JPH0711558B2

JPH0711558B2 - 半導体装置の特性測定方法

Info

Publication number: JPH0711558B2
Application number: JP59117786A
Authority: JP
Inventors: 一雄跡部; 忠行清水
Original assignee: 日本インタ−株式会社
Priority date: 1984-06-08
Filing date: 1984-06-08
Publication date: 1995-02-08
Anticipated expiration: 2010-02-08
Also published as: JPS60262072A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ダイオード、トランジスタ、サイリスタ等の
半導体装置（以下、半導体装置をダイオードで代表す
る）の特性を測定して、ダイオードの良品、不良品等の
判別をする半導体装置の特性測定方法に関する。

（従来技術）従来の半導体装置の特性測定方法としては、例えば、第
８図に示すように、ダイオードに逆方向電圧（VR）を印
加し、所定の逆方向電流値（iR）に達した時の電圧を測
定する被検体耐電圧（以下、PRVと略称する）特性の測
定と、ダイオードに所定の順方向電流（iF）を流し、そ
の時の電圧降下値を測定する順方向電圧降下（以下、FD
Vと略称する）特性の測定とを行ない、例えば逆方向電
流値（iR）が２μＡに達した時の逆方向電圧（VR）を測
定し、VR＜100Vの場合は不良品とし、100≦VR＜200V,20
0V≦VR＜400V,…の場合には、それぞれ分類（G1），（G
2），…のごとく良品として分類し、かつ、例えば電流
容量が１〜3Aクラスの汎用ダイオードであれば、順方向
電流（iF）を3A流した時の電圧降下値（VF）が1V未満の
場合には良品、1V以上の場合は不良品と判別するように
したものがある。

しかしながら、このような従来の測定方法では、前記所
定の逆方向電流値（iR）に達した時の電圧だけを１回測
定し、かつ前記所定の順方向電流（iF）を流した時の電
圧降下値だけを１回測定して、ダイオードの良品、不良
品等を判別しているので、ダイオードのPRV波形の変
化、いわゆる逆方向ドリフト波形、ループ波形等の異常
を呈する不良品を検出できないとともに、FDV波形の変
化、いわゆる順方向ドリフト波形、FDV波形のフラつき
等を呈する不良品をも検出できないという問題点があ
り、さらには、PRVおよびFDV特性をもう一度測定した場
合に、１度目と２度目の測定値が異なるように不安定特
性をもつ不良品を検出できないという問題点があった。

これらの問題点を解決するための測定方法とし、カーブ
トレーサのごと測定器で波形を目視しながら、PRV特性
およびFDV特性を測定する方法が考えられるが、このよ
うな測定方法では、自動測定ができないため作業能率が
悪く、ダイオード１本当りの測定時間が１秒以下という
一般的な測定速度で高速に測定できないという問題点が
ある。

（発明の目的）本発明は、このような問題点に着目して成されたもの
で、ダイオードのPRV波形の変化、例えば、逆方向ドリ
フト波形、ループ波形等の異常を呈する不良品、および
ダイオードのFDV波形の変化、例えば、順方向ドリフト
波形、FDV波形のフラつき等を呈する不良品を高速に検
出でき、さらには、１回目の測定後に特性が変化してし
まうような不良品を２回目の測定で確実に検出できる半
導体装置の特性測定方法を提供することを目的とする。

（発明の構成）かかる目的を達成するため、本発明においては、順方向
および逆方向に電流を流して行なう半導体装置の特性測
定方法において、前記半導体装置の逆方向耐電圧波形の測定と、該半導体
装置の順方向電圧降下波形の測定とを、少なくともそれ
ぞれ２回ずつ行ない、逆方向耐電圧波形の測定の１回目と２回目との間に少な
くとも１回目の順方向電圧降下波形の測定を行ない、かつ、測定された前記逆方向電圧波形の各々を比較する
とともに、測定された前記順方向電圧降下波形の各々を
比較して、前記半導体装置の特性を判別することを特徴
とする半導体装置の特性測定方法に存する。

