(57)【要約】【課題】より正確な設定温度下で、半導体装置の温度特性を測定することが可能な技術を提供する。【解決方法】温度特性測定装置１は、半導体ウェハ３１の温度特性を測定する装置である。温度特性測定装置１は、絶縁性を有する液状の熱媒体２１に半導体ウェハ３１の少なくとも一部が浸漬した状態で、熱媒体２１と半導体ウェハ３１とを保持可能な容器１０を備える。また、容器１０に保持されている熱媒体２１を加熱する加熱装置１１を備える。また、熱媒体２１が沸騰している状態において、半導体ウェハ３１の温度特性を測定する特性測定器１２を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の温度特性を測定する温度特性測定装置であって、
絶縁性を有する液状の熱媒体に半導体装置の少なくとも一部が浸漬した状態で、熱媒体と半導体装置とを保持可能な保持手段と、
保持手段に保持されている熱媒体を加熱する加熱手段と、
熱媒体が沸騰している状態において半導体装置の温度特性を測定する測定手段と、
を備えることを特徴とする温度特性測定装置。
【請求項２】
保持手段は、密閉状の圧力容器を備え、
温度特性測定装置は、圧力容器内の気圧を調整する気圧調整手段をさらに備え、
測定手段は、気圧調整手段によって調整された気圧下において熱媒体が沸騰した状態で半導体装置の温度特性を測定することを特徴とする請求項１に記載の温度特性測定装置。
【請求項３】
内部に多数の孔部を有する多孔質材をさらに備え、
保持手段は、多孔質材の少なくとも一部が熱媒体に浸漬した状態で多孔質材を保持することを特徴とする請求項１または２に記載の温度特性測定装置。
【請求項４】
半導体装置の測定部位が熱媒体に浸漬されている状態を保つように、熱媒体を保持手段へ供給する熱媒体供給手段をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の温度特性測定装置。
【請求項５】
前記測定手段は、前記半導体装置の電極と電気的にコンタクトを取るコンタクト手段を備えることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の温度特性測定装置。
【請求項６】
前記熱媒体は、純水またはＩＰＡ（２−プロパノール）であることを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載の温度特性測定装置。
【請求項７】
熱媒体の沸点における半導体装置の温度特性の理論値を記憶する記憶手段と、
測定手段によって測定された温度特性の実測値が、記憶手段に記憶された温度特性の理論値に近づくように、半導体装置の特性を調整する調整手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし６の何れか１項に記載の温度特性測定装置。
【請求項８】
半導体装置の温度特性を測定する温度特性測定方法であって、
絶縁性を有する液状の熱媒体に半導体装置の少なくとも一部が浸漬した状態で、熱媒体を加熱する加熱工程と、
熱媒体が沸騰している状態において半導体装置の温度特性を測定する測定工程と、
を備えることを特徴とする温度特性測定方法。
【請求項９】
測定工程によって測定された温度特性の実測値が、使用された熱媒体の沸点での温度特性の理論値に近づくように、半導体装置の特性を調整する調整工程をさらに備え、
加熱工程と測定工程とを、沸点の異なる複数の熱媒体の各々について実行することを特徴とする請求項８に記載の温度特性測定方法。
【請求項１０】
加熱工程の前に熱媒体と半導体装置とを収容する圧力容器内の気圧を調整する気圧調整工程と、
測定工程によって測定された温度特性の実測値が、使用された熱媒体の沸点での温度特性の理論値に近づくように、半導体装置の特性を調整する特性調整工程と、
をさらに備え、
気圧調整工程で気圧を変更した上で加熱工程と測定工程とを実行する操作を、複数回行い、
各測定工程で測定された温度特性の実測値のそれぞれについて、特性調整工程を実行することを特徴とする請求項８に記載の温度特性測定方法。
【請求項１１】
半導体装置を製造する方法であって、
半導体基板に電極を形成する工程と、
電極が形成された半導体基板を洗浄する洗浄工程と、を備え、
洗浄工程の前または後において、洗浄用の媒体を熱媒体として使用して、請求項８ないし１０の何れか１項に記載の温度特性測定方法が行われることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
半導体装置を製造する方法であって、
ウェハ状の半導体装置を半導体チップに切り離すダイシング工程を備え、
