WO2016208141A1 - 半導体素子の検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

半導体素子の検査装置は、電源（１）に対して直列に接続されたスイッチング素子（２ａ）を有する第１スイッチ（２）、コイル（３）、及び、第２スイッチ（４）と、スイッチング素子がオフされているときコイルおよび第２スイッチと共にループ経路を構成するように配置され、電源の正極側にカソード電極が接続されたダイオード素子（６ａ）を有する検査対象としての半導体素子（６）と、半導体素子を含むループ経路とは別のループ経路をコイルと共に構成する、第１整流素子（８）、および、第１整流素子と直列に接続され、第１整流素子と逆向きの整流作用を有する第２整流素子（９）と、を備える。

Description

半導体素子の検査装置および検査方法 関連出願の相互参照

　本出願は、２０１５年６月２５日に出願された日本特許出願番号２０１５－１２７９９０号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、ダイオード素子を有する半導体素子の検査装置および検査方法に関するものである。

　従来、この種の検査装置として、例えば、特許文献１に次のような検査回路が提案されている。すなわち、この検査回路では、電源に対して直列にスイッチ、コイル、半導体素子が配置されると共に、スイッチと、半導体素子を構成するスイッチング素子とがオフされたときに、コイルと共にループ経路を構成するダイオード素子が配置されている。ダイオード素子のカソード電極は、電源の正極側に接続されている。

特開２００８－１６４３６４号公報

　上記特許文献１に記載の検査回路において、半導体素子やダイオード素子を検査対象の素子（ＤＵＴ：Ｄｅｖｉｃｅ　Ｕｎｄｅｒ　Ｔｅｓｔ）とすることができる。そして、ダイオード素子をＤＵＴとする場合、ＤＵＴのリカバリ特性等を調べるためにスイッチのオンとオフを繰り返すと、スイッチをオフした際に、コイルとＤＵＴとを含むループ経路に還流電流が流れる。また、その後、スイッチをオンすると、ＤＵＴにリカバリ電流が流れ、スイッチをオフすると、ＤＵＴに再び還流電流が流れる。

　リカバリ後の還流期間は、リカバリ前の還流期間よりも時間が長いため、ＤＵＴは、リカバリ前の還流電流が流れる際よりも、リカバリ後の還流電流が流れる際に大きく発熱する。そのため、リカバリ後の還流電流によりＤＵＴが損傷し、破壊されるおそれがある。

　また、ＤＵＴが破壊されると、破壊された箇所に電流が集中し、ＤＵＴ表面の電極等に接触して配置されているプローブ、ステージ等の検査機器に大きな電流が流れる。よって、リカバリ後の還流電流によりＤＵＴが破壊されると、検査機器の損傷が促進される。

　また、リカバリ動作においてＤＵＴが破壊された場合にも、リカバリ後の還流電流により、同様に検査機器の損傷が促進される。

　本開示は上記点に鑑みてなされたものであり、ＤＵＴがダイオード素子を有する場合に検査機器の損傷を低減する半導体素子の検査装置および検査方法を提供することを目的とする。

　本開示の一態様による半導体素子の検査装置は、電源に対して直列に接続された、スイッチング素子を有する第１スイッチ、コイル、および、第２スイッチと、スイッチング素子がオフされているときコイルおよび第２スイッチと共にループ経路を構成するように配置され、電源の正極側にカソード電極が接続されたダイオード素子を有する検査対象としての半導体素子と、半導体素子を含むループ経路とは別のループ経路をコイルと共に構成する、第１整流素子、および、第１整流素子と直列に接続され、第１整流素子と逆向きの整流作用を有する第２整流素子と、を備える。

　上記検査装置によれば、コイル、第１整流素子、第２整流素子により、半導体素子を含むループ経路とは別のループ経路が構成されているため、半導体素子に還流電流が流れ込むことを抑制し、検査機器の損傷を低減することができる。

　本開示の他の態様によるダイオード素子を有する検査対象としての半導体素子を検査する半導体素子の検査方法は、スイッチング素子を有する第１スイッチ、コイル、および、第２スイッチを電源に対して直列に接続し、半導体素子を、スイッチング素子をオフしたときにコイルおよび第２スイッチと共にループ経路を構成するように配置し、ダイオード素子のカソード電極を電源の正極側に接続し、第１整流素子、および、第１整流素子と直列に接続され、第１整流素子と逆向きの整流作用を有する第２整流素子を、半導体素子を含むループ経路とは別のループ経路をコイルと共に構成するように配置し、スイッチング素子のオン、オフを繰り返し行うことにより、半導体素子の検査を行うことを含む。