（実施例）以下、図面に基づき本発明の一実施例を説明する。

第１図〜第７図は本発明の一実施例を示しており、第１
図は、測定シーケンスを示しており、第７図は本発明の
測定方法に使用される測定装置の概略回路図である。

第１図に示すように、ダイオードの測定は、１回目のPR
V波形測定（１）、１回目のFDV波形測定（２）、２回目
のFDV波形測定（20）および２回目のPRV波形測定（10）
の順に行なわれる。

１回目のPRV波形測定（１）では、ダイオードに印加す
る逆方向電圧（VR）を、T0時からT5時までの間に0Vから
1500Vまで上昇させ、T5時からT7時までの間に1500Vから
0Vまで下げる。

iR＝10μＡとなるT3時までは、逆方向電流値（iR）が0.
625μＡ上昇する毎に、その時の逆方向電圧（VR）を測
定し、該測定値を記憶する。該測定値は、逆方向ソフト
波形テストに使用される。

iR＝1.25μＡとなるT2時の逆方向電圧（VR）を測定し、
該測定値を記憶する。該測定値が、ダイオードのPRVと
され、逆方向耐圧分類に使用される。

T3時からiR＝20μＡとなるT4時までは、逆方向電流値
（iR）が1.25μＡ上昇する毎に、その時の逆方向電圧
（VR）を測定し、該測定値を記憶する。該測定値は、後
述する逆方向ドリフトテストに使用される。

iR＝25μＡの時点からiR＝100μＡとなるT5時まで、お
よびT5時からiR＝20μＡとなるT6時までは、逆方向電流
（iR）が6.25μＡ変化する毎に、その時の逆方向電圧
（VR）を測定し、該測定値を記憶する。該測定値は、後
述する逆方向ループ波形テストに使用される。

１回目のFDV波形測定（２）では、ダイオードに流す順
方向電流（iF）を、T7時からT8時までの間に0A〜3Aまで
上昇させ、かつ順方向電流（iF）が0.1875A上昇する毎
には、その時の電圧降下値（VF）を測定し、該測定値を
記憶する。

２回目のFDV波形測定（20）が、１回目のFDV波形測定
（２）と同様にT9時からT10時までの間に行なわれる。

２回目のPRV波形測定（10）が、１回目のPRV波形測定
（１）と同様にT11時からT19時までの間に行なわれる。

上述したように、同一のダイオードについてPRV波形測
定とFDV波形測定とをそれぞれ２回ずつ行なって得られ
た上述各測定値を分祈して以下の様な（Ａ）〜（Ｈ）の
テストを行なう。

（Ａ）．逆方向ソフト波形テスト第２図は、１回目のPRV波形測定（１）によって得られ
た逆方向電圧−逆方向電流波形（1a）を示しており、図
において、（a1）点はiR＝0.625μＡの点を、（a2）点
はiR＝1.25μＡの点をそれぞれ示している。

（a1）点から（a2）点までの逆方向電流iRの変化量ΔiR
＝0.625μＡに対し、（a1）点から（a2）点までの逆方
向電圧（VR）の変化量ΔVRが小さいほど前記波形（1a）
がシャープな立上りを示し、ΔVRが大きいほど前記波形
（1a）がソフトな立上りとなる。ダイオードにはシャー
プな立上りが要求されるのでΔVRが所定値以上か否かを
判別する。

このようなデータ分析を、T0時からiR＝10μＡとなるT3
時まで各測定点毎に行ない、ΔVRが所定値以上となる測
定点が１ヶ所でも検出された場合には、ダイオードは不
良品と判別される。これが逆方向ソフト波形テストであ
る。また、同様の逆方向ソフト波形テストが、２回目の
PRV波形測定（10）によってT11時かたT14時までの間で
得られる各測定値についても行なわれる。

（Ｂ）．逆方向ドリフトテスト第３図において、（1a）は１回目のPRV波形測定（１）
によって得られたT0時からT4時までの逆方向電圧−逆方
向電流波形であり、（10a）は２回目のPRV波形測定（1
0）によって得られたT11時からT15時までの逆方向電圧
−逆方向電流波形である。