ダイシング工程の前または後において、洗浄用の媒体を熱媒体として使用して、請求項８ないし１０の何れか１項に記載の温度特性測定方法が行われることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、半導体装置の温度特性を測定する、温度特性測定装置、温度特性測定方法および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置用パワーモジュールは、使用されるパワー半導体の温度特性を考慮して設計される。例えば、駆動時の熱保護のため、電力変換器に温度センサ機能の付与されたパワー半導体が使用されている。このようなパワー半導体の製造時には、温度センサ機能のトリミング（個別特性と理想特性との差分を、ソフトまたはハード的に補正すること）が行われることで、温度センサ機能の精度の向上が図られている。トリミングは、パワー半導体の温度を設定温度に保ち、温度センサから出力される出力温度を測定し、個別特性を取得することで行われる。パワー半導体を設定温度に保つには、雰囲気温度による温度調整や、パワー半導体が固定されたワークステージによる温度調整が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１１０１７号公報
【特許文献２】特開平７−９２２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
パワー半導体のトリミングでは、パワー半導体の温度を高精度で制御することが要求される。しかしパワー半導体の温度は、雰囲気温度やワークステージ温度をフィードバック制御により温度調整することで制御されている。フィードバック制御系では、温度測定系や、加熱系などがそれぞればらつきを有するため、設定温度を高精度で制御することが困難である。
【０００５】
本願の技術は、上記の問題を解決するために創案された。すなわち、本願は、より正確な設定温度下で、半導体装置の温度特性を測定することが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願に開示される温度特性測定装置は、半導体装置の温度特性を測定する温度特性測定装置であって、絶縁性を有する液状の熱媒体に半導体装置の少なくとも一部が浸漬した状態で、熱媒体と半導体装置とを保持可能な保持手段と、保持手段に保持されている熱媒体を加熱する加熱手段と、熱媒体が沸騰している状態において半導体装置の温度特性を測定する測定手段と、を備える。
【０００７】
本願の温度特性測定装置は、半導体装置の温度を設定温度にする機能を有する。そして設定温度には、熱媒体の沸点が用いられる。沸点は、一定気圧下においては、物質ごとに安定した固定温度となる。物質の沸点という固定温度を、設定温度として利用することで、高い精度で半導体装置を設定温度に維持することができる。設定温度の制御が不要となると、設定温度の温度測定処理や、加熱処理、放熱処理等が不要となり、これらの各種処理で発生するばらつきを排除することができる。設定温度のばらつきを小さくすることができるため、設定温度の絶対精度を向上させることが可能となる。これにより、より正確な設定温度下で、半導体装置の温度特性を測定することが可能となる。
【０００８】
また、本願に開示される温度特性測定装置では、保持手段は、密閉状の圧力容器を備え、温度特性測定装置は、圧力容器内の気圧を調整する気圧調整手段をさらに備え、測定手段は、気圧調整手段によって調整された気圧下において熱媒体が沸騰した状態で半導体装置の温度特性を測定するとしてもよい。
【０００９】
気圧調整手段によって、圧力容器内の気圧が高くまたは低くされる。気圧を高くすることに応じて、熱媒体の沸点が上昇する。また、気圧を低くすることに応じて、熱媒体の沸点が下降する。よって、気圧を調整することにより、熱媒体の沸点を調整することができる。これにより、熱媒体の沸点を設定温度に用いる場合においても、設定温度を異なる値に変更することが可能となる。よって、異なる設定温度での、複数の半導体装置の温度特性を取得することができるため、より正確にトリミングを行うことが可能となる。
【００１０】
また、本願に開示される温度特性測定装置では、内部に多数の孔部を有する多孔質材をさらに備え、保持手段は、多孔質材の少なくとも一部が熱媒体に浸漬した状態で多孔質材を保持するとしてもよい。
【００１１】
多孔質材の素材は、熱媒体によって多孔質材自体が分解されるおそれがないものであれば、何れの材料であってもよい。多孔質材は、内部に多数の孔部が存在する。これらの孔部に閉じ込められた気泡は、熱媒体が沸騰する際の核となる。よって、熱媒体の沸騰時に発生する気泡を、多孔質材で積極的に発生させることができるため、半導体装置表面での気泡発生を回避することが出来る。これにより、沸騰時に発生する気泡によって、半導体装置の温度特性の測定が阻害される事態を防止できる。
【００１２】
また、本願に開示される温度特性測定装置では、半導体装置の測定部位が熱媒体に浸漬されている状態を保つように、熱媒体を保持手段へ供給する熱媒体供給手段をさらに備えるとしてもよい。
【００１３】
保持手段内の熱媒体の量は、蒸発によって減少する。熱媒体供給手段は、熱媒体の量を監視する。そして例えば、熱媒体の量が一定量以下となると、熱媒体を保持手段へ供給する動作を行う。よって、半導体装置の測定部位が熱媒体に浸漬されている状態が保たれる。これにより、半導体装置の測定部位が大気中に露出してしまい、半導体装置を設定温度に正確に保持することが出来なくなる事態を回避することができる。
