(57)【要約】【課題】ＳｉＣを用いたパワー半導体デバイスの耐熱評価をＳｉＣチップの表面側と裏面側との間に電流を通電する縦型の導通構造で行うことができる耐熱評価用ＴＥＧを提供する。【解決手段】高抵抗のＳｉＣチップ２の表面に表面電極５が形成されており、ＳｉＣチップ２の裏面側に金属電極膜の裏面電極４が形成されており、当該裏面電極４と表面電極５との間に電流を通電してＳｉＣチップ２を発熱する。このとき、高抵抗のＳｉＣチップ２は、低抵抗のＳｉＣチップ２の表面側に高抵抗のエピタキシャル単結晶層（エピ層３）が形成されている。また、ＳｉＣチップ２の表面であって表面電極５が形成されていない領域に、温度測定を行う温度センサ部６が、ＳｉＣチップ２との間に絶縁層８を介して積層されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高抵抗のＳｉＣ（炭化ケイ素）チップの表面に表面電極が形成されており、前記ＳｉＣチップの裏面側に裏面電極が形成されており、当該裏面電極と前記表面電極との間に電流を通電して前記ＳｉＣチップを発熱することを特徴とする耐熱評価用ＴＥＧ。
【請求項２】
請求項１に記載の耐熱評価用ＴＥＧにおいて、
前記高抵抗のＳｉＣチップは、低抵抗のＳｉＣチップの表面側に高抵抗のエピタキシャル単結晶層が形成されている耐熱評価用ＴＥＧ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の耐熱評価用ＴＥＧにおいて、
前記ＳｉＣチップの表面であって前記表面電極が形成されていない領域に、温度測定を行う温度センサ素子及び当該温度センサ素子の電極端子が、前記ＳｉＣチップとの間に絶縁層を介して積層されている耐熱評価用ＴＥＧ。
【請求項４】
請求項３に記載の耐熱評価用ＴＥＧにおいて、
前記温度センサ素子が、前記ＳｉＣチップの中心部分に形成されている耐熱評価用ＴＥＧ。
【請求項５】
請求項４に記載の耐熱評価用ＴＥＧにおいて、
少なくとも２以上の前記温度センサ素子を備え、
一の前記温度センサ素子が前記ＳｉＣチップの中心部分に形成され、他の前記温度センサ素子が前記ＳｉＣチップの周縁部に形成されている耐熱評価用ＴＥＧ。
【請求項６】
請求項２ないし５のいずれかに記載の耐熱評価用ＴＥＧにおいて、
前記高抵抗のエピタキシャル単結晶層が抵抗率の異なる複数の層からなり、ＳｉＣチップ側から順に抵抗率が上昇するように積層されている耐熱用評価ＴＥＧ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳｉＣ（炭化ケイ素）を用いたパワー半導体デバイスの耐熱評価を行う耐熱評価用ＴＥＧに関する。
【背景技術】
【０００２】
パワー半導体デバイスの実装においては、高温の耐熱特性の評価が重要である。特に、チップで発熱した場合の部材の信頼性の評価が重要となる。その評価を行うためには、発熱、測温チップの利用が有用である。また、従来は、Ｓｉ（ケイ素）チップを用いたデバイスが主流である一方、現在、耐熱性、耐圧性及びエネルギー効率においてＳｉチップよりも優れているＳｉＣチップの実用化が進んでいる。そのため、実装構造、部材の高耐熱性について、ＳｉＣデバイスを用いることができ、２００℃以上の温度での評価を可能とする評価用チップ（ＴＥＧ）が求められている。
【０００３】
上記に関連し、パワー半導体を高温下で耐圧評価する技術として、例えば特許文献１に示す技術が開示されている。特許文献１に示す技術は、パワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧは、温度センサと、ｎ形基板にｐ形不純物を添加することにより形成され、表面電極に接続されるｐ＋形領域及びｐｎ接合ダイオードのｎ形領域を内包するｐ形ウェル領域と、ｎ形基板の表面側に形成される発熱体とを備え、発熱体でｎ形基板を加熱し、裏面電極及び表面電極間のｎ形基板とｐ形ウェル領域とによるｐｎ接合に逆バイアスで高電圧を印加するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１４３６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の評価用チップは、評価対象をＳｉチップとし、当該Ｓｉチップに電極膜を形成しているため、評価用のチップ自身の不良が発生する可能性があり、２００℃以上での評価が困難であるという課題を有する。
