(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子の測定端子に探針を接触させて該半導体素子の電気的特性を測定する電気的特性測定用装置において、
前記測定端子および前記探針間の接触点を少なくとも囲む空間領域の雰囲気を不活性ガス雰囲気にするための、不活性ガス噴出部を具え、
表面に前記半導体素子を載置させる測定台と、前記半導体素子の測定端子に接触させる探針と、該探針の接触端とは反対側の端部を固定し、かつ前記測定台の上側に設けられている探針固定部材と、該探針固定部材を支持する支持部材とを具え、
前記不活性ガス噴出部は、ガス供給管と、ガス噴出ノズルと、該不活性ガス噴出部を前記支持部材に固定する固定具とを具え、さらに
前記ガス噴出ノズルと前記接触点との間には、該ガス噴出ノズルからの前記不活性ガスを前記接触点を囲む空間領域へ送り込むガス流路を具え、
前記ガス噴出ノズルは、内部が中空の円柱または角柱の形状を有し、該ガス噴出ノズルの一端面側は前記固定具によって前記ガス供給管と連通するように前記支持部材に固定されていて、
前記ガス噴出ノズルの他端面および側面に複数のガス噴出口が設けられている
ことを特徴とする電気的特性測定用装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電気的特性測定用装置において、
前記ガス流路は、前記探針固定部材を前記支持部材側から前記測定台側へと貫通する穴を通っている
ことを特徴とする電気的特性測定用装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電気的特性測定用装置において、
前記ガス噴出ノズルの他端面にはガス噴出口が設けられている
ことを特徴とする電気的特性測定用装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の電気的特性測定用装置において、
前記ガス噴出ノズルの他端面および側面は網目構造を有しており、該網目構造の網目がガス噴出口である
ことを特徴とする電気的特性測定用装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一項に記載の電気的特性測定用装置において、
前記ガス噴出ノズルと前記探針固定部材の穴との間のガス噴出領域であって、前記探針固定部材上に、噴出されるガスの勢いを弱めるための緩衝用部材が設けられている
ことを特徴とする電気的特性測定用装置。
【請求項６】
半導体素子の測定端子に探針を接触させて、該半導体素子の電気的特性を測定するに当たり、
ガス噴出ノズルから不活性ガスを噴出させ、緩衝用部材によって探針固定部材上に噴出される該不活性ガスの勢いを噴出時の勢いよりも弱めて、前記測定端子および前記探針を該不活性ガス雰囲気に曝しながら前記測定を行う
ことを特徴とする電気的特性測定方法。
【請求項７】
請求項６に記載の電気的特性測定方法において、
前記不活性ガスを、窒素ガス、二酸化炭素ガスおよび希ガスの不活性ガス群から選ばれる１種類のガスもしくは２種類以上の混合ガスとする
ことを特徴とする電気的特性測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体素子の電気的特性測定用装置に関し、特に高耐圧特性を測定する測定用装置の構造および測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子、例えば高電圧駆動のＭＯＳトランジスタにおける、例えばドレイン耐圧やジャンクション耐圧や絶縁膜耐圧といった電気的特性を測定する測定用の装置として、図６に概略的に示されているような構造を有する装置が使用されている。
【０００３】
このような構造を有する装置１００は、プローバと呼ばれ、測定試料１９０である半導体素子を載せる測定台１１０（プローバステージ）と、測定試料１９０（半導体素子）の測定端子（電極）に接触させる複数の探針１３０（プローブ）と、探針１３０の接触端１３０ａとは反対側の端部１３０ｂを固定する探針固定部材１５０（プローブカード）と、この探針固定部材１５０を支持し、かつ外部に設けられている測定器とプローブとを電気的に接続させる配線がなされている支持部材１７０（プローバヘッド）とを具えている（図６）。そして、図示していないが、これらの他に、上述した構成要素を格納する筐体と、半導体素子をプローバステージまで搬送する搬送系を具えている。
【０００４】
