(57)【要約】【課題】  スイッチング特性試験とスクリーニング試験の双方を同時に実施することができる技術を提供する。【解決手段】  半導体装置が、ゲート端子と第１端子と第２端子を有し、ゲート端子の電位に応じて第１端子と第２端子の間をスイッチングするスイッチング素子と、温度センスダイオードと、第２端子と温度センスダイオードの間に接続されているツェナーダイオード、を有している。試験装置が、第１端子と第２端子を接続する第１配線と、正極が第１端子側を向く向きで第１配線に介装されている電源と、電源に対して直列に第１配線に介装されている負荷と、ゲート端子の電位を制御するゲート電源と、ツェナーダイオードまたは温度センスダイオードに接続されており、第１配線に並走する並走区間を有する第２配線、を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の試験装置であって、
前記半導体装置が、
ゲート端子と第１端子と第２端子を有し、前記ゲート端子の電位に応じて前記第１端子と前記第２端子の間をスイッチングするスイッチング素子と、
温度センスダイオードと、
前記第２端子と前記温度センスダイオードの間に接続されているツェナーダイオード、
を有しており、
前記試験装置が、
前記第１端子と前記第２端子を接続する第１配線と、
正極が前記第１端子側を向く向きで前記第１配線に介装されている電源と、
前記電源に対して直列に前記第１配線に介装されている負荷と、
前記ゲート端子の電位を制御するゲート電源と、
前記ツェナーダイオードまたは前記温度センスダイオードに接続されており、前記第１配線に並走する並走区間を有する第２配線、
を有している、
試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、半導体装置の試験装置に関する。
【０００２】
スイッチング素子を備える半導体装置のスイッチング特性試験やスクリーニング試験を行う試験装置が知られている。スイッチング特性試験では、試験対象の半導体装置のゲート端子の電圧を制御することによって、半導体装置の主端子間に流れる電流の変化を検出する。また、スクリーニング試験では、試験対象の半導体装置の所定の端子間に電圧を印加して、配線形状の不良や配線間に存在する異物を検出する。これによって、不良な半導体装置をスクリーニングする。
【０００３】
特許文献１には、単一の試験装置でスイッチング特性試験とスクリーニング試験の双方を行うことができる技術が開示されている。この試験装置では、回路に設けられたインダクタのインダクタンスを可変とすることで、スイッチング特性試験とスクリーニング試験の双方を適切に実施することができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１３８１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本明細書は、特許文献１とは異なる構成で、スイッチング特性試験とスクリーニング試験の双方を同時に実施することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書は半導体装置の試験装置を開示する。前記半導体装置が、スイッチング素子と、温度センスダイオードと、ツェナーダイオード、を有している。前記スイッチング素子は、ゲート端子と第１端子と第２端子を有し、前記ゲート端子の電位に応じて前記第１端子と前記第２端子の間をスイッチングする。前記ツェナーダイオードは、前記第２端子と前記温度センスダイオードの間に接続されている。前記試験装置が、第１配線と、電源と、負荷と、ゲート電源と、第２配線、を有している。前記第１配線は、前記第１端子と前記第２端子を接続する。前記電源は、正極が前記第１端子側を向く向きで前記第１配線に介装されている。前記負荷は、前記電源に対して直列に前記第１配線に介装されている。前記ゲート電源は、前記ゲート端子の電位を制御する。前記第２配線は、前記ツェナーダイオードまたは前記温度センスダイオードに接続されており、前記第１配線に並走する並走区間を有する。
【０００７】
上記の試験装置では、ゲート電源がゲート端子の電位を制御することで、半導体装置がオン状態とオフ状態の間で制御される。これによって、半導体装置のスイッチング特性試験を行うことができる。半導体装置がオンまたはオフするときに、第１配線に流れる電流が変化する。第１配線に流れる電流が変化すると、第１配線に並走する第２配線に、電磁誘導によって電流が流れる。その結果、温度センスダイオードとツェナーダイオードの少なくとも一方に電圧が印加される。これによって、温度センスダイオードとツェナーダイオードの少なくとも一方に対してスクリーニング試験を行うことができる。このように、上記の試験装置によれば、スイッチング特性試験とスクリーニング試験の双方を同時に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】試験装置１０の回路図。
