JP2022071353A

JP2022071353A - 半導体装置の検査方法および検査装置

Info

Publication number: JP2022071353A
Application number: JP2020180258A
Authority: JP
Inventors: 幸一高山; Koichi Takayama; 慶治別府; Keiji Beppu
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-10-28
Filing date: 2020-10-28
Publication date: 2022-05-16

Abstract

【課題】潜在的に故障リスクのある半導体装置を高精度にスクリーニングする。【解決手段】制御部７０は、基準時間の間、予め定められた電気特性検査の最大電圧以下であって、かつ、制御端子Ｇの定格電圧以上である電圧を制御端子Ｇに印加して、第１端子Ｄから第２端子Ｓに特定電流ＩＤＳを流した後、制御端子Ｇのしきい値電圧未満の電圧を制御端子Ｇに印加するとともに、第１端子Ｄに特定電圧ＶＤを印加した状態で、第１端子Ｄから第２端子Ｓに流れる第１リーク電流ＩＤ１を測定する。制御部７０は、第１リーク電流ＩＤ１を用いて、半導体装置１０に異常があるか否かを判別する。【選択図】図１

Description

本開示は、半導体装置の検査方法および検査装置に関する。

ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、あるいはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのＭＯＳ構造を有する半導体装置は、通常、電気特性検査によって、所望の特性が得られる正常な製品であるか否かの判定が行われる。しかし、電気特性検査の段階では規格値の範囲内の特性が得られる製品であるにも関わらず、当該製品の実際の使用時などに当該規格値の範囲を外れるまで当該製品の特性が劣化する場合がある。このような潜在的な故障リスクを有する製品は電気特性検査以外の検査によって選別（スクリーニング）される必要がある。

たとえば、特開２０１４－７０８９５号公報（特許文献１）には、予め定められた電圧を半導体装置に印加して半導体装置を予め定められた期間だけ駆動し、潜在的に故障リスクのある少数セルのみを発熱させる検査方法が開示されている。当該検査方法においては、半導体装置の駆動前後で測定された、定電流印加時の電圧の測定値の差分に良否判定基準が設けられている。

特開２０１４－７０８９５号公報

特許文献１に開示されている半導体装置の検査方法は、ストレスの印加によって異常発熱するセルがあるか否かによって潜在的な故障リスクを有する製品であるか否かを判定する検査方法である。しかし、潜在的な故障リスクを有する半導体装置においては、ストレスの印加によっても半導体装置のセルが異常発熱しない場合があることが知られている。そのため、特許文献１に開示されている半導体装置の検査方法によると、潜在的な故障リスクを有する半導体装置をスクリーニングすることができない場合が想定される。

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、潜在的に故障リスクのある半導体装置を高精度にスクリーニングすることである。

本開示の一局面に係る検査方法は、制御端子と、第１端子と、第２端子とを有する半導体装置の検査方法である。検査方法は、半導体駆動工程と、第１リーク電流測定工程と、異常判別工程とを含む。半導体駆動工程は、基準時間の間、予め定められた電気特性検査の最大電圧以下であって、かつ、制御端子の定格電圧以上である電圧を制御端子に印加して、第１端子から第２端子に特定電流を流す。第１リーク電流測定工程は、特定電流を流す工程の後に、制御端子のしきい値電圧未満の電圧を制御端子に印加するとともに、第１端子に特定電圧を印加した状態で、第１端子から第２端子に流れる第１リーク電流を測定する。異常判別工程は、第１リーク電流を用いて、半導体装置に異常があるか否かを判別する。

本開示の他の局面に係る検査装置は、制御端子と、第１端子と、第２端子とを有する半導体装置を検査する検査装置である。検査装置は、第１電源部と、第２電源部と、制御部とを備える。第１電源部は、制御端子と第２端子との間に接続されている。第２電源部は、第１端子と第２端子との間に接続されている。制御部は、第１電源部と第２電源部とを制御する。制御部は、基準時間の間、予め定められた電気特性検査の最大電圧以下であって、かつ、制御端子の定格電圧以上である電圧を制御端子に印加して、第１端子から第２端子に特定電流を流した後、制御端子のしきい値電圧未満の電圧を制御端子に印加するとともに、第１端子に特定電圧を印加した状態で、第１端子から第２端子に流れる第１リーク電流を測定する。制御部は、第１リーク電流を用いて、半導体装置に異常があるか否かを判別する。

本開示に係る半導体装置の検査方法および検査装置によれば、第１リーク電流を用いて半導体装置に異常があるか否かが判別されることにより、潜在的に故障リスクのある半導体装置を高精度にスクリーニングすることができる。

実施の形態１に係る半導体装置を検査する検査装置を示すブロック図である。検査対象となる半導体装置１０ごとに、図１の検査装置によって行われる半導体装置の検査方法の処理の流れを示すフローチャートである。図２の検査方法における半導体装置のゲートおよびドレインの各々の変化と、ドレイン電流の変化とを併せて示すタイミングチャートである。実施の形態１に係る半導体装置の検査方法において測定される、正常品のドレインリーク電流に対する異常品のドレインリーク電流の相対値を示す図である。実施の形態２に係る半導体装置の検査方法の処理の流れを示すフローチャートである。図５の検査方法における半導体装置のゲートおよびドレインの各々の変化と、ドレイン電流の変化とを併せて示すタイミングチャートである。実施の形態４に係る半導体装置を検査する検査装置を示すブロック図である。検査対象となる半導体装置ごとに、図７の検査装置によって行われる半導体装置の検査方法の処理の流れを示すフローチャートである。図８の検査方法における半導体装置のゲートおよびドレインの各々の変化と、ドレイン電流の変化とを併せて示すタイミングチャートである。半導体装置の検査方法において測定されるドレインリーク電流に関して、実施の形態１におけるドレインリーク電流に対する、実施の形態４におけるドレインリーク電流の相対値を示す図である。実施の形態６に係る半導体装置を検査する検査装置を示すブロック図である。検査対象となる半導体装置ごとに、図１１の検査装置によって行われる半導体装置の検査方法の処理の流れを示すフローチャートである。図１２の検査方法における半導体装置のゲートおよびドレインの各々の変化と、ドレイン電流の変化とを併せて示すタイミングチャートである。ゲート電圧、ゲート電圧上昇時のドレインリーク電流、およびゲート電流下降時のドレインリーク電流の対応を示す図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰り返さない。

連続符号は記号「～」を用いて表す。たとえば「Ｓ１０１～Ｓ１０３」は「Ｓ１０１,Ｓ１０２,Ｓ１０３」を意味する。

実施の形態１．
実施の形態１について、図１～図４を参照しながら説明する。図１は、実施の形態１に係る半導体装置１０を検査する検査装置１を示すブロック図である。検査対象（被検体）である半導体装置１０は、ゲートＧ（制御端子）と、ドレインＤ（第１端子）と、ソースＳ（第３端子）とを有する。半導体装置１０には、半導体チップ上に形成された多数のセルによって回路が形成されている。半導体装置１０は、ゲートＧの電圧（ゲート電圧）に従ってオンおよびオフを切り替える動作を行うスイッチングデバイスである。半導体装置１０としては、たとえば、パワーＭＯＳＦＥＴ、あるいはＩＧＢＴなどのＭＯＳ構造を有するトランジスタが挙げられる。図１には、半導体装置１０の一例として、ゲートＧとドレインＤとソースＳとの３端子を有するｎチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴが示されている。パワーＭＯＳＦＥＴに逆並列に接続された内蔵ダイオードは、パワーＭＯＳＦＥＴの構造上、ソースＳとドレインＤとの間に構造上寄生するＰｎダイオード、あるいは意図的にショットキー接合を形成したダイオードを含む。パワーＭＯＳＦＥＴおよび内蔵ダイオードが半導体装置１０と総称される。

なお、半導体装置１０は、ゲートＧ（制御端子）とコレクタＣ（第１端子）とエミッタＥ（第２端子）との３端子を有するＩＧＢＴであってもよいし、ＩＧＢＴとダイオードとが１チップ化された、ゲートＧ（制御端子）とコレクタＣ（第１端子）とエミッタＥ（第２端子）との３端子を有するＲＣ－ＩＧＢＴ（Reverse Conducting-IGBT）であってもよい。半導体装置１０は、チップ状態であっても良く、ダイシング前のウエハ状態であってもよい。半導体装置１０は、チップテストにもウエハテストにも使用できるものとする。また、半導体装置１０は、パワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴあるいはＲＣ－ＩＧＢＴを内蔵した半導体モジュールまたは半導体パッケージであってもよい。検査装置１はモジュールテストにもパッケージテストにも使用できるものとする。

検査装置１は、制御部７０と、電源部８０（第１電源部）と、電源部９０（第２電源部）と、電流計４０とを備える。電源部８０は、ゲートＧとソースＳとの間に接続されている。電源部９０は、ドレインＤとソースＳとの間に接続されている。制御部７０は、電源部８０と９０とを制御する。制御部７０は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ、および記憶部を有するコンピュータを含む。当該記憶部には、たとえば、ＯＳ（Operating System）のプログラム、および半導体装置１０に対する検査処理を行う検査プログラムが保存されている。