プローブ１３０を測定試料１９０の測定端子に接触させた後、プローブ１３０から測定試料１９０に所望の電圧を印加させることによって、測定試料である半導体素子の、例えばドレイン耐圧やジャンクション耐圧、絶縁膜耐圧といった電気的特性を測定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成の測定用装置では、１０００Ｖ程度の高電圧測定を行う場合、通常は、空気の雰囲気中で測定を行っている。そのため、この空気中に含有される水分や塵埃によって、電極や探針からリーク電流が発生して、正確な測定を行うのが困難であった。
【０００６】
このため、水分や塵埃が含まれず、かつ反応性の高い物質を含まず腐蝕等の問題のない不活性ガス雰囲気中で測定を行うことが考えられる。例えば、測定用装置全体を不活性ガス雰囲気中に入れて行えばよい。しかしながら、このようにすると、測定に時間がかかり、また装置自体が大型化し、さらに大量の不活性ガスが必要となる。
【０００７】
よって、不活性ガス雰囲気中で安定な測定を、スピーディにかつ安価に行うことができる電気的特性測定用装置で、よりコンパクトな装置および測定方法の出現が望まれていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、この発明の電気的特性測定用装置によれば、探針が半導体素子と接触している付近の空間領域の雰囲気、すなわち半導体素子の測定端子と探針との接触点を少なくとも囲む空間領域の雰囲気を不活性ガス雰囲気にするための不活性ガス噴出部を具えている。
【０００９】
この発明の構成によれば、半導体素子の測定端子と、探針との接触点を少なくとも囲む周辺の空間領域には不活性ガスによる測定雰囲気が形成される。当然ながら、この接触点付近の空間領域に限らず、測定端子および探針の全部を囲む空間領域を不活性ガス雰囲気にしておいても良い。
【００１０】
この不活性ガスには実質的に水分も塵埃も含まれていないし、また、これらが含まれていたとしても空気に比較してその量は著しく少量であると言えるので、測定雰囲気中の水分や塵埃が原因であるリーク電流の発生を抑制することができる。従って、この発明の装置によれば、従来よりも一層正確な測定を行うことができる。また、従来からある測定用装置に不活性ガス噴出部を取り付けるだけでよいため、よりコンパクトな装置にすることができる。また、半導体素子の測定領域付近の空間領域だけを不活性ガス雰囲気にすれば良いので、大量の不活性ガスを必要とはしない。このため、半導体素子の電気的特性の測定を、安価にしかもスピーディに行うことができる。
【００１１】
また、この発明の電気的特性測定用装置には、表面に半導体素子を載置させる測定台と、半導体素子の測定端子に接触させる探針と、探針の接触端とは反対側の端部を固定し、測定台の上側に設けられている探針固定部材と、探針固定部材を支持する支持部材とが具えられている。そして、不活性ガス噴出部は、ガス供給管と、ガス噴出ノズルと、この不活性ガス噴出部を支持部材に固定する固定具とを具えていて、さらにガス噴出ノズルと接触点との間には、ガス噴出ノズルからの不活性ガスを接触点を囲む空間領域へ送り込むガス流路を具えている。
【００１２】
これにより、ガス噴出ノズルから噴出される不活性ガスは、ガス流路を通って、探針の接触端付近の領域、すなわち端子と探針との接触点を少なくとも囲む空間領域の雰囲気を、水分や塵埃を含まないか実質的に含まない不活性ガスによる、測定雰囲気にすることができる。従って、探針から半導体素子の測定端子に高電圧を印加しても、水分や塵埃に起因するリーク電流の発生を抑えることができる。よって安定した電気的特性の測定が可能になる。
【００１３】
また、ガス流路は、探針固定部材を支持部材側から測定台側へと貫通する穴を通っているのが良い。
【００１４】
これにより、ガス噴出ノズルから噴出されるガスは、探針固定部材の穴から測定台側へ導入されて、接触点を囲む空間領域の雰囲気を、不活性ガスによる測定雰囲気にすることができる。
【００１５】
また、ガス噴出ノズルから半導体素子の測定端子と探針との接触点を囲む空間領域へと通じていて装置内に構造上必然的に生じている隙間や空間を、ガス流路とすることができる。
【００１６】
また、好ましくは、ガス噴出ノズルは、内部が中空の円柱または角柱の形状を有していて、一端面側は固定具によって、ガス供給管と連通するように支持部材に固定されているのがよい。
【００１７】
このガス噴出ノズルは、探針固定部材を支持する支持部材に、固定具によって固定してある。このため、ガス噴出部を具えたこの発明の電気的特性測定用装置を、よりコンパクトに構成することができる。
【００１８】
また、ガス噴出ノズルの固定側とは反対側の他端面にはガス噴出口が設けられているのがよい。
