专利名称：探针装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于进行功率器件(power device)的电特性检查的探针装置(探测装置)，更详细而言，例如涉及能够以晶片级测量以绝缘栅双极晶体管(IGBT)、二极管为代表的功率器件的电特性的探针装置。
背景技术：
功率器件作为各种电源和汽车的电装(electric fitting)关联的开关元件等,或者作为产业设备的电装关联的开关元件等的通用性正在提高。功率器件比通常的半导体元件更耐高压、电流更大、并且更加高速、高频率化。作为功率器件，存在IGBT、二极管、功率三级管、功率M0SFET、晶闸管(thyristor)。这些功率器件，在对各自的静态特性和动态特性 (开关特性)进行电特性检查之后，将它们根据用途分别作为电子部件进行安装。例如将二极管与功率MOSFET并联连接，作为电动机等的开关元件使用。二极管在阳极与阴极的接合部具有耗尽层，存在因该耗尽层而损害二极管本来的开关功能的情况。特别是，如果在流动有电流IF时对二极管施加反向电压，则例如如图13中的实线(理想值)所示那样电流急剧下降达到0点。然而，实际上在耗尽层残存有少量的载流子，因此如果在该状态下施加电压，则如图13中的实线所示那样流动较大的反向电流Ik，在达到最大的反向电流值Iip之后，回复到0点。从最大的反向电流值Iip起回复到其1/10的电流值为止的时间被定义为反向恢复时间(Reverse-Recovery-TimeHit1j作为二极管的开关特性优选反向恢复时间短。另外，在反向恢复时间较长的情况下，根据使用条件不同二极管有时会被破坏。另外，反向电流的电流变化(di/dt)越急剧电流就越大,二极管越容易被破坏，将这种破坏称为di/dt破坏。由此，在专用的测定器上逐个安装二极管并测定电流变化时产生的二极管的电流变化(di/dt)，评价各个作为开关元件的二极管的可靠性。
发明内容
发明要解决的课题因此，本申请人反复研究了以下方法使用例如图14所示的探针装置，对于形成有多个功率器件的半导体晶片，在保持晶片状态不变的情况下，测定包含在各个功率器件中的二极管的电流变化(di/dt)。图14所示的探针装置110包括输送半导体晶片的装载室(loader chamber);和进行从装载室输送的半导体晶片的电特性检查的探测器室111(prober chamber ),在晶片状态下进行功率器件的电特性检查。如图14所示，探测器室111包括载置半导体晶片W的能够移动的载置台112 ;和配置在载置台112的上方的探针卡(probe card) 113。在载置台112的表面形成有由金等导电性金属构成的导电膜电极，该导电膜电极通过电缆114与检测器115电连接。另外，探针卡113具有与半导体晶片W的各个电极垫开尔文连接的多个探针对113A，探针对113A通过各条力线116F和读出线(感应线)116S与检测器115电连接。通过将探针对113A开尔文连接，能够消除由其与电极垫的接触电阻和各线116FU16S的内部电阻引起的测定误差。
如上所述，在半导体晶片W形成有多个功率器件。多个功率器件各自具有例如并联连接的MOSFET (或IGBT)和二极管，作为开关元件使用。在半导体晶片W的上表面形成有MOSFET的栅极电极和源极电极，在下表面形成有漏极电极。与该漏极电极接触的载置台112的导体膜电极也成为漏极电极。与该漏极电极连接的电缆114具有力线114F和读出线114S，在载置台112的导体膜电极，以开尔文连接的状态与检测器115连接。此外，在IGBT的情况下，各电极构成为栅极电极、集电电极和发射电极。使用探针装置110以晶片状态测定功率器件的开关特性时，移动载置有半导体晶片W的载置台112，将载置台112上的半导体晶片W与多个探针对113A电连接，当通过栅极G侧的探针对113A接通功率器件时，基于对功率器件的栅极电极施加的电压，电流从漏极电极(集电电极)的电缆114流向源极电极(发射电极)。然而，连接载置台112的漏极电极(集电电极)和检测器115的电缆114较长，在电缆114的电感变大，例如每IOcm电缆增加IOOnH的电感，因此如果使用探针装置110以微秒单位测定电流变化(di/dt)，则如图13中虚线(现状值)所示那样电流变化较小而大幅偏 根据情况不同而发生破损。另外，也存在当功率器件断开时，对漏极电极(集电电极)与源极电极(发射电极)间施加异常的浪涌电压而使得功率器件破损的情况。本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供能够以晶片级可靠地测定功率器件的静态特性和动态特性(开关特性)的探针装置。