【図２】試験装置１０の動作を示すタイミング図。
【図３】第１配線２２に流れる電流の変化と第２配線２４に印加される電圧の変化を示す図。
【図４】変形例の試験装置１０ａの回路図。
【図５】他の変形例の試験装置１０ｂの回路図。
【図６】他の変形例の試験装置１０ｃの回路図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して、実施例の試験装置１０について説明する。図１は、試験装置１０の回路図を示している。試験装置１０は、半導体装置２０を試験する。試験装置１０は、第１配線２２と、第２配線２４と、電源２６と、インダクタ２８と、ダイオード３０と、ゲート抵抗３２と、ゲート電源３４、を有している。
【００１０】
半導体装置２０は、メインスイッチング素子Ｍ１とセンススイッチング素子Ｍ２を有している。本実施例では、メインスイッチング素子Ｍ１及びセンススイッチング素子Ｍ２は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。メインスイッチング素子Ｍ１とセンススイッチング素子Ｍ２は、同一の半導体基板に設けられており、それぞれ同一の単位構造（ＩＧＢＴ）を有するが、センススイッチング素子Ｍ２はメインスイッチング素子Ｍ１と比較して小さい。センススイッチング素子Ｍ２には、メインスイッチング素子Ｍ１に略比例する微小電流が流れることから、その微小電流を検出することによって、メインスイッチング素子Ｍ１に流れる電流を把握することができる。なお、半導体装置２０は、必ずしもセンススイッチング素子Ｍ２を有する必要はない。
【００１１】
メインスイッチング素子Ｍ１は、ゲート端子ｇ１と、コレクタ端子ｃ１と、エミッタ端子ｅ１を有している。センススイッチング素子Ｍ２は、ゲート端子ｇ２と、コレクタ端子ｃ２と、エミッタ端子ｅ２を有している。ゲート端子ｇ２はゲート端子ｇ１に接続されており、コレクタ端子ｃ２はコレクタ端子ｃ１に接続されており、エミッタ端子ｅ２はエミッタ端子ｅ１に接続されている。
【００１２】
ゲート端子ｇ１は、ゲート抵抗３２を介してゲート電源３４に接続されている。ゲート電源３４がゲート端子ｇ１の電位を制御することにより、メインスイッチング素子Ｍ１は、コレクタ端子ｃ１とエミッタ端子ｅ１の間に電流が流れるオン状態と、コレクタ端子ｃ１とエミッタ端子ｅ１の間の電流が流れないオフ状態とにスイッチングされる。また、ゲート電源３４によって、センススイッチング素子Ｍ２は、メインスイッチング素子Ｍ１と同じタイミングでスイッチングされる。また、ゲート電源３４は、エミッタ端子ｅ１に接続されている。すなわち、ゲート端子ｇ１は、ゲート抵抗３２及びゲート電源３４を介してエミッタ端子ｅ１に接続されている。
【００１３】
コレクタ端子ｃ１とエミッタ端子ｅ１は、第１配線２２によって接続されている。第１配線２２には、電源２６が介装されている。電源２６は、正極がコレクタ端子ｃ１を向く向きで第１配線２２に介装されている。また、第１配線２２には、電源２６に対して直列にインダクタ２８が介装されている。具体的には、インダクタ２８は、一端が電源２６の正極に接続されており、他端がコレクタ端子ｃ１に接続されている。ダイオード３０は、インダクタ２８と並列に接続されている。ダイオード３０は、アノードがコレクタ端子ｃ１に接続されており、カソードが電源２６の正極に接続されている。ダイオード３０は、半導体装置２０がオン状態からオフ状態に切り替わるときに、インダクタ２８に流れる電流を還流するために設けられている。
【００１４】
また、半導体装置２０は、第１温度センスダイオード５２と、第２温度センスダイオード５４と、第１ツェナーダイオード５６と、第２ツェナーダイオード５８、を有している。
【００１５】
第１ツェナーダイオード５６のアノードは、エミッタ端子ｅ１に接続されている。第１ツェナーダイオード５６のカソードには、第２ツェナーダイオード５８のカソードが接続されている。第２ツェナーダイオード５８のアノードには、第１温度センスダイオード５２のアノードが接続されている。また、第２ツェナーダイオード５８のアノードには、第２温度センスダイオード５４が第１温度センスダイオード５２と逆並列に接続されている。すなわち、第２温度センスダイオード５４のカソードが第２ツェナーダイオード５８のアノードに接続されている。第１センスダイオード５２のカソードと第２センスダイオード５４のアノードは、共通の配線に接続されている。
【００１６】
第２ツェナーダイオード５８のアノードと、第１温度センスダイオード５２のアノードと、第２温度センスダイオード５４のカソードには、第２配線２４が接続されている。すなわち、第２配線２４は、第２ツェナーダイオード５８及び第１ツェナーダイオード５６を介してメインスイッチング素子Ｍ１のエミッタ端子ｅ１に接続されている。
