JP7320908B2 - 半導体装置の検査装置及び半導体装置の検査方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、半導体装置の検査装置及び半導体装置の検査方法に関する。

例えば窒化物半導体を用いた半導体装置がある。半導体装置の効率的な検査が望まれる。

特開２００４－１４６４３１号公報

本発明の実施形態は、効率的な検査ができる半導体装置の検査装置及び半導体装置の検査方法を提供する。

本発明の実施形態によれば、半導体装置の検査装置は、前記半導体装置の第１部分と接触可能な第１プローブと、前記半導体装置の第２部分と対向可能な導電部材と、前記半導体装置と前記第１プローブとの間に第１電圧を印加し、前記半導体装置と前記導電部材との間に導電部材電圧を印加して、前記第１プローブに流れる電流を検出する検出部と、を含む。前記半導体装置の電位を基準にしたときに、前記第１電圧は正及び負の一方の第１極性である。前記半導体装置の前記電位を前記基準にしたときに、前記導電部材電圧は正及び負の他方の第２極性である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体装置の検査装置を例示する模式図である。 図２は、半導体装置の検査特性を例示するグラフ図である。 図３は、第１実施形態に係る半導体装置の検査装置の検査状態を例示する模式図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体装置の検査装置を例示する模式図である。 図５は、第１実施形態に係る半導体装置の検査装置の一部を例示する模式的断面図である。 図６は、第１実施形態に係る半導体装置の検査装置の動作を例示する模式的斜視図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体装置の検査装置を例示する模式的平面図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体装置の検査装置を例示する模式図である。 図９は、第１実施形態に係る半導体装置の検査装置の一部を例示する模式的断面図である。 図１０は、第１実施形態に係る半導体装置の検査装置の動作を例示する模式的斜視図である。 図１１は、第１実施形態に係る半導体装置の検査装置を例示する模式的平面図である。 図１２は、第１実施形態に係る半導体装置の検査装置を例示する模式的平面図である。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１実施形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体装置の検査装置を例示する模式図である。
図１（ａ）は、図１（ｂ）のＡ１－Ａ２線断面図である。図１（ｂ）は、平面図である。

図１（ａ）に示すように、実施形態に係る半導体装置の検査装置１１０は、第１プローブ６１、導電部材５１、及び、検出部７０を含む。導電部材５１は、ヘッド部５０の少なくとも一部である。

例えば、検査装置１１０は、ステージ５５を含んでも良い。ステージ５５の上に、半導体装置１０が置かれる。半導体装置１０は、検査対象である。半導体装置１０は、半導体装置となるウェーハでも良い。以下では、検査対象が半導体を含むウェーハである場合も、検査対象を半導体装置１０とする。

この例では、半導体装置１０は、第１半導体層１１及び第２半導体層１２を含む。第１半導体層１１は、例えば、Ａｌ_ｘ１Ｇａ_１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む。第２半導体層１２は、例えば、Ａｌ_ｘ２Ｇａ_１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２≦１、ｘ１＜ｘ２）を含む。これらの半導体層は、導電形を制御する不純物などを含んでも良い。

この例では、半導体装置１０は、基板１５（例えばシリコン基板）を含む。半導体装置１０は、中間層１４をさらに含んでも良い。基板１５と第２半導体層１２との間に第１半導体層１１が設けられる。基板１５と第１半導体層１１との間に、中間層１４が設けられる。中間層１４は、例えば、ＡｌＧａＮなどを含む。中間層１４は、例えば、積層された複数の窒化物膜を含んでも良い。中間層１４は、例えばバッファ層でも良い。

例えば、半導体装置１０のウェーハを用いて、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）などが形成される。半導体装置１０は、例えば、ＨＥＭＴ用ウェーハである。上記は例であり、半導体装置は、他の構成（例えばｐｎ接合など）を有しても良い。

第１プローブ６１は、半導体装置１０の第１部分１０ａと接触可能である。導電部材５１は、半導体装置１０の第２部分１０ｂと対向可能である。

第１部分１０ａ及び第２部分１０ｂは、半導体装置１０の第１面１０Ｐに含まれる。第１面１０Ｐは、例えば、半導体装置１０の上面（表面部分）である。

ステージ５５の表面をＸ－Ｙ平面とする。Ｘ－Ｙ平面に対して垂直な方向をＺ軸方向とする。Ｘ－Ｙ平面に沿う１つの方向をＸ軸方向とする。Ｘ－Ｙ平面に沿い、Ｘ軸方向に対して垂直な方向がＹ軸方向に対応する。第１面１０Ｐは、Ｘ－Ｙ平面に沿う。

検出部７０は、第１プローブ６１と電気的に接続される。この例では、配線７０ａにより、検出部７０及び第１プローブ６１が、互いに電気的に接続される。検出部７０は、導電部材５１と電気的に接続される。この例では、配線７０ｂにより、検出部７０及び導電部材５１が、互いに電気的に接続される。

