(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界効果型トランジスタのソース電極に電気的に接続される第１の検知部と、
前記電界効果型トランジスタのドレイン電極に電気的に接続される第１のカソード電極を有する第１のダイオードと、
前記第１のダイオードの第１のアノード電極に電気的に接続される第２の検知部と、
前記第１のアノード電極に一端が接続される第１の抵抗素子と、
前記第１の抵抗素子の他端に接続される第１の電源と、
を備え、前記電界効果型トランジスタのドレイン電流をＩｄ、前記第１の電源の電圧をＶ１、前記第１の抵抗素子の抵抗値をＲ１とした場合に、Ｒ１≧１０Ｖ１／Ｉｄの関係を充足する半導体検査装置。
【請求項２】
電界効果型トランジスタのソース電極に電気的に接続される第１の検知部と、
前記電界効果型トランジスタのドレイン電極に電気的に接続される第１のカソード電極を有する第１のダイオードと、
前記第１のダイオードの第１のアノード電極に電気的に接続される第２の検知部と、
前記第１のアノード電極に一端が接続される第１の抵抗素子と、
前記第１の抵抗素子の他端に接続される第１の電源と、
前記ドレイン電極に電気的に一端が接続される第２の抵抗素子と、
前記第２の抵抗素子の他端に接続され、前記第１の電源の電圧よりも高い電圧を印加する第２の電源と、
を備える半導体検査装置。
【請求項３】
電界効果型トランジスタのソース電極に電気的に接続される第１の検知部と、
前記電界効果型トランジスタのドレイン電極に電気的に接続される第１のカソード電極を有する第１のダイオードと、
前記第１のダイオードの第１のアノード電極に電気的に接続される第２の検知部と、
前記第１のアノード電極に一端が接続される第１の抵抗素子と、
前記第１の抵抗素子の他端に接続される第１の電源と、
前記第１の検知部に接続される第２のアノード電極と、前記第２の検知部に接続される第２のカソード電極とを有する第２のダイオードと、
前記第１のダイオードに並列に接続される第１のキャパシタと、
前記第２のダイオードに並列に接続される第２のキャパシタと、
を備える半導体検査装置。
【請求項４】
電界効果型トランジスタのソース電極に電気的に接続される第１の検知部と、
前記電界効果型トランジスタのドレイン電極に電気的に接続される第１のカソード電極を有する第１のダイオードと、
前記第１のダイオードの第１のアノード電極に電気的に接続される第２の検知部と、
前記第１のアノード電極に一端が接続される第１の抵抗素子と、
前記第１の抵抗素子の他端に接続される第１の電源と、
を備え、
前記電界効果型トランジスタのゲート電極と前記第２の検知部は電気的に非接続である半導体検査装置。
【請求項５】
前記第１のダイオードの耐圧が、前記ドレイン電極に印加されるドレイン電圧よりも高い請求項１乃至請求項４いずれか一項記載の半導体検査装置。
【請求項６】
前記第１の検知部に接続される第２のアノード電極と、前記第２の検知部に接続される
第２のカソード電極とを有する第２のダイオードを、更に備える請求項１、請求項３又は請求項４いずれか一項記載の半導体検査装置。
【請求項７】
前記第２のダイオードはツェナーダイオードである請求項６記載の半導体検査装置。
【請求項８】
前記第１のダイオードはファーストリカバリーダイオードである請求項１乃至請求項７いずれか一項記載の半導体検査装置。
【請求項９】
前記第１のダイオードはＳｉＣを用いたショットキーバリアダイオードである請求項１乃至請求項８いずれか一項記載の半導体検査装置。
【請求項１０】
前記電界効果型トランジスタのゲート電極に接続されるゲート駆動回路を、更に備える請求項１乃至請求項９いずれか一項記載の半導体検査装置。
【請求項１１】
前記第１の検知部と前記第２の検知部とに接続され、前記第１の検知部と前記第２の検知部との間の電圧を測定する計測器を、更に備える請求項１乃至請求項１０いずれか一項記載の半導体検査装置。
