JP6686825B2 - 評価装置、半導体装置の評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば半導体ウエハ又は半導体ウエハを個片化して得られるチップの電気的特性の評価に用いられる評価装置と、その評価装置を用いた半導体装置の評価方法に関する。

ウエハ又はチップなどの半導体装置の電気的特性を評価する際、真空吸着等により半導体装置の下面をチャックステージの表面に接触して固定した後に、半導体装置の上面の一部に設けた電極にプローブを接触させ電気的な入出力を行う。半導体装置の縦方向に大きな電流を流す縦型構造の半導体装置の検査においては、チャックステージの表面が電極となる。そして、プローブを多ピン化することで大電流および高電圧印加の要求に応えている。

チップ状態の縦型構造の半導体装置の評価中に、例えば、半導体装置の上面の電極と、チャックステージと同電位の領域との間に部分放電現象が生じて、半導体装置にダメージを与えることがある。このような部分放電を抑制することは重要である。部分放電の発生を見逃して、部分放電の生じた半導体装置が良品としてそのまま後工程に流出した場合、後工程にて部分放電があったことを抽出することは非常に困難であるため、部分放電を抑制できる措置を施すことが望ましい。

特許文献１〜３には、部分放電を抑制する技術が開示されている。

特開２００３−１３０８８９号公報 特開２００１−５１０１１号公報 特開２０１０−１０３０６号公報

特許文献１には、絶縁性の液体中で半導体装置を評価することで放電を防止することが開示されている。しかし、このような方法を実現するためには高価な評価装置が必要である。さらに、液体中での評価のため評価に要する時間が増大し低コスト化に向かないといった問題点もあった。また、被測定物がウエハテスト又はチップテストにおける半導体素子である場合、評価後に被測定物から絶縁性の液体を完全に除去する必要もあり、その適用は困難であった。

特許文献２には、シリコーンラバーを半導体チップの終端部分に押し当てて検査を実施し、放電を防止することが開示されている。しかしながら、特許文献２では終端部分の領域全面にシリコーンラバーを押し当てているため、評価の際にかみ込んだ異物又はシリコーンラバー痕であるゴム痕が半導体チップ表面に転写され、後工程で不具合となる問題があった。

特許文献３には、特許文献２と同様に絶縁部材を被測定物であるウエハに押し当てて、放電を防止することが開示されている。上述のように、評価の際にかみ込んだ異物又はゴム痕がウエハの表面に転写され、後工程で不具合となる問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、半導体装置の電気的特性の評価の際、部分放電の発生を抑制しつつ、半導体装置の表面への異物又はゴム痕の転写を抑制できる利便性の高い評価装置と半導体装置の評価方法を提供することを目的とする。

本願の発明に係る評価装置は、絶縁板と、該絶縁板に固定された複数のプローブと、該絶縁板に着脱可能に接続された接続部分と、該接続部分につながる先端部分とを有し、該接続部分よりも該先端部分が細く形成された絶縁部と、該絶縁部を複数組み合わせて平面視で該複数のプローブを囲むように形成された絶縁物と、該複数のプローブに電流を流して被測定物の電気的特性を評価する評価部と、を備え、該絶縁板の下面に該絶縁物の嵌合のための溝部が設けられ、該溝部の一部に該絶縁物が嵌合した結果、該絶縁物が嵌合していない該溝部は予備溝部となっていることを特徴とする。

本願の発明に係る半導体装置の評価方法は、半導体装置の活性領域に、絶縁板に固定された複数のプローブを接触させるとともに、該半導体装置の該活性領域を囲む部分である終端領域の一部に、該絶縁板に着脱可能に接続され該複数のプローブを囲む絶縁物を直接又は保護部材を介して接触させながら、該複数のプローブに電流を流して該半導体装置の電気的特性を評価し、該絶縁板の下面に該絶縁物の嵌合のための溝部が設けられ、該溝部の一部に該絶縁物が嵌合した結果、該絶縁物が嵌合していない該溝部は予備溝部となっていることを特徴とする。

本発明によれば、絶縁物の先端部分を細くすることで半導体装置の終端領域の一部に絶縁物を接触させるので、半導体装置の電気的特性の評価の際、部分放電の発生を抑制しつつ、半導体装置の表面への異物又はゴム痕の転写を抑制できる。また、絶縁物を複数の絶縁部で構成したので利便性が高い。

