特開 2015-161596 検査装置及び検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-161596(P2015-161596A)

(43)【公開日】2015年9月7日

(54)【発明の名称】検査装置及び検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/26 20140101AFI20150811BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20150811BHJP

   H01S 5/042 20060101ALI20150811BHJP

【ＦＩ】

   G01R31/26 H

   H01L33/00 J

   H01S5/042 630

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2014-37174(P2014-37174)

(22)【出願日】2014年2月27日

(71)【出願人】

【識別番号】301005371

【氏名又は名称】日本オクラロ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】特許業務法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】深町 俊彦

(72)【発明者】

【氏名】中村 厚

(72)【発明者】

【氏名】向久保 優

(72)【発明者】

【氏名】直江 和彦

(72)【発明者】

【氏名】中島 崇之

【テーマコード（参考）】

2G003

5F141

5F173

5F241

【Ｆターム（参考）】

2G003AA04

2G003AA05

2G003AA06

2G003AB18

2G003AC01

2G003AE08

2G003AF09

2G003AH01

2G003AH06

5F141AA46

5F141BB07

5F141BB13

5F141BB22

5F141BB25

5F141BB32

5F173ZM03

5F173ZP01

5F173ZQ03

5F173ZR02

5F241AA46

(57)【要約】

【課題】電気的に直列接続される複数の被試験体に対して定電流試験を行う場合に、複数の被試験体の１つが異常状態になった場合でも他の被試験体の検査を継続することができる検査装置及び検査方法を提供する。
【解決手段】検査装置は、順に電気的に直列接続される複数の被試験体、に定電流を供給する定電流源１２と、複数の被試験体の１つに並列接続され、接続される被試験体が異常状態となる場合に定電流の少なくとも一部をバイパスする、バイパス回路１５を含む、バイパス手段２１と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

順に電気的に直列接続される複数の被試験体、に定電流を供給する定電流源と、
前記複数の被試験体の１つに並列接続され、接続される前記被試験体が異常状態となる場合に前記定電流の少なくとも一部をバイパスする、バイパス回路を含むバイパス手段と、
を備える、検査装置。

【請求項2】

請求項１に記載の検査装置であって、
前記バイパス回路はダイオードを含む、
ことを特徴とする検査装置。

【請求項3】

請求項２に記載の検査装置であって、
前記バイパス回路は、前記ダイオードと直列接続される可変抵抗をさらに含む、
ことを特徴とする検査装置。

【請求項4】

請求項２または３に記載の検査装置であって、
前記バイパス回路は、前記ダイオードに並列接続される他のダイオードをさらに含む、
ことを特徴とする検査装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載の検査装置であって、
前記バイパス手段は、前記複数の被試験体それぞれに並列接続される複数の前記バイパス回路を含む、
ことを特徴とする検査装置。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項に記載の検査装置であって、
各前記被試験体は、１つの半導体素子又は電気的に直列接続される複数の半導体素子である、
ことを特徴とする検査装置。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載の検査装置であって、
前記被試験体の異常状態とは、前記被試験体に前記定電流を流す場合に前記被試験体の両端の電圧が所定値以上となることである、
ことを特徴とする検査装置。

【請求項8】

請求項１から６のいずれか一項に記載の検査装置であって、
前記被試験体の異常状態とは、前記被試験体の抵抗値が所定値以上となることである、
ことを特徴とする検査装置。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか一項に記載の検査装置であって、
前記被試験体は、同一基板上に形成されるとともに正電極及び負電極をそれぞれ備える複数の半導体素子を含み、
前記被試験体が配置される場合に、各前記半導体素子の前記正電極及び前記負電極に接して、前記複数の半導体素子を順に電気的に直列接続とする、配線部、をさらに含む、
ことを特徴とする検査装置。

【請求項10】

複数の被試験体が電気的に直接接続され、定電流源が前記複数の被試験体に接続され、前記複数の被試験体の１つにバイパス回路が接続される検査回路を準備するステップと、
前記定電流源に前記複数の被試験体に定電流を供給させるステップと、
を備える検査方法であって、
前記バイパス回路は、接続される前記被試験体が異常状態となる場合に前記定電流の少なくとも一部をバイパスする、
ことを特徴とする検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検査装置及び検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、半導体素子の製造工程における結晶成長中及び加工時に活性層中へ生成される結晶欠陥や、劈開工程等で偶発的に生成された発光端面への外傷のため、半導体素子は、完成後に電流を流すと、特性が劣化することがある。このような初期不良を生じる半導体素子を検出するために、半導体素子に所定時間の間、定電流を流すバーンイン試験が行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−２７９２９０号公報

【特許文献2】特開２０１１−１４５２０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

試験の効率化のため、同時に多数の半導体素子に対してバーンイン試験を実施したいという実情がある。そのために、複数の半導体素子それぞれに定電流源を設けて各半導体素子に定電流を流すことが考えられているが、この方法では半導体素子の数が増加するほど定電流源の数が増加してしまいバーンイン試験装置のコスト増大を招く。そして、定電流源を減らすために、１つの定電流源に対して複数の半導体素子を直列に接続すると、いずれかの半導体素子において断線等の異常が生じた場合に他の半導体素子の試験が実施できなくなるという問題がある。