【００１４】
また、本願に開示される温度特性測定装置では、測定手段は、半導体装置の電極と電気的にコンタクトを取るコンタクト手段を備えるとしてもよい。
【００１５】
コンタクト手段の一例としては、ウェハレベルまたはチップレベルでの試験の際、半導体装置の電極に針（プローブ）を当てるためのプローバが挙げられる。これにより、半導体装置を搭載したモジュール等と比して熱容量の小さい、ウェハレベルまたはチップレベルでの測定を行うことができる。よって、半導体装置を設定温度にするまでの時間を短縮化できるため、測定に必要な時間を短縮化することが可能となる。
【００１６】
また、本願に開示される温度特性測定装置では、熱媒体は、純水またはＩＰＡ（２−プロパノール）であるとしてもよい。
【００１７】
熱媒体によって、沸点が異なる。例えば、大気圧（１ａｔｍ）における純水の沸点は１００（℃）、ＩＰＡの沸点は８２．４（℃）である。このため、異なる熱媒体を用いることで、異なる設定温度で温度特性を測定することができる。また、純水およびＩＰＡは、半導体装置洗浄に用いられる物質である。よって、純水やＩＰＡを熱媒体に使用する場合においても、半導体装置を劣化させることがない。
【００１８】
また、本願に開示される温度特性測定装置では、熱媒体の沸点における半導体装置の温度特性の理論値を記憶する記憶手段と、測定手段によって測定された温度特性の実測値が、記憶手段に記憶された温度特性の理論値に近づくように、半導体装置の特性を調整する調整手段と、をさらに備えるとしてもよい。
【００１９】
調整手段では、半導体装置の温度特性の実測値で表される個別特性と、温度特性の理論値で表される理想特性との差分を、ソフトまたはハード的に補正するトリミングが行われる。トリミングは、設定温度下における半導体装置の温度特性を測定することで行われる。そして本願の温度特性測定装置では、設定温度の絶対精度を向上させることが可能であるため、トリミングをより正確に行うことが可能となる。これにより、トリミング後の半導体装置における特性公差（測定温度の許容ばらつき量）を縮小することが可能となる。
【００２０】
また、本願に開示される温度特性測定方法では、測定工程によって測定された温度特性の実測値が、使用された熱媒体の沸点での温度特性の理論値に近づくように、半導体装置の特性を調整する調整工程をさらに備え、加熱工程と測定工程とを、沸点の異なる複数の熱媒体の各々について実行するとしてもよい。また、本願に開示される温度特性測定方法では、加熱工程の前に熱媒体と半導体装置とを収容する圧力容器内の気圧を調整する気圧調整工程と、測定工程によって測定された温度特性の実測値が、使用された熱媒体の沸点での温度特性の理論値に近づくように、半導体装置の特性を調整する特性調整工程と、をさらに備え、気圧調整工程で気圧を変更した上で加熱工程と測定工程とを実行する操作を、複数回行い、各測定工程で測定された温度特性の実測値のそれぞれについて、特性調整工程を実行するとしてもよい。
【００２１】
これにより、複数の設定温度における、半導体装置の温度特性をそれぞれ取得することができる。よって２点以上の温度特性を用いることにより、トリミングにおいて半導体特性の温度係数を補正することができる。これにより、より広い温度範囲で、トリミング後の半導体装置における特性公差を縮小することが可能となる。
【００２２】
また、本願に開示される温度特性測定方法では、絶縁性を有する液状の熱媒体に半導体装置の少なくとも一部が浸漬した状態で、熱媒体を加熱する加熱工程と、熱媒体が沸騰している状態において半導体装置の温度特性を測定する測定工程と、を備えるとしてもよい。また、本願に開示される半導体装置の製造方法では、半導体基板に電極を形成する工程と、電極が形成された半導体基板を洗浄する洗浄工程と、を備え、洗浄工程の前または後において、洗浄用の媒体を熱媒体として使用して、上記の温度特性測定方法が行われるとしてもよい。
【００２３】
洗浄工程では、洗浄用の媒体として、例えば純水やＩＰＡなどが用いられる。洗浄工程では、半導体装置が洗浄用の媒体に浸漬される。そして、洗浄工程の前または後において、洗浄用の媒体を熱媒体として使用して、加熱工程および測定工程が行われる。これにより、洗浄用の媒体を、温度特性を測定する際の熱媒体として流用できるため、熱媒体を別途用意する必要がなくなり、コスト削減を行うことが可能となる。
【００２４】
また、本願に開示される温度特性測定方法では、絶縁性を有する液状の熱媒体に半導体装置の少なくとも一部が浸漬した状態で、熱媒体を加熱する加熱工程と、熱媒体が沸騰している状態において半導体装置の温度特性を測定する測定工程と、を備えるとしてもよい。また、本願に開示される半導体装置の製造方法では、ウェハ状の半導体装置を半導体チップに切り離すダイシング工程を備え、ダイシング工程の前または後において、洗浄用の媒体を熱媒体として使用して、上記の温度特性測定方法が行われるとしてもよい。
【００２５】
