| 【発明の名称】 |
パワーデバイス試験装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】池ケ谷 剛彦
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| 【要約】 |
【課題】本発明は、微弱電界から高電界までの電界がパワーデバイスの動作特性及び特性劣化に及ぼす影響を等価的に定量評価し、またパワーデバイスが破壊に至る電界耐量を試験することを目的とする。
【解決手段】電界発生手段２，８，９から発生した電界をパワーデバイスＤＵＴに照射し、電界がパワーデバイスＤＵＴの動作に及ぼす影響、電界による特性劣化あるいは電界によりパワーデバイスＤＵＴが破壊に至る電界耐量を試験することを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 任意強度の電界を発生する電界発生手段を有し、この電界発生手段から発生した電界を、ＩＧＢＴ，ＩＥＧＴ，ＭＯＳＦＥＴ，ＧＴＯを含むパワーデバイスに照射し、電界が前記パワーデバイスの動作に及ぼす影響、電界による前記パワーデバイスの絶縁耐圧の低下、漏れ電流の増大等の特性劣化あるいは電界により前記パワーデバイスが破壊に至る電界に対する耐量を試験することを特徴とするパワーデバイス試験装置。
【請求項２】 前記電界発生手段は、帯電した電荷量に応じた強度の電界を前記パワーデバイスに照射する帯電球と、この帯電球に近接して設置され供給された電荷量に応じた電荷を当該帯電球に誘起させる電荷供給電極と、この電荷供給電極に所定の電圧を印加することで電荷を供給する電荷供給回路とで構成し、前記パワーデバイスに所定強度の電界を照射して、前記パワーデバイスの電界による影響を定量評価することを特徴とする請求項１記載のパワーデバイス試験装置。
【請求項３】 前記電荷供給回路の電源極性を切替えることにより、前記帯電球に正又は負の電荷を誘起させることを特徴とする請求項２記載のパワーデバイス試験装置。
【請求項４】 前記帯電球をパワーデバイス又はパワーデバイスチップの表面に対して垂直方向に移動可能に構成し、この帯電球の移動により前記パワーデバイスに照射する電界を所定強度に設定して当該パワーデバイスの電界による影響を定量評価することを特徴とする請求項２記載のパワーデバイス試験装置。
【請求項５】 前記電荷供給回路と前記電荷供給電極を接続するためオンして当該電荷供給電極に電荷を供給し、この電荷で前記帯電球を帯電後に、前記電荷供給回路と前記電荷供給電極を絶縁・遮断するためオフする第１のスイッチと、前記帯電球に帯電した電荷のうち、負電荷又は正電荷を大地に放電して前記帯電球を正又は負に帯電させるためオン・オフする第２のスイッチとを有することを特徴とする請求項２記載のパワーデバイス試験装置。
【請求項６】 前記帯電球及び電荷供給電極を囲む静電シールド球とこの静電シールド球に設けた電界放射口とを付加し、前記帯電球の電荷による電界を等価的に細いビーム状として前記パワーデバイスチップの任意の一部分に照射することを特徴とする請求項２記載のパワーデバイス試験装置。
【請求項７】 前記パワーデバイスチップ表面の狭い範囲の一部分に前記帯電球の電荷による電界を略垂直に照射し、電界が前記パワーデバイスの動作特性に最も影響を及ぼす箇所を定量的に評価することを特徴とする請求項６記載のパワーデバイス試験装置。
【請求項８】 前記パワーデバイスを搭載して位置調整する位置調整用Ｘ−Ｙテーブルを備え、この位置調整用Ｘ−Ｙテーブルにより前記パワーデバイスを位置調整することで、電界を略垂直に照射する前記パワーデバイスの狭い範囲の一部分を、前記電界放射口の真下の位置に移動させることを特徴とする請求項７記載のパワーデバイス試験装置。
【請求項９】 前記電界発生手段は、前記パワーデバイスの表面積に対して十分大きな面積を有する可動平行平板電極と固定平行平板電極の電極対と、この電極対に所定の電圧を印加する電界発生回路とで構成し、前記パワーデバイスに対して一様な平等電界を照射することを特徴とする請求項１記載のパワーデバイス試験装置。