実施の形態１に係る評価装置の構成概略図である。 半導体装置の平面図である。 プローブの正面図である。 絶縁物等の底面図である。 半導体装置の評価方法を示す図である。 変形例に係る絶縁物等の底面図である。 実施の形態２に係る絶縁物等の底面図である。 実施の形態３に係る評価装置の断面図である。 実施の形態４に係る絶縁部等の断面図である。 絶縁部の底面図である。 実施の形態５に係る評価装置の断面図である。 絶縁物の底面図である。 絶縁板と絶縁物の平面図である。

本発明の実施の形態に係る評価装置と半導体装置の評価方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る評価装置の構成概略図である。チャックステージ３は半導体装置５を真空吸着する台座である。半導体装置５の保持手段は真空吸着に限るものではなく、静電吸着等でもよい。図１では１つの半導体装置５を示しているが、複数の半導体装置をチャックステージ３の上にのせてもよい。チャックステージ３の表面は、チャックステージの側面に設けた接続部８Ｂと、接続部８Ｂに取り付けられた信号線６ｂを介して、評価部４に電気的に接続されている。

半導体装置５は、半導体装置５の縦方向、つまり面外方向に大きな電流を流す縦型構造を有している。半導体装置５の上面には電極パッド１８が形成されており、半導体装置５の下面にも電極が形成されている。半導体装置５の中央部は活性領域であり、その外側が終端領域２０である。

図２は半導体装置５の平面図である。半導体装置５は、特に限定されないが例えば縦型のＩＧＢＴである。半導体装置５は、終端領域２０と活性領域１９に分けられる。終端領域２０は、半導体装置５の耐圧を保持するために、半導体装置５の外周部分に設けられるものである。活性領域１９は終端領域２０に囲まれた領域である。活性領域１９に、所望の素子、つまりここでは縦型のＩＧＢＴが形成される。活性領域１９の表面には外部との電気的な入出力のために電極パッド１８が設けられる。電極パッド１８は、導電性を有した材料である例えばアルミニウムによって作製される。縦型のＩＧＢＴにおいては、半導体装置５の上面にエミッタ電極とゲート電極を形成し、下面にコレクタ電極を設けるが、各電極の位置及び個数はこれに限るものではない。

図１の説明に戻る。チャックステージ３の上方には絶縁板１６が設けられている。絶縁板１６にはソケットを介して複数のプローブ１０が固定されている。複数のプローブ１０は絶縁板１６の下面側に設けられる。絶縁板１６の上面には複数のプローブ１０に電気的に接続された接続部８Ａが設けられている。接続部８Ａと複数のプローブ１０は、例えば絶縁板１６の上面に設けた金属板等の配線により接続する。複数のプローブ１０は、接続部８Ａと信号線６ａとを通じて、評価部４に電気的に接続されている。プローブ１０は例えば５Ａ以上の大電流を印加することを想定して複数個設置されている。各プローブ１０に加わる電流密度が略一致するように、接続部８Ａからチャックステージ３の側面に設けた接続部８Ｂまでの距離が、どのプローブ１０を介しても略一致する位置に接続部８Ａ、８Ｂを設けるのがよい。つまり、プローブ１０を介して、接続部８Ａと接続部８Ｂが対向することが望ましい。

絶縁板１６はアーム９により任意の方向へ移動可能となっている。これにより、絶縁板１６に固定されたプローブ１０をチャックステージ３上に載置された半導体装置５の電極パッド１８に接触させることが可能となっている。ここでは、１つのアーム９で絶縁板１６を保持する構成としたが、複数のアームにてより安定的に絶縁板１６を保持してもよい。また、アーム９で絶縁板１６を移動するのではなく、半導体装置５、つまりはチャックステージ３を移動させてもよい。

図３は、プローブ１０の動作を示す図である。プローブ１０は、基台として形成され絶縁板１６又は絶縁板１６に設けられたソケットと接続する基体設置部１４、半導体装置５の表面に設けられた電極パッド１８と機械的かつ電気的に接触するコンタクト部１１を有した先端部１２、基体設置部１４の内部に組み込まれたスプリング等のばね部材によりｚ方向に伸縮が可能な押し込み部１３、先端部１２と電気的に通じて外部への出力端となる電気的接続部１５を備える。プローブ１０は導電性を有する材料で形成する。プローブ１０は、例えば銅、タングステン又はレニウムタングステンといった金属材料により作製されるがこれらに限るものではない。導電性向上又は耐久性向上等の観点から、コンタクト部１１に例えば金、パラジウム、タンタル、又はプラチナ等を被覆してもよい。