【００１９】
これにより、不活性ガスは、ガス供給管からガス噴出ノズルを通ってガス噴出口から噴出される。探針固定部材に穴が形成されている場合には、この穴に向かって噴出されるように、ガス噴出ノズルを支持部材に取り付ければよい。このようにすれば、少なくとも測定端子と探針との接触点付近の空間領域の雰囲気を不活性ガス雰囲気にすることができる。
【００２０】
また、好ましくは、ガス噴出ノズルの他端面および側面に複数のガス噴出口を設けておき、この複数のガス噴出口から不活性ガスを噴出させるのがよい。
【００２１】
これにより、前述の接触点付近の空間領域を、より広域の範囲にわたって不活性ガス雰囲気の領域として形成することができる。よって、半導体素子の電気的特性の測定をより安定に行うことができる。
【００２２】
また、好ましくは、ガス噴出ノズルの他端面および側面を網目構造として、この網目構造の網目をガス噴出口とするのがよい。
【００２３】
半導体素子の電気的特性を測定する際、好ましい測定ガス雰囲気を形成するための、ある程度のガス流量が必要で、かつガスを噴出する勢い（ガス流速）も適宜設定する必要がある。ガス流速が遅すぎると、測定中に不活性ガス雰囲気となる空間領域に、この雰囲気を維持するだけのガス流量を確保することができなくなる。しかしながら、ガス流量を確保するために噴出するガスの勢いを強くする（ガスの流速を速くする）と、リーク電流の原因となる水分や塵埃を含んだ空気その他の、不活性ガス以外の外気を噴出ガス中に巻き込んでしまうおそれがある。このため、上述したようにガス噴出ノズルの他端面および側面を網目構造にすれば、噴出される不活性ガスの、好ましい測定ガス雰囲気を形成するガス流量を確保し、かつ噴出勢いを抑えることができる。これにより、接触点付近の空間領域に、不活性ガス以外の雰囲気を押し退けて、不活性ガス雰囲気を形成できる。よって、水分や塵埃を含んだ外気が測定のために利用される空間領域へ巻き込まれるのを抑制することができる。従って、接触点付近を囲む空間領域を含む、より広範囲の空間領域を不活性ガス雰囲気にすることができ、その結果、一層安定した測定を行うことができる。なお、網目構造はより細かい目にしたほうが、より高い効果が得られると考えられる。
【００２４】
また、この発明の、探針固定部材にガス流路としての穴を具えた電気的特性測定用装置において、好ましくは、ガス噴出ノズルと探針固定部材の穴との間のガス噴出領域であって、探針固定部材上に、噴出されるガスの勢いを弱めるための緩衝用部材が設けられているのがよい。
【００２５】
ガス噴出ノズルから噴出された不活性ガスは、一旦、緩衝用部材に衝突することによって散乱して噴出の勢いが抑えられる。このため、接触点付近の空間領域への外気の巻き込みを抑制することができ、従って、この空間領域の雰囲気を安定した測定ガス雰囲気として形成することができる。
【００２６】
また、緩衝用部材の形状は、探針固定部材の穴の上側を覆わないようにしてあればどのような形状にしてもよい。これは、この穴の上側から顕微鏡を用いて、測定試料である半導体素子を観察するためである。よって例えば、緩衝用部材の形状は、例えば板状であり、噴出するガスが板の表面に衝突するように設けてあるのがよい。また、この板状の緩衝用部材には、表面から裏面へ貫通する開口部が複数設けられているのがよい。これにより、緩衝用部材に衝突して勢いの弱くなった不活性ガスは、開口部から探針固定部材の穴へと流れて、その結果、半導体素子の測定領域付近は不活性ガス雰囲気になる。
【００２７】
また、緩衝用部材は、探針固定部材の穴の外側を囲うような、両端が開口している筒状であってもよい。上述した板状の緩衝用部材と同様に、この筒にも噴出されるガスを通すことのできる開口部が複数設けられているのがよい。また、筒の開口している端部の形状は、探針固定部材の穴と同様でもよいし、この穴よりも大きければ四角形など他の形状であってもよい。
【００２８】
また、緩衝用部材に設けられる複数の開口部において、各開口部は、噴出するガスがほとんど衝突せずに通り抜けてしまうことのないようにする。このため、例えば、直径が１ｍｍ程度の大きさの開口部が、２×２ｃｍ2 の板に５０個ぐらい、互いに等間隔に形成されている程度の密度で設けられているようにするのがよい。
【００２９】
また、半導体素子の測定端子に探針を接触させて、この半導体素子の電気的特性を測定するに当たり、ガス噴出ノズルから不活性ガスを噴出させ、緩衝用部材によって探針固定部材上に噴出される不活性ガスの勢いを噴出時の勢いよりも弱めて、測定端子および探針を不活性ガス雰囲気に曝しながら測定を行うのがよい。