ダイシング工程では、洗浄用および冷却用の媒体として、例えば純水が用いられる。そして、ダイシング工程の前後において、洗浄用および冷却用の媒体を熱媒体として使用して、加熱工程および測定工程が行われる。これにより、洗浄用および冷却用の媒体を、温度特性を測定する際の熱媒体として流用できるため、熱媒体を別途用意する必要がなくなり、コスト削減を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本願に開示される温度特性測定装置および温度特性測定方法によれば、より正確な設定温度下で、半導体装置の温度特性を測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】温度特性測定装置１の模式図である。
【図２】トリミングを説明するグラフ（その１）である。
【図３】トリミングを説明するグラフ（その２）である。
【図４】温度特性測定装置１ａの模式図である。
【図５】純水の沸点を示す表である。
【図６】トリミングを説明するグラフ（その３）である。
【図７】溶剤を示す表である。
【図８】半導体チップの製造フローの一例を示す図である。
【図９】プローブ装置１３ｂの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。
（特徴１）電極形成工程（Ｓ１５）の完了後、洗浄工程において、洗浄用の媒体を熱媒体として使用して、温度特性の測定方法を実行する。
（特徴２）電極形成工程（Ｓ１５）の完了後、ダイシング工程（Ｓ２５）において、洗浄用および冷却用の媒体を熱媒体として使用して、温度特性の測定方法を実行する。
【実施例】
【００２９】
本願の第１実施例について図面を参照しながら説明する。図１に、第１実施例の温度特性測定装置１を示す。温度特性測定装置１は、設定温度ＴＳ下における、半導体ウェハ３１の温度特性を測定する装置である。温度特性測定装置１は、容器１０、加熱装置１１、特性測定器１２、プローブ装置１３、熱媒体供給装置１４、液量センサ１５、多孔質材１６、記憶装置１７、を備える。
【００３０】
半導体ウェハ３１には、多数の半導体チップが形成されている。半導体チップの一例としては、パワーモジュールに使用されるパワー半導体が挙げられる。半導体チップには電極が形成されている。半導体チップは、各種の温度特性を有している。温度特性の一例としては、半導体チップに温度センサ機能が搭載されている場合には、当該温度センサの出力電圧特性が挙げられる。また温度特性の他の例としては、半導体チップに搭載されているトランジスタのゲートしきい値電圧特性が挙げられる。
【００３１】
容器１０には熱媒体２１が保持される。熱媒体２１は、絶縁性を有する液体である。熱媒体２１の沸点が、設定温度ＴＳとして用いられる。熱媒体２１は、半導体ウェハ３１を劣化させないものが好ましい。熱媒体２１の一例としては、純水やＩＰＡ（２−プロパノール）が挙げられる。容器１０は、熱媒体２１に半導体ウェハ３１の少なくとも一部が浸漬した状態で、熱媒体２１と半導体ウェハ３１とを保持する。容器１０の材質は、熱媒体２１に対して耐食性があり、高温および加圧に耐えうるものが好ましい。例えば、金属系の材質であればＳＵＳ（ステンレス鋼）、有機系の材質であればフッ素樹脂（テフロン（登録商標）など）が挙げられる。加熱装置１１は、容器１０に保持されている熱媒体２１を加熱する装置である。
【００３２】
特性測定器１２は、半導体ウェハ３１上の各半導体チップの温度特性を測定する装置である。なお、特性測定器１２には、通常の電気特性の測定で使用される装置を流用することが可能である。特性測定器１２の測定結果は、記憶装置１７に記憶される。記憶装置１７は、半導体ウェハ３１上の半導体チップごとの測定結果を記憶することが可能とされている。また記憶装置１７には、半導体チップの温度特性の、熱媒体２１の沸点（設定温度ＴＳ）における理論値が記憶されている。記憶装置１７の一例としては、パーソナルコンピュータが挙げられる。
【００３３】
液量センサ１５は、熱媒体２１の量を監視するセンサである。熱媒体供給装置１４は、液量センサ１５の測定結果に基づき、熱媒体２１を容器１０へ供給する装置である。
【００３４】
プローブ装置１３は、ウェハレベルでの試験の際、各々の半導体チップの電極に針（プローブ）を接触させるための装置である。プローブ装置１３を用いることにより、半導体チップを組み込んだ状態のモジュール（熱容量：大）の温度特性を測定する場合に比して、半導体ウェハレベル（熱容量：小）での測定を行うことができる。よって、測定対象を設定温度ＴＳまで昇温させるまでの時間を短縮化でき、測定スループットを高めることが可能となる。なおプローブ装置１３には、熱媒体２１が沸騰している状態において、コンタクトを取ることが可能な装置が使用されている。
【００３５】
多孔質材１６は、内部に多数の孔部を有する部材である。容器１０は、多孔質材１６の少なくとも一部が熱媒体２１に浸漬するように、多孔質材１６を保持する。多孔質材１６の素材は、熱媒体２１の性質を損なったり、熱媒体２１によって多孔質材１６自体が分解されるおそれがない素材であれば、何れの材料であってもよい。なお、多孔質材１６の素材が金属である場合には、多孔質材１６と容器１０との材料を同一とすることが好ましい。異種金属を熱媒体２１に浸漬させることで電池効果が発生し、電流が流れるおそれを防止するためである。
