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公開番号2025062526
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-14
出願番号2023171671
出願日2023-10-02
発明の名称試験装置
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人
主分類G01R 31/26 20200101AFI20250407BHJP(測定;試験)
要約【課題】耐久試験データの正確性を高めることのできる試験装置を提供すること。
【解決手段】試験装置1は、半導体素子のゲートに電圧を印加するG電源、ゲート特性を測定するG測定器、主電極間に電流を印加するM電源、M電源による電流印加状態において主電極間の電圧を測定するM測定器、主電極間に電流を印加するS電源、S電源による電流印加状態において主電極間の電圧を測定するS測定器、および制御部を備える。制御部は、G電源、M電源、およびS電源の駆動を制御する。制御部は、耐久試験であるパワーサイクル試験と、電気特性評価とを切り替えて実行する。制御部は、パワーサイクル試験を一旦停止し、パワーサイクル試験の途中で電気特性評価を実行する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
半導体素子を含む半導体装置の耐久試験を行う試験装置であって、
前記半導体素子のゲートに、電圧を印加する第１電源（１０）と、
前記第１電源により電圧を印加した状態で、ゲート特性を測定する第１測定器（１１）と、
前記半導体素子の主電極間に、電流および電圧のひとつである第１物理量を印加する第２電源（２０）と、
前記第２電源により前記第１物理量を印加した状態で、前記主電極間における前記電流および電圧の他のひとつである第２物理量を測定する第２測定器（２１）と、
前記主電極間に、電流を印加する第３電源（３０）と、
前記第３電源により電流を印加した状態で、前記主電極間の電圧を測定する第３測定器（３１）と、
前記第１電源、前記第２電源、および前記第３電源の駆動を制御する制御部（４０）と、
を備え、
前記制御部は、前記耐久試験と、前記耐久試験を一旦停止し、前記耐久試験の途中で電気特性を測定する電気特性評価と、を切り替えて実行可能であり、
前記耐久試験において、前記制御部は、前記第３電源により電流を印加して前記第３測定器の測定した電圧に基づき前記半導体素子の温度をモニタしつつ、前記第１電源および前記第２電源を駆動し、
前記電気特性評価において、前記制御部は、前記第１電源、前記第２電源、および前記第３電源の少なくともひとつを駆動して前記電気特性を評価する、試験装置。
続きを表示（約 590 文字）【請求項２】
前記第２電源は、前記第１物理量として、前記主電極間に前記第３電源が印加する電流よりも大きい電流を印加し、
前記第２測定器は、前記第２物理量として前記主電極間の電圧を測定する、請求項１に記載の試験装置。
【請求項３】
前記耐久試験は、パワーサイクル試験である、請求項２に記載の試験装置。
【請求項４】
前記耐久試験は、連続通電試験である、請求項２に記載の試験装置。
【請求項５】
前記電気特性は、ゲートリーク電流、前記半導体素子の閾値電圧、前記主電極間の飽和電圧、前記半導体素子が備えるダイオードの順方向電圧の少なくともひとつである、請求項２～４いずれか１項に記載の試験装置。
【請求項６】
前記第２電源は、前記第１物理量として前記主電極間に電圧を印加し、
前記第２測定器は、前記第２物理量として前記主電極間の電流を測定する、請求項１に記載の試験装置。
【請求項７】
前記耐久試験は、高温環境下、低温環境下、および高温高湿環境下のいずれかにおけるバイアス試験である、請求項６に記載の試験装置。
【請求項８】
前記電気特性は、ゲートリーク電流、前記半導体素子の閾値電圧、および前記主電極間のリーク電流の少なくともひとつである、請求項７に記載の試験装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、試験装置に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、半導体素子の試験装置を開示している。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１７０６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電気特性が経時変化していく状態を評価するには、パワーサイクル試験などの耐久試験の途中で試験を停止し、試験対象を試験装置から取り外して評価する必要がある。電気特性の評価後に耐久試験の続きを行うべく試験対象を試験装置へ組み付ける際、組み付け状態、ひいては熱抵抗が変化する虞がある。つまり、耐久試験データの正確性が低下する虞がある。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、試験装置にはさらなる改良が求められている。
