(57)【要約】【課題】測定時におけるスイッチング素子の破損の可能性を低くする。【解決手段】ウエハに形成された複数のスイッチング素子のリーク電流を測定する測定装置であって、ウエハに形成された複数のスイッチング素子のそれぞれの端子と電気的に接続するプローブと、ウエハに形成された複数のスイッチング素子のそれぞれにプローブを介して互いに異なる位相で変化する変化電圧を印加する電圧印加部と、オフ状態における複数のスイッチング素子のそれぞれに流れるリーク電流を測定する電流測定部とを備える測定装置を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハに形成された複数のスイッチング素子のリーク電流を測定する測定装置であって、
前記ウエハに形成された複数のスイッチング素子のそれぞれの端子と電気的に接続するプローブと、
前記ウエハに形成された複数のスイッチング素子のそれぞれに前記プローブを介して互いに異なる位相で変化する変化電圧を印加する電圧印加部と、
オフ状態における前記複数のスイッチング素子のそれぞれに流れるリーク電流を測定する電流測定部と
を備える測定装置。
【請求項２】
前記プローブは、前記ウエハに形成された複数のスイッチング素子のうち選択された複数のスイッチング素子のそれぞれの端子と電気的に接続する
請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記電圧印加部は、前記複数のスイッチング素子のそれぞれに互いに異なる位相の同一周期のサイン波形の前記変化電圧を印加する
請求項１または２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記電流測定部は、前記複数のスイッチング素子のそれぞれに流れるリーク電流のピーク値を測定する
請求項１から３の何れか１項に記載の測定装置。
【請求項５】
前記ウエハに形成された前記複数のスイッチング素子のそれぞれは、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタまたはＳｉＣバイポーラトランジスタである
請求項１から４の何れか１項に記載の測定装置。
【請求項６】
前記電圧印加部は、選択された３つの絶縁ゲート型バイポーラトランジスタまたはＳｉＣバイポーラトランジスタのそれぞれにおけるエミッタ−コレクタ間に、互いに１２０度位相がずれたサイン波形の前記変化電圧を印加する
請求項５に記載の測定装置。
【請求項７】
前記電圧印加部は、前記複数のスイッチング素子のそれぞれに、ピークが平坦となった波形の前記変化電圧を印加し、
前記電流測定部は、前記変化電圧がピークとなったタイミングにおいて、前記リーク電流を測定する
請求項１または２に記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子のリーク電流を測定する測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング素子のオフ時のリーク電流を測定する測定装置が知られている。特許文献１に記載された測定装置は、インバータモジュールに内蔵されたスイッチング素子のオフ時のリーク電流を測定する。
【０００３】
特許文献１  特開２００８−３０４２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、測定装置は、スイッチング素子がウエハから切り出されていない状態でリーク電流を測定してもよい。これにより、測定装置は、スイッチング素子の良否をモジュールへの組み込み前に判定することができる。
【０００５】
ここで、スイッチング素子のリーク電流を測定する場合、オフ状態のスイッチング素子に対して直流電圧を印加する。しかし、スイッチング素子に直流電圧を印加した場合、電圧の印加タイミングまたは終了タイミングにおいて、大きなサージ電圧が発生する。サージ電圧が発生すると、スイッチング素子を損傷させたり、スイッチング素子を破壊してしまったりする。
【０００６】
特に、ウエハ状態のスイッチング素子が損傷したり破壊したりすると、隣接して配置されるスイッチング素子の品質にも影響を与えてしまう。また、スイッチング素子が破壊すると、測定装置のプローブ等に溶融物が付着してその後のメンテナンスの負担が大きくなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、ウエハに形成された複数のスイッチング素子のリーク電流を測定する測定装置であって、前記ウエハに形成された複数のスイッチング素子のそれぞれの端子と電気的に接続するプローブと、前記ウエハに形成された複数のスイッチング素子のそれぞれに前記プローブを介して互いに異なる位相で変化する変化電圧を印加する電圧印加部と、オフ状態における前記複数のスイッチング素子のそれぞれに流れるリーク電流を測定する電流測定部とを備える測定装置を提供する。
【０００８】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る測定装置１０の構成およびウエハ２００を示す。