【００１７】
第２配線２４は、第１配線２２に並走する並走区間Ｌ１を有している。本実施例では、並走区間Ｌ１は、電源２６の正極とメインスイッチング素子Ｍ１のコレクタ端子ｃ１の間の範囲の第１配線２２に設けられている。具体的には、並走区間Ｌ１は、インダクタ２８とダイオード３０の閉回路よりも電源２６側に設けられている。本実施例では、並走区間Ｌ１の長さは、６００ｍｍである。また、並走区間Ｌ１における第１配線２２と第２配線２４の間の距離は、４ｍｍである。なお、並走区間Ｌ１の長さ、及び、並走区間Ｌ１における第１配線２２と第２配線２４の間の距離は、特に限定されるものではない。
【００１８】
次に、試験装置１０を用いて、半導体装置２０のスイッチング特性試験及びスクリーニング試験を行うときの動作について説明する。試験装置１０では、ゲート電源３４がメインスイッチング素子Ｍ１のゲート端子ｇ１とセンススイッチング素子Ｍ２のゲート端子ｇ２の電位を制御することによって、半導体装置２０がオン状態とオフ状態の間で制御される。これによって、半導体装置２０のスイッチング特性試験を行うことができる。
【００１９】
図２は、半導体装置２０のスイッチング特性試験を行うときのメインスイッチング素子Ｍ１の各値の変化を示している。参照符号ＶＧＥは、メインスイッチング素子Ｍ１のゲート端子ｇ１の電位を示している。参照符号ＶＣＥは、メインスイッチング素子Ｍ１のコレクタ端子ｃ１の電位を示している。参照符号ＩＣＥは、メインスイッチング素子Ｍ１に流れる電流を示している。参照符号ＩＫは、第２配線２４に流れる電流を示している。参照符号ＶＫは、第２配線２４の電位を示している。なお、センススイッチング素子Ｍ２についてもメインスイッチング素子Ｍ１と同様にスイッチングされるため、ここではその説明を省略する。
【００２０】
図２のタイミングｔ０においては、ゲート電源３４がオフ電位（すなわち、ゲート閾値よりも低い電位）であるため、メインスイッチング素子Ｍ１がオフしている。このため、メインスイッチング素子Ｍ１のコレクタ端子ｃ１とエミッタ端子ｅ１の間には電流ＩＣＥが流れずに、コレクタ端子ｃ１には電源２６の電位が印加される。
【００２１】
その後、タイミングｔ１において、ゲート電源３４がゲート端子ｇ１の電位をオフ電位からオン電位（すなわち、ゲート閾値以上の電位）に上昇させる。このため、メインスイッチング素子Ｍ１がオンする。すると、コレクタ端子ｃ１とエミッタ端子ｅ１の間に電流ＩＣＥが流れ始める。このため、コレクタ端子ｃ１の電位ＶＣＥが下降する。タイミングｔ２以降に、インダクタ２８の起電力が徐々に低下するので、電流ＩＣＥはが徐々に増加する。
【００２２】
その後、タイミングｔ２において、ゲート電源３４がゲート端子ｇ１の電位ＶＧＥをオン電位からオフ電位に低下させると、メインスイッチング素子Ｍ１がオフする。このため、コレクタ端子ｃ１とエミッタ端子ｅ１の間に電流ＩＣＥが流れなくなる。これにより、第１配線２２を流れる電流が減少するため、インダクタ２８に電流を流す方向に起電力が生じる。このため、コレクタ端子ｃ１に、インダクタ２８の起電力と電源２６の電圧が印加される。このため、コレクタ端子ｃ１の電位ＶＣＥが瞬間的に上昇する。しかしながら、ダイオード３０によって、インダクタ２８に流れる電流が還流されるため、タイミングｔ２以降、コレクタ端子ｃ１の電位ＶＣＥは電源２６の電位に制御される。
【００２３】
スイッチング特性試験では、図２に示す電位ＶＧＥ、電位ＶＣＥ、電流ＩＣＥ等を測定することで、半導体装置２０のスイッチング特性試験を行うことができる。
【００２４】
次に、スクリーニング試験について説明する。スクリーニング試験は、スイッチング特性検査の実施中に実施される。半導体装置２０がオンしている状態（図２のタイミングｔ１〜ｔ２の間）では、第１配線２２に電流が流れているため、第１配線２２の周囲には電界が生じている。その後、半導体装置２０がオフする（図２のタイミングｔ２）と、上述したように、電流が、インダクタ２８とダイオード３０の閉回路に流れる。このため、電源２６に接続されている部分の第１配線２２に流れる電流が急減少する。したがって、第１配線２２の周囲に生じていた電界が小さくなる。本実施例の試験装置１０では、第２配線２４が、第１配線２２に並走する並走区間Ｌ１を有している。このため、図２のタイミングｔ２に示すように、第２配線２４には、第１配線２２の周囲に生じていた電界を補おうとする方向に電磁誘導によって電流ＩＫ（いわゆる誘導電流）が流れる。その結果、第２ツェナーダイオード５８のアノードに誘導電流の値に応じた電圧ＶＫが印加される。すなわち、第２ツェナーダイオード５８と第１ツェナーダイオード５６の直列回路に電圧ＶＫが印加される。また、電圧ＶＫの変化に応じた電圧が第１温度センスダイオード５２と第２温度センスダイオード５４に印加される。