T0時からT4時までの間でiRが1.25μＡ上昇する毎に測定
された逆方向電圧（VR）の各測定値と、T11時からT15時
までの間で同様に測定された逆方向電圧（VR）の各測定
値とを各測定時ごとに比較し、VRの変化量ΔVRが所定値
以上となる測定点が１ヶ所でも検出された場合には、ダ
イオードは不良品として判別される。これが逆方向ドリ
フトテストである。ここで重要なことは、逆方向耐電圧
波形の測定の１回目と２回目との間に少なくとも１回目
の順方向電圧降下波形の測定を行なうことである。この
順番にすることによって、例えば半導体チップとリード
線とのはんだ接続が不完全な半導体装置は１回目のFDV
波形測定（１）の電流によって半導体チップの接合部温
度が上昇するため、２回目のPRV波形測定（10）によっ
てダイオードは規定のΔVR値以上になり不良品として選
別される。

また、半導体チップのPN接合部界面近辺の表面処理が不
完全であったりすると、逆方向についでの不安定性に起
因してPRV波形が変化し、表面処理の不完全な不良品を
選別することができる。

（Ｃ）．逆方向ループテスト第４図において、（1b）は１回目のPRV波形測定（１）
によって得られたT4時からT5時までの逆方向電圧−逆方
向電流波形であり、（1C）はT5時からT6時までの逆方向
電圧−逆方向電流波形である。

第４図に示すように、ダイオードがループ波形を示す特
性を持っている場合に、T4時からT5時までの間でiRが6.
25μＡ上昇する毎に測定された逆方向電圧（VR）の各測
定値と、T5時からT6時までの間でiRが6.25μＡ下降する
毎に測定された逆方向電圧（VR）の各測定値とを各測定
時ごとに比較し、VRの変化量ΔVRが所定値以上となる測
定点が１ヶ所でも検出された場合には、ダイオードは不
良品として判別される。これが逆方向ループトテストで
ある。また、同様の逆方向ループトテストが、２回目の
PRV波形測定（10）によってT15時からT17時までの間で
得られる各測定値についても行なわれる。

（Ｄ）．逆方向耐圧分類第１図において、iR＝1.25μＡとなるT2時およびT13時
の逆方向電圧（VR）をそれぞれダイオードのPRVとし、V
R＜100Vの場合にはダイオードは不良品とされ、100≦VR
＜200V,200V≦VR＜400V,400V≦VR＜600V,…の場合に
は、ダイオードはそれぞれ（G1），（G2），（G4），…
に分類される。これが逆方向耐圧分類である。

（Ｅ）．順方向ドリフトテスト第５図において、（2a）は１回目のFDV波形測定（２）
によって得られた順方向電圧−逆方向電圧波形であり、
（20a）は２回目のFDV波形測定（20）によって得られた
順方向電流−順方向電圧波形である。

１回目のFDV波形測定（２）において、T7時からT8時ま
での間でiFが0.1875A上昇する毎に測定された順方向電
圧降下値（VF）の各測定値と、２回目のFDV波形測定（2
0）において、T9時からT10時までの間で同様に測定され
た順方向電圧降下値（VF）の各測定値とを各測定時ごと
に比較し、VFの変化量ΔVFが所定値以上となる測定点が
１ヶ所でも検出された場合には、ダイオードは不良品と
して判別される。これが逆方向ドリフトテストである。

（Ｆ）．順方向フラつきテスト第６図において、（2b）は１回目のFDV波形測定（２）
によって得られた順方向電圧−逆方向電圧波形であり、
該波形（2b）にはフラつき部（2c）が含まれている。こ
のようなフラつき部（2c）を有する前記波形（2b）を示
すダイオードは不良品として判別される。

該フラつき部（2c）を検出するのが順方向フラつきテス
トである。

第６図において、iF（ａ）〜iF（ｆ）は、iFが0.1875A
ずつ上昇した各測定点の順方向電流値を示しており、VF
（ａ）〜VF（ｆ）は、各if（ａ）〜if（ｆ）に対応した
測定点での順方向電圧降下の測定値を示している。

