JP2001272434A - 半導体素子の試験方法およびその試験装置 - Google Patents

半導体素子の試験方法およびその試験装置

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JP2001272434A
JP2001272434A JP2000084335A JP2000084335A JP2001272434A JP 2001272434 A JP2001272434 A JP 2001272434A JP 2000084335 A JP2000084335 A JP 2000084335A JP 2000084335 A JP2000084335 A JP 2000084335A JP 2001272434 A JP2001272434 A JP 2001272434A
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semiconductor
thermal resistance
semiconductor element
reliability
semiconductor device
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Zenichiro Tabuchi
善一郎 田渕
Hiroto Osaki
裕人 大崎
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体素子の欠陥品を選別するスクリーニン
グにおいて、試験用治具や試験雰囲気を一定温度にして
も、半導体素子と試験用治具との間の熱抵抗が一定でな
い場合は、各半導体素子の通電によって発生する放熱量
が一定でないため、半導体素子の温度が異なり、スクリ
ーニング条件が一定にならないという問題があった。 【解決手段】 半導体素子を試験用治具に配置して熱抵
抗を測定した後に、熱抵抗の測定結果に基づいて、半導
体素子の接合部温度が一定になるような電力を半導体素
子に供給することで、半導体素子の接合部温度を一定範
囲内に維持して、熱抵抗のバラツキに左右されない安定
したスクリーニングを達成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の試験
方法及び試験装置に関し、特に半導体素子をスクリーニ
ングする際の接合部温度を一定に保つための試験方法お
よび試験装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体素子の欠陥品を選別するス
クリーニングは、図5に示すように、半導体素子を、実
装前のベアの状態や、基板に実装された状態で、試験用
治具に設置した後、半導体素子を加熱した状態で通電を
行いながら、所定時間放置することにより、半導体素子
の欠陥を加速劣化させる特性試験を実施した後、半導体
素子の品質検査が行われていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、スクリーニ
ングにおいて重要なことは、半導体素子の温度を一定に
加熱保持することであるが、従来の試験方法では試験用
治具や試験雰囲気を一定温度にしても半導体素子と試験
用治具との間の熱抵抗が一定でない場合は、各半導体素
子自身の通電による放熱量が一定でないため、半導体素
子の温度にバラツキを生じ、スクリーニング条件が一定
にならないという問題があった。また、半導体素子と試
験用治具との間の熱抵抗を小さくする方法として、特開
平6−194405号公報では、試験用電極にIn電極
を用いているが、この方法でも、半導体素子およびIn
電極の表面状態のバラツキや汚染などによって熱抵抗が
変動するために、半導体素子の温度が不安定となり、ス
クリーニング条件が異なってしまうという問題があっ
た。
【0004】本発明の目的は、半導体素子と試験用治具
との間の熱抵抗が異なっていても、半導体素子のスクリ
ーニング温度を一定にし、安定した半導体素子の検査を
可能にする半導体素子の試験方法およびその試験装置を
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】本発明では、スクリーニ
ング試験前に、複数の半導体素子と試験用治具との間の
熱抵抗値を熱抵抗測定装置により求め、熱抵抗の測定結