【請求項１０】 前記パワーデバイスの表面に対する前記可動平行平板電極と固定平行平板電極の傾きを同時に所定の角度に設定する角度制御部を備え、この角度制御部により前記パワーデバイスの表面に対する前記電極対による平等電界の入射角度を所定の角度に設定し、前記パワーデバイスの表面に対する前記平等電界の入射角度が動作に及ぼす影響を試験することを特徴とする請求項９記載のパワーデバイス試験装置。
【請求項１１】 前記可動平行平板電極と固定平行平板電極間の距離を可変して前記パワーデバイスに照射する平等電界の強度を所定強度に設定する電極距離制御部を備え、この電極距離制御部により設定された所定強度の平等電界を前記パワーデバイスの表面に対して垂直方向に照射するとともに、前記電界発生回路から前記電極対に印加する電圧の極性を切替えて前記パワーデバイスに照射する前記平等電界の方向を反転可能としてなることを特徴とする請求項９記載のパワーデバイス試験装置。
【請求項１２】 装置筐体に、外部からの電界あるいは磁気の影響を抑止する静電シールド及び磁気シールドを施し、外部からの電界あるいは磁気の影響を受けずに、前記パワーデバイスの電界に対する動作特性試験あるいは電界耐量試験を可能としてなることを特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載のパワーデバイス試験装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力用機器等に使用されるパワーデバイスの動作特性あるいは特性劣化に対し、電界の及ぼす影響を定量的に評価するためのパワーデバイス試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来は、産業用の電力用機器等の分野に使用されるパワーデバイスが、外来電界の影響によると見られる動作特性異常、絶縁耐圧の低下、漏れ電流の増加等の特性劣化を定量的に評価するための任意の大きさの電界と、この電界の入射角度を任意に設定できる機能及び電界（電気力線）を細いビーム状に制御できる電界発生機能等を持ったパワーデバイス試験装置は無かった。このため、電界がパワーデバイスの動作に及ぼす影響の定量評価あるいはパワーデバイスチップ表面の任意の一部分に電界を照射し、パワーデバイスチップ上の任意の点に対する電界の影響を定量的に評価すること等ができなかった。また、パワーデバイスのモールド樹脂が吸湿した水分等により、パワーデバイスチップの保護膜表面に正あるいは負電荷を持ったイオン（Ｎａ+ ，Ｃｌ- 等）が誘起され、その直下のシリコン（Ｓｉ）表面に反対の電荷を持ったイオンが引き寄せられる結果、電界が強まり、あるいは弱まることによりＳｉ内部の空乏層が伸びるあるいは縮まることで、コレクタ・エミッタ間のリーク電流の増加あるいは絶縁耐圧の低下等を引き起こすと言われているが、吸湿により誘起されたこれらの正又は負イオンの影響を定量的に評価できる装置は無かった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来は、電力用機器等に使用されるパワーデバイスの動作特性に及ぼす外来電界等の電界の影響を定量的に評価することができなかった。また、パワーデバイスのモールド樹脂が吸湿した水分により、パワーデバイスチップの保護膜表面に誘起される微弱な正あるいは負電荷を持ったイオン（Ｎａ+ ，Ｃｌ- 等）の影響を等価的、定量的に評価し、これらのイオンとパワーデバイスのコレクタ・エミッタ間の絶縁耐圧の低下、リーク電流の増加等の特性劣化との因果関係と特性劣化の原因究明を行う等のことができなかった。