【図２】本実施形態に係る測定部３０の構成を測定対象となる複数のスイッチング素子２１０とともに示す。
【図３】本実施形態に係る測定部３０によって複数のスイッチング素子２１０に印加される変化電圧の一例を示す。
【図４】本実施形態に係る測定部３０によって複数のスイッチング素子２１０に印加される変化電圧の他の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る測定装置１０の構成およびウエハ２００を示す。測定装置１０は、ウエハ２００に形成された複数のスイッチング素子２１０のそれぞれのオフ時におけるリーク電流を測定する。
【００１２】
本実施形態において、ウエハ２００に形成された複数のスイッチング素子２１０のそれぞれは、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴという場合もある）およびＳｉＣ（シリコンカーバイト）バイポーラトランジスタ等の縦型パワーデバイスである。ＳｉＣバイポーラトランジスタの製造方法は、一例として、特開２００８−１７７２７４号公報等に記載されている。複数のスイッチング素子２１０のそれぞれは、ＩＧＢＴおよびＳｉＣバイポーラトランジスタ等の縦型パワーデバイスに代えて、他の半導体材料により製造されたパワーＭＯＳＦＥＴ等の他の高耐圧スイッチングデバイスであってもよい。
【００１３】
測定装置１０は、複数のプローブ２０と、測定部３０とを備える。複数のプローブ２０のそれぞれは、ウエハ２００に形成された複数のスイッチング素子２１０のうち、選択された複数のスイッチング素子２１０のそれぞれの端子と電気的に接続する。
【００１４】
本実施形態においては、複数のプローブ２０のそれぞれは、対応するスイッチング素子２１０のコレクタまたはエミッタに接続する。例えば、スイッチング素子２１０の表面側に設けられた複数のプローブ２０のそれぞれは、対応するスイッチング素子２１０のエミッタに接続する。また、スイッチング素子２１０の裏面側に設けられた複数のプローブ２０のそれぞれは、対応するスイッチング素子２１０のコレクタに接続する。
【００１５】
測定部３０は、オフ状態とされた複数のスイッチング素子２１０のそれぞれに対して、対応するプローブ２０を介して電圧を印加しながらリーク電流を測定する。本実施形態においては、測定部３０は、オフ状態とされた複数のスイッチング素子２１０のそれぞれに対して、コレクタ−エミッタ間に順方向の電圧を印加しながら、コレクタ−エミッタ間に流れるリーク電流を測定する。
【００１６】
このような測定装置１０は、ウエハ２００に形成された複数のスイッチング素子２１０のそれぞれのリーク電流を測定することができる。これにより、測定装置１０は、ウエハ２００に形成された複数のスイッチング素子２１０が仕様により定められた基準リーク電流よりも大きなリーク電流が流れるか否かを判定することができる。
【００１７】
図２は、本実施形態に係る測定部３０の構成を測定対象となる複数のスイッチング素子２１０とともに示す。図３は、本実施形態に係る測定部３０によって複数のスイッチング素子２１０に印加される変化電圧の一例を示す。
【００１８】
測定部３０は、電圧印加部３４と、電流測定部３６とを有する。本実施形態においては、測定部３０は、ウエハ２００に形成された複数のスイッチング素子２１０のうち、測定対象として選択された３つのスイッチング素子２１０のオフ状態におけるリーク電流を測定する。
【００１９】
なお、本実施形態においては、ＩＧＢＴであるスイッチング素子２１０は、ゲートに電圧を印加しない状態でオフとなる。しかし、測定部３０は、スイッチング素子２１０をオフ状態とするための制御電圧を複数のスイッチング素子２１０のそれぞれの制御端子に与えてもよい。
【００２０】
電圧印加部３４は、選択された複数のスイッチング素子２１０のそれぞれにプローブ２０を介して互いに異なる位相で変化する変化電圧を印加する。電圧印加部３４は、一例として、複数のスイッチング素子２１０のそれぞれに互いに異なる位相の同一周期のサイン波形の変化電圧を印加する。
【００２１】
この場合において、電圧印加部３４は、一例として、最大電圧時においても最小電圧時においてもスイッチング素子２１０に順方向の電圧となる変化電圧を印加する。電圧印加部３４は、一例として、振幅の１／２以上の直流電圧により順方向にバイアスがされたサイン波形の変化電圧を複数のスイッチング素子２１０のそれぞれに印加する。
【００２２】
本実施形態においては、電圧印加部３４は、図３に示されるような３相の変化電圧を、測定対象として選択された３つのスイッチング素子２１０のそれぞれにおけるエミッタ−コレクタ間に印加する。即ち、電圧印加部３４は、測定対象として選択された３つのスイッチング素子２１０のそれぞれにおけるエミッタ−コレクタ間に、振幅の１／２の直流電圧により順方向にバイアスがされ、互いに１２０度位相がずれたサイン波形の変化電圧を印加する。
【００２３】
電圧印加部３４は、一例として、バイアス発生部４０と、３つの電圧発生部４２（４２−１、４２−２、４２−３）とを含む。バイアス発生部４０は、直流のバイアス電圧を発生する。バイアス発生部４０は、３００Ｖから１２５０Ｖ程度の直流電圧を発生する。バイアス発生部４０のマイナス端子は、電流測定部３６を介して、３つのスイッチング素子２１０のそれぞれのエミッタに接続される。