電源部８０は、定電圧電源２０と、スイッチ２１と、定電圧電源３０とを含む。定電圧電源２０は、予め定められた電圧Ｖ_Ｇを出力する。電圧Ｖ_Ｇは、ゲートＧの予め定められたゲートしきい値電圧未満の電圧（ゲート非駆動電圧）である。定電圧電源５０は、予め定められたゲート電圧Ｖ_ＧＳを出力する。ゲート電圧Ｖ_ＧＳは、半導体装置１０に対して行われる、予め定められた電気特性検査の最大電圧以下であって、かつ、ゲートＧの定格電圧以上の電圧である。

定電圧電源２０の負極は、ソースＳに接続されている。定電圧電源５０の負極は、ソースＳに接続されている。スイッチ２１は、ゲートＧと定電圧電源２０の正極との間に接続され、ゲートＧとソースＳとの間に接続され、ゲートＧと定電圧電源５０の正極との間に接続されている。スイッチ２１は、制御部７０から出力された切換信号Ｓｇ１に応じて、ゲートＧの接続先を、定電圧電源２０の正極とソースＳと定電圧電源５０の正極との間で切り換える。

電源部９０は、定電圧電源３０と、スイッチ３１と、定電流電源６０と、スイッチ６１とを含む。定電圧電源３０は、予め定められた電圧Ｖ_Ｄ（特定電圧）を出力する。定電流電源６０は、予め定められたドレイン電流Ｉ_ＤＳ（特定電流）を出力する。スイッチ６１は、ドレインＤと定電流電源６０との間に接続されている。定電流電源６０は、ソースＳに接続されている。スイッチ３１は、ドレインＤと定電圧電源３０の正極との間に接続されている。電流計４０は、定電圧電源３０の負極とソースＳとの間に接続されている。

スイッチ３１は、制御部７０から出力された、ＯＮ／ＯＦＦ信号である切換信号Ｓｇ２ａに応じて、ドレインＤと定電圧電源３０の正極との接続状態を導通状態（オン）と非導通状態（オフ）との間で切り換える。スイッチ６１は、切換信号Ｓｇ２ｂに応じて、ドレインＤと定電流電源６０との接続状態を導通状態と非導通状態との間で切り換える。

制御部７０は、ドレインリーク電流測定手段７１と、半導体駆動手段７２と、ドレインリーク電流測定手段７３と、異常判別手段７４とを含む。半導体駆動手段７２は、制御部７０からの切換信号Ｓｇ１に応じてスイッチ２１を切り換えて、ゲート駆動電圧であるゲート電圧Ｖ_ＧＳを定電圧電源５０からゲートＧに印加する。半導体駆動手段７２は、制御部７０からの切換信号Ｓｇ２ｂに応じてスイッチ６１をオンにして、基準時間の間、定電流電源６０から予め定められたドレイン電流Ｉ_ＤＳをドレインＤに流して半導体装置１０を駆動する。なお、予め定められたドレイン電流Ｉ_ＤＳは、半導体装置１０の定格電流以下であればよく、基準時間と合わせて、半導体装置１０全体の温度が変化しなければ任意の値に設定可能である。また、予め定められたゲート電圧Ｖ_ＧＳは、半導体装置１０に対して行われる、予め定められた電気特性検査の最大電圧以下であって、かつ、ゲートＧの定格電圧以上の電圧であれば任意の値に設定可能である。電気特性検査の最大電圧とは、半導体装置１０の性能を保証するために行う電気特性検査全てにおいて、ゲートＧに印加される最大の電圧の事を意味する。

一般的に半導体装置１０の性能検査においては、静特性検査として、たとえば、ゲートリーク電流、ドレインリーク電流、オン抵抗、ゲートしきい値電圧、およびゲート過電圧スクリーニングなどが行われる。このうち、ゲート過電圧スクリーニングは、ゲート酸化膜の不具合（結晶欠陥、あるいは酸化膜厚の不足など）を顕著化させるため、電圧および温度の変化が加速された試験となる。このため、半導体装置１０の性能検査においてゲートＧには、半導体装置１０の定格電圧を超える電圧が印加される。

ドレインリーク電流測定手段７１と７３とは、いずれも制御部７０からの切換信号Ｓｇ１に基づき、スイッチ２１を切換えて、定電圧電源２０からゲート電圧Ｖ_ＧをゲートＧに印加するとともに、制御部７０からの切換信号Ｓｇ２ａに基づき、スイッチ３１をオンにして、定電圧電源３０から予め定められた定電圧であるドレイン電圧Ｖ_ＤをドレインＤに印加して、半導体装置１０のドレインリーク電流Ｉ_Ｄ２,Ｉ_Ｄ１を電流計４０を用いてそれぞれ測定する。ドレインリーク電流測定手段７１は、半導体駆動手段７２による半導体装置１０の駆動前にドレインリーク電流Ｉ_Ｄ２（第２ドレインリーク電流）を測定する。ドレインリーク電流測定手段７３は、半導体駆動手段７２による半導体装置１０の駆動後にドレインリーク電流Ｉ_Ｄ１（第１ドレインリーク電流）を測定する。

異常判別手段７４は、ドレインリーク電流測定手段７１，７３によってそれぞれ測定されたドレインリーク電流Ｉ_Ｄ１，Ｉ_Ｄ２のうち、一方または双方のドレインリーク電流に基づいて、半導体装置１０に異常があるか否かを判別する。たとえば、正常な半導体装置１０（正常品）のドレインリーク電流を予め測定しておき、当該ドレインリーク電流を基準に異常の有無が明確になる基準電流Ｉａを予め決定しておく。異常判別手段７４は、ドレインリーク電流Ｉ_Ｄ１が基準電流Ｉａ以上であるか否かで半導体装置１０に異常があるか否かを判別する。また、ドレインリーク電流Ｉ_Ｄ１，Ｉ_Ｄ２の差（Ｉ_Ｄ１－Ｉ_Ｄ２）が、異常の有無が明確になる基準電流Ｉｄ以上であるか否かで半導体装置１０に異常があるか否かを判別してもよい。なお、図示はされないが、実際には判別結果に基づき半導体装置１０の振り分け、および異常の報知（表示，音，振動等）なども行われる。

定電圧電源２０は、ゲートＧのゲートしきい値電圧未満の電圧を出力する。定電圧電源２０は、スイッチ２１を介して、半導体装置１０のゲートＧに接続されている。定電圧電源２０は、半導体装置１０のゲートＧとソースＳとの間にゲート非駆動電圧であるゲート電圧Ｖ_Ｇを印加して、半導体装置１０を非駆動状態とする。すなわち、定電圧電源２０は、半導体装置１０をオフ状態にするための電源である。定電圧電源２０が出力する電圧は、ゲートＧのゲートしきい値電圧未満であれば、任意の値でよく、０Ｖ、あるいは負電圧（マイナス電圧）であってもよい。

スイッチ２１は、ゲートＧを定電圧電源２０に接続するか、定電圧電源５０に接続するか、ソースＳに接続するか切り替えるための切換えスイッチである。

定電圧電源３０は、スイッチ３１を介して、半導体装置１０のドレインＤに接続され、半導体装置１０のドレインＤとソースＳとの間にドレイン電圧Ｖ_Ｄを印加するための電源である。ドレイン電圧Ｖ_Ｄは、半導体装置１０の定格電圧未満であれば、任意の値でよい。

定電圧電源５０は、半導体装置１０の電気特性検査で印加する最大電圧以下で、かつ、半導体装置１０の定格電圧以上のゲート電圧Ｖ_ＧＳを出力する。定電圧電源５０は、スイッチ２１を介して、半導体装置１０のゲートＧに接続されている。定電圧電源５０は、半導体装置１０のゲートＧとソースＳとの間に駆動電圧であるゲート電圧Ｖ_Ｇを印加して、半導体装置１０を駆動状態にする。すなわち、定電圧電源５０は、半導体装置１０をオン状態にするための電源である。

スイッチ３１は、定電圧電源３０を半導体装置１０のドレインＤに接続するための切換えスイッチである。

電流計４０は、定電圧電源３０と直列に接続され、半導体装置１０のドレインＤからソースＳに流れるドレインリーク電流を測定するための電流計である。図１において、電流計４０は、半導体装置１０のソースＳと定電圧電源３０の負極との間に接続されているが、電流計４０を設ける位置は、半導体装置１０のソースＳと定電圧電源３０の負極側との間に限定されない。電流計４０は、ドレインＤからソースＳに流れるドレインリーク電流を測定可能な位置であればどのような位置に設けられてもよい。

定電流電源６０は、スイッチ６１を介して、半導体装置１０のドレインＤに接続されている。定電流電源６０は、半導体装置１０のドレインＤからソースＳにドレイン電流Ｉ_ＤＳを流すための電源である。

スイッチ６１は、定電流電源６０を半導体装置１０のドレインＤに接続するための切換えスイッチである。なお、切換えスイッチ２１、３１、および６１には、機械的なリレー、あるいは半導体スイッチ（ＩＧＢＴ、またＭＯＳＦＥＴ）などが該当する。

