(57)【要約】 【課題】  電子部品の電気特性測定において、外来ノイズの影響を小さくすること。【解決手段】  本発明の電子部品測定装置は、開口部１ａを有し、測定される電子部品４を内部に収容するチャンバー１と、チャンバー１と電気的に絶縁されたグランド電位部３ａと、信号電位部３ｂとを有し、電子部品４に電気的に接続されてチャンバー１の内部と外部との間で信号の入出力を可能とする信号伝送手段３を備え、チャンバー１の開口部１ａを塞いでチャンバー１の内部を密閉空間とするフランジ５と、を有する。これにより、外来ノイズの影響を小さくすることができる。【選択図】  図４
2010085102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品の電気特性を測定する電子部品測定装置であって、
開口部を有し、測定される前記電子部品を内部に収容するチャンバーと、
前記チャンバーと電気的に絶縁されたグランド電位部と、信号電位部とを有し、前記電子部品に電気的に接続されて前記チャンバーの内部と外部との間で信号の入出力を可能とする信号伝送手段を備え、前記チャンバーの前記開口部を塞いで前記チャンバーの内部を密閉空間とするフランジと、を有する、電子部品測定装置。
【請求項２】
前記信号伝送手段は、表面が絶縁部材で被覆されたケーブル線であり、
前記フランジは、貫通穴を有するフランジ本体と、前記貫通穴を通る前記ケーブル線と、を備えた、請求項１に記載の電子部品測定装置。
【請求項３】
前記フランジ本体と前記ケーブル線の前記絶縁部材とが一体的に形成されている、請求項２に記載の電子部品測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品の電気特性を測定する電子部品測定装置に関し、特に、デバイスノイズを測定する際に混入する外来ノイズを低減させた電子部品測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスなどの電子部品に直流電圧を印加した場合に、そのデバイス中に周波数成分を持った電流ノイズ・電圧ノイズが発生する。この周波数成分を持ったノイズには、１／ｆノイズやｇ−ｒノイズ（Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ−Ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｎｏｉｓｅ）などがあり、デバイス品質の評価などに用いられている（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
例えば、ｇ−ｒノイズの周波数特性の温度依存性を評価することで、デバイスに存在する欠陥の活性化エネルギーを測定することができる。このため、デバイスの詳細な欠陥調査のためには１０Ｋ程度の低温でデバイスの電気特性測定（デバイスノイズ測定）を行なう。
【０００４】
ここで、低温で電気特性を測定するためには、デバイスをチャンバーに収容し、チャンバー内部及びデバイスを所望の温度に保持する必要がある。そして、チャンバー内で冷却されたデバイスに駆動電圧を印加し、デバイスの電流・電圧を測定して電気特性測定を行なう。このチャンバーの内部と外部との間での信号（デバイスへの駆動電圧及びデバイスからの電流・電圧）の入出力は、通常、フランジの両側に設けられた同軸ケーブルの端子を介して同軸ケーブルを引き回して行なわれる。
【０００５】
図５に従来の電子部品測定装置の要部断面図を示す。図５において、チャンバー１０１の開口部１０１ａがフランジ１０２で塞がれており、内部にデバイス１０４が収容されている。フランジ１０２には端子１０３が設けられており、チャンバー１０１の内部ではこの端子１０３とデバイス１０４に設けられた端子１１２とが同軸ケーブル１１１で接続され、チャンバー１０１の外部では端子１０３と外部の信号処理機等とが同軸ケーブル１１０で接続されている。そして、同軸ケーブル１１０，１１１のグランド線１１０ａ，１１１ａは、端子１０３のグランド電位部１０３ａに接続される。
【０００６】
ここで、通常チャンバー１０１やフランジ１０２には真空に耐えうる強度が充分なＳＵＳなどの金属が用いられる。このため、グランド電位部１０３ａとフランジ１０２，チャンバー１０１が同電位となる。従って、同軸ケーブル１１０，１１１のグランド線１１０ａ，１１１ａも、導電性のあるフランジ１０２，チャンバー１０１と同電位となり、これらを介してグランド電位に接続される構成となっている。
