特許 7593578 通電検査装置、半導体装置の製造方法および通電方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-25

(45)【発行日】2024-12-03

(54)【発明の名称】通電検査装置、半導体装置の製造方法および通電方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20241126BHJP

   H01L 29/12 20060101ALI20241126BHJP

   H01L 29/78 20060101ALI20241126BHJP

   H01L 21/336 20060101ALI20241126BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 H

H01L21/66 V

H01L29/78 652T

H01L29/78 658L

H01L29/78 652Q

H01L29/78 652M

H01L29/78 658F

【請求項の数】 26

(21)【出願番号】P 2023508830

(86)(22)【出願日】2022-02-24

(86)【国際出願番号】 JP2022007632

(87)【国際公開番号】W WO2022202076

(87)【国際公開日】2022-09-29

【審査請求日】2023-06-02

(31)【優先権主張番号】P 2021050041

(32)【優先日】2021-03-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000233273

【氏名又は名称】ミネベアパワーデバイス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐川 雅一

(72)【発明者】

【氏名】小西 くみこ

(72)【発明者】

【氏名】三木 浩史

(72)【発明者】

【氏名】毛利 友紀

【審査官】平野 崇

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１５０１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２１６２０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０５２５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２１２３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１８７１０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｈ０１Ｌ ２９／１２

Ｈ０１Ｌ ２１／３３６

Ｈ０１Ｌ ２９／７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷却板と、
前記冷却板上に設けられた絶縁板と、
前記絶縁板上に設けられた第１電極と、
前記第１電極の上方に設けられ、且つ、前記第１電極から離れて位置する第２電極および第３電極と、
を備え、
前記絶縁板は、可変熱抵抗機構を有し、
前記第１電極と前記第２電極との間、および、前記第１電極と前記第３電極との間に、半導体装置を設置可能である、通電検査装置。

【請求項2】

請求項１に記載の通電検査装置において、
前記第１電極上に設けられ、且つ、その内部の圧力をその外部の圧力と異なる圧力に変更できる圧力容器を更に備え、
前記第２電極および前記第３電極は、前記圧力容器に取り付けられ、
前記第１電極と前記第２電極との間、および、前記第１電極と前記第３電極との間に前記半導体装置が設置される場合、前記半導体装置は、前記圧力容器の内部に収容される、通電検査装置。

【請求項3】

請求項２に記載の通電検査装置において、
前記圧力容器は、絶縁体からなる、通電検査装置。

【請求項4】

冷却板と、
前記冷却板上に設けられ、且つ、可変熱抵抗機構を有する絶縁板と、
前記絶縁板上に設けられた第１電極と、
前記第１電極の上方に設けられ、且つ、前記第１電極から離れて位置する第２電極および第３電極と、
を備えた通電検査装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
（ａ）ドレイン電極、ソース電極およびゲートパッド電極を含む半導体装置を用意する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程後、前記第１電極と前記第２電極との間、および、前記第１電極と前記第３電極との間に、前記半導体装置を設置し、前記第１電極を前記ドレイン電極に電気的に接続させ、前記第２電極を前記ソース電極に電気的に接続させ、前記第３電極を前記ゲートパッド電極に電気的に接続させる工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記半導体装置の内蔵ダイオードに前記半導体装置の最大定格順方向電流を通電した際に、前記半導体装置の最大定格接合温度になるように、前記可変熱抵抗機構の抵抗値を調整する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記半導体装置の第１オン電圧を測定する工程、
（ｅ）前記（ｃ）工程後、前記ソース電極および前記ゲートパッド電極を電気的に短絡した状態、または、前記ソース電極に対して前記ゲートパッド電極に負バイアスを印加した状態で、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に規定の電圧を印加した際の第１リーク電流を測定する工程、
（ｆ）前記（ｄ）工程および前記（ｅ）工程後、前記内蔵ダイオードに順方向電流を通電する工程、
（ｇ）前記（ｆ）工程後、前記半導体装置の第２オン電圧を測定する工程、
（ｈ）前記（ｇ）工程後、前記第２オン電圧と前記第１オン電圧との変化値を算出し、その変化値が規定値よりも小さい場合、前記半導体装置を適合品として選別する工程、
（ｉ）前記（ｈ）工程後、適合品として選別された前記半導体装置に対して、前記ソース電極および前記ゲートパッド電極を電気的に短絡した状態、または、前記ソース電極に対して前記ゲートパッド電極に負バイアスを印加した状態で、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に規定の電圧を印加した際の第２リーク電流を測定する工程、
（ｊ）前記（ｉ）工程後、前記第２リーク電流と前記第１リーク電流との変化値を算出し、その変化値が規定値よりも小さい場合、前記半導体装置を適合品として選別する工程、
を備え、
前記（ａ）工程は、
（ａ１）表面および前記表面と反対側の裏面を有し、且つ、炭化珪素からなる第１導電型の半導体基板を用意する工程、
（ａ２）前記半導体基板の前記表面上に、炭化珪素からなる前記第１導電型の半導体層を形成する工程、
（ａ３）前記半導体層内に、前記第１導電型と反対の第２導電型のボディ領域を形成する工程、
（ａ４）前記ボディ領域内に、前記第１導電型のソース領域を形成する工程、
（ａ５）前記ボディ領域上に、ゲート絶縁膜を形成する工程、
（ａ６）前記ゲート絶縁膜上に、ゲート電極を形成する工程、
（ａ７）前記ボディ領域および前記ソース領域に電気的に接続するように、前記ボディ領域上および前記ソース領域上に、前記ソース電極を形成し、前記ゲート電極に電気的に接続するように、前記ゲート電極上に、前記ゲートパッド電極を形成する工程、
（ａ８）前記半導体基板の前記裏面上に、前記ドレイン電極を形成する工程、
を含み、
前記内蔵ダイオードは、前記ボディ領域および前記半導体層によって構成されている、半導体装置の製造方法。

【請求項5】

請求項４に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｆ）工程では、前記半導体装置の最大定格接合温度において、前記半導体装置の内蔵ダイオードに前記半導体装置の最大定格順方向電流が通電される、半導体装置の製造方法。

【請求項6】

請求項５に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｅ）工程および前記（ｉ）工程では、前記第１リーク電流および前記第２リーク電流は、前記半導体装置の最大定格電圧によって測定される、半導体装置の製造方法。

【請求項7】

請求項６に記載の半導体装置の製造方法において、
前記通電検査装置は、前記第１電極上に設けられ、且つ、その内部の圧力をその外部の圧力と異なる圧力に変更できる圧力容器を更に備え、
前記第２電極および前記第３電極は、前記圧力容器に取り付けられ、
前記（ｂ）工程では、前記半導体装置は、前記圧力容器の内部に収容され、
前記（ｅ）工程および前記（ｉ）工程では、前記圧力容器の内部の圧力が、前記圧力容器の外部の圧力よりも高くなっている、半導体装置の製造方法。

【請求項8】

請求項７に記載の半導体装置の製造方法において、
前記圧力容器は、絶縁体からなる、半導体装置の製造方法。

【請求項9】

冷却板と、
前記冷却板上に設けられ、且つ、可変熱抵抗機構を有する絶縁板と、
前記絶縁板上に設けられた第１電極と、
前記第１電極の上方に設けられ、且つ、前記第１電極から離れて位置する第２電極および第３電極と、
を備えた通電検査装置を用いた通電方法であって、
（ａ）ドレイン電極、ソース電極およびゲートパッド電極を含む半導体装置を用意する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程後、前記第１電極と前記第２電極との間、および、前記第１電極と前記第３電極との間に、前記半導体装置を設置し、前記第１電極を前記ドレイン電極に電気的に接続させ、前記第２電極を前記ソース電極に電気的に接続させ、前記第３電極を前記ゲートパッド電極に電気的に接続させる工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記半導体装置の内蔵ダイオードに前記半導体装置の最大定格順方向電流を通電した際に、前記半導体装置の最大定格接合温度になるように、前記可変熱抵抗機構の抵抗値を調整する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記半導体装置の第１オン電圧を測定する工程、
（ｅ）前記（ｃ）工程後、前記ソース電極および前記ゲートパッド電極を電気的に短絡した状態、または、前記ソース電極に対して前記ゲートパッド電極に負バイアスを印加した状態で、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に規定の電圧を印加した際の第１リーク電流を測定する工程、
（ｆ）前記（ｄ）工程および前記（ｅ）工程後、前記内蔵ダイオードに順方向電流を通電する工程、
（ｇ）前記（ｆ）工程後、前記半導体装置の第２オン電圧を測定する工程、
（ｈ）前記（ｇ）工程後、前記第２オン電圧と前記第１オン電圧との変化値を算出し、その変化値が規定値よりも小さい場合、前記半導体装置を適合品として選別する工程、
（ｉ）前記（ｈ）工程後、適合品として選別された前記半導体装置に対して、前記ソース電極および前記ゲートパッド電極を電気的に短絡した状態、または、前記ソース電極に対して前記ゲートパッド電極に負バイアスを印加した状態で、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に規定の電圧を印加した際の第２リーク電流を測定する工程、
（ｊ）前記（ｉ）工程後、前記第２リーク電流と前記第１リーク電流との変化値を算出し、その変化値が規定値よりも小さい場合、前記半導体装置を適合品として選別する工程、
を備え、
前記半導体装置は、
表面および前記表面と反対側の裏面を有し、且つ、炭化珪素からなる第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の前記表面上に形成され、且つ、炭化珪素からなる前記第１導電型の半導体層と、
前記半導体層内に形成された、前記第１導電型と反対の第２導電型のボディ領域と、
前記ボディ領域内に形成された前記第１導電型のソース領域と、
前記ボディ領域上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
前記ボディ領域および前記ソース領域に電気的に接続するように、前記ボディ領域上および前記ソース領域上に形成された前記ソース電極と、
前記ゲート電極に電気的に接続するように、前記ゲート電極上に形成された前記ゲートパッド電極と、
前記半導体基板の前記裏面上に形成された前記ドレイン電極と、
を含み、
前記内蔵ダイオードは、前記ボディ領域および前記半導体層によって構成されている、通電方法。

【請求項10】

請求項９に記載の通電方法において、
前記（ｆ）工程では、前記半導体装置の最大定格接合温度において、前記半導体装置の内蔵ダイオードに前記半導体装置の最大定格順方向電流が通電される、通電方法。

【請求項11】

請求項１０に記載の通電方法において、
前記（ｅ）工程および前記（ｉ）工程では、前記第１リーク電流および前記第２リーク電流は、前記半導体装置の最大定格電圧によって測定される、通電方法。

【請求項12】

請求項１１に記載の通電方法において、
前記通電検査装置は、前記第１電極上に設けられ、且つ、その内部の圧力をその外部の圧力と異なる圧力に変更できる圧力容器を更に備え、
前記第２電極および前記第３電極は、前記圧力容器に取り付けられ、
前記（ｂ）工程では、前記半導体装置は、前記圧力容器の内部に収容され、
前記（ｅ）工程および前記（ｉ）工程では、前記圧力容器の内部の圧力が、前記圧力容器の外部の圧力よりも高くなっている、通電方法。

