(57)【要約】【課題】半導体装置に発生する部分放電を抑制する半導体装置の評価装置の提供を目的とする。【解決手段】本発明に係る半導体装置の評価装置は、主面に半導体装置を支持可能なステージと、ステージの主面の上方に設けられる複数のプローブと、枠形状を有し、枠形状が複数のプローブを囲み、かつ、ステージの主面の上方に設けられる絶縁物と、絶縁物の上方に配置され、絶縁物を保持する取付板と、複数のプローブとステージの主面とに接続され、半導体装置に複数のプローブを介して電流を注入し半導体装置の電気特性を評価する評価部とを備える。絶縁物は、柔軟性を有してステージの主面側に設けられ半導体装置に接触可能な接触部と、取付板側に位置する上面に設けられる被保持部とを含む。取付板は、被保持部を保持することで絶縁物を保持する。絶縁物の枠形状の周回方向に対し直交する断面において、被保持部の幅は、接触部の幅よりも狭い。【選択図】図１
2018115941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面に半導体装置を支持可能なステージと、
前記ステージの前記主面の上方に設けられる複数のプローブと、
枠形状を有し、前記枠形状が前記複数のプローブを囲み、かつ、前記ステージの前記主面の上方に設けられる絶縁物と、
前記絶縁物の上方に配置され、前記絶縁物を保持する取付板と、
前記複数のプローブと前記ステージの前記主面とに接続され、前記ステージの前記主面に支持される前記半導体装置に前記複数のプローブを介して電流を注入し前記半導体装置の電気特性を評価する評価部とを備え、
前記絶縁物は、柔軟性を有して前記ステージの前記主面側に設けられ前記半導体装置に接触可能な接触部と、前記取付板側に位置する上面に設けられる被保持部とを含み、
前記取付板は、前記被保持部を保持することで前記絶縁物を保持し、
前記絶縁物の前記枠形状の周回方向に対し直交する断面において、前記被保持部の幅は、前記接触部の幅よりも狭い半導体装置の評価装置。
【請求項２】
前記被保持部は、前記絶縁物の前記上面内の前記プローブ側に設けられる請求項１に記載の半導体装置の評価装置。
【請求項３】
前記絶縁物は、前記被保持部に設けられ前記取付板に対し嵌合する嵌合部を含み、
前記取付板は、前記取付板の面内に配置され前記絶縁物の前記嵌合部に嵌合する被嵌合部を含み、
前記絶縁物は、前記嵌合部と前記被嵌合部とにより前記取付板に着脱可能に保持される請求項１または請求項２に記載の半導体装置の評価装置。
【請求項４】
前記嵌合部は、前記取付板の前記被嵌合部に嵌合する面に、少なくとも１つの凸部を含む請求項３に記載の半導体装置の評価装置。
【請求項５】
前記取付板は、前記取付板の面内に配置され前記嵌合部に嵌合可能な複数の前記被嵌合部を含む請求項３または請求項４に記載の半導体装置の評価装置。
【請求項６】
前記接触部は、前記ステージの前記主面に対面して前記半導体装置に接触可能な接触面を含み、
前記接触面は、前記ステージの前記主面に対して平行な平面である請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の半導体装置の評価装置。
【請求項７】
前記接触部は、前記ステージの前記主面に対面して前記半導体装置に接触可能な接触面を含み、
前記接触面は、前記絶縁物の前記枠形状の周回方向に対し直交する断面において、前記ステージの前記主面に向けて凸状の形状を有する曲面を含む請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の半導体装置の評価装置。
【請求項８】
前記絶縁物は、前記上面に、前記取付板の下面に対向する対向面を含み、
前記対向面は、平面であり、かつ、前記取付板の前記下面に接触する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の半導体装置の評価装置。
【請求項９】
前記絶縁物は、前記上面に、前記取付板の下面に対向する対向面を含み、
前記対向面は、平面であり、かつ、前記取付板の前記下面に非接触である請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の半導体装置の評価装置。
【請求項１０】
前記絶縁物は、前記上面に、前記取付板の下面に対向する対向面を含み、
前記対向面のうち前記被保持部に隣接する一部は、前記取付板の前記下面に接触し、
前記対向面と前記取付板の前記下面との間の距離は、前記被保持部から離れるにつれて大きくなる請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の半導体装置の評価装置。
【請求項１１】
前記絶縁物は、
前記上面に、前記取付板の下面に対向する対向面と、
前記対向面に、前記絶縁物の前記枠形状の周回方向に沿って、かつ、前記被保持部側から前記絶縁物の外縁にかけて所定の間隔を有して配置される複数の溝とを含み、
前記複数の溝のうち前記絶縁物の前記外縁近くに配置される前記溝の幅は、前記被保持部近くに配置される前記溝の幅よりも広い請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の半導体装置の評価装置。
【請求項１２】