【非特許文献１】ムネカズ  タカノ，ヨシノブ  スギヤマ，ハジメ  ソガ（Ｍ．Ｔａｃａｎｏ，Ｙ．Ｓｕｇｉｙａｍａ  ａｎｄ  Ｈ．Ｓｏｇａ）、「ソリッドステイトエレクトロニクス（Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．）」、１９８９年，Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．１，ｐ．４９−５５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図５に示す電子部品測定装置では、チャンバー１０１をグランド電位に接続しているが、その接地が十分ではなく、チャンバー１０１が外部環境から受ける電磁界の影響により、測定したいデバイスノイズに不要な外来ノイズが混入するという問題点があった。これは、チャンバー１０１が受ける外部の電磁界からの影響による外来ノイズの一部がグランド電位に流れずに、チャンバー１０１と同電位の同軸ケーブル１１０，１１１のグランド線１１０ａ，１１１ａに混入し、同軸ケーブル１１０，１１１の芯線１１０ｂ、１１１ｂにも影響を与えるために生じるものである。
【０００８】
これに対して、チャンバー１０１が受ける電磁界の影響を端子１０３から切り離すために、フランジ１０２としてセラミックス等からなるいわゆる絶縁フランジを用いることができる。しかしながら、絶縁フランジに用いられるセラミックスはＳＵＳなどの金属に比べ外部からの電磁界の影響を強く受けるため、却って不要な外来ノイズの影響が大きくなってしまう。
【０００９】
さらに、発明者が鋭意検討を行なった結果、精密なデバイスノイズ測定を行なうときには、フランジ１０２に設けられた端子１０３で同軸ケーブル１１０，１１１と接続することでもノイズが混入し、測定結果に影響を与えることが分かった。
【００１０】
以上のような問題は低温でのデバイスノイズ測定に限らず、窒素雰囲気中や真空中など、チャンバーを用いた測定一般で問題となる。
【００１１】
本発明は上述の状況を鑑みて案出されたものであり、その目的は、外来ノイズの影響を低減した電子部品測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の電子部品測定装置は、１）電子部品の電気特性を測定する電子部品測定装置であって、開口部を有し、測定される前記電子部品を内部に収容するチャンバーと、前記チャンバーと電気的に絶縁されたグランド電位部と、信号電位部とを有し、前記電子部品に電気的に接続されて前記チャンバーの内部と外部との間で信号の入出力を可能とする信号伝送手段を備え、前記チャンバーの前記開口部を塞いで前記チャンバーの内部を密閉空間とするフランジと、を有するものである。
【００１３】
また、本発明の電子部品測定装置は、２）上記１）の構成において、前記信号伝送手段は、表面が絶縁部材で被覆されたケーブル線であり、前記フランジは、貫通穴を有するフランジ本体と、前記貫通穴を通る前記ケーブル線と、を備えたものである。
【００１４】
また、本発明の電子部品測定装置は、３）上記２）の構成において、前記フランジ本体と前記ケーブル線の前記絶縁部材とが一体的に形成されているものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電子部品測定装置によれば、１）の構成により、信号伝送手段のグランド電位部がチャンバーと電気的に絶縁されていることから、信号伝送手段のグランド電位部がチャンバーと同電位にならず、チャンバーが外部の電磁界から受けるノイズを切り離すことができる。これにより、ノイズの信号伝送手段への混入をなくすことができ、外部電磁界の影響を受けない状態で電子部品の電気特性を測定することができるものとなる。
【００１６】
また、本発明の電子部品測定装置によれば、２）の構成により、フランジ本体が信号伝送手段の接地電位部と接することがないため、確実に信号伝送手段のグランド電位部とチャンバーを電気的に絶縁することができるので、チャンバーが外部の電磁界から受けるノイズを切り離すことができる。また、図５に示す従来の電子部品測定装置で、チャンバーの内部と外部とをつなぐために必要であった接続端子が不要となるため、接続端子部で混入する恐れのある余計なノイズを低減することができる。これにより、ノイズの信号伝送手段への混入を更に低減することができ、外部電磁界の影響を受けない状態で電子部品の電気特性を測定することができるものとなる。
【００１７】