【００３６】
第１実施例に係る温度特性測定装置１を用いた、半導体ウェハ３１の温度特性の測定方法を説明する。半導体ウェハ３１を容器１０に入れ、容器１０内で半導体ウェハ３１を固定する。固定方法の一例としては、半導体ウェハ３１を載置するステージに設置されているバキューム装置によって吸引固定する方法が挙げられる。
【００３７】
次に、半導体ウェハ３１とプローブ装置１３とのアライメントを実施する。アライメント完了後、爪形状の保持部を用いて半導体ウェハ３１の端部を固定する。これにより、熱媒体２１の注入に伴いバキューム装置を停止する場合にも、半導体ウェハ３１の固定状態を維持することができる。また半導体ウェハ３１の固定時には、半導体ウェハ３１を水平方向から傾けて固定するとしてもよい。これにより、熱媒体２１の沸騰時に、気泡が半導体ウェハ３１の表面から離れやすくなる。よって、沸騰による気泡によって測定が阻害されることを防止できる。
【００３８】
熱媒体供給装置１４を用いて、容器１０に熱媒体２１が注入され、半導体ウェハ３１が熱媒体２１に浸漬する。次に、加熱装置１１によって熱媒体２１を沸騰させる。これにより、半導体ウェハ３１が設定温度ＴＳに加熱される。このとき、多孔質材１６の孔部に閉じ込められた気泡は、熱媒体２１が沸騰する際の核となる。よって、熱媒体２１の沸騰時に発生する気泡を、多孔質材１６で積極的に発生させることができるため、半導体ウェハ３１表面での気泡発生を回避することが出来る。これにより、沸騰時に発生する気泡によって、半導体ウェハ３１の温度特性の測定が阻害される事態を防止できる。
【００３９】
熱媒体２１の沸騰状態を維持することで、半導体ウェハ３１の温度を設定温度ＴＳに維持する。プローブ装置１３によって、半導体ウェハ３１上の半導体チップの電極に、プローブを接触させる。そして、特性測定器１２によって温度特性（例えば、温度センサ機能の出力電圧値）を測定する。半導体ウェハ３１上の半導体チップの各々について、プローブの接触と温度特性の測定とを繰り返し実行する。
【００４０】
また、容器１０内の熱媒体２１の量は、蒸発によって減少する。そこで、熱媒体供給装置１４および液量センサ１５により、熱媒体２１の量が一定量以下となると、熱媒体２１を容器１０へ供給する動作が行われる。これにより、蒸発による熱媒体２１の減少で半導体ウェハ３１の測定部位が大気中に露出してしまい、半導体ウェハ３１を設定温度に正確に保持することが出来なくなるという事態を回避することができる。
【００４１】
半導体ウェハ３１上の全ての半導体チップについての測定が完了すると、熱媒体２１を容器１０から排出する。そして半導体ウェハ３１を乾燥させた後、容器１０から半導体ウェハ３１を払い出す。これにより、温度特性の測定が終了する。
【００４２】
第１実施例に係る温度特性測定装置１の効果を説明する。従来の温度特性の測定方法では、半導体ウェハ３１の温度を、フィードバック制御により設定温度ＴＳに維持している。フィードバック制御では、温度測定処理、加熱処理、放熱処理などが必要となり、これらの各処理が有するばらつきが合算されるため、全体のばらつきが大きくなる。このため、半導体ウェハ３１の温度を、高精度で設定温度ＴＳに制御することが困難である。
【００４３】
一方、第１実施例の温度特性測定装置１では、半導体ウェハ３１の温度を、沸騰した熱媒体２１によって、設定温度ＴＳ（すなわち熱媒体２１の沸点）に維持している。沸点は、一定気圧下においては、物質ごとに安定した固定温度となる。よって第１実施例では、フィードバック制御等により、設定温度ＴＳの制御を行う必要がない。設定温度ＴＳの制御が不要となると、温度測定処理などの各処理が不要となるため、各種処理で発生するばらつきを排除することができる。よって、より高い精度で半導体ウェハ３１を設定温度ＴＳに維持することが可能となる。これにより、より正確な設定温度ＴＳ下で、半導体ウェハ３１の温度特性を測定することが可能となる。
【００４４】
次に、半導体チップにトリミングを行なう方法を説明する。トリミングでは、特性測定器１２によって測定された温度特性の実測値と、記憶装置１７に記憶された温度特性の理論値との差分が、ソフトまたはハード的に補正される。ハード的なトリミング方法の例としては、抵抗値を調整する方法が挙げられる。抵抗値を調整する例としては、レーザートリミングにより半導体チップのパターンの一部をレーザーによって切断する方法や、モジュールを組み立てる際の外付抵抗の抵抗値を調整する方法が挙げられる。ソフト的なトリミング方法の例としては、実測値と理論値との差分値を、各種の値を修正するためのオフセット値として、電力変換装置用パワーモジュールの不揮発性メモリに記憶させる方法が挙げられる。
【００４５】
図２および図３を用いて、設定温度ＴＳの制御精度が、トリミング精度に与える影響を説明する。図２および図３は、温度センサの出力電圧ＶＯ（ｍＶ）とウェハ温度ＡＴ（℃）との関係を示している。例として、温度センサ機能の温度係数（減少傾き）に対して、トリミングを行う場合を説明する。