【０００６】
本発明は、ＳｉＣを用いたパワー半導体デバイスの耐熱評価をＳｉＣチップの表面側と裏面側との間に電流を通電する縦型の導通構造で行うことができる耐熱評価用ＴＥＧを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る耐熱評価用ＴＥＧは、高抵抗のＳｉＣ（炭化ケイ素）チップの表面に表面電極が形成されており、前記ＳｉＣチップの裏面側に裏面電極が形成されており、当該裏面電極と前記表面電極との間に電流を通電して前記ＳｉＣチップを発熱するものである。
【０００８】
このように、本発明に係る耐熱評価用ＴＥＧにおいては、高抵抗のＳｉＣ（炭化ケイ素）チップの表面に表面電極が形成されており、前記ＳｉＣチップの裏面側に裏面電極が形成されており、当該裏面電極と前記表面電極との間に電流を通電して前記ＳｉＣチップを発熱するため、ＳｉＣパワー半導体デバイスの電極構造と同様に縦型の導通構造とし、発熱は材料の安定性が優れているＳｉＣチップ自身で行うことができ、ＳｉＣチップ自体の発熱に対する耐熱評価を正確に行うことが可能になるという効果を奏する。
【０００９】
本発明に係る耐熱評価用ＴＥＧは、前記高抵抗のＳｉＣチップは、低抵抗のＳｉＣチップの表面側に高抵抗のエピタキシャル単結晶層が形成されているものである。
【００１０】
このように、本発明に係る耐熱評価用ＴＥＧにおいては、高抵抗のＳｉＣチップが、低抵抗のＳｉＣチップの表面側に高抵抗のエピタキシャル単結晶層が形成されているため、市販のＳｉＣウエハに高抵抗のエピタキシャル単結晶層を形成することで、容易且つ安価に高抵抗のＳｉＣチップを製造し、ＳｉＣチップ自体の発熱に対する耐熱評価を行うことが可能になるという効果を奏する。
【００１１】
本発明に係る耐熱評価用ＴＥＧは、前記ＳｉＣチップの表面であって前記表面電極が形成されていない領域に、温度測定を行う温度センサ素子及び当該温度センサ素子の電極端子が、前記ＳｉＣチップとの間に絶縁層を介して積層されているものである。
【００１２】
このように、本発明に係る耐熱評価用ＴＥＧにおいては、前記ＳｉＣチップの表面であって前記表面電極が形成されていない領域に、温度測定を行う温度センサ素子及び当該温度センサ素子の電極端子が、前記ＳｉＣチップとの間に絶縁層を介して積層されているため、ＳｉＣチップ自体の発熱と温度センサを利用して耐熱評価を高精度に行うことが可能になるという効果を奏する。
【００１３】
本発明に係る耐熱評価用ＴＥＧは、前記温度センサ素子が、前記ＳｉＣチップの中心部分に形成されているものである。
【００１４】
このように、本発明に係る耐熱評価用ＴＥＧにおいては、前記温度センサ素子が、前記ＳｉＣチップの中心部分に形成されているため、温度が最も高く安定している箇所について測温を行いながら耐熱評価をすることができるという効果を奏する。
【００１５】
本発明に係る耐熱評価用ＴＥＧは、少なくとも２以上の前記温度センサ素子を備え、一の前記温度センサ素子が前記ＳｉＣチップの中心部分に形成され、他の前記温度センサ素子が前記ＳｉＣチップの周縁部に形成されているものである。
【００１６】
このように、本発明に係る耐熱評価用ＴＥＧにおいては、少なくとも２以上の前記温度センサ素子を備え、一の前記温度センサ素子が前記ＳｉＣチップの中心部分に形成され、他の前記温度センサ素子が前記ＳｉＣチップの周縁部に形成されているため、ＳｉＣチップの中心部分に形成された温度センサ素子と、周辺部に形成された温度センサ素子とから、ＳｉＣチップの温度分布や温度勾配を測定することができ、より詳細な評価を行うことができるという効果を奏する。
【００１７】
本発明に係る耐熱評価用ＴＥＧは、前記高抵抗のエピタキシャル単結晶層が抵抗率の異なる複数の層からなり、ＳｉＣチップ側から順に抵抗率が上昇するように積層されているものである。