前記絶縁物の前記枠形状は、複数の絶縁部を組み合わせてなる請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の半導体装置の評価装置。
【請求項１３】
前記絶縁物は、シリコーンゴムを含む請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の半導体装置の評価装置。
【請求項１４】
前記絶縁物は、フッ素ゴムを含む請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の半導体装置の評価装置。
【請求項１５】
前記絶縁物は、前記接触部が前記半導体装置に接触する接触面に保護部材をさらに含む請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の半導体装置の評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の評価装置に関し、特に半導体装置の電気特性評価の際、プローブと共に半導体装置に接触する絶縁物を備えた評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の評価装置は、半導体ウエハ上に作製された半導体装置や、半導体ウエハから個片化したチップ状態の半導体装置の電気特性を評価する。それらの評価の際、被測定物である半導体装置の設置面は、評価装置のチャックステージ表面に真空吸着等により接触して固定される。そして、評価装置のプローブが、半導体装置の非設置面の一部に設けられた電極に接触し、半導体装置に電気信号の入出力を行う。検査対象の半導体装置が、その縦方向、つまり面外方向に大きな電流を流す縦型構造の半導体装置である場合、評価装置のチャックステージの表面が電極として機能する。そして以前から、大電流、高電圧印加の要求に応えて、プローブの多ピン化が実施されている。
【０００３】
被測定物がチップ状の縦型構造の半導体装置である場合、その評価中に部分的な放電現象が生じ得る。例えば、その部分放電は、半導体装置の非設置面の一部に設けた電極と、チャックステージ側と同電位の領域との電位差によって生じる。そのような放電は半導体装置に部分的な破損や不具合を生じさせる。また、製造工程において、その部分放電現象を見逃し、不具合の生じた半導体装置が良品としてそのまま後工程に流出した場合、後工程にてそれらを抽出することは非常に困難である。よって、評価装置には、事前に部分放電を抑制し、部分放電に起因する不具合を回避する措置が施されることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１３０８８９号公報
【特許文献２】特開２００１−５１０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１から特許文献２には、上述した部分放電を抑制する手法が開示されている。特許文献１に開示された半導体検査装置は、絶縁性の液体中で電子部品を検査する。その半導体検査装置は、電子部品の特性検査中に発生する放電を防止しているものの、高価なプローバを必要とする。さらに、その半導体検査装置は、電子部品を液体中で評価するため、評価工程の時間が増大し、低コスト化に適さない。また、被測定物がウエハテストやチップテストにおける半導体素子である場合、評価後に絶縁性の液体を半導体素子から完全に除去する必要がある。よって、そのような被測定物に、特許文献１に記載の検査方法を適用することは困難である。
【０００６】
特許文献２に開示された評価方法は、シリコーンラバーを半導体チップの終端部分に押し当てて検査を実施することで、放電を防止している。しかし、半導体チップのサイズとシリコーンラバーの外形寸法が同一であり、シリコーンラバーを半導体チップの終端部分に確実に押し当てるためには、両者の高精度な位置合わせが必要である。また、半導体チップのサイズは、半導体ウエハから個片化するダイシング工程における精度上、常に同一とはならない。そのため、シリコーンラバーの外形と半導体チップのサイズとは常に一致するものではない。また、シリコーンラバーの嵌合部が押当部の外側に位置しているため、押当部の外側に荷重がかかりやすい。そのため、半導体チップとシリコーンラバーとの間に隙間が生じるおそれがある。
【０００７】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、半導体装置の電気特性の評価の際、半導体装置の外周を覆うように設けられた絶縁物と被測定物である半導体装置との密着性が向上し、半導体装置の一部領域に発生する部分放電を抑制する半導体装置の評価装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る半導体装置の評価装置は、主面に半導体装置を支持可能なステージと、ステージの主面の上方に設けられる複数のプローブと、枠形状を有し、枠形状が複数のプローブを囲み、かつ、ステージの主面の上方に設けられる絶縁物と、絶縁物の上方に配置され、絶縁物を保持する取付板と、複数のプローブとステージの主面とに接続され、ステージの主面に支持される半導体装置に複数のプローブを介して電流を注入し半導体装置の電気特性を評価する評価部とを備える。絶縁物は、柔軟性を有してステージの主面側に設けられ半導体装置に接触可能な接触部と、取付板側に位置する上面に設けられる被保持部とを含む。