【００３０】
これにより、ガス噴出ノズルから噴出された不活性ガスは、一旦、緩衝用部材に衝突することによって散乱して噴出の勢いが抑えられる。このため、接触点付近の空間領域への外気の巻き込みを抑制することができ、従って、この空間領域の雰囲気を安定した測定ガス雰囲気にして測定を行うことができる。このためリーク電流の発生を抑えられ、安定した測定を行うことができる。
【００３１】
また、不活性ガスとしては、窒素ガス、二酸化炭素ガスおよび希ガスの不活性ガス群から選ばれる１種類のガスもしくは２種類以上のガスを混合した混合ガスを用いるのがよい。
【００３２】
例えば、２種類以上の混合ガスとする場合、比重の異なるガスを２種類以上混合させれば、より広範囲の雰囲気を不活性のガス雰囲気にすることができる。このため、より安定した測定が期待できる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照してこの発明の実施の形態につき説明する。なお、各図は発明を理解できる程度に各構成成分の形状、大きさおよび配置関係を概略的に示してあるに過ぎず、したがってこの発明を図示例に限定するものではない。
【００３４】
＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態として、図１および図２を参照して、この発明の電気的特性測定用装置の好適な一例につき、説明する。図１（Ａ）は、この発明の電気的特性測定用装置の主要な部分の構造を概略的に示す図であり、断面の切り口を示している。また、図１（Ｂ）は、電気的特性測定用装置を構成するガス噴出ノズルのガスを噴出する端面の構造を概略的に示す図である。図２は、この実施の形態の電気的特性測定用装置のガス流路の説明に供する、探針固定部材の概略的な立体図である。
【００３５】
まず、図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して、この装置の構造につき説明する。
【００３６】
この発明の電気的特性測定用装置１０は、測定試料である半導体素子１９の測定端子と探針との接触点を少なくとも囲む空間領域の雰囲気を不活性ガス雰囲気にするための不活性ガス噴出部２１を具えている。
【００３７】
この電気的特性測定用装置１０は、表面に半導体素子１９を載置させる測定台１１と、半導体素子１９の測定端子に接触させる探針１３と、探針１３の接触端１３ａとは反対側の端部１３ｂを固定し、かつ測定台１１の上側に設けられている探針固定部材１５と、この探針固定部材１５を支持する支持部材１７とを具えている。
【００３８】
また、不活性ガス噴出部２１は、ガス供給管２１ａとガス噴出ノズル２１ｂと、この不活性ガス噴出部２１を支持部材１７に固定する固定具２１ｃとを具えている。そして、ガス噴出ノズル２１ｂと測定端子および探針１３間の接触点との間には、ガス噴出ノズル２１ｂからの不活性ガスをこの接触点を囲む空間領域へ送り込むガス流路が具えられている。このガス流路として、一般的には、この装置１０の構造上必然的に形成されている空隙や空間が用いられる。その他に、この実施の形態では、図２に示すように、探針固定部材１５に支持部材１７側から測定台１１側へ貫通する穴１５ｘをガス流路として形成してある（図２）。すなわち、この構成例では、探針固定部材１５をドーナツ型状とかリング状の部材としている。この部材１５を支持部材１７へ取り付けたとき、半導体素子１９の測定端子や探針１３が上方からこの穴１５ｘを介して見えるようにしておく。
【００３９】
ここで説明する構成例では、電気的特性測定用装置１０を半導体ウェハ上に形成された電子回路の電気的特性を効率よく試験するために、各電子回路の電極にプローブと呼ばれる探針を自動的に接触させて、探針に接続した外部の測定器による各電子回路の電気的試験を可能にするプローバと呼ばれる装置とする。
【００４０】
これにより、このプローバ１０は、測定台１１としてのプローバステージと、探針１３であるプローブと、探針固定部材１５としてのプローブカードと、支持部材１７であるプローバヘッドとを具えている（図１（Ａ））。
【００４１】
プローブカード１５には、少なくとも半導体素子１９の測定端子を含む測定領域が上方から見えるような大きさの穴１５ｘが形成されている。この穴１５ｘは主なるガス流路となって、ガス噴出ノズルから噴出する不活性ガスが、図中の矢印で示されているようにプローバヘッド１７側からプローバステージ１１側へと流れる（図２）。
【００４２】