　上記検査方法によれば、コイル、第１整流素子、第２整流素子を、半導体素子を含むループ経路とは別のループ経路を構成するように配置しているため、半導体素子に還流電流が流れ込むことを抑制し、検査機器の損傷を低減することができる。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、本開示の第１実施形態における検査装置の構成を示す図であり、 図２は、従来の検査装置における第１スイッチの状態とＤＵＴに流れる電流との関係を示す図であり、 図３は、図１に示す検査装置における第１スイッチの状態とＤＵＴに流れる電流との関係を示す図であり、 図４は、第１実施形態の第１変形例を示す図であり、 図５は、第１実施形態の第２変形例における第２スイッチの状態とＤＵＴに流れる電流との関係を示す図であり、 図６は、本開示の第２実施形態における検査装置の構成を示す図であり、 図７は、本開示の第３実施形態における検査装置の構成を示す図であり、 図８は、本開示の第４実施形態における検査装置の構成を示す図である。

　以下、本開示の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

　（第１実施形態）
　本開示の第１実施形態について説明する。本実施形態における半導体素子の検査装置は、電源１を用いて半導体素子のリカバリ検査を行うものである。具体的には、本実施形態の検査装置は、図１に示すように、電源１、第１スイッチ２、コイル３、第２スイッチ４、保護スイッチ５、ＤＵＴ６、電流計７、第１整流素子８、第２整流素子９、ゲートドライバ１０、制御部１１を備える。

　図１に示すように、電源１に対して、保護スイッチ５、第２スイッチ４、コイル３、第１スイッチ２が直列に接続されている。第１スイッチ２は、コイル３を流れる電流の経路を切り替えるものであり、スイッチング素子２ａを有している。スイッチング素子２ａは、本実施形態では、ゲート電極、コレクタ電極、エミッタ電極を有するＮチャネル型のＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）素子で構成される。

　図１に示すように、スイッチング素子２ａのゲート電極はゲートドライバ１０に接続されており、ゲートドライバ１０は制御部１１に接続されている。ゲートドライバ１０は、制御部１１から入力された信号に応じてスイッチング素子２ａのゲート電圧を変化させ、第１スイッチ２のオン、オフを切り替えるものである。ゲートドライバ１０は、電源１の負極（グランド）に接続されている。制御部１１は、ゲートドライバ１０を通してスイッチング素子２ａのオン、オフを繰り返し行う。

　コイル３は、Ｌ負荷が有するインダクタンス成分を想定したものであり、第２スイッチ４がオンされている状態において第１スイッチ２がオフされた場合に、ＤＵＴ６に還流電流を流す。第２スイッチ４は、第１スイッチ２がオフされた状態においてコイル３を流れる電流の経路を切り替えるものであり、本実施形態では、ゲート電極、コレクタ電極、エミッタ電極を有するＮチャネル型のＩＧＢＴ素子で構成される。

　第２スイッチ４のゲート電極は図示しないゲートドライバに接続されており、このゲートドライバは制御部１１に接続されている。制御部１１は、第２スイッチ４のオン、オフを、ゲートドライバを通して状況に応じて切り替える。

　保護スイッチ５は、ＤＵＴ６が破壊されたとき等に、電源１から第２スイッチ４等へ供給される電流を遮断し、検査機器の損傷を抑制するためのものであり、本実施形態では、ゲート電極、コレクタ電極、エミッタ電極を有するＮチャネル型のＩＧＢＴ素子で構成される。

　保護スイッチ５のゲート電極は図示しないゲートドライバに接続されており、このゲートドライバは制御部１１に接続されている。制御部１１は、ＤＵＴ６が破壊されたと判定すると、ゲートドライバを通して保護スイッチ５をオフする。

　図１に示すように、電源１の正極は、保護スイッチ５のコレクタ電極に接続されている。保護スイッチ５のエミッタ電極は、第２スイッチ４のコレクタ電極に接続されている。第２スイッチ４のエミッタ電極は、コイル３の一端に接続されている。コイル３の他端は、第１スイッチ２が有するスイッチング素子２ａのコレクタ電極に接続されている。スイッチング素子２ａのエミッタ電極は、グランドに接続されている。

　図１に示すように、ＤＵＴ６および電流計７は、第１スイッチ２がオフされているときコイル３および第２スイッチ４と共にループ経路Ｐ１を構成するように配置されている。また、ループ経路Ｐ１において、ＤＵＴ６は、電流計７と直列に接続されている。

　ＤＵＴ６は本実施形態における検査対象であり、本開示の半導体素子に相当する。ＤＵＴ６は、ダイオード素子６ａを有しており、ダイオード素子６ａは、縦型のＦＷＤ（フリーホイールダイオード）素子で構成される。