取付板は、被保持部を保持することで絶縁物を保持する。絶縁物の枠形状の周回方向に対し直交する断面において、被保持部の幅は、接触部の幅よりも狭い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、半導体装置の電気特性の評価の際、半導体装置の外周を覆うように設けられた絶縁物と被測定物である半導体装置との密着性が向上し、半導体装置の一部領域に発生する部分放電を抑制する半導体装置の評価装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１における評価装置の構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態１における被測定物である半導体装置を概略的に示す平面図である。
【図３】実施の形態１における評価装置の一部を示す平面図である。
【図４】実施の形態１における評価時の評価装置の一部を示す断面図である。
【図５】実施の形態１におけるプローブの構成および動作を説明する側面図である。
【図６】実施の形態１における評価装置の絶縁物を示す断面図である。
【図７】実施の形態１における評価装置の絶縁物を示す断面図である。
【図８】実施の形態１における評価装置の絶縁物を示す平面図である。
【図９】実施の形態２における評価装置の絶縁物を示す断面図である。
【図１０】実施の形態３における評価装置の絶縁物を示す断面図である。
【図１１】実施の形態４における評価装置の絶縁物を示す断面図である。
【図１２】実施の形態５における評価装置の絶縁物を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る半導体装置の評価装置およびそれを用いた半導体装置の評価方法の実施の形態を説明する。
【００１２】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１における半導体装置の評価装置１の構成を示す概略図である。実施の形態１にて示す評価装置１には、プローブ１０の周囲に絶縁物７が設けられている。その絶縁物７は、より詳細には、後述する図４に示すように、嵌合部２７ａにより取付板１６に設置されている。評価装置１が半導体装置５の電気特性を評価する際、絶縁物７の接触部２２は、半導体装置５の外周および終端領域２０に接触する。絶縁物７は半導体装置５の外周および終端領域２０に隙間なく密着し、沿面距離が拡大される。その状態で、半導体装置５の電気特性の評価が実施される。以下、図に従い本実施の形態１における半導体装置の評価装置１について説明する。
【００１３】
図１に示すように、評価装置１は、主面３ａに被測定物である半導体装置５を支持可能なステージ３と、そのステージ３の上方に設けられる複数のプローブ１０とを備える。実施の形態１において、半導体装置５は、その縦方向つまり面外方向に大きな電流を流す縦型構造の半導体装置である。面外方向とは半導体装置５の表面５ａと下面とを、つまり設置面５ｂとを接続する方向である。ステージ３の主面３ａは、半導体装置５の設置面５ｂに設けられた一方の電極（図示せず）に接触する。また、電気特性の評価の際、各プローブ１０は、半導体装置５の表面５ａに設けられた他方の電極（後述する図２に示す表面電極パッド１８）に接触する。つまり、評価装置１のステージ３の主面３ａは、半導体装置５と接続する一方の端子部として機能し、各プローブ１０は、もう一方の端子部として機能する。
【００１４】
評価装置１は、各プローブ１０が取り付けられた取付板１６をさらに備える。取付板１６には接続部８ａが設けられ、その接続部８ａには信号線６ａが接続される。各プローブ１０と接続部８ａとの間は、図示は省略するが、例えば取付板１６上に設けられた金属板等の配線により接続される。その配線が取付板１６の外面に直接配置される場合、取付板１６は絶縁性の板であることが望ましい。一方で、その配線に絶縁性の被覆が施されたケーブル等が用いられる場合、取付板１６は、例えば導電性を有した金属など、絶縁性を有さない材質で構成されても構わない。プローブ１０は、その取付板１６上の配線と接続部８ａと信号線６ａとを通じて、評価部４に接続される。一方で、ステージ３の主面３ａは、ステージ３の側面に設けられた接続部８ｂとその接続部８ｂに取り付けられた信号線６ｂとを介して、評価部４に接続される。評価部４は、各プローブ１０を介して半導体装置５に電流を注入し、その半導体装置５の電気特性を評価する。
【００１５】
評価装置１は、半導体装置５に大電流（例えば５Ａ以上）を印加することを想定して複数のプローブ１０を備える。そのような大電流を印加する際、各プローブ１０に加わる電流密度は略一致することが求められる。よって、接続部８ａと接続部８ｂとの間の距離がいずれのプローブ１０を介しても略一致する位置に、接続部８ａと接続部８ｂとが設けられることが好ましい。つまり、それらの設置位置は、各プローブ１０を介して、接続部８ａと接続部８ｂとが対向する位置が望ましい。
【００１６】
また、詳細は後述するが、評価装置１は、ステージ３の上方に絶縁物７を備える。絶縁物７は、平面視において枠形状を有し、その枠形状が複数のプローブ１０を囲むように設けられる。
【００１７】
