JP2003084030A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2003084030A
JP2003084030A JP2001278994A JP2001278994A JP2003084030A JP 2003084030 A JP2003084030 A JP 2003084030A JP 2001278994 A JP2001278994 A JP 2001278994A JP 2001278994 A JP2001278994 A JP 2001278994A JP 2003084030 A JP2003084030 A JP 2003084030A
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test
board
radiator unit
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幸博 森川
Naohiro Makihira
尚宏 槇平
Koji Sato
浩治 佐藤
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Hitachi Ltd
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    • H01L2924/15311Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベストデバイスとワーストデバイスとの温度
差を少なくして正常な電気特性試験を可能とし、また複
数のヒートシンクを1ユニット化してバーンイン装置へ
の脱着を可能にし、さらに改造コストの削減や装置のフ
レキシブル性を損なわない装置構成を実現することがで
きる半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 シンクロナスSRAMなどの半導体デバ
イスのバーンイン選別工程に適用され、バーンイン装置
の各段には複数枚のバーンインボード11と複数枚の放
熱器ユニット12とが交互に、かつ垂直に、それぞれが
脱着可能に配置され、放熱器ユニット12の各ヒートシ
ンク31は、通常、半導体デバイス23からくし型フィ
ン41が離れた開放状態となっており、スライド機構に
よりベース32を移動することで、半導体デバイス23
にくし型フィン41が所定の押圧力で接触した状態とな
り、この接触状態において電気特性試験が実行される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
技術に関し、特に電気特性試験において、電流の流れ性
が異なる複数のデバイスを同一バーンイン条件下でテス
トを行う場合に好適な半導体装置の製造方法に適用して
有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】本発明者が検討したところによれば、半
導体装置の電気特性試験に関しては、以下のような技術
が考えられる。
【0003】たとえば、ウェハから切断されて個別に分
離されたチップを、外部端子となるボールが設けられた
基板上に実装した半導体デバイスの選別工程では、デバ
イスをバーンインボード上のソケットに実装し、バーン
イン装置で高温環境下のもとでマーチングテストなどの
電気特性試験を実行する方法が一般に知られている。
【0004】なお、このような半導体装置の電気特性試
験に関する技術としては、たとえば1994年11月3
0日、日刊工業新聞社発行、日本半導体製造装置協会編
集の「半導体製造装置用語辞典−第3版−」P319〜
P323に記載される技術などが挙げられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
な半導体装置の電気特性試験に関する技術について、本
発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとな
った。
【0006】たとえば、半導体デバイスのバーンインテ
スト時、電流の流れやすいデバイス(以下ベストデバイ
スと呼ぶ)と、電流が流れにくいデバイス(以下ワース
トデバイスと呼ぶ)とで自己発熱温度が異なり、両者を
同一バーンイン条件下で正常にテストを行うことができ
ない。
【0007】すなわち、ベストデバイスは、ワーストデ
バイスに比べて自己発熱量が高く、バーンインテスト時
に熱暴走を起こし、正常なマーチングテストができな
い。これに対して、バーンイン温度を低く設定する方法
があるが、バーンイン温度を低く設定すると、ベストデ
バイスは救済できるが、ワーストデバイスのバーンイン
温度が低くなり、解決策には至らない。
【0008】また、前記の問題を回避する方法として、
ヒートシンク付きソケットを製作する方法があるが、こ
の場合は、新規ソケットの開発費用が高価である。ま
た、ヒートシンク付きソケットを採用することにより、
デバイスのソケット着脱作業の自動化が困難となる。さ
らに、バーンイン装置内に放熱機構を直接取り付ける
と、他品種で使用できなくなり、装置稼働率が低下する
ため、さらなる改善策が要求されている。
【0009】そのために、本発明者は、バーンインボー