【０００４】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、微弱な電荷のイオン等により微弱電界から外来電界等の高電界までの電界がパワーデバイスの動作特性及び特性劣化に及ぼす影響を等価的に定量評価することができ、パワーデバイスが破壊に至る電界耐量を試験することができ、またパワーデバイスの動作特性あるいは特性劣化と陽イオンや陰イオンとの因果関係の解明や、特性劣化の原因を等価的に究明することができるパワーデバイス試験装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、任意強度の電界を発生する電界発生手段を有し、この電界発生手段から発生した電界を、ＩＧＢＴ，ＩＥＧＴ，ＭＯＳＦＥＴ，ＧＴＯを含むパワーデバイスに照射し、電界が前記パワーデバイスの動作に及ぼす影響、電界による前記パワーデバイスの絶縁耐圧の低下、漏れ電流の増大等の特性劣化あるいは電界により前記パワーデバイスが破壊に至る電界に対する耐量を試験することを要旨とする。この構成により、電界発生手段から任意強度の電界をパワーデバイスに照射することで、微弱な電荷のイオン等による微弱電界から外来電界等の高電界までの電界がパワーデバイスの動作特性及び特性劣化に及ぼす影響を等価的に定量評価することが可能となり、またパワーデバイスが破壊に至る電界耐量を試験することが可能となる。
【０００６】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載のパワーデバイス試験装置において、前記電界発生手段は、帯電した電荷量に応じた強度の電界を前記パワーデバイスに照射する帯電球と、この帯電球に近接して設置され供給された電荷量に応じた電荷を当該帯電球に誘起させる電荷供給電極と、この電荷供給電極に所定の電圧を印加することで電荷を供給する電荷供給回路とで構成し、前記パワーデバイスに所定強度の電界を照射して、前記パワーデバイスの電界による影響を定量評価することを要旨とする。この構成により、帯電球、電荷供給電極及び電荷供給回路を用いることで、吸湿によりパワーデバイスチップの保護膜表面等に誘起されるイオン等の電荷による微弱な電界と等価な微弱電界を発生させることができ、パワーデバイスの微弱電界による影響を適切に定量評価することが可能となる。
【０００７】請求項３記載の発明は、上記請求項２記載のパワーデバイス試験装置において、前記電荷供給回路の電源極性を切替えることにより、前記帯電球に正又は負の電荷を誘起させることを要旨とする。この構成により、パワーデバイスチップの保護膜表面等に誘起されるイオンには、陽イオン（Ｎａ+ ）や陰イオン（Ｃｌ-）がある。パワーデバイスの動作特性あるいは特性劣化と陽イオンや陰イオンとの因果関係の解明や、特性劣化の原因を等価的に究明することが可能となる。
【０００８】請求項４記載の発明は、上記請求項２記載のパワーデバイス試験装置において、前記帯電球をパワーデバイス又はパワーデバイスチップの表面に対して垂直方向に移動可能に構成し、この帯電球の移動により前記パワーデバイスに照射する電界を所定強度に設定して当該パワーデバイスの電界による影響を定量評価することを要旨とする。この構成により、パワーデバイスに照射する各電界の強度において、動作特性データや漏れ電流等の特性劣化データを取得することで、微弱電界がパワーデバイスの動作特性及び特性劣化に及ぼす影響を等価的に定量評価することが可能となる。
【０００９】請求項５記載の発明は、上記請求項２記載のパワーデバイス試験装置において、前記電荷供給回路と前記電荷供給電極を接続するためオンして当該電荷供給電極に電荷を供給し、この電荷で前記帯電球を帯電後に、前記電荷供給回路と前記電荷供給電極を絶縁・遮断するためオフする第１のスイッチと、前記帯電球に帯電した電荷のうち、負電荷又は正電荷を大地に放電して前記帯電球を正又は負に帯電させるためオン・オフする第２のスイッチとを有することを要旨とする。この構成により、第１のスイッチをオンすることで、電荷供給電極に近い帯電球の一端側に電荷供給電極とは異種の電荷、例えば正電荷が誘起される。この状態で第２のスイッチをオンすることで、帯電球の他端側に誘起されている電荷供給電極と同種の電荷、例えば負電荷が大地に放電される。これにより、帯電球は、例えば正電荷のみが帯電された状態となり、パワーデバイスの動作特性あるいは特性劣化と陽イオンや陰イオンとの因果関係の解明や、特性劣化の原因を適切に究明することが可能となる。
