JP2014219273A - 電流印加方法および電流印加装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この特許文献1の技術によると、当接部材の接触部は、半導体に当接すると凹みの内周縁を支承点にしてシーソーのように揺動する。そして、揺動時には、当接部材の接触部の中央部寄り部分の変形によって接触圧力の変動が緩和され、半導体の表面のプローブピン当接部位に多少の凹凸やうねりがあっても、当接部材の多数の接触部と半導体の表面との接触状態が揃って安定するとされている。
これにより、電流印加装置の第2電極が第2電流通電部に接触する前に、第1電極を第1電流通電部に接触させ、半導体内の第1電流通電部および第2電流通電部から残留電気を除去することができる。そのため、第2電極を半導体の第2電流通電部と接触させた瞬間には、半導体内の第2電流通電部に残留電気が無く、半導体の中で最も低い耐電圧の部位であるゲート−エミッタ間に電圧が発生しない。したがって、半導体内の残留電気に起因する半導体の破壊を防止することができる。
これにより、第2電極を第2電流通電部から離間した後も、第1電極が第1電流通電部から離間せず、半導体内の第1電流通電部および第2電流通電部から残留電気を最後に除去できる。したがって、電流印加後の半導体内に残留電気が残留することを抑制できる。
図1は、本発明の実施形態に係る電流印加装置としてのプローブ装置1の概略構成を示す斜視図であり、図1(a)が分解図であり、図1(b)が全体図である。図2は、本実施形態に係るプローブ装置1の図1(b)のAA断面図である。図1(b)のAA断面は、プローブ装置1の断面構成を分かり易くするために途中で断面位置を変更している。
図1に示されたプローブ装置1は、400〜2000Aの大電流のスイッチングに用いられるパワー半導体(IGBT,MOS,ダイオードなど)100を検査するための半導体検査装置に適用され、パワー半導体100に圧接して大電流を印加する。
接触体2は、接触部21の隣に、位置決め棒71が挿通されるためにその厚み方向に貫通する1つの位置決め用孔22を有する。
接触体2は、位置決め用孔22とは接触部21に対して反対側に、第1信号ピン32および第2信号ピン33の各々が挿通されるためにその厚み方向に貫通する2つの第1信号ピン用孔23および第2信号ピン用孔24を有する。
接触部21は、パワー半導体100の表面100fと面接触する表面21fを有する。表面21fは、パワー半導体100の表層の表面電極層のみに差し込まれる複数の微小突起25を有する。接触部21は、複数の微小突起25を有しても、表面21fが複数の微小突起25に比して広大な平坦面となっている。
複数の微小突起25は、パワー半導体100の表面電極層の層厚である約10μmよりも小さく、かつ、表面電極層の表面に形成された酸化膜の膜厚である約0.1μmよりも大きな高さに電鋳によって形成される。
押圧ピン31は、ケース34から突出させた先端31tによって接触体2の背面2bと接触し、その接触位置が移動可能である。押圧ピン31は、接触体2の背面2bに平面方向に等間隔に配列され、接触体2の複数の区分の各々に押圧力Fを付与する。
押圧ピン31は、ケース34から突出させた後端31bによって基体6の押圧ピン用電極61の表面61fと接触し、基体6の押圧ピン用電極61から第2電流が流入可能である。
第1信号ピン32は、パワー半導体100のエミッタに対する第1電流をパワー半導体100に入力する。
第1信号ピン32は、ケース34から突出させた先端32tによってパワー半導体100の表面100fと接触し、その接触位置が移動可能である。
第1信号ピン32は、ケース34から突出させた後端32bによって基体6の第1信号ピン用電極62の表面62fと接触し、基体6の第1信号ピン用電極62の第1電流である電気信号を受け渡し可能である。
第2信号ピン33は、パワー半導体100のゲートに対するパワー半導体100のオンオフを制御する制御信号をパワー半導体100に入力する。
第2信号ピン33は、ケース34から突出させた先端33tによってパワー半導体100の表面100fと接触し、その接触位置が移動可能である。