【0005】

本発明は上記実情を鑑みて為されたものであり、電気的に直列接続される複数の被試験体に対して定電流試験を行う場合に、複数の被試験体の１つが異常状態になった場合でも他の被試験体の検査を継続することができる検査装置及び検査方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）上記課題を解決するために、本発明にかかる検査装置は、順に電気的に直列接続される複数の被試験体、に定電流を供給する定電流源と、前記複数の被試験体の１つに並列接続され、接続される前記被試験体が異常状態となる場合に前記定電流の少なくとも一部をバイパスする、バイパス回路を含むバイパス手段と、を備える、ことを特徴とする。

【0007】

（２）上記（１）に記載の検査装置であって、前記バイパス回路はダイオードを含む、
こととしてもよい。

【0008】

（３）上記（２）に記載の検査装置であって、前記バイパス回路は、前記ダイオードと直列接続される可変抵抗をさらに含む、こととしてもよい。

【0009】

（４）上記（２）または（３）に記載の検査装置であって、前記バイパス回路は、前記ダイオードに並列接続される他のダイオードをさらに含む、こととしてもよい。

【0010】

（５）上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の検査装置であって、前記バイパス手段は、前記複数の被試験体それぞれに並列接続される複数の前記バイパス回路を含む、
こととしてもよい。

【0011】

（６）上記（１）から（５）のいずれか１つに記載の検査装置であって、各前記被試験体は、１つの半導体素子又は電気的に直列接続される複数の半導体素子であってもよい。

【0012】

（７）上記（１）から（６）のいずれか１つに記載の検査装置であって、前記被試験体の異常状態とは、前記被試験体に前記定電流を流す場合に前記被試験体の両端の電圧が所定値以上となることであってもよい。

【0013】

（８）上記（１）から（６）のいずれか１つに記載の検査装置であって、前記被試験体の異常状態とは、前記被試験体の抵抗値が所定値以上となることであってもよい。

【0014】

（９）上記（１）から（８）のいずれか１つに記載の検査装置であって、前記被試験体は、同一基板上に形成されるとともに正電極及び負電極をそれぞれ備える複数の半導体素子を含み、前記被試験体が配置される場合に、各前記半導体素子の前記正電極及び前記負電極に接して、前記複数の半導体素子を順に電気的に直列接続とする、配線部、をさらに含む、こととしてもよい。

【0015】

（１０）上記課題を解決するために、本発明にかかる検査方法は、複数の被試験体が電気的に直接接続され、定電流源が前記複数の被試験体に接続され、前記複数の被試験体の１つにバイパス回路が接続される検査回路を準備するステップと、前記定電流源に前記複数の被試験体に定電流を供給させるステップと、を備える検査方法であって、前記バイパス回路は、接続される前記被試験体が異常状態となる場合に前記定電流の少なくとも一部をバイパスする、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明により、電気的に直列接続されて検査される複数の被試験体に対して定電流通電試験を行う場合に、複数の被試験体の１つが異常状態になった場合でも他の被試験体の検査を継続することができる検査装置及び検査方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係る検査装置の全体構成の一例を示す図である。

【図2】検査実行時の検査回路の一例を示す図である。

【図3】発光ダイオードを並列に複数接続した、検査実行時の検査回路の一例を示す図である。

【図4】ツェナーダイオードを用いた、検査実行時の検査回路の一例を示す図である。

【図5】バリスタ及びアバランシェダイオードを用いた、検査実行時の検査回路の一例を示す図である。

【図6】多チャンネルチップオンキャリアである被試験体の構造の第１例を示す図である。

【図7】被試験体緯線部に図６に示す被試験体が配置された測定用ユニットを示す図である。

【図8】本実施形態に係る被試験体の構造の第２例を示す図である。

【図9】被試験体緯線部に図８に示す被試験体が配置された測定用ユニットを示す図である。

【図10】本実施形態に係る被試験体の構造の第３例を示す図である。

【図11】本実施形態に係る被試験体の構造の第４例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の一実施形態について図面に基づき詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0019】

図１は、本発明の一実施形態に係る検査装置１の全体構成の一例を示す図であり、後述する被試験体１３が配置されている構成が示されている。図１に示すように、本実施形態に係る検査装置１は、複数（ここでは６個）の検査回路３及び複数（ここでは２個）の恒温槽１１を備えている。各検査回路３は、定電流源１２、及び被試験体配線部１４を含んで構成されている。被試験体配線部１４（図示せず）は被試験体１３を配置するためのものであり、被試験体配線部１４に被試験体１３が配置されて、測定用ユニット１０が形成される。検査装置１は、制御部２と相互にデータ通信可能に接続されている。ここでは、検査装置１に複数の検査回路３が備えられるとしたが、これに限定されることはなく、検査装置１に１個の検査回路３が備えられていてもよい。

【0020】

ここでは、複数（３個）の検査回路３に含まれる複数（計１８個）の測定用ユニット１０が、１個の恒温槽１１に接して配置されている。恒温槽１１は、内部温度を一定に保つ熱浴であり、これにより定められた温度環境下で接して配置される測定用ユニット１０が、設定された温度に保たれており、測定用ユニット１０に含まれる被試験体１３を定められた温度環境下で検査することができる。しかし、これに限定されることはなく、１個の検査回路３に対して１個の恒温槽１１が設けられてもよく、１個の検査回路３に含まれる複数の測定用ユニット１０のうち一部に対して１個の恒温槽１１が設けられてもよい。

【0021】

定電流源１２は、出力電流が一定となる電源であり、被試験体配線部１４に配置された複数の被試験体１３に、各被試験体１３の内部抵抗に関わらず定電流を供給する。

【0022】

制御部２は、例えば、パーソナルコンピュータ等であり、制御部２は、検査装置１が実行する検査を制御する。例えば、制御部２は、かかる検査の検査条件を設定する。具体的には、恒温槽１１の内部温度、定電流源１２の出力電流値、通電時間等を設定する。そして、制御部２は、検査中の検査条件を感知することもできる。