【００１０】請求項６記載の発明は、上記請求項２記載のパワーデバイス試験装置において、前記帯電球及び電荷供給電極を囲む静電シールド球とこの静電シールド球に設けた電界放射口とを付加し、前記帯電球の電荷による電界を等価的に細いビーム状として前記パワーデバイスチップの任意の一部分に照射することを要旨とする。この構成により、チップ上の任意の点に対する微弱電界の影響を定量的に評価することが可能となり、イオン等の電荷による微弱電界がパワーデバイスの動作特性あるいは特性劣化に及ぼす影響度が最も大きいチップ上の位置の特定が可能となる。
【００１１】請求項７記載の発明は、上記請求項６記載のパワーデバイス試験装置において、前記パワーデバイスチップ表面の狭い範囲の一部分に前記帯電球の電荷による電界を略垂直に照射し、電界が前記パワーデバイスの動作特性に最も影響を及ぼす箇所を定量的に評価することを要旨とする。この構成により、チップ上のごく狭い範囲の一部分に対する微弱電界の影響を定量的に評価することが可能となり、微弱電界がパワーデバイスの動作特性あるいは特性劣化に及ぼす影響度が最も大きい箇所の特定が可能となる。
【００１２】請求項８記載の発明は、上記請求項７記載のパワーデバイス試験装置において、前記パワーデバイスを搭載して位置調整する位置調整用Ｘ−Ｙテーブルを備え、この位置調整用Ｘ−Ｙテーブルにより前記パワーデバイスを位置調整することで、電界を略垂直に照射する前記パワーデバイスの狭い範囲の一部分を、前記電界放射口の真下の位置に移動させることを要旨とする。この構成により、一層確実にチップ上のごく狭い範囲の一部分に対する微弱電界の影響を定量的に評価することが可能となる。
【００１３】請求項９記載の発明は、上記請求項１記載のパワーデバイス試験装置において、前記電界発生手段は、前記パワーデバイスの表面積に対して十分大きな面積を有する可動平行平板電極と固定平行平板電極の電極対と、この電極対に所定の電圧を印加する電界発生回路とで構成し、前記パワーデバイスに対して一様な平等電界を照射することを要旨とする。この構成により、可動平行平板電極と固定平行平板電極の電極対を用いることで、外来電界等の比較的高電界下において、電界がパワーデバイスの動作特性及び特性劣化に及ぼす影響を等価的に定量評価することが可能となり、またパワーデバイスが破壊に至る電界耐量を試験することが可能となる。
【００１４】請求項１０記載の発明は、上記請求項９記載のパワーデバイス試験装置において、前記パワーデバイスの表面に対する前記可動平行平板電極と固定平行平板電極の傾きを同時に所定の角度に設定する角度制御部を備え、この角度制御部により前記パワーデバイスの表面に対する前記電極対による平等電界の入射角度を所定の角度に設定し、前記パワーデバイスの表面に対する前記平等電界の入射角度が動作に及ぼす影響を試験することを要旨とする。この構成により、パワーデバイスへの比較的高電界の電界入射角度がパワーデバイスの動作特性及び特性劣化に影響を及ぼす度合いの定量評価が可能となる。
【００１５】請求項１１記載の発明は、上記請求項９記載のパワーデバイス試験装置において、前記可動平行平板電極と固定平行平板電極間の距離を可変して前記パワーデバイスに照射する平等電界の強度を所定強度に設定する電極距離制御部を備え、この電極距離制御部により設定された所定強度の平等電界を前記パワーデバイスの表面に対して垂直方向に照射するとともに、前記電界発生回路から前記電極対に印加する電圧の極性を切替えて前記パワーデバイスに照射する前記平等電界の方向を反転可能としてなることを要旨とする。この構成により、高電界下における各電界強度及び電界の方向において、パワーデバイスの動作特性データや漏れ電流等の特性劣化データを取得することで、高電界及びその電界方向がパワーデバイスの動作特性及び特性劣化に及ぼす影響を等価的に定量評価することが可能となる。