【００１８】
このように、本発明に係る耐熱評価用ＴＥＧにおいては、高抵抗のエピタキシャル単結晶層が抵抗率の異なる複数の層からなり、ＳｉＣチップ側から順に抵抗率が上昇するように積層されているため、ＳｉＣチップとエピタキシャル単結晶層との密着性を向上させつつ、耐熱評価用に適した高抵抗なエピタキシャル単結晶層を形成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態に係る耐熱評価用ＴＥＧの概略を示す構造概略図である。
【図２】第１の実施形態に係る耐熱評価用ＴＥＧの上面図である。
【図３】図２における各箇所の断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る耐熱評価用ＴＥＧの上面図である。
【図５】実施例に用いたＳｉＣチップのＩＶ特性を示す図である。
【図６】実施例において試作したパッケージを示す図である。
【図７】実施例において５ｍｍ角のパッケージの試験結果を示す図である。
【図８】５ｍｍ角のパッケージに不良が生じた場合の波形を示す図である。
【図９】実施例において８ｍｍ角のパッケージの試験結果を示す図である。
【図１０】８ｍｍ角のパッケージに不良が生じた場合の波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を説明する。また、本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。
【００２１】
（本発明の第１の実施形態）
本実施形態に係る耐熱評価用ＴＥＧについて、図１ないし図３を用いて説明する。本実施形態に係る耐熱評価用ＴＥＧは、高抵抗ＳｉＣチップの表面に表面電極が形成されており、裏面に金属電極膜（以下、裏面電極という）が形成されている。裏面電極と表面電極との間に電流を通電することで、高抵抗であるＳｉＣチップを発熱するものである。これは、ＳｉＣデバイスと同様の構造であり、縦方向（チップの垂直方向）に電流を通電する縦型の導通構造である。
【００２２】
高抵抗のＳｉＣチップに電流が通電されることでＳｉＣチップが発熱し、材料の安定性が優れているＳｉＣを用いて耐熱特性を評価することができる。つまり、２００℃を超えるような温度でも評価することが可能となる。高抵抗のＳｉＣチップは、その製造工程においてドープ量（例えば、Ｎ（窒素）ドープ）を調整することで抵抗値を制御し、高抵抗のものを製造することが可能となる。例えば、一般的なＳｉＣチップの厚みを５０μｍ〜５００μｍとし、面積を５ｍｍ角〜１２ｍｍ角であるとすると、ＳｉＣチップの抵抗率は、０．０３５Ωｃｍから１００Ωｃｍ程度が好ましい。より好ましくは、０．１Ωｃｍから１００Ωｃｍとするのがよい。
【００２３】
このように、ＳｉＣチップのドープ量を調整してＳｉＣチップ自体を高抵抗化して発熱させることが可能であるが、専用品としてドープ量を調整したＳｉＣ単結晶インゴットを作成し、ウエハを作成することは極めて高価になってしまうため、経済的にリスクが生じてしまう可能性がある。一方で、入手が極めて容易な市販されているＳｉＣチップは、比較的低抵抗のものや半絶縁性のものしかない。例えば、前者であれば１６ｍΩｃｍ程度の低抵抗のものが市販されており、これを発熱するためには大電流が必要となる。対する後者のものは、１Ｅ７＝１．０×１０ｅ７Ωｃｍと高抵抗のものが市販されているが、この場合は高電圧での発熱となる。
【００２４】
本発明のようなＳｉＣチップの評価用ＴＥＧとして、ＴＥＧチップの抵抗は０．１Ωから２Ω程度が好ましい。ＴＥＧチップで必要とされる通常のチップサイズ（数ｍｍから１０ｍｍ角程度）、厚み（０．１ｍｍから０．４ｍｍ程度）を想定すると、上記のような市販のＳｉＣチップでは抵抗率として適当ではなく、抵抗値の調整が必要となる。つまり、ＳｉＣチップの製造工程において、専用品としてドープ量を調整したＳｉＣ単結晶インゴットを作成し、ウエハを作成することができる場合は、そのＳｉＣチップで耐熱評価を行うことが可能であるが、市販されている汎用品を用いる場合には、そのままの状態で耐熱評価を行うことが困難である。