【請求項13】

請求項１２に記載の通電方法において、
前記圧力容器は、絶縁体からなる、通電方法。

【請求項14】

（ａ）ドレイン電極、ソース電極、ゲートパッド電極および内蔵ダイオードを含む半導体装置を用意する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程後、前記半導体装置の第１オン電圧を測定する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記内蔵ダイオードに順方向電流を通電する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記半導体装置の第２オン電圧を測定する工程、
（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第２オン電圧と前記第１オン電圧との変化値を算出し、その変化値が第１規定値よりも小さい場合、前記半導体装置を適合品として選別する工程、
（ｆ）前記（ｅ）工程後、適合品として選別された前記半導体装置に対して、前記ソース電極および前記ゲートパッド電極を電気的に短絡した状態、または、前記ソース電極に対して前記ゲートパッド電極に負バイアスを印加した状態で、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に所定の電圧を印加した際のリーク電流を測定する工程、
（ｇ）前記（ｆ）工程後、前記リーク電流が第２規定値よりも小さい場合、前記半導体装置を適合品として選別する工程、
を備え、
前記第１規定値および前記第２規定値は、複数の実験用の前記半導体装置に対して、事前に行われた実験の結果に基づいて設定され、
前記実験は、それぞれ、
（ｘ１）前記半導体装置の第１オン電圧を測定する工程、
（ｘ２）前記（ｘ１）工程後、第１飽和時間で、前記内蔵ダイオードに順方向電流を通電する工程、
（ｘ３）前記（ｘ２）工程後、前記半導体装置の第２オン電圧を測定する工程、
（ｘ４）前記（ｘ３）工程後、前記第２オン電圧と実験時の前記第１オン電圧との変化値を算出する工程、
を有し、
前記第１規定値は、前記実験において、前記第１飽和時間中に、前記第２オン電圧と前記第１オン電圧との変化値が飽和した際の値であり、
前記（ｃ）工程は、第１飽和時間で行われる、半導体装置の製造方法。

【請求項15】

請求項１４に記載の半導体装置の製造方法において、
前記実験は、それぞれ、
（ｙ１）前記第１飽和時間で、前記内蔵ダイオードに順方向電流を通電する工程、
（ｙ２）前記（ｙ１）工程後、前記ソース電極および前記ゲートパッド電極を電気的に短絡した状態、または、前記ソース電極に対して前記ゲートパッド電極に負バイアスを印加した状態で、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に所定の電圧を印加した際のリーク電流を測定する工程、
を更に有し、
前記第２規定値は、前記（ｙ２）工程で測定された前記リーク電流を参照して設定される、半導体装置の製造方法。

【請求項16】

請求項１５に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｆ）工程の前記リーク電流と、前記（ｙ２）工程の前記リーク電流とは、前記半導体装置の最大定格電圧によって測定される、半導体装置の製造方法。

【請求項17】

請求項１４に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ａ）工程は、
（ａ１）表面および前記表面と反対側の裏面を有し、且つ、炭化珪素からなる第１導電型の半導体基板を用意する工程、
（ａ２）前記半導体基板の前記表面上に、炭化珪素からなる前記第１導電型の半導体層を形成する工程、
（ａ３）前記半導体層内に、前記第１導電型と反対の第２導電型のボディ領域を形成する工程、
（ａ４）前記ボディ領域内に、前記第１導電型のソース領域を形成する工程、
（ａ５）前記ボディ領域上に、ゲート絶縁膜を形成する工程、
（ａ６）前記ゲート絶縁膜上に、ゲート電極を形成する工程、
（ａ７）前記ボディ領域および前記ソース領域に電気的に接続するように、前記ボディ領域上および前記ソース領域上に、前記ソース電極を形成し、前記ゲート電極に電気的に接続するように、前記ゲート電極上に、前記ゲートパッド電極を形成する工程、
（ａ８）前記半導体基板の前記裏面上に、前記ドレイン電極を形成する工程、
を含み、
前記内蔵ダイオードは、前記ボディ領域および前記半導体層によって構成されている、半導体装置の製造方法。

【請求項18】

（ａ）ドレイン電極、ソース電極、ゲートパッド電極および内蔵ダイオードを含む半導体装置を用意する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程後、前記半導体装置の第１オン電圧を測定する工程、
（ｃ）前記（ａ）工程後、前記ソース電極および前記ゲートパッド電極を電気的に短絡した状態、または、前記ソース電極に対して前記ゲートパッド電極に負バイアスを印加した状態で、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に規定の電圧を印加した際の第１リーク電流を測定する工程、
（ｄ）前記（ｂ）工程および前記（ｃ）工程後、前記内蔵ダイオードに順方向電流を通電する工程、
（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記半導体装置の第２オン電圧を測定する工程、
（ｆ）前記（ｅ）工程後、前記第２オン電圧と前記第１オン電圧との変化値を算出し、その変化値が第１規定値よりも小さい場合、前記半導体装置を適合品として選別する工程、
（ｇ）前記（ｆ）工程後、適合品として選別された前記半導体装置に対して、前記ソース電極および前記ゲートパッド電極を電気的に短絡した状態、または、前記ソース電極に対して前記ゲートパッド電極に負バイアスを印加した状態で、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に所定の電圧を印加した際の第２リーク電流を測定する工程、
（ｈ）前記（ｇ）工程後、前記第２リーク電流と前記第１リーク電流との変化値を算出し、その変化値が第３規定値よりも小さい場合、前記半導体装置を適合品として選別する工程、
を備え、
前記第１規定値および前記第３規定値は、複数の実験用の前記半導体装置に対して、事前に行われた実験の結果に基づいて設定され、
前記実験は、それぞれ、
（ｘ１）前記半導体装置の第１オン電圧を測定する工程、
（ｘ２）前記（ｘ１）工程後、第１飽和時間で、前記内蔵ダイオードに順方向電流を通電する工程、
（ｘ３）前記（ｘ２）工程後、前記半導体装置の第２オン電圧を測定する工程、
（ｘ４）前記（ｘ３）工程後、前記第２オン電圧と実験時の前記第１オン電圧との変化値を算出する工程、
を有し、
前記第１規定値は、前記実験において、前記第１飽和時間中に、前記第２オン電圧と前記第１オン電圧との変化値が飽和した際の値であり、
前記（ｄ）工程は、第１飽和時間で行われる、半導体装置の製造方法。

【請求項19】

請求項１８に記載の半導体装置の製造方法において、
前記実験は、それぞれ、
（ｚ１）前記ソース電極および前記ゲートパッド電極を電気的に短絡した状態、または、前記ソース電極に対して前記ゲートパッド電極に負バイアスを印加した状態で、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に規定の電圧を印加した際の第１リーク電流を測定する工程、
（ｚ２）前記（ｚ１）工程後、前記第１飽和時間で、前記内蔵ダイオードに順方向電流を通電する工程、
（ｚ３）前記（ｚ２）工程後、前記ソース電極および前記ゲートパッド電極を電気的に短絡した状態、または、前記ソース電極に対して前記ゲートパッド電極に負バイアスを印加した状態で、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に所定の電圧を印加した際の第２リーク電流を測定する工程、
（ｚ４）前記（ｚ３）工程後、前記第２リーク電流と前記第１リーク電流との変化値を算出する工程、
を更に有し、
前記第３規定値は、前記（ｚ４）工程で算出された前記変化値を参照して設定される、半導体装置の製造方法。

【請求項20】

請求項１９に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｃ）工程の前記第１リーク電流と、前記（ｇ）工程の前記第２リーク電流と、前記（ｚ１）工程の前記第１リーク電流と、前記（ｚ３）工程の前記第２リーク電流とは、前記半導体装置の最大定格電圧によって測定される、半導体装置の製造方法。

【請求項21】

請求項１８に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ａ）工程は、
（ａ１）表面および前記表面と反対側の裏面を有し、且つ、炭化珪素からなる第１導電型の半導体基板を用意する工程、
（ａ２）前記半導体基板の前記表面上に、炭化珪素からなる前記第１導電型の半導体層を形成する工程、
（ａ３）前記半導体層内に、前記第１導電型と反対の第２導電型のボディ領域を形成する工程、
（ａ４）前記ボディ領域内に、前記第１導電型のソース領域を形成する工程、
（ａ５）前記ボディ領域上に、ゲート絶縁膜を形成する工程、
（ａ６）前記ゲート絶縁膜上に、ゲート電極を形成する工程、
（ａ７）前記ボディ領域および前記ソース領域に電気的に接続するように、前記ボディ領域上および前記ソース領域上に、前記ソース電極を形成し、前記ゲート電極に電気的に接続するように、前記ゲート電極上に、前記ゲートパッド電極を形成する工程、
（ａ８）前記半導体基板の前記裏面上に、前記ドレイン電極を形成する工程、
を含み、
前記内蔵ダイオードは、前記ボディ領域および前記半導体層によって構成されている、半導体装置の製造方法。

【請求項22】

請求項２１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程～前記（ｈ）工程は、通電検査装置を用いて行われ、
前記通電検査装置は、
冷却板と、
前記冷却板上に設けられ、且つ、可変熱抵抗機構を有する絶縁板と、
前記絶縁板上に設けられた第１電極と、
前記第１電極の上方に設けられ、且つ、前記第１電極から離れて位置する第２電極および第３電極と、
を備え、
前記（ａ）工程の後であって、且つ、前記（ｂ）工程および前記（ｃ）工程の前に、
（ｉ）前記（ａ）工程後、前記第１電極と前記第２電極との間、および、前記第１電極と前記第３電極との間に、前記半導体装置を設置し、前記第１電極を前記ドレイン電極に電気的に接続させ、前記第２電極を前記ソース電極に電気的に接続させ、前記第３電極を前記ゲートパッド電極に電気的に接続させる工程、
（ｊ）前記（ｉ）工程後、前記半導体装置の内蔵ダイオードに前記半導体装置の最大定格順方向電流を通電した際に、前記半導体装置の最大定格接合温度になるように、前記可変熱抵抗機構の抵抗値を調整する工程、
を備える、半導体装置の製造方法。

【請求項23】

請求項２２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程では、前記半導体装置の最大定格接合温度において、前記半導体装置の内蔵ダイオードに前記半導体装置の最大定格順方向電流が通電される、半導体装置の製造方法。

【請求項24】

請求項２３に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｃ）工程の前記第１リーク電流と、前記（ｇ）工程の前記第２リーク電流とは、前記半導体装置の最大定格電圧によって測定される、半導体装置の製造方法。

【請求項25】

請求項２４に記載の半導体装置の製造方法において、
前記通電検査装置は、前記第１電極上に設けられ、且つ、その内部の圧力をその外部の圧力と異なる圧力に変更できる圧力容器を更に備え、
前記第２電極および前記第３電極は、前記圧力容器に取り付けられ、
前記（ｉ）工程では、前記半導体装置は、前記圧力容器の内部に収容され、
前記（ｃ）工程および前記（ｇ）工程では、前記圧力容器の内部の圧力が、前記圧力容器の外部の圧力よりも高くなっている、半導体装置の製造方法。

【請求項26】

請求項２５に記載の半導体装置の製造方法において、
前記圧力容器は、絶縁体からなる、半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通電検査装置、半導体装置の製造方法および通電方法に関し、特に、炭化珪素基板を用いた半導体装置を選別するための通電検査装置、その通電検査装置を用いた半導体装置の製造方法、および、その通電検査装置を用いた通電方法に関する。