【0023】

被試験体１３は、１以上の半導体素子３０を１つのヒートシンクへ実装したチップオンキャリアとする。図１に示す被試験体１３は４個の半導体素子３０を含んでいる。被試験体１３の詳細については後述する。

【0024】

検査装置１は、測定用ユニット１０に含まれる被試験体１３に対して、所定の条件下で、定電流で通電するバーンイン試験を行う。例えば、測定用ユニット１０に対して温度環境１００℃、定電流量２００ｍＡにて１００時間通電することで、初期不良を生じる被試験体１３を検出する。

【0025】

ここで、本発明に係る検査装置１の主な特徴は、まず、検査装置１にて複数の被試験体１３が順に電気的に直列接続されるよう構成されていることである。そして、検査装置１が、１つの被試験体１３に並列に接続され、接続される被試験体１３が異常状態となる場合に定電流の少なくとも一部をバイパスするバイパス回路１５を含むバイパス手段２１を備えることである。簡単のため、図１には被試験体配線部１４及びバイパス手段２１は示されていないが、これらの詳細については後述する。

【0026】

また、本発明に係る検査方法の主な特徴は、被試験体１３が配置された本発明に係る検査装置１（検査回路３）を準備するステップと、複数の被試験体１３に定電流を供給させるステップとを備えることである。

【0027】

まず、検査実行時における検査装置１の回路構成及び回路動作について説明する。

【0028】

図２は、検査実行時の検査回路３の一例を示す図である。図２に示すように、検査実行時の検査回路３は、順に電気的に直列接続された複数の（ここでは３個）被試験体１３（１３−１〜１３−３）、各被試験体１３に定電流を供給する定電流源１２、及び複数の被試験体１３それぞれに並列に接続される複数（ここでは３個）のバイパス回路１５（１５−１〜１５−３）を含む閉回路により構成されている。なお、バイパス手段２１は、複数のバイパス回路１５を含んでいる。被試験体１３は、被試験体配線部１４（図示せず）にそれぞれ配置され、お互いが電気的に直列接続されている。そして、各被試験体１３に、定電流源１２が出力する定電流が供給される。

【0029】

バイパス回路１５は、被試験体１３のいずれかに異常が生じ（例えば、断線等）、被試験体１３が正常状態から異常状態に変化した場合に、定電流の少なくとも一部をバイパスするバイパス回路１５を備えている。これにより、一部の被試験体１３の異常により検査回路３全体が機能しなくなることを防ぐ。なお、本明細書において、被試験体１３が正常状態であるとは、被試験体１３に含まれる１又は複数の半導体素子３０のすべてが、所望の条件の範囲にあることであり、例えば、製品としての規格を満たしている状態をいう。また、本明細書において、被試験体１３が異常状態であるとは、被試験体１３に含まれる１又は複数の半導体素子３０のいずれかになんらかの異常が発生し（例えば内部構造に異常が発生した場合など）、非常に高抵抗な状態になる又は実質的に絶縁状態となることである。被試験体１３の異常状態とは、被試験体１３に定電流を流す場合に被試験体１３の両端の電圧が所定値以上となることである。被試験体１３が異常状態になるとは、被試験体１３の抵抗値が所定値以上となることとしてもよい。

【0030】

各バイパス回路１５（１５−１〜１５−３）は、発光ダイオード１６（１６−１〜１６−３）及び可変抵抗１７（１７−１〜１７−３）が直列接続されて構成されている。発光ダイオード１６は、順方向に電圧が印加された場合に、印加された電圧が所定の順方向電圧である閾値電圧Ｖ_ｔｈ以下であるとほとんど電流を流さず、印加された電圧が閾値電圧Ｖ_ｔｈ以上であると電流を流し、電流量に応じて光を発する、という特性を有する。なお、実際には、閾値電圧Ｖ_ｔｈ以下であっても、閾値電圧Ｖ_ｔｈ近傍では微小電流が流れている。よって、厳密に言えば、閾値電圧Ｖ_ｔｈは、発光ダイオード１６に電流が流れ始める電圧値ではなく、ある程度電圧が上昇した後の電圧-電流特性の近似直線におけるｘ切片の値である。ここでは、閾値電圧Ｖ_ｔｈ以下であっても、微小の電流（１ｍＡ程度）が流れているものとする。この特性を用いて、被試験体１３が正常状態である場合は、発光ダイオード１６に閾値電圧Ｖ_ｔｈ以下の電圧が順方向に印加されるようにし、被試験体１３が異常状態となった場合に発光ダイオード１６に閾値電圧Ｖ_ｔｈ以上の電圧が順方向に印加されるようにする。そうすることで、被試験体１３が正常状態の場合は、バイパス回路１５にはほとんど電流が流れず、被試験体１３が異常状態となった場合に、定電流の少なくとも一部がバイパス回路１５を流れることとなる。