【００４６】
図２を用いて、従来の温度特性の測定結果に基づいたトリミングを説明する。図２において、従来手法（フィードバック制御）によって設定温度ＴＳを維持した際におけるばらつき上限値を、上側設定温度ＴＨ１と定義する。また、ばらつき下限値を下側設定温度ＴＬ１と定義する。また、設定温度ＴＳのばらつき範囲を、設定温度ばらつきＶ１と定義する。
【００４７】
温度係数のトリミングでは、グラフ上の基準点ＰＢと、設定温度ＴＳでの出力電圧の理想値ＴＶとが直線補間される。よって、設定温度ＴＳが下側設定温度ＴＬ１にばらついた場合には、理想値ＴＶ（トリミング点ＰＬ１）と基準点ＰＢとが直線補間されることで、下限グラフＤＬＬ１が得られる。また、設定温度ＴＳが上側設定温度ＴＨ１にばらついた場合には、理想値ＴＶ（トリミング点ＰＨ１）と基準点ＰＢとが直線補間されることで、上限グラフＤＬＨ１が得られる。なお、実線で描かれている理想グラフＳＬは、理想特性を表している。そして図２では、熱仕様上限値ＨＴ（半導体チップを使用することができる最高温度）における特性公差（出力電圧ＶＯの許容ばらつき量）は、特性公差Ｅ１となる。
【００４８】
図３を用いて、温度特性測定装置１による温度特性の測定結果に基づいたトリミングを説明する。図３において、熱媒体２１の沸点によって設定温度ＴＳを維持した際における、ばらつき上限値を、上側設定温度ＴＨ２と定義する。また、ばらつき下限値を下側設定温度ＴＬ２と定義する。また、設定温度ＴＳのばらつき範囲を、設定温度ばらつきＶ２と定義する。上述したように、第１実施例による設定温度ＴＳの制御の方が高精度であるため、設定温度ばらつきＶ１よりも設定温度ばらつきＶ２の方を小さくすることができる。
【００４９】
図３では、設定温度ＴＳが下側設定温度ＴＬ２にばらついた場合には、理想値ＴＶ（トリミング点ＰＬ２）と基準点ＰＢとが直線補間されることで、下限グラフＤＬＬ２が得られる。また、設定温度ＴＳが上側設定温度ＴＨ２にばらついた場合には、理想値ＴＶ（トリミング点ＰＨ２）と基準点ＰＢとが直線補間されることで、上限グラフＤＬＨ２が得られる。そして図３では、熱仕様上限値ＨＴにおける特性公差は、特性公差Ｅ２となる。設定温度ばらつきＶ２が設定温度ばらつきＶ１よりも小さいことから、特性公差Ｅ２も特性公差Ｅ１よりも小さくなる。
【００５０】
このように、第１実施例の温度特性測定装置１では、設定温度ＴＳの絶対精度を向上させることが可能であるため、トリミングをより正確に行うことが可能となる。これにより、トリミング後の特性公差を、特性公差Ｅ１からＥ２へ縮小することが可能となる。特性公差が小さくなるほど、温度センサ出力の誤差を設計マージンとして見込む必要がないため、半導体の放熱構造をより小さく作ることなどが可能となる。よって、パワーモジュールの小型化等が図れ、コストダウンを進めることが可能になる。
【００５１】
第２実施例について図４ないし図６を参照しながら説明する。第２実施例は、気圧を変化させることによって、複数の設定温度における温度特性を測定する実施例である。図４に、第２実施例の温度特性測定装置１ａを示す。温度特性測定装置１ａは、第１実施例の温度特性測定装置１（図１）の容器１０に代えて圧力容器１０ａを備え、プローブ装置１３に代えてプローブ装置１３ａを備える。また温度特性測定装置１ａは、気圧調整装置１８をさらに備える。圧力容器１０ａは、密閉状の圧力容器である。プローブ装置１３ａは、圧力容器１０ａ内で、半導体ウェハ３１上の任意の半導体チップに接触可能に移動する装置である。気圧調整装置１８は、圧力容器１０ａ内の気圧を調整する装置である。なお、その他の構成は、第１実施例の温度特性測定装置１と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００５２】
温度特性測定装置１ａを用いた、半導体ウェハ３１の温度特性を測定する方法を説明する。例として、熱媒体２１に純水を用いる場合を説明する。半導体ウェハ３１を圧力容器１０ａに入れ、半導体ウェハ３１を固定し、アライメントを行う。そして第１実施例と同様にして、大気圧下において熱媒体２１（純水）を沸騰させ、設定温度ＴＳ（沸点＝１００℃）における半導体チップの温度特性の測定を行う。
【００５３】
大気圧下での温度特性の測定が終了すると、圧力容器１０ａを密閉する。気圧調整装置１８によって、圧力容器１０ａの内の気圧が所定気圧まで高められ、所定気圧で維持される。圧力容器１０ａの気圧を変更する効果を説明する。気圧調整装置１８によって、圧力容器１０ａ内の気圧が高くされることに応じて、熱媒体２１の沸点が上昇する。よって、気圧を調整することにより、熱媒体２１の沸点を調整することができるため、設定温度を異なる値に変更することが可能となる。例えば純水では、加圧することによって、沸点を図５の表に示すように上昇させることができる。以下の説明では、例として、２．３気圧まで加圧することで、設定温度ＴＳを、第２設定温度ＴＳｂ（沸点＝１２５℃）に変更する場合を説明する。
【００５４】
