は、この得られた
試料温度と設定したい温度との差をもとに所定のプログ
ラムにより制御装置で自動的に恒温槽温度を調整する温
度制御出力を恒温槽に与え、試料温度を設定値の許容誤
差範囲内に収めるよう作用するものである。

［実施例］ 第１図は、本発明の詳細な説明する図であって、１は恒
温槽、２は電源系、３は測定系、４は試料、５は制御装
置、５０は温度検出手段、５１は温度制御手段である。

これを動作するには、まず適当な温度の恒温槽内に設置
された試料に電源系から所定の電力を加え、測定系によ
り試料の特性を測る。この測定値と制御装置に格納され
ている試料の温度特性情報（この情報は、試料の温度特
性を微小電流を用いて予め測定しておくものである。）
を比較し、試料の温度を見積もる。このようにして得ら
れた試料温度と設定温度との差を求める。この差をもと
に制御装置にある所定のプログラムに基づき恒温槽温度
を上げる（もしくは下げる）、この状態で再び試料温度
を測り、再度恒温槽の温度を調整する。この手順を何回
か繰返せば試料温度は設定温度と所定の誤差範囲内に収
まる。

例えば試料に電流が流れている状態での抵抗値が１００
Ωと測定され、温度特性情報の中で８５℃で１００Ωに
なることが示されている場合、試料温度は８５℃と知れ
る。例えば電流が流れている状態で設定温度を１５０℃
にしたいときは、試料温度と設定温度との差は６５℃で
ある。この差をもとに１例えばプログラムとして温度差
の８割だけ恒温槽の温度を上昇させるようになっていれ
ば、恒温槽の温度は制御装置により５２℃だけ上昇させ
られる。その状態で再び試料温度を測り、電流による温
度上昇を含め試料温度と設定温度との差が５℃だったな
らば、再び恒温槽温度を４℃上昇させる。そして試料温
度が例えば１４９．６℃になり、所定の許容誤差が０．
５℃ならばそこで恒温槽温度のｙＡ整を終了する。

以上の手順は、全て自動で行なわれる。最初の恒温槽の
温度、試料温度と設定温度の差の何割だけ恒温槽温度を
上昇させるかを適切に選べば、短時間でこの調整は終了
する。

［発明の効果］ 以上説明したように、試料の温度特性情報と恒温槽の温
度設定プログラムとを制御装置に格納した本発明により
自動的に簡単にかつ正確に試料温度を設定値にすること
ができるので、信頼性試験の短縮化・高精度化に効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の構成図、第２図は従来の評価装置
の構成図。 １・・・恒温槽　　　　　　２・・・電源系３・・・測
定系 ４・・・試験する半導体（試料） ５・・・制御装置 ５０・・・温度検出手段 ５１・・・温度制御手段 特許出願人　　日本電信電話株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 温度を所定の値に保つ恒温槽、半導体の試料にバイアス
   ・信号を与える電源系、該試料からの信号により特性を
   測定する測定系を有する半導体の信頼性評価装置におい
   て、試料の温度特性情報と恒温槽の温度設定プログラム
   とを格納して、上記測定系からの測定データ入力と上記
   温度特性情報とから温度データを出力する温度検出手段
   と、該温度データと上記温度設定プログラムとから上記
   恒温槽への温度制御出力を得る温度制御手段とを有する
   制御装置を備えたことを特徴とする半導体の信頼性評価
   装置。