【背景技術】

【0002】

パワー半導体デバイスの一つである電界効果トランジスタ（ＭＩＳＦＥＴ：Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）において、従来は、珪素（Ｓｉ）基板を用いたパワーＭＩＳＦＥＴ（ＳｉパワーＭＩＳＦＥＴ）が主流であった。しかし、炭化珪素（ＳｉＣ）における絶縁破壊に対する電界強度は、Ｓｉにおける電界強度と比較して、約１桁大きい。

【0003】

このため、ＳｉＣ基板を用いたパワーＭＩＳＦＥＴ（ＳｉＣパワーＭＩＳＦＥＴ）では、ＳｉパワーＭＩＳＦＥＴと比較して、耐圧を保持するためのドリフト層の厚さを約１／１０に薄くし、上記ドリフト層の不純物濃度を１００倍程度高くすることができる。その結果、ＳｉＣパワーＭＩＳＦＥＴにおいて、理論上、素子抵抗を３桁以上低くすることができる。また、ＳｉＣはＳｉに対してバンドギャップが約３倍大きいので、ＳｉＣパワーＭＩＳＦＥＴは、同耐圧におけるオン抵抗を低くでき、高温環境下における動作も可能である。このため、ＳｉＣパワーＭＩＳＦＥＴは、ＳｉパワーＭＩＳＦＥＴを超える性能が期待されている。

【0004】

そして、ＳｉＣパワーＭＩＳＦＥＴでは、ＳｉＣ基板の裏面側にドレイン電極を設け、ＳｉＣ基板の表面側にソース電極およびゲート電極を設けた、縦型プレーナ構造が適用される場合がある。このような縦型ＭＩＳＦＥＴは、ソース電極とドレイン電極との間に、ｐ型のボディ領域およびｎ型のＳｉＣエピタキシャル層によって構成される寄生ｐｎダイオードを内蔵ダイオードとして含む。この内蔵ダイオードは、インバータに用いられる還流ダイオードとして利用できる。

【0005】

しかしながら、ｎ型のＳｉＣ基板には、欠陥が含まれる場合がある。その場合、内蔵ダイオードに電流が流れると、ｎ型のＳｉＣ基板の内部、または、ｎ型のＳｉＣ基板上に形成されているｎ型のＳｉＣエピタキシャル層の内部において、電子および正孔の再結合が発生する。この際に発生する再結合エネルギーによって、ＳｉＣ基板に存在する結晶欠陥の一種である基底面転移が移動し、２つの基底面転移に挟まれる積層欠陥が成長する。

【0006】

積層欠陥は電流を流し難いので、積層欠陥が成長すると、ＳｉＣパワーＭＩＳＦＥＴのオン抵抗および内蔵ダイオードの順方向電圧が上昇する。積層欠陥は累積的に成長するので、このような動作が継続されると、インバータ回路に発生する損失が経時的に増加し、発熱量も大きくなり、半導体装置（半導体チップ）の故障原因となる。

【0007】

それ故、ＳｉＣパワーＭＩＳＦＥＴを有する半導体装置のスクリーニングを行い、積層欠陥が無いまたはほぼ無い半導体装置を選別するための検査方法が用いられている。

【0008】

例えば、特許文献１では、まず、内蔵ダイオードに順方向電流を通電し、ＳｉＣパワーＭＩＳＦＥＴの接合温度を設定する。その後、オン電圧Ｖｏｎ０を測定し、内蔵ダイオードに順方向電流を通電し、再びオン電圧Ｖｏｎ１を測定し、オン電圧Ｖｏｎ０とオン電圧Ｖｏｎ１との変化値を算出することで、半導体装置が不適格品であるか否かを選別する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２０２０－１５０１８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

特許文献１のような選別方法を行う通電検査装置では、通常、ＳｉＣパワーＭＩＳＦＥＴのドレイン電極側に、ドレイン電圧を印加するための測定用電極と、半導体装置を冷却するための冷却板とが設けられている。また、測定用電極および冷却板を電気的に絶縁させるために、測定用電極と冷却板との間には、絶縁板が設けられている。

【0011】

通常の通電検査装置では、上記絶縁板を含む構造の熱抵抗値が固定されている。それ故、内蔵ダイオードに順方向電流を通電し、最大定格接合温度に達すると、順方向電流を更に上げることができなくなる。そうすると、積層欠陥を成長させるために、通電時間を長くする必要があるので、半導体装置のスクリーニングに係る時間が増加するという問題がある。更に、最大定格または半導体基板の厚さなどの製品の仕様が変わると、欠陥の成長速度も変わり、スクリーニング条件も変わるので、半導体装置の選別の精度が一定に保てない。

【0012】

本願の主な目的は、半導体装置のスクリーニングに係る時間を減少でき、製品の仕様に関わらず半導体装置の選別の精度を一定化できる方法を提供することにある。また、それらを実現できる通電検査装置を提供する。また、本願の他の目的は、半導体装置１００の精密なスクリーニングを行うことで、信頼性の高い半導体装置１００を提供することにある。

【0013】

その他の課題および新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになる。

【課題を解決するための手段】

【0014】

一実施の形態おける通電検査装置は、冷却板と、前記冷却板上に設けられた絶縁板と、前記絶縁板上に設けられた第１電極と、前記第１電極の上方に設けられ、且つ、前記第１電極から離れて位置する第２電極および第３電極とを備える。ここで、前記絶縁板は、可変熱抵抗機構を有し、前記第１電極と前記第２電極との間、および、前記第１電極と前記第３電極との間に、半導体装置を設置可能である。

【0015】

一実施の形態おける半導体装置の製造方法は、冷却板と、前記冷却板上に設けられ、且つ、可変熱抵抗機構を有する絶縁板と、前記絶縁板上に設けられた第１電極と、前記第１電極の上方に設けられ、且つ、前記第１電極から離れて位置する第２電極および第３電極とを備えた通電検査装置を用いる。また、半導体装置の製造方法は、（ａ）ドレイン電極、ソース電極およびゲートパッド電極を含む半導体装置を用意する工程、（ｂ）前記（ａ）工程後、前記第１電極と前記第２電極との間、および、前記第１電極と前記第３電極との間に、前記半導体装置を設置し、前記第１電極を前記ドレイン電極に電気的に接続させ、前記第２電極を前記ソース電極に電気的に接続させ、前記第３電極を前記ゲートパッド電極に電気的に接続させる工程、（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記半導体装置の内蔵ダイオードに前記半導体装置の最大定格順方向電流を通電した際に、前記半導体装置の最大定格接合温度になるように、前記可変熱抵抗機構の抵抗値を調整する工程、（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記半導体装置の第１オン電圧を測定する工程、（ｅ）前記（ｃ）工程後、前記ソース電極および前記ゲートパッド電極を電気的に短絡した状態、または、前記ソース電極に対して前記ゲートパッド電極に負バイアスを印加した状態で、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に規定の電圧を印加した際の第１リーク電流を測定する工程、（ｆ）前記（ｄ）工程および前記（ｅ）工程後、前記内蔵ダイオードに順方向電流を通電する工程、（ｇ）前記（ｆ）工程後、前記半導体装置の第２オン電圧を測定する工程、（ｈ）前記（ｇ）工程後、前記第２オン電圧と前記第１オン電圧との変化値を算出し、その変化値が規定率よりも小さい場合、前記半導体装置を適合品として選別する工程、（ｉ）前記（ｈ）工程後、適合品として選別された前記半導体装置に対して、前記ソース電極および前記ゲートパッド電極を電気的に短絡した状態、または、前記ソース電極に対して前記ゲートパッド電極に負バイアスを印加した状態で、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に規定の電圧を印加した際の第２リーク電流を測定する工程、（ｊ）前記（ｉ）工程後、前記第２リーク電流と前記第１リーク電流との変化値を算出し、その変化値が規定値よりも小さい場合、前記半導体装置を適合品として選別する工程、を備える。ここで、前記（ａ）工程は、（ａ１）表面および前記表面と反対側の裏面を有し、且つ、炭化珪素からなる第１導電型の半導体基板を用意する工程、（ａ２）前記半導体基板の前記表面上に、炭化珪素からなる前記第１導電型の半導体層を形成する工程、（ａ３）前記半導体層内に、前記第１導電型と反対の第２導電型のボディ領域を形成する工程、（ａ４）前記ボディ領域内に、前記第１導電型のソース領域を形成する工程、（ａ５）前記ボディ領域上に、ゲート絶縁膜を形成する工程、（ａ６）前記ゲート絶縁膜上に、ゲート電極を形成する工程、（ａ７）前記ボディ領域および前記ソース領域に電気的に接続するように、前記ボディ領域上および前記ソース領域上に、前記ソース電極を形成し、前記ゲート電極に電気的に接続するように、前記ゲート電極上に、前記ゲートパッド電極を形成する工程、（ａ８）前記半導体基板の前記裏面上に、前記ドレイン電極を形成する工程、を含む。また、前記内蔵ダイオードは、前記ボディ領域および前記半導体層によって構成されている。

【0016】

一実施の形態おける通電方法は、冷却板と、前記冷却板上に設けられ、且つ、可変熱抵抗機構を有する絶縁板と、前記絶縁板上に設けられた第１電極と、前記第１電極の上方に設けられ、且つ、前記第１電極から離れて位置する第２電極および第３電極とを備えた通電検査装置を用いる。また、通電方法は、（ａ）ドレイン電極、ソース電極およびゲートパッド電極を含む半導体装置を用意する工程、（ｂ）前記（ａ）工程後、前記第１電極と前記第２電極との間、および、前記第１電極と前記第３電極との間に、前記半導体装置を設置し、前記第１電極を前記ドレイン電極に電気的に接続させ、前記第２電極を前記ソース電極に電気的に接続させ、前記第３電極を前記ゲートパッド電極に電気的に接続させる工程、（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記半導体装置の内蔵ダイオードに前記半導体装置の最大定格順方向電流を通電した際に、前記半導体装置の最大定格接合温度になるように、前記可変熱抵抗機構の抵抗値を調整する工程、（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記半導体装置の第１オン電圧を測定する工程、（ｅ）前記（ｃ）工程後、前記ソース電極および前記ゲートパッド電極を電気的に短絡した状態、または、前記ソース電極に対して前記ゲートパッド電極に負バイアスを印加した状態で、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に規定の電圧を印加した際の第１リーク電流を測定する工程、（ｆ）前記（ｄ）工程および前記（ｅ）工程後、前記内蔵ダイオードに順方向電流を通電する工程、（ｇ）前記（ｆ）工程後、前記半導体装置の第２オン電圧を測定する工程、（ｈ）前記（ｇ）工程後、前記第２オン電圧と前記第１オン電圧との変化値を算出し、その変化値が規定率よりも小さい場合、前記半導体装置を適合品として選別する工程、（ｉ）前記（ｈ）工程後、適合品として選別された前記半導体装置に対して、前記ソース電極および前記ゲートパッド電極を電気的に短絡した状態、または、前記ソース電極に対して前記ゲートパッド電極に負バイアスを印加した状態で、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に規定の電圧を印加した際の第２リーク電流を測定する工程、（ｊ）前記（ｉ）工程後、前記第２リーク電流と前記第１リーク電流との変化値を算出し、その変化値が規定値よりも小さい場合、前記半導体装置を適合品として選別する工程、を備える。ここで、前記半導体装置は、表面および前記表面と反対側の裏面を有し、且つ、炭化珪素からなる第１導電型の半導体基板と、前記半導体基板の前記表面上に形成され、且つ、炭化珪素からなる前記第１導電型の半導体層と、前記半導体層内に形成された、前記第１導電型と反対の第２導電型のボディ領域と、前記ボディ領域内に形成された前記第１導電型のソース領域と、前記ボディ領域上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、前記ボディ領域および前記ソース領域に電気的に接続するように、前記ボディ領域上および前記ソース領域上に形成された前記ソース電極と、前記ゲート電極に電気的に接続するように、前記ゲート電極上に形成された前記ゲートパッド電極と、前記半導体基板の前記裏面上に形成された前記ドレイン電極と、を含む。また、前記内蔵ダイオードは、前記ボディ領域および前記半導体層によって構成されている。

