JP2005189126A - 半導体バーへの通電装置および通電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、多数のプローブ針と半導体チップの個々の表面電極との接続状態の良否を工数アップを招くことなく、かつ、通電作業中も判定可能な半導体バーへの通電装置および通電方法を提供することである。
【解決手段】 本発明の通電装置１０１は、電源部４と、裏面電極５ａ，５ｂ，…に当接して導通する下部電極としての載置台６と、表面電極７ａ，７ｂ，…に個別に当接して導通する上部電極としての多数のプローブ針８ａ，８ｂ，…と、昇降機構９と、プローブ針８ａ，８ｂ，…と表面電極７ａ，７ｂ，…との個々の接続状態の良否を接点近傍の温度測定をし、その温度測定結果を用いて良否判定をする接続良否判定手段としての赤外線放射温度計１０２とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、多数の半導体チップがバー状に繋がった半導体バーの表裏面電極に、それぞれ上部電極と下部電極とを当接して導通させて、通電試験やエージングなどを行う半導体バーへの通電装置および通電方法に関する。

半導体チップの製造工程では、半導体ウェーハの状態から個々の半導体チップに分離するまでの途中形態として、多数の半導体チップがバー状に繋がった半導体バーの状態で通電試験やエージングなどを行う場合がある。

この理由は、個々の小さな半導体チップに分離してから通電試験やエージングなどを行うよりも一定ピッチで多数の半導体チップが並んだバー状態の方が取扱い易く、かつ、面倒な整列作業を省略できるなど作業効率が良いためである。

従来の半導体バーの通電装置の一例として、多数の半導体レーザチップがバー状に繋がった半導体レーザバーの通電装置の要部斜視図を図６に示す。

従来の通電装置１は、多数の半導体レーザチップ２ａ，２ｂ，…がバー状に繋がった半導体レーザバー３に電流を供給する電源部４と、末端を電源部４に接続し、半導体レーザバー３を載置することで半導体レーザチップ２ａ，２ｂ，…の裏面電極５ａ，５ｂ，…に共通に当接して導通する下部電極としての載置台６と、末端を電源部４に接続し、半導体レーザチップ２ａ，２ｂ，…の表面電極７ａ，７ｂ，…に個別に当接して導通する上部電極としての多数のプローブ針８ａ，８ｂ，…と、プローブ針８ａ，８ｂ，…を表面電極７ａ，７ｂ，…に当接させたり、離間させたりする昇降機構９とを備えている。

ここで、載置台６は導電性の良い金属材料で出来ており下部電極の役目をするとともに、その表面には末端を真空ポンプ１０に接続した複数の吸着穴（図示せず）が設けられており、半導体レーザバー３の裏面側を真空吸着するようになっている。

また、上部電極としてのプローブ針８ａ，８ｂ，…は、タングステン線材で成り、その先端は研磨されて尖っている。そして、各半導体レーザチップ２ａ，２ｂ，…の表面電極７ａ，７ｂ，…と対応するピッチに配列配置され、エポキシ樹脂製のホルダ１１に取り付けられ、パルスモータ１２などで構成された昇降機構９により、通電時に下降して表面電極７ａ，７ｂ，…と当接し、通電後、上昇するようになっている。

尚、プローブ針８ａ，８ｂ，…は、その先端を表面電極７ａ，７ｂ，…に対して斜めに傾けて取り付けられており、下降の際に尖った先端が表面電極７ａ，７ｂ，…に与える機械的ストレスを緩和できるようになっている。

また、昇降動作ストローク（下死点）は、過度の機械的ストレスを与えない範囲でプローブ針８ａ，８ｂ，…先端が表面電極７ａ，７ｂ，…に接触後も、さらに若干、下降するようにして適度な接触圧が得られるように設定する。

また、ここでは、載置台６側を固定としプローブ針８ａ，８ｂ，…側が昇降動作する構成としたが、反対にプローブ針８ａ，８ｂ，…側を固定とし載置台６側が昇降動作する構成であってもよい。