　ダイオード素子６ａの一方の電極は図示しないプローブに接触しており、他方の電極は図示しないステージの上に設けられた配線に接触している。

　電流計７は、ＤＵＴ６の破壊を検出するためにＤＵＴ６に流れる電流を測定するものである。破壊検出の方法として、特許文献１に記載の方法を用いることができる。電流計７は、図示しない配線により制御部１１に接続されており、制御部１１は、電流計７の出力に基づいて、過電流を検出し、ＤＵＴ６が破壊されたか否かを判定する。

　このように、電流計７はＤＵＴ６に流れる電流を測定し、制御部１１は電流計７の出力に基づいてＤＵＴ６の破壊を検出する。したがって、電流計７および制御部１１は、本開示の破壊検出部に相当する。

　図１に示すように、ＤＵＴ６が有するダイオード素子６ａのカソード電極は、電流計７および保護スイッチ５を介して電源１の正極側に接続されている。ダイオード素子６ａのアノード電極は、第１スイッチ２とコイル３との間の配線に接続されている。

　図１に示すように、第１整流素子８および第２整流素子９は、ＤＵＴ６を含むループ経路Ｐ１とは別のループ経路Ｐ２をコイル３と共に構成している。また、ループ経路Ｐ２において、第２整流素子９は、第１整流素子８と逆向きの整流作用を有するように、第１整流素子８と直列に接続されている。

　第１整流素子８は、第２スイッチ４がオンされているときに、コイル３を流れる電流がループ経路Ｐ２を進むことを抑制するためのものであり、本実施形態では、ツェナーダイオード素子で構成される。第１整流素子８は、第２スイッチ４がオフされたときにコイル３の逆起電力により流れる電流と逆向きの整流作用を有するように接続されている。

　第２整流素子９は、第２スイッチ４を流れる電流が、コイル３経由ではなく第１整流素子８経由で第１スイッチ２に供給されることを抑制するためのものであり、ＦＷＤ素子で構成される。

　制御部１１は、状況に応じて各スイッチを操作するものであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のマイクロコンピュータによって構成される。制御部１１は、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従って各種演算などの処理を実行し、ＤＵＴ６のリカバリ検査を行う。

　具体的には、制御部１１は、第１スイッチ２をオンにする動作と第１スイッチ２をオフにする動作とを交互に２度繰り返す。また、制御部１１は、少なくとも１度目に第１スイッチ２をオンにした後から２度目に第１スイッチ２をオンにするまでの間、第２スイッチ４をオンにし、２度目に第１スイッチ２をオンにした後、２度目に第１スイッチ２をオフにする前に、第２スイッチ４をオフにする。

　また、制御部１１は、１度目に第１スイッチ２をオフにする前に保護スイッチ５をオンにし、電流計７からの信号に基づいてＤＵＴ６の破壊を検出すると、第２スイッチ４をオフにした後、第１スイッチ２および保護スイッチ５をオフにする。

　以上が本実施形態における半導体素子の検査装置の構成である。次に、上記検査装置を用いた半導体素子の検査方法について、従来の検査装置と比較しつつ説明する。

　制御部１１は、ゲートドライバ１０を通して、スイッチング素子２ａのゲート電極に所定の振幅、周波数を有するパルス状の駆動信号を入力し、スイッチング素子２ａのオン、オフを交互に繰り返して、ＤＵＴ６に流れる電流や電圧を変化させる。これにより、ＤＵＴ６の特性検査が行われる。

　制御部１１は、例えば、図２および図３に示すように、時点Ｔ１でスイッチング素子２ａをオンにし、時点Ｔ２でスイッチング素子２ａをオフにする。その後、時点Ｔ３でスイッチング素子２ａをオンにし、時点Ｔ４でスイッチング素子２ａをオフにする。

　なお、図２、図３、後述する図５において、Ｖｇ１、Ｖｇ２は、それぞれ、スイッチング素子２ａ、第２スイッチ４に印加されるハイレベルまたはローレベルのゲート信号である。また、図２において、Ｖｋａは、ダイオード素子６ａの両端にかかる電圧である。

　時点Ｔ２でスイッチング素子２ａがオフされると、ＤＵＴ６に流れる電流（順方向電流）Ｉが次第に大きくなって、ループ経路Ｐ１を還流電流が流れる。そして、時点Ｔ３でスイッチング素子２ａがオンされると、領域Ｒ１、Ｒ３で示すように、ＤＵＴ６に流れる電流Ｉが次第に小さくなって、リカバリ電流（逆方向電流）が発生する。

　そして、第２スイッチ４、第１整流素子８、第２整流素子９を備えない従来の検査装置では、ＤＵＴ６のリカバリが完了した後、時点Ｔ４でスイッチング素子２ａがオフされると、図２の領域Ｒ２で示すように、ループ経路Ｐ１に含まれるＤＵＴ６に還流電流が流れる。