プローブ１０が、図３のＡに示す初期状態から電極パッド１８に向けてｚ負方向に下降すると、まず、電極パッド１８とコンタクト部１１が接触する。図３のＢには、電極パッド１８とコンタクト部１１が接触したことが示されている。その後、プローブ１０をさらに下降させると、押し込み部１３が基体設置部１４内にばね部材を介して押し込まれ、コンタクト部１１と電極パッド１８との接触を確実なものにする。押し込み部１３が縮んだ状態が図３のＣに示されている。

押し込み部１３をｚ方向に伸縮させる基体設置部１４内部のばね部材は外部に設けてもよい。プローブ１０の代わりに、積層プローブ又はワイヤープローブ等のＺ軸方向に伸縮性を有したプローブを採用してもよい。また、上記のようなスプリング式のプローブ１０に限らず、カンチレバー式のコンタクトプローブを採用してもよい。

図１の説明に戻る。絶縁板１６の下面には絶縁物７が固定されている。絶縁物７は、半導体装置の評価時に半導体装置５の活性領域１９を取り囲むように絶縁板１６に設置される。図１では、絶縁物７が複数のプローブ１０を囲むことが示されている。絶縁物７は、絶縁性を有した弾性体で作製される。絶縁物７の材料は例えばシリコーンゴムである。絶縁物７の材料をシリコーンゴムとした場合、成型加工により複数の絶縁物７を簡単に作成できるので低コストである。なお、例えば２００℃程度の高温で半導体装置５を評価することもあるので、絶縁物７はそのような温度での使用に耐えうる材質であることが望ましい。

図４は、絶縁板１６、絶縁物７、及び複数のプローブ１０の底面図である。絶縁物７は、複数の絶縁部４０、４２、４４、４６を組み合わせたものである。複数の絶縁部４０、４２、４４、４６のうち隣接する２つの絶縁部同士が面接触したことで、環状の１つの絶縁物７が構成されている。例えば絶縁部４０と絶縁部４６は隣接部２９においてすきまなく面接触している。他の隣接する２つの絶縁部についても隣接部２９と同様に面接触する。絶縁物７は、ソケット１７に固定された複数のプローブ１０を囲んでいる。評価対象となる半導体装置５の外形が正方形の場合、４つの絶縁部４０、４２、４４、４６の長手方向の長さは等しく、これらが平面視で正方形の絶縁物７を構成する。

絶縁部４０は、下面２３ａと斜面２３ｂを有している。絶縁部４２は下面２４ａと斜面２４ｂを有している。絶縁部４４は下面２５ａと斜面２５ｂを有している。絶縁部４６は下面２６ａと斜面２６ｂを有している。下面２３ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａはｘｙ平面と平行な面である。斜面２３ｂ、２４ｂ、２５ｂ、２６ｂはそれぞれ下面２３ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａとつながり、ｘｙ平面に対して斜めになっている。

絶縁板１６の下面には複数の溝部２８が設けられている。この溝部２８は、ｘ方向とｙ方向のそれぞれの方向に直線的に伸びる。絶縁物７は溝部２８に嵌合することで絶縁板１６に固定されている。この場合、絶縁物７が嵌合されていない溝部２８が存在することになるが、それらは予備溝部となる。予備溝部は、絶縁物の形状を変更する際に絶縁物を嵌合させるために設けられる。予備溝部はｘ方向に複数設けｙ方向に複数設けることが好ましい。

図５は、図４のＡ−Ａ線における断面図である。図５には、評価対象となる半導体装置５とその下のチャックステージ３も示されている。絶縁板１６に複数のソケット１７が固定され、それらのソケット１７のそれぞれにプローブ１０が装着される。半導体装置５の電気的特性を評価する際には、半導体装置５の活性領域１９に設けられた電極パッド１８に複数のプローブ１０を接触させる。

絶縁部４０は、接続部分３３と先端部分２３を有している。接続部分３３の上部には突起である嵌合部２７が設けられている。この嵌合部２７が絶縁板１６の溝部２８に嵌合することで、絶縁部４０が絶縁板１６に固定されている。嵌合部２７は下方に引き抜くことで溝部２８から外すことができる。つまり、接続部分３３は絶縁板１６に着脱可能に接続される。