【請求項１２】
前記電界効果型トランジスタはＧａＮ系半導体のＨＥＭＴである請求項１乃至請求項１１いずれか一項記載の半導体検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代の半導体デバイス用の材料としてＩＩＩ族窒化物、例えば、ＧａＮ（窒化ガリウム）系半導体が期待されている。ＧａＮ系半導体デバイスはＳｉ（シリコン）と比較して広いバンドギャップを備え、Ｓｉの半導体デバイスと比較して、高い耐圧、低い損失が実現できる。
【０００３】
ＧａＮ系半導体を用いた電界効果型トランジスタでは、一般に、２次元電子ガス（２ＤＥＧ）をキャリアとするＨＥＭＴ（Ｈｉｇｈ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）構造が適用される。ＨＥＭＴ構造の電界効果型トランジスタにおいては、いわゆる電流コラプスという現象が問題となる。
【０００４】
電流コラプスとは、電界効果型トランジスタのオフ時に高いドレイン電圧を印加すると、オン抵抗が上昇する現象である。電流コラプスが高周波数で動作する回路に与える影響を予測するためには、電界効果型トランジスタのスイッチング直後の電流コラプスを評価することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１５４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、スイッチング後の短い時間から電流コラプスの評価を可能とする半導体検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の半導体装置は、電界効果型トランジスタのソース電極に電気的に接続される第１の検知部と、電界効果型トランジスタのドレイン電極に電気的に接続される第１のカソード電極を有する第１のダイオードと、第１のダイオードの第１のアノード電極に電気的に接続される第２の検知部と、第１のアノード電極に一端が接続される第１の抵抗素子と、第１の抵抗素子の他端に接続される第１の電源と、を備え、電界効果型トランジスタのドレイン電流をＩｄ、第１の電源の電圧をＶ１、第１の抵抗素子の抵抗値をＲ１とした場合に、Ｒ１≧１０Ｖ１／Ｉｄの関係を充足する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態の半導体検査装置の回路図。
【図２】第１の比較形態の半導体検査装置の説明図。
【図３】電界効果型トランジスタのドレイン電圧−ドレイン電流特性を示す図。
【図４】第２の比較形態の半導体検査装置の説明図。
【図５】第１の実施形態の半導体検査装置の作用の説明図。
【図６】第１の実施形態の半導体検査装置のシミュレーション結果を示す図。
【図７】第１の実施形態の半導体検査装置によるオン抵抗の測定結果を示す図。
【図８】第２の実施形態の半導体検査装置の回路図。
【図９】第２の実施形態の半導体検査装置のシミュレーション結果を示す図。
【図１０】第３の実施形態の半導体検査装置の回路図。
【図１１】第４の実施形態の半導体検査装置の回路図。
【図１２】第５の実施形態の半導体検査装置の回路図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一の部材等には同一の符号を付し、一度説明した部材等については適宜その説明を省略する。
【００１０】
本明細書中、「ＧａＮ系半導体」とは、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＩｎＮ（窒化インジウム）及びそれらの中間組成を備える半導体の総称である。
【００１１】
（第１の実施形態）