【００１６】請求項１２記載の発明は、上記請求項１乃至１１の何れかに記載のパワーデバイス試験装置において、装置筐体に、外部からの電界あるいは磁気の影響を抑止する静電シールド及び磁気シールドを施し、外部からの電界あるいは磁気の影響を受けずに、前記パワーデバイスの電界に対する動作特性試験あるいは電界耐量試験を可能としてなることを要旨とする。この構成により、外部からの電界あるいは磁気の影響を受けることなく、微弱電界から高電界までの電界がパワーデバイスの動作特性及び特性劣化に及ぼす影響を等価的に精度良く定量評価することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】図１は、本発明の第１の実施の形態を示す図である。同図において、ＤＵＴは被試験体としてのパワーデバイスであり、パワーデバイスＤＵＴには、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor），ＩＥＧＴ(Injection Enhancement Gate Transistor），ＭＯＳＦＥＴ，ＧＴＯ（Gate Turn-off サイリスタ）等が含まれる。パワーデバイスＤＵＴは、位置調整用Ｘ−Ｙテーブル７に搭載され、この位置調整用Ｘ−Ｙテーブル７がＸ−Ｙ位置制御回路３で駆動制御されて水平方向の位置調整が行われるようになっている。そして、このパワーデバイスＤＵＴに電界を照射するための電界発生手段としての電界発生回路が、帯電球９、電荷供給電極１０、電荷供給回路・ＳＷ制御回路２（以下、単に電荷供給回路又はＳＷ制御回路と言うときも符号２を用いる）、電荷供給と帯電球切り離し用の第１のスイッチＳ1 及び電荷放電用の第２のスイッチＳ2 により構成されている。帯電球９が帯電した電荷に応じた大きさの電界がパワーデバイスＤＵＴに照射されるようになっている。帯電球９は絶縁支柱８を介して垂直方向移動機構Ｚに接続されており、この垂直方向移動機構Ｚが電極距離制御回路１で駆動制御されて帯電球９とパワーデバイスＤＵＴ間の距離が可変されるようになっている。４はパワーデバイス試験回路・制御回路、５はパワーデバイス特性測定・制御回路、６は装置筐体であり、装置筐体６は、試験の際に外部からの電界あるいは磁気の影響を抑止するための静電・磁気シールドが施されている。帯電球９は、電荷供給回路２から電荷供給電極１０に印加された電荷により帯電されるが、帯電電荷量はそれ程大きくはない。したがって、図１の帯電球９を用いた場合は、微弱な電荷を持ったイオン等による電界がパワーデバイスＤＵＴの動作特性に及ぼす影響が等価的に定量評価される。強電界下において、電界がパワーデバイスの動作特性に及ぼす影響を定量評価する場合は、後述する図３に示す平行平板電極を用いた回路により行う。
【００１９】帯電球９を用いた場合のパワーデバイスＤＵＴに対する電界の大きさ（電界強度・Ｅ（Ｖ／ｍ））は、帯電球９の電荷量をＱクーロン（Ｃ）、帯電球９とパワーデバイスＤＵＴとの距離をｒ（ｍ）、真空中の誘電率をε0 （＝８．８５５×１０-12 （Ｆ／ｍ））とすると、クーロンの法則により、次式で表される。
【００２０】
Ｅ＝Ｑ／４πε0 ｒ2 （Ｖ／ｍ） …（１）