ドをバーンイン装置に供給した状態で、ソケット内のデ
バイスにヒートシンクを接触させる機構を備えた放熱器
ユニットを考え付いた。すなわち、バーンインテスト時
のデバイスにヒートシンクを接触させ、ベストデバイス
とワーストデバイスとの温度差を少なくすることを可能
にしたものである。
【0010】そこで、本発明の目的は、ベストデバイス
とワーストデバイスとの温度差を少なくして、正常な電
気特性試験を可能とし、また複数のヒートシンクを1ユ
ニット化し、バーンインボードのサイズに集結すること
によってバーンイン装置への脱着を可能にし、さらに改
造コストの削減や装置のフレキシブル性を損なわない装
置構成を実現することができる半導体装置の製造方法を
提供するものである。
【0011】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0012】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
【0013】本発明は、前記目的を達成するために、バ
ーンインボードをバーンイン装置に供給した状態で、ソ
ケット内のデバイスにヒートシンクを接触させる機構を
備えた放熱器ユニットを用いるものである。この放熱器
ユニットは、バーンインボードとほぼ同一外形寸法で、
複数の各ヒートシンクをバーンインボード上の各ソケッ
トの位置に合わせて配置したベースをスライド可能と
し、バーンインボードと同様にバーンイン装置への脱着
を可能とするものである。
【0014】すなわち、本発明による半導体装置の製造
方法は、試験対象の複数の半導体デバイスと、電気特性
試験を行うための試験装置および試験用ボードと、放熱
を行うための放熱器ユニットとを用意し、試験用ボード
上の各ソケットに各半導体デバイスをそれぞれ実装し、
試験用ボードを試験装置に供給し、試験用ボードを試験
装置に供給した状態で、試験用ボード上の各ソケット内
の各半導体デバイスに放熱器ユニットの各ヒートシンク
を接触させ、各半導体デバイスに放熱器ユニットの各ヒ
ートシンクを接触させた状態で、各半導体デバイスの電
気特性試験を行い、電気特性試験の結果、良品の半導体
デバイスを製品として出荷する、各工程を有するもので
ある。
【0015】さらに、前記半導体装置の製造方法におい
て、電気特性試験は、バーンイン試験に適用するもので
ある。
【0016】また、前記半導体装置の製造方法におい
て、放熱器ユニットは、複数のヒートシンクと、各ヒー
トシンクを試験用ボード上の各ソケットの位置に合わせ
て配置したベースと、各ヒートシンクを各半導体デバイ
スに対して開放/接触状態にするためのスライド機構と
を有するものである。さらに、放熱器ユニットは、試験
用ボードのスロットに対応させて試験装置へ脱着可能に
取り付けられるようにしたものである。
【0017】また、前記半導体装置の製造方法におい
て、半導体デバイスは、ウェハから切断されて個別に分
離されたチップと、チップの表面を実装し、外部端子が
設けられた基板と、チップと基板との電気的な接続部分
を封止する封止材と、チップの裏面に貼り付けられた放
熱板とを有するものである。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の一実施の形
態の半導体装置の製造方法を示すフロー図、図2は本実
施の形態において、半導体デバイスを示す断面図、図3
はバーンイン試験を行う場合のバーンイン装置を示す概
略図、図4はバーンインボードを示す概略図、図5は放
熱器ユニットを示す概略図、図6はヒートシンクを示す
概略図、図7および図8はバーンインボードと放熱器ユ
ニットとの配置において、半導体デバイスに対するヒー
トシンクの開放/接触を示す説明図である。
【0019】まず、図1により、本実施の形態の半導体
装置の製造方法の製造フローの一例を説明する。本実施
の形態の半導体装置の製造方法は、たとえばシンクロナ
スSRAMなどの半導体デバイスのバーンイン選別製品
に適用され、選別工程が以下のようにして実行される。
【0020】(1)用意工程(ステップS1) この工程において、試験対象の複数の半導体デバイス
と、バーンイン試験(電気特性試験)を行うためのバー
ンイン装置(試験装置)およびバーンインボード(試験
用ボード)と、放熱を行うための放熱器ユニットとを用
意する。
【0021】この工程で用意する半導体デバイスは、た
とえば図2に一例を示すように、ウェハから切断されて
個別に分離されたチップ1と、チップ1の表面を実装
し、ボール状の外部端子2が設けられた基板3と、チッ
プ1と基板3との電気的な接続部分を封止する封止材4
と、チップ1の裏面に貼り付けられた放熱板5などから
構成されている。ここではBGAの半導体デバイスを例
に示したが、これに限られものではない。
【0022】この半導体デバイスは、ウエハ処理工程が
繰り返されて所望の集積回路が形成されたウェハをチッ
プ毎に分離するダイシング(ステップS11)、短冊状
の基板に外部端子となるボールを搭載する基板ボール付
け(ステップS12)、チップをフェイスダウンで基板
に実装するチップマウント(ステップS13)、チップ
の電極と基板との接続部分、電気的な露出部分にアンダ