本実施形態の半導体検査装置は、電界効果型トランジスタのソース電極に電気的に接続される第１の検知部と、電界効果型トランジスタのドレイン電極に電気的に接続される第１のカソード電極を有する第１のダイオードと、第１のダイオードの第１のアノード電極に電気的に接続される第２の検知部と、第１のアノード電極に一端が接続される第１の抵抗素子と、第１の抵抗素子の他端に接続される第１の電源と、を備える。
【００１２】
図１は、本実施形態の半導体検査装置の回路図である。本実施形態の半導体検査装置は、ＧａＮ系半導体のＨＥＭＴ１０を検査対象とする。ＧａＮ系半導体のＨＥＭＴは、電界効果型トランジスタの一例である。ＨＥＭＴ１０は、ソース電極１０ａ、ドレイン電極１０ｂ、ゲート電極１０ｃを備える。本実施形態の半導体検査装置は、ＨＥＭＴ１０の電流コラプスを評価する検査装置である。
【００１３】
本実施形態の半導体検査装置は、第１の検知部１２、第２の検知部１４、第１のダイオード１６、第１の抵抗素子（第１の電気抵抗）１８、第１の電源２０、第２の抵抗素子（第２の電気抵抗）２２、第２の電源２４、ゲート駆動回路２６、計測器２８を備える。
【００１４】
第１のダイオード１６は、第１のアノード電極１６ａと、第１のカソード電極１６ｂとを備える。第１のダイオード１６の第１のカソード電極１６ｂは、ＨＥＭＴ１０のドレイン電極１０ｂに電気的に接続される。また、第１のダイオード１６の第１のアノード電極１６ａには、第１の抵抗素子１８の一端が接続される。第１の抵抗素子１８の他端は、第１の電源２０に接続される。
【００１５】
第１の検知部１２は、ＨＥＭＴ１０のソース電極１０ａに電気的に接続される。本実施形態では、第１の検知部１２及びソース電極１０ａが、ともにグラウンド電位に固定されている。第２の検知部１４は、第１のダイオード１６の第１のアノード電極１６ａに電気的に接続される。
【００１６】
第２の抵抗素子２２の一端は、ＨＥＭＴ１０のドレイン電極１０ｂに電気的に接続される。第２の抵抗素子２２の他端は、第２の電源２４に接続される。
【００１７】
ゲート駆動回路２６は、ＨＥＭＴ１０のゲート電極１０ｃに接続される。計測器２８は、第１の検知部１２と第２の検知部１４とに接続される。
【００１８】
検査対象となるＨＥＭＴ１０は、例えば、半導体ウェハ上に形成され、半導体検査装置とプローブを介して電気的に接続される。また、ＨＥＭＴ１０は、例えば、パッケージに実装されており、半導体検査装置とソケットを介して電気的に接続される。
【００１９】
負荷となる第２の抵抗素子２２を間に挟んで、第２の電源２４がドレイン電極１０ｂに接続される。第２の電源２４はドレイン電極１０ｂに試験電圧Ｖ２を印加する。試験電圧Ｖ２は、例えば、１００Ｖ以上５００Ｖ以下である。第２の電源２４は、例えば、電源回路である。
【００２０】
ゲート駆動回路２６は、ＨＥＭＴ１０のゲート電極１０ｃに印加されるゲート電圧を制御する。ゲート駆動回路２６によりＨＥＭＴ１０のオン・オフが制御される。ゲート駆動回路２６は、例えば、パルス電圧発生回路３０と、抵抗素子３２とを備える。ゲート電圧は、例えば、ＨＥＭＴ１０のオフ時には０Ｖ、オン時には５Ｖ以上３０Ｖ以下である。
【００２１】
ＨＥＭＴ１０のオン時には、ソース電極１０ａとドレイン電極１０ｂ間に印加されるドレイン電圧によりドレイン電流が流れる。以下、ＨＥＭＴ１０のドレイン電圧をＶｄ、ドレイン電流をＩｄと表す。
【００２２】
ドレイン電圧Ｖｄは、ＨＥＭＴ１０のオフ時には試験電圧Ｖ２相当の高電圧になる。第１のダイオード１６は、ＨＥＭＴ１０のオフ時に、第２の検知部１４に高電圧が印加されることをブロックする機能を備える。
【００２３】
第１のダイオード１６の耐圧（降伏電圧）は、ＨＥＭＴ１０のドレイン電極１０ｂに印加されるドレイン電圧Ｖｄよりも高い。言い換えれば、第１のダイオード１６の耐圧は、試験電圧Ｖ２よりも高い。
【００２４】
以下、第１のダイオード１６の順方向降下電圧をＶｆと表す。第１のダイオード１６は、例えば、Ｓｉ（シリコン）を用いたｐｎダイオードである。
【００２５】