圧力容器１０ａ内を所定気圧（２．３気圧）に維持した状態で、加熱装置１１によって熱媒体２１（純水）を沸騰させる。これにより、半導体ウェハ３１を第２設定温度ＴＳｂ（沸点＝１２５℃）に加熱した状態が維持される。そして、プローブ装置１３ａによって、半導体ウェハ３１上の各半導体チップの電極に、プローブを接触させる。そして、特性測定器１２によって温度特性（温度センサ機能の出力電圧値）を測定する。半導体ウェハ３１上の半導体チップの各々について、プローブの接触と温度特性の測定とを繰り返し実行する。これにより、設定温度ＴＳにおける温度特性と、第２設定温度ＴＳｂにおける温度特性とを取得することができる。なお、温度特性の測定方法やトリミング方法の詳細な内容は、第１実施例と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００５５】
図６を用いて、複数の設定温度における温度特性を用いてトリミングを行うことの効果を説明する。図６は、温度センサの出力電圧ＶＯ（ｍＶ）とウェハ温度ＡＴ（℃）との関係を示している。例として、熱媒体２１に純水が用いられる場合を説明する。また、設定温度ＴＳ（１００℃）における温度特性と、第２設定温度ＴＳｂ（１２５℃）における温度特性に基づいてトリミングが行われる場合を説明する。また、温度係数（減少傾き）をトリミングする場合を説明する。
【００５６】
温度係数のトリミングでは、設定温度ＴＳ（１００℃）での出力電圧の理想値ＴＶ（トリミング点Ｐ１）と、第２設定温度ＴＳｂ（１２５℃）での出力電圧の理想値ＴＶ２（トリミング点Ｐ２）とが、直線補間される。そして、グラフＤＬが得られる。このように、２点以上の測定点を用いて温度係数を決定するため、温度係数に誤差が出にくい。よって、熱仕様上限値ＨＴのように、設定温度ＴＳや第２設定温度ＴＳｂから離れた温度においても、特性公差を縮小することが可能となる。
【００５７】
第３実施例について説明する。第３実施例は、複数の熱媒体を用いることによって、複数の設定温度における温度特性を測定する実施例である。なお、第３実施例で使用する装置構成は、第１実施例の温度特性測定装置１（図１）と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００５８】
第３実施例における、半導体ウェハ３１の温度特性を測定する方法を説明する。例として、熱媒体２１に純水およびＩＰＡを用いる場合を説明する。また、設定温度ＴＳが、１気圧での純水の沸点（１００℃）とされる場合を説明する。また、第２設定温度ＴＳｂが、１気圧でのＩＰＡの沸点（８２．４℃）とされる場合を説明する。
【００５９】
半導体ウェハ３１を容器１０に入れ、半導体ウェハ３１を固定し、アライメントを行う。熱媒体２１である純水が、熱媒体供給装置１４によって容器１０に注入される。そして第１実施例と同様にして、大気圧下において熱媒体２１（純水）を沸騰させ、設定温度ＴＳ（沸点＝１００℃）における半導体チップの温度特性の測定が行われる。
【００６０】
設定温度ＴＳでの温度特性の測定が終了すると、純水を容器１０から排出する。そして熱媒体２１であるＩＰＡが、熱媒体供給装置１４によって容器１０に注入される。そして第１実施例と同様にして、大気圧下において熱媒体２１（ＩＰＡ）を沸騰させ、第２設定温度ＴＳｂ（沸点＝８２．４℃）における半導体チップの温度特性の測定が行われる。その後、設定温度ＴＳにおける温度特性と、第２設定温度ＴＳｂにおける温度特性とに基づいて、トリミングが行われる。なお、温度特性の測定方法やトリミング方法の詳細な内容は、第１実施例および第２実施例と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００６１】
このように、沸点の異なる熱媒体を複数使用することにより、設定温度を異なる値に変更することが可能となる。そして、２点以上の測定点を用いてトリミングを行うことができるため、より高精度にトリミングを行うことが可能となる。また、純水およびＩＰＡは、半導体装置洗浄に用いられる物質である。よって、純水やＩＰＡを熱媒体に使用する場合においても、半導体ウェハ３１を劣化させることがない。
【００６２】
なお、沸点の異なる熱媒体としては、純水とＩＰＡの組合せ以外にも多種の組合せが可能である。図７に、半導体プロセスで使用可能な溶剤のうち、代表的な溶剤についての沸点を示す。これらの溶剤のうち、２種類以上の任意の組合せを用いて、温度特性を測定することが可能である。
【００６３】
第４実施例について説明する。第４実施例は、第１ないし第３実施例の測定方法を、半導体装置の製造工程の一部として行う実施例である。図８に、半導体チップの製造フローの一例を示す。例として、温度センサ機能を有する半導体チップを作成する場合のフローを説明する。Ｓ１１において、ウェハが投入され、製造フローが開始される。Ｓ１３において、半導体素子および温度センサが形成される。Ｓ１５において、電極が形成される。Ｓ１７において、保護膜が形成される。Ｓ１９において、洗浄工程が行われる。Ｓ２１において、裏面構造の形成が行われる。Ｓ２３において、洗浄工程が行われる。Ｓ２５において、ダイシング工程が行われ、半導体ウェハから半導体チップが切り出される。Ｓ２７において最終検査が行われる。Ｓ２９において、半導体チップが出荷される。これにより、半導体チップの製造フローが終了する。