評価装置１は、プローブ１０、取付板１６、接続部８ａ、および図には示していない各プローブ１０と接続部８ａをつなぐ配線で構成されるプローブ基体２を備える。プローブ基体２は、移動アーム９に保持され、移動アーム９によって任意の方向へ移動可能である。これにより、被測定物である半導体装置５とプローブ基体２との相対的な位置関係を調整することができる。なお、図１に示す評価装置１は、１つの移動アーム９のみでプローブ基体２を保持する構成を有するが、これに限るものではない。評価装置１は、複数の移動アームによって安定的にプローブ基体２を保持する構成を備えてもよい。また、移動アーム９によってプローブ基体２が移動するのではなく、半導体装置５つまりステージ３が移動してもよい。いずれの構成によっても、半導体装置５とプローブ基体２との相対的な位置関係が調整可能である。
【００１８】
ステージ３は、１または複数の半導体装置５の設置面５ｂを主面３ａに接触して支持する。なお、図１では簡単のために、１つの半導体装置５を設置した例を示す。実施の形態１において、ステージ３は、チャックステージであり、例えば真空吸着により半導体装置５を主面３ａに固定する。その固定手段は、真空吸着に限るものではなく、静電吸着等であっても構わない。
【００１９】
図２は、被測定物である半導体装置５の一例を概略的に示す平面図である。上述したように、実施の形態１において、半導体装置５は、その縦方向つまり面外方向に大きな電流を流す縦型構造の半導体装置である。半導体装置５は、例えばＩＧＢＴまたはＭＯＳＦＥＴであるがこれらに限るものではない。半導体装置５は、図２に示すように、平面視において、活性領域１９と終端領域２０とに分けられる。終端領域２０は、１つの半導体装置５のダイシングラインの内側で外周部分に設けられ、半導体装置５の耐圧を確保する。その半導体装置５の内部には、活性領域１９が設けられ、所望の素子、例えば、縦型のＩＧＢＴが形成される。半導体装置５の表面５ａ、より具体的には活性領域１９の表面には、表面電極パッド１８が設けられる。図示は省略するが、半導体装置５の設置面５ｂには、裏面電極パッドが設けられる。表面電極パッド１８および裏面電極パッドは、外部と接続可能であり、外部よりそれら電極パッドを介して活性領域１９にキャリアが注入される。半導体装置５が縦型のＩＧＢＴである場合、表面電極パッド１８はエミッタ電極およびゲート電極として機能し、裏面電極パッドはコレクタ電極として機能する。表面電極パッド１８は、導電性材料で形成され、例えばアルミニウムにより作製される。図２に示す半導体装置５は一例であり、表面に配置されるエミッタ電極、ゲート電極および裏面に配置されるコレクタ電極の位置や個数はそれに限るものではない。
【００２０】
図３は、評価装置１の一部を示す平面図であり、プローブ基体２の一部と絶縁物７とを示す。その図３は、プローブ１０および絶縁物７が設置された取付板１６をステージ３側から観察した図である。図４は、図３に示すラインＡ−Ａで示した位置における断面図である。その図４は、半導体装置５の電気特性の評価時における評価装置１の一部を図示しており、プローブ１０と絶縁物７とが半導体装置５に接触している。
【００２１】
プローブ１０は、取付板１６に設けられたソケット１７に着脱可能に保持される。図５（ａ）は、プローブ１０の側面図である。プローブ１０に設けられた基体設置部１４が、図４に示す取付板１６のソケット１７に保持される。プローブ１０は、ソケット１７を介して取付板１６に接続されることにより、取付板１６との着脱が容易となる。例えば、評価対象の半導体装置５の大きさに応じたプローブ１０の本数の変更、または、破損したプローブ１０の交換が容易となる。
【００２２】
図５（ａ）に示すように、プローブ１０は、基台として形成され、取付板１６に接続する基体設置部１４、および先端部１２、押し込み部１３、電気的接続部１５から構成される。先端部１２は、半導体装置５の表面５ａに設けられた表面電極パッド１８と機械的かつ電気的に接触可能なコンタクト部１１を有する。押し込み部１３は、プローブ１０の内部に組み込まれたスプリング等を有するばね部材によって接触時に摺動する。電気的接続部１５は、先端部１２と電気的に導通しており、評価部４への出力端として機能する。プローブ１０は導電性を有する。プローブ１０は、例えば銅、タングステン、レニウムタングステンなどの金属材料により作製されるがこれらに限るものではない。特にコンタクト部１１は、導電性向上や耐久性向上等のために、例えば金、パラジウム、タンタル、プラチナ等の別の部材を被覆してもよい。
【００２３】
図５（ｂ）および図５（ｃ）は、図５（ａ）に示したプローブ１０の動作を示す側面図である。プローブ１０は、図５（ａ）に示す初期状態から、半導体装置５の表面電極パッド１８の方向に、つまり矢印で示す−Ｚ軸方向に下降する。図５（ｂ）は、そのプローブ１０のコンタクト部１１が表面電極パッド１８に接触した状態を示す。図５（ｃ）は、プローブ１０がさらに下降し、押し込み部１３が基体設置部１４内にばね部材を介して押し込まれた状態を示す。押し込み部１３が押し込まれることにより、プローブ１０のコンタクト部１１は、半導体装置５の表面電極パッド１８と確実に接触する。
【００２４】