用于解决课题的手段本发明的第一方面的探针装置，其特征在于，包括载置形成有多个包括二极管的功率器件的被检查体且能够移动的载置台；配置于上述载置台的上方的具有多个探针的探针卡；和测定部，在至少在上述载置台的载置面形成的导体膜电极与在载置于该导体膜电极的上述被检查体的背面形成的导体层导通的状态下，使上述探针与上述被检查体电接触来测定上述功率器件的电特性，在测定上述功率器件的电特性时，将上述载置台的上述导体膜电极与上述测定部电连接的导通部件介于(位于)上述探针卡的外周缘部与上述载置台的外周缘部之间。此外，本发明的第二方面的探针装置，是在第一方面的探针装置中，上述导通部件设置于上述探针卡，与上述载置台的上述导体膜电极电接触。此外，本发明的第三方面的探针装置，是在第一方面或第二方面的探针装置中，上述导通部件具有弹性(弹力)。此外，本发明的第四方面的探针装置，是在第一方面 第三方面的探针装置中，上述探针和上述导通部件均与上述测定部进行开尔文连接。此外，本发明的第五方面的探针装置，是在第一方面 第四方面的探针装置中，上述载置台的上述导体膜电极构成为测定电极。此外，本发明的第六方面的探针装置，是在第一方面 第五方面的探针装置中，上述载置台具有温度调节机构。此外，本发明的第七方面的探针装置，其特征在于，包括载置形成有多个包括二极管的功率器件的被检查体且能够移动的载置台；配置于上述载置台的上方且具有多个探针的探针卡；和测定部，在至少在上述载置台的载置面和周面形成的导体膜电极与在载置于该导体膜电极的上述被检查体的背面形成的导体层导通的状态下，使上述探针与上述被检查体电接触来测定上述功率器件的电特性，上述探针装置设置有导通机构，在测定上述功率器件的电特性时，该导通机构将在上述载置台的上述周面形成的上述导体膜电极与上述测定部电连接。此外，本发明的第八方面的探针装置，是在第七方面的探针装置中，上述导通机构包括基端部与在上述载置台的上述周面形成的上述导体膜电极连接的引线导体；与上述引线导体的前端部导通自如地形成的连接端子；介于上述探针卡与上述载置台之间的导体；和将上述连接端子与上述导体电连接或者解除上述连接端子与上述导体的连接的致动器。此外，本发明的第九方面的探针装置，是在第七方面的探针装置中，上述导通机构包括引线导体，其基端部与在上述载置台的上述周面形成的上述导体膜电极连接，且沿着上述载置台的上述周面设置有多个；连接端子，以与上述多个引线导体的各个引线导体的前端部导通自如的方式形成有多个；介于上述探针卡与上述载置台之间的环状导体；和致动器，其将多个上述连接端子与上述环状导体电连接，或者解除多个上述连接端子与上述 环状导体的连接，上述致动器设置有多个。此外，本发明的第十方面的探针装置，是在第八方面或第九方面的探针装置中，上述致动器构成为使上述连接端子摆动的摆动机构。此外，本发明的第十一方面的探针装置，是在第八方面或第九方面的探针装置中，上述致动器构成为使上述连接端子升降的升降机构。此外，本发明的第十二方面的探针装置，是在第七方面的探针装置中，上述导通机构包括圆筒状导体，其相对于在上述载置台的上述周面形成的上述导体膜电极以与上述导体膜电极导通自如的方式升降；连接端子，其在上述圆筒状导体沿着周向隔开规定间隔地设置有多个；介于上述圆筒状导体与上述探针卡之间的环状导体；和致动器，其使上述圆筒状导体相对于上述环状导体升降而分别将多个上述连接端子与上述环状导体电连接或者解除多个上述连接端子与上述环状导体的连接。此外，本发明的第十三方面的探针装置，是在第七方面的探针装置中，上述导通机构包括与在上述载置台的上述周面形成的上述导体膜电极电连接、且设置于沿着上述载置台的周向相互隔开180°的位置的一对触头；和以与上述一对触头电接触的方式介于上述载置台与上述探针卡之间的一对分割导体。此外，本发明的第十四方面的探针装置，是在第十三方面的探针装置中，上述触头能够根据施加电压进行调整。发明效果根据本发明，能够提供一种探针装置，其能够以晶片级可靠地测定功率器件的静态特性和动态特性(开关特性)。
图I是表示本发明的探针装置的一实施方式的概念图。图2是表示图I所示的探针装置的结构图。图3是表示本发明的探针装置的另一实施方式的与图2相当的概念图。
图4 (a)、(b)是分别具体表示作为图3所示的探针装置的主要部分的导通机构的图，Ca)是表示检查前的状态的侧视图，(b)是表示检查时的状态的侧视图。图5 (a) (d)都是表示图4所示的导通机构的变形例的与图4相当的侧视图。图6是表示本发明的探针装置的又一实施方式的主要部分的侧视图。图7 (a)、(b)是分别表示本发明的探针装置的又一实施方式的主要部分的侧视图，Ca)是表示检查前的状态的侧视图，(b)是表示检查时的状态的侧视图。图8 (a)、(b)是分别表示本发明的探针装置的又一实施方式的主要部分的侧视图，Ca)是表示检查前的状态的侧视图，(b)是表示检查时的状态的侧视图。图9是表示本发明的探针装置的又一实施方式的主要部分的侧视图。