【００６４】
図８のフローにおいて、温度センサ構造等の形成工程（Ｓ１３）ならびに電極形成工程（Ｓ１５）が完了し、温度センス特性が測定できる状態以降であれば、第１ないし第３実施例の温度特性の測定方法を行うことができる。そして、半導体製造フローにおいて、洗浄用または冷却用の媒体に半導体ウェハが浸漬されるタイミングがある場合には、当該タイミングにおいて第１ないし第３実施例の温度特性の測定方法を行うことができる。
【００６５】
例えば、Ｓ１９およびＳ２３の洗浄工程では、半導体ウェハが、洗浄用の媒体（純水やＩＰＡなど）に浸漬される。このとき、洗浄用の媒体を熱媒体として使用して、第１ないし第３実施例の温度特性の測定方法を実行することができる。
【００６６】
また例えば、Ｓ２５のダイシング工程では、洗浄用および冷却用の媒体として、例えば純水が用いられる。このとき、洗浄用および冷却用の媒体を熱媒体として使用して、第１ないし第３実施例の温度特性の測定方法を実行することができる。
【００６７】
これにより、洗浄用および冷却用の媒体を、温度特性を測定する際の熱媒体として流用できるため、熱媒体を別途用意する必要がなくなり、コスト削減を行うことが可能となる。
【００６８】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず特許請求の範囲を限定するものではない。また、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合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合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、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。
【００６９】
例えば、第２実施例では、圧力容器１０ａ内で移動可能なプローブ装置１３ａを使用する場合を説明したが、この形態に限られない。圧力容器１０ａ内に格納されるプローブ装置は、様々な構成を有していても良い。例えば、図９に示すプローブ装置１３ｂのように、半導体ウェハ３１上の各チップに対応するプローブを備えることで、各チップの電極に一斉にコンタクトする形態としてもよい。そして、リレーもしくは半導体スイッチ等の切り替え機構により、所望のチップを特性測定器１２に接続して、温度特性を測定する形態としてもよい。これにより、プローブ装置１３ｂでは、機械的な可動部を減らすことができる。よって、可動部の信頼性確保が困難な高圧・低圧下においても、確実に温度特性を測定することが可能となる。また、プローブ装置１３ｂのプローブを半導体ウェハ３１に接触させることによって、半導体ウェハ３１の位置を固定することができる。よって、プローブ装置１３ｂを、半導体ウェハ３１の位置を固定させる保持部として流用することも可能である。
【００７０】
また第２実施例では、圧力容器１０ａ内を加圧することで熱媒体２１の沸点を上昇させる場合を説明したが、この形態に限られない。圧力容器１０ａ内を減圧することで、熱媒体２１の沸点を下降させる形態としてもよい。これにより、複数の設定温度における温度特性を測定することが可能となる。
【００７１】
また本願の温度特性測定装置１を、温度特性の測定工程（半導体ウェハ３１の設置、アライメント実施、熱媒体２１の注入、熱媒体２１の加熱、温度特性の測定、熱媒体２１の排出、半導体ウェハ３１の乾燥、半導体ウェハ３１の払い出し）の各々に対応させて複数用意するとしてもよい。そして、温度特性測定装置１自体を回転移動させ、所定位置に移動してくると、上記工程のうちの所定工程を実施するという、いわゆるレボルバ方式の測定方法を用いても良い。これにより、流れ作業で本願の測定方法を実施できるため、測定のスループットを向上させることができる。
【００７２】
また、多孔質材１６の形状は、様々な形状とすることができ、例えば鎖形状であってもよい。また、容器１０の内側壁の一部を、多孔質材１６で形成する構成としてもよい。この場合、半導体ウェハ３１の保持位置と距離を離した部分を、多孔質材１６で形成することが好ましい。また、容器１０の内側壁の全面を、多孔質材１６で形成する構成としてもよい。
【００７３】
また本実施例では、半導体ウェハ状態で測定を行う場合を説明したが、半導体チップ状態での測定においても、本願の技術を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００７４】
２１：熱媒体、１０：容器、１０ａ：圧力容器、１１：加熱装置、１２：特性測定器、１３：プローブ装置、１４：熱媒体供給装置、１６：多孔質材、１７：記憶装置、１８：気圧調整装置
【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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