図２は、検査対象となる半導体装置１０ごとに、図１の検査装置１によって行われる半導体装置の検査方法の処理の流れを示すフローチャートである。検査装置１は、図２に示される検査方法を実行して半導体装置１０が正常品であるか、あるいは異常品であるかを判別する。以下では、ステップを単にＳと記載する。

図２に示されるＳ１０１～Ｓ１０３は半導体駆動手段７２および半導体駆動工程に相当する。Ｓ１０４～Ｓ１０６はドレインリーク電流測定手段７３および第１ドレインリーク電流測定工程に相当する。Ｓ１０７～Ｓ１０９は異常判別手段７４および異常判別工程に相当する。

制御部７０は、まず半導体装置１０の駆動を行う。具体的には、切換信号Ｓｇ１に基づきスイッチ２１を切換えて定電圧電源５０から予め定められたゲート電圧Ｖ_ＧＳを半導体装置１０のゲートＧに印加するとともに、切換信号Ｓｇ２ｂに基づきスイッチ６１をオンにして、定電流電源６０から予め定められたドレイン電流Ｉ_ＤＳを半導体装置１０のドレインＤに流して、基準時間の間、半導体装置１０を駆動する（Ｓ１０１）。半導体装置１０は、半導体装置１０の全体が発熱しない基準時間を経過するまで行われる（Ｓ１０２においてＮＯ）。基準時間を経過すると（Ｓ１０２においてＹＥＳ）、制御部７０は、切換信号Ｓｇ１に基づきスイッチ２１を切換えて半導体装置１０のゲートＧをソースＳに接続するとともに、切換信号Ｓｇ２ｂに基づきスイッチ６１をオフにし、半導体装置１０の駆動を停止する（Ｓ１０３）。

制御部７０は、半導体装置１０を駆動後において駆動による半導体装置１０の状態を把握する。具体的には、制御部７０は、切換信号Ｓｇ１に基づきスイッチ２１を切換えて定電圧電源２０から予め定められた電圧Ｖ_Ｇを半導体装置１０のゲートＧに印加するとともに、切換信号Ｓｇ２ａに基づきスイッチ３１をオンにして、定電圧電源３０から予め定められた定電圧Ｖ_Ｄを半導体装置１０のドレインＤに印加する（Ｓ１０４）。この時、制御部７０は、半導体装置１０のドレインリーク電流Ｉ_Ｄ１を電流計４０で測定する（Ｓ１０５）。ドレインリーク電流Ｉ_Ｄ１の測定後において、制御部７０は、切換信号Ｓｇ１に基づき、スイッチ２１を切換えて半導体装置１０のゲートＧとソースＳを接続するとともに、切換信号Ｓｇ２ａに基づいてスイッチ３１をオフにする（Ｓ１０６）。

その後、制御部７０は、半導体装置１０に異常が有るか無いかを判別する。具体的には、制御部７０は、Ｓ１０５で測定されてドレインリーク電流Ｉ_Ｄ１が、予め定められた基準電流Ｉａ以上であるか否かによって、半導体装置１０に異常が有るか無いかが判別される（Ｓ１０７）。Ｉ_Ｄ１≧Ｉａならば（Ｓ１０７においてＹＥＳ）、制御部７０は、半導体装置１０に異常が有ると判別して（Ｓ１０８）、検査方法を終了する。一方、Ｉ_Ｄ１＜Ｉａである場合（Ｓ１０７においてＮＯ）、制御部７０は、半導体装置１０に異常が無く半導体装置１０は正常と判別して（Ｓ１０９）、検査方法を終了する。

図３は、図２の検査方法における半導体装置１０のゲートＧおよびドレインＤの各々の変化と、ドレイン電流Ｉ_ＤＳの変化とを併せて示すタイミングチャートである。図３において、電圧Ｖｍは、予め定められた電気特性検査で印加する最大電圧である。電圧Ｖｒ（＜Ｖｍ）は、ゲートＧの定格電圧である。電圧Ｖｔｈ（＜Ｖｒ）は、ゲートＧのゲートしきい値電圧である。後に説明する図６，図９，図１３においても同様である。

まず、半導体装置１０のゲートＧに、電気特性検査で印加する最大電圧Ｖｍ以下で、かつ、ゲートＧの定格電圧Ｖｒ以上のゲート電圧Ｖ_ＧＳが印加されて半導体装置１０が駆動状態にされて、基準時間（通電時間）Ｔｒ１の間、ドレインＤからソースＳにドレイン電流Ｉ_ＤＳが流れて半導体装置１０にストレスが印加される。その後、ゲートＧが０Ｖにされるとともに、ドレイン電流Ｉ_ＤＳがオフにされる。その後、半導体装置１０のゲートＧにゲートしきい値電圧Ｖｔｈ未満の予め定められた電圧Ｖ_Ｇが印加されるとともに、ドレインＤに予め定められた電圧Ｖ_Ｄが印加されて、ドレインリーク電流Ｉ_Ｄ１が測定される。ドレインリーク電流Ｉ_Ｄ１の測定後にゲートＧとドレインＤとにそれぞれ印加された電源がオフにされる。

ＭＯＳＦＥＴなどＭＯＳ構造を持つ半導体装置のゲート電極とソース電極との間のパターン欠陥による異常品の解析結果から、ＨＴＲＢ（High Temperature Reverse Bias）あるいはΔＶ/Δｔ試験などによるストレス印加直後において、ゲート電圧がゲートしきい値電圧より低い時の異常品のドレインリーク電流は、正常品のドレインリーク電流よりも大きいことが判明した。また、ドレインリーク電流は、正常品および異常品ともにストレス印加直後から時間の経過とともに減衰していき、最終的に正常品と判断される数ｎＡオーダになることが判明した。これらにより、あらかじめ別の方法で選別されたＴＤＤＢ（Time Dependent Dielectric Breakdown）寿命の短い半導体装置のゲートＧに定格電圧(たとえば±２０Ｖ)を超える電圧(たとえば３３Ｖ)を印加しながら、ドレインＤとソースＳとの間に電流を流すことで再びドレインリーク電流が増加することが明らかになった。

図４は、実施の形態１に係る半導体装置の検査方法において測定される、正常品のドレインリーク電流に対する異常品のドレインリーク電流の相対値（比）を示す図である。図４においては、正常品へのストレス印加後のドレインリーク電流に対する、ＴＤＤＢ寿命が短い異常品へのストレス印加後のドレインリーク電流の比が示されている。検査条件において、被検査対象の半導体装置１０のゲート定格電圧は±２０Ｖであるのに対して、ストレス印加条件において、ゲート電圧Ｖ_ＧＳは３３Ｖであり、ドレイン電流Ｉ_ＤＳは１００ｍＡであり、通電時間は５００ｍ秒である。ストレス印加後のドレインリーク電流の測定条件は、電圧Ｖ_Ｇは０Ｖであり、ドレイン電圧Ｖ_Ｄは１０Ｖである。また、被検査対象の半導体装置１０の製品定格は３３００Ｖおよび４７Ａである。図４に示されるように、正常品のドレインリーク電流に比べ、異常品のドレインリーク電流は約２．４倍となっている。

このように、実施の形態１に係る半導体装置の検査方法は、半導体装置１０のゲートＧに電気特性検査で印加する最大電圧以下で、かつ、定格電圧以上のゲート電圧Ｖ_ＧＳを印加し、半導体装置１０のドレインＤからソースＳに予め定められたドレイン電流Ｉ_ＤＳを通電し、半導体装置１０の全体が発熱しない基準時間だけ半導体装置１０を駆動させてストレスを印加する半導体駆動工程（図２のＳ１０１～Ｓ１０３）と、半導体駆動工程の後に、半導体装置１０のゲートＧにゲートしきい値電圧未満の電圧Ｖ_Ｇを印加するとともに、半導体装置１０のドレインＤとソースＳとの間に予め定められたドレイン電圧Ｖ_Ｄを印加し、ドレインリーク電流Ｉ_Ｄ１を測定する第１ドレインリーク電流測定工程（図２のＳ１０４～Ｓ１０６）と、第１ドレインリーク電流測定工程によって測定されたドレインリーク電流Ｉ_Ｄ１に基づいて、半導体装置１０に異常があるか否かを判別する異常判別工程（図２のＳ１０７～Ｓ１０９）とを有する（図２を参照）。当該構成によれば、短時間の通電で半導体装置１０の異常を顕在化することができる。その結果、半導体装置１０にダメージを与えず、潜在的に故障リスクのある半導体装置１０を高精度にスクリーニングすることができる。また、ＴＤＤＢ寿命が短くなる半導体装置１０の不具合要因を探る物理解析および電気特性検査などが実施可能となる。

実施の形態２．
実施の形態２について、図５，図６を参照しながら説明する。図５は、実施の形態２に係る半導体装置の検査方法の処理の流れを示すフローチャートである。図５に示す半導体装置の検査方法が実行されることにより、正常品と異常品とが判別される。図５に示されるＳ２０１～Ｓ２０３はドレインリーク電流測定手段７１および第２ドレインリーク電流測定工程に相当する。Ｓ２０４～Ｓ２０６は半導体駆動手段７２および半導体駆動工程に相当する。Ｓ２０７～Ｓ２０９はドレインリーク電流測定手段７３および第１ドレインリーク電流測定工程に相当する。Ｓ２１０～Ｓ２１２は異常判別手段７４および異常判別工程に相当する。