このような通電装置１の使用方法は、先ず、半導体レーザバー３の裏面側を下にして下部電極としての載置台６に載せて真空吸着し、下部電極と裏面電極５ａ，５ｂ，…とを導通させる。

次に、昇降機構９によりホルダ１１を予め設定した昇降動作ストローク（下死点）だけ下降させて、上部電極としてのプローブ針８ａ，８ｂ，…を一度に表面電極７ａ，７ｂ，…に当接させ導通させる。

そして、電源部４から電流を供給し、一定時間（例えば、２０分程度）、半導体レーザチップ２ａ，２ｂ，…を発光させ所定の通電試験やエージングなどを行う。

その後、電源部４からの電流供給をストップし、昇降機構９によりプローブ針８ａ，８ｂ，…を待機位置まで上昇させる。

そして順次、次の半導体レーザバー３と交換して同様の作業を繰り返す。

このように、バー状に繋がった多数の半導体レーザチップ２ａ，２ｂ，…に対して多数のプローブ針８ａ，８ｂ，…を配列配置し、１回の下降動作で一度に表面電極７ａ，７ｂ，…に接触させるようにすると作業効率が良い。

ところが、このような通電装置１では、作業効率が良いという長所を持つ反面、何度も繰り返し使用しているうちに、多数のプローブ針８ａ，８ｂ，…間に弾性力の低下レベル、先端の磨耗レベル、あるいは先端の汚れ具合などにばらつきが生じ、その結果、特定のプローブ針だけが接続不良（オープン）になるおそれがあった。当然、接続不良（オープン）状態で作業された半導体レーザチップは信頼性に欠けることになった。

これに対して、通電作業の前に予めプローブ針と表面電極との接続状態の良否判定をする方法が提案されている。例えば、スクリーニング電源（図示せず）とプローブ針毎に回路を切替える切替えスイッチ（図示せず）とを準備し、通電作業の前にスクリーニング電源（図示せず）から個々のプローブ針毎に半導体チップを劣化させない程度の電流を流し、プローブ針と表面電極との接続状態の良否を電気的に判定する方法である。（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−３５３８４４号公報（第６頁、００６１段落、図４）

しかしながら、このようにプローブ針８ａ，８ｂ，…と表面電極７ａ，７ｂ，…との接続状態の良否を通電作業の前に判定作業として別に行う方法では、工数アップを招く上に、初期状態での接続良否判定はできるが通電作業中の接続良否判定をすることはできなかった。

本発明の目的は、多数のプローブ針と半導体チップの個々の表面電極との接続状態の良否を工数アップを招くことなく、かつ、通電作業中も判定可能な半導体バーへの通電装置および通電方法を提供することである。

本発明の半導体バーへの通電装置は、多数の半導体チップがバー状に繋がった半導体バーに通電する通電装置であって、半導体チップに電流を供給する電源部と、末端を電源部に接続し、半導体バーを載置することで半導体チップの裏面電極に当接して導通する下部電極としての載置台と、末端を電源部に接続し、半導体チップの表面電極に当接して導通する上部電極としての多数のプローブ針と、プローブ針と表面電極とを当接させたり、離間させたりする昇降機構と、プローブ針と表面電極との接点近傍の温度測定をし、その温度測定結果を用いてプローブ針と表面電極との個々の接続状態の良否判定をする接続良否判定手段としての温度計とを備えたことを特徴とする半導体バーへの通電装置である。

本発明の半導体バーへの通電方法は、多数の半導体チップがバー状に繋がった半導体バーに通電する通電方法であって、半導体チップの裏面電極に当接して導通する下部電極としての載置台に半導体バーを載置して、次に、上部電極としての多数のプローブ針と半導体チップの表面電極とを当接させて導通させ、プローブ針と表面電極との接点近傍の温度測定をし、その温度測定結果を用いてプローブ針と表面電極との個々の接続状態の良否判定をしながら、電源部から電流を供給することを特徴とする半導体バーへの通電方法である。