【００２５】
そこで、本実施形態においては、市販されている汎用品としての低抵抗のＳｉＣチップ表面に高抵抗のエピタキシャル層を形成することで、評価用に適したＴＥＧチップを実現するようにしてもよい。
【００２６】
以下、低抵抗のＳｉＣチップに高抵抗のエピタキシャル層を形成する場合について詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る耐熱評価用ＴＥＧの概略を示す構造概略図である。
【００２７】
従来であれば、上記の特許文献１に示したように、Ｓｉチップ上に熱源を形成し、その周辺の温度を測定しながら耐熱や耐圧を評価するものが知られていた。また、評価対象がＳｉチップであり、ＳｉＣチップのような２５０℃以上の温度による耐熱性を評価するチップがなかった。本実施形態においては、ＳｉＣチップのエピタキシャル層を高抵抗とすることで、チップ自体を全体で発熱させ、２５０℃以上の高温でも耐熱評価が可能となる耐熱評価用ＴＥＧとした。
【００２８】
図１において、耐熱評価用ＴＥＧ１は、ＳｉＣチップ（以下、ＳｉＣチップという）２の表面に高抵抗のエピタキシャル層（以下、エピ層という）３が形成されており、裏面側には金属薄膜電極（以下、裏面電極という）４が形成されている。エピ層３の表面には、電源（図示しない）に接続する表面電極５が形成されており、エピ層３の表面であって表面電極５が形成されていない領域に、温度測定を行う温度センサ部６と測定した結果を電流として取り出すための電極端子７（図１においては図示しない）とが、絶縁層８を介してエピ層３に積層して形成されている。電源から供給された電流は、表面電極５からエピ層３、ＳｉＣチップ２を経由して裏面電極４に通電される。このとき、エピ層３が高抵抗になっていることから、エピ層３を流れる電流により発熱し、エピ層３全体が発熱体として機能する。つまり、エピ層３はＳｉＣチップ２の表面全体に形成されていることから、ＳｉＣチップ２自体が全体として発熱していることとなる。
【００２９】
なお、上記とは逆に、電源から供給された電流は、裏面電極４からＳｉＣチップ２、エピ層３を経由して表面電極５に通電されるようにしてもよい。
【００３０】
以下、エピ層３の形成方法及び抵抗値について詳細に説明する。ＳｉＣウエハは、昇華法などにより製造される。具体的には、ＳｉＣの原料を昇華させて、種結晶上に結晶を成長させる。昇華中の炉内に窒素などのガスを導入し、窒素をドーピングする。窒素の場合はドーピング量が多くなるほど抵抗率が下がる。結晶成長したインゴットから、スライス、研磨し、ＳｉＣウエハとする。そのＳｉＣウエハの表面に、ＣＶＤ（化学気層蒸着法）などの方法により、エピ層３を３〜５０μｍ程度の厚さで形成する。このとき、Ｓｉ源としてＳｉＨ４、Ｃ源としてＣ３Ｈ８などのガスを導入する。また、同時に、微量の窒素ガスを導入しドーピングするが、そのドーピング量をコントロールすることで、抵抗率を調整することができる。ドーピングガスはｎ型ドープとして、窒素の他にｐ型ボロン、アルミニウムなどを用いることもできる。ドープ量を減らすことでエピ層３を高抵抗化することができるが、ｎタイプとｐタイプの混合により抵抗値を調整することもできる。
【００３１】
本実施形態においては、上述したように、エピ層３をＳｉＣチップ２より高抵抗化することで、表面電極５及び裏面電極４の間で縦型（ＳｉＣチップ２の垂直方向）に電流を流してＳｉＣチップ２の全体を発熱させるため、通常のデバイスを作成するよりかなり高抵抗のエピ層３を形成することとなる。
【００３２】
例えば、ＳｉＣチップ２の厚みを５０μｍ〜５００μｍとし、面積を５ｍｍ角〜１２ｍｍ角であるとすると、エピ層３の抵抗率の範囲は、１Ωｃｍ〜３００Ωｃｍ程度が好ましく、最も好ましくは５Ωｃｍ〜１５０Ωｃｍとし、エピ層３の厚みを３μｍから３０μｍ程度とすることが好ましい（５ｍｍ角の場合の抵抗率とエピ層の厚みとの関係を表１、１２ｍｍ角の場合の抵抗率とエピ層の厚みとの関係を表２に示す）。ここで、それぞれの表内の数値はエピ層３の抵抗値を示し、５ｍｍ角のＳｉＣチップ２のエピ層３を除く基板部分の抵抗値は０．００２８Ω、８ｍｍ角のＳｉＣチップ２のエピ層３を除く基板部分の抵抗値は０．０００４２Ωである。