第１の電源２０は、ＨＥＭＴ１０のオン時に第１のダイオード１６の第１のアノード電極１６ａ側を充電する機能を備える。第１の電源２０は、例えば、電源回路である。
【００２６】
第１の電源２０の電圧は、第２の電源２４がドレイン電極１０ｂに印加する試験電圧Ｖ２よりも低い。言い換えれば、第２の電源２４がドレイン電極１０ｂに印加する試験電圧Ｖ２は、第１の電源２０の電圧よりも高い。
【００２７】
また、第１の電源２０の電圧は、ＨＥＭＴ１０のオン時のドレイン電圧Ｖｄよりも高くなるよう設定される。以下、第１の電源２０の電圧をＶ１と表す。第１の電源２０の電圧Ｖ１は、例えば、５Ｖ以上３０Ｖ以下である。
【００２８】
第１の抵抗素子１８は、ＨＥＭＴ１０のオン時に第１のダイオード１６を充電する際に、第１の電源２０から第１のダイオード１６に流れる電流を決定する。第１の抵抗素子の抵抗値をＲ１とした場合に、Ｒ１≧１０Ｖ１／Ｉｄの関係を充足することが、望ましい。
【００２９】
第１の検知部１２及び第２の検知部１４を用いて、ＨＥＭＴ１０のドレイン電圧Ｖｄが間接的に測定可能である。第１の検知部１２及び第２の検知部１４は、例えば、計測器２８に繋がるプローブが接続可能な電気端子である。
【００３０】
なお、第１の検知部１２及び第２の検知部１４は、それぞれが、ＨＥＭＴ１０のソース電極１０ａ及び第１のダイオード１６の第１のアノード電極１６ａと同電位になる部位であれば良く、必ずしも、電気端子のように独立した部位でなくても構わない。例えば、第１の検知部１２及び第２の検知部１４は、電気配線の一部であっても構わない。
【００３１】
計測器２８は、第１の検知部１２と第２の検知部１４との間の電圧を測定する機能を備える。計測器２８は、例えば、オシロスコープである。計測器２８は、例えば、プローブにより第１の検知部１２及び第２の検知部１４と接続される。計測器２８は、電気配線等により第１の検知部１２及び第２の検知部１４に直接接続されても構わない。
【００３２】
次に、本実施形態の半導体検査装置を用いた検査方法について説明する。
【００３３】
まず、コラプス電流を評価する対象となるＧａＮ系半導体のＨＥＭＴ１０を準備する。あらかじめ、別途、ＨＥＭＴ１０の試験電圧印加前の初期オン抵抗を測定により求めておく。また、あらかじめ、別途、第１のダイオード１６の順方向電圧降下Ｖｆを求めておく。
【００３４】
次に、ＨＥＭＴ１０のソース電極１０ａ、ドレイン電極１０ｂ、ゲート電極１０ｃを半導体検査装置と、電気的に接続する。接続方法は、特に限定されるものではなく、ＨＥＭＴ１０の形態に合わせて、ソケットに差し込む方法でも、プローブ等を電極に接触させる方法でも構わない。
【００３５】
次に、ゲート駆動回路２６でゲート電極１０ｃに０Ｖを印加し、ＨＥＭＴ１０をオフにした状態で、ドレイン電極１０ｂに第２の電源２４を用いて試験電圧Ｖ２を印加する。この際、第１の電源２０により、第１のダイオード１６の第１のアノード電極１６ａ側に試験電圧Ｖ２より低い電圧Ｖ１を印加しておく。
【００３６】
次に、ゲート駆動回路２６を用いてゲート電極１０ｃに正の電圧を印加し、ＨＥＭＴ１０をオン状態になるようスイッチングする。更に、オフ状態とオン状態を繰り返す連続スイッチングを行っても構わない。
【００３７】
ＨＥＭＴ１０のスイッチングを行う際に、計測器２８を用いて、第１の検知部１２と第２の検知部１４との間の電圧を測定する。第１の検知部１２と第２の検知部１４との間の電圧は、ＨＥＭＴ１０のオン状態では、ドレイン電圧Ｖｄと第１のダイオード１６の順方向電圧降下Ｖｆとの和となる。したがって、測定された電圧と、順方向電圧降下Ｖｆとの差分をとることで、ドレイン電圧Ｖｄが求められる。
【００３８】
ドレイン電流Ｉｄは、例えば、第２の抵抗素子２２の抵抗値と、試験電圧Ｖ２とドレイン電圧Ｖｄとの差分から、オームの法則により求めることが可能である。また、例えば、センス抵抗の挿入や電流プローブによって直接測定しても構わない。
【００３９】