本発明の半導体バーへの通電装置および通電方法によれば、多数のプローブ針と半導体チップの表面電極との個々の接続状態の良否をプローブ針と表面電極との接点近傍の温度測定をし、その温度測定結果を用いてプローブ針と表面電極との個々の接続状態の良否判定をする接続良否判定手段としての温度計を備え、接続状態の良否判定をしながら通電作業できるため、通電前の接続良否判定作業による工数アップを招くことなく、かつ、通電作業中も接続状態の良否判定が可能である。

また、温度計を赤外線放射温度計とし、かつ、温度測定部分をプローブ針の先端近傍とし、温度測定部分となる部分に平坦部を設けておくと、線材の曲面状態に比較して赤外線放射が安定し温度測定精度が向上する。

また、その平坦部の平面形状を最端のプローブ針から周期的に異なる平面形状としておくと、接続良否判定が不良となるプローブ針が見つかった場合、そのプローブ針が最端のプローブ針から何番目のプローブ針であるかモニタで読み取りやすくて良い。

また、温度測定部分となる部分に黒色処理を施しておくと、外部からの赤外線の影響を低減でき赤外線放射温度の測定精度が向上する。

また、その黒色処理は、黒色クロム系皮膜をメッキで形成する方法などでもよいが、黒色塗料を塗布する方法によると作業が簡単で良い。

また、赤外線放射温度計と温度測定部分との間に拡大レンズを配置し、温度測定部分を所望の倍率に拡大するとモニタでの温度測定結果の視認性が良い。

また、赤外線放射温度計を温度測定部分に対して垂直方向に配置すると赤外線放射を感度良く検知できる。

また、一端を昇降機構に、他端を温度計に接続し、接続良否判定結果に基づいて昇降動作ストロークを可変し、プローブ針と表面電極との接触圧を制御する接触圧制御部を配置し接触圧を一定範囲内で制御可能とすると、接続不良のプローブ針が見つかったときにリアルタイムで接触圧を増加させて接続不良を解消させることができる。

本発明は、多数のプローブ針と半導体チップの個々の表面電極との接続状態の良否を工数アップを招くことなく、かつ、通電作業中も判定可能な半導体バーへの通電装置および通電方法を提供すると言う目的を、プローブ針と表面電極との接点近傍の温度測定をし、その温度測定結果を用いて判定する接続良否判定手段としての温度計を備えたことで実現した。

本発明の半導体バーの通電装置の一例として、多数の半導体レーザチップがバー状に繋がった半導体レーザバーの通電装置の要部斜視図を図１に示す。尚、図６と同一部分には同一符号を付す。

本発明の通電装置１０１は、多数の半導体レーザチップ２ａ，２ｂ，…がバー状に繋がった半導体レーザバー３に電流を供給する電源部４と、末端を電源部４に接続し、半導体レーザバー３を載置することで半導体レーザチップ２ａ，２ｂ，…の裏面電極５ａ，５ｂ，…に共通に当接して導通する下部電極としての載置台６と、末端を電源部４に接続し、半導体レーザチップ２ａ，２ｂ，…の表面電極７ａ，７ｂ，…に個別に当接して導通する上部電極としての多数のプローブ針８ａ，８ｂ，…と、プローブ針８ａ，８ｂ，…を表面電極７ａ，７ｂ，…に当接させたり、離間させたりする昇降機構９と、プローブ針８ａ，８ｂ，…と表面電極７ａ，７ｂ，…との個々の接続状態の良否をプローブ針８ａ，８ｂ，…と表面電極７ａ，７ｂ，…との接点近傍の温度測定をし、その温度測定結果を用いて判定する接続良否判定手段としての赤外線放射温度計１０２とを備えている。

ここで、載置台６は導電性の良い金属材料で出来ており下部電極の役目をするとともに、その表面には末端を真空ポンプ１０に接続した複数の吸着穴（図示せず）が設けられており、半導体レーザバー３の裏面側を真空吸着するようになっている。