【0017】

一実施の形態おける半導体装置の製造方法は、（ａ）ドレイン電極、ソース電極、ゲートパッド電極および内蔵ダイオードを含む半導体装置を用意する工程、（ｂ）前記（ａ）工程後、前記半導体装置の第１オン電圧を測定する工程、（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記内蔵ダイオードに順方向電流を通電する工程、（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記半導体装置の第２オン電圧を測定する工程、（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第２オン電圧と前記第１オン電圧との変化値を算出し、その変化値が第１規定値よりも小さい場合、前記半導体装置を適合品として選別する工程、（ｆ）前記（ｅ）工程後、適合品として選別された前記半導体装置に対して、前記ソース電極および前記ゲートパッド電極を電気的に短絡した状態、または、前記ソース電極に対して前記ゲートパッド電極に負バイアスを印加した状態で、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に所定の電圧を印加した際のリーク電流を測定する工程、（ｇ）前記（ｆ）工程後、前記リーク電流が第２規定値よりも小さい場合、前記半導体装置を適合品として選別する工程、を備える。

【0018】

一実施の形態おける半導体装置の製造方法は、（ａ）ドレイン電極、ソース電極、ゲートパッド電極および内蔵ダイオードを含む半導体装置を用意する工程、（ｂ）前記（ａ）工程後、前記半導体装置の第１オン電圧を測定する工程、（ｃ）前記（ａ）工程後、前記ソース電極および前記ゲートパッド電極を電気的に短絡した状態、または、前記ソース電極に対して前記ゲートパッド電極に負バイアスを印加した状態で、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に規定の電圧を印加した際の第１リーク電流を測定する工程、（ｄ）前記（ｂ）工程および前記（ｃ）工程後、前記内蔵ダイオードに順方向電流を通電する工程、（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記半導体装置の第２オン電圧を測定する工程、（ｆ）前記（ｅ）工程後、前記第２オン電圧と前記第１オン電圧との変化値を算出し、その変化値が第１規定値よりも小さい場合、前記半導体装置を適合品として選別する工程、（ｇ）前記（ｆ）工程後、適合品として選別された前記半導体装置に対して、前記ソース電極および前記ゲートパッド電極を電気的に短絡した状態、または、前記ソース電極に対して前記ゲートパッド電極に負バイアスを印加した状態で、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に所定の電圧を印加した際の第２リーク電流を測定する工程、（ｈ）前記（ｇ）工程後、前記第２リーク電流と前記第１リーク電流との変化値を算出し、その変化値が第３規定値よりも小さい場合、前記半導体装置を適合品として選別する工程、を備える。

【発明の効果】

【0019】

一実施の形態によれば、半導体装置のスクリーニングに係る時間を減少でき、製品の仕様に関わらず半導体装置の選別の精度を一定化できる。また、それらを実現できる通電検査装置を提供できる。また、半導体装置１００の精密なスクリーニングを行うことができ、信頼性の高い半導体装置１００を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施の形態１における半導体装置を示す断面図である。

【図2】図１の半導体装置の製造方法を示す断面図である。

【図3】図２に続く半導体装置の製造方法を示す断面図である。

【図4】図３に続く半導体装置の製造方法を示す断面図である。

【図5】実施の形態１における通電検査装置を示す断面図である。

【図6】検討例における通電方法を示すフローチャートである。

【図7】順方向電圧の接合温度に対する依存性（αカーブ）を示すグラフである。

【図8】αカーブと式１との交点の挙動を示すグラフである。

【図9】αカーブと式１との交点の挙動を示すグラフである。

【図10】αカーブと式１との交点の挙動を示すグラフである。

【図11】実施の形態１における通電方法（半導体装置の製造方法）を示すフローチャートである。

【図12】実施の形態２における事前の実験を示すフローチャートである。

【図13】実施の形態２における通電方法（半導体装置の製造方法）を示すフローチャートである。

【図14】変化値ΔＶｏｎと累計通電時間との関係を示すグラフである。

【図15】リーク電流Ｉｄｓｓと累計通電時間との関係を示すグラフである。

【図16】実施の形態３における事前の実験を示すフローチャートである。

【図17】実施の形態３における通電方法（半導体装置の製造方法）を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

【0022】

（実施の形態１）
以下に、実施の形態１における半導体装置（半導体チップ）１００、通電検査装置２００、および、通電検査装置２００を用いた通電方法（半導体装置の製造方法）について、順番に説明する。

【0023】

＜半導体装置＞
まず、図１を用いて、実施の形態１における半導体装置１００について説明する。ここでは、半導体装置１００がｎ型のＳｉＣパワーＭＩＳＦＥＴを有する場合を例示するが、ＳｉＣパワーＭＩＳＦＥＴは、ｐ型であってもよい。その場合、以下で説明される不純物の導電型は、全て逆になる。また、ＳｉＣパワーＭＩＳＦＥＴは、縦型プレーナ構造である。

【0024】

実施の形態１で使用される半導体基板１は、炭素および珪素を含む化合物半導体基板であり、炭化珪素（ＳｉＣ）からなる。半導体基板１は、ｎ型の導電性を有し、且つ、表面および上記表面と反対側の裏面を有する。

【0025】

半導体基板１の裏面上には、ドレイン電極１０が形成されている。ドレイン電極１０は、例えば、チタン膜、ニッケル膜および金膜の積層膜であり、ドレイン電極１０の厚さは、例えば０．５～１．０μｍである。なお、ドレイン電極１０は、これらの積層膜ではなく、これらのうちの１つからなる単層膜であってもよいし、これらとは別の導電性膜であってもよい。

【0026】

半導体基板１の表面上には、半導体基板１よりも低い不純物濃度を有し、炭化珪素からなるｎ型の半導体層（エピタキシャル層）２が形成されている。半導体層２は、ドリフト層として機能し、ドレイン電極１０に電気的に接続されている。従って、半導体層２および半導体基板１には、ドレイン電極１０からドレイン電圧が印加される。

【0027】

半導体層２には、ｐ型のボディ領域（不純物領域）３が形成されている。ボディ領域３には、ｎ型のソース領域（不純物領域）４が形成されている。ソース領域４は、半導体層２よりも高い不純物濃度を有する。

【0028】

ボディ領域３上および半導体層２上には、ゲート絶縁膜５を介してゲート電極６が形成されている。ゲート絶縁膜５は、例えば酸化シリコンからなる絶縁膜であり、ゲート電極６は、例えばｎ型の不純物が導入された多結晶シリコンのような導電性膜である。ゲート電極６には、後述のゲートパッド電極９からゲート電圧が印加される。

【0029】

ゲート電極６は、層間絶縁膜７によって覆われている。層間絶縁膜７は、例えば酸化シリコンからなる絶縁膜である。層間絶縁膜７には、ソース領域４の一部およびボディ領域３の一部を開口する開口部が形成されている。

【0030】

層間絶縁膜７の開口部内を埋め込むように、層間絶縁膜７上には、ボディ領域３およびソース領域４に電気的に接続するように、ソース電極（ソースパッド電極）８が形成されている。ソース電極８は、バリアメタル膜と、上記バリアメタル膜上に形成された導電性膜とを含む。上記バリアメタル膜は、例えばチタン膜および窒化チタン膜を含む積層膜であり、上記導電性膜は、例えばアルミニウム膜である。

【0031】

また、ここでは図示しないが、層間絶縁膜７には、ゲート電極６の一部を開口する開口部も形成されている。この開口部内を埋め込むように、層間絶縁膜７上には、ゲート電極６に電気的に接続するゲートパッド電極９が形成されている。ゲートパッド電極９は、ソース電極８と同じ材料によって構成されている。

【0032】

以下に、実施の形態１における各構成の深さおよび不純物濃度などのパラメータを記載する。なお、以下に示される各々の深さは、半導体層２の表面からの深さである。言い換えれば、これらの深さは、各不純物領域の厚さである。

【0033】

ｎ型の半導体基板１は、例えば１×１０^１８～１×１０^２１ｃｍ^－３の不純物濃度を有する。

【0034】

ｎ型の半導体層２は、例えば５～５０μｍの厚さを有し、例えば１×１０^１４～１×１０^１７ｃｍ^－３の不純物濃度を有する。

【0035】

ｐ型のボディ領域３は、例えば５００～２０００ｎｍの深さを有し、例えば１×１０^１６～１×１０^１９ｃｍ^－３の不純物濃度を有する。

【0036】

ｎ型のソース領域４は、例えば１００～１０００ｎｍの深さを有し、例えば１×１０^１９～１×１０^２１ｃｍ^－３の不純物濃度を有する。

【0037】

ゲート電極６がＳｉＣパワーＭＩＳＦＥＴのゲートとして機能し、ソース領域４がＳｉＣパワーＭＩＳＦＥＴのソースとして機能し、半導体層２がＳｉＣパワーＭＩＳＦＥＴのドレインとして機能し、ゲート電極６の下方に位置するボディ領域３が、ＳｉＣパワーＭＩＳＦＥＴのチャネル領域として機能する。また、ｐ型のボディ領域３およびｎ型の半導体層２によって構成される寄生ｐｎダイオードは、内蔵ダイオードとして利用でき、この内蔵ダイオードは、インバータに用いられる還流ダイオードとして利用できる。

【0038】

＜半導体装置（ＳｉＣパワーＭＩＳＦＥＴ）の製造方法＞
以下に図２～４を用いて、半導体装置１００の製造方法について説明する。

【0039】

まず、図２に示されるように、半導体基板１を用意する。次に、半導体基板１の表面上に、例えばエピタキシャル成長法によって、半導体層２を形成する。

【0040】

次に、図３に示されるように、半導体層２内に、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入によって、ボディ領域３を形成する。次に、ボディ領域３内に、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入によって、ソース領域４を形成する。

【0041】

次に、図４に示されるように、ボディ領域３およびソース領域４を含む半導体層２上に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって、ゲート絶縁膜５を形成する。次に、ゲート絶縁膜５上に、例えばＣＶＤ法によって、ゲート電極６を形成する。次に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング処理によって、ゲート電極６をパターニングする。