ダイオードが良品であれば、VF（ａ）＜VF（ｂ）…＜VF
（ｆ）となる。しかし、第６図に示す前記波形（2b）で
は、VF（ａ）＜VF（ｂ）＞VF（ｃ）＜VF（ｄ）＞VF
（ｅ）＜VF（ｆ）となる。

すなわち、隣接する各測定点の大小関係を順次比較して
いき、順方向電流−順方向電圧波形（2b）全体にわたっ
てVF（ａ）＜VF（ｂ）…＜VF（ｆ）となる特性が得られ
た場合には良品と判別される。

なお、図示を省略したが、波形が途中で急激に変化した
場合でもΔVFの変化率によって不良品が選別される。

同様の順方向フラつきテストが、２回目のFDV波形測定
（20）によって得られた順方向電流−順方向電圧波形に
ついても行なわれる。

（Ｇ）．順方向電圧分類第５図に示すように、例えば波形2aの順方向電流if
（１）をダイオードに流した時の順方向電圧降下VF
（１）が、0.6V＜VF（１）＜0.9Vの範囲内にある場合に
は、ダイオードを良品として判別する。これが順方向電
圧分類である。

（Ｈ）．逆方向ショートテスト２回目のFRV波形測定（10）において、T17時からT18時
まで逆方向電圧（VR）を印加して、ダイオードがショー
トしていないかどうか最終チェックする。仮りに、ダイ
オードがショートしている場合には、VRが零ボルトにな
るとともに、逆方向電流（iR）が測定器の保護抵抗によ
って限流され、数Ａ流れるので、このようなVRおよびiR
を検出した場合には、ダイオードが不良品として判別さ
れる。これが逆方向ショートテストである。

次に、上記測定方法に使用される測定装置（３）を第７
図に基づいて説明する。

第７図に示すように、測定装置（３）は、CPU（30）
と、インターフェース（31）と、電流設定用のD/Aコン
バーター（32）と、逆方向定電流アンプ（33）と、順方
向定電流アンプ（34）と、被測定ダイオード（４）がセ
ットされる測定端子（35）と、サンプル抵抗（36）と、
D/Aコンバーター（37）と、インターフェース（38），
（39）とから成っている。

測定装置（３）によって１回目のPRV波形測定（１）を
行なう場合には、CPU（30）が予めプログラムされた手
順で動作し、CPU（30）の動作がインターフェース（3
1）を介して電流設定用のD/Aコンバーター（32）に伝達
され、該コンバーター（32）の動作によって逆方向定電
流アンプ（33）は、予めプログラムされた逆方向電流値
（例えばiR＝0.625μＡ）になるまで逆方向電圧（VR）
を被測定ダイオード（４）に印加する。該ダイオード
（４）の逆方向電流がサンプル抵抗（36）に流れ、（3
a）点の電圧を前記アンプ（33）にフィードバックす
る。一方、iRが0.625μＡになったときの逆方向電圧値
（VR）が、A/Dコンバーター（37），インターフェース
（31）を介してCPU（30）に送られ、記憶される。

このような逆方向電圧値（VR）の測定および記憶動作は
CPU（30）によって制御され、第１図において、T0時〜T
3時の間ではiRが0.625μＡ上昇する毎に、T3時〜T4時の
間ではiRが1.25μＡ上昇する毎に、T4時〜T5時の間では
iRが6.25μＡ上昇する毎に、T5時〜T6時の間ではiRが6.
25μＡ下降する毎にそれぞれ行なわれる。このようにし
て、第１図に示す１回目のPRV波形測定（１）が、測定
装置（３）によって成される。同様にして、第１図に示
す２回目のPRV波形測定（10）が測定装置（３）によっ
て成される。

次に、測定装置（３）によって１回目のFDV波形測定
（２）を行なう場合には、CPU（30）が予めプログラム
された手順で動作し、CPU（30）の動作がインターフェ
ース（31）を介して電流設定用のD/Aコンバーター（3
2）に伝達され、該コンバーター（32）の動作によって
順方向定電流アンプ（34）は、予めプログラムされた順
方向電流（例えば、if＝0.1875A）を被測定ダイオード
（４）に流す。該ダイオード（４）に所定の電流が流れ
たか否かをサンプル抵抗（36）で検出し、（3a）点の電
位を前記アンプ（34）にフィードバックしている。一
方、0.1875Aの順方向電流が流れたときの前記ダイオー
ド（４）の順方向電圧降下値（VF）は、測定端子（35）
により検出れ、A/Dコンバーター（37）、インターフェ
ース（31）を介してCPU（30）に送られ、記憶される。