また、上部電極としてのプローブ針８ａ，８ｂ，…は、タングステン線材で成り、その先端は研磨されて尖っている。そして、各半導体レーザチップ２ａ，２ｂ，…の表面電極７ａ，７ｂ，…と対応するピッチに配列配置され、エポキシ樹脂製のホルダ１１に取り付けられ、パルスモータ１２などで構成された昇降機構９により、通電時に下降して表面電極７ａ，７ｂ，…と当接し、通電後、上昇するようになっている。

尚、プローブ針８ａ，８ｂ，…は、その先端を表面電極７ａ，７ｂ，…に対して斜めに傾けて取り付けられており、下降の際に尖った先端が表面電極７ａ，７ｂ，…に与える機械的ストレスを緩和できるようになっている。

また、昇降動作ストローク（下死点）は、過度の機械的ストレスを与えない範囲でプローブ針８ａ，８ｂ，…先端が表面電極７ａ，７ｂ，…に接触後も、さらに若干、下降するようにして適度な接触圧が得られるように設定する。

また、ここでは、載置台６側を固定としプローブ針８ａ，８ｂ，…側が昇降動作する構成としたが、反対にプローブ針８ａ，８ｂ，…側を固定とし載置台６側が昇降動作する構成であってもよい。

また、本発明の特徴である赤外線放射温度計１０２は、プローブ針８ａ，８ｂ，…の先端近傍に設けられた温度測定部分としての平坦部１０３に対して垂直方向に配置され、平坦部１０３からの赤外線放射の強さを感度良く検知し、その温度測定結果をモニタ１０４に熱画像（カラー表示）あるいは数値表示するようになっている。また、予め設定した基準値と比較して接続状態の良否を判定および表示可能となっている。

ここで、本発明の原理を説明する。

先ず、プローブ針８ａ，８ｂ，…と表面電極７ａ，７ｂ，…との接続状態が良好で半導体レーザチップ２ａ，２ｂ，…に通電がうまくなされた場合には、半導体レーザチップ２ａ，２ｂ，…は発光し発熱する。そして、ベアチップからの発熱のほとんどは金属製のプローブ針８ａ，８ｂ，…と載置台６とを伝熱していく。

このとき、熱容量が比較的大きく一体に繋がって熱拡散範囲が非常に大きい載置台６においては、半導体レーザチップ２ａ，２ｂ，…毎の温度差は明確に出現しないが、これに対して、細くて熱容量が小さい上に隣同士が個々に熱的に独立しているプローブ針８ａ，８ｂ，…においては、半導体レーザチップ２ａ，２ｂ，…毎の温度差が明確に出現し温度差として検知可能となる。

そして、プローブ針８ａ，８ｂ，…と表面電極７ａ，７ｂ，…との接続状態が悪く（オープン）、半導体レーザチップ２ａ，２ｂ，…に通電がうまくなされない場合には、半導体レーザチップ２ａ，２ｂ，…は発光せず発熱しないため、平坦部１０３は昇温しない。

すなわち、本発明ではプローブ針８ａ，８ｂ，…と表面電極７ａ，７ｂ，…との接続状態が良好な場合にのみ生じる平坦部１０３の昇温の有無を赤外線放射温度計１０２で検知して接続状態の良否を判定するものである。

このような通電装置１０１の使用方法は、先ず、半導体レーザバー３の裏面側を下にして下部電極としての載置台６に載せて真空吸着し、下部電極と裏面電極５ａ，５ｂ，…とを導通させる。

次に、昇降機構９によりホルダ１１を予め設定した昇降動作ストローク（下死点）だけ下降させて、上部電極としてのプローブ針８ａ，８ｂ，…を一度に表面電極７ａ，７ｂ，…に当接させ導通させる。

そして、電源部４から電流を供給し、一定時間（例えば、２０分程度）、半導体レーザチップ２ａ，２ｂ，…を発光させ所定の通電試験やエージングなどを行う。

このとき、通電作業を通じて、赤外線放射温度計１０２を使用して、プローブ針８ａ，８ｂ，…に設けられた平坦部１０３の温度測定を行い、その温度測定結果をモニタ１０４に熱画像（カラー表示）あるいは数値表示する。