果に応じてスクリーニング時にそれぞれの半導体素子の
印加電力を供給することにより、半導体素子の接合部温
度を一定範囲内に保つことが可能になる。すなわち、半
導体素子の信頼性を評価する試験方法であって、半導体
素子の熱抵抗を測定した後に、熱抵抗の測定値に応じ
て、半導体素子の接合部温度が一定になるような電力を
半導体素子に供給して、半導体素子の信頼性を評価する
ことを特徴とする半導体素子の試験方法である。
【0006】このように、スクリーニング前にあらかじ
め、それぞれの半導体素子の熱抵抗値を求めておくこと
により、温度影響を受けることのないスクリーニングが
可能となり、高精度な検査を達成することができる。
【0007】また、半導体素子の信頼性を評価する試験
装置であって、熱抵抗の測定装置を具備し、熱抵抗の測
定装置により測定された熱抵抗値に応じて、半導体素子
の接合部温度が一定になるような電力を半導体素子を供
給して、半導体素子の信頼性を評価することを特徴とす
る半導体素子の試験装置である。
【0008】このように、熱抵抗の測定装置を具備した
スクリーニング装置を用いることにより、温度影響を受
けることのないスクリーニングが可能となり、高精度な
検査を達成することができる。
【0009】さらに、基板に実装された半導体素子の信
頼性を評価する試験方法であって、基板に実装された半
導体素子の熱抵抗を測定した後に、熱抵抗の測定結果に
応じて、基板に実装された半導体素子の接合部温度が一
定になるような電力を基板に実装された半導体素子に供
給して、基板に実装された半導体素子の信頼性を評価す
ることを特徴とする半導体素子の試験方法である。
【0010】このように、実装後の半導体素子の信頼性
評価においても、スクリーニング前にあらかじめ、それ
ぞれの半導体素子の熱抵抗値を求めておくことにより、
温度影響を受けることのないスクリーニングが可能とな
り、高精度な検査を達成することができる。
【0011】また、基板に実装された半導体素子の信頼
性を評価する試験装置であって、熱抵抗の測定装置を具
備し、基板に実装された半導体素子の熱抵抗を測定した
後に、熱抵抗の測定装置により測定された熱抵抗値に応
じて、基板に実装された半導体素子の接合部温度が一定
になるような電力を基板に実装された半導体素子に供給
して、基板に実装された半導体素子の信頼性を評価する
ことを特徴とする半導体素子の試験方法である。
【0012】このように、実装後の半導体素子の信頼性
評価においても、熱抵抗の測定装置を具備したスクリー
ニング装置を用いることにより、温度影響を受けること
のないスクリーニングが可能となり、高精度な検査を達
成することができる。
【0013】さらに、ウェハー状態で配列された複数の
半導体素子の信頼性を評価する試験方法であって、複数
の半導体素子の熱抵抗の測定を一括して行い、複数の半
導体素子それぞれの熱抵抗値に応じて、複数の半導体素
子の接合部温度が一定になるような電力を複数の半導体
素子に供給して、複数の半導体素子の信頼性を評価する
ことを特徴とする半導体素子の試験方法である。
【0014】このように、ウェハー状態で配列された複
数の半導体素子の信頼性を同時に評価する場合は、複数
の半導体素子それぞれの熱抵抗値に応じて、接合部温度
が一定になるような電力を複数の半導体素子に供給する
ことにより、温度影響を受けることのないスクリーニン
グが可能となり、ウェハー状態で配列された複数の半導
体素子の一括した高精度検査の達成が可能となる。
【0015】また、ウェハー状態で配列された複数の半
導体素子の信頼性を評価する試験装置であって、複数の
半導体素子の熱抵抗の測定を一括して行い、複数の半導
体素子それぞれの熱抵抗値に応じて、複数の半導体素子
の接合部温度が一定になるような電力を複数の半導体素
子に供給して、複数の半導体素子の信頼性を評価するこ
とを特徴とする半導体素子の試験装置。
【0016】このように、ウェハー状態で配列された複
数の半導体素子の信頼性を同時に評価する場合は、複数
の半導体素子それぞれの熱抵抗値に応じて、接合部温度
が一定になるような電力を複数の半導体素子に供給する
ことにより、温度影響を受けることのないスクリーニン
グが可能となり、ウェハー状態で配列された複数の半導
