[发明专利]探针装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于进行功率器件（power device）的电特性检查的探针装置（探测装置），更详细而言，例如涉及能够以晶片级测量以绝缘栅双极晶体管（IGBT）、二极管为代表的功率器件的电特性的探针装置。

背景技术

功率器件作为各种电源和汽车的电装（electric fitting）关联的开关元件等，或者作为产业设备的电装关联的开关元件等的通用性正在提高。功率器件比通常的半导体元件更耐高压、电流更大、并且更加高速、高频率化。作为功率器件，存在IGBT、二极管、功率三级管、功率MOSFET、晶闸管（thyristor）。这些功率器件，在对各自的静态特性和动态特性（开关特性）进行电特性检查之后，将它们根据用途分别作为电子部件进行安装。

例如将二极管与功率MOSFET并联连接，作为电动机等的开关元件使用。二极管在阳极与阴极的接合部具有耗尽层，存在因该耗尽层而损害二极管本来的开关功能的情况。特别是，如果在流动有电流IF时对二极管施加反向电压，则例如如图13中的实线（理想值）所示那样电流急剧下降达到0点。然而，实际上在耗尽层残存有少量的载流子，因此如果在该状态下施加电压，则如图13中的实线所示那样流动较大的反向电流I_R，在达到最大的反向电流值I_rp之后，回复到0点。从最大的反向电流值I_rp起回复到其1/10的电流值为止的时间被定义为反向恢复时间（Reverse-Recovery-Time）t_rr。作为二极管的开关特性优选反向恢复时间短。另外，在反向恢复时间较长的情况下，根据使用条件不同二极管有时会被破坏。另外，反向电流的电流变化（di/dt）越急剧电流就越大，二极管越容易被破坏，将这种破坏称为di/dt破坏。由此，在专用的测定器上逐个安装二极管并测定电流变化时产生的二极管的电流变化（di/dt），评价各个作为开关元件的二极管的可靠性。

发明内容

发明要解决的课题

因此，本申请人反复研究了以下方法：使用例如图14所示的探针装置，对于形成有多个功率器件的半导体晶片，在保持晶片状态不变的情况下，测定包含在各个功率器件中的二极管的电流变化（di/dt）。图14所示的探针装置110包括：输送半导体晶片的装载室（loader chamber）；和进行从装载室输送的半导体晶片的电特性检查的探测器室111（prober chamber），在晶片状态下进行功率器件的电特性检查。

如图14所示，探测器室111包括：载置半导体晶片W的能够移动的载置台112；和配置在载置台112的上方的探针卡（probe card）113。在载置台112的表面形成有由金等导电性金属构成的导电膜电极，该导电膜电极通过电缆114与检测器115电连接。另外，探针卡113具有与半导体晶片W的各个电极垫开尔文连接的多个探针对113A，探针对113A通过各条力线116F和读出线（感应线）116S与检测器115电连接。通过将探针对113A开尔文连接，能够消除由其与电极垫的接触电阻和各线116F、116S的内部电阻引起的测定误差。

如上所述，在半导体晶片W形成有多个功率器件。多个功率器件各自具有例如并联连接的MOSFET（或IGBT）和二极管，作为开关元件使用。在半导体晶片W的上表面形成有MOSFET的栅极电极和源极电极，在下表面形成有漏极电极。与该漏极电极接触的载置台112的导体膜电极也成为漏极电极。与该漏极电极连接的电缆114具有力线114F和读出线114S，在载置台112的导体膜电极，以开尔文连接的状态与检测器115连接。此外，在IGBT的情况下，各电极构成为栅极电极、集电电极和发射电极。

使用探针装置110以晶片状态测定功率器件的开关特性时，移动载置有半导体晶片W的载置台112，将载置台112上的半导体晶片W与多个探针对113A电连接，当通过栅极G侧的探针对113A接通功率器件时，基于对功率器件的栅极电极施加的电压，电流从漏极电极（集电电极）的电缆114流向源极电极（发射电极）。