JP2021118191A - Semiconductor device, inspection method for semiconductor device, manufacturing method for semiconductor device, and inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
この開示は、半導体装置、半導体装置の検査方法、半導体装置の製造方法および検査装置に関する。 This disclosure relates to semiconductor devices, semiconductor device inspection methods, semiconductor device manufacturing methods and inspection devices.
従来、半導体素子に導電ワイヤがワイヤボンド接合により接続された半導体装置に対して、半導体素子と導電ワイヤとの接合部の状態を当該接合部の外観に基づき判断する検査システムが提案されている(特開平8−111445号公報参照)。 Conventionally, for a semiconductor device in which a conductive wire is connected to a semiconductor element by wire bond bonding, an inspection system has been proposed in which the state of the joint portion between the semiconductor element and the conductive wire is determined based on the appearance of the joint portion. (Refer to JP-A-8-11145).
上述した検査システムでは、半導体素子と導電ワイヤとの接合部での不良の発生を、当該接合部の画像を処理して得られる情報に基づき判断している。しかし、接合部の外観から不良の発生を判別できない場合もあることから、上述した検査システムでは、当該接合部での不良の発生の検出精度、すなわちワイヤボンド接合の接合条件の良否に関する判断精度に関して改善の余地がある。 In the above-mentioned inspection system, the occurrence of defects at the joint between the semiconductor element and the conductive wire is determined based on the information obtained by processing the image of the joint. However, since it may not be possible to determine the occurrence of defects from the appearance of the joint, the above-mentioned inspection system relates to the accuracy of detecting the occurrence of defects at the joint, that is, the accuracy of determining whether the joining conditions of the wire bond joint are good or bad. There is room for improvement.
そこで、本開示の目的は、半導体素子と導電ワイヤとの接合部での不良の発生を従来よりも高い精度で検出することが可能な半導体装置、半導体装置の検査方法、半導体装置の製造方法および検査装置を提供することである。 Therefore, an object of the present disclosure is a semiconductor device capable of detecting the occurrence of a defect at a junction between a semiconductor element and a conductive wire with higher accuracy than before, a method for inspecting a semiconductor device, a method for manufacturing a semiconductor device, and the like. To provide an inspection device.
本開示に従った半導体装置は、半導体素子と、導電ワイヤと、温度測定用素子とを備える。導電ワイヤは半導体素子に接続される。温度測定用素子は、接続部と検出部とを含む。接続部は、導電ワイヤと同じテスト用導電ワイヤを接続することが可能である。検出部は、接続部にテスト用導電ワイヤがワイヤボンド接合により接続されるときの接続部における温度を検出する。 A semiconductor device according to the present disclosure includes a semiconductor element, a conductive wire, and a temperature measuring element. The conductive wire is connected to the semiconductor element. The temperature measuring element includes a connecting part and a detecting part. The connection portion can be connected to the same test conductive wire as the conductive wire. The detection unit detects the temperature at the connection portion when the test conductive wire is connected to the connection portion by wire bond joining.
本開示に従った半導体装置の検査方法は、温度測定用素子を含み、半導体装置となるべき部材を準備する工程と、温度を計測する工程とを備える。温度測定用素子は、接続部と検出部とを含む。接続部は、テスト用導電ワイヤを接続することが可能である。検出部は、接続部にテスト用導電ワイヤがワイヤボンド接合により接続されるときの接続部における温度を検出する。温度を計測する工程では、接続部にテスト用導電ワイヤをワイヤボンド接合しながら、検出部が接続部における温度に応じて出力する出力データに基づき接続部の温度を計測する。
(独立:請求項6の検査方法を含む半導体装置の製造方法)
本開示に従った半導体装置の製造方法は、検査する工程と、加工する工程とを備える。検査する工程では、上記半導体装置の検査方法を用いて半導体装置となるべき部材を検査する。加工する工程では、検査された部材を加工する。
The method for inspecting a semiconductor device according to the present disclosure includes a step of preparing a member to be a semiconductor device including a temperature measuring element, and a step of measuring the temperature. The temperature measuring element includes a connecting part and a detecting part. The connection part can be connected to a test conductive wire. The detection unit detects the temperature at the connection portion when the test conductive wire is connected to the connection portion by wire bond joining. In the step of measuring the temperature, the temperature of the connection portion is measured based on the output data output by the detection unit according to the temperature at the connection portion while the test conductive wire is wire-bonded to the connection portion.