図５に示される検査方法は、半導体駆動工程よりも前に、半導体装置１０のゲートＧにゲートしきい値電圧未満の電圧Ｖ_Ｇを印加するとともに、半導体装置１０のドレインＤとソースＳとの間に予め定められたドレイン電圧Ｖ_Ｄを印加し、ドレインリーク電流Ｉ_Ｄ２を測定する第２ドレインリーク電流測定工程（図５のＳ２０１～Ｓ２０３）を有する。異常判別工程（図５のＳ２１０～Ｓ２１２）は、第１ドレインリーク電流測定工程と第２ドレインリーク電流測定工程とによってそれぞれ測定されたドレインリーク電流Ｉ_Ｄ１，Ｉ_Ｄ２の差（Ｉ_Ｄ１－Ｉ_Ｄ２）が基準電流Ｉｄ以上であるか否かを判別する。第２ドレインリーク電流測定工程において印加される電圧Ｖ_Ｇおよびドレイン電圧Ｖ_Ｄは、第１ドレインリーク電流測定工程において印加される電圧Ｖ_Ｇおよびドレイン電圧Ｖ_Ｄとそれぞれ同じである。

図６は、図５の検査方法における半導体装置１０のゲートＧおよびドレインＤの各々の変化と、ドレイン電流Ｉ_ＤＳの変化とを併せて示すタイミングチャートである。図５および図６を併せて参照しながら、実施の形態２に係る半導体装置の検査方法の処理の流れについて説明する。図５に示されるＳ２０１およびＳ２０２において、半導体装置のゲートＧにゲートしきい値電圧Ｖｔｈ未満の予め定められた電圧Ｖ_Ｇが印加されるとともに、ドレインＤに予め定められたドレイン電圧Ｖ_Ｄが印加されて、ドレインリーク電流Ｉ_Ｄ２が測定される。その後、Ｓ２０３においてゲートＧとドレインＤとにそれぞれ印加された電源がオフにされる。Ｓ２０４およびＳ２０５において、半導体装置１０のゲートＧに、電気特性検査で印加する最大電圧Ｖｍ以下で、かつ、定格電圧Ｖｒ以上の電圧Ｖ_ＧＳが印加されて半導体装置１０が駆動状態にされて、基準時間Ｔｒ２の間、ドレインＤからソースＳにドレイン電流Ｉ_ＤＳが流れて半導体装置１０にストレスが印加される。その後、Ｓ２０６においてゲートＧの電圧が０Ｖにされるとともに、ドレイン電流Ｉ_ＤＳがオフにされる。Ｓ２０７およびＳ２０８において、半導体装置１０のゲートＧにゲートしきい値電圧Ｖｔｈ未満の予め定められた電圧Ｖ_Ｇが印加されるとともに、ドレインＤに予め定められたドレイン電圧Ｖ_Ｄが印加されて、ドレインリーク電流Ｉ_Ｄ１が測定される。Ｓ２０９において、ゲートＧとドレインＤとにそれぞれ印加された電源がオフとされる。

その後、半導体装置１０に異常が有るか無いかが判別される。具体的には、第１ドレインリーク電流測定工程と第２ドレインリーク電流測定工程とによってそれぞれ測定されたドレインリーク電流Ｉ_Ｄ１，Ｉ_Ｄ２の差（Ｉ_Ｄ１－Ｉ_Ｄ２）が基準電流Ｉｄ以上であるか否かで半導体装置１０に異常が有るか無いかが判別される（Ｓ２１０）。Ｉ_Ｄ１－Ｉ_Ｄ２≧Ｉｄである場合（Ｓ２１０においてＹＥＳ）、半導体装置１０に異常が有ると判別され（Ｓ２１１）、検査方法が終了する。一方、Ｉ_Ｄ１－Ｉ_Ｄ２＜Ｉｄである場合（Ｓ２１０においてＮＯ）、半導体装置１０に異常が無く半導体装置１０は正常と判別されて（Ｓ２１２）、検査方法が終了する。Ｓ２１０は、ストレス印加前後のドレインリーク電流Ｉ_Ｄ２,Ｉ_Ｄ１に基づいて、半導体装置１０が正常品か異常品かを判別してもよい。

当該構成によれば、短時間の通電で異常を顕在化することができるので、半導体装置１０にダメージを与えず、潜在的に故障リスクのある半導体装置１０を高精度にスクリーニングすることができる。また、ストレス印加前後のドレインリーク電流Ｉ_Ｄ２,Ｉ_Ｄ１を用いた判別が行われるため、半導体装置１０の製造ばらつきによるドレインリーク電流の変動を抑制した状態で当該判別を行うことができ、異常な半導体装置１０をスクリーニングする精度を向上させることができる。たとえば、ドレインリーク電流の比（Ｉ_Ｄ１：Ｉ_Ｄ２）に基づいて、正常品と異常品とが判別されてもよい。

実施の形態３．
図１～図３に示されるように、半導体装置１０の検査を行う検査装置１は、ドレインリーク電流測定手段７１と、半導体駆動手段７２と、ドレインリーク電流測定手段７３と、異常判別手段７４とを備える。半導体駆動手段７２は、予め定められた電気特性検査で印加する最大電圧Ｖｍ以下で、かつ、定格電圧Ｖｒ以上のゲート電圧Ｖ_ＧＳを印加し、基準期間Ｔｒ１の間、半導体装置１０を駆動させて予め定められたドレイン電流Ｉ_ＤＳを通電する。ドレインリーク電流測定手段７１は、半導体駆動手段７２によって半導体装置１０が駆動される前に、半導体装置１０に予め定められたゲートしきい値電圧Ｖｔｈ未満の電圧Ｖ_ＧをゲートＧに印加するとともに、予め定められた電圧Ｖ_ＤをドレインＤに印加して、半導体装置１０のドレインリーク電流Ｉ_Ｄ２を測定する。ドレインリーク電流測定手段７３は、半導体駆動手段７２によって半導体装置１０が駆動された後に、半導体装置１０に予め定められたゲートしきい値電圧Ｖｔｈ未満の電圧Ｖ_ＧをゲートＧに印加するとともに、予め定められた電圧Ｖ_ＤをドレインＤに印加して、半導体装置１０のドレインリーク電流Ｉ_Ｄ１を測定する。異常判別手段７４は、測定されたドレインリーク電流Ｉ_Ｄ１，Ｉ_Ｄ２を用いて、半導体装置１０に異常があるか否かを判別する。当該構成によれば、短時間の通電で異常を顕在化することができるので、半導体装置１０にダメージを与えず、潜在的に故障リスクのある半導体装置１０を高精度にスクリーニングすることができる。

実施の形態４．
実施の形態４に係る半導体装置の検査方法について、図７～図１０を参照しながら説明する。図７は、実施の形態４に係る半導体装置１０を検査する検査装置４を示すブロック図である。検査装置４の構成は、図１の検査装置１の制御部７０、電源部８０、電源部９０が、制御部７０ａ、電圧可変電源８１（第１電源部）、およびＣＶＣＣ（Constant Voltage Constant Current）電源９１（第２電源部）にそれぞれ置き換えられた構成である。これら以外は同様であるため、説明を繰り返さない。

制御部７０ａの構成は、図２のドレインリーク電流測定手段７１、半導体駆動手段７２、およびドレインリーク電流測定手段７３が、ドレインリーク電流測定手段７１ａ、半導体駆動手段７２ａ、およびドレインリーク電流測定手段７３ａにそれぞれ置き換えられた構成である。これら以外は同様であるため、説明を繰り返さない。

半導体駆動手段７２ａは、制御部７０ａからの電圧設定信号Ｓｇ２１に基づき、電圧可変電源８１から予め定められたゲート電圧Ｖ_ＧＳを半導体装置１０のゲートＧに印加するとともに、制御部７０ａからの電圧／電流設定信号Ｓｇ２２に基づき、ＣＶＣＣ電源９１から予め定められたドレイン電流Ｉ_ＤＳを半導体装置１０のドレインＤに流して、半導体装置１０を駆動する。

ドレインリーク電流測定手段７１ａ，７３ａは、いずれも制御部７０ａからの電圧設定信号Ｓｇ２１に基づき、電圧可変電源８１から予め定められたゲート非駆動電圧Ｖ_Ｇを半導体装置１０のゲートＧに印加するとともに、制御部７０ａからの電圧／電流設定信号Ｓｇ２２に基づき、ＣＶＣＣ電源９１から予め定められたドレイン電圧Ｖ_Ｄを半導体装置１０のドレインＤに印加して、半導体装置１０のドレインリーク電流Ｉ_Ｄ２,Ｉ_Ｄ１を電流計４０を用いてそれぞれ測定する。ドレインリーク電流測定手段７１ａは、半導体駆動手段７２ａによる半導体装置１０の駆動前にドレインリーク電流Ｉ_Ｄ２を測定する。ドレインリーク電流測定手段７３ａは、半導体駆動手段７２による半導体装置１０の駆動後にドレインリーク電流Ｉ_Ｄ１を測定する。