ここでは、Ｚ軸方向に摺動性を備えたばね部材を内蔵するプローブ１０の動作を説明したが、プローブ１０に摺動性を付与する機構はこれに限るものではない。その機構は、ばね部材を外部に備えたものであっても構わない。また、その機構は、スプリング式に限らず、カンチレバー式のコンタクトプローブであっても構わない。なおＺ軸方向に摺動性を有する機構であれば、スプリング式に限らず、積層プローブ、ワイヤープローブ等であっても構わない。
【００２５】
図１および図４に示すように、評価装置１は、ステージ３の主面３ａの上方に絶縁物７をさらに備える。その絶縁物７は、取付板１６に保持される。図３に示すように、絶縁物７は、枠形状を有する。その枠形状が複数のプローブ１０を囲むように、絶縁物７は取付板１６に設置される。また、絶縁物７の枠形状は、評価対象の半導体装置５の外形を取り囲む形状を有する。特に、その枠形状は、半導体装置５の評価時に、半導体装置５の活性領域１９を取り囲む形状を有する。本実施の形態１においては、半導体装置５の外形が図２に示すように正方形であるため、絶縁物７の枠形状も図３に示すように四角形を有する。
【００２６】
図６は、絶縁物７の周辺の構成を拡大して示す断面図である。図６は、半導体装置５の電気特性の評価時における絶縁物７の状態を示し、絶縁物７は半導体装置５の終端領域２０に接触している。
【００２７】
絶縁物７は、ステージ３の主面３ａ側に、つまり取付板１６側とは反対側に接触部２２を含む。接触部２２は、柔軟性を有する。接触部２２は、ステージ３の主面３ａに対面する接触面２３を含む。接触面２３は、ステージ３の主面３ａに対して平行な平面であり、半導体装置５の外周に沿って設けられた終端領域２０の全部もしくは一部と接する。また、取付板１６側に位置する絶縁物７の上面２６には、突起状の被保持部２７が設けられている。取付板１６は、その被保持部２７を保持することにより絶縁物７を保持する。その被保持部２７の幅は、絶縁物７の枠形状の周回方向に対し直交する断面において、すなわち図６のＸＺ平面において、接触部２２の幅よりも狭い。また、被保持部２７は、絶縁物７の上面２６の面内において、プローブ１０側に設けられる。なお、図６において、プローブ１０側とは＋Ｘ方向のことである。
【００２８】
絶縁物７は、上面２６に、取付板１６の下面１６ａに対向する対向面２６ａを含む。取付板１６の下面１６ａとは、取付板１６がステージ３の主面３ａ側に位置する面である。その絶縁物７の対向面２６ａは平面であり、取付板１６の下面１６ａに接触する。特に、本実施の形態１では、対向面２６ａは、取付板１６の下面１６ａに一様に密着する。
【００２９】
被保持部２７は、本実施の形態１において、取付板１６に対し上下方向に挿抜可能に嵌合する嵌合部２７ａである。取付板１６の下面１６ａには、その嵌合部２７ａに嵌合する被嵌合部２８が設けられる。絶縁物７は、嵌合部２７ａが被嵌合部２８に嵌合することにより、取付板１６に着脱可能に保持される。また、絶縁物７が取付板１６から抜け落ちることを防止するため、嵌合部２７ａが被嵌合部２８に嵌合する面に、少なくとも１つの凸部３０が設けられても良い。凸部３０が位置する嵌合部２７ａの幅は、凸部３０が設けられていない位置における嵌合部２７ａの幅よりも大きい。
【００３０】
また、図３に示すように、複数の被嵌合部２８が、取付板１６の面内に配置されている。複数の被嵌合部２８は、Ｙ方向に延在する複数の溝部２８ａと、Ｘ方向に延在する複数の溝部２８ｂとからなる。各被嵌合部２８つまり各溝部２８ａおよび各溝部２８ｂは、嵌合部２７ａに嵌合可能である。図３においては、溝部２８ａの数が、溝部２８ｂの数よりも多いが、Ｘ方向に延在する多数の溝部２８ｂが設けられる構成でも構わない。
【００３１】
評価対象である半導体装置５の形状および寸法は様々であり、絶縁物７は、その様々な形状および寸法に対応した枠形状を有する必要がある。絶縁物７の接触部２２が半導体装置５の外形を覆うように、特に終端領域２０を覆うように、絶縁物７の嵌合部２７ａは複数の被嵌合部２８の中から、適切に選択された被嵌合部２８に嵌合する。また、図６に示すように、半導体装置５の評価時に、嵌合部２７ａと被嵌合部２８とが半導体装置５の終端領域２０の上方に位置するように、被嵌合部２８は選択される。
【００３２】
図３に示すように、絶縁物７は、複数の絶縁部２５から構成されてもよい。つまり、１つの絶縁物７が有する枠形状は、複数の絶縁部２５を組み合わせて構成されても良い。例えば、半導体装置５の外形をなす複数の辺のうち一辺と、絶縁物７を構成する複数の絶縁部２５のうち一の絶縁部２５とが対応して、絶縁物７の枠形状は構成される。このように、枠形状が複数の絶縁部２５で構成されることで、評価装置１は柔軟に多種多様な枠形状を有する絶縁物７を備えることができる。
【００３３】
概ね、半導体装置５は、平面視で正方形や長方形であるため、絶縁物７の１つの辺を、一の絶縁部２５で構成してもよい。図３に示す絶縁物７は、半導体装置５の四角形をなす各辺に対応して、４つの絶縁部２５からなる。その４つの絶縁部２５は、評価対象の半導体装置５の活性領域１９を取り囲んで終端領域２０を覆うように配置される。また、各絶縁部２５は、互いが隣接する隣接部２９において面接触して設置される。特に、各絶縁部２５は、半導体装置５の評価時に、隣接部２９において、相互に密接して面接触するよう設置される。
【００３４】