【0031】

ここで、２００ｍＡの定電流試験を例として、具体的な検査回路３の構成について説明する。まず、被試験体１３について、被試験体１３−１を例として説明する。被試験体１３−１に含まれる４個の半導体素子３０は、正常状態にあっては、それぞれ順方向に１．５Ｖ印加したときに２００ｍＡの電流を通電する特性を有することとする。この場合、被試験体１３−１に２００ｍＡの定電流が供給されている間は被試験体１３−１には６Ｖの電圧が印加される。そして、被試験体１３−１に並列に接続されているバイパス回路１５−１にも６Ｖの電圧が印加されることとなる。このとき、発光ダイオード１６−１に印加される電圧が発光ダイオード１６−１の閾値電圧Ｖ_ｔｈ以下となるよう可変抵抗１７−１の値が設定される。例えば、発光ダイオード１６−１は閾値電圧Ｖ_ｔｈが３．５Ｖの特性を有するとする。このとき、可変抵抗１７−１の値が３．０ｋΩに設定されることで、発光ダイオード１６−１及び可変抵抗１７−１に流れる電流は１ｍＡ以下となり、発光ダイオード１６−１に印加される電圧は３．０Ｖとなる。そうすることで、被試験体１３−１が正常状態であり、被試験体１３−１に２００ｍＡの定電流が供給されている間は、バイパス回路１５−１にはほとんど電流が流れない。そして、被試験体１３−１が異常状態となった場合は、被試験体１３−１の特性が変化することで（例えば、抵抗値が増大、印加される電圧が増大）、被試験体１３−１に印加される電圧が増加するとともに、バイパス回路１５−１に印加される電圧も増加する。そして、発光ダイオード１６−１に印加される電圧が閾値電圧Ｖ_ｔｈである３．５Ｖ以上となると、バイパス回路１５−１に電流が流れるとともに、発光ダイオード１６−１が発光する。

【0032】

これにより、被試験体１３−１が異常状態となった場合でもバイパス回路１５−１を通電することで他の被試験体である被試験体１３−２及び被試験体１３−３に定電流を供給し続けることができる。また、バイパス回路１５−１が通電すると発光ダイオード１６−１が発光することで、被試験体１３−１の異常を認識することができる。そして、直列に接続した複数の被試験体１３に対して、１つの定電流源１２により定電流試験を行えることで、被試験体１３の数に比例して定電流源を増やすことなく、低コストで安定的に検査を行うことができる。

【0033】

ここでは、バイパス手段２１は、複数（ここでは３個）の被試験体１３それぞれに並列される複数（ここでは３個）のバイパス回路１５を備えている。いずれの被試験体１３が異常状態になる場合にも、バイパス回路１５が定電流の少なくとも一部をバイパスするという観点より、バイパス回路１５は、複数の被試験体１３それぞれに備えられているのが望ましい。しかし、これに限定されることはなく、例えば、検査の目的に応じて、バイパス回路１５は少なくとも１つの被試験体１３に備えられていればよい。

【0034】

バイパス回路１５の構成はこの例に限定されず、他の素子によって構成されていてもよい。以下に、バイパス回路１５の他の構成について説明する。

【0035】

まず、バイパス回路１５は、発光ダイオード１６を並列に複数接続することとしてもよい。図３は、発光ダイオード１６を並列に複数接続した、検査実行時の検査回路３の一例を示す図である。図３に示す、発光ダイオード１６を並列に複数接続した、検査実行時の検査回路３は、図２に示す検査実行時の検査回路３とは、バイパス回路１５の構成に差異がある点を除けば、同一のものである。したがって、図２に示す検査実行時の検査回路３と同等の構成には同符号を付し、その重複する説明は省略するものとする。

【0036】

ここで、図３に示すバイパス回路１５について、バイパス回路１５−１を例として説明する。バイアス回路１５−１は、発光ダイオード１６−１及び発光ダイオード１６−１１が並列に接続され、並列に接続される２個の発光ダイオード１６と可変抵抗１７−１とが直列に接続されて構成されている。なお、発光ダイオード１６が並列される個数は２個に限られず３以上の複数個であってもよい。ここでは、発光ダイオード１６−１及び発光ダイオード１６−１１は同等の順方向電圧特性（例えば、閾値電圧Ｖ_ｔｈを３．５Ｖとする）を有することとする。この場合も、発光ダイオード１６−１及び発光ダイオード１６−１１それぞれに印加される電圧が閾値電圧Ｖ_ｔｈである３．５Ｖ未満となるよう、可変抵抗１７−１の値を設定する。そして、被試験体１３−１が異常状態となった場合は、被試験体１３−１の特性が変化することで（例えば、抵抗値が増大、印加される電圧が増大）、被試験体１３−１に印加される電圧が増加するとともに、バイパス回路１５−１に印加される電圧も増加する。そして、発光ダイオード１６−１及び発光ダイオード１６−１１それぞれに印加される電圧が閾値電圧Ｖ_ｔｈである３．５Ｖ以上となると、バイパス回路１５−１に電流が流れるとともに、発光ダイオード１６−１及び発光ダイオード１６−１１が発光する。なお、バイパス回路１５−２、１５−３においても、バイパス回路１５−１と同様の動作がなされる。

【0037】

このように、バイパス回路１５に含まれる発光ダイオード１６を並列に複数接続することで、バイパス回路１５に電流が流れた場合の各発光ダイオード１６に流れる電流は少なくなる。これにより、各発光ダイオード１６の劣化を抑制することができる。