先端部分２３は接続部分３３から連続した部分としてあり、その下面２３ａはチャックステージ３の表面と対向している。先端部分２３は斜面２３ｂが形成されたことで接続部分３３よりも細くなっている。先端部分２３の下面２３ａは半導体装置５の終端領域２０と接する。終端領域２０のｘ方向長さよりも、下面２３ａのｘ方向長さが短いので、下面２３ａは終端領域２０の全体ではなく一部に接する。

プローブ１０を挟んで絶縁部４０に対向して位置する絶縁部４４は、絶縁部４０と同様の形状を有したものであるので簡単に説明する。絶縁部４４は接続部分３５と先端部分２５を有している。接続部分３５の上部の嵌合部２７が溝部２８に嵌合することで、絶縁部４４が絶縁板１６に固定されている。嵌合部２７は下方に引き抜くことで溝部２８から外すことができる。つまり、接続部分３５は絶縁板１６に着脱可能に接続される。先端部分２５は接続部分３５から連続した部分としてあり、その下面２５ａはチャックステージ３の表面と対向している。先端部分２５は斜面２５ｂが形成されたことで接続部分３５よりも細くなっている。下面２５ａは半導体装置５の終端領域２０と接する。終端領域２０のｘ方向長さよりも、下面２５ａのｘ方向長さが短いので、下面２５ａは終端領域２０の全体ではなく一部に接する。

図４に示した絶縁部４２、４６についても、絶縁部４０、４４と同様の形状を有し、絶縁部４０、４４と同じ要領で絶縁板１６に固定され、絶縁部４０、４４と同じ要領で終端領域２０の一部に接する。したがって、絶縁部４０、４２、４４、４６により、４つの接続部分と４つの先端部分が提供される。そして、４つの接続部分と４つの先端部分は平面視で複数のプローブ１０を囲んでいる。

次に、図５を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る半導体装置の評価方法を説明する。本実施形態のように複数のプローブ１０を有する場合、評価前にまずプローブ１０のコンタクト部１１の平行度を揃える。そして、半導体装置５をチャックステージ３へ真空吸着させる。次いで、プローブ１０を電極パッド１８に接触させる。プローブ１０と電極パッド１８の接触に遅れて、または同時に、絶縁物７の下面２３ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａが、半導体装置５の終端領域２０の一部に押し付けられる。この際、終端領域２０の外側の部分に下面２３ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａが接触するが、終端領域２０の内側の部分には斜面２３ｂ、２４ｂ、２５ｂ、２６ｂが位置するので下面２３ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａが接触しない。なお、プローブ１０と電極パッド１８の接触に遅れて、または同時に、下面２３ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａを終端領域２０の一部に押し付けるのは、プローブ１０と電極パッド１８を確実に接触させるためである。

次いで、半導体装置の電気的特性を評価する。具体的には、評価部４が予め定められたレシピ等に基づいて複数のプローブ１０に電流を流して被測定物である半導体装置５の電気的特性を評価する。チャックステージ３側が高電位であれば、チャックステージ３の表面と半導体装置５の側面２１が同電位で高電位となる。そして、電極パッド１８が低電位となる。半導体装置５の終端領域２０の一部に環状の絶縁物７が接触したことで、半導体装置５の上面の電極パッド１８と、チャックステージ３と同電位の領域との間の沿面距離を拡大した状態で評価を進めることができる。よって、半導体装置の電気的特性の評価の際、部分放電の発生を抑制できる。

部分放電を抑制するためには沿面距離の拡大が必要であるが、終端領域２０の全面に絶縁物７を接触させる必要はない。絶縁物７と終端領域２０の接触面積が拡大するとその分だけ、両者の間にかみ込む異物の数が増えたり、終端領域２０に大きなシリコーンゴムの痕であるゴム痕が形成されたりするおそれがある。異物のかみ込みとゴム痕の形成は、後工程における不具合の原因となる。そこで本発明の実施の形態１では、絶縁物７の先端を細くして終端領域２０の一部にのみ絶縁物７を接触させることで、異物のかみ込みとゴム痕の形成を抑制した。

評価後は、アーム９を駆使して、速やかに絶縁物７とプローブ１０を半導体装置５の上面から離し、ゴム痕の半導体装置５の上面への転写を抑制する。このように、複数のプローブ１０とともに絶縁物７を半導体装置に接触させ、絶縁物７と終端領域２０の接触面積を小さくすることで、部分放電の発生を抑制しつつ、半導体装置５の表面への異物又はゴム痕の転写を抑制できる。