(Independent: Manufacturing method of semiconductor device including the inspection method of claim 6)
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present disclosure includes a step of inspecting and a step of processing. In the inspection step, a member to be a semiconductor device is inspected by using the above-mentioned semiconductor device inspection method. In the processing process, the inspected member is processed.
本開示に従った検査装置は、温度測定用素子を含む半導体装置を検査する検査装置である。検査装置は、ワイヤボンド機構部と、調整部と、温度測定用回路と、記憶部と、判定部とを備える。調整部は、ワイヤボンド機構部のプロセス条件を調整する。温度測定用回路は、温度測定用素子と電気的に接続されることが可能である。記憶部は、検査に用いる基準値を記憶する。判定部は、温度測定用回路において、温度測定用素子にテスト用導電ワイヤがワイヤボンド接合により接続されるときの、テスト用導電ワイヤが接続される接続部における温度を計測した場合に、基準値と計測された温度とを比較してワイヤボンド接合の条件の良否を判定する。 The inspection device according to the present disclosure is an inspection device for inspecting a semiconductor device including a temperature measuring element. The inspection device includes a wire bond mechanism unit, an adjustment unit, a temperature measurement circuit, a storage unit, and a determination unit. The adjusting unit adjusts the process conditions of the wire bond mechanism unit. The temperature measuring circuit can be electrically connected to the temperature measuring element. The storage unit stores the reference value used for the inspection. The determination unit measures the temperature at the connection part to which the test conductive wire is connected when the test conductive wire is connected to the temperature measurement element by wire bond joining in the temperature measurement circuit. And the measured temperature are compared to determine the quality of the wire bond joining conditions.
上記によれば、半導体素子と導電ワイヤとの接合部での不良の発生を従来よりも高い精度で検出できる。 According to the above, the occurrence of defects at the joint between the semiconductor element and the conductive wire can be detected with higher accuracy than before.
以下、本開示の実施の形態を説明する。なお、同一の構成には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described. The same reference number is assigned to the same configuration, and the description is not repeated.
実施の形態1.
<半導体装置の構成>
図1は、実施の形態1に係る半導体装置の断面模式図である。図2は、図1に示した半導体装置の温度測定用素子の断面模式図である。図3は、図2に示した温度測定用素子の平面模式図である。図1に示す半導体装置1は、リードフレーム3と、半導体素子2と、導電ワイヤ31と、温度測定用素子4と、封止樹脂33とを主に備える。リードフレーム3の表面に半導体素子2および温度測定用素子4が配置されている。なお、図1では半導体素子2が1つだけ記載されているが、リードフレーム3の表面には複数の半導体素子2が配置されてもよい。半導体素子2としては、任意の半導体素子を用いることができるが、たとえばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)、IC(Integrated Circuit)チップ、LSI(Large Scale Integration)チップなどを半導体素子2として用いてもよい。
<Semiconductor device configuration>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the temperature measuring element of the semiconductor device shown in FIG. FIG. 3 is a schematic plan view of the temperature measuring element shown in FIG. The
半導体素子2は接続部材32としてのはんだによりリードフレーム3に固定されている。接続部材32としては他の材料を用いてもよく、たとえば銀、樹脂などを用いることができる。温度測定用素子4は図示しないはんだまたは銀によりリードフレーム3に固定されているが、他の任意の接続部材32によりリードフレーム3に固定されてもよい。導電ワイヤ31は半導体素子2の電極(図示せず)とリードフレーム3とを接続する。温度測定用素子4はリードフレーム3の表面上であれば任意の位置に配置できる。リードフレーム3の材料として、銅(Cu)または銅合金を用いることができる。リードフレーム3の厚みはたとえば0.5mm以上1mm以下である。