第2信号ピン33は、ケース34から突出させた後端33bによって基体6の第2信号ピン用電極63の表面63fと接触し、基体6の第2信号ピン用電極63の電気信号を受け渡し可能である。
複数の押圧ピン31、第1信号ピン32および第2信号ピン33は、ケース34を2分割した一方のケース部材34a上で、各ピン31,32,33のバネ部31c,32c,33cを各孔341,342,343のバネ部用の空洞部に収容することでケース部材34aに配置され、その後に2つのケース部材34a,34bを合わせて一体化させることで、押圧体アッセンブリ3を構成する。
ケース34は、先端側の表面に、接触体2の外周をガイドするためにパワー半導体100側に突出する環状凸部34cを有する。環状凸部34cは、内側に接触体2を収容でき、内周面が接触体2の移動を緩やかに規制する。
ケース34は、外周面にねじ部34dを有する。
絶縁プレート4は、中央に開口41を有する。絶縁プレート4は、接触体2の接触部21の周りに露出した表面2fを覆う一方、開口41を通過させて接触体2の接触部21をパワー半導体100側に突出させる。
絶縁プレート4は、開口41の隣に、第1信号ピン32および第2信号ピン33の各々が挿通される第1信号ピン用孔42および第2信号ピン用孔43を有する。
押圧ピン用電極61は、複数の押圧ピン31の後端31bが突出した範囲に形成され、第2電流の電流供給源64に接続される。押圧ピン用電極61の表面61fは、平滑に形成され、プローブ装置1が組み付けられると、複数の押圧ピン31の後端31bに接触する。
第1信号ピン用電極62は、第1信号ピン32の後端32bが突出した位置に形成され、第1電流を供給すると共に接地部65aにつながり接地された第1信号回路65に接続される。第1信号ピン用電極62の表面62fは、平滑に形成され、プローブ装置1が組み付けられると、第1信号ピン32の後端32bに接触する。
第2信号ピン用電極63は、第2信号ピン33の後端33bが突出した位置に形成され、制御信号を供給する第2信号回路66に接続される。第2信号ピン用電極63の表面63fは、平滑に形成され、プローブ装置1が組み付けられると、第2信号ピン33の後端33bに接触する。
押圧ピン用電極61、第1信号ピン用電極62および第2信号ピン用電極63の各々は、互いに導通しないように基体6の内部において絶縁部材67を介在させて分断してある。
図3は、本実施形態に係るパワー半導体100を示す図であり、図3(a)が上面図であり、図3(b)が図3(a)のBB断面図である。
パワー半導体100は、400〜2000Aの大電流のスイッチングに用いられるIGBT,MOS,ダイオードなどである。パワー半導体100は、図示しない載置台上に配置される。載置台は、図示しないシリンダに接続されており、シリンダが載置台上のパワー半導体100をプローブ装置1に押し付ける。
接触体用接触領域101は、接触体2の接触部21が接触する範囲に形成され、パワー半導体100のエミッタとなり、プローブ装置1から第2電流を入力される。
第1信号ピン用接触領域102は、第1信号ピン32が接触する範囲に形成され、パワー半導体100のエミッタとなり、プローブ装置1から第1電流を入力される。
第2信号ピン用接触領域103は、第2信号ピン33が接触する範囲に形成され、パワー半導体100のゲートとなり、プローブ装置1から制御信号を入力される。
表面メッキ層110は、金層111、ニッケル層112およびアルミ層113から構成される。金層111およびニッケル層112は、ポリイミドを用いた絶縁体150で絶縁され、接触体用接触領域101と第1信号ピン用接触領域102とが隔離される。一方、アルミ層113は、ポリイミドを用いた絶縁体150で絶縁されず、接触体用接触領域101と第1信号ピン用接触領域102とが電気的に接続(導通)される。
半導体層120は、シリコン層である。半導体層120は、表面側にエミッタ121とゲート122とを含み、裏面側にコレクタ123を含む。
裏面メッキ層130は、金層131、ニッケル層132およびアルミ層133から構成される。裏面メッキ層130は、ポリイミドを用いた絶縁体を有しない。