また、本発明の電子部品測定装置によれば、３）の構成により、フランジ本体が信号伝送手段のグランド電位部と接することがないため、確実に信号伝送手段のグランド電位部とチャンバーを電気的に絶縁することができる。また、信号伝送手段であるケーブル線とフランジ本体とが一体的に形成されているため、チャンバーとフランジとで形成する密閉空間に不要なガス等の混入を防ぐことができる。このため、電子部品を測定するチャンバー内の環境を安定して一定に保持することができ、より精度の高い測定をすることができるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ本発明の電子部品測定装置について説明する。
【００１９】
図１は、低温での測定を行なう電子部品測定装置のシステムを示す概略図である。ここでは、電気特性を測定する電子部品としての評価デバイス（以下、ＤＵＴとする）に駆動装置から駆動電圧を印加して、評価デバイスに発生する電圧ノイズを測定することを想定したシステム構成の概略図を示す。なお、以下の図面についても同様であるが、図面には本発明に関係する要部を示し、真空ポンプなど一部のシステムについては省略している。また、同様の箇所には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
図１において、１はチャンバー，５はフランジ，４は電子部品であるＤＵＴ，２０１は冷却装置，２０２はＤＵＴ４に駆動電圧を印加するＤＵＴ駆動装置，２０３はＤＵＴ４からの信号を増幅するアンプ，２０４はアンプ２０３で増幅された信号を解析するスペクトルアナライザである。
【００２１】
図１に示すように、ＤＵＴ４はチャンバー１内に設置され、冷却装置２０１により極低温まで冷やされた状態で測定が行われる。その際、外気との熱伝導によるＤＵＴ４の昇温を防ぐためにチャンバー１内は真空に保たれている。ＤＵＴ４は、ＤＵＴ駆動装置２０２の駆動電圧出力端子（＋）２０２ｏ１と駆動電圧出力端子（−）２０２ｏ２とから印加された駆動電圧がＤＵＴ４もしくはＤＵＴ４を保持する治具に設けられた駆動電圧入力端子（＋）４ｉ１と駆動電圧入力端子（−）４ｉ２とに入力されることにより駆動する。この駆動電圧により動作したＤＵＴ４の電気特性であるデバイスノイズ信号電圧は、ＤＵＴ４もしくはＤＵＴ４を保持する治具に設けられたノイズ測定端子（＋）４ｏ１とノイズ測定端子（−）４ｏ２とから取り出され、アンプ２０３の入力端子(＋）２０３ｉ１と入力端子（−）２０３ｉ２とに入力される。入力された信号電圧はアンプ２０３により増幅された後、出力端子（＋）２０３ｏ１と出力端子（−）２０３ｏ２とから出力され、スペクトルアナライザ２０４の入力端子（＋）２０４ｉ１と入力端子（−）２０４ｉ２とに入力される。スペクトルアナライザ２０４に入力されたノイズ信号電圧はスペクトルアナライザ２０４により各周波数成分のスペクトルに分解され、各周波数におけるデバイスノイズ強度が測定できる。
【００２２】
ここで、ＤＵＴ４とＤＵＴ駆動装置２０２及びアンプ２０３との間で信号の入出力を行なうためには、チャンバー１の内側と外側とを電気的に接続する必要がある。本発明では、このチャンバー１の内側と外側とで信号を入出力するフランジ５において、信号を伝送する手段のグランド電位とチャンバー１とが同電位となることを防ぐ構成としている。以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について詳述する。
【００２３】
図２は本発明の電子部品測定装置の実施の形態の一例を示す要部断面図である。図２において、１ａはチャンバー１の開口部，２はフランジ本体，２ａはフランジ本体２に設けられた貫通穴，３は貫通穴２ａを通る信号伝送手段３としてのケーブル線３Ａ，４ａは電子部品４に設けられた信号伝送手段３としてのケーブル線３Ａと接続される端子である。この例ではケーブル線３Ａは同軸ケーブルであり、信号電位部である信号線３ｂを内部絶縁体３ｃ，グランド電位部であるグランド線３ａ，絶縁部材３ｄが順に覆う構成となっている。そして、このケーブル線３Ａとフランジ本体２とでフランジ５を構成する。
【００２４】
図２において、チャンバー１は測定される電子部品４を内部に収容しており、その開口部１ａはフランジ本体２とケーブル線３Ａとを有するフランジ５で塞がれ、チャンバー１の内部を密閉空間としている。ここで、フランジ本体２は貫通穴２ａを有し、その貫通穴２ａを最表面が絶縁部材３ｄで被覆されたケーブル線３Ａが通るため、フランジ本体２とケーブル線３Ａのグランド線３ａとが確実に電気的に絶縁されている。このような構成により、信号伝送手段３のグラウンド電位部（３ａ）がチャンバー１と同電位にならず、チャンバー１が外部の電磁界から受けるノイズを切り離すことができる。これにより、ノイズの信号伝送手段３への混入をなくすことができ、外部電磁界の影響を受けない状態で電子部品４の電気特性を測定することができるものとなる。また、図５に示す従来の電子部品測定装置ではチャンバー１０１の内部と外部とをつなぐために必要であった接続端子１０３が図２に示す構成では不要となる。このため、接続端子１０３部で混入する恐れのあった余計なノイズを低減することができる。これにより、更にノイズを低減させることができる。