絶縁物７は、絶縁性を有する弾性体にて作製される。例えば、絶縁物７は、シリコーンゴムまたはフッ素ゴムなどで作製されるが、これらに限らない。半導体装置５は、例えば２００℃程度の高温でも評価され得るため、このような温度に耐えうる材質であることが望ましい。フッ素ゴムは、そのような高温における使用が可能である。また、絶縁物７または各絶縁部２５は、成型加工により作製されることが好ましい。特に、同一形状を有する複数の絶縁部２５を作製する場合には、成型加工が低コストであり好ましい。
【００３５】
図６に示すように、接触部２２の接触面２３には、保護部材２４が設けられることが好ましい。保護部材２４は、テフロン（登録商標）によるコーディング等からなるが、これに限るものではない。保護部材２４は、繰り返しの接触に対する耐久性の向上または接触の確実性等を改善する。
【００３６】
図７は、接触部２２の接触面２３の一部に、複数の凹部３１が設けられた絶縁物７を拡大した断面図である。図８は、その凹部３１が設けられた絶縁物７をステージ３の主面３ａ側から観察した平面図である。複数の凹部３１が絶縁物７の延在方向に所定の間隔を有して配置されている。凹部３１は、絶縁物７の接触面２３と半導体装置５の終端領域２０とが接触する面積を縮小する。その接触面積が縮小されることにより、評価の際に接触面２３と終端領域２０との間に挟み込まれる異物を抑制したり、絶縁物７の接触痕の領域を縮小したりすることができる。それにより、評価装置１の評価につづく後工程において、それら異物や接触痕に起因した不具合を抑制できる。
【００３７】
接触面２３の面内方向の幅（図７においてはＸ方向の幅）が極端に縮小化されると、絶縁物７が半導体装置５に押し付けられた際に、絶縁物７にたわみが生じる。そして、接触部２２が湾曲し、または倒れ、安定的に終端領域２０と接触面２３とが接触することが困難となる。接触面２３の面内方向の幅を保ちつつ、複数の凹部３１が配置された構成を有する絶縁物７は、半導体装置５との接触面積は縮小しつつ、接触部２２の湾曲または倒れ等の不具合を回避する。なお、効果的に接触面積を縮小するために、凹部３１は千鳥状に配置されてもよい。
【００３８】
次に、実施の形態１に示す半導体装置の評価装置１の動作を説明する。まず、本実施の形態１のように評価装置１が複数のプローブ１０を有する場合、評価前に、各プローブ１０のコンタクト部１１の平行度を揃える。被測定物である半導体装置５の設置面５ｂをステージ３の主面３ａに固定する。
【００３９】
図１に示す移動アーム９によりプローブ基体２ごと各プローブ１０を移動させて、各プローブ１０のコンタクト部１１と表面電極パッド１８とを接触させる。絶縁物７の接触部２２の接触面２３は、図６に示すように、半導体装置５との終端領域２０の全部もしくは一部に押し付けられて接触する。絶縁物７と終端領域２０との接触は、プローブ１０と表面電極パッド１８との接触に遅れて、またはそれと同時に行われる。これは、プローブ１０と表面電極パッド１８との接触を確実に行うためである。
【００４０】
その後、図４に示す状態にて、各プローブ１０を介して半導体装置５に電流を注入して半導体装置の所望の電気特性の評価を行う。その際、ステージ３の主面３ａの電位と、半導体装置５の設置面５ｂの電位と、半導体装置５の外周面２１の電位とは同電位である。ステージ３の主面３ａが高電位である場合、終端領域２０を経て活性領域１９側に設けられた表面電極パッド１８が低電位である。従来の評価装置においては、それらの電位差により、部分的な放電が生じ得る。しかし、本実施の形態１の評価装置１は、絶縁物７が終端領域２０の全部もしくは一部に接した状態で、半導体装置５に電圧を印加する。絶縁物７が終端領域２０に接触していることで、沿面距離が拡大され、効果的に放電の発生が抑制される。
【００４１】
電気特性の評価後、図１に示す移動アーム９によってプローブ基体２を上昇させることにより、接触部２２の接触面２３は、終端領域２０から離れる。その際、速やかに絶縁物７を半導体装置５の表面から離脱させることにより、半導体装置５の表面に絶縁物７の接触痕が転写されることを抑制する。また、プローブ１０も半導体装置５の表面５ａから離脱する。
【００４２】
以上をまとめると、本実施の形態１における半導体装置の評価装置１は、主面３ａに半導体装置５を支持可能なステージ３と、ステージ３の主面３ａの上方に設けられる複数のプローブ１０と、枠形状を有し、枠形状が複数のプローブ１０を囲み、かつ、ステージ３の主面３ａの上方に設けられる絶縁物７と、絶縁物７の上方に配置され、絶縁物７を保持する取付板１６と、複数のプローブ１０とステージ３の主面３ａとに接続され、ステージ３の主面３ａに支持される半導体装置５に複数のプローブ１０を介して電流を注入し半導体装置５の電気特性を評価する評価部４とを備える。絶縁物７は、柔軟性を有してステージ３の主面３ａ側に設けられ半導体装置５に接触可能な接触部２２と、取付板１６側に位置する上面２６に設けられる被保持部２７とを含む。取付板１６は、被保持部２７を保持することで絶縁物７を保持する。絶縁物７の枠形状の周回方向に対し直交する断面において、被保持部２７の幅は、接触部２２の幅よりも狭い。
【００４３】
半導体装置５の電気特性の評価の際、絶縁物７が含む被保持部２７の幅が接触部２２の幅よりも狭いことにより、絶縁物は半導体装置５の外周を確実に覆う。また、評価装置１は、半導体装置５の終端領域２０の上方、特に直上付近から半導体装置５に対して荷重を加えるため、絶縁物７と半導体装置５との密着性が向上する。そして、評価装置１は沿面距離を拡大し、効果的に火花放電を抑制する。また、被保持部２７の幅が接触部２２の幅よりも狭いことで材料が低減でき、絶縁物７の材料コストが低減する。