図4は、本実施形態に係るプローブ装置1を用いた半導体検査の工程図である。
図5は、本実施形態に係るプローブ装置1を用いた半導体検査の各工程での状態図1であり、図5(a)が待機状態図であり、図5(b)が第1信号ピン32とパワー半導体100との接触状態図であり、図5(c)が第2信号ピン33とパワー半導体100との接触状態図であり、図5(d)が接触体2とパワー半導体100との接触状態図である。
図6は、本実施形態に係るプローブ装置1を用いた半導体検査の各工程での状態図2であり、図6(a)が接触体2とパワー半導体100との離間状態図であり、図6(b)が第2信号ピン33とパワー半導体100との離間状態図であり、図6(c)が第1信号ピン32とパワー半導体100との離間状態図である。
パワー半導体100を載置した載置台は、検査が開始されると、まず、シリンダによってプローブ装置1の方向に前進する。
図5(b)に示すように、ステップS1では、載置台の前進に伴い第1信号ピン32の先端32tがパワー半導体100の第1信号ピン用接触領域102に接触する(第1信号ピン接触工程)。
第1信号ピン32は、後端32bを基体6の第1信号ピン用電極62の表面62fに接触させ、第1信号回路65と導通される。第1信号回路65は、接地部65aにつながって接地されている。このため、第1信号ピン32の先端32tがパワー半導体100の第1信号ピン用接触領域102に接触すると、第1信号ピン用接触領域102に残留している残留電気は、第1信号回路65の接地部65aへ流れて除去される。また、第1信号ピン用接触領域102は、接触体用接触領域101と表面メッキ層110におけるアルミ層113によって電気的に接続されているため、接触体用接触領域101に残留している残留電気も、第1信号回路65の接地部65aへ流れて除去される。
第2信号ピン33は、後端33bを基体6の第2信号ピン用電極63の表面63fに接触させ、第2信号回路66と導通される。第2信号回路66は、制御信号を印加するものであり、接地されていない。このため、第2信号ピン33が第1信号ピン32と同時または先にパワー半導体100に接触すると、第1信号ピン32を利用した接触体用接触領域101に残留している残留電気の除去に弊害が生じるおそれがある。そこで、第2信号ピン33の先端33tを第1信号ピン32の先端32tよりも突出させず、第2信号ピン33の先端33tが第1信号ピン32の先端32tよりも後にパワー半導体100に接触するようにしている。また、第2信号ピン33が接触体2の接触部21の表面21fよりも先にパワー半導体100に接触すると、第2信号ピン33のパワー半導体100への接触圧を考慮して接触体2の接触部21の表面21fを最後にパワー半導体100へ接触させることができ、接触体2の接触部21の表面21fがパワー半導体100の表面100fに対して平行度を調整し易い。
特に、接触体2は、背面2b全体が複数の押圧ピン31に押圧される一部材であり、複数の押圧ピン31の挙動が反映されて俊敏に揺動し、パワー半導体100の表面100fとの平行度が調整される。
このとき、載置台は、シリンダによってプローブ装置1に押し付けられる際の横ずれ、捻れおよび振動などが生じる場合がある。これに対し、複数の押圧ピン31は、先端31tが半球形状のため摩擦抵抗が小さいため、載置台に生じる横ずれ、捻れおよび振動などを、接触体2の背面2bに接触する先端31tの接触位置のずれで吸収することができる。これにより、接触体2のパワー半導体100の表面に対する接触状態は、横ずれ、捻れおよび振動などの影響を受けず、複数の微小突起25が接触体2の位置ずれを要因としてパワー半導体100の表面を削ることはない。
図6(a)に示すように、ステップS5では、載置台の後退に伴い接触体2の接触部21の表面21fがパワー半導体100の接触体用接触領域101から離間する(接触体離間工程)。