そして、その温度測定結果（熱画像あるいは数値）を予め設定した基準値と比較してプローブ針８ａ，８ｂ，…と表面電極７ａ，７ｂ，…との個々の接続状態の良否を判定し、その判定結果をモニタ１０４に表示する。

尚、赤外線放射温度計１０２での温度測定および接続良否判定は、通電作業中を通して連続して行うこともできるし、任意のタイミングで随時、行うようにしてもよい。

その後、電源部４からの電流供給をストップし、昇降機構９によりプローブ針８ａ，８ｂ，…を待機位置まで上昇させる。

そして順次、次の半導体レーザバー３と交換して同様の作業を繰り返す。

尚、上記の例では赤外線放射温度計１０２の測定精度を向上させるためにプローブ針８ａ，８ｂ，…に温度測定部分として平坦部１０３を設け、赤外線放射温度計１０２を平坦部１０３に対して垂直方向に配置するようにしたが、さらに、外部からの赤外線による外乱を低減する目的で、図２に示すように、少なくとも温度測定部分としての平坦部１０３を含む部分を黒色処理すると良い。また、この黒色処理は黒色塗料１０４の塗布とすると作業が簡単で良い。

また、図３に示すように、平面部１０３の平面形状を最端のプローブ針８ａから、例えば、５個置きに２個の楕円形１０３ａとし、他を１個の楕円形１０３ｂとして異ならせておくと、万一、接続良否判定が不良となるプローブ針が見つかった場合、不良のプローブ針が最端のプローブ針から何番目のプローブ針であるかモニタ１０４で読み取りやすくて良い。但し、この場合、赤外線放射量に大きな誤差が生じないように、２個の楕円形１０３ａの面積の和と１個の楕円形１０３ｂの面積とがほぼ等しくなるようにする。

また、図４に示すように、赤外線放射温度計１０２と温度測定部分との間に拡大レンズ１０５を配置して温度測定部分を所望の倍率に拡大すると、モニタ１０４での視認性が良い。

また、図５に示すように、一端を昇降機構９に、他端を赤外線放射温度計１０２に接続し、接続良否判定結果に基づいて昇降動作ストロークを可変し、プローブ針８ａ，８ｂ，…と表面電極７ａ，７ｂ，…との接触圧を制御する接触圧制御部１０６を配置し接触圧を一定範囲内で制御可能とすると、接続不良のプローブ針が見つかったときにリアルタイムで接触圧を増加させて接続不良を解消させることができる。

また、上記の例では、温度測定部分をプローブ針８ａ，８ｂ，…とすることで説明したが特にこれに限るものではなく、例えば、半導体レーザチップ２ａ，２ｂ，…の一部（表面電極７ａ，７ｂ，…）などであってもよいが、半導体レーザチップ２ａ，２ｂ，…とすると隣接する半導体レーザチップからの熱伝導の影響が大きいため、隣同士が個々に熱的に独立しているプローブ針８ａ，８ｂ，…の方が望ましい。

また、上記の例では、温度計として赤外線放射温度計の例で説明したが特にこれに限るものではなく、個々のプローブ針８ａ，８ｂ，…の温度が測定できる温度計であれば何でも良い。

多数のプローブ針と半導体チップの個々の表面電極との接続状態の良否を工数アップを招くことなく、かつ、通電作業中も判定可能な半導体バーへの通電装置および通電方法に適用できる。

本発明の通電装置の一例の要部斜視図 本発明の通電装置のプローブ針の変形例の斜視図及び部分拡大図 本発明の通電装置のプローブ針の他の変形例の平面図 本発明の通電装置の変形例の要部斜視図 本発明の通電装置の他の変形例の要部斜視図 従来の通電装置の一例の要部斜視図