图10 (a)、(b)是分别表示图9所示的探针装置的连接端子的图，Ca)是侧视图，(b)是正视图。图11 (a) (C)是分别用于说明使用图9所示的探针装置进行半导体晶片的电特性检查的侧视图。图12 (a)、(b)是表示使用图9所示的探针装置得到的表示功率器件的开关特性的电压和电流的测定值的图表，(a)是图9所示的探针装置的测定值，(b)是图14所示的探针装置的计算值。图13是表示在二极管的电流切换时产生的电流变化的电流波形图，实线是表示电流变化的理想值的曲线，虚线是表示使用图14所示的探针装置测定的现状值的曲线。图14是表示用于测定二极管的电流变化的现有的探针装置的一个例子的结构图。
具体实施例方式下面，基于图I 图12所示的实施方式对本发明进行说明。本发明的探针装置，通过设置导通部件或导通机构取代连接载置台和检测器的电缆，能够保持晶片状态不变地测定形成于半导体晶片的多个功率器件的电特性即动态特性。第一实施方式本实施方式的探针装置10，例如如图I所示，在探测器室11内从输送半导体晶片W的装载室(未图示)接收半导体晶片W，在探测器室11内测定分别包含在形成于半导体晶片W的多个功率器件(例如IGBT)中的二极管的电流变化。如图I所示，在探测器室11以能够在X方向、Y方向、Z方向和0方向上移动的方式设置有载置半导体晶片W的载置台12，在载置台12的至少上表面作为集电电极形成有由金等导电性金属构成的导体膜电极(未图示)。在载置台12形成有真空吸附机构，在载置台12的载置面真空吸附半导体晶片W。另外，载置台12内置有温度调节机构，将半导体晶片W加热或冷却至规定的温度，测定包含在功率器件中的二极管的电流变化(di/dt)。在载置台12的上方，具有多个探针13A的探针卡13通过卡保持部固定于形成探测器室11的上表面的顶板(head plate)llA，将多个探针13A与功率器件的电极垫电连接，来测定包含在功率器件中的二极管的电流变化(di/dt)。在探针卡13的上表面以规定的图案形成有与多个探针13A对应的端子电极，多个探针13A通过各个端子电极与后述的检测器电连接。
另外，在探针卡13的外周缘部，沿着周向隔开规定间隔地设置有多个导通引脚(pin :导通销)14，这些导通引脚14随着载置台12升降而与形成于载置台12的上表面的导体膜电极(集电电极)电连接、电分离。这些导通引脚14优选具有弹性，与导体膜电极弹性接触，能够可靠地与导体膜电极(集电电极)电接触。导通引脚14优选在探针卡13的外周缘部隔开规定间隔地设置在多个部位，但是也可以仅设置在一个部位。在探测器室11内设置有未图示的对准机构，利用对准机构对半导体晶片W即功率器件的栅极电极和发射电极与探针卡13的探针13A进行对位。在位置对准后，载置台12向要测定的最初的功率器件的正下方移动，从该位置载置台12上升，使得半导体晶片W的规定的电极垫与多个探针13A电接触，并且多个导通引脚14与载置台12的导体膜电极电接触。多个导通引脚14在测定多个功率器件的电特性的情况下，无论载置台12位于何种位置，至少任一个导通引脚14与载置台12的导体膜电极(集电电极)电接触。而且，用于连接探针卡13的多个探针13A和多个导通引脚14与检测器15的线路，例如如图2所示，分别进行开尔文连接。 如图2所示，探针13A包括一对第一、第二探针13Apl3A2。因此，下面使探针13A为探针对13A进行说明。探针对13A形成为第一、第二探针13Apl3A2在半导体晶片W的电极垫进行开尔文连接。第一探针UA1通过力线16F与检测器15连接，第二探针13A2通过读出线I6S与检测器15连接。通过使探针对13A进行开尔文连接，能够消除第一、第二探针13Ap 13A2与半导体晶片W的电极垫的接触电阻、以及连接第一、第二探针13Ap 13A2与检测器15的力线16F和读出线16S的内部电阻等导致的测定误差。在图2中，左右一对探针对13A、13A中，一个(左侧)探针对13A与IGBT的栅极电极接触，另一个(右侧)探针对13A与构成功率器件的IGBT的发射电极接触。另外，导通引脚14与探针对13A同样，构成为包括第一、第二导通引脚14A、14B的导通引脚对14。导通引脚对14通过各自连接的探针卡13的外周缘部的背面侧的端子电极进行开尔文连接。第一、第二导通引脚14A、14B通过力线17F和读出线17S与检测器15连接。导通引脚14构成为与载置台12的导体膜电极(集电电极)电接触的集电极引脚(collector pin)。这样,导通引脚对14与探针对13A同样通过探针卡13与检测器15电连接，从载置台12的集电电极起至检测器15为止的电路长度与探针卡13同样很短，因此与用于图10所示的探针装置110的电缆114相比能够特别抑制电感。