このような順方向電圧降下値（VF）の測定および記憶動
作はCPU（30）によって制御され、第１図において、T7
時〜T8時の間で、順方向電流（if）が0.1875A上昇する
毎にそれぞれ行なわれる。このようにして、第１図に示
す１回目のFDV波形測定（２）が測定装置（３）によっ
て成される。同様にして、第１図に示す２回目のFDV波
形測定（20）が測定装置（３）によって成される。

そして、CPU（30）内に記憶された多数の逆方向電圧値
（VR）および多数の順方向電圧降下値（VF）がCPU（3
0）内でデータ解析され、上記各種のテスト（Ａ）〜
（Ｈ）のための演算がCPU（30）内で行なわれる。

そして、被測定ダイオード（４）の良品あるいは不良品
を判別した信号および分類信号がCPU（30）からインタ
ーフェース（38）に出力される。

測定条件の設定は、測定装置のパネルがインターフェー
ス（38）を経由しCPU（30）に入力される。

なお、ダイオードの測定シーケンスは、第１図に示す順
序，回数に限定される必要はなく、要は、PRV波形測定
とFDV波形測定とが、少なくともそれぞれ２回ずつ含ま
れてかつ、PRV波形測定の１回目と、２回目の間に、少
なくとも１回目のFDV波形測定が入っていればよい。

（発明の効果）本発明に係る半導体装置の特性測定方法によれば、半導
体装置の逆方向耐電圧波形の測定と、半導体装置の順方
向電圧降下波形の測定とを、少なくともそれぞれ２回ず
つ行ない、かつ測定された前記逆方向耐電圧波形の各々
を比較するとともに、測定された前記順方向電圧降下波
形の各々を比較しているので、半導体装置の逆方向耐電
圧（PRV）波形の変化、例えば逆方向ドリフト波形、ル
ープ波形等の異常を呈する不良品、および半導体装置の
順方向電圧降下（FDV）波形の変化、例えば順方向ドリ
フト波形、FDV波形のフラつき等を呈する不良品を高速
に検出でき、さらには、１回目の測定後に特性が変化し
てしまうような不良品を２回目の測定で確実に検出でき
る。さらに、半導体チップとリード線とのはんだ接続が
不完全な半導体装置などの選別や、半導体チップのPN接
合部近辺の表面安定化処理が不完全なものまで不良品と
して選別することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の一実施例を示しており、第１
図は測定シーケンスを示す波形図、第２図は、逆方向ソ
フト波形テストを説明するための波形図、第３図は、逆
方向ドリフトテストを説明するための波形図、第４図は
逆方向ループテストをするための波形図、第５図は順方
向ドリフトテストを説明するための波形図、第６図は、
順方向フラつきテストを説明するための波形図、第７図
は、一実施例に係る測定方法に使用される測定装置を示
す概略回路図、第８図は従来の測定方法を示す波形図で
ある。（１）……１回目の逆方向耐電圧波形測定（２）……１回目の順方向電圧降下波形測定（10）……２回目の逆方向耐電圧波形測定（20）……２回目の順方向電圧降下波形測定

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭54−127286（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−132086（ＪＰ，Ａ) 特公昭57−34506（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】順方向および逆方向に電流を流して行なう
半導体装置の特性測定方法において、前記半導体装置の逆方向耐電圧波形の測定と、該半導体
装置の順方向電圧降下波形の測定とを、少なくともそれ
ぞれ２回ずつ行ない、逆方向耐電圧波形の測定の１回目と２回目との間に少な
くとも１回目の順方向電圧降下波形の測定を行ない、かつ、測定された前記逆方向電圧波形の各々を比較する
とともに、測定された前記順方向電圧降下波形の各々を
比較して、前記半導体装置の特性を判別することを特徴
とする半導体装置の特性測定方法。