The
温度測定用素子4は、温度検出用の半導体素子であって、接続部35と、検出部としてのダイオード13と、を主に含む。ダイオード13には第1電極12aおよび第2電極12bが接続されている。ダイオード13はシリコン基板11の主面上に形成されている。ダイオード13上に接続部35が形成されている。シリコン基板11の主面上において、接続部35を挟むように第1電極12aおよび第2電極12bが形成されている。接続部35は、導電ワイヤ31と同じテスト用導電ワイヤ71をワイヤボンド接合によって接続することが可能である。導電ワイヤ31およびテスト用導電ワイヤ71を構成する材料は、たとえばアルミニウム、金などの金属である。接続部35は、隔離絶縁膜14と金属膜15とを含む。隔離絶縁膜14は、ダイオード13の上面に接触するように形成される。金属膜15は、隔離絶縁膜14上に形成される。第1電極12aおよび第2電極12bの上面の位置は、隔離絶縁膜14の上面の位置よりシリコン基板11側となっている。つまり、第1電極12aおよび第2電極12bは金属膜15と分離されている。
The
第1電極12a及び第2電極12bを構成する材料は、任意の導電体を用いることができるが、たとえばニッケル、金、アルミニウムなどの金属を用いることができる。隔離絶縁膜14を構成する材料は、任意の絶縁体を用いることができるが、たとえばポリイミド系樹脂などの樹脂材料、あるいは酸化珪素などの無機材料であってもよい。隔離絶縁膜14の厚みはたとえば1μm以上5μm以下であり、好ましくは1.5μm以上3μm以下である。
Any conductor can be used as the material constituting the
金属膜15を構成する材料は、半導体素子2の電極を構成する材料と同じ材料であることが好ましい。金属膜15の厚みはたとえば1μm以上5μm以下であり、好ましくは2μm以上3μm以下である。
The material constituting the
検出部としてのダイオード13は、接続部35にテスト用導電ワイヤ71がワイヤボンド接合により接続されるときの接続部35における温度を検出する。ダイオード13の厚みTはたとえば10μm以下である。ダイオード13は第1電極12aと第2電極12bとを含む。上述した構成を有する温度測定用素子4の厚みはたとえば0.1mm以上1.0mm以下である。
The
温度測定用素子4の上側に位置する接続部35には、上記のように温度測定のためテスト用導電ワイヤ71がワイヤボンド接合されている。当該テスト用導電ワイヤ71の一部は温度測定用素子4の表面上に残存していてもよいが、当該表面から除去されていてもよい。また、検出部としては、上述のように接続部35におけるワイヤボンド接合時の温度に応じたデータを出力できれば他の素子を用いてもよい。
As described above, the test
半導体素子2、導電ワイヤ31、温度測定用素子4、リードフレーム3の一部を封止するように、封止樹脂33が配置されている。封止樹脂33の外側に位置するリードフレーム3の外周部は、封止樹脂33の側面に沿った方向に伸びるように屈曲している。
The sealing
<半導体装置の検査方法および製造方法>
図4は、図1に示した半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。図5は、図4に示した半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。図6は、図5に示した部材の平面模式図である。図7は、図4に示した半導体装置の製造方法における検査工程にて用いる温度測定用回路の模式図である。図8および図9は、図4に示した半導体装置の製造方法における検査工程を説明するための模式図である。図10は、図4に示した半導体装置の製造方法における検査工程での温度測定用回路が検出する電圧の変化を示すグラフである。図11は、図4に示した半導体装置の製造方法における検査工程の一例を説明するためのフローチャートである。図4〜図11を参照しながら、本実施の形態に係る半導体装置の検査方法および製造方法を説明する。
<Inspection method and manufacturing method for semiconductor devices>
FIG. 4 is a flowchart for explaining the manufacturing method of the semiconductor device shown in FIG. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. FIG. 6 is a schematic plan view of the member shown in FIG. FIG. 7 is a schematic diagram of a temperature measurement circuit used in the inspection process in the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 8 and 9 are schematic views for explaining an inspection process in the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 4. FIG. 10 is a graph showing a change in voltage detected by a temperature measurement circuit in an inspection process in the method of manufacturing a semiconductor device shown in FIG. FIG. 11 is a flowchart for explaining an example of an inspection process in the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. The inspection method and the manufacturing method of the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 11.