【0042】

次に、ゲート電極６を覆うように、半導体層２上に、例えばＣＶＤ法によって、層間絶縁膜７を形成する。次に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング処理によって層間絶縁膜７の一部をパターニングすることで、層間絶縁膜７およびゲート絶縁膜５を貫通する複数の開口部を形成する。複数の開口部には、ボディ領域３の一部およびソース領域４の一部に達する開口部と、ゲート電極６の一部に達する開口部とが含まれる。

【0043】

図４の工程後、以下の工程を経て、図１に示される半導体装置１００が製造される。まず、層間絶縁膜７の複数の開口部内を埋め込むように、層間絶縁膜７上に、例えばスパッタリング法またはＣＶＤ法によって、バリアメタル膜および導電性膜を順次形成する。次に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング処理によって、上記バリアメタル膜および上記導電性膜をパターニングすることで、ソース電極８およびゲートパッド電極９を形成する。ソース電極８は、ボディ領域３およびソース領域４に電気的に接続され、ゲートパッド電極９は、ゲート電極６に電気的に接続される。次に、半導体基板１の裏面上に、例えばスパッタリング法またはＣＶＤ法によって、ドレイン電極１０を形成する。ドレイン電極１０は、半導体基板１および半導体層２に電気的に接続される。

【0044】

なお、ここでは詳細な説明を省略したが、ウェハ状態の半導体基板１には、複数の半導体装置１００が製造されている。ウェハ状態の半導体基板１をダイシングによって個片化することで、１つの半導体チップとして半導体装置１００が取得される。

【0045】

＜通電検査装置＞
以下に図５を用いて、実施の形態１における通電検査装置２００について説明する。

【0046】

図５に示されるように、通電検査装置２００は、冷却板２１と、絶縁板２２と、制御機器２３と、測定用電極２４と、導電性シート２５と、測定用電極２６と、測定用電極２７と、圧力容器２８とを備える。

【0047】

冷却板２１は、例えば、その表面にニッケルがメッキ処理された銅板からなる。冷却板２１は、通電検査装置２００を用いて半導体装置１００に通電する際に、半導体装置１００から発生する熱を冷却するための冷却機構を有している。

【0048】

絶縁板２２は、冷却板２１上に設けられ、例えばセラミックまたは酸化アルミニウムからなる。また、絶縁板２２は、その内部に、制御機器２３に接続された可変熱抵抗機構を有している。可変熱抵抗機構は、例えばヒートポンプ、マイクロヒートポンプまたはヒートパイプである。

【0049】

例えば、制御機器２３によって、可変熱抵抗機構へ流れる電流を調整する、または、可変熱抵抗機構へ流れるガス流量を調整する等の調整手段を行うことで、絶縁板２２の熱抵抗値を変更することができる。

【0050】

測定用電極２４は、絶縁板２２上に設けられ、例えば、その表面に金がメッキ処理された銅板からなる。導電性シート２５は、測定用電極２４上に設けられ、例えばグラファイトからなる。導電性シート２５の主な働きは、ドレイン電極１０と測定用電極２４との間の熱的な接触を促進すると共に、導電性シート２５面内の高い熱伝導度によって、半導体装置１００全体の温度を均一化することにある。半導体装置１００に通電する際には、測定用電極２４が導電性シート２５を介してドレイン電極１０に電気的に接続され、測定用電極２４からドレイン電極１０へドレイン電圧が印加される。

【0051】

測定用電極２６および測定用電極２７は、圧力容器２８に取り付けられ、測定用電極２４の上方に設けられ、且つ、測定用電極２４から離れて位置している。測定用電極２４と測定用電極２６との間、および、測定用電極２４と測定用電極２７との間に、半導体装置１００を設置可能である。半導体装置１００に通電する際には、測定用電極２６がソース電極８に電気的に接続され、測定用電極２６からソース電極８へソース電圧が印加され、測定用電極２７がゲートパッド電極９に電気的に接続され、測定用電極２７からゲートパッド電極９へゲート電圧が印加される。

【0052】

測定用電極２６および測定用電極２７は、針状を成し、例えばパラジウムを主体とする合金からなり、パラジウムの他に、銀、金、プラチナおよび銅などを含む。また、図５では、２つの測定用電極２６および１つ測定用電極２７が例示されているが、通電検査装置２００には、複数の測定用電極２６および複数の測定用電極２７が備えられていてよい。

【0053】

圧力容器２８は、測定用電極２４上に設けられ、且つ、その内部の圧力をその外部の圧力と異なる圧力に変更できる。測定用電極２４と測定用電極２６との間、および、測定用電極２４と測定用電極２７との間に半導体装置１００が設置される場合、半導体装置１００は、圧力容器２８の内部に収容される。

【0054】

例えば、半導体装置１００に通電する際には、圧力容器２８の内部の圧力を、圧力容器２８の外部の圧力（大気圧）よりも高い圧力に設定することができる。また、圧力容器２８は、半導体装置１００に通電する際の放電を防止するために、例えばガラスまたは樹脂のような絶縁体からなることが好ましい。

【0055】

＜検討例における通電方法＞
以下に図６を用いて、本願発明者らが検討した検討例の通電方法について説明する。

【0056】

検討例では、特許文献１と同様に、内蔵ダイオードに順方向電流を通電する前後のオン電圧の変化値を算出することで、半導体装置１００が適格品であるか否かが選別される。例えば、積層欠陥の成長によってオン電圧の変化値が高くなった半導体装置１００が、不適格品として選別される。

【0057】

ここで、積層欠陥の成長によって、ＳｉＣパワーＭＩＳＦＥＴのブロッキング耐圧が低下するという現象が発生する事が、本願発明者らの検討によって明らかになった。更に、この現象は、オン電圧の変化値に関わらず発生することも、本願発明者らの検討によって明らかになった。

【0058】

そこで、検討例の通電方法では、オン電圧の変化値による判定だけでなく、ブロッキング耐圧の変動による判定も行っている。ここで説明するブロッキング耐圧の変動は、ソース電極８およびゲートパッド電極９を電気的に短絡した状態、または、前記ソース電極に対して前記ゲートパッド電極に負バイアスを印加した状態で、ソース電極８とドレイン電極１０との間に規定の電圧を印加した際のリーク電流Ｉｄｓｓの変動値によって判断される。繰り返しになるが、検討例の通電方法は、従来から知られていた技術ではなく、本願発明者らが考案した新しい通電方法である。

【0059】

なお、検討例で用いられる通電検査装置は、実施の形態１における通電検査装置２００とは異なり、絶縁板２２は可変熱抵抗機構を含んでおらず、圧力容器２８も適用されていない。

【0060】

まず、ステップＳ１０１では、半導体装置１００を用意する。すなわち、図１～図４で説明した製造工程によって製造された半導体装置１００を用意する。次に、半導体装置１００を通電検査装置２００へ移送し、測定用電極２４と測定用電極２６との間、および、測定用電極２４と測定用電極２７との間に、半導体装置１００を設置する。そして、測定用電極２４をドレイン電極１０に電気的に接続させ、測定用電極２６をソース電極８に電気的に接続させ、測定用電極２７をゲートパッド電極９に電気的に接続させる。

【0061】

ステップＳ１０２では、ソース電極８およびゲートパッド電極９を電気的に短絡した状態、または、ソース電極８に対してゲートパッド電極９に負バイアスを印加した状態で、ソース電極８に０Ｖを印加し、ドレイン電極１０に規定の高電圧を印加した際のリーク電流Ｉｄｓｓ１を測定する。

【0062】

ステップＳ１０３では、半導体装置１００の接合温度Ｔｊを設定する。接合温度Ｔｊの設定は、内蔵ダイオードに順方向電流Ｉｆを通電することによって行われる。順方向電流Ｉｆとは、ソース電極８とゲートパッド電極９とを短絡させた状態、または、ソース電極８に対してゲートパッド電極９に負バイアスを印加した状態で、ソース電極８に正電圧を印加し、ドレイン電極１０に０Ｖを印加した際に、ソース電極８からドレイン電極１０に流れる電流のことである。ここでは、接合温度Ｔｊが１７５℃になるまで順方向電流Ｉｆを流し、その時の順方向電圧Ｖｆを測定しておく。なお、順方向電流Ｉｆは、直流または適当なＤｕｔｙ比、例えば５０％のパルスで印加してよい。

【0063】

ステップＳ１０４では、初期状態のオン電圧Ｖｏｎ１を測定する。オン電圧は、ＳｉＣパワーＭＩＳＦＥＴがオン状態である場合のドレイン電極１０とソース電極８との間の電位差である。すなわち、オン電圧は、ドレイン電極１０に正電圧を印加し、ソース電極８に０Ｖを印加し、ゲート電極６の電圧を徐々に大きくすることで、ドレイン電極１０からソース電極８に電流が流れている状態である場合のドレイン電極１０とソース電極８との間の電位差である。

【0064】

ステップＳ１０５では、半導体装置１００の内蔵ダイオードに順方向電流Ｉｆを通電し、積層欠陥を成長させる。なお、順方向電流Ｉｆの印加条件は、ステップＳ１０３と同一とする。

【0065】

ステップＳ１０６では、ステップＳ１０４と同様の方法で、最終状態のオン電圧Ｖｏｎ２を測定する。

【0066】

ステップＳ１０７では、オン電圧Ｖｏｎ２とオン電圧Ｖｏｎ１との変化値ΔＶｏｎを算出する。変化値ΔＶｏｎは、ΔＶｏｎ＝（Ｖｏｎ２－Ｖｏｎ１）／Ｖｏｎ１より求められる。なお、ここで説明する変化値ΔＶｏｎは、絶対値である。

【0067】

ステップＳ１０８では、変化値ΔＶｏｎの判定を行う。オン電圧が変化することは、積層欠陥が成長してオン抵抗が増加していることを意味する。変化値ΔＶｏｎが規定値よりも小さい場合、半導体装置１００を適合品として選別する。例えば、変化値ΔＶｏｎが０．０２未満の場合（ＹＥＳ）、半導体装置１００を適合品として選別する。そして、次のステップは、ステップＳ１０９となる。変化値ΔＶｏｎが０．０２以上の場合（ＮＯ）、ステップＳ１１０のように、半導体装置１００を不適合品として選別する。

【0068】

ステップＳ１０９では、ステップＳ１０２と同様の方法で、最終状態のリーク電流Ｉｄｓｓ２を測定する。

【0069】

ステップＳ１１１では、リーク電流Ｉｄｓｓ２とリーク電流Ｉｄｓｓ１との変化値ΔＩｄｓｓを算出する。変化値ΔＩｄｓｓは、ΔＩｄｓｓ＝Ｉｄｓｓ２－Ｉｄｓｓ１より求められる。なお、ここで説明する変化値ΔＩｄｓｓは、絶対値である。

【0070】

ステップＳ１１２では、変化値ΔＩｄｓｓの判定を行う。変化値ΔＩｄｓｓが規定値よりも小さい場合、半導体装置１００を適合品として選別する。例えば、変化値ΔＩｄｓｓが１μＡ未満である場合（ＹＥＳ）、半導体装置１００を適合品として選別する。そして、次のステップは、ステップＳ１１３となり、半導体装置１００に対して後工程などが行われる。変化値ΔＩｄｓｓが１μＡ以上である場合（ＮＯ）、ステップＳ１１４のように、半導体装置１００を不適合品として選別する。