【００２４】
３つの電圧発生部４２のそれぞれは、測定対象として選択された３つのスイッチング素子２１０のそれぞれに対応して設けられる。３つの電圧発生部４２のそれぞれは、バイアス発生部４０のプラス側端子と、対応するスイッチング素子２１０のコレクタとの間に設けられる。
【００２５】
そして、３つの電圧発生部４２のそれぞれは、互いに１２０度ずつ位相がずれた同一周波数のサイン波形の変化電圧を発生する。このような電圧印加部３４は、選択された３つのスイッチング素子２１０のそれぞれにおけるエミッタ−コレクタ間に、振幅の１／２の直流電圧により順方向にバイアスがされ、互いに１２０度位相がずれたサイン波形の変化電圧を印加することができる。
【００２６】
電流測定部３６は、電圧印加部３４により変化電圧が印加されたオフ状態における複数のスイッチング素子２１０のそれぞれに流れるリーク電流を測定する。この場合において、電流測定部３６は、複数のスイッチング素子２１０のそれぞれに流れるリーク電流のピーク値を測定する。
【００２７】
電流測定部３６は、一例として、測定対象として選択された３つのスイッチング素子２１０のそれぞれに対応する３つの電流計４４（４４−１、４４−２、４４−３）を含む。３つの電流計４４のそれぞれは、対応するスイッチング素子２１０のエミッタとバイアス発生部４０のマイナス側端子との間に流れる電流を測定する。これに代えて、３つの電流計４４のそれぞれは、対応する電圧発生部４２と対応するスイッチング素子２１０のコレクタとの間に流れる電流を測定してもよい。
【００２８】
そして、３つの電流計４４のそれぞれは、電流を測定する機能とともに、検出した電流のピーク値をホールドする機能を有する。これに代えて、３つの電流計４４のそれぞれは、対応する電流計４４から発生される変化電圧におけるピークタイミングに同期して、電流を測定する機能を有していてもよい。これにより、３つの電流計４４のそれぞれは、３つのスイッチング素子２１０のそれぞれに流れるリーク電流のピーク値を測定することができる。
【００２９】
このような測定装置１０は、複数のスイッチング素子２１０のそれぞれに例えばサイン波形等の変化電圧を印加するので、印加開始時および印加終了時に発生するサージ電圧を低減することができる。また、このような測定装置１０は、変化電圧を印加するので複数のスイッチング素子２１０のそれぞれのオフ耐圧が仕様よりも低い場合であっても、ピーク時以外は電圧が低くなるので、過大なリーク電流を流させないことができる。以上により、測定装置１０によれば、測定時におけるスイッチング素子２１０の破損の可能性を低くして、素子破壊によるプローブの破損および破壊物の付着等を無くすことができる。
【００３０】
また、このような測定装置１０は、複数のスイッチング素子２１０のそれぞれに、互いに位相を変えた変化電圧を印加するので、複数のスイッチング素子２１０に同時に過大な電圧を印加させないことができる。これにより、測定装置１０によれば、測定時に必要な最大電力量を低く抑えることができる。
【００３１】
図４は、本実施形態に係る測定部３０によって複数のスイッチング素子２１０に印加される変化電圧の他の一例を示す。電圧印加部３４は、滑らかに立ち上がり、滑らかに立ち下がる波形であれば、サイン波形に代えて他の波形の変化電圧をスイッチング素子２１０に印加してもよい。
【００３２】
例えば、電圧印加部３４は、一例として、図４に示されるように、複数のスイッチング素子２１０のそれぞれに、立ち上がりおよび立下り波形が滑らかであってピークが平坦となった波形の変化電圧を印加してもよい。このような波形の変化電圧を印加した場合にも、測定装置１０は、印加開始時および印加終了時に発生するサージ電圧を低減することができる。
【００３３】
また、このような波形の変化電圧を印加した場合において、電流測定部３６は、変化電圧がピークとなったタイミング、即ち、変化電圧が平坦となった期間において、リーク電流を測定する。これにより、電流測定部３６は、ピークとなっている期間が長くなるので、ピーク電圧が印加されたタイミングにおける電流を精度良く測定することができる。これにより、測定装置１０は、複数のスイッチング素子２１０のそれぞれのリーク電流を精度良く測定することができる。
【００３４】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００３５】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００３６】
１０  測定装置
２０  プローブ
３０  測定部
３４  電圧印加部
３６  電流測定部
４０  バイアス発生部
４２  電圧発生部
４４  電流計
２００  ウエハ
２１０  スイッチング素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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