この実施の形態で測定する半導体素子１９は、例えば、２０００×３００μｍ2 程度の大きさの大トランジスタで、半導体ウェハ上に形成された駆動電圧９００Ｖの高電圧駆動ＭＯＳトランジスタとする。そして、一度に測定する測定領域は４×４ｍｍ2 程度の大きさとする。図１では図を分かり易くするために、１つの半導体素子１９の２つの測定端子に接触させる２つのプローブ１３しか示していない。しかし、周知の通り、実際には、４０〜５０本のプローブが設けられていて、これらプローブは被測定素子集団（ＴＥＧ：Test element group）のそれぞれの素子の対応する測定端子に個別に接触している。この実施の形態では、プローブカード１５に形成されている穴１５ｘは、例えば直径１ｃｍの円形のものとする（図２）。
【００４３】
また、不活性ガス噴出部２１は、プローバヘッド１７の上側に固定具２１ｃによって固定されている。この固定具２１ｃによって、ガス供給管２１ａとガス噴出ノズル２１ｂとは接合されて連通し、ガス供給管２１ａからガス噴出ノズル２１ｂへガスが供給される。この場合、ガス噴出ノズル２１ｂは、ここでは、例えば、内部が中空の円柱形状とし、このノズル２１ｂの一端面２１ｂｘ側を固定具２１ｃによってガス供給管２１ａに固定する。そして、図１（Ｂ）に示しているように、ノズル２１ｂの他端面２１ｂｙの略中央にガス噴出口２３が設けられている。この例では、例えばガス噴出口２３の直径ｌを５ｍｍとし、ガス噴出ノズル２１ｂのガス噴出口２３が設けられている端面２１ｂｙの直径Ｌを２０ｍｍとする（図１（Ｂ））。また、ガス噴出ノズル２１ｂは、ガス噴出口２３から噴出する不活性ガスが、プローブカード１５に設けられた穴１５ｘがガス流路となって、この穴１５ｘを通って半導体素子１９の測定端子と探針１３（プローブ）との接触点を含む空間領域に導入されるような位置に固定されている（図１（Ａ））。
【００４４】
このため、ガス噴出ノズル２１ｂから噴出される不活性ガス２５は、プローブカード１５の穴１５ｘからプローバステージ１１側へ導入されて、プローブ１３の、半導体素子１９と接触している付近の空間領域の雰囲気を不活性ガス雰囲気にする。
【００４５】
次に、この実施の形態の電気的特性測定用装置１０を用いて、半導体素子１９の電気的特性を測定する。
【００４６】
この例では、例えば、測定試料１９である半導体素子として、駆動電圧が９００Ｖ程度の高電圧駆動ＭＯＳトランジスタを用いる。
【００４７】
測定試料１９をプローバステージ１１の上に設置して、真空チャックにより固定する。次に、プローブ１３の接触端１３ａを測定試料１９のドレイン電極、ゲート電極およびソース電極の３つの端子に、それぞれ接触させる。そして、ゲート電極およびソース電極には０Ｖの電圧を印加する。そして、ドレイン電極には０Ｖから１０００Ｖまでの電圧範囲で、徐々に高い電圧となるように印加させる。そして、ドレイン電極とソース電極との間に電流が１００μＡ流れたときのドレイン電極への印加電圧をドレイン耐圧とする。
【００４８】
この一連の測定動作を行っている間、ガス噴出ノズル２１ｂから不活性ガス２５を噴出させて、少なくとも測定端子とプローブとの接触点を含む周辺の雰囲気を不活性ガス雰囲気とする。この例では、不活性ガス２５として、例えば窒素ガスを用いる。
【００４９】
この結果、半導体素子１９とプローブ１３とが接触する周辺には、不活性ガスによる測定雰囲気が形成される。よって、９００Ｖ程度の高電圧を半導体素子１９に印加して、電気的特性を調べる場合に、測定雰囲気中にリーク電流の原因となる水分や塵埃が入り込むのを防ぐことができる。従って安定した測定が可能となる。
【００５０】
また、この実施の形態の測定用装置１０は、従来の装置にガス噴出部２１を設置しただけなので、コンパクトな構造である。また、この装置１０であれば、接触点周辺の雰囲気だけを不活性ガス雰囲気にすることができるため、それほど大量の不活性ガスを必要としない。よって、測定を安価に、しかもスピーディに行うことができる。
【００５１】
また、この実施の形態では、不活性ガス２５が噴出するガス噴出ノズル２１ｂの端面２１ｂｙの略中央にガス噴出口２３が設けられていたが、これに限らず、例えば、ガス噴出ノズルの端面に多数のガス噴出口が設けられていてもよい。また、例えば、端面が全面にわたり網目構造を有していてもよい。この場合、網目のひとつひとつがガス噴出口となる。
【００５２】
