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公開番号2025012000
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023114505
出願日2023-07-12
発明の名称半導体試験装置、半導体試験方法および半導体素子の製造方法
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類G01R 31/26 20200101AFI20250117BHJP(測定;試験)
要約【課題】半導体素子のウェハ状態で行う試験において、試験ステージの電流経路の抵抗による測定誤差を低減することができる半導体試験装置、半導体試験方法および半導体素子の製造方法を提供する。
【解決手段】本開示の半導体試験装置は、複数の半導体素子の正極と電気的に接続される正極の役割を有する試験ステージ51と、定電流を供給する定電流源1と、被検体の半導体素子の負極と、定電流源1の負極42とを接続する第1のプローブ53と、各々が、試験ステージ51の外周に配置され、N個(Nは2以上の自然数)の電流供給点として機能するN個の電極31～34と、半導体素子の正極と接続される少なくとも1つのセンス端子35と、センス端子35と定電流源1の負極42との間の電圧を測定する電圧測定器3とを備え、N個の電極のうち、被検体の半導体素子と最も近い電極に定電流が供給される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
裏面に正極と、表面に負極および制御電極とを有し、前記制御電極に入力される制御信号に応じて、オンまたはオフする半導体素子の特性を試験するための半導体試験装置であって、
複数の前記半導体素子が配置されたウェハを固定するとともに、複数の前記半導体素子の正極と電気的に接続される正極の役割を有する試験ステージと、
定電流を供給する定電流源と、
被検体の前記半導体素子の負極と、前記定電流源の負極とを接続する第１のプローブと、
各々が、前記試験ステージの外周に配置され、Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）の電流供給点として機能するＮ個の電極と、
前記半導体素子の正極と接続される少なくとも１つのセンス端子と、
前記センス端子と前記定電流源の負極との間の電圧を測定する電圧測定器とを備え、
前記Ｎ個の電極のうち、前記被検体の前記半導体素子と最も近い電極に前記定電流が供給される、半導体試験装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記半導体試験装置は、さらに、
前記半導体素子を駆動する駆動回路と、
前記半導体素子の制御電極と前記駆動回路とを接続する第２のプローブとを備えた、請求項１記載の半導体試験装置。
【請求項３】
前記Ｎ個の電極は、前記試験ステージの外周上に均等な角度の間隔で配置される、請求項１記載の半導体試験装置。
【請求項４】
前記半導体試験装置は、さらに、
各々が、前記Ｎ個の電極のうちの対応する１つと、前記定電流源とに接続されるＮ個のスイッチを備え、
前記被検体の前記半導体素子の位置に応じて、前記Ｎ個のスイッチのうちの１つのスイッチがオンに設定される、請求項１記載の半導体試験装置。
【請求項５】
前記半導体試験装置は、
各々が、前記Ｎ個の電極のうちの対応する１つと接続されるＮ個の前記定電流源を含み、
前記被検体の前記半導体素子の位置に応じて、前記Ｎ個の定電流源のうちの１つの定電流源から前記定電流が供給される、請求項１記載の半導体試験装置。
【請求項６】
複数個の前記センス端子を備え、
前記電圧測定器は、前記複数個のセンス端子のうちの少なくとも１つと、前記定電流源の負極との間の電圧を測定する、請求項１記載の半導体試験装置。
【請求項７】
前記電圧測定器は、前記複数個のセンス端子の各々と、前記定電流源の負極との間の電圧を測定する、請求項６記載の半導体試験装置。
【請求項８】
前記センス端子は、前記試験ステージの外周、または前記試験ステージの底面であって、吸着機構が配置されている位置以外の位置に配置される、請求項６記載の半導体試験装置。
【請求項９】
前記半導体試験装置は、さらに、
前記電圧測定器によって測定された複数個の電圧の平均、重み付き平均、または最小値を算出する演算器を備えた、請求項７記載の半導体試験装置。
【請求項１０】
裏面に正極と、表面に負極および制御電極とを有し、前記制御電極に入力される制御信号に応じて、オンまたはオフする半導体素子の特性を試験するための半導体試験装置による半導体試験方法であって、