また、絶縁物７は絶縁板１６に対して着脱可能に設置するため、絶縁物７の劣化が起こる前に定期的に絶縁物７を交換することができる。また、評価する半導体装置の終端領域の形状が変更になるタイミングで、絶縁物７を絶縁板１６から外し終端領域の形状にあった絶縁物を絶縁板１６に取り付けることもできる。

図６は、図４とは終端領域の形状が異なる半導体装置を評価する際の絶縁物７等の底面図である。図４の絶縁物７は４つの絶縁部４０、４２、４４、４６からなるので、これらのいずれかを変更することで絶縁物７の形状を変更することができる。図６には、図４の絶縁部４２、４６を絶縁部４７、４８に交換した絶縁物７が示されている。絶縁部４７、４８は、図４の絶縁部４２、４６よりも長いので、図６の絶縁物７は横長になっている。絶縁部４７は下面３４ａと斜面３４ｂを有し、絶縁部４８は下面３６ａと斜面３６ｂを有している。下面２３ａ、３４ａ、２５ａ、３６ａにより環状の下面が形成されている。

図６の絶縁部４４は、図４において絶縁部４４を固定した溝部２８よりｘ正方向にある溝部２８に固定されている。図６の下面２３ａ、３４ａ、２５ａ、３６ａは全体として平面視で長方形となっている。よって、外形が長方形でありその外形に沿って終端領域２０が形成された半導体装置の評価が可能となる。このように、絶縁板１６の下面に複数の予備の溝部２８である予備溝部を設けることで、絶縁物７の形状を自在に変更できるようになる。これにより絶縁部の全体又は一部を組み替えるだけで、様々な形状の半導体装置５を評価できるので低コストとなる。当然ながら、図４、６に示す絶縁物７の形状とは異なる絶縁物を用意してもよい。

複数のプローブ１０は、ソケット１７を介して絶縁板１６に固定されているので、複数のプローブ１０を容易に着脱できる。したがって、例えば半導体装置５の大きさに応じてプローブ１０の本数を変更したり、破損したプローブ１０を交換したりすることができる。

本発明の実施の形態１に係る評価装置と半導体装置の評価方法は、半導体装置の終端領域２０の一部に複数のプローブ１０を囲む絶縁物７を接触させながら、複数のプローブ１０に電流を流して半導体装置の電気的特性を評価するものである。実施の形態１の評価装置と半導体装置の評価方法は、この特徴を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。例えば、直線的な４つの絶縁部を組み合わせて絶縁物７を構成したが、５つ以上の直線的又は非直線的な絶縁部で絶縁物７を構成してもよい。複数の絶縁部で絶縁物７を構成することで、絶縁部の一部を交換して絶縁物７の形状を変更したり、劣化した絶縁部だけを交換したりすることができる。また、絶縁部の先端部分に斜面を設ける方法以外の方法で、半導体装置の終端領域と接触する絶縁物７の下面の面積を小さくしてもよい。

本発明の実施の形態１では、図５に示すように、先端部分２３、２５の内壁面を斜面２３ｂ、２５ｂとすることで先端部分２３、２５を先細り形状とした。しかし、別の方法で、先端部分を細くしてもよい。例えば先端部分の内壁面と外壁面の両方を斜面として先端部分を細くしてもよい。先端部分をどの程度まで細くするかは、半導体装置の終端領域の幅に応じて調整する。

半導体装置５の評価の際、プローブ１０とチャックステージ３のどちらを高電位としてもよい。電圧の印加の仕方は評価項目によって決まる。これらの変形は、以下の実施の形態に係る評価装置及び半導体装置の評価方法に適宜応用することができる。なお、以下の実施の形態に係る評価装置及び半導体装置の評価方法は実施の形態１との共通点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

実施の形態２．
図７は、実施の形態２に係る絶縁物７等の底面図である。絶縁部６４、６８は、絶縁部６２、６６よりも長い。絶縁部６４、６８の長手方向の側面に、絶縁部６２、６６の両端が接触している。絶縁部６２は下面６２ａと斜面６２ｂを有し、絶縁部６４は下面６４ａと斜面６４ｂを有し、絶縁部６６は下面６６ａと斜面６６ｂを有し、絶縁部６８は下面６８ａと斜面６８ｂを有している。斜面６２ｂ、６４ｂ、６６ｂ、６８ｂにより下面６２ａ、６４ａ、６６ａ、６８ａは細くなっている。なお、実施の形態１と同様に絶縁部６２、６４、６６、６８はそれぞれ先端部分と接続部分を有しており、斜面６２ｂ、６４ｂ、６６ｂ、６８ｂと下面６２ａ、６４ａ、６６ａ、６８ａは先端部分に属している。