ーフィル材などの封止材を塗布して封止する封止材塗布
(ステップS14)、チップの裏面に放熱板を貼り付け
る放熱板貼り付け(ステップS15)、基板をチップ毎
に個別に分離する基板切断(ステップS16)、などの
各工程を経て完成される。
【0023】(2)半導体デバイス実装工程(ステップ
S2) この工程において、バーンインボード上の各ソケットに
各半導体デバイスをそれぞれ実装し、バーンインボード
をバーンイン装置に供給する。
【0024】(3)ヒートシンク接触工程(ステップS
3) この工程において、バーンインボードをバーンイン装置
に供給した状態で、バーンインボード上の各ソケット内
の各半導体デバイスに放熱器ユニットの各ヒートシンク
を一斉に接触させる。
【0025】(4)バーンイン試験工程(ステップS
4) この工程において、各半導体デバイスに放熱器ユニット
の各ヒートシンクを接触させた状態で、各半導体デバイ
スのバーンイン試験を行う。このバーンイン試験では、
たとえば定格を越える温度および電圧ストレスを印加し
て、将来不良に到る可能性のあるチップがスクリーニン
グされる。
【0026】このバーンイン試験において、電流の流れ
やすいデバイス、いわゆるベストデバイスと、電流が流
れにくいデバイス、いわゆるワーストデバイスとが存在
した場合、従来は自己発熱温度が異なるために両者を同
一バーンイン条件下で正常に試験を行うことができなか
ったが、本実施の形態においては、各半導体デバイスに
各ヒートシンクを一斉に接触させることで、ベストデバ
イスとワーストデバイスとの温度差を少なくして、両者
を同一バーンイン条件下で正常にマーチングテストなど
の電気特性試験を行うことができる。
【0027】たとえば一例として、バーンイン試験の設
定温度を125℃程度とした場合に、ベストデバイスで
は+30〜40℃程度まで上昇するものをヒートシンク
の接触により130℃程度まで下げ、一方、ワーストデ
バイスでは+10℃程度までしか上昇しないものをヒー
トシンクの接触により130℃程度まで下げて、どちら
も130℃程度の温度条件で、両者の温度差を少なくし
て正常に試験を行うことができる。
【0028】(5)機能試験工程(ステップS5) この工程において、各半導体デバイスの機能試験を行
う。この機能試験では、たとえばライトおよびリード動
作により所定のテストパターンを用いてメモリ機能を試
験し、所定の機能通りに動作するか否かを確認するテス
トや、入出力端子間のオープン/ショート検査、リーク
電流検査、電源電流の測定などのDCテスト、メモリ制
御のACタイミングを試験するACテストなどが行われ
る。
【0029】(6)出荷工程(ステップS6) この工程において、バーンイン試験、機能試験による電
気特性試験の結果、良品の半導体デバイスを製品として
出荷する。
【0030】次に、図3〜図6により、本実施の形態に
おいて、バーンイン試験を行う場合のバーンイン装置、
バーンインボード、放熱器ユニット、ヒートシンクのそ
れぞれの概略構成の一例を説明する。
【0031】バーンイン装置は、たとえば図3に一例を
示すように、筐体内が上下方向に複数段からなり、各段
に複数枚のバーンインボード11と複数枚の放熱器ユニ
ット12とが交互に、かつ垂直に、それぞれが脱着可能
に配置されている。図3では、各段にそれぞれ3枚のバ
ーンインボード11と放熱器ユニット12を配置した例
を示したが、これに限定されるものではない。このバー
ンイン装置は、筐体の上方向から下方向に向けて送風さ
れ、内部が高温環境となっている。この高温環境の条件
のもとで半導体デバイスのマーチングテストなどの電気
特性試験が実行される。
【0032】バーンインボード11は、たとえば図4に
一例を示すように、基板21と、この基板21上に搭載
された複数のソケット22などから構成されている。図
4では、4×4=16個のソケット22を基板21上に
搭載した例を示したが、これに限定されるものではな
い。このバーンインボード11において、各ソケット2
2には前記図2に示した構造の半導体デバイス23が実
装される。
【0033】放熱器ユニット12は、たとえば図5に一
例を示すように、複数のヒートシンク31と、各ヒート
シンク31をバーンインボード11上の各ソケット22
の位置に合わせて配置したベース32と、各ヒートシン
ク31を各半導体デバイス23に対して開放/接触状態
にするためのスライド機構33などから構成されてい
る。図5では、バーンインボード11に対応して、4×
4=16個のヒートシンク31をベース32に配置した
例を示したが、これに限定されるものではない。この放
熱器ユニット12は、バーンインボード11のスロット
に対応させてバーンイン装置へ脱着可能に取り付けられ
る。
【0034】ヒートシンク31は、たとえば図6(a:
開放状態の側面図、b:開放状態の正面図、c:接触状
態の正面図)に一例を示すように、くし型フィン41
と、このくし型フィン41にねじ42により固定される
シャフト43と、このシャフト43にワッシャ44、ば
ね45、ベース32を介して固定されるナット46など
から構成されている。このヒートシンク31も、図6に
示す構造および形状に限定されるものではない。この各