ＨＥＭＴ１０のオン状態でのドレイン電圧Ｖｄとドレイン電流Ｉｄから、ＨＥＭＴ１０の試験電圧Ｖ２印加後のオン抵抗が求められる。試験電圧Ｖ２印加後のオン抵抗と初期オン抵抗との比較により、電流コラプスによるオン抵抗の増分を求めることが可能である。
【００４０】
次に、本実施形態の半導体検査装置の作用及び効果について説明する。
【００４１】
図２は、第１の比較形態の半導体検査装置の説明図である。図２（ａ）は回路図、図２（ｂ）が検知電圧の時間変化を示す図である。
【００４２】
第１の比較形態は、本実施形態と異なり、第１のダイオード１６、第１の抵抗素子１８、第１の電源２０を備えない。第１の比較形態は、第１の検知部１２と第２の検知部１４との間の電圧（検知電圧）を測定することにより、ドレイン電圧Ｖｄを直接測定する。
【００４３】
図２（ｂ）に示すように、ＨＥＭＴ１０のオフ状態では、検知電圧は、例えば、数百Ｖと高い試験電圧Ｖ２となる。一方、ＨＥＭＴ１０のオン状態では、検知電圧は、ＨＥＭＴ１０のオン抵抗と、負荷となる第２の抵抗素子２２との抵抗分割の結果、例えば、数Ｖ程度の低い電圧となる。
【００４４】
このため、例えば、測定器２８の一例となるオシロスコープの測定レンジを、試験電圧Ｖ２に合わせると、ＳＮ比や分解能に起因してオン状態のドレイン電圧Ｖｄを測定することが困難となる。逆に、オシロスコープの測定レンジを、オン状態のドレイン電圧Ｖｄに合わせると、オシロスコープや、オシロスコープと第１の検知部１２及び第２の検知部１４とを繋ぐプローブが飽和し、精確な測定が困難となる。
【００４５】
図３は、電界効果型トランジスタのドレイン電圧−ドレイン電流特性を示す図である。例えば、電界効果型トランジスタをスイッチング素子として使用するパワー回路の回路動作を評価するためには、電界効果型トランジスタの線形領域での特性を測定することが必要となる。
【００４６】
例えば、第１の比較形態でＳＮ比や分解能に起因する問題を回避するため、オン状態のドレイン電圧Ｖｄが高くなるよう、第２の抵抗素子２２の抵抗値を設定することが考えられる。しかしながら、この場合、ＨＥＭＴ１０の線形領域での電流コラプスが評価できないという問題が生ずる。
【００４７】
図４は、第２の比較形態の半導体検査装置の説明図である。図４（ａ）は回路図、図４（ｂ）が検知電圧の時間変化を示す図である。
【００４８】
第２の比較形態では、第１の比較形態に対し、更に抵抗素子３４と抵抗素子３６とを設ける。高抵抗の抵抗素子３４と抵抗素子３６とを設けることにより、抵抗分割の効果でオフ状態の検知電圧を下げることが可能である。このため、ＳＮ比や分解能に起因する問題は回避可能である。
【００４９】
しかし、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータなど動作周波数がＭＨｚ以上となることが想定される回路では、電界効果型トランジスタのスイッチング後、数十ｎｓｅｃからの電流コラプスを把握する必要がある。
【００５０】
第２の比較形態では、高抵抗の抵抗素子３４や抵抗素子３６、あるいは、プローブの寄生容量によるＣＲ遅延が生ずる。このため、図４（ｂ）に示すように、ＨＥＭＴ１０がオフ状態からオン状態へとスイッチングした直後の波形がなまる。電流コラプスが生じた場合の検知電圧の波形も同様の挙動を示すため、ＣＲ遅延による検知電圧の変化と電流コラプスによる検知電圧の変化の切り分けが出来ない。このため、スイッチング直後の電流コラプスを観測し評価することが困難となる。
【００５１】
図５は、本実施形態の半導体検査装置の作用の説明図である。図５（ａ）は回路図、図５（ｂ）が検知電圧の時間変化を示す図である。
【００５２】
本実施形態では、オフ状態では、試験電圧Ｖ２は第１のダイオード１６によってブロックされる。したがって、オフ状態の検知電圧は、第１の電源２０によって印加される電圧Ｖ１となる。電圧Ｖ１は、試験電圧Ｖ２よりも低く設定されている。
【００５３】
