(57)【要約】【課題】  半導体装置に瞬間的に電流を流す場合に、半導体装置の温度上昇を抑制する。【解決手段】  半導体装置の検査装置であって、前記半導体装置が載置されるステージと、前記半導体装置の表面に接触するプローブピンと、前記ステージと前記プローブピンを介して前記半導体装置に電流を流す通電装置を備えている。前記ステージと前記プローブピンの少なくとも一方が、半導体部材を有している。前記半導体装置が、前記通電装置の電流経路の一部を構成しているとともに前記半導体装置に電流を流すときにペルチェ効果によって前記半導体装置から吸熱する。【選択図】図３
2018054433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置を検査する検査装置であって、
前記半導体装置が載置されるステージと、
前記半導体装置の表面に接触するプローブピンと、
前記ステージと前記プローブピンを介して前記半導体装置に電流を流す通電装置、
を備えており、
前記ステージと前記プローブピンの少なくとも一方が、半導体部材を有しており、
前記半導体部材が、前記通電装置の電流経路の一部を構成しており、前記半導体装置に電流を流すときにペルチェ効果によって前記半導体装置から吸熱する、
検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、半導体装置を検査する検査装置に関する。
【０００２】
特許文献１に、半導体装置の検査装置が開示されている。この検査装置のプローブブロックは、温度センサと冷却装置を備えている。冷却装置は、冷却媒体を流すことによって、プローブブロックと半導体装置を冷却する。温度センサの検出温度に応じて、冷却装置が作動する。これによって、半導体装置の温度が略一定に保たれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１１７４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体装置に瞬間的に電流（例えば、大電流）を流すことで、半導体装置の特性を検査する場合がある。この場合、半導体装置が瞬間的に発熱する。すなわち、極めて短い期間に半導体装置で多くの熱が発生する。半導体装置が瞬間的に発熱すると、温度センサの検出温度が上昇するよりも前に半導体装置が高温まで温度上昇する。このため、半導体装置の発熱に追随して冷却装置を制御することができない。特許文献１の検査装置では、半導体装置に瞬間的に電流を流す場合に、半導体装置が温度上昇し、半導体装置の特性を安定して測定することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する検査装置は、半導体装置を検査する。この検査装置は、前記半導体装置が載置されるステージと、前記半導体装置の表面に接触するプローブピンと、前記ステージと前記プローブピンを介して前記半導体装置に電流を流す通電装置を備えている。前記ステージと前記プローブピンの少なくとも一方が、半導体部材を有している。前記半導体部材が、前記通電装置の電流経路の一部を構成しており、前記半導体装置に電流を流すときにペルチェ効果によって前記半導体装置から吸熱する。
【０００６】
この検査装置では、半導体部材が通電装置の電流経路の一部を構成しているので、半導体装置に電流を流すときに半導体部材に電流が流れる。すると、ペルチェ効果が生じ、半導体部材が半導体装置から吸熱する。これによって、半導体装置の温度上昇が抑制される。半導体装置に電流を流すと同時にペルチェ効果が生じるので、半導体装置での発熱に追随して半導体装置から吸熱することができる。したがって、半導体装置に瞬間的に電流を流す場合でも、半導体装置の温度上昇を抑制することができる。この検査装置によれば、半導体装置に瞬間的に電流を流す場合であっても、安定して半導体装置の特性を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】検査装置の断面図。
【図２】プローブブロックとステージの拡大図。
【図３】通電時のプローブブロックとステージの拡大図。
【図４】変形例のプローブブロックとステージの拡大図。
【図５】変形例のプローブブロックとステージの拡大図。