電圧可変電源８１は、半導体装置１０のゲートＧに接続され、制御部７０ａからの電圧設定信号Ｓｇ２１に基づき、半導体装置１０のゲートＧとソースＳとの間にゲート電圧を印加して、半導体装置１０の状態を駆動状態（オン状態）あるいは非駆動状態（オフ状態）とするゲート用の電源である。半導体装置１０を駆動状態にするための電圧は、半導体装置１０の電気特性検査で印加する最大電圧以下で、かつ、定格電圧以上の電圧であれば任意の値でよい。半導体装置１０を非駆動状態にするための電圧は、ゲートしきい値電圧未満であれば、任意の値でよく、０Ｖあるいは負電圧（マイナス電圧）であってもよい。

ＣＶＣＣ電源９１は、半導体装置１０のドレインＤに接続され、半導体装置１０のドレインＤとソースＳとの間にドレイン電圧Ｖ_Ｄを印加するとともに、ドレインＤからソースＳに定電流であるドレイン電流Ｉ_ＤＳを流すための電源である。ＣＶＣＣ電源９１は、設定電流未満の負荷状態の時は、定電圧電源として動作し、設定電流を上回る負荷状態の時は、定電流電源として動作する電源である。制御部７０ａからの電圧／電流設定信号Ｓｇ２２に基づき、ドレイン電圧Ｖ_Ｄとドレイン電流Ｉ_ＤＳとを出力する。ＣＶＣＣ電源９１は、半導体装置１０がオン状態であるか、あるいはオフ状態であるかに応じて、ドレイン電流Ｉ_ＤＳを出力するモード（定電流モード）と、ドレイン電圧Ｖ_Ｄを出力するモード（定電圧モード）との間でＣＶＣＣ電源９１の動作モードを自動的に切り換えることができる。すなわち、ＣＶＣＣ電源９１は、半導体装置１０がオン状態である場合には定電流モードで動作し、半導体装置１０がオフ状態である場合には定電圧モードで動作する。

図８は、検査対象となる半導体装置１０ごとに、図７の検査装置４によって行われる半導体装置の検査方法の処理の流れを示すフローチャートである。検査装置４は、図８に示される検査方法を実行して半導体装置１０が正常品であるか、あるいは異常品であるかを判別する。図８に示されるＳ４０１，Ｓ４０２はドレインリーク電流測定手段７１ａおよび第２ドレインリーク電流測定工程に相当する。Ｓ４０３，Ｓ４０４は半導体駆動手段７２ａおよび半導体駆動工程に相当する。Ｓ４０５～Ｓ４０７はドレインリーク電流測定手段７３ａおよび第１ドレイン電流測定工程に相当する。Ｓ４０８～Ｓ４１０は異常判別手段７４および異常判別手段工程に相当する。

制御部７０ａは、電圧設定信号Ｓｇ２１に基づき、電圧可変電源８１から半導体装置１０のゲートＧにゲートしきい値電圧未満のゲート非駆動電圧であるゲート電圧Ｖ_Ｇを印加するとともに、電圧／電流設定信号Ｓｇ２２に基づき、ＣＶＣＣ電源９１から半導体装置１０のドレインＤに予め定められたドレイン電圧Ｖ_Ｄを印加する（Ｓ４０１）。この時、制御部７０ａは、半導体装置１０のドレインリーク電流Ｉ_Ｄ２を電流計４０を用いて測定する（Ｓ４０２）。その後、制御部７０ａは、電圧設定信号Ｓｇ２１に基づき、基準時間の間（Ｓ４０４においてＮＯ）、半導体装置１０の電気特性検査で印加する最大電圧以下で、かつ、定格電圧以上のゲート電圧Ｖ_ＧＳを電圧可変電源８１から出力し、半導体装置１０のゲートＧとソースＳとの間に駆動電圧を印加して、半導体装置１０をオン状態にする（Ｓ４０３）。その結果、ＣＶＣＣ電源９１の動作モードが自動的に定電流モードに切り替わり、半導体装置１０のドレインＤからソースＳに定電流のドレイン電流Ｉ_ＤＳが流れて、半導体装置１０にストレスが印加される。

基準時間を経過すると（Ｓ４０４においてＹＥＳ）、制御部７０ａは、電圧設定信号Ｓｇ２１に基づき、半導体装置１０のゲートＧにゲートしきい値電圧未満のゲート非駆動電圧であるゲート電圧Ｖ_Ｇを電圧可変電源８１から印加して、半導体装置１０をオフ状態にする（Ｓ４０５）。その結果、ＣＶＣＣ電源９１の動作モードが自動的に定電圧モードに切替り、半導体装置１０のドレインＤに予め定められたドレイン電圧Ｖ_Ｄが印加される（Ｓ４０５）。すなわち、Ｓ４０５は、ドレイン電流Ｉ_ＤＳが流れている時間が基準時間を経過した後、半導体装置１０の停止を経ずに開始される。この時、制御部７０ａは、半導体装置１０のドレインリーク電流Ｉ_Ｄ１を電流計４０を用いて測定する（Ｓ４０６）。ドレインリーク電流Ｉ_Ｄ１の測定後、制御部７０ａは、電圧設定信号Ｓｇ２１に基づき、電圧可変電源８１の電圧を０Ｖにするとともに、電圧／電流設定信号Ｓｇ２２に基づき、ＣＶＣＣ電源９１の電圧を０Ｖにして、半導体装置１０のゲートＧおよびドレインＤへの電圧の印加を停止する（Ｓ４０７）。第２ドレインリーク電流測定工程において印加される電圧Ｖ_Ｇおよびドレイン電圧Ｖ_Ｄは、第１ドレインリーク電流測定工程において印加される電圧Ｖ_Ｇおよびドレイン電圧Ｖ_Ｄとそれぞれ同じである。

その後、制御部７０ａは、半導体装置１０に異常が有るか無いかを判別する。具体的には、制御部７０ａは、Ｓ４０２において測定したドレインリーク電流Ｉ_Ｄ２と、Ｓ４０６において測定したされたドレインリーク電流Ｉ_Ｄ１の差（Ｉ_Ｄ１－Ｉ_Ｄ２）が、予め定められた基準電流Ｉｄ以上であるか否かによって半導体装置１０に異常が有るか無いかを判別する（Ｓ４０８）。Ｉ_Ｄ１－Ｉ_Ｄ２≧Ｉｄである場合（Ｓ４０８においてＹＥＳ）、制御部７０ａは、半導体装置１０に異常が有ると判別して（Ｓ４０９）、検査方法を終了する。一方、Ｉ_Ｄ１－Ｉ_Ｄ２＜Ｉｄである場合（Ｓ４０８においてＮＯ）、制御部７０ａは、半導体装置１０は正常であると判別して（Ｓ４１０）、検査方法を終了する。Ｓ４０８においては、ストレス印加前後のドレインリーク電流Ｉ_Ｄ２,Ｉ_Ｄ１に基づいて半導体装置１０の正常と異常とが判別されてもよい。

図９は、図８の検査方法における半導体装置１０のゲートＧおよびドレインＤの各々の変化と、ドレイン電流Ｉ_ＤＳの変化とを併せて示すタイミングチャートである。まず、半導体装置１０のゲートＧにゲートしきい値電圧Ｖｔｈ未満のゲート非駆動電圧であるゲート電圧Ｖ_Ｇが印加されるとともに、半導体装置１０のドレインＤとソースＳとの間に予め定められたドレイン電圧Ｖ_Ｄが印加されて、電流計４０によってドレインリーク電流Ｉ_Ｄ２が測定される。ドレインリーク電流Ｉ_Ｄ２の測定終了後もゲートＧおよびドレインＤへの電圧の印加が継続される。その後、半導体装置１０の電気特性検査において印加される最大電圧Ｖｍ以下で、かつ、定格電圧Ｖｒ以上のゲート電圧Ｖ_ＧＳが、基準時間Ｔｒ４の間、ゲートＧに印加され、半導体装置１０がオン状態になる。その結果、基準時間Ｔｒ４の間、半導体装置１０のドレインＤからソースＳに、定電流のドレイン電流Ｉ_ＤＳが流れて、半導体装置１０にストレスが印加される。基準時間Ｔｒ４が経過した時点から半導体装置１０のゲートＧにゲートしきい値電圧Ｖｔｈ未満のゲート電圧Ｖ_Ｇが印加されるとともに、半導体装置１０のドレインＤとソースＳとの間に予め定められたドレイン電圧Ｖ_Ｄが印加されて、電流計４０によってドレインリーク電流Ｉ_Ｄ１が測定される。その後、半導体装置１０のゲートＧおよびドレインＤへの電圧の印加が停止される。