ＨＥＭＴ１０がオフ状態からオン状態へとスイッチングすると、ドレイン電流が流れ始め、ドレイン電圧Ｖｄが低下する。このため、図５（ｂ）中の時間範囲Ａでは、第１のダイオード１６の寄生容量Ｃｐ１による電荷の引き抜きが生じ、検知電圧も低下する。その後、時間範囲Ｂでは、第１の電源２０から第１の抵抗素子１８を介して、第１の検知部１２と第２の検知部１４間の寄生容量Ｃｐ２が充電されることで検知電圧が上昇を始める。
【００５４】
第２の検知部１４の電圧がドレイン電圧Ｖｄよりも高くなると、第１のダイオード１６に順方向電流が流れる状態になる。この状態での検知電圧は、ドレイン電圧Ｖｄと第１のダイオード１６の順方向電圧降下Ｖｆとの和となる。
【００５５】
本実施形態の半導体検査装置によれば、オフ状態の検知電圧が試験電圧Ｖ２よりも低い電圧Ｖ１となる。したがって、オフ状態とオン状態での検知電圧の差が小さくなり、ＳＮ比や分解能に起因する問題が解決される。また、ドレイン電圧Ｖｄを高くすることが不要になり、線形領域の電流コラプスを観測および評価することが可能となる。
【００５６】
さらに、ＨＥＭＴ１０のスイッチング直後の観測波形の挙動を、電流コラプスが生じた場合の挙動と反対にすることができる。したがって、スイッチング直後のオン抵抗、いわゆるダイナミックオン抵抗を観測することが容易となる。よって、精確な電流コラプスの評価が、スイッチング直後から可能となる。
【００５７】
そして、第２の比較形態に比べて、寄生容量を小さくできるためＣＲ遅延も抑制される。この観点からも、精確な電流コラプスの評価が、スイッチング直後から可能となる。
【００５８】
図６は、本実施形態の半導体検査装置のシミュレーション結果を示す図である。図６（ａ）は、ゲート電圧、ドレイン電圧、検知電圧の時間変化である。図６（ｂ）は図６（ａ）のスイッチング直後の領域の拡大図であり、ドレイン電圧と検知電圧を示す。
【００５９】
ゲート電圧が０Ｖのオフ状態では、ドレイン電圧Ｖｄは高電圧（４００Ｖ）であるが、検知電圧は第１の電源２０の電圧Ｖ１（１０Ｖ）に保たれる。ゲート電圧が０Ｖから正の電圧（１５Ｖ）に変化し、ＨＥＭＴ１０がオン状態となる。ＨＥＭＴ１０がオン状態となると、検知電圧が一旦０Ｖより低下した後、上昇に転ずる。
【００６０】
第１のダイオード１６に順方向電流が流れる状態になると、図６（ｂ）に示すように、検知電圧は、ドレイン電圧Ｖｄと第１のダイオード１６の順方向電圧降下Ｖｆとの和となる。言い換えれば、検知電圧とドレイン電圧Ｖｄとの差分が順方向電圧降下Ｖｆとなる。
【００６１】
図７は、本実施形態の半導体検査装置によるオン抵抗の測定結果を示す図である。オン抵抗の時間変化を示す。横軸は、ゲート電圧に正電圧を印加し、ＨＥＭＴ１０をオン状態にスイッチングした後の経過時間を示している。
【００６２】
図７に示すように、ＨＥＭＴ１０のスイッチング後、２０ｎｓｅｃという短い時間からオン抵抗を測定することが可能である。
【００６３】
以上、本実施形態によれば、スイッチング後の短い時間から電流コラプスの評価を可能とする半導体検査装置を提供できる。
【００６４】
なお、電界効果型トランジスタのドレイン電流をＩｄ、第１の電源２０の電圧をＶ１、第１の抵抗素子１８の抵抗値をＲ１とした場合に、Ｒ１≧１０Ｖ１／Ｉｄの関係を充足することが好ましい。上記関係を充足することにより、ＨＥＭＴ１０のオン状態で、第１のダイオード１６からドレイン電極１０ｂ側に流れる電流が、ドレイン電流Ｉｄの１０分の１以下となる。したがって、第１のダイオード１６からドレイン電極１０ｂ側に流れる電流が、ドレイン電圧Ｖｄの測定に与える影響を抑制できる。さらに、影響を低減する観点から、Ｒ１≧１００Ｖ１／Ｉｄの関係を充足することがより好ましい。
【００６５】
なお、第１のダイオード１６はファーストリカバリーダイオードであることが、望ましい。ファーストリカバリーダイオードはリカバリ特性に優れるため、特に連続スイッチングで評価する際に高速に評価することが可能である。