検出部７０は、半導体装置１０と電気的に接続される。この例では、検出部７０は、配線７０ｅにより、ステージ５５と電気的に接続される。例えば、半導体装置１０がステージ５５と接触することで、半導体装置１０は、ステージ５５と電気的に接続される。または、半導体装置１０とステージ５５との間に導電性の材料（例えば液体などでも良い）が設けられることで、半導体装置１０は、ステージ５５と電気的に接続される。

検出部７０は、半導体装置１０と第１プローブ６１との間に第１電圧Ｖ１を印加し、半導体装置１０と導電部材５１との間に導電部材電圧Ｖｇを印加する。そして、検出部７０は、第１プローブ６１に流れる電流を検出する。

例えば、検出部７０は、ステージ５５と第１プローブ６１との間に、第１電圧Ｖ１を印加しても良い。例えば、検出部７０は、ステージ５５と導電部材５１との間に、導電部材電圧Ｖｇを印加しても良い。

半導体装置１０の電位を基準にしたときに、第１電圧Ｖ１は第１極性である。半導体装置１０の電位を基準にしたときに、導電部材電圧Ｖｇは第２極性である。第１極性は、正及び負の一方である。第２極性は、正及び負の他方である。１つの例において、第１極性は正であり、第２極性は負である。半導体装置１０の電位は、例えば、ステージ５５の電位でも良い。

例えば、半導体装置１０がＨＥＭＴウェーハである場合、第１半導体層１１の第２半導体層１２の近傍にキャリア領域１１Ｅが形成される。キャリア領域１１Ｅは、例えば、２次元電子ガスである。この場合において、第１プローブ６１により、第１極性（例えば正）の第１電圧Ｖ１を第１部分１０ａに印加することで、第１部分１０ａをＺ軸方向に沿って流れる電流が検出される。一方、導電部材５１により、第２極性（例えば負）の導電部材電圧Ｖｇを第２部分１０ｂに印加すると、第２部分１０ｂに第２極性（例えば負）の電界が印加される。第２部分１０ｂにおいては、キャリア領域１１Ｅ（例えば２次元電子ガス）が消える。このため、第２部分１０ｂには、電流が流れない。

実施形態によれば、第２部分１０ｂに流れる電流を抑制した状態で、第１部分１０ａを流れる電流を検出できる。これにより、第２部分１０ｂなどの影響を受けることが抑制され、所望の電流を効率良く検出できる。

例えば、導電部材５１を設けずに、第１プローブ６１を用いて電流を検出する第１参考例が考えられる。この場合、半導体装置１０の広い面積の部分で、キャリア領域１１Ｅが存在する。このため、広い領域のどこかの位置（例えば欠陥などの位置）で、局所的に大きな電流が流れると、欠陥などを除いた部分を正しく検査することが困難である。

一方、半導体装置１０をいくつかの部分にパターニングし、独立した複数の領域を形成し、この複数の領域のそれぞれの特性を測定する第２参考例が考えられる。第２参考例においては、欠陥などの影響を小さくすることができる。しかしながら、第２参考例では、半導体装置１０をいくつかの部分にパターニングのための工程が必要となる。

これに対して、実施形態に係る検査装置１１０においては、第１プローブ６１及び導電部材５１が設けられる。導電部材５１に印加される導電部材電圧Ｖｇにより、導電部材５１と重なる第２部分１０ｂでは、キャリア領域１１Ｅが消える。これにより、キャリア領域１１Ｅに存在する可能性がある欠陥などの影響が抑制される。これにより、第１部分１０ａを流れる電流を正しく検査できる。実施形態によれば、効率的な検査ができる半導体装置の検査装置を提供できる。

例えば、半導体装置１０と第１プローブ６１との間の距離は、可変である。半導体装置１０と、導電部材５１（またはヘッド部５０）と、の間の距離は、可変である。これらの距離は、Ｚ軸方向に沿う長さである。半導体装置１０と第１プローブ６１との間の距離が実質的に０になることで、第１プローブ６１を介して第１部分１０ａに電流が流れる。半導体装置１０と第１プローブ６１との間の距離が短くなることで、第２部分１０ｂに電界が印加される。これらの距離は、独立して変更されても良い。これらの距離は、連動して変更されても良い。

例えば、第１プローブ６１と導電部材５１との間のＺ軸方向に沿う相対的な位置は、可変である。例えば、半導体装置１０の第１面１０Ｐの上に、導電部材５１が置かれた状態で、第１プローブ６１の高さ（Ｚ軸方向に沿う位置）が可変でも良い。第１プローブ６１の先端は、第１面１０Ｐに接触する状態と、第１面１０Ｐから離れた状態と、を有しても良い。

図１（ａ）に示すように、導電部材５１は第１孔５０ｈを含む。第１孔５０ｈは、例えば、開口部である。半導体装置１０は、開口部に対応する部分を含む。開口部に対応する部分が、第１部分１０ａに対応する。第１プローブ６１は、第１孔５０ｈを介して、第１部分１０ａと接触可能である。

図１（ｂ）に示すように、導電部材５１は、複数の第１孔５０ｈを含んでも良い。この場合、複数の第１部分１０ａが設けられる。例えば、第１プローブ６１と半導体装置１０との間のＸ－Ｙ平面内の相対的な位置は、可変でも良い。例えば、相対的な位置の変更は、Ｘ－Ｙステージなどにより行うことができる。例えば、第１プローブ６１の位置が変更され、複数の第１孔５０ｈのそれぞれを介して、複数の第１部分１０ａに接触可能でも良い。