【0038】

なお、上述した検査実行時の検査回路３の２つの例において、バイパス回路１５は、発光ダイオード１６だけで構成されていてもよい。この場合は、被試験体１３の特性に応じて、最適な順方向電圧特性を有する発光ダイオード１６を選定する。つまり、発光ダイオード１６の閾値電圧Ｖ_ｔｈが、被試験体１３に定電流が供給されている間に被試験体１３に印加される電圧より大きくなるものを選定する。また、発光ダイオード１６の特性に応じて、並列に接続させる被試験体１３に含まれる半導体素子３０の個数を調整してもよい。また、バイパス回路１５に含まれる素子は発光ダイオード１６に限定されることはなく、閾値電圧未満では電流がほとんど流れず閾値電圧以上では電流が流れる特性を持つ他の素子であってもよく、例えば、ＰＩＮダイオード、ツェナーダイオード、アバランシェダイオード、バリスタであってもよい。

【0039】

次に、バイパス回路１５は、発光ダイオード１６及びツェナーダイオード１８を含んで構成されていてもよい。図４は、ツェナーダイオード１８を用いた、検査実行時の検査回路３の一例を示す図である。図４に示す、ツェナーダイオード１８を用いた、検査実行時の検査回路３は、図２に示す検査実行時の検査回路３とは、バイパス回路１５の構成に差異がある点を除けば、同一のものである。したがって、図２に示す検査実行時の検査回路３と同等の構成には同符号を付し、その重複する説明は省略するものとする。

【0040】

ここで、図４に示すバイアス回路１５について、バイアス回路１５−１を例として説明する。バイパス回路１５−１は、発光ダイオード１６−１及びツェナーダイオード１８−１が直列接続されて構成されている。ツェナーダイオード１８−１は、逆方向に電圧が印加された場合に、印加された電圧が所定の逆方向電圧である降伏電圧Ｖ_ｂｒ以下であるとほとんど電流を流さず、印加された電圧が降伏電圧Ｖ_ｂｒ以上であると電流を流す、という特性を有する。この特性を用いて、流れる電流に対して、ダイオード１６−１が順方向と、ツェナーダイオード１８−１が逆方向とに、それぞれなるように、直列接続されている。すなわち、被試験体１３−１が正常な場合は、発光ダイオード１６−１に閾値電圧Ｖ_ｔｈ以下の電圧が順方向に印加されるようにし、ツェナーダイオード１８−１に降伏電圧Ｖ_ｂｒ以下の電圧が逆方向に印加されるように直接接続される。これにより、被試験体１３−１が正常状態の場合は、被試験体１３−１に定電流が供給され、バイパス回路１５−１にはほとんど電流が流れない。そして、被試験体１３−１が異常状態となった場合に発光ダイオード１６−１に閾値電圧Ｖ_ｔｈ以上の電圧が順方向に印加され、ツェナーダイオード１８−１に降伏電圧Ｖ_ｂｒ以上の電圧が逆方向に印加されるようにする。そうすることで、被試験体１３−１が異常状態となった場合に、定電流の少なくとも一部がバイパス回路１５−１を流れることとなる。

【0041】

ここで、２００ｍＡの定電流試験を例として、ツェナーダイオード１８−１を含む具体的な検査回路３の構成について説明する。被試験体１３−１に含まれる４個の半導体素子３０は、それぞれ順方向に１．５Ｖ印加したときに２００ｍＡの電流を通電する特性を有することとする。この場合、被試験体１３−１に２００ｍＡの定電流が供給されている間は被試験体１３−１には６Ｖの電圧が印加される。そして、被試験体１３−１に並列に接続されているバイパス回路１５−１にも６Ｖの電圧が印加されることとなる。ここで、ツェナーダイオード１８−１の降伏電圧Ｖ_ｂｒと発光ダイオード１６−１の閾値電圧Ｖ_ｔｈとの和が、被試験体１３−１に２００ｍＡの定電流が供給されている間に被試験体１３−１に印加される電圧（ここでは、６Ｖとなる）より大きくなるようにする。つまり、発光ダイオード１６−１が閾値電圧Ｖ_ｔｈが３．５Ｖの特性を有するとすると、ツェナーダイオード１８−１はその降伏電圧Ｖ_ｂｒが２．５Ｖより大きい（ここでは、５Ｖとする）特性を有するものとする。そうすることで、被試験体１３−１が正常状態であり、被試験体１３−１に２００ｍＡの定電流が供給されている間は、バイパス回路１５−１にはほとんど電流が流れない。そして、被試験体１３−１が異常状態となった場合は、被試験体１３−１の特性が変化することで（例えば、抵抗値が増大、印加される電圧が増大）、被試験体１３−１に印加される電圧が増加するとともに、バイパス回路１５−１に印加される電圧も増加する。そして、発光ダイオード１５−１に印加される電圧が閾値電圧Ｖ_ｔｈである３．５Ｖ以上となり、かつ、ツェナーダイオード１８−１に印加される電圧が降伏電圧Ｖ_ｂｒである５Ｖ以上となると、バイパス回路１５−１に電流が流れるとともに、発光ダイオード１６−１が発光する。

【0042】

これにより、バイパス回路１５−１が、異なる特性を有するダイオードが複数選択され、複数選択されたダイオードが直列に接続されて構成されることで、バイパス回路１５−１に電流が流れるための電圧条件を調整することができる。また、ツェナーダイオード１８−１の降伏電圧Ｖ_ｂｒが発光ダイオード１６−１の閾値電圧Ｖ_ｔｈより大きい特性を有するものとする、ツェナーダイオード１８−１の降伏電圧Ｖ_ｂｒによりバイパス回路１５−１に電流が流れるための電圧条件を調整するとともに、発光ダイオード１６−１の発光により被試験体１３−１が異常状態であることを認識することができる。なお、バイパス回路１５−２及びバイパス回路１５−３においても、上述したバイパス回路１５−１と同様の動作がなされる。