【００６６】
また、第１のダイオード１６はＳｉＣを用いたショットキーバリアダイオードであることが、望ましい。ＳｉＣを用いたショットキーバリアダイオードは、温度特性に優れるため電圧の測定精度が向上する。また、ＳｉＣを用いたショットキーバリアダイオードは、リカバリ特性に優れるため、特に連続スイッチングで評価する際に高速に評価することが可能である。
【００６７】
なお、本実施形態では、半導体検査装置が、第２の抵抗素子２２、第２の電源２４、ゲート駆動回路２６、計測器２８を備える形態を例に説明したが、半導体検査装置が、これらの構成要素を検査装置外に備える構成とすることも可能である。例えば、第２の抵抗素子２２、第２の電源２４、ゲート駆動回路２６に相当する構成要素を備えるトランジスタ評価システムに、第１の検知部１２、第２の検知部１４、第１のダイオード１６、第１の抵抗素子１８、第１の電源２０を備える電流コラプス評価用の半導体検査装置を接続し、更に第１の検知部１２と第２の検知部１４とに外付けで計測器２８を接続する構成とすることも可能である。
【００６８】
（第２の実施形態）
本実施形態の半導体検査装置は、第１の検知部に接続される第２のアノード電極と、第２の検知部に接続される第２のカソード電極とを有する第２のダイオードを、更に備えること以外は、第１の実施形態と同様である。したがって、第１の実施形態と重複する内容については記述を省略する。
【００６９】
図８は、本実施形態の半導体検査装置の回路図である。本実施形態の半導体検査装置は、第２のダイオード３８を備える。第２のダイオード３８は、第２のアノード電極３８ａと第２のカソード電極３８ｂとを備える。
【００７０】
第２のアノード電極３８ａは、第１の検知部１２に接続される。また、第２のカソード電極３８ｂは、第２の検知部１４に接続される。第２のダイオード３８は、例えば、ｐｎダイオードである。
【００７１】
第２のダイオード３８を設けることにより、ＨＥＭＴ１０のスイッチング直後に、検知電圧が過度に負側に落ち込むことを抑制する。したがって、電流コラプスをスイッチング後のより短い時間から観測および評価することが可能となる。
【００７２】
図９は、本実施形態の半導体検査装置のシミュレーション結果を示す図である。図９（ａ）は、本実施形態の、ドレイン電圧、検知電圧の時間変化である。図９（ｂ）は第１の実施形態のドレイン電圧、検知電圧の時間変化である。
【００７３】
図９（ａ）と図９（ｂ）の比較から明らかなように、本実施形態では、ＨＥＭＴ１０のスイッチング直後の検知電圧の負側への落ち込みが抑制されている。この結果、スイッチング後のより短い時間からドレイン電圧Ｖｄの変化を観測することが可能となっている。
【００７４】
以上、本実施形態によれば、スイッチング後の更に短い時間から電流コラプスの評価を可能とする半導体検査装置を提供できる。
【００７５】
（第３の実施形態）
本実施形態の半導体検査装置は、第２のダイオードはツェナーダイオードであること以外は、第２の実施形態と同様である。したがって、第２の実施形態と重複する内容については記述を省略する。
【００７６】
図１０は、本実施形態の半導体検査装置の回路図である。本実施形態の半導体検査装置は、第２のダイオード３８を備える。第２のダイオード３８は、ツェナーダイオードである。
【００７７】
例えば、ＨＥＭＴ１０を連続スイッチングさせる場合、ＨＥＭＴ１０がオフ状態になった際、ドレイン電圧Ｖｄが試験電圧Ｖ２に上昇する。この際、第２の検知部１４の電圧が、第１のダイオード１６の寄生容量によって高い電圧に上昇し、半導体検査装置の動作が不安定になる恐れがある。
【００７８】
ツェナーダイオードは、逆方向に一定の電圧（ツェナー電圧）が印加されると、アバランシェ降伏により逆方向に電流が流れる。したがって、第２のダイオード３８を、ツェナーダイオードにすることにより、第２の検知部１４の電圧がツェナー電圧以上に上昇することが抑制される。したがって、半導体検査装置の安定した動作が実現される。