次に、帯電球９に電荷を帯電させる原理を説明する。帯電球９を正又は負に帯電させる方法と手順は、まず、ＳＷ制御回路２により第１のスイッチＳ1 をオンし、第２のスイッチＳ2 をオフする。次いで、電荷供給回路２の電荷供給電源の電圧を正又は負の所定の電圧に設定し、この所定の電圧を第１のスイッチＳ1 を通して電荷供給電極１０に印加する。これにより、電荷供給電極１０に近い帯電球９の一端側に、電荷供給電極１０とは異種の電荷が誘起される。この状態で、ＳＷ制御回路２により、第２のスイッチＳ2 をオンし、帯電球９の他端側を大地に接地する。これにより、電荷供給電極１０から遠い帯電球９の他端側に誘起されている電荷供給電極１０と同種の電荷が大地に放電される。放電後、ＳＷ制御回路２により、第２のスイッチＳ2 をオフし、引き続いて電荷供給回路２の電荷供給電源の電圧を徐々に０Ｖまで下げる。０Ｖになったら、第１のスイッチＳ1をオフし、電荷供給電極１０と電荷供給回路２間を遮断する。この一連の操作により、帯電球９は、電荷供給電極１０に供給された電荷と異種（反対）の電荷に帯電される。
【００２１】次に、帯電球９に帯電した電荷による電界を用いて、イオン等の微弱な電界がパワーデバイスＤＵＴの動作特性あるいは特性劣化（絶縁耐圧の低下、漏れ電流の増加等）に及ぼす影響を定量評価する方法について説明する。まず、帯電球９に帯電した電荷による電界の大きさを等価的に変化させ、所定の電界に設定するため、垂直方向移動機構Ｚにより、帯電球９とパワーデバイスＤＵＴの距離を順次変え、このときの各電界の強さにおいて、パワーデバイス試験回路・制御回路４とパワーデバイス特性測定・制御回路５により、種々の動作条件におけるパワーデバイスＤＵＴの動作特性データと絶縁耐圧や漏れ電流等の特性データを取得する。これらのデータから、吸湿によりパワーデバイスＤＵＴのチップの保護膜表面等に誘起されるイオン等の電荷による微弱な電界がパワーデバイスＤＵＴの動作特性や絶縁耐圧あるいは漏れ電流に及ぼす影響を等価的に定量評価する。また、イオンとの因果関係の解明や、絶縁耐圧劣化、漏れ電流増加等の特性劣化の原因を究明する。
【００２２】図２には、本発明の第２の実施の形態を示す。本実施の形態は、前記第１の実施の形態を示す図１の帯電球９の部分に、静電シールド球１１と等価的に電界を細いビーム状とする電界放射口１２を付加したものである。帯電球９への帯電方法、帯電した電荷による電界でイオン等の微弱な電界がパワーデバイスＤＵＴの動作特性あるいは特性劣化に及ぼす影響を定量評価する方法は、前記第１の実施の形態で示した方法と同様である。
【００２３】本実施の形態では、静電シールド球１１と電界放射口１２を付加したことにより、等価的に電界を細いビーム状とすることが可能なことから、特に電界放射口１２からの電界をパワーデバイスＤＵＴのチップ上の任意の一部分に照射可能である。また、細いビーム状の電界を照射するパワーデバイスＤＵＴのチップ上の任意の一部分は、位置調整用Ｘ−Ｙテーブル７により電界放射口１２の真下の位置に移動させることが可能である。これにより、チップ表面上の任意の点に対する電界の影響を定量的に評価することが可能となり、イオン等の電荷による微弱な電界がパワーデバイスＤＵＴの動作特性あるいは特性劣化に及ぼす影響度が最も大きいチップ上の位置の特定が可能となる。
【００２４】図３には、本発明の第３の実施の形態を示す。本実施の形態では、電界発生手段として、可動平行平板電極１４、固定平行平板電極１５の２枚の電極対及び電界発生回路・回転角度制御回路１３を用いることにより、任意の大きさの平等電界を得ることができ、且つ電界の極性を反転することができ、さらにパワーデバイスＤＵＴの表面に対して電界の入射角度を任意に設定することができて、外来電界等の比較的高電界下において電界がパワーデバイスＤＵＴの動作特性あるいは特性劣化に及ぼす影響を定量的に評価することができる。