【0043】

なお、ここでは、バイパス回路１５に電流が流れるための電圧条件を調整できるよう、バイパス回路１５が発光ダイオード１６及びツェナーダイオード１８を含んで構成される例について示したが、この組み合わせに限定されることはない。閾値電圧以下では電流がほとんど流れず閾値電圧以上では電流が流れる特性をそれぞれ持つ他の素子を複数用いてもよく、それらが２つ以上直列に接続されてバイパス回路１５を構成することとしても同様の効果が得られる。

【0044】

具体的には、例えば、バイパス回路１５は、バリスタ１９及びアバランシェダイオード２０を含んで構成されてもよい。図５は、バリスタ１９及びアバランシェダイオード２０を用いた、検査実行時の検査回路３の一例を示す図である。図５に示す、バリスタ１９及びアバランシェダイオード２０を用いた、検査実行時の検査回路３は、図２に示す検査実行時の検査回路３とは、バイパス回路１５の構成に差異がある点を除けば、同一のものである。したがって、図２に示す検査実行時の検査回路３と同等の構成には同符号を付し、その重複する説明は省略するものとする。

【0045】

ここで、図５に示すバイパス回路１５について、バイアス回路１５−１を例として説明する。バイパス回路１５−１は、バリスタ１９−１及びアバランシェダイオード２０−１が直列接続されて構成されている。バリスタ１９−１は、所定の電圧であるバリスタ電圧Ｖ_ｖａより小さい電圧が印加される場合は電気抵抗が高くほとんど電流を流さないが、バリスタ電圧Ｖ_ｖａ以上の電圧が印加されると電気抵抗が低くなり電流を流す、という特性を有する。アバランシェダイオード２０−１は、逆方向に電圧が印加された場合に、印加された電圧が所定の逆方向電圧である降伏電圧Ｖ_ｂｒ以下であるとほとんど電流を流さず、印加された電圧が降伏電圧Ｖ_ｂｒ以上であると電流を流す、という特性を有する。これらの特性を用いて、被試験体１３−１が正常な場合は、バリスタ１９−１にバリスタ電圧Ｖ_ｖａ以下の電圧が印加されるようにし、アバランシェダイオード２０−１に降伏電圧Ｖ_ｂｒ以下の電圧が逆方向に印加されるようにする。そうすると、被試験体１３−１が正常状態の場合は、被試験体１３に定電流が供給され、バイパス回路１５−１にはほとんど電流が流れない。そして、被試験体１３−１が異常状態となった場合にバリスタ１９−１にバリスタ電圧Ｖ_ｖａ以上の電圧が印加され、アバランシェダイオード２０−１に降伏電圧Ｖ_ｂｒ以上の電圧が逆方向に印加されるようにする。そうすることで、被試験体１３−１が異常状態となった場合に、定電流の少なくとも一部がバイパス回路１５−１を流れることとなる。

【0046】

ここで、２００ｍＡの定電流試験を例として、バリスタ１９−１及びアバランシェダイオード２０−１を含む具体的な検査回路３の構成について説明する。被試験体１３−１に含まれる４個の半導体素子３０は、それぞれ順方向に１．５Ｖ印加したときに２００ｍＡの電流を通電する特性を有することとする。この場合、被試験体１３−１に２００ｍＡの定電流が供給されている間は被試験体１３−１には６Ｖの電圧が印加される。そして、被試験体１３−１に並列に接続されているバイパス回路１５−１にも６Ｖの電圧が印加されることとなる。ここで、バリスタ１９−１のバリスタ電圧Ｖ_ｖａと、アバランシェダイオード２０−１の降伏電圧Ｖ_ｂｒとの和が、被試験体１３−１に２００ｍＡの定電流が供給されている間に被試験体１３−１に印加される電圧（ここでは、６Ｖとなる）より大きくなるようにする。つまり、バリスタ１９−１がバリスタ電圧Ｖ_ｖａ３Ｖの特性を有するとすると、アバランシェダイオード２０−１はその降伏電圧Ｖ_ｂｒが３Ｖより大きい（ここでは、４Ｖとする）特性を有するものとする。そうすることで、被試験体１３−１が正常状態であり、被試験体１３−１に２００ｍＡの定電流が供給されている間は、バイパス回路１５−１にはほとんど電流が流れない。そして、被試験体１３−１が異常状態となった場合は、被試験体１３−１の特性が変化することで（例えば、抵抗値が増大、印加される電圧が増大）、被試験体１３−１に印加される電圧が増加するとともに、バイパス回路１５−１に印加される電圧も増加する。そして、バリスタ１９−１に印加される電圧がバリスタ電圧Ｖ_ｖａである３Ｖ以上となり、かつ、アバランシェダイオード２０−１に印加される電圧が降伏電圧Ｖ_ｂｒである４Ｖ以上となると、バイパス回路１５−１に電流が流れる。

【0047】

これにより、バイパス回路１５−１が、異なる特性を有するダイオードを複数直列に接続して構成されることで、バイパス回路１５−１に電流が流れるための電圧条件を調整することができる。なお、なお、バイパス回路１５−２及びバイパス回路１５−３においても、上述したバイパス回路１５−１と同様の動作がなされる。