実施形態において、複数の第１プローブ６１が設けられても良い。複数の第１プローブ６１の１つが、複数の第１孔５０ｈの１つを介して、複数の第１部分１０ａの１つと接触可能でも良い。

第１孔５０ｈの幅（Ｘ－Ｙ平面に沿う１つの方向に沿う長さ）は、例えば、１００μｍ以上１ｍｍ以下である。第１孔５０ｈの形状は、円形状または多角形状などであり、任意である。

１つの例において、第１電圧Ｖ１は、＋１０００Ｖである。導電部材電圧Ｖｇは、－３０Ｖである。これらの値は、例であり、検査対象の半導体装置の特性に合わせて変更しても良い。

例えば、半導体装置１０がＨＥＭＴウェーハであり、キャリア領域１１Ｅが２次元電子ガスである場合、第１電圧Ｖ１は正であり、導電部材電圧Ｖｇは負である。これにより、導電部材電圧Ｖｇが印加される第２部分１０ｂにおいて、キャリア領域１１Ｅが消える。

例えば、キャリア領域１１Ｅが２次元ホールガスである場合、第１電圧Ｖ１は負であり、導電部材電圧Ｖｇは正である。これにより、導電部材電圧Ｖｇが印加される第２部分１０ｂにおいて、キャリア領域１１Ｅが消える。例えば、第１半導体層１１が、Ａｌ_ｘ１Ｇａ_１－ｘ１Ｎ（０＜ｘ１≦１）を含み、第２半導体層１２は、Ａｌ_ｘ２Ｇａ_１－ｘ２Ｎ（０≦ｘ１＜１、ｘ２＜ｘ１）の場合に、キャリア領域１１Ｅは、２次元ホールガスを含む。

例えば、半導体装置１０がｐｎ接合を含み、第１半導体層がｐ形で第２半導体層がｎ形である場合、第１電圧Ｖ１は負であり、導電部材電圧Ｖｇは正である。

上記において、第２部分１０ｂの表面が絶縁性である場合、導電部材電圧Ｖｇを第２部分１０ｂに印加することで、第２部分１０ｂに実質的に電流が流れずに、第２部分１０ｂに電界が印加される。これにより、第２部分１０ｂにおけるキャリア領域１１Ｅが消失する。

第２部分１０ｂの表面が導電性である場合、導電部材５１と第２部分１０ｂとの間を電気的に絶縁することで、第２部分１０ｂに実質的に電流が流れずに、第２部分１０ｂに電界を印加できる。

実施形態において、導電部材５１の第２部分１０ｂに対応する部分が絶縁性でも良い。または、絶縁層５２を設けられても良い。

検査装置１１０は、図１に例示する絶縁層５２をさらに含んでも良い。導電部材５１が第２部分１０ｂと対向したときに、絶縁層５２は、第２部分１０ｂと導電部材５１との間にある。例えば、導電部材５１及び絶縁層５２は、ヘッド部５０に含まれる。

第２部分１０ｂの表面が導電性の場合においても、絶縁層５２が設けられることで、第２部分１０ｂに実質的に電流が流れずに、第２部分１０ｂに電界を印加できる。

絶縁層５２の厚さｔ５２（図１（ａ）参照）は、例えば、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。これにより、導電部材電圧Ｖｇに応じた電界を第２部分１０ｂに有効に印加できる。厚さｔ５２は、例えば、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下でも良い。厚さは、Ｚ軸方向に沿う長さである。

実施形態において、導電部材５１は、例えば、シリコンまたは金属を含んでも良い。絶縁層５２は、例えば、導電部材５１に含まれる元素（例えば、シリコンまたは金属）の酸化物、その元素の窒化物、または、その元素の酸窒化物などを含んでも良い。例えば、導電部材５１は、シリコンを含み、絶縁層５２は、酸化シリコンを含む。安定した絶縁性が得やすくなる。

図２は、半導体装置の検査特性を例示するグラフ図である。
図２は、半導体装置１０がＨＥＭＴ用ウェーハであるときの測定結果を例示している。図２の横軸は、第１電圧Ｖ１である。縦軸は、第１プローブ６１に流れる電流Ｉ１である。図２に示すように、第１電圧Ｖ１を上昇させると、電圧Ｖｄにおいて、電流Ｉ１が急激に大きくなる。このような電圧Ｖｄが、半導体装置１０の耐圧に対応する。

実施形態において、検出部７０は、第１電圧Ｖ１の絶対値を変化させて、電流Ｉ１を検出しても良い。このような電圧－電流特性を測定することで、半導体装置１０の特性（耐圧など）をより正確に検査できる。