図4に示した半導体装置の製造方法では、まず準備工程(S1)を実施する。この工程(S1)は、図5および図6に示す、温度測定用素子4を含み半導体装置1となるべき部材100を準備する工程である。図5に示した部材100は、封止樹脂33(図1参照)による封止が行われる前段階の部材であって、リードフレーム3と、当該リードフレーム3の表面上に実装されている半導体素子2と温度測定用素子4とを主に備える。半導体素子2では、リードフレーム3と導電ワイヤ31(図1参照)により接続されるボンディング作業がまだ実施されていない。
In the semiconductor device manufacturing method shown in FIG. 4, the preparation step (S1) is first carried out. This step (S1) is a step of preparing the
次に、検査工程(S2)を実施する。この工程(S2)では、たとえば図11に示す検査工程を実施する。 Next, the inspection step (S2) is carried out. In this step (S2), for example, the inspection step shown in FIG. 11 is carried out.
図11に示すように、検査工程では、まずボンディング作業前に温度測定用素子4に温度測定用回路5(図7参照)のプローブ10を接触させる工程(S30)を実施する。具体的には、図8に示すように、温度測定用素子4の第1電極12a(図2参照)および第2電極12b(図2参照)のそれぞれにプローブ10を接触させる。
As shown in FIG. 11, in the inspection step, first, a step (S30) of bringing the
ここで、図7に示すように、温度測定用回路5は、定電流電源8と、電流計7と、電圧計9と、1組のプローブ10と、これらの構成要素を接続する接続配線6とを主に備える。定電流電源8の正極に接続配線6を介して1つのプローブ10が接続されている。定電流電源8の負極に電流計7が接続配線6を介して接続されている。電流計7は接続配線6により他の1つのプローブ10と接続されている。電流計7と他の1つのプローブ10とを接続する接続配線6と、定電流電源8の正極と1つのプローブ10とを接続する接続配線6とを繋ぐように電圧計9が配置されている。つまり、定電流電源8と電流計7とは直列に接続されている。電圧計9は1組のプローブ10を介して温度測定用素子4と並列に接続される。工程(S30)を実施することにより、温度測定用素子4に対して定電流を印加できる状態となる。
Here, as shown in FIG. 7, the
図7に示した温度測定用回路5は、図12に示す半導体装置の検査装置としてのワイヤボンド装置内に配置されている。なお、ワイヤボンド装置の構成については後述する。
The
次に、接合動作・摩擦発熱工程(S31)を実施する。この工程(S31)では、まず温度測定用回路5の定電流電源8から一定値の電流を温度測定用素子4に供給する。この状態で、温度測定用素子4の順方向の電圧特性に基づき図10に示すように温度測定用素子4には一定の電圧V1が印加されている。温度測定用素子4に印加される電圧は温度測定用回路5の電圧計9により測定できる。なお、図10は検査工程における温度測定用素子4における電圧の変化を示すグラフである。図10の横軸は時間を示し、縦軸は温度測定用素子4における電圧を示している。温度測定用素子4に電圧V1が印加された状態は、接合動作が始まるまでの期間である第1期18の間継続する。
Next, the joining operation / friction heat generation step (S31) is carried out. In this step (S31), first, a constant current is supplied to the
次に,上述のように温度測定用素子4に電圧V1が印加された状態で、図9に示すように温度測定用素子4の接続部35にテスト用導電ワイヤ71をワイヤボンド接合する。このときのワイヤボンド接合の条件は、半導体素子2に導電ワイヤ31をワイヤボンド接合するときの条件と同様とする。テスト用導電ワイヤ71はワイヤボンド装置のボンディングツール17により接続部35に押圧されるとともに振動を加えられる。このときのボンディングツール17の振動の振幅はたとえば1μm以上100μm以下とし、当該振動の周波数は10kHz以上100kHz以下とすることができる。
Next, with the voltage V1 applied to the
このように接続部35に対してテスト用導電ワイヤ71をワイヤボンド接合することにより、金属間の攪拌効果と摩擦発熱によりテスト用導電ワイヤ71が接続部35と電気的に接続される。換言すれば、ワイヤボンド接合時には、超音波振動されたテスト用導電ワイヤ71と接続部35の金属膜15との接触界面が摩擦発熱する。当該接触界面からの熱はダイオード13に伝達される。
By wire-bonding the test
ここで、一般的にダイオード13の順方向電圧は、ダイオード13の温度上昇とともに降下する特徴を有する。例えば、ダイオード13の順方向電圧の降下量の絶対値は、ダイオード13の温度上昇の値に比例する。そのため、図10に示すように、時点t1からワイヤボンド接合が開始されると、ダイオード13の順方向電圧、つまり温度測定用素子4における電圧が低下する。ワイヤボンド接合の接合動作が継続している期間である第2期19の間、電圧は低下し続ける。第2期19の終了時点である時点t2では、温度測定用素子4における電圧は電圧V2となっている。
Here, in general, the forward voltage of the