図３は、本実施例の試験装置１０を用いたスクリーニング試験のシミュレーション結果を示している。図３に示すように、半導体装置２０がオンしている状態において、第１配線２２に流れる電流が約４５０Ａである場合、半導体装置２０をオフしたときに、電圧ＶＫは、約±８０Ｖの振幅で変動する。なお、その他の条件は、電源２６が６００Ｖ、ゲート電源３４のオン電位が１５Ｖ、ゲート電源３４のオフ電位が０Ｖ、ゲート抵抗３２が１Ωである。これによって、ツェナーダイオード５６、５８及び温度センスダイオード５２、５４に対して、瞬間的に高い電圧を印加することができる。このように、ツェナーダイオード５６、５８及び温度センスダイオード５２、５４に対して負荷を加えることで、スクリーニング試験を行うことができる。
【００２５】
上記に説明した通り、本実施例の試験装置１０によれば、スイッチング特性試験とスクリーニング試験の双方を同時に実施することができる。
【００２６】
コレクタ端子ｃ１が、「第１端子」の一例である。エミッタ端子ｅ１が、「第２端子」の一例である。メインスイッチング素子Ｍ１が、「スイッチング素子」の一例である。インダクタ２８が、「負荷」の一例である。
【００２７】
なお、図４に示すように、変形例の試験装置１０ａでは、第２配線２４は、電源２６の負極とメインスイッチング素子Ｍ１のエミッタ端子ｅ１の間の範囲の第１配線２２に並走区間Ｌ２を有していてもよい。また、図５に示すように、他の変形例の試験装置１０ｂでは、第２配線２４は、電源２６の正極とメインスイッチング素子Ｍ１のコレクタ端子ｃ１の間の範囲の第１配線２２、及び、電源２６の負極とメインスイッチング素子Ｍ１のエミッタ端子ｅ１の間の範囲の第１配線２２の双方と並走する並走区間Ｌ３を有していてもよい。この場合、第２配線２４は、電源２６の正極とメインスイッチング素子Ｍ１のコレクタ端子ｃ１の間の範囲の第１配線２２のみと並走する区間があってもよいし、電源２６の負極とメインスイッチング素子Ｍ１のエミッタ端子ｅ１の間の範囲の第１配線２２のみと並走する区間があってもよい。
【００２８】
また、実施例の試験装置１０では、第２配線２４が、第２ツェナーダイオード５８のアノードと、第１温度センスダイオード５２のアノードと、第２温度センスダイオード５４のカソードと、に接続されていた。しかしながら、図６に示すように、他の変形例の試験装置１０ｃでは、第２配線２４は、第１温度センスダイオード５２のカソードと第２温度センスダイオード５４のアノードに接続されていてもよい。そして、第２配線２４は、第１配線２２と並走する並走区間Ｌ４を有していてもよい。また、実施例の試験装置１０では、並走区間Ｌ１が、インダクタ２８とダイオード３０の閉回路よりも電源２６側に設けられていた。しかしながら、並走区間Ｌ１は、インダクタ２８とダイオード３０の閉回路よりもメインスイッチング素子Ｍ１側に設けられてもよい。なお、試験装置１０ｃの第２配線２４の構成は、他の変形例の試験装置に用いてもよい。また、上述した試験装置１０〜１０ｃのインダクタ２８に代えて、抵抗を用いてもよい。
【００２９】
また、上述した各試験装置では、試験対象の半導体装置が有するスイッチング素子として、コレクタからエミッタへ電流が流れるＩＧＢＴを用いた。しかしながら、本明細書が開示する技術は、他のスイッチング素子（ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ、ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ等）を有する半導体装置に適用してもよい。
【００３０】
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。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様々に変形、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】
【００３１】
１０：試験装置
２０：半導体装置
２２：第１配線
２４：第２配線
２６：電源
２８：インダクタ
３０：ダイオード
３２：ゲート抵抗
３４：ゲート電源
５０：スイッチング素子
５０ｃ：コレクタ端子
５０ｅ：エミッタ端子
５０ｇ：ゲート端子
５２：第１温度センスダイオード
５４：第２温度センスダイオード
５６：第１ツェナーダイオード
５８：第２ツェナーダイオード
Ｌ１：並走区間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2019086306.tif 000006
【図５】
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【図６】
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