半導体装置の評価時には下面６２ａ、６６ａと、下面６４ａの両端部分を除く部分、および下面６８ａの両端部分を除く部分が半導体装置の終端領域２０の一部に接触する。図７に示すように長い絶縁部６４、６８を用意しておけば、例えば絶縁部６６の絶縁板１６への取り付け位置をｘ正方向に移動するだけで、容易に下面の平面形状を変更することができる。つまり、測定対象が変わり終端領域の形状も変更になった場合に、容易に対応できる。このように、一方向に伸延する絶縁部を長尺化しておくことで、予め用意する絶縁部の種類を減らすことが可能となり、低コストである。

実施の形態３．
図８は、実施の形態３に係る絶縁部４０、４４等の断面図である。プローブ１０に高電圧を印加する場合、プローブ１０の近くの高電位側で沿面距離を拡大することが好ましい。そこで、実施の形態３では、先端部分２３、２５の外壁面を斜面２３ｄ、２５ｄとすることで先端部分２３、２５を先細り形状とした。これにより下面２３ｃ、２５ｃを、図５の下面２３ａ、２５ａよりもプローブ１０側に寄せることができる。この場合、絶縁部の下面は、終端領域２０の最外周部分ではなく、終端領域２０の中央部に接する。

絶縁部４２、４６についても本実施形態の絶縁部４０、４４と同じ形状とする。これにより、絶縁物７と終端領域２０の接触面積を小さくしつつ、部分放電を抑制する効果を高めることができる。

実施の形態４．
図９は、実施の形態４に係る絶縁部４０等の拡大図である。絶縁物７を構成する絶縁部４０において、その先端部分２３の下面２３ａに下面２３ａを保護する保護部材８０が設けられている。保護部材８０は、半導体装置５との繰り返しの接触に対し耐久性があり、かつ半導体装置５との良好な接触性を有するものを採用する。そのような保護部材８０は例えばテフロン（登録商標）コートである。

先端部分２３の下面２３ａには凹部８２が形成されている。図１０は、先端部分２３の底面図である。先端部分２３の下面２３ａには複数の凹部８２が形成されている。先端部分２３だけでなく、絶縁物７を構成する絶縁部すべての先端部分下面に複数の凹部８２を設ける。複数の凹部８２を設けることで絶縁物７と終端領域２０が保護部材８０を介して接触する面積を縮小できるので、半導体装置５の表面への異物又はゴム痕の転写を抑制できる。

半導体装置５の表面への異物又はゴム痕の転写を抑制するためには、図９、１０における下面２３ａのｘ方向長さをできるだけ縮小すべきである。つまり、先端部分２３をできるだけ細くすべきである。しかしながら、図９、１０における下面２３ａのｘ方向長さを極端に縮小すると、絶縁物７を終端領域２０に押し付けたときに絶縁物７がたわんで先端部分２３が倒れ先端部分２３と終端領域２０の安定的な接触が困難となる。そこで、本発明の実施の形態４では、下面２３ａのｘ方向長さを保ちつつ、下面２３ａに複数の凹部８２を設けた。これにより絶縁物７と終端領域２０の接触面積を縮小しつつ、先端部分２３の倒れを回避できる。

凹部８２の配置は適宜変更することができる。例えば、平面視で千鳥状に凹部を配置してもよい。凹部を千鳥状に配置することで、半導体装置の評価時に先端部分２３の倒れを回避しつつ、絶縁物７と終端領域２０の接触面積を縮小できる。

実施の形態５．
図１１は、実施の形態５に係る評価装置による半導体装置の評価方法を示す図である。絶縁物７を構成する絶縁部４０において、その先端部分２３の下面２３ａに溝９０が形成されたことで、先端部分２３は２つの下面２３ａを有している。つまり、溝９０により、プローブ１０側にある下面２３ａと、溝９０よりプローブ１０から離れた下面２３ａが設けられる。先端部分２５の下面２５ａには溝９４が形成されている。これにより先端部分２５は２つの下面２５ａを有している。つまり、溝９４よりプローブ１０側にある下面２５ａと、溝９４よりプローブ１０から離れた下面２５ａがある。