ヒートシンク31は、通常、図6(b)のように半導体
デバイス23からくし型フィン41が離れた開放状態と
なっており、スライド機構33によりばね45の付勢力
に抗してベース32を半導体デバイス23の方向に移動
することで、図6(c)のように半導体デバイス23に
くし型フィン41が所定の押圧力で接触した状態とな
り、この接触状態において電気特性試験が実行される。
【0035】次に、図7および図8により、バーンイン
ボードと放熱器ユニットとの配置において、半導体デバ
イスに対するヒートシンクの開放/接触を詳細に説明す
る。
【0036】図7は、放熱器ユニット12のヒートシン
ク31が半導体デバイス23に対して開放状態となって
いる一例を示しており、バーンイン装置の各段のスロッ
ト51に、バーンインボード11が1スロット置きに脱
着可能に配置され、この空きスロットに対応した位置に
放熱器ユニット12がスライド機構33のスロット52
に脱着可能に配置されている。このスライド機構33の
各スロット52は、スライド軸53により右方向、すな
わち図7の状態から図8の状態へ移動可能となってい
る。また、放熱器ユニット12のベース32には、バー
ンイン装置の筐体の上方向から下方向に向けて送られる
風の流れをよくするためのプレート54が設けられてい
る。
【0037】この図7の状態では、放熱器ユニット12
の各ヒートシンク31が、バーンインボード11上の各
ソケット22に実装された各半導体デバイス23から離
れて、開放状態となっている。この開放状態では、放熱
器ユニット12のベース32が、ヒートシンク31のナ
ット46に当接する位置までばね45の付勢力により押
されて、くし型フィン41と最も離れた状態となってい
る。
【0038】図8は、放熱器ユニット12のヒートシン
ク31が半導体デバイス23に対して接触状態となって
いる一例を示しており、放熱器ユニット12が脱着可能
に配置されたスライド機構33のスロット52が、スラ
イド軸53により前記図7の状態から右方向に移動され
ている。
【0039】この図8の状態では、放熱器ユニット12
のベース32が、バーンインボード11を1スロット置
きに配置した空きスロット51とほぼ同じ位置になり、
放熱器ユニット12の各ヒートシンク31が、バーンイ
ンボード11上の各ソケット22に実装された各半導体
デバイス23に一斉に接触した状態となっている。この
接触状態では、放熱器ユニット12のベース32が、ヒ
ートシンク31のばね45の付勢力に抗して反発して、
くし型フィン41と最も近い状態となっている。この状
態において、各半導体デバイス23が各ヒートシンク3
1を通じて放熱され、電気特性試験が実行される。
【0040】従って、本実施の形態によれば、バーンイ
ンボード11をバーンイン装置に供給した状態で、各ソ
ケット22内の複数の半導体デバイス23に複数のヒー
トシンク31を一斉に接触させる機構を備えた放熱器ユ
ニット12を用いることにより、以下のような効果を得
ることができる。
【0041】(1)半導体デバイス23のベストデバイ
スとワーストデバイスとの温度差を少なくできる。この
結果、正常なマーチングテストなどの電気特性試験を行
うことができる。特に、シンクロナスSRAMのような
半導体デバイス23は、多くの電流を消費して発熱量が
大きいので、電気特性試験時に温度差を少なくすること
は重要となる。
【0042】(2)既存のバーンインボード11を使用
できる。これにより、バーンインボード11およびそれ
に搭載されるソケット22の新規開発費用が不要とな
る。
【0043】(3)放熱器ユニット12を抜き出すこと
により、バーンイン装置の他品種への展開が可能とな
る。すなわち、バーンイン装置のフレキシブル性が損な
われない。これにより、改造コストの削減や装置のフレ
キシブル性を損なわない装置構成が実現できる。
【0044】(4)放熱器ユニット12のヒートシンク
31の着脱時間が短縮できる。すなわち、複数のヒート
シンク31を1ユニット化し、バーンインボード11の
サイズに集結することにより、バーンイン装置への脱着
が可能になる。
【0045】(5)電気特性試験時に、半導体デバイス
23が必要以上に高温になることがなくなり、外部端子
となるボールが溶けることがないので、ボールの変形不
良を防止できる。
【0046】以上、本発明者によってなされた発明をそ
の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前
記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。
【0047】たとえば、前記実施の形態においては、B
GAの半導体デバイスを例に説明したが、半導体デバイ
スの種類や構造については種々変更可能である。また、
シンクロナスSRAMに限らず、バーンイン試験による
選別が必要なマイコン、DRAMなど、特に電気特性試
験時に多くの電流を消費して発熱量が大きい製品に良好
に適用することができる。
【0048】また、バーンイン装置に配置されるバーン
インボード、放熱器ユニットの数量や、バーンインボー
ドに搭載されるソケット、放熱器ユニットに配置される
ヒートシンクの数量、さらにバーンインボード、放熱器