【0048】

次に、本実施形態における検査装置１の検査対象となる被試験体１３について詳しく説明する。

【0049】

図６は、多チャンネルチップオンキャリアである被試験体１３の構造の第１例を示す図である。図６に示す被試験体１３は、同一基板上に形成される複数の半導体素子３０を１つのヒートシンク５０へ実装したチップオンキャリアであり、各半導体素子３０は正電極（Ｐ電極４０）と負電極（Ｎ電極）をそれぞれ備えている。すなわち、図６に示すように、被試験体１３は、上面にＰ電極４０（４０−１〜４０−４）、下面にＮ電極を備えた４個の半導体素子３０（３０−１〜３０−４）と、ヒートシンク５０と、を含んで構成されている。ヒートシンク５０の表面には、４個の互いに絶縁されたプローブＮ電極６０（６０−１〜６０−４）が備えられており、それぞれのプローブＮ電極６０は、半導体素子３０の下面に備えられているＮ電極とダイボンディングされている。そして、半導体素子３０の上面に備えられるＰ電極４０と、ヒートシンク表面のプローブＮ電極６０と、に電源を接続して電圧を印加することにより、半導体素子３０は発光光７０（７０−１〜７０−４）を端面発光する。なお、被試験体１３に４個の半導体素子３０（３０−１〜３０−４）を含む例を示したが、この例に限定されず、被試験体１３は１以上の半導体素子を含むこととしてよい。

【0050】

図６に示すような４個の半導体素子３０を実装した他チャンネルチップオンキャリア、２５ＧＢ／Ｓ×４波長や２８ＧＢ／Ｓ×４波長などの波長多重技術を用いた１００ＧＢＥに代表されるインターフェースに適合する光送受信機に搭載されるものである。このような多チャンネルチップオンキャリアが光送受信機に搭載された後、各半導体素子は光送受信機の駆動系と直接ワイヤボンディングされる。なぜなら、多チャンネルチップオンキャリアが中継基板等を介して光送受信機と接続されると、寄生インダクタンス等により帯域が劣化してしまうからである。そこで、検査装置１が多チャンネルチップオンキャリアに対してバーンイン試験を行う際には、各半導体素子をワイヤボンディングせずに電気的に接続させる必要がある。なぜなら、ワイヤボンディングによって複数の半導体素子３０が電気的に接続されて検査が行われると、検査終了後には光送受信機に搭載するために一旦バーンイン試験で用いたワイヤボンディングを外さなければならないからである。ワイヤボンディングは、荷重、超音波、熱等により接続されており、さらに、ワイヤボンディングのボールサイズ(〜１００μm)と比較しＰ電極４０のサイズは同程度くらいであり、極めて小さい。このことから、ワイヤボンディングによる接続、ワイヤボンディングの取外しを繰り返すことは半導体素子３０の状態を変化させてしまう可能性がある(素子を傷つけるポテンシャルが増し、その結果、長期信頼性を低下させる危険性がある)。このように、定電流試験を行うことにより半導体素子３０の状態が変化するのは望ましくない。

【0051】

以下に、被試験体１３に含まれる複数の半導体素子を電気的に直列接続する配線方法について説明する。

【0052】

図７は、被試験体配線部１４に図６に示す被試験体１３が配置された測定用ユニット１０を示す図である。図７に示すように、被試験体配線部１４は複数のプローブ針８０（８０−１〜８０−８）を含んでいる。複数のプローブ針８０は、被試験体１３に含まれる４個の半導体素子３０（３０−１〜３０−４）がプローブ針８０（８０−１〜８０−８）を介して順に電気的に直列接続されるように、配置されている。プローブ針８０は、細さが１００μｍ程であり、プローブ針８０の先端部分は板ばねとして機能するよう形成されているので、プローブ針８０の先端部分が電極に圧着することで電気的に接続される。

【0053】

まず、プローブ針８０−１は半導体素子３０−１のＰ電極４０−１へ圧着され、プローブ針８０−２は、プローブＮ電極６０−１へ圧着される。そして、プローブ針８０−３は、半導体素子３０−２のＰ電極４０−２へ圧着され、プローブ針８０−４は、プローブＮ電極６０−２へ圧着される。そして、プローブ針８０−５は、半導体素子３０−３のＰ電極４０−３へ圧着され、プローブ針８０−６は、プローブＮ電極６０−３へ圧着される。そして、プローブ針８０−７は、半導体素子３０−４のＰ電極４０−４へ圧着され、プローブ針８０−８は、プローブＮ電極６０−４へ圧着される。そして、プローブ針８０−２とプローブ針８０−３、プローブ針８０−４とプローブ針８０−５、及びプローブ針８０−６とプローブ針８０−７、がそれぞれ接続されるよう配線されることで、半導体素子３０−１から半導体素子３０−４まで各半導体素子３０が順に電気的に直列に接続される。なお、半導体素子３０−１から半導体素子３０−４まで各半導体素子３０が電気的に直列に接続されていれば、半導体素子３０の接続順は問わない。

【0054】

このように、各被試験体１３が、複数の半導体素子３０を含む多チャンネルチップオンキャリアである場合にも、１つの定電流源を用いて、複数の被試験体１３をともに定電流試験を行うことができる。

【0055】

さらに、板ばね状の先端部分を有するプローブ針８０を電極に圧着することで、被試験体１３に含まれる複数の半導体素子３０の電極にワイヤボンディングすることなく、複数の半導体素子３０が順に電気的に直列接続される。これにより、本実施形態に係る検査装置１は、ワイヤボンディングによる半導体素子３０の状態への影響を無くすことができるという顕著な効果を奏する。