【図６】変形例のプローブブロックとステージの拡大図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１に示す検査装置１０は、半導体装置７０の特性を検査する。検査装置１０は、ステージ３０、複数のシャフト１４、プローブ支持板１６、プローブブロック２０、加圧用シャフト１８、通電装置４０及び測定装置５０を有している。
【０００９】
ステージ３０上に、検査対象の半導体装置７０が載置される。図２に示すように、ステージ３０は、支持部材３２、ｎ型半導体部材３４、電極部材３６及び位置決め板３８を有している。支持部材３２は、金属により構成されている。支持部材３２の上面に凹部３２ａが設けられている。凹部３２ａ内に、ｎ型半導体部材３４が配置されている。ｎ型半導体部材３４の上面に、電極部材３６が固定されている。電極部材３６は、金属によって構成されている。支持部材３２、ｎ型半導体部材３４及び電極部材３６は、互いに導通している。支持部材３２の上面に、位置決め板３８が固定されている。位置決め板３８は、開口部３８ａを有している。開口部３８ａ内に、電極部材３６が露出している。開口部３８ａ内の電極部材３６上に半導体装置７０が載置される。
【００１０】
図１に示すように、複数のシャフト１４は、ステージ３０の上面に立設されている。プローブ支持板１６は、ステージ３０の上部に配置されている。プローブ支持板１６とステージ３０の間に、間隔が設けられている。プローブ支持板１６は、複数の貫通孔１６ａを有している。各貫通孔１６ａ内に、シャフト１４が挿通されている。プローブ支持板１６は、シャフト１４に沿って上下に移動することができる。加圧用シャフト１８の下端は、プローブ支持板１６の上面に接続されている。加圧用シャフト１８の上端は、図示しないアクチュエータに接続されている。アクチュエータは、加圧用シャフト１８を上下に移動させることで、プローブ支持板１６を上下に移動させる。
【００１１】
プローブブロック２０は、プローブ支持板１６の下面に固定されている。図２に示すように、プローブブロック２０は、下部ブロック２２、上部ブロック２４、２つのフォース用プローブピン２６及びセンス用プローブピン２９を有している。下部ブロック２２は、金属によって構成されている。下部ブロック２２には、複数の貫通孔２２ａ〜２２ｃが設けられている。貫通孔２２ａ〜２２ｃは、下部ブロック２２をその上面から下面まで貫通している。一方のフォース用プローブピン２６は、貫通孔２２ａ内に挿入された状態で下部ブロック２２に固定されている。他方のフォース用プローブピン２６は、貫通孔２２ｃ内に挿入された状態で下部ブロック２２に固定されている。各フォース用プローブピン２６は、下部ブロック２２と導通している。各フォース用プローブピン２６は、下部ブロック２２の下面よりも下側に突出している。センス用プローブピン２９は、貫通孔２２ｂ内に挿入された状態で下部ブロック２２に固定されている。貫通孔２２ｂの内面は、絶縁性部材２２ｄによって覆われている。センス用プローブピン２９は、絶縁性部材２２ｄによって下部ブロック２２から絶縁されている。センス用プローブピン２９は、下部ブロック２２の下面よりも下側に突出している。上部ブロック２４は、下部ブロック２２の上面に固定されている。上部ブロック２４は、金属により構成されている。上部ブロック２４は、各フォース用プローブピン２６の上部を覆っている。上部ブロック２４は、貫通孔２４ａを有している。センス用プローブピン２９は、貫通孔２４ａ内に挿通されている。センス用プローブピン２９は、上部ブロック２４に対して非接触であり、上部ブロック２４から絶縁されている。
【００１２】
各フォース用プローブピン２６は、上側金属部材２６ａ、ｐ型半導体部材２６ｂ及び下側金属部材２６ｃを有している。上側金属部材２６ａは、下部ブロック２２内に配置されており、下部ブロック２２と導通している。ｐ型半導体部材２６ｂと下側金属部材２６ｃは、フォース用プローブピン２６が下部ブロック２２の下面よりも下側に突出している部分に配置されている。ｐ型半導体部材２６ｂは、上側金属部材２６ａの下部に配置されている。ｐ型半導体部材２６ｂは、上側金属部材２６ａと導通している。下側金属部材２６ｃは、ｐ型半導体部材２６ｂの下部に配置されている。下側金属部材２６ｃは、ｐ型半導体部材２６ｂと導通している。下側金属部材２６ｃは、フォース用プローブピン２６の下端部を構成している。
【００１３】
センス用プローブピン２９は、その略全体が金属によって構成されている。センス用プローブピン２９は、半導体部材を有さない。