また、この実施の形態では、中心部に穴１５ｘが形成されたドーナツ型状の探針固定部材１５（プローブカード）を用い、穴１５ｘがガス流路となっていたが、これに限らず、例えば、探針１３（プローブ）が固定できるような形状であれば、図３に示すような探針固定部材１６であってもよい。図３は、この発明の電気的特性測定用装置の探針固定部材の形状の適用可能な一例である。なお、図３は、概略的な斜視図で示してある。探針固定部材１６は、第１部材１６ａと第２部材１６ｂとで構成されている。このような探針固定部材１６を用いれば、ガス噴出ノズルから半導体素子の測定端子と探針との接触点付近の空間領域へ通じるガス流路は、穴を設けなくても確保することができる。そして図中の矢印で示すように、ガス噴出ノズルから噴出する不活性ガスが接触点周辺の空間領域へと流れる（図３）。
【００５３】
＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態として、図４を参照して、ガス噴出部のガス噴出ノズルの形状が第１の実施の形態と異なる例につき説明する。図４（Ａ）は、第２の実施の形態の電気的特性測定用装置の主要な部分の構造を概略的に示す図であり、断面の切り口を示している。また、図４（Ｂ）は、この実施の形態の電気的特性測定用装置を構成するガス噴出ノズルの構造を概略的に示す斜視図である。
【００５４】
以下、第１の実施の形態と相違する点につき説明し、第１の実施の形態と同様の点についてはその詳細な説明を省略する。
【００５５】
この実施の形態の電気的特性測定用装置３０であるプローバは、第１の実施の形態の装置と同様に不活性ガス噴出部３１を具えている。そして、この装置３０の構造は、第１の実施の形態と同様、表面に半導体素子１９を載置させる測定台１１であるプローバステージと、半導体素子１９の測定端子に接触させる探針１３であるプローブと、プローブ１３の接触端１３ａとは反対側の端部１３ｂを固定し、かつプローバステージ１１の上側に半導体素子１９を覆うように設けられている探針固定部材１５であるプローブカードと、このプローブカード１５を支持する支持部材１７であるプローバヘッドとを具えている。そしてプローブカード１５には、プローバステージ１１上の半導体素子１９の測定端子を含む測定領域が露出する穴１５ｘが形成されている。また、ガス供給管３１ａと、内部が中空で円柱形状のガス噴出ノズル３１ｂと、固定具３１ｃとを具えたガス噴出部３１がプローバヘッド１７に設けられている。固定具３１ｃによって、ガス供給管３１ａとガス噴出ノズル３１ｂの一端面３１ｂｘ側とが接合され、かつガス噴出ノズル３１ｂから噴出されるガスが、ガス流路であるプローブカード１５の穴１５ｘに導入されるようにプローバヘッド１７に固定されている（図４（Ａ））。また、ガス噴出ノズル３１ｂの他端面３１ｂｙおよび側面３１ｂｚは網目構造を有している。そして、この網の目がガス噴出口３３となっている（図４（Ｂ））。
【００５６】
これにより、この実施の形態の装置３０のガス噴出ノズル３１ｂから噴出される不活性ガス２５が、プローブカード１５の穴１５ｘからプローバステージ１１側へ導入されることによって、プローブ１３の、半導体素子１９と接触している付近の空間領域を不活性ガス雰囲気にすることができる。また、ガス噴出口３３はガス噴出ノズル３１ｂの他端面３１ｂｙおよび側面３１ｂｚに多数形成されているため、より広範囲の領域を不活性ガス雰囲気にすることができる。また、ガス噴出ノズル３１ｂが網目構造であるために、測定を行っている間、半導体素子の測定端子とプローブとの接触点を囲む空間領域の雰囲気を不活性ガス雰囲気にするためのガス流量を、外気を巻き込むほどの勢いでガスを噴出して維持する必要はない。よって、ガスの噴出する勢いによって、水分や塵埃を含んだ外気が不活性ガス雰囲気中に巻き込まれるおそれを回避することができる。
【００５７】
従って、測定雰囲気中にあるリーク電流の原因の水分や塵埃を減少させることができ、半導体素子の電気的特性の測定をより安定して行うことができる。
【００５８】
また、この実施の形態のガス噴出ノズルは円柱形状であったが、形状はこれに限るものではない。例えば、ノズルの先端部分が半球のような形状を有していてこの表面に多数のガス噴出口が形成されているようなものでも良い。
【００５９】
また、この実施の形態の探針固定部材も、中心部に穴１５ｘが形成されたドーナツ型状の部材に限らず、図３に示されているような形状の探針固定部材１６としても良い。
【００６０】
＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態として、図５を参照して、ガス噴出ノズルと探針固定部材との穴との間のガス噴出領域であって、探針固定部材上に噴出されるガスの勢いを弱めるための緩衝用部材が設けられている例につき説明する。図５（Ａ）は、この実施の形態の電気的特性測定用装置の主要な部分の構造を概略的に示す図であり、断面の切り口を示している。また、図５（Ｂ）は、緩衝用部材の概略的な斜視図である。