【0071】

＜検討例の問題点＞
以下に図７～１０を用いて、検討例の問題点について説明する。

【0072】

検討例では、内蔵ダイオードに順方向電流Ｉｆを通電する際に、最大定格接合温度Ｔｊｍａｘが律速要因となり、順方向電流Ｉｆを最大定格順方向電流Ｉｆｍａｘにし難いという問題がある。順方向電流Ｉｆを最大定格順方向電流Ｉｆｍａｘに出来ないと、積層欠陥を成長させるために、通電時間を長くする必要があるので、半導体装置のスクリーニングに係る時間が増加するという問題がある。最大定格順方向電流Ｉｆｍａｘにするために、適当なＤｕｔｙ比でパルス駆動して最大定格接合温度Ｔｊｍａｘにするという方法もあるが、この場合もＤｕｔｙ比の逆数分は、通電時間が長くなるので有効な手段とは言えない。

【0073】

図７は、順方向電流Ｉｆを３０Ａ～５０Ａの範囲とした場合の、半導体装置１００の接合温度Ｔｊに対する順方向電圧Ｖｆの依存性（αカーブ）を示している。冷却板２１などとの熱接触によって、平衡状態における半導体装置１００の接合温度Ｔｊは、熱抵抗値Ｒｔｈを用いて以下の「式１」で示される。なお、Ｔｃｐは、常温（２５℃）である。

【0074】

Ｔｊ＝Ｔｃｐ＋Ｒｔｈ×Ｖｆ×Ｉｆ （式１）

【0075】

ここで、図８に示されるように、「式１」は一次関数の直線で導ける。例えば、最大定格接合温度Ｔｊｍａｘが１７５℃である場合、熱抵抗値Ｒｔｈを０．７ｋ／Ｗとすれば、最大定格順方向電流Ｉｆｍａｘ（５０Ａ）におけるαカーブと、式１との交点が、最適な条件として算出できる。

【0076】

一方で、図９に示されるように、熱抵抗値Ｒｔｈが１．１ｋ／Ｗであると、αカーブと式１との交点における接合温度Ｔｊが、高くなり過ぎ、最大定格接合温度Ｔｊｍａｘである１７５℃を越える。

【0077】

また、図１０に示されるように、熱抵抗値Ｒｔｈが１．１ｋ／Ｗであっても、順方向電流Ｉｆを３５Ａ程度に設定すれば、αカーブと式１との交点が、最適な条件に近づく。しかしながら、図１０では、順方向電流Ｉｆが低いので、積層欠陥を成長させるために、通電時間を長くする必要があり、半導体装置１００のスクリーニングに係る時間が増加する。

【0078】

また、積層欠陥の成長速度は、主に、内蔵ダイオードの通電中に半導体層２の内部に蓄積される正孔濃度で決まるが、蓄積される正孔濃度は、接合温度Ｔｊおよび順方向電流Ｉｆに大きく依存する。従って、図８であっても、製品の仕様が変わると、最大定格接合温度Ｔｊｍａｘおよび最大定格順方向電流Ｉｆｍａｘが異なってしまうので、積層欠陥を成長させるための条件が変わる。すなわち、熱抵抗値Ｒｔｈが固定されていると、半導体装置１００の選別の精度を一定に保つことが難しい。

【0079】

また、検討例のステップＳ１０２およびステップＳ１０９で行われるリーク電流Ｉｄｓｓの測定は、数千Ｖの電圧を印加する必要があり、通常の通電検査装置では行えないので、ステップＳ１０２およびステップＳ１０９を別の装置で行う必要がある。従って、装置を移し替えて測定を行う作業の分、半導体装置１００のスクリーニングに係る時間が増加する。

【0080】

また、リーク電流Ｉｄｓｓの測定では、数千Ｖの電圧が印加されるので、放電が発生し易い。それ故、リーク電流Ｉｄｓｓの測定は、最大定格電圧Ｖｄｓｓよりも低い電圧で行われる場合がある。そうすると、リーク電流Ｉｄｓｓ１、リーク電流Ｉｄｓｓ２および変化値ΔＩｄｓｓが、最大定格電圧Ｖｄｓｓの場合よりも低く測定されることになる。それ故、後工程後または製品化された後などに、半導体装置１００の耐圧不良が発生する恐れがある。

【0081】

以上のように、検討例での問題点を考慮すると、半導体装置１００のスクリーニングに係る時間を減少でき、製品の仕様に関わらず半導体装置１００の選別の精度を一定化できる方法が求められる。また、オン電圧Ｖｏｎの測定だけでなく、リーク電流Ｉｄｓｓの測定も、同じ通電検査装置で行うことができれば、半導体装置１００のスクリーニングに係る時間を更に減少できる。

【0082】

＜実施の形態１における通電方法（半導体装置の製造方法）＞
以下に図１１を用いて、実施の形態１における通電方法について説明する。なお、図１１に示されるステップＳ２～Ｓ１４は、ステップＳ１（図１～図４で説明した製造工程）と、ステップＳ１５の後工程との間で、半導体装置１００に対して行われるものであるので、これらを纏めて「半導体装置の製造方法」と見做すこともできる。すなわち、実施の形態１における半導体装置の製造方法は、ステップＳ２～Ｓ１４の通電方法を有している。

【0083】

まず、ステップＳ１では、半導体装置１００を用意する。すなわち、図１～図４で説明した製造工程によって製造された半導体装置１００を用意する。次に、半導体装置１００を通電検査装置２００へ移送し、測定用電極２４と測定用電極２６との間、および、測定用電極２４と測定用電極２７との間に、半導体装置１００を設置する。そして、測定用電極２４をドレイン電極１０に電気的に接続させ、測定用電極２６をソース電極８に電気的に接続させ、測定用電極２７をゲートパッド電極９に電気的に接続させる。

【0084】

ステップＳ２では、半導体装置１００の接合温度Ｔｊを設定する。接合温度Ｔｊの設定は、内蔵ダイオードに最大定格順方向電流Ｉｆｍａｘを直流で通電することによって行われる。また、その時の最大定格順方向電圧Ｖｆｍａｘを測定する。

【0085】

ステップＳ３では、接合温度Ｔｊが、最大定格接合温度Ｔｊｍａｘであるか否かが判定される。接合温度Ｔｊが最大定格接合温度Ｔｊｍａｘである場合（ＹＥＳ）、次のステップは、ステップＳ４となる。接合温度Ｔｊが最大定格接合温度Ｔｊｍａｘでない場合（ＮＯ）、ステップＳ５において、絶縁板２２の可変熱抵抗機構の抵抗値を調整し、上述の「式１」の熱抵抗値Ｒｔｈを調整する。すなわち、内蔵ダイオードに最大定格順方向電流Ｉｆｍａｘを通電した際に、最大定格接合温度Ｔｊｍａｘになるように、可変熱抵抗機構の抵抗値を調整する。その状態になるまで、ステップＳ２、ステップＳ３およびステップＳ５が繰り返される。

【0086】

ステップＳ４では、初期状態のオン電圧Ｖｏｎ１を測定する。オン電圧Ｖｏｎ１の測定方法は、ステップＳ１０４と同様である。

【0087】

ステップＳ６では、初期状態のリーク電流Ｉｄｓｓ１を測定する。例えば、ソース電極８およびゲートパッド電極９を電気的に短絡した状態、または、ソース電極８に対してゲートパッド電極９に負バイアスを印加した状態で、ソース電極８に０Ｖを印加し、ドレイン電極１０に規定の電圧を印加した際のリーク電流Ｉｄｓｓ１を測定する。ここでは、規定の電圧は、最大定格電圧Ｖｄｓｓである。また、ステップＳ６では、圧力容器２８の内部の圧力を、圧力容器２８の外部の圧力よりも高い圧力に設定する。これにより、数千Ｖとなる最大定格電圧Ｖｄｓｓが印加されても、圧力容器２８の内部で放電が発生することを防止できる。

【0088】

ステップＳ７では、半導体装置１００の内蔵ダイオードに順方向電流Ｉｆを通電し、積層欠陥を成長させる。ここでは、順方向電流Ｉｆは最大定格順方向電流Ｉｆｍａｘである。すなわち、最大定格接合温度Ｔｊｍａｘにおいて、内蔵ダイオードに最大定格順方向電流Ｉｆｍａｘを通電する。

【0089】

ステップＳ８では、ステップＳ４と同様の方法で、最終状態のオン電圧Ｖｏｎ２を測定する。

【0090】

ステップＳ９では、オン電圧Ｖｏｎ２とオン電圧Ｖｏｎ１との変化値ΔＶｏｎを算出する。変化値ΔＶｏｎは、ΔＶｏｎ＝（Ｖｏｎ２－Ｖｏｎ１）／Ｖｏｎ１より求められる。なお、ここで説明する変化値ΔＶｏｎは、絶対値である。

【0091】

ステップＳ１０では、変化値ΔＶｏｎの判定を行う。変化値ΔＶｏｎが規定値よりも小さい場合、積層欠陥の成長が無いまたはほぼ無いと判断できるので、半導体装置１００を適合品として選別する。例えば、変化値ΔＶｏｎが０．０２未満の場合（ＹＥＳ）、半導体装置１００を適合品として選別する。そして、次のステップは、ステップＳ１１となる。変化値ΔＶｏｎが０．０２以上の場合（ＮＯ）、ステップＳ１２のように、半導体装置１００を不適合品として選別する。

【0092】

ステップＳ１１では、ステップＳ６と同様の方法で、最終状態のリーク電流Ｉｄｓｓ２を測定する。

【0093】

ステップＳ１３では、リーク電流Ｉｄｓｓ２とリーク電流Ｉｄｓｓ１との変化値ΔＩｄｓｓを算出する。変化値ΔＩｄｓｓは、ΔＩｄｓｓ＝Ｉｄｓｓ２－Ｉｄｓｓ１より求められる。なお、ここで説明する変化値ΔＩｄｓｓは、絶対値である。

【0094】

ステップＳ１４では、変化値ΔＩｄｓｓの判定を行う。変化値ΔＩｄｓｓが規定値よりも小さい場合、積層欠陥の成長が無いまたはほぼ無いと判断できるので、半導体装置１００を適合品として選別する。例えば、変化値ΔＩｄｓｓが１μＡ未満である場合（ＹＥＳ）、半導体装置１００を適合品として選別する。そして、次のステップは、ステップＳ１５となり、半導体装置１００に対して後工程などが行われる。変化値ΔＩｄｓｓが１μＡ以上である場合（ＮＯ）、ステップＳ１６のように、半導体装置１００を不適合品として選別する。

【0095】

通常の通電検査装置では、検討例のように、熱抵抗値Ｒｔｈが固定されている。これに対して、実施の形態１の通電検査装置２００では、絶縁板２２が可変熱抵抗機構を有しているので、熱抵抗値Ｒｔｈを可変にすることができる。このため、最大定格接合温度Ｔｊｍａｘにおいて、内蔵ダイオードに最大定格順方向電流Ｉｆｍａｘを通電できる。従って、積層欠陥を成長させるための通電時間を大幅に短縮でき、半導体装置１００のスクリーニングに係る時間を減少できる。