从而，本实施方式的探针装置10能够以微秒单位可靠地测定包含在功率器件中的二极管的电流变化(di/dt)。如上所述，探针对13A和导通引脚对14与检测器15连接。该检测器15能够安装、拆卸地配置于顶板11的上表面，例如通过弹簧引脚(pogo pin)等导通部件与形成于探针卡13的上表面的探针对13A用的端子电极和导通引脚对14用的端子电极电接触，从而与多个探针对13A和多个导通引脚对14电连接。如图2所示，检测器15包括第一、第二电源15A、15B、第一、第二电流计15C、15D和第一、第二电压计15E、15F，经由IGBT测定二极管的电流变化(di/dt)。第一电源15A和第一电流计15C分别通过力线16F与第一探针UA1连接，第二电源15B和第二电流计MD通过力线17F与第一导通引脚14A连接。第一电压计15E通过读出线16S与第二探针13^连接，第二电压计15F通过读出线17S与第二导通引脚14B连接。下面，对电流变化(di/dt)测定进行说明。首先，从装载室输送半导体晶片W，在载置台12上接收半导体晶片W，在其载置面吸附固定半导体晶片W。接着，载置台12移动，与对准机构协动地进行半导体晶片W的多个电极垫与多个探针对13A的对位。然后，载置台12移动，使最初要测定的功率器件位于探针对13A的正下方，进一步，载置台12从该位置上升将功率器件的多个电极垫与多个探针对13A电接触。此时，在探针卡13，从下表面突出的导通引脚对14与载置台12的导体膜电极(集电电极)弹性接触。由此，功率器件的IGBT的栅极电极和发射电极通过分别对应的探针对13A与检测器15电连接，并且功率器件的IGBT的集电电极与载置台12的集电电极和多个导通引脚对14与检测器15电连接。 然后，将检测器15的第一电源15A的电压施加于驱动器(未图示)，并且对栅极G一侧的探针对13A发送导通信号时，功率器件的IGBT的栅极电极导通，基于从第二电源15B施加的电压，电流经由集电极C 一侧的导通引脚对14从集电电极流向发射电极。接着，对栅极G —侧的探针对13A发送断开信号时，IGBT断开，电流不再从集电电极流向发射电极。此时，基于检测器15内的线圈产生再生电流，反向电流流向二极管。在该状态下，通过栅极G —侧的探针对13A使IGBT导通时，二极管成为由图9的实线所示的接近理想值的反向回复时间的导通状态。测定该期间的电流变化(di/dt)，将其结果作为电流波形显示在示波器中(未图示)。能够基于此时得到的电流变化(di/dt)，评价二极管的di/dt耐性。二极管的di/dt破坏容易在80°C以上的高温发生，因此通过将载置台12加热到800C以上的高温，在高温下测定二极管的电流变化(di/dt)，来评价二极管的di/dt耐性与温度的关系。如以上说明的方式，根据本实施方式，通过使用探针装置10，能够对于形成有多个功率器件的半导体晶片W，在保持晶片状态不变的情况下测定包含在功率器件中的二极管的电流变化时产生的电流变化(di/dt)，能够对作为功率器件的二极管的di/dt破坏进行评价，而且对构成功率器件的IGBT的开关特性进行评价。此外，还能够评价针对二极管的di/dt破坏相对于80°C以上的高温的耐性。第二实施方式本实施方式的探针装置的结构，除了设置导通机构来代替第一实施方式中使用的导通引脚对14之外，与第一实施方式一致。因此，下面对与第一实施方式的探针装置10相同或相当的部分标注相同的标记，以本实施方式的探针装置的特征为中心进行说明。本实施方式的探针装置10，例如如图3所示，在与输送形成有多个包含二极管的功率器件的半导体晶片的装载室(未图示)相邻的探测器室11内接收半导体晶片W，在保持晶片状态的情况下测定包含在各个功率器件中的二极管的电流变化，除了导通机构14以外的结构与第一实施方式相同。如图3所示，本实施方式中使用的导通机构14包括基端部与在载置台12的周面形成的导体膜电极连接的引线导体14A ;与引线导体14A的前端部导通自如地形成的连接端子14B (图3中表示为白色箭头);配置于探针卡13与载置台12之间的环状导体(下面称为“环导体”)14C ;和将连接端子14B与环导体14C电连接或解除它们的连接的致动器14D，将形成于载置台12的上表面和周面的导体膜电极与检测器15电连接。另外，如图3所示，通过力线17F和读出线17S将检测器15与环导体14C的上表面开尔文连接。在本实施方式中，环导体14C独自设置，介于载置台12与探针卡13之间，但是也能够将保持探针卡的卡保持部(未图示)和固定探针卡的顶板作为环导体14C加以利用。在本实施方式中，对环导体14C进行了说明，但是与连接端子14B连接、分离的导体不限定为环状，如后所述，例如也能够将分割成2个的分割导体作为与连接端子14B连接、分离的导体使用。图4 (a)、(b)进一步具体表示图3所示的导通机构14。