【００６１】
以下、第１および第２の実施の形態と相違する点につき説明し、同様の点についてはその詳細な説明を省略する。
【００６２】
この実施の形態の電気的特性測定用装置４０であるプローバは、第１の実施の形態の装置と同様の不活性ガス噴出部２１を具えている。そして、その装置４０の構造は、第１の実施の形態と同様、表面に半導体素子１９を載置させる測定台１１であるプローバステージと、半導体素子１９の測定端子に接触させる探針１３であるプローブと、プローブ１３の接触端１３ａとは反対側の端部１３ｂを固定し、かつプローバステージ１１の上側に半導体素子１９を覆うように設けられている探針固定部材１５であるプローブカードと、このプローブカード１５を支持する支持部材１７であるプローバヘッドとを具えている。そしてプローブカード１５には、プローバステージ１１上の半導体素子１９の測定端子を含む測定領域が、上方から見える穴１５ｘが形成されている。この穴１５ｘは、ガス流路となる。また、ガス供給管２１ａと、内部が中空で円柱形状のガス噴出ノズル２１ｂと、固定具２１ｃとを具えたガス噴出部２１がプローバヘッド１７に設けられている。固定具２１ｃによって、ガス供給管２１ａとガス噴出ノズル２１ｂの一端面２１ｂｘ側とが接合され、かつガス噴出ノズル２１ｂから噴出されるガスがプローブカード１５の穴１５ｘに導入されるようにプローバヘッド１７に固定されている。そして、他端面２１ｂｙには、第１の実施の形態と同様にガス噴出口２３が設けられている（図５（Ａ））。
【００６３】
また、この実施の形態においては、ガス噴出ノズル２１ｂから噴出される不活性ガス２５の勢いを弱めるための緩衝用部材４１が設けてある。
【００６４】
緩衝用部材４１として、この実施の形態では、プローブカード１５の穴１５ｘの周囲を囲むような、両端（４１ａおよび４１ｂ）が開口している筒状の部材がプローブカード１５上に設けられるのがよい。この筒状部材４１の開口している一端４１ａが、プローブカード１５に接している。また、開口している端部（４１ａおよび４１ｂ）の形状はこの例では、四角形である。ここでは、横幅が２ｃｍで縦幅が２ｃｍの板に、直径１ｍｍの開口部４３が５０個程度、均等に形成されている板状部材４５が４つ組み合わされて、四角い筒状部材４１を構成している（図５（Ｂ））。筒状部材４１を構成している板状部材４５の材料は、例えばプラスチックとする。ガス噴出ノズル２１ｂから不活性ガス２５を噴出させると、この不活性ガス２５がプローブカード１５の穴１５ｘに入る前に、この筒状部材４１に一旦衝突する。これにより噴出する不活性ガス２５の勢いを抑えることができる。そして、筒状部材４１に形成されている複数の開口部４３を通り、プローブカード１５の穴１５ｘに、不活性ガスが導入される。これにより、プローブ１３の、半導体素子１９と接触している付近の領域を不活性ガス雰囲気にすることができる。
【００６５】
この実施の形態の電気的特性測定用装置４０を用いて、第１の実施の形態と同様にして駆動電圧が９００Ｖ程度の半導体素子１９の電気的特性を測定する。ガス噴出ノズル２１ｂから噴出される不活性ガス２５は、例えば窒素ガスとする。
【００６６】
この結果、半導体素子１９とプローブ１３とが接触する接触点周辺の空間領域に窒素ガスによる測定雰囲気が形成される。測定を行っている間、この接触点周辺の空間領域が窒素ガスによる測定雰囲気となるように、ガス噴出ノズル２１ｂから噴出する窒素ガスは、ある程度の流速で噴出されなければならない。ガスの流速が速すぎると水分や塵埃を含んだ外気が測定雰囲気中に巻き込まれるおそれがあるが、この実施の形態では、ガス噴出ノズル２１ｂから噴出した窒素ガス２５が、一旦緩衝用部材４１に衝突し、散乱することによって噴出の勢いを抑えることができる。そして、緩衝用部材４１には複数の開口部４３が設けてあり、窒素ガス２５はこの開口部４３を通ってプローブカード１５の穴１５ｘの中へ導入される。これにより、半導体素子１９とプローブ１３とが接触する付近の領域を安定した窒素ガス雰囲気にすることができる。従って、半導体素子１９と接触するプローブ１３に高電圧を印加しても、リーク電流の発生を抑えることができる。このため、安定した測定が可能となる。
【００６７】
また、この実施の形態の測定用装置４０は、従来の装置にガス噴出部２１と緩衝用部材４１とを設置しただけなので、コンパクトである。また、この装置４０であれば、半導体素子の測定端子とプローブ１３との接触点周辺を囲む空間領域の雰囲気だけを不活性ガス雰囲気にすることができるため、それほど大量の不活性ガスを必要としない。よって、測定を安価に、しかもスピーディに行うことができる。