　リカバリ後の還流期間は、リカバリ前の還流期間よりも時間が長いため、ＤＵＴ６は、リカバリ前の還流電流が流れる際よりも、リカバリ後の還流電流が流れる際に大きく発熱する。そのため、リカバリ後の還流電流によりＤＵＴ６が損傷し、破壊されるおそれがある。

　また、ＤＵＴ６が破壊されると、破壊された箇所に電流が集中し、ＤＵＴ６表面の電極等に接触して配置されているプローブ、ステージ等の検査機器に大きな電流が流れる。よって、リカバリ後の還流電流によりＤＵＴ６が破壊されると、検査機器の損傷が促進される。

　また、リカバリ動作においてＤＵＴ６が破壊された場合にも、リカバリ後の還流電流により、同様に検査機器の損傷が促進される。そのため、比較例として説明した従来の検査装置では、検査コストが増加し、また、素子の破壊解析が困難になる。

　これに対し、本実施形態では、コイル３と共にループ経路Ｐ２を構成するように、第１整流素子８および第２整流素子９が配置されている。また、コイル３、ＤＵＴ６、電流計７と共にループ経路Ｐ１を構成するように、第２スイッチ４が配置され、制御部１１は、図３に示すように第２スイッチ４を操作する。

　つまり、制御部１１は、時点Ｔ１の前に第２スイッチ４をオンし、時点Ｔ３の後、時点Ｔ４の前に第２スイッチ４をオフする。より具体的には、制御部１１は、ＤＵＴ６のリカバリ動作の完了後、還流動作が開始される時点Ｔ４の前に、第２スイッチをオフする。このため、時点Ｔ４でスイッチング素子２ａがオフされると、還流電流はループ経路Ｐ１ではなくループ経路Ｐ２を流れ、図３の領域Ｒ４で示すように、ＤＵＴ６を流れる還流電流が発生しない。なお、制御部１１は、電流計７からの信号に基づいてＤＵＴ６の破壊を検出した場合、電源１を保護するために保護スイッチ５をオフする。

　このように、本実施形態では、リカバリ後の還流電流がＤＵＴ６を流れないため、ＤＵＴ６の損傷、破壊を抑制し、プローブ、ステージ等の検査機器の損傷を低減することができる。また、リカバリ動作においてＤＵＴ６が破壊された場合にも、還流電流による素子の損傷、検査機器の損傷を低減することができる。

　なお、還流電流の経路を上記のように制御するためには、第１整流素子８の逆降伏電圧Ｖｚを適切に設定する必要がある。逆降伏電圧Ｖｚが小さすぎる場合、ＤＵＴ６にリカバリ動作をさせるための還流電流がループ経路Ｐ１とループ経路Ｐ２とに分配され、正常なリカバリ検査ができない。

　還流電流が発生したときのダイオード素子６ａの順方向電圧の最大値をＶｆｐ１とする。図２に示すように、最大値Ｖｆｐ１は、第１スイッチ２がオフされて還流電流が発生した後に、キャリア蓄積遅れにより順方向に増大した電圧Ｖｋａのピーク値である。

　また、第２スイッチ４のオン電圧をＶｏｎ、第２スイッチ４がオフされない場合に第１整流素子８にかかる最大逆バイアスをＶｍａｘ１とすると、Ｖｍａｘ１＝Ｖｆｐ１＋Ｖｏｎである。これは、還流開始時の逆バイアスであり、第２スイッチ４がオフされているときのみ還流電流をループ経路Ｐ２に流すためには、Ｖｚ＞Ｖｆｐ１＋Ｖｏｎである必要がある。

　また、逆降伏電圧Ｖｚが高すぎる場合、ループ経路Ｐ２は還流電流が流れにくくなるため、還流経路としての役割を果たさなくなる。第２スイッチ４がオフされたとき、第１整流素子８にかかる最大逆バイアスＶｍａｘ２は、第２スイッチ４が保持できる電圧、つまりアバランシェ耐圧Ｖｂｒと電源電圧Ｖｃｃによって定まり、Ｖｍａｘ２＝Ｖｂｒ－Ｖｃｃである。ループ経路Ｐ２が還流経路としての役割を果たすためには、Ｖｚ＜Ｖｂｒ－Ｖｃｃである必要がある。

　以上説明したように、本実施形態では、コイル３、第１整流素子８、第２整流素子９を、ＤＵＴ６を含むループ経路Ｐ１とは別のループ経路Ｐ２を構成するように配置しているため、ＤＵＴ６に還流電流が流れ込むことを抑制し、ＤＵＴ６の損傷を低減することができる。これにより、検査機器の損傷を低減することができる。また、リカバリ動作においてＤＵＴ６が破壊された場合にも、還流電流による素子の損傷、検査機器の損傷を低減することができる。