図３は、第１実施形態に係る半導体装置の検査装置の検査状態を例示する模式図である。
図３に示すように、検査時において、半導体装置１０の第１面１０Ｐと、ヘッド部５０と、の間に、液体５８が設けられても良い。液体５８は、絶縁性である。液体５８の体積抵抗率は、例えば、１×１０^６Ωｍ以上１×１０^１５Ωｍ以下である。液体５８は、例えば、シリコーン、及び、フッ素系不活性液体よりなる群から選択された少なくとも１つなどを含む。フッ素系不活性液体は、例えば、ＰＦＣ（Per-fluoro Carbon）及びＰＦＰＥ（perfluoropolyether）よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。液体５８を用いることで、例えば、高湿環境におけるヘッド部５０と半導体装置１０の間の短絡が抑制できる。例えば、高湿環境におけるヘッド部５０と第１プローブ６１との間の短絡を抑制できる。液体５８を用いることで、安定した電界を第２部分１０ｂに印加できる。ヘッド部５０と半導体装置１０との間の距離を適正に保つことができる場合には、絶縁層５２を省略できる。

液体５８は必要に応じて設けられ、省略しても良い。以下に説明する図では、液体５８が設けられる状態を例示する。以下に説明する図では、検出部７０（図１などを参照）は、適宜省略される。

図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体装置の検査装置を例示する模式図である。
図４（ａ）は、断面図である。図４（ｂ）は、検査装置の一部を拡大して例示する斜視図である。

図４（ａ）に示すように、検査装置１２０においては、半導体装置１０のサイズに比べて、導電部材５１のサイズは、半導体装置１０のサイズよりも小さい。この場合、第１プローブ６１が導電部材５１と一緒に動いても良い。半導体装置１０の第１面１０Ｐの所望の位置の特性を検査できる。

第１プローブ６１が導電部材５１と一緒に動く場合、ヘッド部５０は、第１プローブ６１を含むとみなしても良い。例えば、第１プローブ６１及び導電部材５１を含むヘッド部５０と、半導体装置１０と、の相対的な位置は、第１面１０Ｐに沿って可変である。第１面１０Ｐは、既に説明したように、例えば、半導体装置１０の上面である。

図４（ｂ）は、ヘッド部５０を拡大して例示している。導電部材５１（またはヘッド部５０）の幅ｗ１は、例えば、２ｍｍ以上５ｍｍ以下である。第１孔５０ｈの幅ｗ３は、例えば、１００μｍ以上１ｍｍ以下である。導電部材５１（またはヘッド部５０）の、第１孔５０ｈを除く部分の幅ｗ２は、例えば、１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。幅ｗ１～ｗ３は、Ｘ－Ｙ平面に沿う１つの方向に沿う長さである。

図５は、第１実施形態に係る半導体装置の検査装置の一部を例示する模式的断面図である。
図５は、検査装置１２１におけるヘッド部５０を拡大して示している。図５に示すように、検査装置１２１は、第１プローブ６１、導電部材５１、及び、検出部７０（図５では省略）に加えて、保持部６５（例えば第１構造体６５ａ）をさらに含む。保持部６５（例えば第１構造体６５ａ）は、例えば、絶縁性である。保持部６５（例えば第１構造体６５ａ）は、第１プローブ６１の導電部材５１に対する位置を固定する。

例えば、ヘッド部５０は、導電部材５１、第１プローブ６１及び保持部６５（例えば第１構造体６５ａ）を含む。必要に応じてヘッド部５０に、絶縁層５２が設けられても良い。

この例では、導電部材５１の幅ｗ１は、絶縁層５２の幅ｗ５よりも大きい。幅ｗ５は例えば、２００μｍ以上１０００μｍ以下である。絶縁層５２の、第１孔５０ｈを除く部分の幅ｗ４は、例えば、５０μｍ以上５００ｍｍ以下である。幅ｗ４及びｗ５は、Ｘ－Ｙ平面に沿う１つの方向に沿う長さである。

幅ｗ５を小さくすることで、導電部材電圧Ｖｇが印加される領域（第２部分１０ｂ）を小さくできる。

図５に示すように、導電部材５１の側面のうちで、絶縁層５２が設けられる側面部分は、テーパ状でも良い。小さい絶縁層５２を安定して保持しつつ、導電部材５１において十分な機械的強度が得られる。例えば、半導体装置１０の表面の凹凸（異物などを含む）と、導電部材５１と、の接触の可能性を低くすることができる。

図６は、第１実施形態に係る半導体装置の検査装置の動作を例示する模式的斜視図である。
図６に示すように、検査装置１２１において、ヘッド部５０が、半導体装置１０（例えばウェーハ）の第１面１０Ｐの上方にある。ヘッド部５０及び第１面１０Ｐの相対的な高さ（Ｚ軸方向の位置）、及び、Ｘ－Ｙ平面内の位置が変更可能である。半導体装置１０の任意の位置の特性が検査できる。

このように、第１プローブ６１及び導電部材５１を含むヘッド部５０と、半導体装置１０と、の相対的な位置は、第１面１０Ｐに沿って可変である。

図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体装置の検査装置を例示する模式的平面図である。
これらの図は、導電部材５１及び絶縁層５２の形状（Ｘ－Ｙ平面内の形状）を例示している。