図１０は、半導体装置の検査方法において測定されるドレインリーク電流に関して、実施の形態１におけるドレインリーク電流に対する、実施の形態４におけるドレインリーク電流の相対値を示す図である。図１０においては、予め別のスクリーニング方法によって選別されたＴＤＤＢ寿命が短い異常な半導体装置が被検査対象とされている。図１０に示されるドレインリーク電流は、実施の形態１，４のいずれの場合においても半導体装置にストレスが印加された後に測定されたドレインリーク電流（第１ドレインリーク電流）である。検査条件において、被検査対象の半導体装置のゲート定格電圧は±２０Ｖであるのに対して、ストレス印加条件において、ゲート電圧Ｖ_ＧＳは３３Ｖであり、ドレイン電流Ｉ_ＤＳは１００ｍＡであり、通電時間は５００ｍ秒である。ストレス印加後のドレインリーク電流の測定条件において、ゲート非駆動電圧Ｖ_Ｇは０Ｖであり、ドレイン電圧Ｖ_Ｄは１０Ｖである。また、被検査対象の半導体装置の製品定格は、３３００Ｖおよび４７Ａである。

図１０に示されるように、実施の形態１に係る半導体装置の検査方法によって測定されるドレインリーク電流に比べ、実施の形態４に係る半導体装置の検査方法によって測定されるドレインリーク電流は約１．２倍となっている。すなわち、実施の形態１よりも実施の形態４に係る半導体装置の検査方法の方がスクリーニングの感度が高い。

以上、実施の形態４に係る検査方法によれば、短時間の通電で異常を顕在化することができるので、半導体装置にダメージを与えず、潜在的に故障リスクのある半導体装置１０を高精度にスクリーニングすることができる。また、ストレス印加前後のドレインリーク電流により判別を行うため、半導体装置１０の製造ばらつきによるドレインリーク電流の変動を抑制した状態で判別でき、スクリーニング精度が向上する。

なお、図８，図９においては、Ｓ４０２のドレインリーク電流Ｉ_Ｄ２を測定後、すぐにＳ４０３で半導体装置１０のゲートＧとソースＳとの間に駆動電圧を印加してドレインＤからソースＳに定電流のドレイン電流Ｉ_ＤＳを流して半導体装置１０にストレスを印加しているが、Ｓ４０２におけるドレインリーク電流Ｉ_Ｄ２の測定終了時点から、すぐに半導体装置１０にストレスを印加する必要はない。

実施の形態５．
図７～図９に示されるように、半導体装置１０の検査を行う検査装置４は、ドレインリーク電流測定手段７１ａと、半導体駆動手段７２ａと、ドレインリーク電流測定手段７３ａと、異常判別手段７４とを備える。半導体駆動手段７２ａは、予め定められた電気特性検査で印加する最大電圧Ｖｍ以下で、かつ、定格電圧Ｖｒ以上のゲート電圧Ｖ_ＧＳを印加し、基準期間Ｔｒ４の間、半導体装置１０を駆動させて予め定められたドレイン電流Ｉ_ＤＳを通電する。ドレインリーク電流測定手段７１ａは、半導体駆動手段７２ａによって半導体装置１０が駆動される前に、半導体装置１０に予め定められたゲートしきい値電圧Ｖｔｈ未満の電圧Ｖ_ＧをゲートＧに印加するとともに、予め定められた電圧Ｖ_ＤをドレインＤに印加して、半導体装置１０のドレインリーク電流Ｉ_Ｄ２を測定する。ドレインリーク電流測定手段７３ａは、半導体駆動手段７２ａによって半導体装置１０が駆動された後に、半導体装置１０に予め定められたゲートしきい値電圧Ｖｔｈ未満の電圧Ｖ_ＧをゲートＧに印加するとともに、予め定められた電圧Ｖ_ＤをドレインＤに印加して、半導体装置１０のドレインリーク電流Ｉ_Ｄ１を測定する。異常判別手段７４は、測定されたドレインリーク電流Ｉ_Ｄ１，Ｉ_Ｄ２の差（Ｉ_Ｄ１－Ｉ_Ｄ２）が、基準電流Ｉｄ以上であるか否かによって半導体装置１０に異常があるか否かを判別する。当該構成によれば、短時間の通電で異常を顕在化することができるので、半導体装置１０にダメージを与えず、潜在的に故障リスクのある半導体装置１０を高精度にスクリーニングすることができる。

実施の形態６．
実施の形態６に係る半導体装置の検査方法について、図１１～図１４を参照しながら説明する。図１１は、実施の形態６に係る半導体装置１０を検査する検査装置６を示すブロック図である。検査装置６の構成は、図７の制御部７０ａが７０ｂに置き換えられた構成である。これら以外は同様であるため説明を繰り返さない。

制御部７０ｂの構成は、図７のドレインリーク電流測定手段７１ａ、半導体駆動手段７２ａ、ドレインリーク電流測定手段７３ａ、および異常判別手段７４が、ドレインリーク電流測定手段７６、半導体駆動手段７２ｂ、ドレインリーク電流測定手段７７、および異常判別手段７４ｂにそれぞれ置き換えられた構成である。これら以外は同様であるため、説明を繰り返さない。

ドレインリーク電流測定手段７６は、制御部７０ｂからの電圧／電流設定信号Ｓｇ６２に基づき、ＣＶＣＣ電源９１から予め定められたドレイン電圧Ｖ_Ｄを半導体装置１０のドレインＤに印加するとともに、制御部７０ｂからの電圧設定信号Ｓｇ６１に基づき、予め定められた初期ゲート電圧Ｖ_Ｇ１（第１電圧）から最終ゲート電圧Ｖ_Ｇｎ（第ｎ電圧：ｎは２以上の整数）まで、予め定められた電圧値ずつゲート電圧を段階的に上昇させて、電圧可変電源８１から当該ゲート電圧を出力する。ドレインリーク電流測定手段７６は、ゲートＧの電圧が初期ゲート電圧Ｖ_Ｇ１から最終ゲート電圧Ｖ_Ｇｎの各電圧（第ｘ電圧：ｘは１以上ｎ以下の整数）である場合のドレインリーク電流Ｉ_ＤＵｘ（第２ドレインリーク電流）を電流計４０を用いて測定する。すなわち、ドレインリーク電流測定手段７６は、ゲートＧの電圧を電圧Ｖ_Ｇ１，Ｖ_Ｇ２，…，Ｖ_Ｇｘ，…，Ｖ_{Ｇ（ｎ－１）}，Ｖ_Ｇｎの順に段階的に上昇させる。たとえば、ゲートＧの電圧が電圧Ｖ_Ｇｘである場合にドレインリーク電流測定手段７６によって測定されるドレインリーク電流は、ドレインリーク電流Ｉ_ＤＵｘである。

半導体駆動手段７２ｂは、制御部７０ｂからの電圧設定信号Ｓｇ６１に基づき、電圧可変電源８１から予め定められたゲート電圧Ｖ_ＧＳを半導体装置１０のゲートＧに印加するとともに、制御部７０ｂからの電圧／電流設定信号Ｓｇ６２に基づき、ＣＶＣＣ電源９１から予め定められたドレイン電流Ｉ_ＤＳを半導体装置１０のドレインＤに流して、半導体装置１０を駆動する。

ドレインリーク電流測定手段７７は、制御部７０ｂからの電圧／電流設定信号Ｓｇ６２に基づき、ＣＶＣＣ電源９１から予め定められたドレイン電圧Ｖ_Ｄを半導体装置１０のドレインＤに印加するとともに、制御部７０ｂからの電圧設定信号Ｓｇ６１に基づき、予め定められた最終ゲート電圧Ｖ_Ｇｎから初期ゲート電圧Ｖ_Ｇ１まで、予め定められた電圧値ずつゲート電圧を段階的に下降させて、電圧可変電源８１から当該ゲート電圧を出力する。ドレインリーク電流測定手段７７は、ゲートＧの電圧が最終ゲート電圧Ｖ_Ｇｎから初期ゲート電圧Ｖ_Ｇ１の各電圧（第ｘ電圧）である場合のドレインリーク電流Ｉ_ＤＤｘ（第１ドレインリーク電流）を電流計４０を用いて測定する。すなわち、ドレインリーク電流測定手段７７は、ゲートＧの電圧を電圧Ｖ_Ｇｎ，Ｖ_{Ｇ（ｎ－１）}，…，Ｖ_Ｇｘ，…，Ｖ_Ｇ２，Ｖ_Ｇ１の順に段階的に下降させる。たとえば、ゲートＧの電圧が電圧Ｖ_Ｇｘである場合にドレインリーク電流測定手段７７によって測定されるドレインリーク電流は、ドレインリーク電流Ｉ_ＤＤｘである。

異常判別手段７４ｂは、ドレインリーク電流測定手段７６と７７とによってそれぞれ測定されたドレインリーク電流Ｉ_ＤＵｘとＩ_ＤＤｘに基づいて、半導体装置１０に異常あるか否かを判別する。たとえば、異常判別手段７４ｂは、ゲート電圧が同一の電圧Ｖ_Ｇｘ（第ｘ電圧）である場合のドレインリーク電流の差（たとえばＩ_ＤＤ１－Ｉ_ＤＵ１またはＩ_ＤＤ２－Ｉ_ＤＵ２など）が異常の有無が明確になる予め定められた基準電流Ｉｄ以上であるか否かによって半導体装置１０に異常あるか否かを判別する。