【００２５】
次に各部位について説明する。
【００２６】
チャンバー１は、真空に耐えうる強度を有する材料からなり、例えば、ＳＵＳなどの金属を用いる。チャンバー１の形状はＤＵＴ４を内部に収容する空間を有し、ケーブル線３Ａを引き回すことが可能であれば特に制約はなく適宜自由に設計すればよい。
【００２７】
フランジ本体２は、真空に耐えうる強度を有する材料からなり、例えば、ＳＵＳなどの金属を用いる。フランジ本体２の外形は、チャンバー１の開口部１ａを塞ぐことができれば制約はなく、自由に設計することができる。また、フランジ本体２に設けられる貫通穴２ａの形状はケーブル線３Ａを通すことができれば特に制約はないが、ケーブル線３Ａの径と略同一とすることが好ましい。
【００２８】
ケーブル線３Ａは、一般的な同軸ケーブルを用いればよく、例えば、グランド線３ａ，信号線３ｂには銅、内部絶縁体３ｃにはポリエチレン，絶縁部材３ｄにはＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）をそれぞれ用いればよい。
【００２９】
また、図２に示すように、チャンバー１内部の雰囲気を安定して一定に保つためにシーリング部材６を設けてもよい。シーリング部材６は、フランジ本体２の貫通穴２ａを構成する内壁部分とケーブル線３Ａの外周最表面を被覆する絶縁部材３ｄとが接する部分を覆うようにフランジ本体２の外側に配置されている。このシーリング部材６によりチャンバー１内に形成される密閉空間を保つことができる。このようなシーリング部材６としては、例えばシリコ―ン，エポキシなどの樹脂等を用いればよい。
【００３０】
次に、上述のような図２に示す電子部品測定装置を用いて電気特性を測定した結果を図３に実線で示す。図３において横軸は周波数（単位：Ｈｚ）の対数、縦軸は測定した電圧ノイズを電流ノイズに変換した、電流ノイズのパワースペクトル密度（単位：ｄＢＡ／√Ｈｚ）である。
【００３１】
具体的には、ＤＵＴ４としてＳｉ基板にホウ素をドープしたドープ層を離間して形成してなる半導体シート抵抗測定パターンのデバイスを用い、このＤＵＴ４に駆動電圧として直流電圧を０．９Ｖ印加し、常温でチャンバー１内圧力を３〜５Ｐａとした状態で、電気特性として電圧ノイズの周波数特性を１Ｈｚから１０００００Ｈｚまで測定した。
【００３２】
また、比較例１として、図５に示す従来の電子部品測定装置を用いて同様に測定した結果を破線で示す。さらに、比較例２として、図５に示す従来の電子部品測定装置においてチャンバー１０１とフランジ１０２とを電気的に絶縁させた状態で同様に測定した結果を一点鎖線で示す。具体的には、フランジ１０２とチャンバー１０１との間にテフロン（登録商標）からなる絶縁部材を挟持させることでチャンバー１０１とフランジ１０２とを絶縁させた。なお、図３には、特に本発明の電子部品測定装置を用いた場合と比較例１の場合との測定結果の間に特に差異のあった周波数範囲について図示している。図３からも明らかなように、図２に示す本発明の電子部品測定装置を用いて測定することにより、従来の電子部品測定装置を用いたときに確認されていた１５００〜４０００Ｈｚ付近，１００００〜１４０００Ｈｚ付近で確認されていた外部ノイズを大幅に低減できることが確認できた。また、ノイズ強度のベースラインも全体的に低くすることができ、ノイズの少ない高精度な測定ができることを確認した。ここで、比較例２は比較例１に比べ、若干ノイズ強度が低くなっているが、不要な外部ノイズも混入している。このことから、外部ノイズの影響を抑制するためには、チャンバー１と信号伝送手段３とを電気的に絶縁した構成であるとともに、信号伝送手段３がフランジ５において端子等の切り替え部分をもたない構成であることが重要であることが確認できた。
【００３３】
以上の結果より、図２に示す構成により、外部ノイズの影響の少ない高精度な電気特性測定が可能である電子部品測定装置を提供できることが確認できた。
【００３４】
なお、図２では、ケーブル線３Ａとして２重の同軸ケーブルを用いた例について説明したが、３重同軸であるトライアキシャルケーブルを用いてもよい。
【００３５】
また、図２では、シーリング部材６をフランジ本体２の外気側のみに設けた例について説明したが、チャンバー１内部側に設けてもよいし、両側に設けてもよい。