【００２５】図３に示した回路構成においては、可動平行平板電極１４、固定平行平板電極１５及び電界発生回路と回転角度制御回路１３により、微少電界から高電界までの電界が、パワーデバイスＤＵＴの動作特性及び特性劣化に及ぼす影響の定量評価及び電界によりパワーデバイスＤＵＴが動作不良に至る限界、あるいは絶縁耐圧の低下あるいは漏れ電流の異常増加等の特性劣化により、パワーデバイスＤＵＴが破壊に至る限界までの電界耐量試験が可能である。また、パワーデバイスＤＵＴへの電界入射角度と電界の方向がパワーデバイスＤＵＴの動作特性あるいは特性劣化等に影響を及ぼす度合いの定量評価が可能である。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、任意強度の電界を発生する電界発生手段を有し、この電界発生手段から発生した電界を、パワーデバイスに照射し、電界が前記パワーデバイスの動作に及ぼす影響、電界による前記パワーデバイスの絶縁耐圧の低下、漏れ電流の増大等の特性劣化あるいは電界により前記パワーデバイスが破壊に至る電界に対する耐量を試験するようにしたため、微弱な電荷のイオン等による微弱電界から外来電界等の高電界までの電界がパワーデバイスの動作特性及び特性劣化に及ぼす影響を等価的に定量評価することができ、またパワーデバイスが破壊に至る電界耐量を試験することができる。
【００２７】請求項２記載の発明によれば、前記電界発生手段は、帯電した電荷量に応じた強度の電界を前記パワーデバイスに照射する帯電球と、この帯電球に近接して設置され供給された電荷量に応じた電荷を当該帯電球に誘起させる電荷供給電極と、この電荷供給電極に所定の電圧を印加することで電荷を供給する電荷供給回路とで構成し、前記パワーデバイスに所定強度の電界を照射して、前記パワーデバイスの電界による影響を定量評価するようにしたため、吸湿によりパワーデバイスチップの保護膜表面等に誘起されるイオン等の電荷による微弱な電界と等価な微弱電界を発生させることができ、パワーデバイスの微弱電界による影響を適切に定量評価することができる。
【００２８】請求項３記載の発明によれば、前記電荷供給回路の電源極性を切替えることにより、前記帯電球に正又は負の電荷を誘起させるようにしたため、パワーデバイスの動作特性あるいは特性劣化と陽イオンや陰イオンとの因果関係の解明や、特性劣化の原因を等価的に究明することができる。
【００２９】請求項４記載の発明によれば、前記帯電球をパワーデバイス又はパワーデバイスチップの表面に対して垂直方向に移動可能に構成し、この帯電球の移動により前記パワーデバイスに照射する電界を所定強度に設定して当該パワーデバイスの電界による影響を定量評価するようにしたため、パワーデバイスに照射する各電界の強度において、動作特性データや漏れ電流等の特性劣化データを取得することで、微弱電界がパワーデバイスの動作特性及び特性劣化に及ぼす影響を等価的に定量評価することができる。
【００３０】請求項５記載の発明によれば、前記電荷供給回路と前記電荷供給電極を接続するためオンして当該電荷供給電極に電荷を供給し、この電荷で前記帯電球を帯電後に、前記電荷供給回路と前記電荷供給電極を絶縁・遮断するためオフする第１のスイッチと、前記帯電球に帯電した電荷のうち、負電荷又は正電荷を大地に放電して前記帯電球を正又は負に帯電させるためオン・オフする第２のスイッチとを具備させたため、帯電球に正電荷又は負電荷のみを帯電させることができ、パワーデバイスの動作特性あるいは特性劣化と陽イオンや陰イオンとの因果関係の解明や、特性劣化の原因を適切に究明することができる。
【００３１】請求項６記載の発明によれば、前記帯電球及び電荷供給電極を囲む静電シールド球とこの静電シールド球に設けた電界放射口とを付加し、前記帯電球の電荷による電界を等価的に細いビーム状として前記パワーデバイスチップの任意の一部分に照射するようにしたため、微弱電界がパワーデバイスの動作特性あるいは特性劣化に及ぼす影響度が最も大きいチップ上の位置を特定することができる。
【００３２】請求項７記載の発明によれば、前記パワーデバイスチップ表面の狭い範囲の一部分に前記帯電球の電荷による電界を略垂直に照射し、電界が前記パワーデバイスの動作特性に最も影響を及ぼす箇所を定量的に評価するようにしたため、チップ上のごく狭い範囲の一部分に対する微弱電界の影響を定量的に評価することができ、微弱電界がパワーデバイスの動作特性あるいは特性劣化に及ぼす影響度が最も大きい箇所を特定することができる。