【００３３】
なお、抵抗値をあげる場合はドープ量を減らしていくが、結晶欠陥等が増加し、粒界や他の結晶構造が発生する頻度が増える。また、ＳｉＣチップ２の抵抗との差が大きくなると密着性が低下するため、上記範囲でエピ層３を形成することが好ましい。
【００３４】
以上のことから、ＳｉＣチップ２とエピ層３との抵抗率の差の上限は、密着性の関係でＳｉＣチップ２の抵抗値とエピ層３との抵抗率の比が１００００倍程度以下となるように形成するが、好ましくは１０倍〜１００００倍程度、さらに好ましくは、２０倍〜２０００倍程度とするのがよい。
【００３５】
【表１】
2019195029.tif 000003
【００３６】
【表２】
2019195029.tif 000004
【００３７】
表１及び表２に示すような抵抗値から、それぞれのＳｉＣチップ２のサイズ（５ｍｍ角〜１２ｍｍ角）に応じて、耐熱評価に適した抵抗率及びエピ層３の厚みを設定することが可能となる。
【００３８】
なお、エピ層３を複数層で形成し、ＳｉＣチップ２側に積層されるエピ層３の抵抗値を低くして当該ＳｉＣチップ２との密着性を向上させ、表面側のエピ層３の抵抗値を高くして発熱性を向上させるようにしてもよい。
【００３９】
エピ層３をこのように形成することで、ＳｉＣチップ２の抵抗による発熱が、エピ層３の発熱に影響を与えないようすることができ、また同時に、ＳｉＣチップ２の厚みは不定値であることから、ＳｉＣチップ２がどのような厚みであっても正確に耐熱評価を行うことが可能となる。ただし、積層されるエピ層３の平均的な抵抗率を上記範囲として、ＳｉＣチップ２側の抵抗率を下げ、表面側の抵抗率を上げることにより、ＳｉＣチップ２との密着性を上げることも有用である。この場合、抵抗率を連続的に変化させてもよいし、断続的に複数段の濃度変化のあるエピ層３としてもよい。濃度変化の程度は５〜１００倍程度の範囲が好適である。
【００４０】
エピ層３に電流が流れることで発熱した温度は温度センサ部６で測定される。温度センサ部６は、プラチナ抵抗体（以下、Ｐｔ抵抗体という）９で構成されている。Ｐｔ抵抗体９は、低温では抵抗が小さくなり、高温では抵抗が大きくなることを利用して測温することができる。Ｐｔ抵抗体９に流れる電流を電極端子７で計測することで、エピ層３で発熱したＳｉＣチップ２の温度を測定することが可能となる。
【００４１】
次に、本実施形態に係る耐熱評価用ＴＥＧの具体的な構造について説明する。図２及び図３は、本実施形態に係る耐熱評価用ＴＥＧの構造を示す図である。図２は、耐熱評価用ＴＥＧ１の上面図、図３は、図２における各箇所の断面図を示している。図２及び図３に示すように、裏面電極４、ＳｉＣチップ２及びエピ層３は、図２に示すように上から見て耐熱評価用ＴＥＧ１と略同一外形（図２においては正方形）を有している。
【００４２】
また、耐熱評価用ＴＥＧ１の表面の大部分には表面電極５が形成されており、この表面電極５が配設されていない領域（図２においてはＳｉＣチップ２の中心部分）に、当該表面電極５と絶縁された状態で温度センサ部６が形成されている。温度センサ部６のＰｔ抵抗体９は櫛歯状に形成されており、温度を検知する部分の表面積を増大させることでＳｉＣチップ２の温度変化を検知しやすい構造となっている。この温度センサ部６は、ＳｉＣチップ２の中心部分に形成することで、外部からの温度の影響が最小限に抑えられ、安定的に測定することができる。
【００４３】
図３（Ａ）に示すように、図２におけるＡ−Ａ断面においては、表面電極５から裏面電極４に向かってＳｉＣチップ２の垂直方向に電流が通電される構造となっている。なお、表面電極５は、ワイヤボンディング用にＡｌ（アルミニウム）が一般的に使用されているが、高耐熱試験のためには、例えばＳｉＣチップ２側から表層側に向かってＴｉ（チタン）／Ｎｉ（ニッケル）／Ａｕ（金）が積層された構造や、Ｔｉ／Ｎｉ／銀（Ａｇ）が積層された構造としてもよい。また、裏面電極４についても、Ｃｕ（銅）の薄膜電極でもよいし、ＳｉＣチップ２側から表層側に向かってＴｉ／Ｎｉ／Ａｕが積層された構造や、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｇが積層された構造としてもよい。