図１２は、検査対象となる半導体装置１０ごとに、図１１の検査装置６によって行われる半導体装置の検査方法の処理の流れを示すフローチャートである。検査装置６は、図１２に示される検査方法を実行して半導体装置１０が正常品であるか、あるいは異常品であるかを判別する。Ｓ６０１～Ｓ６０５はドレインリーク電流測定手段７６および第２ドレインリーク電流測定工程に相当する。Ｓ６０６，Ｓ６０７は半導体駆動手段７２ｂおよび半導体駆動工程に相当する。Ｓ６０８～Ｓ６１３はドレインリーク電流測定手段７７および第１ドレインリーク電流測定工程に相当する。Ｓ６１４～Ｓ６１６は異常判別手段７４ｂおよび異常判別工程に相当する。

制御部７０ｂは、まず、電圧設定信号Ｓｇ６１に基づき、電圧可変電源８１から半導体装置１０のゲートＧにゲートしきい値電圧未満の初期ゲート電圧Ｖ_Ｇ１を印加するとともに、電圧／電流設定信号Ｓｇ６２に基づき、ＣＶＣＣ電源９１から半導体装置１０のドレインＤに予め定められたドレイン電圧Ｖ_Ｄを印加する（Ｓ６０１）。この時、制御部７０ｂは、半導体装置１０のドレインリーク電流Ｉ_ＤＵ１を電流計４０を用いて測定する（Ｓ６０２）。

その後、制御部７０ｂは、電圧設定信号Ｓｇ６１に基づき、ゲート電圧Ｖ_Ｇ１よりも予め定められた電圧値だけ増加させたゲート電圧Ｖ_Ｇ２を電圧可変電源８１からゲートＧに出力し、ゲートＧの電圧をゲート電圧Ｖ_Ｇ２まで上昇させる（Ｓ６０３）。制御部７０ｂは、この時の半導体装置１０のドレインリーク電流Ｉ_ＤＵ２を電流計４０を用いて測定する（Ｓ６０４）。制御部７０ｂは、ドレインリーク電流を測定後、ゲートＧに印加している電圧値が最終ゲート電圧Ｖ_Ｇｎになるまで（Ｓ６０５においてＹＥＳ）、Ｓ６０３～Ｓ６０５の処理を繰り返し行い、ゲート電圧Ｖ_Ｇｘを予め定められた電圧値ずつ増加させながら、ドレインリーク電流Ｉ_ＤＵｘの測定を行う。

制御部７０ｂは、ゲート電圧が最終ゲート電圧Ｖ_Ｇｎに到達すると（Ｓ６０５においてＹＥＳ）、制御部７０ｂからの電圧設定信号Ｓｇ６１に基づき、電圧可変電源８１から半導体装置１０の電気特性検査で印加する最大電圧以下で、かつ、定格電圧以上のゲート電圧Ｖ_ＧＳを出力し、半導体装置１０のゲートＧとソースＳとの間に駆動電圧を印加して、基準時間の間、半導体装置１０を駆動状態にする。その結果、ＣＶＣＣ電源９１の動作モードは、自動的に定電流モードに切替り、半導体装置１０のドレインＤからソースＳにドレイン電流Ｉ_ＤＳが流れて、半導体装置１０にストレスが印加される（Ｓ６０６）。基準時間を経過すると（Ｓ６０７においてＹＥＳ）、制御部７０ｂは、電圧設定信号Ｓｇ６１に基づき、電圧可変電源８１から半導体装置１０のゲートＧにゲートしきい値電圧未満の最終ゲート電圧Ｖ_Ｇｎを印加して、半導体装置１０を非駆動状態にする。その結果、ＣＶＣＣ電源９１の動作モードは、自動的に定電圧モードに切替り、半導体装置１０のドレインＤに予め定められたドレイン電圧Ｖ_Ｄが印加される（Ｓ６０８）。すなわち、Ｓ６０８は、ドレイン電流Ｉ_ＤＳが流れている時間が基準時間を経過した後、半導体装置１０の停止を経ずに開始される。

この時、制御部７０ｂは、半導体装置１０のドレインリーク電流Ｉ_ＤＤｎを電流計４０を用いて測定する（Ｓ６０９）。その後、制御部７０ｂは、電圧設定信号Ｓｇ６１に基づき、半導体装置１０のゲートＧに印加しているゲート電圧Ｖ_Ｇｎよりも予め定められた電圧値を減少させたゲート電圧Ｖ_Ｇｘを電圧可変電源８１から出力し、ゲート電圧を下降させる（Ｓ６１０）。この時、制御部７０ｂは、半導体装置１０のドレインリーク電流Ｉ_ＤＤｘを電流計４０を用いて測定する（Ｓ６１１）。制御部７０ｂは、ドレインリーク電流を測定後、ゲートＧに印加している電圧値が初期ゲート電圧Ｖ_Ｇ１になるまで、Ｓ６１０～Ｓ６１２の処理を繰り返し行い、ゲート電圧Ｖ_Ｇｘを予め定められた電圧値ずつ減少させながら、ドレインリーク電流Ｉ_ＤＤｘの測定を行う。

ゲート電圧が初期ゲート電圧Ｖ_Ｇ１に到達すると（Ｓ６１２においてＹＥＳ）、制御部７０ｂは、電圧設定信号Ｓｇ６１に基づき、電圧可変電源８１から出力される電圧を０Ｖにするとともに、制御部７０ｂからの電圧／電流設定信号Ｓｇ６２に基づき、ＣＶＣＣ電源９１から出力される電圧を０Ｖにして、半導体装置１０のゲートＧおよびドレインＤへの電圧の印加を停止する（Ｓ６１３）。

その後、制御部７０ｂは、半導体装置１０に異常が有るか無いかを判別する。具体的には、Ｓ６０２，Ｓ６０４で測定されたドレインリーク電流Ｉ_ＤＵｘとＳ６０９，Ｓ６１１で測定されたドレインリーク電流Ｉ_ＤＤｘの同一のゲート電圧時の差（たとえばＩ_ＤＤ１－Ｉ_ＤＵ１、またはＩ_ＤＤ２－Ｉ_ＤＵ２）が、予め定められた基準電流Ｉｄ以上であるか否かによって半導体装置１０に異常が有るか無いかを判別する（Ｓ６１４）。すなわち、１以上ｎ以下の整数ｘの各々について、Ｓ６１４の判定が行われる。

Ｉ_ＤＤｘ－Ｉ_ＤＵｘ≧Ｉｄである場合（Ｓ６１４においてＹＥＳ）、制御部７０ｂは、半導体装置１０に異常が有ると判別して（Ｓ６１５）、検査方法を終了する。一方、Ｉ_ＤＤｘ－Ｉ_ＤＵｘ＜Ｉｄである場合（Ｓ６１４においてＮＯ）、制御部７０ｂは、半導体装置１０に異常が無く半導体装置１０は正常であると判別して（Ｓ６１６）、検査方法を終了する。

Ｓ６１４においては、ゲート電圧上昇時のドレインリーク電流Ｉ_ＤＵｘとゲート電圧下降時のドレインリーク電流Ｉ_ＤＤｘとに基づいて、正常品と異常品とが判別されてもよい。たとえば、ゲート電圧が同一である場合のドレインリーク電流の比（Ｉ_ＤＤｘ：Ｉ_ＤＵｘ）に基づいて、正常品と異常品とが判別されてもよい。

図１３は、図１２の検査方法における半導体装置１０のゲートＧおよびドレインＤの各々の変化と、ドレイン電流Ｉ_ＤＳの変化とを併せて示すタイミングチャートである。図１４は、ゲート電圧、ゲート電圧上昇時のドレインリーク電流、およびゲート電流下降時のドレインリーク電流の対応を示す図である。図１３，図１４においては、ｎが５の場合が示されている。

まず、半導体装置１０のゲートＧにゲートしきい値電圧Ｖｔｈ未満の初期ゲート電圧Ｖ_Ｇ１が印加されるとともに、半導体装置１０のドレインＤに予め定められたドレイン電圧Ｖ_Ｄが印加され、ドレインリーク電流Ｉ_ＤＵ１が測定される。その後、ゲート電圧_ＶＧ１よりも予め定められた電圧値が増加されたゲート電圧Ｖ_Ｇ２が出力され、ゲート電圧が上昇し、半導体装置１０のドレインリーク電流Ｉ_ＤＵ２が電流計４０によって測定される。ドレインリーク電流Ｉ_ＤＵ２の測定後、最終ゲート電圧Ｖ_Ｇ５まで、ゲート電圧Ｖ_Ｇｘが予め定められた電圧値ずつ段階的に増加されながら、ドレインリーク電流の測定が繰り返し行われる。その後、電気特性検査で印加する最大電圧Ｖｍ以下で、かつ、定格電圧Ｖｒ以上のゲート電圧Ｖ_ＧＳが出力され、半導体装置１０のゲートＧとソースＳとの間に駆動電圧が印加され、半導体装置１０が駆動状態にされる。基準時間Ｔｒ６の間、半導体装置１０のドレインＤからソースＳに定電流のドレイン電流Ｉ_ＤＳが流れて、ストレスが半導体装置１０に印加される。半導体装置１０へのストレスの印加後、半導体装置１０のゲートＧにゲートしきい値電圧Ｖｔｈ未満の最終ゲート電圧Ｖ_Ｇ５が印加されて、半導体装置１０が非駆動状態にされる。半導体装置１０のドレインＤに予め定められたドレイン電圧Ｖ_Ｄが印加されて、半導体装置１０のドレインリーク電流Ｉ_ＤＤ５が測定される。その後、半導体装置１０のゲートＧに印加されているゲート電圧Ｖ_Ｇ５よりも、予め定められた電圧値が減少されたゲート電圧Ｖ_Ｇ４がゲートＧに出力され、ゲート電圧が下降されて、半導体装置１０のドレインリーク電流Ｉ_ＤＤ４が電流計４０によって測定される。ドレインリーク電流Ｉ_ＤＤ４の測定後、初期ゲート電圧Ｖ_Ｇ１まで、ゲート電圧Ｖ_Ｇｘが予め定められた電圧値ずつ減少されながら、ドレインリーク電流の測定が繰り返し行われる。その後、半導体装置１０のゲートＧとドレインＤへの電圧の印加が停止される。