【００７９】
例えば、ツェナー電圧を第１の電圧Ｖ１に対し、１Ｖ以上５Ｖ以下高くする。
【００８０】
以上、本実施形態によれば、スイッチング後の更に短い時間から電流コラプスの評価を可能とする半導体検査装置を提供できる。また、半導体検査装置の安定した動作が実現される。
【００８１】
（第４の実施形態）
本実施形態の半導体検査装置は、第１のダイオードに並列に接続される第１のキャパシタと、第２のダイオードに並列に接続される第２のキャパシタと、を更に備えること以外は、第３の実施形態と同様である。したがって、第３の実施形態と重複する内容については記述を省略する。
【００８２】
図１１は、本実施形態の半導体検査装置の回路図である。本実施形態の半導体検査装置は、第１のダイオード１６に並列に接続される第１のキャパシタ４０と、第２のダイオード３８に並列に接続される第２のキャパシタ４２と、を備える。
【００８３】
本実施形態によれば、第１のキャパシタ４０の容量と、第２のキャパシタ４２の容量とを調整することにより、ＨＥＭＴ１０のスイッチング直後の検知電圧の負側への落ち込みを、更に抑制することが可能となる。したがって、スイッチング後の一層短い時間からドレイン電圧Ｖｄの変化を観測することが可能となる。
【００８４】
以上、本実施形態によれば、スイッチング後の一層短い時間から電流コラプスの評価を可能とする半導体検査装置を提供できる。
【００８５】
なお、第１のキャパシタ４０、第２のキャパシタ４２のいずれか一方のみを付加してＨＥＭＴ１０のスイッチング直後の検知電圧の負側への落ち込みを低減する調整をすることも可能である。
【００８６】
（第５の実施形態）
本実施形態の半導体検査装置は、ドレイン電極側の負荷が誘導性負荷である点で、第３の実施形態と異なる。第３の実施形態と重複する内容については記述を省略する。
【００８７】
図１２は、本実施形態の半導体検査装置の回路図である。本実施形態の半導体検査装置は、ドレイン電極１０ｂ側に、負荷として、コイルとダイオードの並列接続で構成される誘導性負荷４４が接続される。そして、ソース電極１０ａとグラウンド電位との間に、電流プローブ４６が接続される。
【００８８】
本実施形態によれば、負荷を誘導性負荷４４とすることにより、実使用条件に近いダブルパルス試験で電流コラプスを評価することが可能となる。
【００８９】
以上、実施形態では、電界効果型トランジスタとして、ＧａＮ系半導体のＨＥＭＴを例に説明したが、ＧａＮ系半導体のＨＥＭＴ以外の電界効果型トランジスタについても、
スイッチング直後のオン抵抗の変動を評価することが可能である。
【００９０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。例えば、一実施形態の構成要素を他の実施形態の構成要素と置き換えまたは変更してもよい。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９１】
１０      ＨＥＭＴ（電界効果型トランジスタ）
１０ａ    ソース電極
１０ｂ    ドレイン電極
１０ｃ    ゲート電極
１２      第１の検知部
１４      第２の検知部
１６      第１のダイオード
１６ａ    第１のアノード電極
１６ｂ    第１のカソード電極
１８      第１の抵抗素子
２０      第１の電源
２２      第２の抵抗素子
２４      第２の電源
２６      ゲート電圧駆動回路
２８      測定器
３８      第２のダイオード
３８ａ    第２のアノード電極
３８ｂ    第２のカソード電極
【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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