　なお、図４に示すように、保護スイッチ５および電流計７の接続点と、グランドとの間に、平滑コンデンサ１２が配置されていてもよい。平滑コンデンサ１２を配置することにより、寄生インダクタンスを低減し、スイッチング時のリプルの低減やノイズの影響を抑制して一定な電源電圧を形成することができる。これにより、ＤＵＴ６の損傷および破壊をさらに抑制し、検査機器の損傷をさらに低減することができる。

　また、本実施形態では、ＤＵＴ６が破壊されたか否かにかかわらず、時点Ｔ３の後、時点Ｔ４の前の時点で第２スイッチ４をオフしたが、電流計７からの出力によりＤＵＴ６の破壊が検出された場合にのみ、第２スイッチ４をこの時点でオフしてもよい。

　この場合、制御部１１は、ＤＵＴ６を流れる逆方向電流の所定の値を閾値としてＤＵＴ６の破壊を検出し、この閾値は、ＤＵＴ６が破壊されていない場合の逆方向電流のピーク値よりも大きい値に設定されている。

　具体的には、ＤＵＴ６の破壊を検出するための電流の閾値Ｉｔｈは、図５に示すように、ＤＵＴ６が破壊されない場合のリカバリ電流のピーク値Ｉ１と、ＤＵＴ６が破壊された場合のリカバリ電流のピーク値Ｉ２との間に設定されている。そして、ＤＵＴ６を流れる電流Ｉが、逆方向において閾値Ｉｔｈよりも大きくなった場合、制御部１１は、ＤＵＴ６が破壊されたと判定する。

　図５に示すように、ＤＵＴ６の破壊が検出されないときには、時点Ｔ１の前から時点Ｔ４の後まで、第２スイッチ４はオンされている。これにより、時点Ｔ４の後の還流電流がＤＵＴ６を含むループ経路Ｐ１を流れる。リカバリ電流によりＤＵＴ６が破壊されたときには、図５の点線で示すように、時点Ｔ３の後、時点Ｔ４の前に第２スイッチ４がオフされる。これにより、図５の一点鎖線で示すように、ＤＵＴ６には還流電流が流れ込まない。

　なお、制御部１１は、電流計７によりＤＵＴ６の破壊が検出された場合、第１スイッチ２および保護スイッチ５をオフする。このとき、第２スイッチ４がオフされる前に保護スイッチ５がオフされると、保護スイッチ５がオフされた後にループ経路Ｐ１を還流電流が流れ、検査機器の損傷が促進される。これに対し、この変形例では、第２スイッチ４は、ＤＵＴ６の破壊が検出された後、第１スイッチ２および保護スイッチ５がオフされる前にオフされる。これにより、ループ経路Ｐ１を還流電流が流れることを抑制し、検査機器の損傷を低減することができる。

　このように、ＤＵＴ６の破壊が検出された場合にのみ、第２スイッチ４を時点Ｔ３と時点Ｔ４との間の時点でオフし、還流電流の経路を切り替えることにより、時点Ｔ４の後の還流電流が流れるときのＤＵＴ６の動作についても検査することができる。

　（第２実施形態）
　本開示の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して保護素子１３を追加したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

　図６に示すように、本実施形態では、第１スイッチ２がオフされているときコイル３、第２スイッチ４、ＤＵＴ６、電流計７と共にループ経路を構成するように、保護素子１３が配置されている。保護素子１３は、ＤＵＴ６よりも破壊耐量の大きい保護ダイオード素子１３ａを有している。

　保護ダイオード素子１３ａは、ＦＷＤ素子で構成されており、ダイオード素子６ａと同じ向きの整流作用を有するように配置されている。具体的には、保護ダイオード素子１３ａのカソード電極は、ダイオード素子６ａのアノード電極に接続されている。保護ダイオード素子１３ａのアノード電極は、スイッチング素子２ａのコレクタ電極に接続されている。また、保護ダイオード素子１３ａとスイッチング素子２ａとの間の配線には、コイル３の一端が接続されている。

　本実施形態では、第２スイッチ４がオフされているときのみ還流電流をループ経路Ｐ２に流すために、Ｖｚ＞Ｖｆｐ１＋Ｖｆｐ２＋Ｖｏｎとされている。ここで、Ｖｆｐ２は、還流電流が発生したときの保護ダイオード素子１３ａの順方向電圧の最大値である。

　このように保護素子１３が追加された本実施形態の検査装置においても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

　また、このような構成の本実施形態では、リカバリ電流でＤＵＴ６が破壊されたとしても、保護ダイオード素子１３ａによって、ＤＵＴ６に流れる短絡電流の絶対値が急峻に大きくなることを抑制できる。つまり、ＤＵＴ６に大電流が流れることを抑制できる。このため、プローブ、ステージ等の検査機器の損傷をさらに低減することができる。