以上、実施の形態６に係る検査方法によれば、短時間の通電で異常を顕在化することができるので、半導体装置１０にダメージを与えず、潜在的に故障リスクのある半導体装置１０を高精度にスクリーニングすることができる。また、ストレス印加前後の複数のドレインリーク電流Ｉ_ＤＵｘ,Ｉ_ＤＤｘにより判別を行うため、異常を検出する感度が高くなり、スクリーニング精度が向上する。

実施の形態７．
図１１～図１４に示されるように、半導体装置１０の検査を行う検査装置６は、ドレインリーク電流測定手段７６と、半導体駆動手段と７２ｂと、ドレインリーク電流測定手段７７と、異常判別手段７４ｂとを備える。ドレインリーク電流測定手段７６は、半導体装置１０のドレインＤに予め定められたドレイン電圧Ｖ_Ｄを印加するとともに、ゲートＧに予め定められたゲートしきい値電圧Ｖｔｈ未満の初期ゲート電圧Ｖ_Ｇ１から最終ゲート電圧Ｖ_Ｇｎまで、ゲートＧに印加する電圧を段階的に上昇させながら半導体装置のドレインリーク電流Ｉ_ＤＵｘを測定する。半導体駆動手段７２ｂは、予め定められた電気特性検査で印加する最大電圧Ｖｍ以下で、かつ、定格電圧Ｖｒ以上のゲート電圧Ｖ_ＧＳを印加し、基準期間Ｔｒ６の間、半導体装置１０を駆動させて予め定められたドレイン電流Ｉ_ＤＳを通電する。ドレインリーク電流測定手段７７は、半導体装置１０のドレインＤに予め定められたドレイン電圧Ｖ_Ｄを印加するとともに、ゲートＧに予め定められたゲートしきい値電圧Ｖｔｈ未満の最終ゲート電圧Ｖ_Ｇｎから初期ゲート電圧Ｖ_Ｇ１まで印加する電圧を段階的に下降させながら半導体装置１０のドレインリーク電流Ｉ_ＤＤｘを測定する。異常判別手段７４ｂは、ドレインリーク電流測定手段７６およびドレインリーク電流測定手段７７によってそれぞれ測定された同一ゲート電圧時のドレインリーク電流Ｉ_ＤＵｘ，Ｉ_ＤＤｘの差（Ｉ_ＤＤｘ－Ｉ_ＤＵｘ）が、基準電流Ｉｄ以上であるか否かによって半導体装置１０の異常を判別する。

当該構成によれば、短時間の通電で異常を顕在化することができるので、半導体装置にダメージを与えず、潜在的に故障リスクのある半導体装置を高精度にスクリーニングすることができる。

なお、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜変形したり、省略したりすることが可能である。たとえば、本開示では半導体装置の異常をストレス印加後、またはストレス印加前後のドレインリーク電流を測定して判別しているが、数十ｎＡ～数十μＡ程度の微小電流によるゲートしきい値を測定して判別してもよい。

今回開示された各実施の形態は、矛盾しない範囲で適宜組み合わせて実施することも予定されている。今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，４，６検査装置、１０半導体装置、２０，３０，５０定電圧電源、２１，３１，６１スイッチ、４０電流計、６０定電流電源、７０，７０ａ，７０ｂ制御部、７１，７１ａ，７３，７３ａ，７６，７７ドレインリーク電流測定手段、７２，７２ａ，７２ｂ半導体駆動手段、７４，７４ｂ異常判別手段、８０，９０電源部、８１電圧可変電源、９１ＣＶＣＣ電源、Ｄドレイン、Ｇゲート、Ｓソース。

Claims

制御端子と、第１端子と、第２端子とを有する半導体装置の検査方法であって、
基準時間の間、予め定められた電気特性検査の最大電圧以下であって、かつ、前記制御端子の定格電圧以上である電圧を前記制御端子に印加して、前記第１端子から前記第２端子に特定電流を流す半導体駆動工程と、
前記特定電流を流す工程の後に、前記制御端子のしきい値電圧未満の電圧を前記制御端子に印加するとともに、前記第１端子に特定電圧を印加した状態で、前記第１端子から前記第２端子に流れる第１リーク電流を測定する第１リーク電流測定工程と、
前記第１リーク電流を用いて、前記半導体装置に異常があるか否かを判別する異常判別工程とを含む、半導体装置の検査方法。
前記半導体駆動工程より前に、前記しきい値電圧未満の電圧を前記制御端子に印加するとともに、前記第１端子に前記特定電圧を印加した状態で、前記第１端子から前記第２端子に流れる第２リーク電流を測定する第２リーク電流測定工程をさらに含み、
前記異常判別工程は、前記第１リーク電流と前記第２リーク電流とを用いて、前記異常があるか否かを判別する、請求項１に記載の半導体装置の検査方法。
前記異常判別工程は、前記第１リーク電流から前記第２リーク電流を引いた差が基準電流より大きい場合に前記異常があると判別する、請求項２に記載の半導体装置の検査方法。
前記第２リーク電流測定工程は、前記制御端子の電圧を第１電圧から第ｎ電圧（ｎは２以上の整数）まで段階的に上昇させて、前記制御端子の電圧が前記第１電圧から前記第ｎ電圧の各々である場合の前記第２リーク電流を測定し、
前記第１リーク電流測定工程は、前記制御端子の電圧を前記第ｎ電圧から前記第１電圧まで段階的に下降させて、前記制御端子の電圧が前記第ｎ電圧から前記第１電圧の各々である場合の前記第１リーク電流を測定する、請求項２に記載の半導体装置の検査方法。
前記異常判別工程は、第ｘ電圧（ｘは１以上ｎ以下の整数）に対応する前記第１リーク電流から前記第ｘ電圧に対応する前記第２リーク電流を引いた差が、基準電流より大きい場合に前記異常があると判別する、請求項４に記載の半導体装置の検査方法。
前記第１リーク電流測定工程は、前記第１端子から前記第２端子に前記特定電流が流れている時間が前記基準時間を経過した後、前記半導体装置の停止を経ずに開始される、請求項１～５のいずれか１項に記載の半導体装置の検査方法。
制御端子と、第１端子と、第２端子とを有する半導体装置を検査する検査装置であって、
前記制御端子と前記第２端子との間に接続された第１電源部と、
前記第１端子と前記第２端子との間に接続された第２電源部と、
前記第１電源部と前記第２電源部とを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
基準時間の間、予め定められた電気特性検査の最大電圧以下であって、かつ、前記制御端子の定格電圧以上である電圧を前記制御端子に印加して、前記第１端子から前記第２端子に特定電流を流した後、前記制御端子のしきい値電圧未満の電圧を前記制御端子に印加するとともに、前記第１端子に特定電圧を印加した状態で、前記第１端子から前記第２端子に流れる第１リーク電流を測定し、前記第１リーク電流を用いて、前記半導体装置に異常があるか否かを判別する、半導体装置の検査装置。
前記制御部は、前記特定電流を流す前に、前記しきい値電圧未満の電圧を前記制御端子に印加するとともに、前記第１端子に前記特定電圧を印加した状態で、前記第１端子から前記第２端子に流れる第２リーク電流を測定し、前記第１リーク電流から前記第２リーク電流を引いた差が基準電流より大きい場合に前記異常があると判別する、請求項７に記載の半導体装置の検査装置。
前記制御部は、前記特定電流を流す前に、前記制御端子の電圧を第１電圧から第ｎ電圧（ｎは２以上の整数）まで段階的に上昇させて、前記制御端子の電圧が前記第１電圧から前記第ｎ電圧の各々である場合の前記第２リーク電流を測定し、前記特定電流を流した後に、前記制御端子の電圧を前記第ｎ電圧から前記第１電圧まで段階的に下降させて、前記制御端子の電圧が前記第ｎ電圧から前記第１電圧の各々である場合の前記第１リーク電流を測定し、第ｘ電圧（ｘは１以上ｎ以下の整数）に対応する前記第１リーク電流から前記第ｘ電圧に対応する前記第２リーク電流を引いた差が、前記基準電流より大きい場合に前記異常があると判別する、請求項８に記載の半導体装置の検査装置。