【００１４】
通電装置４０は、定電圧電源または定電流電源等によって構成されている。図１、２に示すように、通電装置４０は、プラス端子４０ａとマイナス端子４０ｂを有している。通電装置４０は、プラス端子４０ａとマイナス端子４０ｂの間に電流を流す。プラス端子４０ａは、配線によってステージ３０の支持部材３２に接続されている。プラス端子４０ａは、支持部材３２とｎ型半導体部材３４を介して電極部材３６に接続されている。マイナス端子４０ｂは、配線によってプローブブロック２０の下部ブロック２２に接続されている。マイナス端子４０ｂは、下部ブロック２２を介して各フォース用プローブピン２６に接続されている。より詳細には、マイナス端子４０ｂは、各フォース用プローブピン２６において、上側金属部材２６ａ及びｐ型半導体部材２６ｂを介して下側金属部材２６ｃに接続されている。なお、通電装置４０に対して直列に、図示しない負荷（例えば、誘導性負荷や抵抗負荷）が接続されていてもよい。
【００１５】
測定装置５０は、端子５０ａ、５０ｂを有している。端子５０ａは、配線によってステージ３０の支持部材３２に接続されている。端子５０ｂは、配線によってプローブブロック２０のセンス用プローブピン２９に接続されている。測定装置５０は、端子５０ａ、５０ｂ間の電圧、電流等を測定する。
【００１６】
次に、検査装置１０の使用方法について説明する。検査装置１０を使用する際には、図２に示すように、ステージ３０の電極部材３６上に半導体装置７０を載置する。半導体装置７０は、半導体基板７０ｂと、上部電極７０ａと、下部電極７０ｃを有する。上部電極７０ａは、半導体基板７０ｂの上面に配置されている。下部電極７０ｃは、半導体基板７０ｂの下面に配置されている。下部電極７０ｃは、電極部材３６と接触する。次に、図３に示すように、プローブブロック２０を下降させて、各フォース用プローブピン２６及びセンス用プローブピン２９を半導体装置７０の上部電極７０ａに接触させる。
【００１７】
次に、通電装置４０によって、プラス端子４０ａとマイナス端子４０ｂの間に電圧を印加する。通電装置４０は、プラス端子４０ａとマイナス端子４０ｂの間に一定の電圧を印加してもよいし、これらの間に一定の電流が流れるように電圧を印加してもよい。通電装置４０が電圧を印加すると、ステージ３０から、半導体装置７０を介して、プローブブロック２０に電流が流れる。ここでは、半導体装置７０に瞬間的に（例えば、数ｍｓｅｃの期間内に）大電流を流す。
【００１８】
ステージ３０の内部では、支持部材３２からｎ型半導体部材３４を介して電極部材３６へ電流が流れる。ｎ型半導体部材３４から電極部材３６へ電流が流れる際に、ペルチェ効果によって、ｎ型半導体部材３４が電極部材３６から吸熱する。電極部材３６が半導体装置７０に接しているので、電極部材３６が半導体装置７０から吸熱する。すなわち、半導体装置７０から電極部材３６を介してｎ型半導体部材３４へ熱が輸送される。これによって、半導体装置７０が冷却される。
【００１９】
また、各フォース用プローブピン２６では、下側金属部材２６ｃからｐ型半導体部材２６ｂを介して上側金属部材２６ａへ電流が流れる。下側金属部材２６ｃからｐ型半導体部材２６ｂへ電流が流れる際に、ペルチェ効果によって、ｐ型半導体部材２６ｂが下側金属部材２６ｃから吸熱する。下側金属部材２６ｃが半導体装置７０に接しているので、下側金属部材２６ｃが半導体装置７０から吸熱する。すなわち、半導体装置７０から下側金属部材２６ｃを介してｐ型半導体部材２６ｂへ熱が輸送される。これによっても、半導体装置７０が冷却される。
【００２０】
上述したｎ型半導体部材３４及びｐ型半導体部材２６ｂによるペルチェ効果は、半導体装置７０に流れる電流自体によって引き起こされる。したがって、半導体装置７０に電流を流すと自動的にペルチェ効果が生じ、半導体装置７０が冷却される。このため、半導体装置７０に瞬間的に電流を流す場合に、確実に半導体装置７０を冷却することができる。これによって、半導体装置７０に瞬間的に電流を流す場合に、半導体装置７０の温度を安定させることができる。また、半導体装置７０に電流を流す場合にのみ半導体装置７０を冷却することができるので、冷却に伴う電力消費を抑制することができる。
【００２１】