【0096】

また、熱抵抗値Ｒｔｈを可変にすることができるので、製品の仕様が変わり、積層欠陥を成長させるための条件が変わったとしても、半導体装置１００の選別の時間を最小化できる。また製品の最大定格電圧Ｖｄｓｓが低い場合（例えば６００Ｖまたは１２００Ｖ）、一般に上記ΔＶｏｎが高耐圧（例えば３．３ｋＶ）よりも小さくなる傾向がある。これは、半導体層２を構成するエピ層の厚さが薄くなるからである。このような場合には、オン電圧の判定基準を緩める、または、廃止し、ΔＩｄｓｓの判定だけを実施するようにしてもよい。

【0097】

また、リーク電流Ｉｄｓｓの測定を最大定格電圧Ｖｄｓｓで行うことができるので、後工程後などに、半導体装置１００の耐圧不良が発生する恐れを抑制できる。

【0098】

また、オン電圧Ｖｏｎの測定だけでなく、リーク電流Ｉｄｓｓの測定も同一の通電検査装置２００で行うことができるので、半導体装置１００のスクリーニングに係る時間を更に減少できると共に、半導体装置１００の精密なスクリーニングを行うことができる。これにより、信頼性の高い半導体装置１００を提供できる。

【0099】

（実施の形態２）
以下に図１２および図１３を用いて、実施の形態２における通電方法（半導体装置の製造方法）について説明する。なお、以下の説明では、実施の形態１との相違点について主に説明し、実施の形態１と重複する点については説明を省略する。

【0100】

実施の形態２では、実施の形態１とは他の方法を用いて半導体装置１００のスクリーニングを行う。実施の形態２では、図１１に示される実施の形態１のステップＳ２～Ｓ１４の代わりに、図１３に示されるステップＳ４０～Ｓ４９が行われる。すなわち、実施の形態２における半導体装置の製造方法は、ステップＳ４０～Ｓ４９の通電方法を有している。

【0101】

＜事前の実験＞
図１３に示されるステップＳ４０～Ｓ４９を行う前に、複数の実験用の半導体装置１００に対して、図１２に示される実験をそれぞれ行う。

【0102】

まず、ステップＳ２０では、半導体装置１００の接合温度Ｔｊを設定する。接合温度Ｔｊの設定は、内蔵ダイオードに順方向電流Ｉｆを直流で通電することによって行われる。

【0103】

ステップＳ２１では、接合温度Ｔｊが、最大定格接合温度Ｔｊｍａｘであるか否かが判定される。接合温度Ｔｊが最大定格接合温度Ｔｊｍａｘである場合（ＹＥＳ）、次のステップは、ステップＳ２２となる。接合温度Ｔｊが最大定格接合温度Ｔｊｍａｘではない場合（ＮＯ）、ステップＳ２３において、最大定格接合温度Ｔｊｍａｘになるまで、内蔵ダイオードに通電される順方向電流Ｉｆの調整を行う。ステップＳ２２以降では、調整された順方向電流Ｉｆおよび順方向電圧Ｖｆが用いられる。

【0104】

ステップＳ２４では、初期状態のオン電圧Ｖｏｎ１を測定する。オン電圧Ｖｏｎ１の測定方法は、ステップＳ４と同様である。ステップＳ２５では、半導体装置１００の内蔵ダイオードに順方向電流Ｉｆを通電し、積層欠陥を成長させる。ステップＳ２６では、ステップＳ２４と同様の方法で、最終状態のオン電圧Ｖｏｎ２を測定する。ステップＳ２７では、オン電圧Ｖｏｎ２とオン電圧Ｖｏｎ１との変化値ΔＶｏｎを算出する。変化値ΔＶｏｎは、ΔＶｏｎ＝（Ｖｏｎ２－Ｖｏｎ１）／Ｖｏｎ１より求められる。

【0105】

ステップＳ２８では、ΔＶｏｎが飽和しているか否かを判定する。ΔＶｏｎが飽和していれば、次のステップはステップＳ２９となる。ΔＶｏｎが飽和していなければ、ステップＳ２５へ戻る。

【0106】

ステップＳ２９は、実験のサンプルとなるデータが十分に取得できたか否かを判定する。ここでは、実験用の半導体装置１００の個数が、例えば１００個以上であれば、実験のデータが十分であると判定され、次のステップはステップＳ３０となる。上記個数が１００個未満であれば、ステップＳ２４に戻り、次の実験用の半導体装置１００について、実験を行う。なお、実験用の半導体装置１００の個数は、１００個に限られず、多ければ多い程好ましい。

【0107】

ステップＳ３０では、飽和時間Ｔｓａｔと、オン電圧の飽和変化値ΔＶｏｎｓａｔとを決定する。図１４は、この実験によって得られた変化値ΔＶｏｎと累計通電時間との関係を示すグラフである。

【0108】

複数の実験用の半導体装置１００のうち大部分は、「飽和群」に示されるグラフとなる。「飽和群」では、通電時間の経過と共に変化値ΔＶｏｎがほぼ変動しなくなり、変化値ΔＶｏｎが飽和する。すなわち、「飽和群」では、通電時間の経過と共に積層欠陥がほぼ増加せず、抵抗成分の増加が無い。従って、「飽和群」の半導体装置１００を適合品と判断することができる。

【0109】

一方で、複数の実験用の半導体装置１００のうち一部には、「非飽和群」に示されるグラフとなるものが含まれる場合がある。「非飽和群」では、通電時間の経過と共に変化値ΔＶｏｎの値が変動する。すなわち、「非飽和群」では、通電時間の経過と共に積層欠陥が増加し、抵抗成分が増加するので、オン電圧の変動が起こっている。従って、「非飽和群」の半導体装置１００を不適合品と判断することができる。

【0110】

図１４のグラフから、「飽和群」の半導体装置１００の変化値ΔＶｏｎが十分に飽和したと見做せる通電時間を飽和時間Ｔｓａｔとして決定できる。また、図１４に示される第１規定値は、この実験において、飽和時間Ｔｓａｔ中に、「飽和群」の半導体装置１００のオン電圧Ｖｏｎ２とオン電圧Ｖｏｎ１との変化値ΔＶｏｎが飽和した際の値（オン電圧の飽和変化値ΔＶｏｎｓａｔ）である。

【0111】

例えば、図１４の第１規定値は、飽和時間Ｔｓａｔを通電時間「１０」とした場合の「飽和群」の半導体装置１００のオン電圧の飽和変化値ΔＶｏｎｓａｔとして設定されている。半導体装置１００のスクリーニングの信頼性を確保するならば、通電時間が長い方が「非飽和群」を確実に排除できる。

【0112】

一方で、スクリーニングの時間を短縮して、半導体装置１００の生産性を向上させるならば、通電時間「５」のように、通電時間が短い方が好ましい。その場合、「非飽和群」の半導体装置１００も含まれる恐れがある。しかし、ある程度の短い通電時間であっても、後述する図１５に示されるように、リーク電流Ｉｄｓｓが通電時間「５」までの間に急激に変化することが実験で確認できていれば、通電時間「５」であっても、リーク電流Ｉｄｓｓによる選別によって、変化値ΔＶｏｎの「非飽和群」の半導体装置１００を不適合品として排除することが可能である。

【0113】

それらの事情を考慮して、飽和時間Ｔｓａｔは、図１４で「非飽和群」が含まれないような第１規定値を設定できる時間に設定することが好ましい。しかし、通電時間を短くするために、飽和時間Ｔｓａｔを、図１４で「非飽和群」の一部が含まれる可能性がある時間であって、且つ、図１５でリーク電流Ｉｄｓｓの急激な変化が起こる時間よりも長い時間に設定してもよい。

【0114】

また、図１２に示される実験では、複数の実験用の半導体装置１００に対して、リーク電流Ｉｄｓｓの測定も行われる。この測定では、ステップＳ２４～Ｓ３０で用いた実験用の半導体装置１００とは別の実験用の半導体装置１００が用いられる。以下にリーク電流Ｉｄｓｓの測定に関するステップＳ３１～Ｓ３５について説明する。

【0115】

ステップＳ３１では、半導体装置１００の内蔵ダイオードに順方向電流Ｉｆを通電し、積層欠陥を成長させる。

【0116】

ステップＳ３２では、リーク電流Ｉｄｓｓを測定する。例えば、ソース電極８およびゲートパッド電極９を電気的に短絡した状態、または、ソース電極８に対してゲートパッド電極９に負バイアスを印加した状態で、ソース電極８に０Ｖを印加し、ドレイン電極１０に所定の電圧を印加した際のリーク電流Ｉｄｓｓを測定する。ここでは、上記所定の電圧は、最大定格電圧Ｖｄｓｓである。

【0117】

ステップＳ３３では、内蔵ダイオードの通電時間が、累計所定時間に到達しているか否かを判定する。すなわち、内蔵ダイオードの通電時間が累計所定時間（飽和時間Ｔｓａｔ、または、飽和時間Ｔｓａｔよりも長く設定した時間）に到達していれば、次のステップはステップＳ３４になる。内蔵ダイオードの通電時間が累計所定時間に到達していなければ、ステップＳ３１へ戻る。

【0118】

ステップＳ３４では、実験のサンプルとなるデータが十分に取得できたか否かを判定する。ここではステップＳ２９と同様に、実験用の半導体装置１００の個数は１００個以上であるが、その個数は、多ければ多い程好ましい。

【0119】

ステップＳ３５では、最大リーク電流Ｉｄｓｓｍａｘを決定する。図１５は、この実験によって得られたリーク電流Ｉｄｓｓと累計通電時間との関係を示すグラフである。

【0120】

リーク電流Ｉｄｓｓの増加は、通電時間の経過と共に飽和する傾向にあるが、複数の実験用の半導体装置１００のうち一部では、突発的にリーク電流Ｉｄｓｓが増加する場合がある。このような突発的なリーク電流Ｉｄｓｓの増加は、図１４の「非飽和群」だけでなく「飽和群」でも発生する可能性があることが、本願発明者らの検討によって明らかになっている。

【0121】

積層欠陥は基底面に沿って成長するが、その際に、半導体基板に形成されているＰＮ接合を横切る特異的な転位があると、リーク電流Ｉｄｓｓが増加し易くなると推察される。そして、それが要因となって、上述の突発的なリーク電流Ｉｄｓｓの増加が発生していると推察される。

【0122】

そこで、実施の形態２では、第１規定値によってスクリーニングの判定を行うだけでなく、ある程度のリーク電流Ｉｄｓｓが発生している半導体装置１００に対しても、第２規定値を設定することで、スクリーニングの判定を行う。

【0123】

この第２規定値は、ステップＳ３３で測定されたリーク電流Ｉｄｓｓを参照して設定される。例えば、第２規定値は、突発的なリーク電流Ｉｄｓｓの増加があるものを排除した後、最も大きなリーク電流Ｉｄｓｓの値か、そのリーク電流Ｉｄｓｓよりも若干大きな値に設定される。このように設定された第２規定値を最大リーク電流Ｉｄｓｓｍａｘとする。また、このとき、飽和時間Ｔｓａｔの通電時間で突発的なリーク電流Ｉｄｓｓの増加があるものを排除できるかを確認しておく。そのため、ステップＳ３３の累計所定時間は、飽和時間Ｔｓａｔ以上の時間に設定しておく。