【００４４】
図３（Ｂ）のＢ−Ｂ断面では、エピ層３の表面側において、ＳｉＣチップ２の中央部分に周囲と完全に絶縁状態となっているＰｔ抵抗体９の配線が埋め込まれており、その両サイド（ＳｉＣチップ２の外側領域に）に表面電極５が形成された状態となっている。図３（Ｃ）のＣ−Ｃ断面では、温度センサ部６においてＰｔ抵抗体９に接続し、Ｐｔ抵抗体９に生る温度変化に応じた電流を取り出すための配線１０が形成されている。なお、この配線１０はＡｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）等で形成することができる。
【００４５】
図３（Ｄ）のＤ−Ｄ断面では、配線１０が、温度センサ部６で測定した結果を電流として取り出すために絶縁体に埋め込まれた状態で形成されている。図３（Ｅ）のＥ−Ｅ断面では、配線１０に接続し、温度センサ部６で測定された結果を電流として取り出すための電極端子７が形成されている。この電極端子７は、外部との接続を容易にするためにＳｉＣチップ２の縁端部に形成される。
【００４６】
このように、本実施形態に係る耐熱評価用ＴＥＧ１においては、ＳｉＣチップ２の表面側の全面がエピ層３により発熱し、ＳｉＣチップ２の全体の発熱に対する耐熱評価を行うことが可能になる。また、温度センサ部６をＳｉＣチップ２の中心部分に形成することで、温度が最も高く安定している箇所について測温を行いながら耐熱評価をすることができる。
【００４７】
（本発明の第２の実施形態）
本実施形態に係る耐熱評価用ＴＥＧについて、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態に係る耐熱評価用ＴＥＧの上面図である。ここでは、温度センサ部６を複数備え、ＳｉＣチップ２の温度分布や温度勾配の情報と併せて評価を行うものである。なお、本実施形態において、前記第１の実施形態と重複する説明は省略する。
【００４８】
図４において、本実施形態に係る耐熱評価用ＴＥＧ１は、ＳｉＣチップ２の中心部分に形成される温度センサ部６以外に、ＳｉＣチップ２の四隅に同様の温度センサ部６ａ〜６ｄが形成されている。第１の実施形態において上述したように、エピ層３の発熱は中心部分が最も安定するため、この部分で温度を測定するが、図４に示すように、複数の温度センサ６を用いて、例えばＳｉＣチップ２の四隅の温度も測定することで、温度分布や温度勾配によるＳｉＣチップ２の影響等も考慮した評価を行うことが可能となる。
【００４９】
なお、図４においては、全部で５つの温度センサ部を形成しているが、中心部分に形成されている温度センサ部６と、ＳｉＣチップ２の四隅に形成された温度センサ部６ａ〜６ｄのいずれか１つ以上との少なくとも２つ以上の温度センサ部を備える構成としてもよい。
【実施例】
【００５０】
本発明に係る耐熱評価用ＴＥＧについて、以下の実験を行った。まず、以下の表３に示す仕様にて本発明に係る耐熱評価用ＴＥＧの試作を行った。なお、この表３に示す値はあくまで理論値であるため、パッケージにより発熱量、電圧及び電流が異なる。そのため、本実施例においては、例えば１００℃や２５０℃等の温度を常時測定することで実験を行った。
【００５１】
【表３】
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【００５２】
このＳｉＣチップについて、ＩＶ特性を測定した。図５は、本実施例に用いたＳｉＣチップのＩＶ特性を示す図である。エピ層３が形成されたＳｉＣチップ２について、ウエハメーカーにより特性が異なることが判明したため、そのばらつきがＳｉＣチップ２に起因するものであるか、温度センサ部６等のパターニングに起因するものであるかを調べた。具体的には、パターニングのプロセス条件を固定して同時にパターニングを行い、完成品に対してＩＶ特性を調べたところプロセスごとでＩＶ特性が大きく異なることが判明した。したがって、本実施例においては、パターニングによるＩＶ特性への影響は非常に少ないものであるという前提で、比較的安定的なＩＶ特性を示す図５のＳｉＣチップ２を用いることとした。