【００４４】
また、本実施の形態１における半導体装置の評価装置１が含む被保持部２７は、絶縁物７の上面２６内のプローブ１０側に設けられる。このような構成により、平面視において、被保持部２７が半導体装置５からはみ出すことを低減できる。被保持部２７は、半導体装置５の終端領域２０の上方、特に直上近傍に位置する。評価装置１は、その被保持部２７から半導体装置５に荷重を加えることにより、絶縁物７と半導体装置５と密着性が向上する。つまり、絶縁物７と半導体装置５との間に隙間が生じない。
【００４５】
半導体装置の評価装置１が含む絶縁物７は、被保持部２７に設けられ取付板１６に対し嵌合する嵌合部２７ａを含む。取付板１６は、取付板１６の面内に配置され絶縁物７の嵌合部２７ａに嵌合する被嵌合部２８を含む。絶縁物７は、嵌合部２７ａと被嵌合部２８とにより取付板に着脱可能に保持される。このような構成により、評価する半導体装置５に設けた終端領域２０の位置や面積に応じて、一部の絶縁物７のみを容易に交換できる。もしくは、絶縁物７に不具合が生じた際にも、容易に交換可能である。そのため、工程の簡略化が可能であり、低コスト化も可能である。
【００４６】
半導体装置の評価装置１の絶縁物７が含む嵌合部２７ａは、取付板１６の被嵌合部２８に嵌合する面に、少なくとも１つの凸部３０を含む。このような構成により、評価装置１は絶縁物７が取付板１６からぬけ落ちることを防止する。
【００４７】
半導体装置の評価装置１が含む取付板１６は、取付板１６の面内に配置され、嵌合部２７ａに嵌合可能な複数の被嵌合部２８を含む。このような構成により、取付板１６の面内において、絶縁物７の設置位置の変更が可能である。例えば、絶縁物７と半導体装置５との位置合わせ誤差を考慮して、半導体装置５の外形よりも大きな枠形状を有するように絶縁物７を取付板１６に設置する。そのような絶縁物７を含む評価装置１は、絶縁物７の接触面２３と半導体装置５の終端領域２０との非接触箇所を低減する。
【００４８】
半導体装置の評価装置１の絶縁物７が含む接触部２２は、ステージ３の主面３ａに対面して半導体装置５に接触可能な接触面２３を含む。その接触面２３は、ステージ３の主面３ａに対して平行な平面である。このような構成により、半導体装置５の評価の際、絶縁物７の接触面２３は、半導体装置５の終端領域２０の全面に密着する。
【００４９】
半導体装置の評価装置１が含む絶縁物７は、上面２６に、取付板１６の下面１６ａに対向する対向面２６ａを含む。その対向面２６ａは、平面であり、かつ、取付板１６の下面１６ａに接触する。このような構成により、絶縁物７には、取付板１６から一様に押し付け圧力が加えられる。その結果、半導体装置５の評価の際、絶縁物７と半導体装置５との密着性が向上し、評価装置１は、絶縁物７と半導体装置５との間に隙間が生じることを防ぐ。
【００５０】
半導体装置の評価装置１が含む絶縁物７の枠形状は、複数の絶縁部２５を組み合わせてなる。このような構成により、評価装置１は、半導体装置５の外形に合わせて柔軟に多様な枠形状を有する絶縁物７を構成することが可能である。また、絶縁物７に不具合があれば、不具合品の絶縁部２５のみ交換可能であり低コストである。
【００５１】
半導体装置の評価装置１が含む絶縁物７は、シリコーンゴムを含む。シリコーンゴムを材料に含む絶縁物７は、耐熱性を有し、高温条件下における半導体装置５の評価に使用可能である。また、シリコーンゴムを材料とすることで、低硬度な絶縁物７を作製することが可能なため、接触対象物である半導体装置５の表面５ａへのダメージを抑制可能である。
【００５２】
半導体装置の評価装置１が含む絶縁物７は、フッ素ゴムを含む。フッ素ゴムを材料に含む絶縁物７は、耐熱性を有し、高温条件下における半導体装置５の評価に使用可能である。
【００５３】
半導体装置の評価装置１が含む絶縁物７は、接触部２２が半導体装置５に接触する接触面２３に保護部材２４をさらに含む。このような構成により、保護部材２４は、絶縁物７の接触面２３の劣化または汚れ等を防止し、接触面２３を保護する。さらに、保護部材２４は、半導体装置５の表面５ａも保護する。
【００５４】
＜実施の形態２＞
実施の形態２における半導体装置の評価装置を説明する。なお、実施の形態１と同様の構成および動作については説明を省略する。図９は、実施の形態２における評価装置の絶縁物７を拡大した断面図である。実施の形態２における絶縁物７の接触部２２が含む接触面２３は、絶縁物７が有する枠形状の周回方向に対し直交する断面つまりＸＺ断面において、ステージ３の主面３ａに向けて凸状の形状を有する曲面を含む。特に、図９に示すように、その凸状の形状は、被保持部２７の下方において頂点を有することが好ましい。その他構成は、実施の形態１に示した構成と同様である。
【００５５】
以上のような構成により、例えば、絶縁物７の取り付け不具合等により、絶縁物７が取付板１６に対して傾いて取り付けられた場合であっても、接触面２３の何れかの部位が半導体装置５の終端領域２０に接する。特に、凸状の形状の頂点周辺の部位、すなわち被保持部２７の下方に位置する部位は、確実に終端領域２０に接触する。本実施の形態２に示す半導体装置の評価装置によれば、評価時に、終端領域２０と絶縁物７とが非接触となることはなく、終端領域２０と絶縁物７との安定的な接触が確保される。