【００６８】
また、この実施の形態において、緩衝用部材として開口している端面の形状が四角形の筒状部材が用いられているが、これに限らず、両端が開口している円筒形の部材でもよい。また、プローブカードの穴の上側を塞ぐことなく、ガス噴出ノズルと穴との間に、不活性ガスの勢いを弱め、かつプローブカードの穴の中へ不活性ガスを導入することのできる部材であれば、どのような形状を有していてもよい。例えば、複数の開口部を有する板状部材でもよい。例えば、この板状部材を、噴出する不活性ガスを遮蔽するような位置に設置する。これにより、噴出する不活性ガスは板状部材に衝突および散乱した後、開口部からプローブカードの穴の中へ導入する。よって、半導体素子の測定端子とプローブとの接触点周辺の空間領域を好ましい不活性ガス雰囲気にすることができる。
【００６９】
また、第１、第２および第３の実施の形態において、ガス噴出ノズルから噴出させる不活性ガスとして窒素ガスを用いているが、これに限らず、ＡｒガスやＣＯ2 ガス等のほかの不活性ガスを用いてもよいし、これらの混合ガスを用いてもよい。
【００７０】
また、上述した実施の形態において、プローブが２つの例を挙げたが、これに限らず、プローブは必要に応じた数設けることができる。
【００７１】
また、これらの実施の形態において、駆動電圧が９００Ｖの高電圧駆動ＭＯＳトランジスタの測定を行っているが、これに限らず、他の半導体素子のジャンクション耐圧や絶縁膜耐圧など、他の電気的特性の測定を行ってもよい。
【００７２】
また、この発明の電気的特性測定用装置を用いて測定される半導体素子は、高電圧駆動の素子に限らず、駆動電圧が７００Ｖ以下の素子においても同様の効果が得られる。
【００７３】
【発明の効果】
上述した説明から明らかなように、この発明の電気的特性測定用装置によれば、半導体素子の測定端子と探針との接触点を少なくとも囲む空間領域の雰囲気を不活性ガス雰囲気にするための不活性ガス噴出部を具えている。
【００７４】
これにより、接触点周辺の空間領域には不活性ガスによる測定雰囲気が形成されるために、測定雰囲気中の水分や塵埃が原因であるリーク電流の発生を抑制することができる。従って正確な測定を行うことができる。また、従来からある測定用装置に不活性ガス噴出部を取り付けるだけでよいため、よりコンパクトな装置の構造にすることができる。また、大量の不活性ガスを必要とはしないため、半導体素子の電気的特性の測定を、安価にしかもスピーディに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は、第１の実施の形態の電気的特性測定用装置の主要な部分の構造を概略的に示す断面図であり、（Ｂ）は、ガス噴出ノズルの端面の構造を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の電気的特性測定用装置を構成する探針固定部材の形状の説明に供する立体図である。
【図３】探針固定部材のひとつの適用例を示す概略的な斜視図である。
【図４】（Ａ）は、第２の実施の形態の電気的特性測定用装置の部分的な構造を概略的に示す断面図であり、（Ｂ）は、ガス噴出ノズルの斜視図である。
【図５】（Ａ）は、第３の実施の形態の電気的特性測定用装置の部分的な構造を概略的に示す断面図であり、（Ｂ）は、緩衝用部材の概略的な斜視図である。
【図６】従来の電気的特性測定用装置の部分的な構造を示す概略図である。
【符号の説明】
１０，３０，４０，１００：電気的特性測定用装置（プローバ）
１１，１１０：測定台（プローバステージ）
１３，１３０：探針（プローブ）
１３ａ，１３０ａ：接触端
１３ｂ，１３０ｂ：反対側の端部
１５，１６，１５０：探針固定部材（プローブカード）
１５ｘ：穴（ガス流路）
１６ａ：第１部材
１６ｂ：第２部材
１７，１７０：支持部材（プローバヘッド）
１９，１９０：半導体素子（高電圧駆動ＭＯＳトランジスタ、測定試料）
２１，３１：不活性ガス噴出部
２１ａ，３１ａ：ガス供給管
２１ｂ，３１ｂ：ガス噴出ノズル
２１ｂｘ，３１ｂｘ：一端面
２１ｂｙ，３１ｂｙ：他端面
２１ｃ，３１ｃ：固定具
２３，３３：ガス噴出口
２５：不活性ガス（窒素ガス）
３１ｂｚ：側面
４１：緩衝用部材（筒状部材）
４１ａ：一端
４１ｂ：端部
４３：開口部
４５：板状部材
【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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