符号の説明

１ 従来の通電装置
２ａ，２ｂ，… 半導体レーザチップ
３ 半導体レーザバー
４ 電源部
５ａ，５ｂ，… 裏面電極
６ 載置台
７ａ，７ｂ，… 表面電極
８ａ，８ｂ，… プローブ針
９ 昇降機構
１０ 真空ポンプ
１１ ホルダ
１２ パルスモータ
１０１ 本発明の通電装置
１０２ 赤外線放射温度計
１０３ 平坦部
１０３ａ ２個の楕円形
１０３ｂ １個の楕円形
１０４ モニタ
１０５ 拡大レンズ
１０６ 接触圧制御部

Claims (14)

1. 多数の半導体チップがバー状に繋がった半導体バーに通電する通電装置であって、前記半導体チップに電流を供給する電源部と、末端を前記電源部に接続し、前記半導体バーを載置することで前記半導体チップの裏面電極に当接して導通する下部電極としての載置台と、末端を前記電源部に接続し、前記半導体チップの表面電極に当接して導通する上部電極としての多数のプローブ針と、前記プローブ針と前記表面電極とを当接させたり、離間させたりする昇降機構と、前記プローブ針と前記表面電極との接点近傍の温度測定をし、その温度測定結果を用いて前記プローブ針と前記表面電極との個々の接続状態の良否判定をする接続良否判定手段としての温度計とを備えたことを特徴とする半導体バーへの通電装置。
2. 前記温度計は、赤外線放射温度計であることを特徴とする請求項１に記載の半導体バーへの通電装置。
3. 前記プローブ針は、先端近傍に温度測定部分としての平坦部を有していることを特徴とする請求項２に記載の半導体バーへの通電装置。
4. 前記平坦部の平面形状は、最端のプローブ針から周期的に異なる平面形状とし、接続良否判定が不良となったプローブ針が最端のプローブ針から何番目のプローブ針であるか読み取りやすくしたことを特徴とする請求項３に記載の半導体バーへの通電装置。
5. 前記プローブ針は、先端近傍に温度測定部分としての黒色処理を施した部分を有していることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の半導体バーへの通電装置。
6. 前記黒色処理は、黒色塗料の塗布であることを特徴とする請求項５に記載の半導体バーへの通電装置。
7. 前記赤外線放射温度計と温度測定部分との間に拡大レンズをさらに配置したことを特徴とする請求項２から６のいずれかに記載の半導体バーへの通電装置。
8. 前記赤外線放射温度計は、温度測定部分に対して垂直方向に配置されたことを特徴とする請求項２から７のいずれかに記載の半導体バーへの通電装置。
9. 一端を前記昇降機構に、他端を前記温度計に接続し、前記接続良否判定結果に基づいて、昇降動作ストロークを可変し、前記プローブ針と前記表面電極との接触圧を制御する接触圧制御部をさらに配置したことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の半導体バーへの通電装置。
10. 多数の半導体チップがバー状に繋がった半導体バーに通電する通電方法であって、前記半導体チップの裏面電極に当接して導通する下部電極としての載置台に前記半導体バーを載置して、次に、上部電極としての多数のプローブ針と前記半導体チップの表面電極とを当接させて導通させ、前記プローブ針と前記表面電極との接点近傍の温度測定をし、その温度測定結果を用いて前記プローブ針と前記表面電極との個々の接続状態の良否判定をしながら、電源部から電流を供給することを特徴とする半導体バーへの通電方法。
11. 前記温度測定方法は、赤外線放射温度計によることを特徴とする請求項１０に記載の半導体バーへの通電方法。
12. 前記温度測定部分は、前記接点近傍のプローブ針であることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の半導体バーへの通電方法。
13. 前記接続良否判定結果に基づいて、前記プローブ針と前記表面電極とを当接させる昇降動作ストロークを可変し、接触圧を制御することを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載の半導体バーへの通電方法。
14. 前記赤外線放射温度計を温度測定部分に対して垂直方向に配置することを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載の半導体バーへの通電方法。
    

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