図７（ａ）に例示する検査装置１２１においては、絶縁層５２は、環状である。

図７（ｂ）に例示する検査装置１２２においては、複数の絶縁層５２が設けられる。複数の絶縁層５２は、第１孔５０ｈの周りに設けられる。複数の絶縁層５２の間の距離が短い場合、半導体装置１０のうちの、複数の絶縁層５２の間の領域に対向する部分においても、キャリア領域１１Ｅが実質的に消える。

図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体装置の検査装置を例示する模式図である。
図８（ａ）は、図８（ｂ）のＢ１－Ｂ２線断面図である。図８（ｂ）は、平面図である。

図８（ａ）に示すように、検査装置１３０は、第１プローブ６１、導電部材５１、及び、検出部７０に加えて、第２プローブ６２を含む。第２プローブ６２は、半導体装置１０の第３部分１０ｃと接触可能である。

検出部７０は、例えば、配線７０ｄにより、第２プローブ６２と電気的に接続される。検出部７０は、半導体装置１０と第１プローブ６１との間に第１電圧Ｖ１を印加し、半導体装置１０と導電部材５１との間に導電部材電圧Ｖｇを印加するときに、半導体装置１０と第２プローブ６２との間に、第２電圧Ｖ２を印加する。第２電圧Ｖ２は、第１電圧Ｖ１と導電部材電圧Ｖｇとの間である。

第２電圧Ｖ２の絶対値は、例えば、第１電圧Ｖ１の絶対値よりも小さい。第２電圧Ｖ２の絶対値は、例えば、導電部材電圧Ｖｇの絶対値よりも小さい。第２電圧Ｖ２は、例えば、０ボルトである。第２電圧Ｖ２を印加することで、半導体装置１０の特性をより安定して検査できる。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、第２部分１０ｂの少なくとも一部は、第１部分１０ａと第３部分１０ｃとの間にある。

図８（ａ）に示すように、例えば、導電部材５１は、第１孔５０ｈ及び第２孔５０ｉを含む。第１プローブ６１は、第１孔５０ｈを介して第１部分１０ａと接触可能である。第２プローブ６２は、第２孔５０ｉを介して第３部分１０ｃと接触可能である。

図８（ｂ）に示すように、複数の第１孔５０ｈが設けられても良い。この例では、第２孔５０ｉの数は、１である。複数の第２孔５０ｉが設けられても良い。複数の第１孔５０ｈが設けられ、複数の第１孔５０ｈの１つが、第２孔５０ｉと見なしても良い。

図９は、第１実施形態に係る半導体装置の検査装置の一部を例示する模式的断面図である。
図９は、検査装置１３１におけるヘッド部５０を拡大して示している。図９に示すように、検査装置１３１は、第１プローブ６１、第２プローブ６２、導電部材５１、及び、検出部７０（図９では省略）に加えて、保持部６５をさらに含む。保持部６５は、例えば、第１構造体６５ａ及び第２構造体６５ｂを含んでも良い。第２構造体６５ｂは、第１構造体６５ａと連続していても良い。保持部６５（第１構造体６５ａ及び第２構造体６５ｂ）は、例えば、絶縁性である。保持部６５（例えば第１構造体６５ａ）は、第１プローブ６１の導電部材５１に対する位置を固定する。保持部６５（例えば第２構造体６５ｂ）は、第２プローブ６２の導電部材５１に対する位置を固定する。

例えば、第１プローブ６１、第２プローブ６２、導電部材５１、第１構造体６５ａ及び第２構造体６５ｂは、ヘッド部５０に含まれる。

図１０は、第１実施形態に係る半導体装置の検査装置の動作を例示する模式的斜視図である。
図１０に示すように、検査装置１３１において、ヘッド部５０が、半導体装置１０（例えばウェーハ）の第１面１０Ｐの上方にある。ヘッド部５０及び第１面１０Ｐの相対的な高さ（Ｚ軸方向の位置）、及び、Ｘ－Ｙ平面内の位置が変更可能である。半導体装置１０の任意の位置の特性を検査できる。

このように、第１プローブ６１、第２プローブ６２及び導電部材５１を含むヘッド部５０と、半導体装置１０と、の相対的な位置は、第１面１０Ｐに沿って可変である。

図１１は、第１実施形態に係る半導体装置の検査装置を例示する模式的平面図である。 図１１は、導電部材５１の形状（Ｘ－Ｙ平面内の形状）を例示している。図１１に示すように、導電部材５１は複数の孔を有しても良い。複数の孔は、例えば同心である。例えば、複数の第１孔５０ｈの１つは、複数の第１孔５０ｈの別の１つの周りにある。例えば、導電部材５１の複数の円形部のそれぞれに、導電性部材電圧Ｖｇが切り替えられて印加される。例えば、面積が異なる領域の電流を簡単に測定することができる。例えば、短い時間で、異なる面積での特性を検査できる。例えば、第１プローブ６１と半導体装置１０との接触が一度であるときに、面積が異なる領域の電流を測定できる。このため、例えば、半導体装置１０の表面において、汚れまたは傷が生じることが抑制できる。

