JP2000164648A

JP2000164648A - 電気的特性測定用装置および電気的特性測定方法

Info

Publication number: JP2000164648A
Application number: JP10334319A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Honda; 一行本多; Teruhisa Fukuda; 照久福田
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd; Miyazaki Oki Electric Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd; Miyazaki Oki Electric Co Ltd
Priority date: 1998-11-25
Filing date: 1998-11-25
Publication date: 2000-06-16
Anticipated expiration: 2018-11-25
Also published as: JP3979737B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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装置
で、よりコンパクトな装置および測定方法。【解決手段】半導体素子１９の測定端子と探針１３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。

Description

【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１
９０（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１
３０ａ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１５
０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、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、半導体素子の端子と探針との
接触点を少なくとも囲む空間領域を、水分や塵埃を含ん
だ外気ではなく不活性の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２
１ｂ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１５
ｘ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、２０００×３００μｍ ² 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１
５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２１
ａ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１５
ｘ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２
５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１
５ｘ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１
６ｂ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３
０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３
１ｂの一端面３１ｂｘ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、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３１ｂ
ｚ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３
１ｂｚ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１
６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４
０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２
１ｂ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（４
１ａ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１
５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１
５ｘ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４
０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２
５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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福田照久宮崎県宮崎郡清武町大字木原727番地宮崎沖電気株式会社内Ｆターム(参考） 2G003 AA02 AC08 AG03 AH00 AH05 4M106 AA02 AB01 BA01 BA14 CA70 DD22 DD30

Claims

【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、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２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４】請求項２または請求項３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４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６】請求項４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７】請求項４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８】請求項３〜７のうち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９】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、前記測定端子および前記探針を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１０】請求項９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。