体素子の一括した高精度検査の達成が可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明における熱抵抗の測定は、
半導体素子のPNジャンクションの順方向電圧の温度特
性を利用した方法により求めることができる。ここで熱
抵抗と印加電力および接合部温度の関係は次式によって
求められることは良く知られている。
【0018】Tj=θja×P+Ta ここで、Tj=接合部温度, θja=熱抵抗, P=消費
電力,Ta=周囲温度である。
【0019】前記した計算式により、熱抵抗を算出し、
接合部温度を一定範囲内にするための電力を求めること
が可能である。
【0020】ここで、本発明の実施の形態について図面
を参照しつつ説明する。
【0021】図1は、本実施形態による半導体素子の試
験方法を示すフロー図である。
【0022】まず、半導体素子は試験用治具にセットさ
れた後に、半導体素子と接する試験用治具との間の熱抵
抗が測定される。次に、熱抵抗測定で得られた熱抵抗の
値と、設定温度と目標接合部温度との関係から、半導体
素子に印加すべき電力の値を算出する。続いて特性試験
の実行では、熱抵抗の測定から算出された電力を半導体
素子に印加することで半導体素子の接合部温度を一定範
囲内に保った状態での特性測定を実行する。このような
方法によって、特性試験中に接合部温度の変更が必要な
場合があっても、必要な電力は熱抵抗と接合部温度の関
係を表す計算式によって容易に算出できる。更に、一定
時間経過した後に、電力を印加した状態での半導体素子
の電気特性の変化から、半導体素子の接合部の温度を算
出し、算出した温度が一定範囲内にあることを確認しな
がら、半導体素子の信頼性評価を行うことができる。
【0023】図2は、本実施形態における半導体素子の
測定状態を示す斜視図であり、図3は、半導体素子と試
験装置の測定関係を示す概略回路図である。
【0024】図2に示すように、半導体素子1は、試験
用治具2に設置され、プローブ3により熱抵抗および半
導体素子1の特性が測定される。
【0025】また、図3に示すように、試験装置内に熱
抵抗測定部6を加えることで、熱抵抗の測定が可能とな
っている。試験装置4には、半導体装置の特性測定部5
と熱抵抗測定部6が内蔵され、両者は切換手段7によっ
て、半導体素子1に接続する回路へ断続される。すなわ
ち、切換手段7によって、半導体素子1と試験用治具2
との熱抵抗を測定するか、半導体素子1の特性を測定す
るかを、任意に選択することができる。また、熱抵抗測
定部6によって測定された半導体素子1の熱抵抗値は、
電力供給装置(図示せず)に電気信号として伝達され、
それぞれの半導体素子1に最適な供給電力が算出され
る。半導体素子1には、算出された最適供給電力が入力
されるので、複数の半導体素子1の温度影響を考慮する
必要はなくなる。
【0026】なお、半導体素子1が基板に実装された状
態でも、同様にして、基板に実装された半導体素子の熱
抵抗を測定した後に、熱抵抗の測定結果に応じて、基板
に実装された半導体素子の接合部温度が一定になるよう
な電力を基板に実装された半導体素子に供給して、基板
に実装された半導体素子の信頼性を評価することが可能
となる。
【0027】このように、実装後の半導体素子の信頼性
評価においても、スクリーニング前にあらかじめ、それ
ぞれの半導体素子の熱抵抗を求めておくことにより、温
度影響を受けることのないスクリーニングが可能とな
り、高精度な検査を達成することができる。
【0028】図4は、本発明の別の実施形態におけるウ
ェハー8に配列した半導体素子1の熱抵抗の測定状態を
示す測定部断面図である。
【0029】本実施形態において、複数の半導体素子1
が隣接して形成されているウェハー8の場合は、それぞ
れの半導体素子1にプローブ3を接触させることによっ
て、それぞれの半導体素子1で発生した熱は、各半導体
素子1に対応するプローブ3に伝達されるので、複数の
隣接した半導体素子1の隣接面では、熱の通過は無視で
きることになり、本実施形態における単独の半導体素子
を測定する場合と同様にして、一定温度範囲内における
スクリーニングが可能となる。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、複数の半導体素子と試
験用治具との間におけるそれぞれの熱抵抗にバラツキが