【００３３】請求項８記載の発明によれば、前記パワーデバイスを搭載して位置調整する位置調整用Ｘ−Ｙテーブルを備え、この位置調整用Ｘ−Ｙテーブルにより前記パワーデバイスを位置調整することで、電界を略垂直に照射する前記パワーデバイスの狭い範囲の一部分を、前記電界放射口の真下の位置に移動させるようにしたため、一層確実にチップ上のごく狭い範囲の一部分に対する微弱電界の影響を定量的に評価することができる。
【００３４】請求項９記載の発明によれば、前記電界発生手段は、前記パワーデバイスの表面積に対して十分大きな面積を有する可動平行平板電極と固定平行平板電極の電極対と、この電極対に所定の電圧を印加する電界発生回路とで構成し、前記パワーデバイスに対して一様な平等電界を照射するようにしたため、外来電界等の比較的高電界下において、電界がパワーデバイスの動作特性及び特性劣化に及ぼす影響を等価的に定量評価することができ、またパワーデバイスが破壊に至る電界耐量を試験することができる。
【００３５】請求項１０記載の発明によれば、前記パワーデバイスの表面に対する前記可動平行平板電極と固定平行平板電極の傾きを同時に所定の角度に設定する角度制御部を備え、この角度制御部により前記パワーデバイスの表面に対する前記電極対による平等電界の入射角度を所定の角度に設定し、前記パワーデバイスの表面に対する前記平等電界の入射角度が動作に及ぼす影響を試験するようにしたため、パワーデバイスへの比較的高電界の電界入射角度がパワーデバイスの動作特性及び特性劣化に影響を及ぼす度合いを定量評価することができる。
【００３６】請求項１１記載の発明によれば、前記可動平行平板電極と固定平行平板電極間の距離を可変して前記パワーデバイスに照射する平等電界の強度を所定強度に設定する電極距離制御部を備え、この電極距離制御部により設定された所定強度の平等電界を前記パワーデバイスの表面に対して垂直方向に照射するとともに、前記電界発生回路から前記電極対に印加する電圧の極性を切替えて前記パワーデバイスに照射する前記平等電界の方向を反転可能としたため、高電界下における各電界強度及び電界の方向において、パワーデバイスの動作特性データや漏れ電流等の特性劣化データを取得することで、高電界及びその電界方向がパワーデバイスの動作特性及び特性劣化に及ぼす影響を等価的に定量評価することができる。
【００３７】請求項１２記載の発明によれば、装置筐体に、外部からの電界あるいは磁気の影響を抑止する静電シールド及び磁気シールドを施し、外部からの電界あるいは磁気の影響を受けずに、前記パワーデバイスの電界に対する動作特性試験あるいは電界耐量試験を可能としたため、微弱電界から高電界までの電界がパワーデバイスの動作特性及び特性劣化に及ぼす影響を等価的に精度良く定量評価することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３０７８
【氏名又は名称】株式会社東芝
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| 【出願日】 |
平成１１年６月２９日（１９９９．６．２９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８３８０６
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和 （外７名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１３２０４（Ｐ２００１−１３２０４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１月１９日（２００１．１．１９） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１８４０１０ |
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