　なお、本実施形態では保護素子１３を上記のように配置したが、ＤＵＴ６の位置と保護素子１３の位置とを入れ替えてもよい。つまり、保護ダイオード素子１３ａのカソード電極を電流計７に接続し、アノード電極をダイオード素子６ａのカソード電極に接続し、ダイオード素子６ａのアノード電極をスイッチング素子２ａのコレクタ電極に接続してもよい。

　（第３実施形態）
　本開示の第３実施形態について説明する。本実施形態は、下アーム駆動（つまりローサイド駆動）としていた第２実施形態を上アーム駆動（つまりハイサイド駆動）としたものであり、その他に関しては第２実施形態と同様であるため、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

　本実施形態では、ループ経路Ｐ１を構成する各要素と、第１スイッチ２との位置が入れ替わっている。つまり、図７に示すように、保護スイッチ５のエミッタ電極は、スイッチング素子２ａのコレクタ電極に接続され、スイッチング素子２ａのエミッタ電極は、保護ダイオード素子１３ａのカソード電極に接続されている。ゲートドライバ１０には、スイッチング素子２ａのエミッタ側の電位が入力されている。

　保護ダイオード素子１３ａのアノード電極は、ダイオード素子６ａのカソード電極に接続され、ダイオード素子６ａのアノード電極は、グランドに接続されている。コイル３の一端は、スイッチング素子２ａと保護ダイオード素子１３ａとの間の配線に接続され、他端は、第２スイッチ４のコレクタ電極に接続されている。第２スイッチ４のエミッタ電極は、グランドに接続されている。

　第１整流素子８および第２整流素子９は、ＤＵＴ６を含むループ経路とは別のループ経路をコイル３と共に構成している。コイル３、第１整流素子８、第２整流素子９により構成されるループ経路において、第２整流素子９は、第１整流素子８と逆向きの整流作用を有するように、第１整流素子８と直列に接続されている。

　第１整流素子８のカソード電極は、コイル３と第２スイッチ４の間の配線に接続されている。第１整流素子８のアノード電極は、第２整流素子９のアノード電極に接続されている。第２整流素子９のカソード電極は、コイル３とスイッチング素子２ａ、保護ダイオード素子１３ａとの間の配線に接続されている。

　なお、図７では電流計７の図示を省略している。電流計７は、ダイオード素子６ａとグランドとの間に配置されている。

　このように、ループ経路Ｐ１を構成する各要素と、第１スイッチ２との位置が入れ替わった本実施形態の検査装置においても、上記第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

　（第４実施形態）
　本開示の第４実施形態について説明する。本実施形態は、第３実施形態を上下アーム駆動共用としたものであり、その他に関しては第３実施形態と同様であるため、第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

　図８に示すように、本実施形態では、ＤＵＴ６は、ダイオード素子６ａと、ダイオード素子６ａと並列に接続されたスイッチング素子６ｂとにより構成されている。第１スイッチ２は、ダイオード素子２ｂと、ダイオード素子２ｂと並列に接続されたスイッチング素子２ａとにより構成されている。保護素子１３は、保護ダイオード素子１３ａと、保護ダイオード素子１３ａと並列に接続されたスイッチング素子１３ｂとにより構成されている。

　スイッチング素子２ａ、６ｂ、１３ｂは、本実施形態では、ＩＧＢＴ素子により構成される。ダイオード素子２ｂ、６ａ、１３ａは、本実施形態では、ＦＷＤ素子により構成される。ダイオード素子２ｂ、６ａ、１３ａのカソード電極は、それぞれ、スイッチング素子２ａ、６ｂ、１３ｂのコレクタ電極に接続されている。また、ダイオード素子２ｂ、６ａ、１３ａのアノード電極は、それぞれ、スイッチング素子２ａ、６ｂ、１３ｂのエミッタ電極に接続されている。

　なお、図８では、電流計７、ゲートドライバ１０、制御部１１の図示を省略している。電流計７は、ＤＵＴ６とグランドとの間に配置されている。また、本実施形態の検査装置は保護スイッチ５を備えず、電源１の正極は、スイッチング素子２ａのコレクタ電極に接続されている。

　また、図８に示すように、電源１およびスイッチング素子２ａの接続点と、コイル３および第２スイッチ４の接続点との間に、第３スイッチ１４が配置されている。第３スイッチ１４は、本実施形態では、ＩＧＢＴ素子により構成される。第３スイッチ１４のコレクタ電極は、電源１とスイッチング素子２ａとの間の配線に接続されている。第３スイッチ１４のエミッタ電極は、コイル３と第２スイッチ４との間の配線に接続されている。