第2信号ピン33は、後端33bを基体6の第2信号ピン用電極63の表面63fから離間し、第2信号回路66と非導通となる。第2信号回路66は、制御信号を印加するものであり、接地されていない。このため、第2信号ピン33が第1信号ピン32と同時または後にパワー半導体100から離間すると、第1信号ピン32を利用した接触体用接触領域101に残留している残留電気の除去に弊害が生じるおそれがある。そこで、第2信号ピン33の先端33tを第1信号ピン32の先端32tよりも突出させず、第2信号ピン33の先端33tが第1信号ピン32の先端32tよりも先にパワー半導体100から離間するようにしている。また、第2信号ピン33の先端33tが接触体2の接触部21の表面21fよりも後にパワー半導体100から離間すると、接触体2を先にパワー半導体100から離間することができ、第2信号ピン33が離間する際の衝撃や接触圧の変更の影響を受けないため、接触体2の複数の微小突起25はパワー半導体10の表面を損傷させない。
第1信号ピン32は、後端32bを基体6の第1信号ピン用電極62の表面62fから離間し、第1信号回路65と非導通となる。第1信号回路65は、接地されている。このため、第1信号ピン32の先端32tがパワー半導体100の第1信号ピン用接触領域102から最後に離間すると、検査において第1信号ピン用接触領域102および当該第1信号ピン用接触領域102に電気的に接続される接触体用接触領域101に残留している残留電気は、第1信号回路65の接地部65aへ流れて最後に除去できる。
そして、プローブ装置1は、待機状態に戻る。
これにより、プローブ装置1の接触体2の接触部21が接触体用接触領域101に接触する前に、第1信号ピン32を第1信号ピン用接触領域102に接触させ、パワー半導体100内の第1信号ピン用接触領域102および接触体用接触領域101から残留電気を除去することができる。そのため、接触体2の接触部21をパワー半導体100の接触体用接触領域101と接触させた瞬間には、パワー半導体100内の接触体用接触領域101に残留電気が無く、パワー半導体100の中で最も低い耐電圧の部位であるゲート122−エミッタ121間に電圧が発生しない。したがって、パワー半導体100内の残留電気に起因するパワー半導体100の破壊を防止することができる。
これにより、接触体2の接触部21を接触体用接触領域101から離間した後も、第1信号ピン32が第1信号ピン用接触領域102から離間せず、パワー半導体100内の第1信号ピン用接触領域102および接触体用接触領域101から残留電気を最後に除去できる。したがって、電流印加後のパワー半導体100内に残留電気が残留することを抑制できる。
21…接触部(第2電極)
32…第1信号ピン(第1電極)
100…パワー半導体(半導体)
101…接触体用接触領域(第2電流通電部)
102…第1信号ピン用接触領域(第1電流通電部)
Claims (4)
- 第1電流を通電する第1電流通電部と、前記第1電流通電部と電気的に接続されかつ第2電流を通電する第2電流通電部と、を有する半導体に電流を印加する電流印加方法であって、
電流印加装置の第1電極を前記第1電流通電部に接触させ、前記第1電流通電部および前記第2電流通電部に残留している残留電気を除去する残留電気除去工程と、
前記残留電気除去工程の後に、前記電流印加装置の第2電極を前記第2電流通電部に接触させ、前記第1電流および前記第2電流を通電する主電流通電工程と、を含むことを特徴とする電流印加方法。 - 前記主電流通電工程の後に、前記第2電極を前記第2電流通電部から離間させる第2電極離間工程と、
前記第2電極離間工程の後に、前記第1電極を前記第1電流通電部から離間させる第1電極離間工程と、を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の電流印加方法。 - 半導体に電流を印加する電流印加装置であって、
前記半導体の第1電流通電部に接触する第1電極と、
前記第1電流通電部と電気的に接続された前記半導体の第2電流通電部に接触する第2電極と、を有し、
前記第1電極は、前記第2電極よりも先に前記半導体に接触することを特徴とする電流印加装置。 - 前記第1電極は、前記第2電極よりも後に前記半導体から離間することを特徴とする請求項3に記載の電流印加装置。
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