先端部分２３、２５だけでなく、絶縁物７を構成する絶縁部すべての先端部分下面に溝を形成する。図１２は、絶縁物７の底面図である。先端部分２４の下面２４ａには溝９８が形成されたことで、先端部分２４は２つの下面２４ａを有している。先端部分２６の下面２６ａには溝９９が形成されたことで、先端部分２６は２つの下面２６ａを有している。４つの先端部分２３、２４、２５、２６にそれぞれ溝９０、９８、９４、９９が形成されたことで、平面視で環状の溝が設けられる。その結果、溝よりプローブ１０側にある環状の下面１００と、溝よりプローブ１０から離れた環状の下面１０２が設けられる。

半導体装置の評価時には、下面１００と下面１０２が半導体装置の終端領域２０に接触する。このように、終端領域２０の２箇所に下面を接触させることで、絶縁物７の倒れおよび歪みを抑制する効果を高めることができる。なお、先端部分の下面を複数設けることができれば、溝の数及び形状を変更してもよい。

図１１の説明に戻る。絶縁板１６には貫通孔３０が設けられている。この貫通孔３０に絶縁部４０の上面に設けた突起部８８が嵌合することで、絶縁部４０は絶縁板１６に固定されている。他の絶縁部４２、４４、４６についても、絶縁部４０と同じ方法で絶縁板１６に固定されている。絶縁部４０を絶縁板１６から取り外す際は、絶縁部４０の突起部８８に下向きの力を及ぼすことで、貫通孔３０から突起部８８を抜く。

絶縁物７の内部には電磁シールド９２、９６を設置した。電磁シールド９２、９６は、外部からの電磁界を除去あるいは低減するために設ける。電磁シールド９２、９６は例えば薄厚のパーマロイのような強磁性部材である。絶縁物７の作製時に電磁シールド９２、９６を一体成型することで、容易に絶縁物７の中に電磁シールドを設けることができる。
電磁シールドが複数のプローブ１０を囲むように、すべての絶縁部の中に電磁シールドを設けることが好ましい。電磁シールドは絶縁物７の表面に設置してもよい。評価の際、電磁シールドで外部からの電磁界を抑制することで、電磁界に起因した放電もしくは評価精度の悪化を抑制できる。

図１３は、絶縁板１６と、絶縁板１６に固定された絶縁部４０、４２、４４、４６の平面図である。絶縁部４０、４２、４４、４６の大部分は絶縁板１６の下にあるが、図１３では、絶縁部４０、４２、４４、４６の輪郭を破線で表した。絶縁板１６の貫通孔３０は平面視で非環状に複数設けられている。つまり、１つの貫通孔３０は直線的に形成された孔である。絶縁部４０、４２、４４、４６の上面には１つずつ突起部８８が設けられ、これらが貫通孔３０に嵌合している。突起部８８は絶縁部の長手方向に沿って絶縁部よりは短く形成される。貫通孔３０を長く設けるとその分だけ絶縁板１６上での電気的な配線レイアウトの自由度が低下するので、貫通孔３０の面積は縮小することが好ましい。

絶縁部４０の端部には凹部４０ａ、４０ｂが設けられている。以下同様に絶縁部４２の端部には凸部４２ａ、４２ｂが設けられている。絶縁部４４の端部には凹部４４ａ、４４ｂが設けられている。絶縁部４６の端部には凸部４６ａ、４６ｂが設けられている。凸部４６ａが凹部４０ｂに嵌合することで絶縁部４０と絶縁部４６が隙間なく密着している。凸部４２ａが凹部４０ａに嵌合することで絶縁部４０と絶縁部４２が隙間なく密着している。凸部４２ｂが凹部４４ａに嵌合することで絶縁部４２と絶縁部４４が隙間なく密着している。凸部４６ｂが凹部４４ｂに嵌合することで絶縁部４６と絶縁部４４が隙間なく密着している。

このように、一方の絶縁部に他方の絶縁部を嵌合させることで２つの絶縁部が隙間なく密着する。そのため、半導体装置５に絶縁物７を押し付けて接触させたときに、４つの隣接部２９に隙間が生じることを抑制できる。

部分放電を抑制するためには、半導体装置５の近傍で沿面距離を拡大することが重要である。そこで、隣接部２９のうち半導体装置５に近い位置で凹部と凸部を嵌め合うことが好ましい。そうすることで、半導体装置５の近傍において絶縁物間の隙間を確実に防止できる。例えば、絶縁部の上端から、凹部と凸部が嵌合する嵌合位置までの距離を、当該嵌合位置から絶縁部の下端までの距離より大きくする。なお、複数の凹部と複数の凸部を嵌合することで、２つの絶縁部を密着させてもよい。