図１２は、第１実施形態に係る半導体装置の検査装置を例示する模式的平面図である。 図１２に示すように、検査装置１４０において、複数の第１プローブ（プローブ６１ａ、６１ｂ及び６１ｃなど）と、第２プローブ６２と、が設けられる。導電部材５１は、複数の第１孔（孔５０ｈａ、５０ｈｂ及び５０ｈｃなど）を含む。プローブ６１ａの少なくとも一部は、孔５０ｈａに入る。プローブ６１ｂの少なくとも一部は、孔５０ｈｂに入る。プローブ６１ｃの少なくとも一部は、孔５０ｈｃに入る。

この例では、保持部６５が設けられている。保持部６５は、第１構造体６５ａ及び第２構造体６５ｂを含む。この例では、複数の第１構造体６５ａが設けられている。第１構造体６５ａは、複数の第１プローブ（プローブ６１ａ、６１ｂ及び６１ｃなど）の導電部材５１に対する位置を固定する。第２構造体６５ｂは、第２プローブ６２の導電部材５１に対する位置を固定する。

このような構成を有するヘッド部５０が、半導体装置１０（例えばウェーハ）の第１面１０Ｐの任意の位置に置かれ、半導体装置１０を検査できる。

例えば、孔５０ｈａの幅ｗａ１は、５０ｈｂの幅ｗｂ１よりも大きい。５０ｈｂの幅ｗｂ１は、５０ｈｃの幅ｗｃ１よりも大きい。これらの幅は、Ｚ－Ｙ平面に沿う１つの方向に沿う長さである。例えば、幅ｗａ１は、７５０μｍ以上１５００μｍ以下である。例えば、幅ｗｂ１は、２５０μｍ以上７５０μｍ未満である。例えば、幅ｗｃ１は、１０μｍ以上２５０μｍ未満である。

このような幅が異なる複数の孔を用いることで、異なる面積での検査を効率的に行うことができる。

（第２実施形態）
本実施形態は、半導体装置１０の検査方法に係る。この検査方法においては、ヘッド部５０（例えば、図１（ａ）参照）を用いる。ヘッド部５０は、第１プローブ６１及び導電部材５１を含む（例えば、図１（ａ）参照）。第１プローブ６１は、半導体装置１０の第１部分１０ａと接触可能である。導電部材５１は、半導体装置１０の第２部分と対向可能である。この検査方法では、このようなヘッド部５０を用いて、半導体装置１０と第１プローブ６１との間に第１電圧Ｖ１を印加し、半導体装置１０と導電部材５１との間に導電部材電圧Ｖｇを印加して、第１プローブ６１に流れる電流を検出する。半導体装置１０の電位を基準にしたときに、第１電圧Ｖ１は正及び負の一方の第１極性である。半導体装置１０の電位を基準にしたときに、導電部材電圧Ｖｇは正及び負の他方の第２極性である。

このような導電部材電圧Ｖｇを印加することで、第２部分１０ｂにおけるキャリア領域１１Ｅを局所的に消すことができる。第２部分１０ｂの影響を抑制した状態で、第１部分１０ａの特性を検査できる。実施形態によれば、半導体装置の効率的な検査ができる検査方法が提供できる。

第２実施形態において、第１実施形態に関して説明した構成を適用できる。例えば、ヘッド部５０は、絶縁層５２を含んでも良い。導電部材５１が第２部分１０ｂと対向したときに、絶縁層５２は、第２部分１０ｂと導電部材５１との間にある。例えば、第２プローブ６２がさらに設けられても良い。第２プローブ６２により上記の第２電圧Ｖ２が印加されても良い。

実施形態において、０ボルトの印加も、「電圧の印加」に含まれる。

実施形態によれば、効率的な検査ができる半導体装置の検査装置及び半導体装置の検査方法が提供できる。

本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、検査装置に含まれるプローブ、導電部材及び検出部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。

また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した半導体装置の検査装置及び半導体装置の検査方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体装置の検査装置及び半導体装置の検査方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…半導体装置、 １０Ｐ…第１面、 １０ａ～１０ｃ…第１～第３部分、 １１…第１半導体層、 １１Ｅ…キャリア領域、 １２…第２半導体層、 １４…中間層、 １５…基板、 ５０…ヘッド部、 ５０ｈ…第１孔、 ５０ｈａ～５０ｈｃ…孔、 ５０ｉ…第２孔、 ５１…導電部材、 ５２…絶縁層、 ５５…ステージ、 ５８…液体、 ６１…第１プローブ、 ６１ａ～６１ｃ…プローブ、 ６２…第２プローブ、 ６５…保持部、 ６５ａ、６５ｂ…第１、第２構造体、 ７０…検出部、 ７０ａ、７０ｂ、７０ｄ、７０ｅ…配線、 １１０、１２０、１２１、１２２、１３０、１３１、１４０…検査装置、 Ｉ１…電流、 Ｖ１、Ｖ２…第１、第２電圧、 Ｖｄ…電圧、 Ｖｇ…導電部材電圧、 ｔ５２…厚さ、 ｗ１～ｗ５、ｗａ１～ｗｃ１…幅

Claims (24)