【０００５】
本開示の目的のひとつは、耐久試験データの正確性を高めることのできる試験装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示のひとつの態様である試験装置は、
半導体素子を含む半導体装置の耐久試験を行う試験装置であって、
半導体素子のゲートに、電圧を印加する第１電源（１０）と、
第１電源により電圧を印加した状態で、ゲート特性を測定する第１測定器（１１）と、
半導体素子の主電極間に、電流および電圧のひとつである第１物理量を印加する第２電源（２０）と、
第２電源により第１物理量を印加した状態で、主電極間における電流および電圧の他のひとつである第２物理量を測定する第２測定器（２１）と、
主電極間に、電流を印加する第３電源（３０）と、
第３電源により電流を印加した状態で、主電極間の電圧を測定する第３測定器（３１）と、
第１電源、第２電源、および第３電源の駆動を制御する制御部（４０）と、
を備え、
制御部は、耐久試験と、耐久試験を一旦停止し、耐久試験の途中で電気特性を測定する電気特性評価と、を切り替えて実行可能であり、
耐久試験において、制御部は、第３電源により電流を印加して第３測定器の測定した電圧に基づき半導体素子の温度をモニタしつつ、第１電源および第２電源を駆動し、
電気特性評価において、制御部は、第１電源、第２電源、および第３電源の少なくともひとつを駆動して電気特性を評価する。
【０００７】
開示の試験装置によれば、耐久試験を一旦停止し、耐久試験の途中で電気特性を評価することができる。つまり、耐久試験と、電気特性評価とを、共通（単一）の試験装置にて行うことができる。半導体装置を試験装置から取り外さなくても電気特性評価を行うことができるので、耐久試験のデータの正確性を高めることができる。
【０００８】
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲、および本欄に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施形態に係る試験装置を示す図である。
閾値電圧Ｖｔｈの測定構成と波形を示す図である。
飽和電圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）の測定構成と波形を示す図である。
ゲートリーク電流Ｉｇｅｓの測定構成と波形を示す図である。
パワーサイクル試験および電気特性評価のタイミングチャートである。
制御部が実行する処理を示すフローチャートである。
パワーサイクル試験を示すフローチャートである。
ゲートリーク電流Ｉｇｅｓの評価を示すフローチャートである。
閾値電圧Ｖｔｈの評価を示すフローチャートである。
飽和電圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）の評価を示すフローチャートである。
ＭＯＳＦＥＴを備える変形例において、ダイオードの順方向電圧Ｖｆの測定構成を示す図である。
パワーサイクル試験および電気特性評価のタイミングチャートである。
電気特性評価のうち、順方向電圧Ｖｆの評価を示すフローチャートである。
第２実施形態に係る試験装置により試験される半導体装置の一例を示す図である。
第２実施形態に係る試験装置を示す図である。
パワーサイクル試験および電気特性評価のタイミングチャートである。
パワーサイクル試験を示すフローチャートである。
ゲートリーク電流Ｉｇｅｓの評価を示すフローチャートである。
飽和電圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）の評価を示すフローチャートである。
第３実施形態に係る試験装置において、制御部が実行する処理を示すフローチャートである。
連続通電試験および電気特性評価のタイミングチャートである。
連続通信試験を示すフローチャートである。
２ｉｎ１構成の変形例を示すタイミングチャートである。
連続通電試験を示すフローチャートである。
第４実施形態に係る試験装置を示す図である。
制御部が実行する処理を示すフローチャートである。
バイアス試験および電気特性評価のタイミングチャートである。
バイアス試験を示すフローチャートである。
主耐圧リーク電流Ｉｃｅｓの測定構成と波形を示す図である。
主耐圧リーク電流Ｉｃｅｓの評価を示すフローチャートである。
バイアス試験の変形例を示すフローチャートである。
主耐圧リーク電流Ｉｃｅｓの評価の変形例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて複数の実施形態を説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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