构成导通机构14的引线导体14A如图4 (a)所示，例如形成为带状，一个端部与形成于载置台12的周面的导体膜电极进行螺纹固定。在引线导体14A的前端部固定有多个连接端子14B，这些连接端子14B的固定部MA1折弯地形成。另外，在引线导体14A的与载置台12的连接部和固定部MA1之间，形成有侧面形状为折成弯曲状的弯曲部14A2，引线导体14通过弯曲部14A2能够容易地屈伸。另外，致动器14D包括旋转驱动部MD1 ;和从旋转驱动部MD1延伸设置并且在固定部MA1的附近连结的摆动体14D2。因此，致动器14D进行驱动，通过旋转驱动部MD1和摆动体14D2使引线导体14的固定部MA1摆动，能够将连接端子14B与引线导体14C的下表面电连接，或解除它们的连接。接着，参照图3、图4对动作进行说明。在本实施方式中，除了导通机构14不同之夕卜，其它与第一实施方式同样地构成。由于导通机构14以外的结构与第一实施方式相同，因此以导通机构14的动作为中心进行说明。与第一实施方式同样，进行半导体晶片W与探针卡13的对准之后，在最初的功率器件的正下方，载置台12从如图4 (a)所示的位置上升，如该图(b)所示那样，功率器件的电极垫与探针卡13的探针13A电接触。此时,导通机构14的致动器14D进行驱动,通过旋转驱动部MD1和摆动体14D2，使连接端子14B经由引线导体14A的弯曲部14A2向逆时针方向摆动，如图4 (b)所示，连接端子14B与环导体14C的下表面电接触。由此，构成功率器件的IGBT的栅极电极和发射电极通过分别对应的探针对13A与检测器15电连接，并且，IGBT下表面的集电电极通过载置台12的导体膜电极(集电电极)和多个导通机构对14与检测器15电连接。然后，如图3所示，将检测器15的第一电源15A的电压施加于驱动器(未图示)，对栅极G—侧的探针对13A发送导通信号时，功率器件的IGBT的栅极电极导通，基于从第二电源15B施加的电压，电流经由导通机构14的环导体14C、连接端子14B和弯曲(meander)部14A从集电电极流向发射电极。接着，对栅极G—侧的探针对13A发送断开信号时，IGBT断开，电流不再从集电电极流向发射电极。此时，基于检测器15内的线圈产生再生电流，反向电流流向二极管。在该状态下，通过栅极G—侧的探针对13A使IGBT导通时，二极管成为反向回复时间的导通状态，在第二电压计15F中检测该期间的电压，基于此时的电压测定电流变化(di/dt)，基于此时得到的电流变化(di/dt)能够评价二极管的di/dt耐性。在80°C以上的高温测定二极管的di/dt破坏时，能够将载置台12加热到80°C以上的高温，在高温下测定二极管的电流变化(di/dt)。如以上说明，根据本实施方式，能够通过导通机构14连接载置台12的集电电极与检测器15，与第一实施方式同样，能够测定包含在功率器件中的二极管的电流变化时产生的电流变化(di/dt)，能够对二极管的di/dt破坏进行评价，并且能够对IGBT的开关特性进行评价，另外，还能够评价针对二极管的di/dt破坏相对于80°C以上的高温的耐性。 第三实施方式
另外，如图4所示的导通机构14，例如能够构成为图5 (a) (d)的导通机构14。即使采用如图5 (a) (d)所示的导通机构14，也能够期待与图3、图4所示的探针装置10实质相同的作用效果。在图5 Ca)所示的导通机构14A中，图4 (a)、(b)所示的引线导体14A构成为引线14A，此外，致动器14D由空气缸等汽缸机构构成。致动器14D包括以压缩空气作为驱动源的汽缸MD1和杆14D2。在杆14D2的前端安装有连接端子14B，通过升降杆使连接端子14B与环导体14C电连接，或解除它们的连接。引线1 4A与连接端子14B连接，引线14A通过连接端子14B将载置台12与检测器15电连接，或解除它们的连接。因此，检查时，当导通机构14的致动器14D进行驱动时，杆14D2沿箭头方向上升，连接端子14B与环导体14C的下表面电接触。由此，功率器件的栅极电极和发射电极通过分别对应的探针对13A与检测器15电连接，并且功率器件下表面的集电电极通过载置台12的导体膜电极(集电电极)和导通机构14与检测器15电连接，能够进行功率器件的电特性的检查。在图5(b)所示的导通机构14中，作为致动器14D的驱动源使用电磁螺线管14D:。电磁螺线管MD1通过汽缸机构的杆14D2使连接端子14B升降，从而使连接端子14B与环导体14C电接触，或解除它们的连接。在图5 (b)中省略了环导体14C，但是导通机构14的其他部件，与图5 Ca)所示的导通机构14 一致。另外，在图5 (C)所示的导通机构14中，致动器14D与图4的导通机构14同样地具有旋转驱动部MD1和摆动体14D2，在摆动体14D2的前端设置有连接端子14B。而且，使用引线14A代替图4的引线导体14A，载置台12的导体膜电极与摆动体14D2通过引线14A连接。