前記半導体試験装置は、正極の役割を有する試験ステージと、定電流を供給する定電流源と、各々が、前記試験ステージの外周に配置され、Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）の電流供給点として機能するＮ個の電極と、前記半導体素子の正極と接続される少なくとも１つのセンス端子と、電圧測定器と、第１のプローブと、第２のプローブとを備え、
前記半導体試験方法は、
複数の前記半導体素子が配置されたウェハを前記試験ステージに固定して、複数の前記半導体素子の正極と前記試験ステージとを接続するステップと、
前記第１のプローブによって、前記半導体素子の負極と、定電流源の負極とを接続するステップと、
前記第２のプローブによって、前記半導体素子の制御電極と、駆動回路とを接続するステップと、
前記定電流源が、前記Ｎ個の電極のうち、被検体の前記半導体素子と最も近い電極に定電流を供給するステップと、
前記電圧測定器によって、前記センス端子と前記定電流源の負極との間の電圧を測定するステップとを備える、半導体試験方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体試験装置、半導体試験方法および半導体素子の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製品性能は、製造過程における試験工程において特性試験が行なわれることによって、保証されている。特性試験には、高電圧または大電流を半導体素子に与えるなどの特性試験およびスクリーニングなどがある。
【０００３】
特性試験には、モジュールの状態で行う試験、および半導体素子の状態で行う試験などがある。特性試験は、製造のコストを低減するため、ウェハの状態で試験できることが好ましい。しかしながら、ウェハを設置する試験ステージとウェハ裏面との接触の具合で変化する電気的な抵抗と、試験ステージから測定点までの経路の抵抗の差とが原因で、測定結果の再現性が低いという問題がある。
【０００４】
特許文献１には、半導体トランジスタのテスト方法として試験ステージとウェハ裏面との接触抵抗を低減させる構成が開示されている。特許文献１では、試験ステージに設けられた吸着穴の密度を１００個／ｃｍ
2
以上とすることによって、試験ステージとウェハ裏面電極の接触抵抗を低減することができる。これにより、測定の再現性が低い問題を低減することができる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載される試験方法では、試験ステージの測定点までの経路の抵抗の差の影響を除くことができないため、ウェハの面内で測定誤差がばらつくといい問題がある。
【０００６】
それを解決する方法として、特許文献２では、ウェハの面内における測定誤差のばらつきを低減することができる半導体試験装置および半導体試験方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１５－２６７６５号公報
特開２０２０－１６８３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２の技術は、電流の通電電極と電圧を検出するセンス電極が同電位であるため、センス点から遠い電極付近のチップを測定した場合、電流経路の電圧降下の影響を大きくうけてしまう。
【０００９】
それゆえに、本開示の目的は、半導体素子のウェハ状態で行う試験において、試験ステージの電流経路の抵抗による測定誤差を低減することができる半導体試験装置、半導体試験方法および半導体素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の半導体試験装置は、裏面に正極と、表面に負極および制御電極とを有し、制御電極に入力される制御信号に応じて、オンまたはオフする半導体素子の特性を試験するための半導体試験装置であって、複数の半導体素子が配置されたウェハを固定するとともに、複数の半導体素子の正極と電気的に接続される正極の役割を有する試験ステージと、定電流を供給する定電流源と、被検体の半導体素子の負極と、定電流源の負極とを接続する第１のプローブと、各々が、試験ステージの外周に配置され、Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）の電流供給点として機能するＮ個の電極と、半導体素子の正極と接続される少なくとも１つのセンス端子と、センス端子と定電流源の負極との間の電圧を測定する電圧測定器とを備え、Ｎ個の電極のうち、被検体の半導体素子と最も近い電極に定電流が供給される。
（【００１１】以降は省略されています）

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