　スイッチング素子６ｂ、１３ｂ、第３スイッチ１４のゲート電極は、それぞれ、図示しないゲートドライバに接続されており、ゲートドライバは、制御部１１に接続されている。制御部１１は、ゲートドライバを介して、スイッチング素子６ｂ、１３ｂ、第３スイッチ１４を操作する。

　このような検査装置では、スイッチング素子２ａ、６ｂ、１３ｂ、第２スイッチ４、第３スイッチ１４のオン、オフを制御し、コイル３を流れる電流の方向、ＤＵＴ６に流れる電流や電圧を変化させることによって、ＤＵＴ６の特性検査を行う。

　すなわち、主としてＤＵＴ６におけるダイオード素子６ａの特性を検査する場合には、スイッチング素子６ｂ、１３ｂ、第３スイッチ１４をオフした状態でスイッチング素子２ａを駆動制御し、第２スイッチ４を第１実施形態と同様に制御すればよい。

　また、主としてＤＵＴ６におけるスイッチング素子６ｂの特性を検査する場合には、スイッチング素子１３ｂ、第３スイッチ１４をオンし、スイッチング素子２ａ、第２スイッチ４をオフした状態で、ＤＵＴ６のスイッチング素子６ｂを駆動制御すればよい。

　このように、ＤＵＴ６がダイオード素子６ａとスイッチング素子６ｂとにより構成される場合にも、ダイオード素子６ａの特性の検査において、第２スイッチ４を第１実施形態と同様に制御することにより、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

　また、本実施形態では、１つの検査装置で、ＤＵＴ６のダイオード素子６ａのＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ　Ｃｕｒｒｅｎｔ）検査とスイッチング素子６ｂのＡＣ検査とを行うことができる。

　（他の実施形態）
　例えば、第２スイッチ４のオン、オフによる還流電流の経路の切り替えを良好に行うためには、第１整流素子８をツェナーダイオード素子で構成することが好ましいが、第１整流素子８を通常のＦＷＤ素子で構成してもよい。

　また、上記第１～第３実施形態において、検査装置が保護スイッチ５を備えていなくてもよい。また、上記第３実施形態、第４実施形態において、ＤＵＴ６と保護素子１３の位置を入れ替えてもよい。

　また、スイッチング素子２ａ、６ｂ、１３ｂ、第２スイッチ４、第３スイッチ１４を、ＩＧＢＴ素子以外のスイッチング素子、例えば、ＭＯＳ素子等で構成してもよい。

　また、ＦＷＤ機能を有する素子のうち、ＦＷＤ素子以外の素子、例えば、ダイオードを内蔵するＭＯＳＦＥＴ等で構成された素子を有するＤＵＴ６に対して本開示を適用してもよい。

　また、上記第４実施形態において、第１スイッチ２、ＤＵＴ６、保護素子１３を、ＩＧＢＴ素子とＦＷＤ素子が１チップで一体化された素子で構成してもよい。

　また、ダイオード素子６ａの両端にかかる電圧Ｖｋａを測定する電圧計を配置し、この電圧計と制御部１１とを破壊検出部として用い、電圧Ｖｋａがほぼ０になった場合にＤＵＴ６が破壊されたと判定してもよい。この場合、例えば特開２００７－３３０４２号公報に記載の方法を用いて、ＤＵＴ６の破壊を検出することができる。

　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範畴や思想範囲に入るものである。

 

Claims (14)