ワイヤボンド接合が終了した時点t2以後の第3期20では、温度測定用素子4の温度が徐々に低下することにより、温度測定用素子4における電圧は徐々に高くなっている。上述したワイヤボンド接合時に、温度測定用回路5によって電圧V1と電圧V2との差分である電圧差21を計測する。
In the
次に、温度測定工程(S32)を実施する。この工程(S32)では、予め測定しておいたダイオード13の温度と順方向電圧との関係である特性データに基づき、テスト用導電ワイヤ71と接続部35との接触界面の温度を算出する。具体的には、上述した電圧差21と上記特性データとに基づき、ワイヤボンド接合時での上記接触界面の温度を算出する。このように、検出部としてのダイオード13は、接続部35にテスト用導電ワイヤ71がワイヤボンド接合により接続されるときの接続部35における温度を検出する。温度を計測する工程としての工程(S31)および工程(S32)では、接続部35にテスト用導電ワイヤ71をワイヤボンド接合しながら、温度測定用素子4のダイオード13が接続部35における温度に応じて出力する出力データ(ダイオード13の電圧特性の変化)に基づき、接続部35の温度(具体的にはワイヤボンド接合時での接触界面の温度)を計測する。
Next, the temperature measurement step (S32) is carried out. In this step (S32), the temperature of the contact interface between the test
ここで、温度測定用素子4の厚みはたとえば0.1mm以上1.0mm以下であり、ダイオード13の厚みは数μm程度であることから、テスト用導電ワイヤ71と接続部35の金属膜15との接触界面(接合界面とも呼ぶ)の温度とダイオード13の温度とはほぼ同一となる。このため、上記のようにダイオード13の特性データに基づき当該接触界面の温度を直接的に測定することができる。上述した工程(S31)と工程(S32)とは連続した1つの工程として実施されてもよいし、別工程として実施されてもよい。工程(S31)と工程(S32)とが本実施の形態における温度を計測する工程に対応する。
Here, since the thickness of the
次に、接合性の判定工程(S33)を実施する。この工程(S33)では、工程(S32)において得られた温度(計測された温度)と基準値とを比較する。計測された温度が基準値以上であれば、テスト用導電ワイヤ71と接続部35との接合部の特性(接合性)は良好であると判定される。この場合、図11に示したように工程(S33)でOKと判定され、検査プロセスが終了する。
Next, the bonding property determination step (S33) is carried out. In this step (S33), the temperature (measured temperature) obtained in the step (S32) is compared with the reference value. If the measured temperature is equal to or higher than the reference value, it is determined that the characteristics (bondability) of the joint portion between the test
一方、計測された温度が基準値より低い場合、接合性が不良であると判定される。この場合、工程(S33)でNGと判定され、接合条件を変更する工程(S34)が実施される。当該工程(S34)では、接合性が良好となるようにワイヤボンド接合の条件を変更する。たとえば、ボンディングツール17の振動の振幅を大きくする、あるいは振動の周波数を高くする、ボンディングツール17がテスト用導電ワイヤ71を押圧する圧力を大きくする、などの条件変更を行う。
On the other hand, when the measured temperature is lower than the reference value, it is determined that the bondability is poor. In this case, the step (S33) is determined to be NG, and the step (S34) of changing the joining conditions is carried out. In the step (S34), the conditions for wire bond joining are changed so that the bondability is good. For example, the conditions are changed such that the vibration amplitude of the
このように接合条件を変更した後、再度工程(S31)、工程(S32)、工程(S33)を繰り返す。上述した工程(S31〜S33)の繰り返しは、工程(S33)において接合性が良好であると判定されるまで継続される。このようにして、図4の検査工程(S2)が実施される。 After changing the joining conditions in this way, the step (S31), the step (S32), and the step (S33) are repeated again. The repetition of the above-mentioned steps (S31 to S33) is continued until it is determined in the step (S33) that the bondability is good. In this way, the inspection step (S2) of FIG. 4 is carried out.