1. 半導体装置の第１部分と接触可能な第１プローブと、
   前記半導体装置の第２部分と対向可能な導電部材と、
   前記半導体装置と前記第１プローブとの間に第１電圧を印加し、前記半導体装置と前記導電部材との間に導電部材電圧を印加して、前記第１プローブに流れる電流を検出する検出部と、
   ステージと、
   を備え、
   前記半導体装置の電位を基準にしたときに、前記第１電圧は正及び負の一方の第１極性であり、
   前記半導体装置の前記電位を前記基準にしたときに、前記導電部材電圧は正及び負の他方の第２極性であり、
   前記ステージと前記導電部材との間に前記半導体装置が置かれ、
   前記検出部は、前記ステージを介して、前記半導体装置と前記導電部材との間に前記第１電圧を印加し、前記ステージを介して、前記半導体装置と前記第１プローブとの間に前記導電部材電圧を印加する、半導体装置の検査装置。
2. 前記第１極性は正であり、第２極性は負である、請求項１記載の半導体装置の検査装置。
3. 前記検出部は、前記第１電圧の絶対値を変化させて前記電流を検出する、請求項１または２に記載の半導体装置の検査装置。
4. 前記半導体装置の第３部分と接触可能な第２プローブをさらに備え、
   前記検出部は、前記半導体装置と前記第１プローブとの間に前記第１電圧を印加し、前記半導体装置と前記導電部材との間に前記導電部材電圧を印加するときに、前記半導体装置と前記第２プローブとの間に、前記第１電圧と前記導電部材電圧との間の第２電圧を印加する、請求項１～３のいずれか１つに記載の半導体装置の検査装置。
5. 前記第２部分の少なくとも一部は、前記第１部分と前記第３部分との間にある、請求項４記載の半導体装置の検査装置。
6. 前記導電部材は、第１孔及び第２孔を含み、
   前記第１プローブは、前記第１孔を介して前記第１部分と接触可能であり、
   前記第２プローブは、前記第２孔を介して前記第３部分と接触可能である、請求項４または５に記載の半導体装置の検査装置。
7. 半導体装置の第１部分と接触可能な第１プローブと、
   前記半導体装置の第２部分と対向可能な導電部材と、
   前記半導体装置と前記第１プローブとの間に第１電圧を印加し、前記半導体装置と前記導電部材との間に導電部材電圧を印加して、前記第１プローブに流れる電流を検出する検出部と、
   第２プローブと、
   を備え、
   前記半導体装置の電位を基準にしたときに、前記第１電圧は正及び負の一方の第１極性であり、
   前記半導体装置の前記電位を前記基準にしたときに、前記導電部材電圧は正及び負の他方の第２極性であり、
   前記第２プローブは、前記半導体装置の第３部分と接触可能であり、
   前記検出部は、前記半導体装置と前記第１プローブとの間に前記第１電圧を印加し、前記半導体装置と前記導電部材との間に前記導電部材電圧を印加するときに、前記半導体装置と前記第２プローブとの間に、前記第１電圧と前記導電部材電圧との間の第２電圧を印加し、
   前記導電部材は、第１孔及び第２孔を含み、
   前記第１プローブは、前記第１孔を介して前記第１部分と接触可能であり、
   前記第２プローブは、前記第２孔を介して前記第３部分と接触可能である、半導体装置の検査装置。
8. 保持部をさらに備え、前記保持部は、前記第１プローブの前記導電部材に対する位置を固定し、前記第２プローブの前記導電部材に対する位置を固定する、請求項４～７のいずれか１つに記載の半導体装置の検査装置。
9. 前記導電部材は、第１孔を含み、
   前記第１プローブは、前記第１孔を介して前記第１部分と接触可能である、請求項１～３のいずれか１つに記載の半導体装置の検査装置。
10. 半導体装置の第１部分と接触可能な第１プローブと、
    前記半導体装置の第２部分と対向可能な導電部材と、
    前記半導体装置と前記第１プローブとの間に第１電圧を印加し、前記半導体装置と前記導電部材との間に導電部材電圧を印加して、前記第１プローブに流れる電流を検出する検出部と、
    を備え、
    前記半導体装置の電位を基準にしたときに、前記第１電圧は正及び負の一方の第１極性であり、
    前記半導体装置の前記電位を前記基準にしたときに、前記導電部材電圧は正及び負の他方の第２極性であり、
    前記導電部材は、第１孔を含み、
    前記第１プローブは、前記第１孔を介して前記第１部分と接触可能である、半導体装置の検査装置。
11. 絶縁層をさらに備え、
    前記導電部材が前記第２部分と対向したときに、前記絶縁層は前記第２部分と前記導電部材との間にある、請求項１～３のいずれか１つに記載の半導体装置の検査装置。
12. 半導体装置の第１部分と接触可能な第１プローブと、
    前記半導体装置の第２部分と対向可能な導電部材と、
    前記半導体装置と前記第１プローブとの間に第１電圧を印加し、前記半導体装置と前記導電部材との間に導電部材電圧を印加して、前記第１プローブに流れる電流を検出する検出部と、
    絶縁層と、
    を備え、
    前記半導体装置の電位を基準にしたときに、前記第１電圧は正及び負の一方の第１極性であり、