1. 　スイッチング素子（２ａ）を有する第１スイッチ（２）と、
   　コイル（３）と、
   　第２スイッチ（４）と、前記第１スイッチ、前記コイル、及び前記第２スイッチは、電源（１）に対して直列に接続され、
   　前記スイッチング素子がオフされているとき前記コイルおよび前記第２スイッチと共にループ経路を構成するように配置され、前記電源の正極側にカソード電極が接続されたダイオード素子（６ａ）を有する検査対象としての半導体素子（６）と、
   　第１整流素子（８）と、
   　前記第１整流素子と直列に接続され、前記第１整流素子と逆向きの整流作用を有する第２整流素子（９）と、を備え、
   　前記第１整流素子と前記第２整流素子は、前記コイルと共に、前記半導体素子を含む前記ループ経路とは別のループ経路を構成する半導体素子の検査装置。
2. 　前記第１スイッチおよび前記第２スイッチを操作する制御部（１１）をさらに備え、
   　前記制御部は、前記第１スイッチをオンにする動作と前記第１スイッチをオフにする動作とを交互に２度繰り返し、少なくとも１度目に前記第１スイッチをオンにした後から２度目に前記第１スイッチをオンにするまでの間、前記第２スイッチをオンにし、２度目に前記第１スイッチをオンにした後、２度目に前記第１スイッチをオフにする前に、前記第２スイッチをオフにする請求項１に記載の半導体素子の検査装置。
3. 　前記制御部は、２度目に前記第１スイッチをオンにした後であって、前記ダイオード素子のリカバリ動作が完了した後、２度目に前記第１スイッチをオフにする前に、前記第２スイッチをオフにする請求項２に記載の半導体素子の検査装置。
4. 　前記半導体素子の破壊を検出する破壊検出部（７、１１）をさらに備え、
   　前記制御部は、破壊検出部により前記半導体素子の破壊が検出された場合のみ、２度目に前記第１スイッチをオンにした後、２度目に前記第１スイッチをオフにする前に、前記第２スイッチをオフにする請求項２または３に記載の半導体素子の検査装置。
5. 　前記破壊検出部は、前記半導体素子を流れる逆方向電流の所定の値を閾値として前記半導体素子の破壊を検出し、
   　前記閾値は、前記半導体素子が破壊されていない場合の逆方向電流のピーク値よりも大きい請求項４に記載の半導体素子の検査装置。
6. 　前記電源に対して直列に接続された保護スイッチ（５）をさらに備え、
   　前記制御部は、１度目に前記第１スイッチをオフにする前に、前記保護スイッチをオンにし、前記破壊検出部により前記半導体素子の破壊が検出された場合、前記保護スイッチをオフにし、
   　前記第２スイッチは、前記半導体素子の破壊が検出された後、前記保護スイッチがオフされる前にオフされる請求項４または５に記載の半導体素子の検査装置。
7. 　前記スイッチング素子がオフされているとき前記半導体素子、前記コイル、前記第２スイッチと共にループ経路を構成し、前記ダイオード素子と同じ向きの整流作用を有し、前記半導体素子よりも破壊耐量の大きい保護ダイオード素子（１３ａ）を有する保護素子（１３）をさらに備える請求項１ないし６のいずれか１つに記載の半導体素子の検査装置。
8. 　前記第１整流素子は、前記第２スイッチがオフされたときに前記コイルの逆起電力により流れる電流と逆向きの整流作用を有するように接続されたツェナーダイオードである請求項１ないし６のいずれか１つに記載の半導体素子の検査装置。
9. 　前記第１整流素子の逆降伏電圧が、前記ダイオード素子に還流電流が流れるときの順方向電圧の最大値と、前記第２スイッチのオン電圧とを加算したものよりも大きい請求項８に記載の半導体素子の検査装置。
10. 　前記第１整流素子は、前記第２スイッチがオフされたときに前記コイルの逆起電力により流れる電流と逆向きの整流作用を有するように接続されたツェナーダイオードであり、
    　前記第１整流素子の逆降伏電圧が、前記ダイオード素子に還流電流が流れるときの順方向電圧の最大値と、前記保護ダイオード素子に還流電流が流れるときの順方向電圧の最大値と、前記第２スイッチのオン電圧とを加算したものよりも大きい請求項７に記載の半導体素子の検査装置。
11. 　前記第１整流素子の逆降伏電圧が、前記第２スイッチのアバランシェ耐圧から前記電源の電圧を引いたものよりも小さい請求項８ないし１０のいずれか１つに記載の半導体素子の検査装置。
12. 　ダイオード素子（６ａ）を有する検査対象としての半導体素子（６）を検査する半導体素子の検査方法であって、
    　スイッチング素子（２ａ）を有する第１スイッチ（２）、コイル（３）、および、第２スイッチ（４）を電源（１）に対して直列に接続し、
    　前記半導体素子を、前記スイッチング素子をオフしたときに前記コイルおよび前記第２スイッチと共にループ経路を構成するように配置し、
    　前記ダイオード素子のカソード電極を前記電源の正極側に接続し、
    　第１整流素子（８）、および、前記第１整流素子と直列に接続され、前記第１整流素子と逆向きの整流作用を有する第２整流素子（９）を、前記半導体素子を含むループ経路とは別のループ経路を前記コイルと共に構成するように配置し、
    　前記スイッチング素子のオン、オフを繰り返し行うことにより、前記半導体素子の検査を行うことを含む半導体素子の検査方法。
13. 　前記第１スイッチのオン、オフを交互に２度繰り返し行い、少なくとも１度目に前記第１スイッチをオンにした後から２度目に前記第１スイッチをオンにするまでの間、前記第２スイッチをオンにし、２度目に前記第１スイッチをオンにした後、２度目に前記第１スイッチをオフにする前に、前記第２スイッチをオフにする請求項１２に記載の半導体素子の検査方法。
14. 　２度目に前記第１スイッチをオンにした後であって、前記ダイオード素子のリカバリ動作が完了した後、２度目に前記第１スイッチをオフにする前に、前記第２スイッチをオフにする請求項１３に記載の半導体素子の検査方法。
    
     

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