実施の形態１〜５で説明した技術的特徴を適宜に組み合わせて用いてもよい。

５ 半導体装置、 ７ 絶縁物、 １０ プローブ、 １６ 絶縁板、 ２０ 終端領域

Claims (16)

1. 絶縁板と、
   前記絶縁板に固定された複数のプローブと、
   前記絶縁板に着脱可能に接続された接続部分と、前記接続部分につながる先端部分とを有し、前記接続部分よりも前記先端部分が細く形成された絶縁部と、
   前記絶縁部を複数組み合わせて平面視で前記複数のプローブを囲むように形成された絶縁物と、
   前記複数のプローブに電流を流して被測定物の電気的特性を評価する評価部と、を備え、
   前記絶縁板の下面に前記絶縁物の嵌合のための溝部が設けられ、前記溝部の一部に前記絶縁物が嵌合した結果、前記絶縁物が嵌合していない前記溝部は予備溝部となっていることを特徴とする評価装置。
2. 絶縁板と、
   前記絶縁板に固定された複数のプローブと、
   前記絶縁板に着脱可能に接続された接続部分と、前記接続部分につながる先端部分とを有し、前記接続部分よりも前記先端部分が細く形成された絶縁部と、
   前記絶縁部を複数組み合わせて平面視で前記複数のプローブを囲むように形成された絶縁物と、
   前記複数のプローブに電流を流して被測定物の電気的特性を評価する評価部と、を備え
   前記絶縁板には前記絶縁物の嵌合のための貫通孔が設けられ、前記貫通孔の一部に前記絶縁物が嵌合した結果、前記絶縁物が嵌合していない前記貫通孔があることを特徴とする評価装置。
3. チャックステージを備え、
   前記先端部分の下面は、前記チャックステージの表面と対向することを特徴とする請求項１又は２に記載の評価装置。
4. 前記先端部分の内壁面を斜面とすることで前記先端部分は先細り形状になっていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の評価装置。
5. 前記先端部分の下面に溝を形成したことで、前記下面が複数設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の評価装置。
6. 前記先端部分の下面は平面視で長方形となっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の評価装置。
7. 前記先端部分の外壁面を斜面とすることで前記先端部分は先細り形状になっていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の評価装置。
8. 前記先端部分の下面に凹部を形成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の評価装置。
9. 前記絶縁物はシリコーンゴムであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の評価装置。
10. 前記先端部分の下面に設けられた前記下面を保護する保護部材を備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の評価装置。
11. 前記貫通孔は非環状に複数設けられたことを特徴とする請求項２に記載の評価装置。
12. 前記複数の絶縁部のうち隣接する２つの絶縁部が嵌合したことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の評価装置。
13. 前記絶縁板に固定された複数のソケットを備え、
    前記複数のプローブは前記複数のソケットに固定されたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の評価装置。
14. 前記絶縁物の中又は表面に設けられた電磁シールドを備えたことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の評価装置。
15. 半導体装置の活性領域に、絶縁板に固定された複数のプローブを接触させるとともに、前記半導体装置の前記活性領域を囲む部分である終端領域の一部に、前記絶縁板に着脱可能に接続され前記複数のプローブを囲む絶縁物を直接又は保護部材を介して接触させながら、前記複数のプローブに電流を流して前記半導体装置の電気的特性を評価する、前記絶縁板の下面に前記絶縁物の嵌合のための溝部が設けられ、前記溝部の一部に前記絶縁物が嵌合した結果、前記絶縁物が嵌合していない前記溝部は予備溝部となっている半導体装置の評価方法。
16. 半導体装置の活性領域に、絶縁板に固定された複数のプローブを接触させるとともに、前記半導体装置の前記活性領域を囲む部分である終端領域の一部に、前記絶縁板に着脱可能に接続され前記複数のプローブを囲む絶縁物を直接又は保護部材を介して接触させながら、前記複数のプローブに電流を流して前記半導体装置の電気的特性を評価する、前記絶縁板には前記絶縁物の嵌合のための貫通孔が設けられ、前記貫通孔の一部に前記絶縁物が嵌合した結果、前記絶縁物が嵌合していない前記貫通孔がある半導体装置の評価方法。

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