【0056】

図８は、本実施形態に係る被試験体１３の構造の第２例を示す図である。図８に示すように、被試験体１３は、片面にＰ電極及びＮ電極を備えた４個の半導体素子３１（３１−１〜３１−４）と、ヒートシンク５０と、を含んで構成されている。ヒートシンク５０の表面には、それぞれ４個の互いに絶縁されたプローブＰ電極４１（４１−１〜４１−４）及びプローブＮ電極６１（６１−１〜６１−４）が備えられており、４個のプローブＰ電極４１−１〜プローブＰ電極４１−４は、それぞれ半導体素子３１の片面に備えられている４個のＰ電極と、４個のプローブＮ電極６１−１〜プローブＮ電極６１−４は、それぞれ半導体素子３１の片面に備えられている４個のＮ電極と、ダイボンディングされている。そして、プローブＰ電極４１とプローブＮ電極６１とに電源を接続して電圧を印加することにより各半導体素子は発光光７１（７１−１〜７１−４）を端面発光する。なお、被試験体１３に４個の半導体素子３１（３１−１〜３１−４）を含む例を示したが、この例に限定されず、被試験体１３は１以上の半導体素子を含むこととしてよい。

【0057】

図９は、被試験体配線部１４に図８に示す被試験体１３が配置された測定用ユニット１０を示す図である。図９に示すように、被試験体配線部１４はプローブ針８１（８１−１〜８１−８）を含んでおり、被試験体１３に含まれる４個の半導体素子３１（３１−１〜３１−４）は、プローブ針８１（８１−１〜８１−８）を介して順に電気的に直列接続される。プローブ針８１は細さが１００μｍ程であり、プローブ針８１の先端部分は板ばねとして機能するよう形成されているので、プローブ針８１の先端部分が電極に圧着することで電気的に接続される。

【0058】

まず、プローブ針８１−１は半導体素子３０−１のプローブＰ電極４１−１へ圧着され、プローブ針８１−２は、プローブＮ電極６１−１へ圧着される。そして、プローブ針８１−３は、半導体素子３１−２のプローブＰ電極４１−２へ圧着され、プローブ針８１−４は、プローブＮ電極６１−２へ圧着される。そして、プローブ針８１−５は、半導体素子３１−３のプローブＰ電極４１−３へ圧着され、プローブ針８１−６は、プローブＮ電極６１−３へ圧着される。そして、プローブ針８１−７は、半導体素子３１−４のプローブＰ電極４１−４へ圧着され、プローブ針８１−８は、プローブＮ電極６１−４へ圧着される。そして、プローブ針８１−２とプローブ針８１−３、プローブ針８１−４とプローブ針８１−５、及びプローブ針８１−６とプローブ針８１−７、がそれぞれ接続されるよう配線されることで、半導体素子３１−１から半導体素子３１−４まで各半導体素子３１が順に電気的に直列に接続される。なお、半導体素子３１−１から半導体素子３１−４まで各半導体素子３１が電気的に直列に接続されていれば、半導体素子３１の接続順は問わない。

【0059】

このように、同一方向にＰ電極とＮ電極とを配置した複数の半導体素子３１を含む被試験体１３を用いることで、各半導体素子３１を順に電気的に直列接続するための被試験体配線部１４の配線構造を簡易化できる。

【0060】

図１０は、本実施形態に係る被試験体１３の構造の第３例を示す図である。図１０に示すように、被試験体１３は、４個の半導体素子が１つの半導体アレイ３４として構成され、各半導体素子３２の片面にＰ電極４３（４３−１〜４３−４）及びＮ電極６２（６２−１〜６２−４）が備えられている。そして、Ｐ電極４３とＮ電極６２とに電源を接続して電圧を印加することにより各半導体素子は発光光７２（７２−１〜７２−４）を上方向へ面発光する。第３例の被試験体１３は、図５に示した方法で、検査装置１の被試験体配線部１４に配置される。

【0061】

図１１は、本実施形態に係る被試験体１３の構造の第４例を示す図である。図１１に示すように、被試験体１３は、４個の半導体素子が１つの半導体アレイ３５として構成され、各半導体素子３３の片面にＰ電極４４（４４−１〜４４−４）及びＮ電極６３（６３−１〜６３−４）が備えられている。そして、Ｐ電極４４とＮ電極６３とに電源を接続して電圧を印加することにより各半導体素子は受光面９０（９０−１〜９０−４）により発光光７３（７３−１〜７３−４）を検出する。第４例の被試験体１３は、図５に示した方法で、検査装置１の被試験体配線部１４に配置される。

【0062】

以上、本発明の実施形態に係る検査装置及び検査方法について説明した。本発明は上記実施形態に限定されることなく、接続される被試験体が異常状態に変化した場合に前記定電流の少なくとも一部をバイパスする、バイパス回路が被試験体に並列接続される検査回路に広く適用することができる。

【符号の説明】

【0063】

１ 検査装置、２ 制御部、３ 検査回路、１０ 測定用ユニット、１１ 恒温槽、１２ 定電流源、１３ 被試験体、１４ 被試験体配線部、１５ バイパス回路、１６ 発光ダイオード、１７ 可変抵抗、１８ ツェナーダイオード、１９ バリスタ、２０ アバランシェダイオード、２１ バイパス手段、３０,３１,３２,３３ 半導体素子、３４,３５ 半導体アレイ、４０,４３,４４ Ｐ電極、４１ プローブＰ電極、５０ ヒートシンク、６０,６１ プローブＮ電極、６２,６３ Ｎ電極、７０,７１,７２,７３ 発光光、８０,８１ プローブ針、９０ 受光面。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】