在该情况下，也与图4的情况同样，制动器14D进行驱动，使得连接端子14B通过摆动体14D2摆动与环导体14C电接触，或解除与环导体14C的连接。在图5 (c)中省略了环导体14C，但是导通机构14的其他部件，与图4所示的导通机构14 一致。另外，在图5(d)所示的导通机构14中，致动器14D由滑动型电动机构成。该致动器14D包括内置具有倾斜面的电动机的基台MD1 ;和具有倾斜面的升降体14D2，基台MD1的倾斜面与升降体14D2的倾斜面卡合，升降体14D2沿着基台MD1的倾斜面升降。在基台HD1的倾斜面设置有由电动机推动前进或后退的直动部件(直线运动部件，未图示)，升降体与该直动部件通过连结部件(未图示)连结。在升降体14D2的水平面(上表面)设置有连接端子14B。因此，当致动器14D进行驱动时，基台MD1内的电动机进行驱动，通过直动部件使升降体14D2升降，连接端子14B与环导体(未图示)的下表面电接触，或解除它们的连接。在图5 (d)中省略了环导体，但是导通机构14的其他部件，与图4所示的导通机构14—致。在图5 (a) (d)中，对导通机构14设置在一个部位的情况进行了说明，但是也可以将多个导通机构14遍及载置台12的整周地隔开规定间隔地设置。另外，也可以在周向上隔开180°设置一对导通机构14。在后者的情况下，也可以用与2个部位的导通部件14电接触的分割导体(例如参照图9)来代替环状导体14C。分割导体的形状没有特别限定。图3 图5所示的导通机构14构成为使得载置台12与环导体14C在一个部位连接。导通机构14如图6 图8所示，能够构成为使得载置台12与环导体14C遍及环导体14C的整周地在多个部位电连接。即使是图6 图8所示的导通机构14，也能够期待与图3 图5所示的探针装置10实质上相同的作用效果。图6所示的导通机构14,如该图所示,包括遍及周向上整周且隔开规定间隔地、一端与形成于载置台12的周面的导体膜电极连接的多个引线14A ;分别与多个引线14A的另一端连接的多个连接端子14B ;在周向上隔开等间隔且遍及整周地与多个连接端子14B接触的环导体(未图示)；和使多个连接端子14B分别升降的多个致动器14D。引线14A、连接端子14B、致动器14D均与图5 Ca)所示的导通机构14的各部件同样地构成。多个致动器14D既可以个别地进行驱动，也可以全体同时进行驱动。这样，连接端子14B遍及环导体14C的整周地电接触，由此能够更可靠地进行功率器件的电特性检查。导通机构14的其他部件与图3所示的探针装置10同样地构成。图7 (a)、(b)所述的导通机构14如该图所示，包括与形成于载置台12的周面的导体膜电极滑动连接的圆筒状导体14A ;遍及圆筒状导体14A的上端面整周地隔开规定间隔竖立设置、且分别与导体膜电极连接的多个连接端子14B ;在周向上隔开等间隔且遍及整周地与多个连接端子14B接触的环导体14C ;和使圆筒状导体14A升降的致动器(未图 示)。在该导通机构14中，通过致动器的驱动，圆筒状导体14A边与载置台12的导体膜电极滑动连接边升降，使得圆筒状导体14A的上表面的多个连接端子14B与环导体14C的下表面电接触，或者解除它们的连接。因此，在非检查时，圆筒状导体14A如图7 (a)所示，在载置台12的载置面的下方待机，在检查时，如图7 (b)所示通过致动器能够使圆筒状导体14A沿着载置台12的外周面上升，使得多个连接端子14B与环导体14C电连接，或者解除它们的连接。通过使多个连接端子14B遍及整周地与环导体电接触，能够更可靠地进行功率器件的电特性检查。图8 (a)、(b)所示的导通机构14如该图所示，与图7 (a)、(b)所示的结构同样具有圆筒状导体14A、多个连接端子14B、环导体14C和致动器(未图示)。在该导通机构14中，圆筒状导体14A和多个连接端子14B与图7所示的部件不同。图8所示的多个连接端子14B可升降地安装于圆筒状导体14A的上端部。因此，在导通机构14中，随着圆筒状导体14A相对于载置台12升降，多个连接端子14B在圆筒状导体14A的上端部升降，使得多个连接端子14以二个阶段进行升降而与环导体14C的下表面电接触，或者解除它们的连接。因此，在非检查时，圆筒状导体14A如图8 Ca)所示，在载置台12的载置面的下方待机，在检查时，如图8 (b)所示通过致动器使圆筒状导体14A沿着载置台12的外周面上升，使得遍及整周地与环导体14C电连接，并且多个连接端子14B比圆筒状导体14A进一步上升。在该情况下，也能够进行与图7所示的导通机构14 一致的接触动作。第四实施方式在本实施方式的探针装置中，除了使用图9、图10所示的连接端子和分割导体来代替图4所示的导通机构14之外，与图4所示的探针装置10 —致。