半導体装置７０に瞬間的に電流を流すときに、測定装置５０がセンス用プローブピン２９とステージ３０の間の電圧または電流を測定する。すなわち、測定装置５０が、上部電極７０ａと下部電極７０ｃの間の電圧または電流を測定する。これによって、半導体装置７０の特性を測定する。半導体装置７０の温度が安定しているので、半導体装置７０の特性を正確に測定することができる。また、センス用プローブピン２９をフォース用プローブピン２６とは別に設けることで、フォース用プローブピン２６に流れる大電流の影響やｐ型半導体部材２６ｂの影響を受けることなく、半導体装置７０の特性を正確に測定することができる。
【００２２】
以上に説明したように、実施形態の検査装置によれば、半導体装置の特性を正確に測定することができる。
【００２３】
また、実施形態の検査装置は、半導体装置に瞬間的に電流を流した時の、温度センサが応答できないほどの瞬間的な温度上昇を抑制することができる。例えば、図示しないヒータによって支持部材３２を一定温度に制御している場合にも、この技術は有効である。
【００２４】
なお、上述した実施形態では半導体装置７０の下部電極７０ｃから上部電極７０ａに向かって電流を流す場合について説明した。しかしながら、図４に示すように、通電装置４０のプラス端子４０ａをフォース用プローブピン２６（すなわち、上部電極７０ａ）に接続するとともにマイナス端子４０ｂをステージ３０（すなわち、下部電極７０ｃ）に接続することによって、上部電極７０ａから下部電極７０ｃに向かって電流を流してもよい。電流の向きが変わると、ペルチェ効果で熱が移動する向きが変わる。したがって、この場合、図４に示すように、ｐ型半導体部材とｎ型半導体部材を上述した実施形態とは入れ替える必要がある。すなわち、フォース用プローブピン２６にｎ型半導体部材２６ｘを設け、ステージ３０にｐ型半導体部材３４ｘを設ける。これによって、各半導体部材のペルチェ効果によって半導体装置７０から吸熱することができる。
【００２５】
また、上述した実施形態では、フォース用プローブピン２６の下端が下側金属部材２６ｃによって構成されていた。しかしながら、図５に示すように、フォース用プローブピン２６の下端がｐ型半導体部材２６ｂによって構成されていてもよい。この場合には、半導体装置７０の上部電極７０ａとｐ型半導体部材２６ｂの間でペルチェ効果が生じて、半導体装置７０が冷却される。
【００２６】
また、上述した実施形態では、ｎ型半導体部材３４が支持部材３２の凹部３２ａ内に設けられていた。しかしながら、図６に示すように、支持部材３２の上面が平坦であり、その平坦な上面上にｎ型半導体部材３４が配置されていてもよい。
【００２７】
また、上述した実施形態では、ペルチェ効果のための半導体層がプローブピンとステージの両方に設けられていたが、当該半導体層がいずれか一方にのみ設けられていてもよい。例えば、プローブピン側のペルチェ効果によって十分な冷却性能が得られる場合には、ステージにペルチェ効果のための半導体層を設けなくてもよい。また、ステージ側のペルチェ効果によって十分な冷却性能が得られる場合には、プローブピンにペルチェ効果のための半導体層を設けなくてもよい。また、ステージを電極として用いずに、一対のプローブピンによって半導体装置に電圧を印加する場合には、ステージに半導体層を設けなくてもよい。
【００２８】
また、上述した実施形態と上述した変形例（図４〜６等）を組み合わせてもよい。
【００２９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３０】
１０    ：検査装置
１４    ：シャフト
１６    ：プローブ支持板
１８    ：加圧用シャフト
２０    ：プローブブロック
２２    ：下部ブロック
２４    ：上部ブロック
２６    ：フォース用プローブピン
２６ａ  ：上側金属部材
２６ｂ  ：ｐ型半導体部材
２６ｃ  ：下側金属部材
２９    ：センス用プローブピン
３０    ：ステージ
３２    ：支持部材
３４    ：ｎ型半導体部材
３６    ：電極部材
３８    ：位置決め板
４０    ：通電装置
５０    ：測定装置
７０    ：半導体装置
【図１】
2018054433.tif 000003
【図２】
2018054433.tif 000004
【図３】
2018054433.tif 000005
【図４】
2018054433.tif 000006
【図５】
2018054433.tif 000007
【図６】
2018054433.tif 000008