あっても、スクリーニング前に、あらかじめそれぞれの
半導体素子と試験用治具の接合部における熱抵抗を測定
する温度を一定範囲に保つことができるので、安定した
条件でのスクリーニングが可能となる。
【0031】また、半導体素子が基板に実装された後
に、半導体素子と試験用治具との間に熱抵抗のバラツキ
があっても、半導体素子の接合部の温度を一定範囲に保
つことができるので、極めて安定した条件でのスクリー
ニングが可能となる。
【0032】さらに、本発明によれば半導体素子がウェ
ハー状に配列した半導体素子に対して、隣接する半導体
素子の間の熱抵抗にバラツキがあっても、半導体素子の
接合部の温度を一定範囲に保つことができるので、極め
て安定したスクリーニングが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一連の試験方法を示すフロー図
【図2】本発明の第1の実施形態における試験の状態を
示す斜視図
【図3】本発明の第1の実施形態を示す概略回路図
【図4】本発明の第2の実施形態を示す断面図
【図5】従来の試験方法を示すフロー図
【符号の説明】
1 半導体素子 2 試験用治具 3 プローブ 4 試験装置 5 特性測定部 6 熱抵抗測定部 7 切換手段 8 ウェハー

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体素子の信頼性を評価する試験方法
    であって、前記半導体素子の熱抵抗を測定した後に、前
    記熱抵抗の測定値に応じて、前記半導体素子の接合部温
    度が一定になるような電力を前記半導体素子に供給し
    て、前記半導体素子の信頼性を評価することを特徴とす
    る半導体素子の試験方法。
  2. 【請求項2】 半導体素子の信頼性を評価する試験装置
    であって、熱抵抗の測定装置を具備し、前記熱抵抗の測
    定装置により測定された熱抵抗値に応じて、前記半導体
    素子の接合部温度が一定になるような電力を前記半導体
    素子に供給して、前記半導体素子の信頼性を評価するこ
    とを特徴とする半導体素子の試験装置。
  3. 【請求項3】 基板に実装された半導体素子の信頼性を
    評価する試験方法であって、前記基板に実装された半導
    体素子の熱抵抗を測定した後に、前記熱抵抗の測定値に
    応じて、前記基板に実装された半導体素子の接合部温度
    が一定になるような電力を前記基板に実装された半導体
    素子に供給して、前記基板に実装された半導体素子の信
    頼性を評価することを特徴とする半導体素子の試験方
    法。
  4. 【請求項4】 基板に実装された半導体素子の信頼性を
    評価する試験装置であって、熱抵抗の測定装置を具備
    し、前記基板に実装された半導体素子の熱抵抗を測定し
    た後に、前記熱抵抗の測定装置により測定された熱抵抗
    値に応じて、前記基板に実装された半導体素子の接合部
    温度が一定になるような電力を前記基板に実装された半
    導体素子に供給して、前記基板に実装された半導体素子
    の信頼性を評価することを特徴とする半導体素子の試験
    装置。
  5. 【請求項5】 ウェハー状態で配列された複数の半導体
    素子の信頼性を評価する試験方法であって、前記複数の
    半導体素子の熱抵抗の測定を一括して行い、前記複数の
    半導体素子それぞれの熱抵抗値に応じて、前記複数の半
    導体素子の接合部温度が一定になるような電力を前記複
    数の半導体素子に供給して、前記複数の半導体素子の信
    頼性を評価することを特徴とする半導体素子の試験方
    法。
  6. 【請求項6】 ウェハー状態で配列された複数の半導体
    素子の信頼性を評価する試験装置であって、前記複数の
    半導体素子の熱抵抗の測定を一括して行い、前記複数の
    半導体素子それぞれの熱抵抗値に応じて、前記複数の半
    導体素子の接合部温度が一定になるような電力を前記複
    数の半導体素子に供給して、前記複数の半導体素子の信
    頼性を評価することを特徴とする半導体素子の試験装
    置。
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