因此，下面对于与图4所示的导通机构14相同或相当的部分标注相同的标记，说明本实施方式的导通机构。本实施方式使用的导通机构14构成为，与上述各实施方式同样，在保持晶片状态不变的情况下测定形成于半导体晶片的多个功率器件的电特性。即，本实施方式的导通机构14如图9(a)、(b)所示,包括与载置台12的周面相互相对地设置的一对连接端子14B ；和与一对连接端子14B对应且介于载置台12与探针卡13之间设置的一对分割导体14C。为了测定各功率器件的电特性，无论载置台12向怎样的场所移动，一对连接端子14B的各个连接端子都与对应的任一个分割导体14C弹性接触，使得导电膜电极(集电电极)与检测器(未图示)电连接。如图10 (a)、(b)所示，连接端子14B包括多个金属板一体化的触头MB1和夹持该触头MB1的一对支承体14B2，通过支承体14B2固定于载置台12的上部。触头MB1与形成于载置台12的周面的导电膜电极电连接。另外，在触头MB1，从载置台12的突出端面朝向载置台12 —侧形成有缺口部14B3。通过该缺口部14B3，触头MB1与分割导体14C弹性接触。触头14B能够根据测定的电流值的大小来调整金属板的叠层片数。如图9 (b)所示，一对分割导体14C左右对称地形成，与例如保持探针卡13的卡保持部13B连结、固定于其上。如该图所示，该分割导体14C分别位于探针13A—侧的第一边形成为比与其相对的第二边短，并且形成有在两端与第二边成直角的一对第三边。另外，在第三边与第一边之间形成有一对第四边，一对第四边向着第一边逐渐变窄。即，分割导体14C形成为六边形。如上所述，一对分割导体14C形成为，为了测定功率器件的电特性，无论 载置台12在探测器室内向怎样的场所移动，都与对应的连接端子14B接触的大小。即，在测定位于半导体晶片W的中央部的功率器件的电特性时，如图11 (a)所示，载置台12向探针卡13的中心的正下方移动，当从该位置上升时，一对探针13A分别与形成于中央部的IGBT的栅极电极和发射电极电接触，并且左右一对连接端子14B的触头14B分别与左右一对分割导体14C电接触而成为集电电极，由此能够测定功率器件的电特性。在测定半导体晶片W的右端的功率器件的电特性时，如图11 (b)所示，载置台12移动，右端的功率器件到达探针卡13的中心的正下方，从该位置上升时，一对探针13A分别与形成于右端的IGBT的栅极电极和发射电极电接触，并且仅右侧的连接端子14B的触头14B与右侧的分割导体14C电接触而成为集电电极，由此能够测定功率器件的电特性。左侧的连接端子14B与左侧的分割导体14C为非接触状态。在测定半导体晶片W的左端的功率器件的电特性时，如图11 (C)所示，载置台12移动，左端的功率器件到达探针卡13的中心的正下方，从该位置上升时，一对探针13A分别与形成于左端的IGBT的栅极电极和发射电极电接触，并且仅左侧的连接端子14B的触头14B与左侧的分割导体14C电接触而成为集电电极，由此能够测定功率器件的电特性。右侧的连接端子14B与右侧的分割导体14C为非接触状态。如上所述，在测定作为各功率器件的电特性的IGBT的开关特性时，导体膜电极(集电电极)与检测器件的线路长度例如为IOcm左右，因较短而电感较小，因此显示出优良的开关特性，由于断开时间较短，因此如图12 (a)所示，能够将断开时的集电极-发射极间的浪涌电压抑制成比IGBT (功率器件)的极限电压小得多的电压值，能够可靠且精确地测定功率器件的动态特性。此外，断开时间是指集电极电流从90%下降到5%的时间。与此相对，如现有的探针装置那样具有电缆的情况下，电缆的电感较大，如图12
(b)所示，在IGBT断开时，在集电极-发射极间施加有超过IGBT的极限电压的异常浪涌电压，使得IGBT破损。在测定功率器件的电特性时，优选施加比额定电压和额定电流大的电压、电流，但是在现有的探针装置中即使施加额定电压，也存在超过极限值的可能性，因此连额定电压也不能够施加，实质上无法进行功率器件的动态特性的测定。图12 (b)的浪涌电压是计算值，而不是实测值。如以上说明，在本实施方式中，与第一、第二实施方式同样，能够可靠且精确地测定功率器件的动态特性。本发明不限定于上述实施方式，能够根据需要对各结构要素进行设计变更。在第一实施方式中，对在探针卡13的外周缘部安装有导通引脚14的情况进行了说明，但是也能够遍及例如载置台12的外周 缘部的整周且隔开规定间隔地设置。这些导通引脚14与载置台12的导体膜电极(集电电极)电连接。另外，这些导通引脚14也可以竖立设置于载置台12的上表面，但是优选在载置台12中能够露出或没入地设置。在该情况下，还能够在导通引脚14露出或没入的孔的内周面形成有导体膜电极，导通引脚14与导体膜电极滑动连接，维持在突出位置导通引脚14与导体膜电极的电连接。符号说明10 探针装置12 载置台13 探针卡13A 探针14 导通引脚(导通部件)15 检测器14 导通引脚14A 引线导体14A 引线14B 连接端子14C 连接导体14D 致动器W 半导体晶片