【００５３】
上記仕様のＳｉＣチップをプラスチックパッケージとセラミックパッケージに組み立て、パワーサイクル試験を行った（図６を参照）。ＴＯ（トランジスタアウトライン）パッケージは３端子しかないため、測温部の測定は２端子法とし、発熱部電源、測温部端子、ＧＮＤの３端子で動作確認を行った。パッケージの仕様は以下の表４に示す通りである。
【００５４】
【表４】
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【００５５】
パッケージングした耐熱評価用ＴＥＧについて、パワーサイクル試験を行った。図７は、５ｍｍ角のパッケージの試験結果を示す図、図８は、５ｍｍ角のパッケージに不良が生じた場合の波形を示す図、図９は、８ｍｍ角のパッケージの試験結果を示す図、図１０は、８ｍｍ角のパッケージに不良が生じた場合の波形を示す図である。
【００５６】
まず、図７において、３つのパッケージ（Ｎｏ１、Ｎｏ４、Ｎｏ３）を用いて、それぞれ１０秒間加熱した後に１４０秒間、１８０秒間、２３０秒間程度加熱を停止し、加熱、冷却を繰り返して行った。そのときの最低温度（Ｔｊｍｉｎ）は、いずれのパッケージもおおよそ９０℃前後で、最高温度（Ｔｊｍａｘ）は、それぞれ２００℃、２２５℃、２５０℃程度となるようにパワーサイクルを行った。各パッケージの温度差（ΔＴｊ）は、それぞれ１００℃、１３５℃、１５５℃程度（図７の表には最終のΔＴｊのみを記載している）となっている。つまり、Ｎｏ３のパッケージに最も大きな負荷が掛かっており、Ｎｏ１のパッケージの負荷が最も小さいものとなっている。
【００５７】
各パッケージのパワーサイクルの結果、Ｎｏ１は上記の加熱、冷却を５０００サイクル行っても異常が発生しなかった。これに対して、Ｎｏ４は１６６９サイクル、Ｎｏ３は２６９サイクル行った時点で不良が発生した（図８を参照）。
【００５８】
次に、図９において、３つのパッケージ（Ｎｏ１、Ｎｏ３、Ｎｏ５）を用いて、それぞれ１０秒間加熱した後に１４０秒間、１８０秒間、２３０秒間程度加熱を停止し、加熱、冷却を繰り返して行った。そのときの最低温度（Ｔｊｍｉｎ）は、いずれのパッケージもおおよそ１１０℃前後で、最高温度（Ｔｊｍａｘ）は、それぞれ２００℃、２２５℃、２５０℃程度となるようにパワーサイクルを行った。各パッケージの温度差（ΔＴｊ）は、それぞれ９５℃、１２０℃、１４０℃程度（図９の表には最終のΔＴｊのみを記載している）となっている。つまり、Ｎｏ５のパッケージに最も大きな負荷が掛かっており、Ｎｏ１のパッケージの負荷が最も小さいものとなっている。
【００５９】
各パッケージのパワーサイクルの結果、Ｎｏ１は上記の加熱、冷却を３２５サイクル行った段階で不良が発生し、Ｎｏ３は３３９サイクル、Ｎｏ５は２０サイクル行った時点で不良が発生した（図１０を参照）。
【００６０】
５ｍｍ角及び８ｍｍ角のいずれのパッケージにおいても、熱の負荷が大きいものほど早く不良が発生することを評価することができた。また、５ｍｍ角と８ｍｍ角においては、熱膨張などによる外部からの応力負荷がより大きい８ｍｍ角の方が全体的に不良が起きやすいということを評価することができた。
【符号の説明】
【００６１】
１  耐熱評価用ＴＥＧ
２  ＳｉＣチップ
３  エピ層
４  裏面電極
５  表面電極
６  温度センサ部
７  電極端子
８  絶縁層
９  Ｐｔ抵抗体
１０  配線
【図１】
2019195029.tif 000007
【図２】
2019195029.tif 000008
【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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