【0124】

以上のように、複数の実験用の前記半導体装置１００に対して、事前に図１２の実験を行うことで、この結果に基づいて、飽和時間Ｔｓａｔ、第１規定値（オン電圧の飽和変化値ΔＶｏｎｓａｔ）および第２規定値（最大リーク電流Ｉｄｓｓｍａｘ）が決定される。

【0125】

＜実施の形態２における通電方法（半導体装置の製造方法）＞
以下に図１３を用いて、実施の形態２の通電方法（半導体装置の製造方法）について説明する。なお、実施の形態２の通電方法（半導体装置の製造方法）は、通電検査装置２００を利用しなくとも実施できるが、実施の形態１と同様に通電検査装置２００を利用して実施してもよい。

【0126】

まず、ステップＳ４０では、半導体装置１００を用意する。すなわち、実施の形態１と同様に、図１～図４で説明した製造工程によって製造された半導体装置１００を用意する。

【0127】

ステップＳ４１では、初期状態のオン電圧Ｖｏｎ１を測定する。オン電圧Ｖｏｎ１の測定方法は、ステップＳ２４と同様である。ステップＳ４２では、飽和時間Ｔｓａｔで、半導体装置１００の内蔵ダイオードに順方向電流Ｉｆを通電し、積層欠陥を成長させる。

【0128】

ステップＳ４３では、内蔵ダイオードの通電時間が飽和時間Ｔｓａｔに達しているか否かを確認する。通電時間が飽和時間Ｔｓａｔに達している場合（ＹＥＳ）、次のステップは、ステップＳ４４となる。通電時間が飽和時間Ｔｓａｔに達していない場合（ＮＯ）、通電時間が飽和時間Ｔｓａｔに達するまで、ステップＳ４２が繰り返される。ステップＳ４４では、ステップＳ４１と同様の方法で、最終状態のオン電圧Ｖｏｎ２を測定する。

【0129】

ステップＳ４５では、オン電圧Ｖｏｎ２とオン電圧Ｖｏｎ１との変化値ΔＶｏｎを算出する。変化値ΔＶｏｎは、ΔＶｏｎ＝（Ｖｏｎ２－Ｖｏｎ１）／Ｖｏｎ１より求められる。

【0130】

ステップＳ４６では、変化値ΔＶｏｎの判定を行う。変化値ΔＶｏｎが第１規定値（オン電圧の飽和変化値ΔＶｏｎｓａｔ）よりも小さい場合（ＹＥＳ）、半導体装置１００を適合品として選別する。そして、次のステップは、ステップＳ４７となる。変化値ΔＶｏｎが第１規定値よりも大きい場合（ＮＯ）、ステップＳ４８のように、半導体装置１００を不適合品として選別する。

【0131】

ステップＳ４７では、ステップＳ３１と同様の方法で、リーク電流Ｉｄｓｓを測定する。なお、リーク電流Ｉｄｓｓは、半導体装置１００の最大定格電圧によって測定される。

【0132】

ステップＳ４９では、リーク電流Ｉｄｓｓの判定を行う。リーク電流Ｉｄｓｓが第２規定値（最大リーク電流Ｉｄｓｓｍａｘ）よりも小さい場合（ＹＥＳ）、半導体装置１００を適合品として選別する。そして、次のステップは、ステップＳ５０となり、半導体装置１００に対して後工程などが行われる。リーク電流Ｉｄｓｓが第２規定値よりも大きい場合（ＮＯ）、ステップＳ５１のように、半導体装置１００を不適合品として選別する。

【0133】

このように、実施の形態２では、内蔵ダイオードの通電時間を飽和時間Ｔｓａｔとし、第１規定値（オン電圧の飽和変化値ΔＶｏｎｓａｔ）および第２規定値（最大リーク電流Ｉｄｓｓｍａｘ）を用いることで、半導体装置１００の精密なスクリーニングを行うことができる。従って、オン電圧の変化値ΔＶｏｎが小さく、且つ、リーク電流Ｉｄｓｓが小さい半導体装置１００を選別できるので、信頼性の高い半導体装置１００を提供することができる。

【0134】

（実施の形態３）
以下に図１６および図１７を用いて、実施の形態３における通電方法（半導体装置の製造方法）について説明する。なお、以下の説明では、実施の形態２との相違点について主に説明し、実施の形態２と重複する点については説明を省略する。

【0135】

実施の形態２では、第２規定値（最大リーク電流Ｉｄｓｓｍａｘ）と比較することで、リーク電流Ｉｄｓｓの選別を行っていた。実施の形態３では、リーク電流Ｉｄｓｓの選別に、実施の形態１と同様に変化値ΔＩｄｓｓを使用する。そのため、実施の形態３では、図１３に示される実施の形態２のステップＳ４０～Ｓ４９の一部が、図１７に示されるステップＳ７０～Ｓ７３に置き換えられている。

【0136】

＜事前の実験＞
図１７に示されるステップＳ４０～Ｓ４８、Ｓ７０～Ｓ７３を行う前に、複数の実験用の半導体装置１００に対して、図１６に示される実験をそれぞれ行う。なお、第１規定値（オン電圧の飽和変化値ΔＶｏｎｓａｔ）に関する実験は、実施の形態２のステップＳ２０～Ｓ３０と同じなので、それらの説明を省略する。

【0137】

まず、ステップＳ２２の後に、ステップＳ６０を実施する。ステップＳ６０では、ステップＳ３２と同じ手法を用いて、リーク電流Ｉｄｓｓ１を測定する。なお、リーク電流Ｉｄｓｓ１は、半導体装置１００の最大定格電圧によって測定される。ステップＳ６１では、半導体装置１００の内蔵ダイオードに順方向電流Ｉｆを通電し、積層欠陥を成長させる。ステップＳ６２では、ステップＳ６０と同じ手法を用いて、リーク電流Ｉｄｓｓ２を測定する。なお、リーク電流Ｉｄｓｓ２は、半導体装置１００の最大定格電圧によって測定される。

【0138】

ステップＳ６３では、内蔵ダイオードの通電時間が、累計所定時間に到達しているか否かを判定する。すなわち、内蔵ダイオードの通電時間が累計所定時間（飽和時間Ｔｓａｔ、または、飽和時間Ｔｓａｔよりも長く設定した時間）に到達していれば、次のステップはステップＳ６４になる。内蔵ダイオードの通電時間が累計所定時間に到達していなければ、ステップＳ６１へ戻る。

【0139】

ステップＳ６４では、実験のサンプルとなるデータが十分に取得できたか否かを判定する。ここではステップＳ２９と同様に、実験用の半導体装置１００の個数は１００個以上であるが、その個数は、多ければ多い程好ましい。

【0140】

ステップＳ６５では、リーク電流の変化値ΔＩｄｓｓの算出を行う。変化値ΔＩｄｓｓは、ΔＩｄｓｓ＝Ｉｄｓｓ２－Ｉｄｓｓ１より求められる。

【0141】

ステップＳ６６では、第３規定値として、リーク電流の最大変化値ΔＩｄｓｓｍａｘを決定する。この第３規定値は、ステップＳ６４で算出された変化値ΔＩｄｓｓを参照して設定される。例えば、第３規定値は、図１５に示される突発的なリーク電流Ｉｄｓｓの増加があるものを排除した後、複数の実験用の半導体装置１００で算出された変化値ΔＩｄｓｓのうち、最も大きな変化値ΔＩｄｓｓか、その変化値ΔＩｄｓｓよりも若干大きな値に設定される。このように設定された第３規定値をリーク電流の最大変化値ΔＩｄｓｓｍａｘとする。最大変化値ΔＩｄｓｓｍａｘは、例えば、１μＡである。

【0142】

以上のように、複数の実験用の前記半導体装置１００に対して、事前に図１６の実験を行うことで、この結果に基づいて、飽和時間Ｔｓａｔ、第１規定値（オン電圧の飽和変化値ΔＶｏｎｓａｔ）および第３規定値（リーク電流の最大変化値ΔＩｄｓｓｍａｘ）が決定される。

【0143】

＜実施の形態３における通電方法（半導体装置の製造方法）＞
以下に図１７を用いて、実施の形態３の通電方法（半導体装置の製造方法）について説明する。なお、実施の形態３の通電方法（半導体装置の製造方法）は、通電検査装置２００を利用しなくとも実施できるが、実施の形態１と同様に通電検査装置２００を利用して実施してもよい。

【0144】

実施の形態３では、ステップＳ４１とステップＳ４２との間でステップＳ７０を行う。なお、ステップＳ７０は、ステップＳ４０とステップＳ４１との間でもよい。ステップＳ７０では、ステップＳ６０と同じ手法を用いて、リーク電流Ｉｄｓｓ１を測定する。その後、実施の形態２と同様にステップＳ４２～Ｓ４８を行う。ステップＳ４６で適合品と選別された半導体装置１００に対しては、ステップＳ７１～Ｓ７３が行われる。

【0145】

ステップＳ７１では、ステップＳ６２と同じ手法を用いて、リーク電流Ｉｄｓｓ２を測定する。なお、リーク電流Ｉｄｓｓ２は、半導体装置１００の最大定格電圧によって測定される。ステップＳ７２では、リーク電流の変化値ΔＩｄｓｓの算出を行う。変化値ΔＩｄｓｓは、ΔＩｄｓｓ＝Ｉｄｓｓ２－Ｉｄｓｓ１より求められる。

【0146】

ステップＳ７３では、変化値ΔＩｄｓｓの判定を行う。変化値ΔＩｄｓｓが第３規定値（リーク電流の最大変化値ΔＩｄｓｓｍａｘ）よりも小さい場合（ＹＥＳ）、半導体装置１００を適合品として選別する。そして、次のステップは、ステップＳ５０となり、半導体装置１００に対して後工程などが行われる。変化値ΔＩｄｓｓが第３規定値よりも大きい場合（ＮＯ）、ステップＳ５１のように、半導体装置１００を不適合品として選別する。

【0147】

このように、実施の形態３では、内蔵ダイオードの通電時間を飽和時間Ｔｓａｔとし、第１規定値（オン電圧の飽和変化値ΔＶｏｎｓａｔ）および第３規定値（リーク電流の最大変化値ΔＩｄｓｓｍａｘ）を用いることで、半導体装置１００の精密なスクリーニングを行うことができる。従って、オン電圧の変化値ΔＶｏｎが小さく、且つ、リーク電流Ｉｄｓｓが小さい半導体装置１００を選別できるので、信頼性の高い半導体装置１００を提供することができる。

【0148】

以上、本発明を上記実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【符号の説明】

【0149】

１ 半導体基板
２ 半導体層
３ ボディ領域
４ ソース領域
５ ゲート絶縁膜
６ ゲート電極
７ 層間絶縁膜
８ ソース電極（ソースパッド電極）
９ ゲートパッド電極
１０ ドレイン電極
２１ 冷却板
２２ 絶縁板
２３ 制御機器
２４ 測定用電極
２５ 導電性シート
２６ 測定用電極
２７ 測定用電極
２８ 圧力容器
１００ 半導体装置（半導体チップ）
２００ 通電検査装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】