    前記半導体装置の前記電位を前記基準にしたときに、前記導電部材電圧は正及び負の他方の第２極性であり、
    前記導電部材が前記第２部分と対向したときに、前記絶縁層は前記第２部分と前記導電部材との間にあり、
    前記導電部材は、第１孔を含み、
    前記第１プローブは、前記第１孔を介して前記第１部分と接触可能である、半導体装置の検査装置。
13. 半導体装置の第１部分と接触可能な第１プローブと、
    前記半導体装置の第２部分と対向可能な導電部材と、
    絶縁層と、
    を備え、
    前記導電部材が前記第２部分と対向したときに、前記絶縁層は前記第２部分と前記導電部材との間にあり、
    前記導電部材は、第１孔を含み、
    前記第１プローブは、前記第１孔を介して前記第１部分と接触可能である、半導体装置の検査装置。
14. 前記絶縁層の厚さは、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下である、請求項１１～１３のいずれか１つに記載の半導体装置の検査装置。
15. 前記導電部材は、複数の第１孔を含む、請求項１１～１４のいずれか１つに記載の半導体装置の検査装置。
16. 半導体装置の第１部分と接触可能な第１プローブと、
    前記半導体装置の第２部分と対向可能な導電部材と、
    前記半導体装置と前記第１プローブとの間に第１電圧を印加し、前記半導体装置と前記導電部材との間に導電部材電圧を印加して、前記第１プローブに流れる電流を検出する検出部と、
    絶縁層と、
    を備え、
    前記半導体装置の電位を基準にしたときに、前記第１電圧は正及び負の一方の第１極性であり、
    前記半導体装置の前記電位を前記基準にしたときに、前記導電部材電圧は正及び負の他方の第２極性であり、
    前記導電部材が前記第２部分と対向したときに、前記絶縁層は前記第２部分と前記導電部材との間にあり、
    前記導電部材は、複数の第１孔を含む、半導体装置の検査装置。
17. 半導体装置の第１部分と接触可能な第１プローブと、
    前記半導体装置の第２部分と対向可能な導電部材と、
    絶縁層と、
    を備え、
    前記導電部材が前記第２部分と対向したときに、前記絶縁層は前記第２部分と前記導電部材との間にあり、
    前記導電部材は、複数の第１孔を含む、半導体装置の検査装置。
18. 前記複数の第１孔の１つは、前記複数の第１孔の別の１つの周りにある、請求項１５～１７のいずれか１つに記載の半導体装置の検査装置。
19. 前記半導体装置の第３部分と接触可能な第２プローブをさらに備えた、請求項１１～１８のいずれか１つに記載の半導体装置の検査装置。
20. 前記第２部分の少なくとも一部は、前記第１部分と前記第３部分との間にある、請求項１９記載の半導体装置の検査装置。
21. 半導体装置の第１部分と接触可能な第１プローブと、
    前記半導体装置の第２部分と対向可能な導電部材と、
    前記半導体装置と前記第１プローブとの間に第１電圧を印加し、前記半導体装置と前記導電部材との間に導電部材電圧を印加して、前記第１プローブに流れる電流を検出する検出部と、
    を備え、
    前記半導体装置の電位を基準にしたときに、前記第１電圧は正及び負の一方の第１極性であり、
    前記半導体装置の前記電位を前記基準にしたときに、前記導電部材電圧は正及び負の他方の第２極性であり、
    前記半導体装置は、前記第１部分及び前記第２部分を含む第１面を含み、
    前記第１プローブ及び前記導電部材を含むヘッド部と、前記半導体装置と、の相対的な位置は、前記第１面に沿って可変である、半導体装置の検査装置。
22. 半導体装置の第１部分と接触可能な第１プローブと、
    前記半導体装置の第２部分と対向可能な導電部材と、
    絶縁層と、
    を備え、
    前記導電部材が前記第２部分と対向したときに、前記絶縁層は前記第２部分と前記導電部材との間にあり、
    前記半導体装置は、前記第１部分及び前記第２部分を含む第１面を含み、
    前記第１プローブ及び前記導電部材を含むヘッド部と、前記半導体装置と、の相対的な位置は、前記第１面に沿って可変である、半導体装置の検査装置。
23. 半導体装置の第１部分と接触可能な第１プローブと、前記半導体装置の第２部分と対向可能な導電部材と、を含むヘッド部を用いて、前記半導体装置と前記第１プローブとの間に第１電圧を印加し、前記半導体装置と前記導電部材との間に導電部材電圧を印加して、前記第１プローブに流れる電流を検出し、
    前記半導体装置の電位を基準にしたときに、前記第１電圧は正及び負の一方の第１極性であり、
    前記半導体装置の前記電位を前記基準にしたときに、前記導電部材電圧は正及び負の他方の第２極性である、半導体装置の検査方法。
24. 前記ヘッド部は、絶縁層をさらに備え、
    前記導電部材が前記第２部分と対向したときに、前記絶縁層は前記第２部分と前記導電部材との間にある、請求項２３記載の半導体装置の検査方法。

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