ユニット、ヒートシンクの構造および形状なども種々変
更可能であることはいうまでもない。
【0049】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0050】(1)半導体デバイスのベストデバイスと
ワーストデバイスとの温度差を少なくすることができる
ので、正常な電気特性試験を行うことが可能となる。
【0051】(2)複数のヒートシンクを1ユニット化
し、バーンインボードのサイズに集結した放熱器ユニッ
トを用いることで、バーンイン装置への脱着が可能とな
り、さらに他品種への展開も可能となる。
【0052】(3)バーンイン装置において、既存のバ
ーンインボードを使用することができるので、改造コス
トの削減や装置のフレキシブル性を損なわない装置構成
を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法
を示すフロー図である。
【図2】本発明の一実施の形態において、半導体デバイ
スを示す断面図である。
【図3】本発明の一実施の形態において、バーンイン試
験を行う場合のバーンイン装置を示す概略図である。
【図4】本発明の一実施の形態において、バーンインボ
ードを示す概略図である。
【図5】本発明の一実施の形態において、放熱器ユニッ
トを示す概略図である。
【図6】(a),(b),(c)は本発明の一実施の形
態において、ヒートシンクを示す概略図である。
【図7】本発明の一実施の形態において、バーンインボ
ードと放熱器ユニットとの配置において、半導体デバイ
スに対するヒートシンクの開放を示す説明図である。
【図8】本発明の一実施の形態において、バーンインボ
ードと放熱器ユニットとの配置において、半導体デバイ
スに対するヒートシンクの接触を示す説明図である。
【符号の説明】
1 チップ 2 外部端子 3 基板 4 封止材 5 放熱板 11 バーンインボード 12 放熱器ユニット 21 基板 22 ソケット 23 半導体デバイス 31 ヒートシンク 32 ベース 33 スライド機構 41 くし型フィン 42 ねじ 43 シャフト 44 ワッシャ 45 ばね 46 ナット 51 スロット 52 スロット 53 スライド軸 54 プレート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 浩治 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 Fターム(参考) 2G003 AA00 AB00 AC01 AD03 AF06 AG01 AG08 AH05 4M106 AA02 BA14 CA56 CA60 CA70 DH02 DH11 DJ34 5F036 BB01 BB05 BC09

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試験対象の複数の半導体デバイスと、電
    気特性試験を行うための試験装置および試験用ボード
    と、放熱を行うための放熱器ユニットとを用意する工程
    と、 前記試験用ボード上の各ソケットに前記複数の各半導体
    デバイスをそれぞれ実装し、前記試験用ボードを前記試
    験装置に供給する工程と、 前記試験用ボードを前記試験装置に供給した状態で、前
    記試験用ボード上の各ソケット内の各半導体デバイスに
    前記放熱器ユニットの各ヒートシンクを接触させる工程
    と、 前記各半導体デバイスに前記放熱器ユニットの各ヒート
    シンクを接触させた状態で、前記各半導体デバイスの電
    気特性試験を行う工程と、 前記電気特性試験の結果、良品の半導体デバイスを製品
    として出荷する工程と、を有することを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記電気特性試験は、バーンイン試験であることを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記放熱器ユニットは、複数のヒートシンクと、前記複
    数の各ヒートシンクを前記試験用ボード上の各ソケット
    の位置に合わせて配置したベースと、前記各ヒートシン
    クを前記各半導体デバイスに対して開放/接触状態にす
    るためのスライド機構とを有することを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記放熱器ユニットは、前記試験用ボードのスロットに
    対応させて前記試験装置へ脱着可能に取り付けられるこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記半導体デバイスは、ウェハから切断されて個別に分
    離されたチップと、前記チップの表面を実装し、外部端
    子が設けられた基板と、前記チップと前記基板との電気
    的な接続部分を封止する封止材と、前記チップの裏面に
    貼り付けられた放熱板とを有することを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
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