权利要求
1.一种探针装置，其特征在于，包括 载置形成有多个包括二极管的功率器件的被检查体且能够移动的载置台； 配置于所述载置台的上方的具有多个探针的探针卡；和 测定部，在至少在所述载置台的载置面形成的导体膜电极与在载置于该导体膜电极的所述被检查体的背面形成的导体层导通的状态下，使所述探针与所述被检查体电接触来测定所述功率器件的电特性， 在测定所述功率器件的电特性时，将所述载置台的所述导体膜电极与所述测定部电连接的导通部件介于所述探针卡的外周缘部与所述载置台的外周缘部之间。
2.如权利要求I所述的探针装置，其特征在于 所述导通部件设置于所述探针卡，与所述载置台的所述导体膜电极电接触。
3.如权利要求I或2所述的探针装置，其特征在于 所述导通部件具有弹性。
4.如权利要求I或2所述的探针装置，其特征在于 所述探针和所述导通部件均与所述测定部进行开尔文连接。
5.如权利要求I或2所述的探针装置，其特征在于 所述载置台的所述导体膜电极构成为测定电极。
6.如权利要求I或2所述的探针装置，其特征在于 所述载置台具有温度调节机构。
7.一种探针装置，其特征在于，包括 载置形成有多个包括二极管的功率器件的被检查体且能够移动的载置台； 配置于所述载置台的上方的具有多个探针的探针卡；和 测定部，在至少在所述载置台的载置面和周面形成的导体膜电极与在载置于该导体膜电极的所述被检查体的背面形成的导体层导通的状态下，使所述探针与所述被检查体电接触来测定所述功率器件的电特性， 所述探针装置设置有导通机构，在测定所述功率器件的电特性时，该导通机构将在所述载置台的所述周面形成的所述导体膜电极与所述测定部电连接。
8.如权利要求7所述的探针装置，其特征在于 所述导通机构包括基端部与在所述载置台的所述周面形成的所述导体膜电极连接的引线导体；与所述引线导体的前端部导通自如地形成的连接端子；介于所述探针卡与所述载置台之间的导体；和将所述连接端子与所述导体电连接或者解除所述连接端子与所述导体的连接的致动器。
9.如权利要求7所述的探针装置，其特征在于 所述导通机构包括引线导体，其基端部与在所述载置台的所述周面形成的所述导体膜电极连接，且沿着所述载置台的所述周面设置有多个；连接端子，其以与多个所述引线导体的各个引线导体的前端部导通自如的方式形成有多个；介于所述探针卡与所述载置台之间的环状导体；和致动器，其将多个所述连接端子与所述环状导体电连接，或者解除多个所述连接端子与所述环状导体的连接，所述制动器设置有多个。
10.如权利要求8或9所述的探针装置，其特征在于 所述致动器构成为使所述连接端子摆动的摆动机构。
11.如权利要求8或9所述的探针装置，其特征在于 所述致动器构成为使所述连接端子升降的升降机构。
12.如权利要求7所述的探针装置，其特征在于 所述导通机构包括圆筒状导体，其相对于在所述载置台的所述周面形成的所述导体膜电极以与所述导体膜电极导通自如的方式升降；连接端子，其在所述圆筒状导体沿着周向隔开规定间隔地设置有多个；介于所述圆筒状导体与所述探针卡之间的环状导体；和致动器，其使所述圆筒状导体相对于所述环状导体升降而分别将多个所述连接端子与所述环状导体电连接，或者解除多个所述连接端子与所述环状导体的连接。
13.如权利要求7所述的探针装置，其特征在于 所述导通机构包括与在所述载置台的所述周面形成的所述导体膜电极电连接、且设置于沿着所述载置台的周向相互隔开180°的位置的一对触头；和以与所述一对触头电接触的方式介于所述载置台与所述探针卡之间的一对分割导体。
14.如权利要求13所述的探针装置，其特征在于 所述触头能够根据施加电压进行调整。
全文摘要
本发明提供一种能够以晶片级可靠地测定功率器件的静态特性和动态特性(开关特性)的探针装置。本发明的探针装置(10)，包括载置形成有多个包括二极管的功率器件的半导体晶片(W)且能够移动的载置台(12)；配置于载置台(12)的上方的探针卡(13)；和检测器(15)，在至少在载置台(12)的上表面形成的导体膜与在半导体晶片(W)的背面形成的导体层导通的状态下，使探针(13A)与半导体晶片(W)电接触从而以晶片级测定功率器件的电特性，在探针卡(13)的外周缘部设置有导通引脚(14)，在以晶片级测定功率器件的电特性时，通过导通引脚(14)将载置台(12)的导体膜电极(集电电极)与检测器(15)电连接。
文档编号H01L21/66GK102713650SQ201180006188
公开日2012年10月3日 申请日期2011年3月11日 优先权日2010年3月12日
发明者小笠原郁男, 河野功, 田冈健, 筱原荣一 申请人:东京毅力科创株式会社