【００３６】
次に、本発明の電子部品測定装置の他の例について図４を用いて説明する。
【００３７】
図４は、図２において別体であったフランジ本体２とケーブル線３Ａとが、一体的に形成された構成である。具体的には、ケーブル線３Ａの絶縁部材３ｄが直接フランジ本体２の貫通穴２ａに接合部材８を介して接続されている。
【００３８】
接合部材８は、貫通穴２ａとケーブル線３Ａとの隙間を埋めて、ケーブル線３Ａをフランジ本体２の貫通穴２ａに通した状態で固定する。図４に示す例では、リング状で厚みをフランジ本体２の厚みに等しくなるようにしている。このような構成とすることで、チャンバー１内の密閉空間の気密性を保つことができる。接合部材８は、フランジ本体２とケーブル線３Ａの絶縁部材３ｄとを接合することができるとともに、気密性を保つことのできる材料を用いる。例えば、エポキシ系樹脂等を用いることができる。
【００３９】
このような構成とすることで、チャンバー１とフランジ５とで形成する密閉空間に不要なガス等の混入を防ぐことができる。このため、電子部品４を測定するチャンバー１内の環境を安定して一定に保持することができ、より精度の高い測定をすることができるものとなる。
【００４０】
なお、図４に示す例では、接合部材８として単一部材からなる例を示したが、多層構造としてもよい。例えば、ケーブル線３Ａの絶縁部材３ｄとフランジ本体２の貫通穴２ａを構成する内壁部分とを接合する部分のうちチャンバー１の密閉空間側には、チャンバー１内の雰囲気を清浄に保つために、アウトガスの少ない材料（例えばセラミックボンド）を用い、外気側を気密性の高い材料（例えば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂）で覆うように積層してもよい。このような構成とすることで、密閉空間内の雰囲気を清浄な状態で安定して一定に保つことができるので、ノイズの少ない状態で安定して測定することのできる電子部品測定装置を提供することができる。また、さらにその外側を機械強度の高い材料で被覆してもよい。
【００４１】
また、図４に示す例では、接合部材８はフランジ本体２の貫通穴２ａにおける内壁部分のみと接するような構成となっているが、フランジ本体２の外気側、チャンバー１の内部側の面にまで延在した構成としてもよい。このような構成とすることで、ケーブル線３Ａとフランジ本体２との接続強度を高めることができるので信頼性の高い電子部品測定装置を提供することができる。
【００４２】
更に、図４に示す構成において、図２に示すシーリング部材６を更に有する構成としてもよい。このような構成において、接合部材８としてアウトガスの少ない材料を用い、シーリング部材６として気密性の高い材料を用いれば、チャンバー１内の密閉空間内の雰囲気を所望の真空度で清浄に保つことができる。
【００４３】
なお、本発明の電子部品測定装置は、以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更や改良を加えることは何ら差し支えない。
【００４４】
例えば、図２，図４に示す例ではチャンバーとフランジとが別体であったが、これらを一体に形成したものでもよい。
【００４５】
また、フランジ本体２を構成する材料の一部を絶縁材料であるセラミックス等とすることで、信号伝送手段３とチャンバー１とを電気的に絶縁する構成としてもよい。ただし、外部の電磁波の影響を低減させるために、フランジ本体２のうちセラミックスで構成される部分を最小限の大きさとすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】低温での測定を行なう電子部品測定装置のシステムを示す概略図である。
【図２】本発明の電子部品測定装置の実施の形態の一例を示す要部断面図である。
【図３】本発明の電子部品測定装置の電気特性結果を示すグラフである。
【図４】本発明の電子部品測定装置の実施の形態の他の例を示す要部断面図である。
【図５】従来の電子部品測定装置の要部断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１      チャンバー
２      フランジ本体
２ａ    貫通穴
３      信号伝送手段
４      電子部品
５      フランジ
６      シーリング材
８      接合部材
【図１】
2010085102.tif 000003
【図２】
2010085102.tif 000004
【図３】
2010085102.tif 000005
【図４】
2010085102.tif 000006
【図５】
2010085102.tif 000007