【００５６】
＜実施の形態３＞
実施の形態３における半導体装置の評価装置を説明する。なお、実施の形態１と同様の構成および動作については説明を省略する。図１０は、実施の形態３における評価装置の絶縁物７を拡大した断面図である。絶縁物７は、取付板１６の下面１６ａに対向する対向面２６ａが平面であるものの、取付板１６の下面１６ａに非接触である。その他の構成は、実施の形態１に示した構成と同様である。
【００５７】
以上のような構成により、絶縁物７と取付板１６とは、嵌合部２７ａおよび被嵌合部２８においてのみ接触する。つまり、半導体装置５には嵌合部２７ａと被嵌合部２８との接触箇所のみから荷重が加わる。半導体装置５の終端領域２０は、その嵌合部２７ａおよび被嵌合部２８の下方に位置するため、その終端領域２０には適切に荷重が加わる。その結果、接触部２２の接触面２３が適切に終端領域２０に接する。本実施の形態３に示す半導体装置の評価装置によれば、評価時に、終端領域２０と絶縁物７とが非接触となることがなく、絶縁物７と終端領域２０との安定的な接触が確保される。また、嵌合部２７ａと被嵌合部２８との嵌め合いの精度すなわち寸法公差が緩くてもよいため、製造コストが低減できる。
【００５８】
＜実施の形態４＞
実施の形態４における半導体装置の評価装置を説明する。なお、実施の形態１と同様の構成および動作については説明を省略する。図１１は、実施の形態４における評価装置の絶縁物７を拡大した断面図である。絶縁物７の対向面２６ａのうち被保持部２７に隣接する一部は、取付板１６の下面１６ａに接触する。図１１においては、その取付板１６の下面１６ａに接触する対向面２６ａの一部は、接触箇所３２である。絶縁物７の対向面２６ａと取付板１６の下面１６ａとの間の距離は、被保持部２７から離れるにつれて大きくなる。つまり、対向面２６ａは、被保持部２７から離れる方向に傾斜を有する。その他の構成は、実施の形態１に示した構成と同様である。
【００５９】
以上のような構成により、被保持部２７以外に、取付板１６から絶縁物７に荷重が加わるのは接触箇所３２のみである。そのため、絶縁物７を取付板１６に取り付ける際に管理するのは、接触箇所３２のみとなり、テスト工程の管理が容易になる。接触箇所３２を介して半導体装置５に対して荷重が加えられることにより、接触箇所３２、被保持部２７または嵌合部２７ａの下方に位置する半導体装置５の終端領域２０に適切に荷重が加えられる。そのため、接触部２２の接触面２３は終端領域２０に適切に接する。本実施の形態４に示す半導体装置の評価装置によれば、終端領域２０と絶縁物７とが非接触となることはなく、終端領域２０と絶縁物７との安定的な接触が確保される。
【００６０】
＜実施の形態５＞
実施の形態５における半導体装置の評価装置を説明する。なお、実施の形態１と同様の構成および動作については説明を省略する。図１２は、実施の形態５における評価装置の絶縁物７を拡大した断面図である。絶縁物７の対向面２６ａには、被保持部２７側から、つまり嵌合部２７ａ側から絶縁物７の外縁３４にかけて、所定の間隔で、複数の溝３３が配置される。複数の溝３３は、絶縁物７の枠形状の周回方向に沿って設けられる。また、それら複数の溝３３のうち絶縁物７の外縁３４近くに配置される溝３３の幅は、嵌合部２７ａ近くに配置される溝３３の幅よりも広い。溝３３が設けられることにより、対向面２６ａの一部は、取付板１６の下面１６ａに対し非接触である。その他の構成は、実施の形態１に示した構成と同様である。
【００６１】
実施の形態５における評価装置は、嵌合部２７ａと被嵌合部２８とが接触する箇所と、溝３３が設けられていない対向面２６ａの一部から半導体装置５に対して荷重を加える。嵌合部２７ａに近い溝３３ほど幅が狭いため、嵌合部２７ａに近いほど対向面２６ａと取付板１６の下面１６ａとの接触面積は大きい。嵌合部２７ａに近いほど取付板１６から絶縁物７に荷重が加わる。その嵌合部２７ａに近く接触面積が大きな領域の下方に位置する半導体装置５の終端領域２０に適切に荷重が加えられる。その結果、接触面２３は終端領域２０に適切に接する。本実施の形態５に示す半導体装置の評価装置によれば、終端領域２０と絶縁物７とが非接触となることはなく、終端領域２０と絶縁物７との安定的な接触が確保される。
【００６２】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、本発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【００６３】
１  評価装置、３  ステージ、３ａ  主面、４  評価部、５  半導体装置、５ａ  表面、７  絶縁物、１０  プローブ、１６  取付板、１６ａ  下面、１８  表面電極パッド、２０  終端領域、２２  接触部、２３  接触面、２４  保護部材、２５  絶縁部、２６  上面、２６ａ  対向面、２７  被保持部、２７ａ  嵌合部、２８  被嵌合部、３０  凸部、３３  溝、３４  外縁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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