なお、上述のような工程(S33)における判定は、ワイヤボンド接合において導電ワイヤと接続部35との接触界面の温度が高いほど、接合部の接合性が良好であるという知見に基づく。また、上述した検査工程(S2)は、すべての部材100に対して実施することが好ましいが、抜き取り検査としてすべての部材100のうちある割合の部材100のみに対して実施してもよい。
The determination in the step (S33) as described above is based on the finding that the higher the temperature of the contact interface between the conductive wire and the connecting
次に、図4に示すように加工工程(S3)が実施される。この工程(S3)では、検査された部材100を加工する。具体的には、上述した検査工程(S2)において適正であることが確認された接合条件を用いて、半導体素子2およびリードフレーム3と導電ワイヤ31とをワイヤボンド接合する。さらに、封止樹脂33による半導体素子2およびリードフレーム3の一部などの封止、リードフレーム3の切断および折り曲げ加工などを実施する。このようにして、図1に示す半導体装置1を得ることができる。
Next, the processing step (S3) is carried out as shown in FIG. In this step (S3), the inspected
<半導体装置の検査装置>
図12は、本実施の形態に係る半導体装置の検査装置の構成を説明するためのブロック図である。図12に示した検査装置は、上述した検査工程(S2)で用いられる検査装置であって、検査機構を有するワイヤボンド装置である。
<Semiconductor device inspection device>
FIG. 12 is a block diagram for explaining a configuration of an inspection device for a semiconductor device according to the present embodiment. The inspection device shown in FIG. 12 is an inspection device used in the above-mentioned inspection step (S2), and is a wire bond device having an inspection mechanism.
図12に示した検査装置は、温度測定用素子4を含む半導体装置1を検査する。検査装置は、ワイヤボンド機構部43と、調整部42と、検査機構部28とを主に備える。検査機構部28は、フィードバック機構部41と、温度測定用回路5と、記憶部26と、判定部25とを含む。調整部42は、ワイヤボンド機構部43のプロセス条件であるワイヤボンド接合の接合条件を調整する。温度測定用回路5は、上述のように半導体装置1となるべき部材100の温度測定用素子4と電気的に接続されることが可能である。記憶部26は、検査に用いる基準値を記憶する。
The inspection device shown in FIG. 12 inspects the
判定部25は、図11に示した検査工程における工程(S32)での演算、工程(S33)の判定、および高愛知(S34)の接合条件の変更を実施する。具体的には、温度測定用素子4にテスト用導電ワイヤ71がワイヤボンド接合により接続されるときの、温度測定用素子4の接続部35における温度を、温度測定用回路5で検出した順方向電圧の電圧差21(図10参照)とダイオード13の特性データとに基づき算出する。さらに、判定部25では、このようにして得られた温度(計測された温度)と、記憶部26に記憶されていた基準値とを比較して、ワイヤボンド接合の条件の良否を判定する。判定の結果がNGの場合、判定部25はフィードバック機構部41を介して調整部42にワイヤボンド接合の接合条件を変更することを指示する制御信号を出力する。
The
ワイヤボンド機構部43は、ボンディングツール17などを含み、実際にワイヤボンド接合を行う。検査機構部28は、ワイヤボンド装置の制御部から独立した制御基板として検査装置であるワイヤボンド装置に組み込まれていても良いし、ワイヤボンド装置の制御部に内蔵されていてもよい。
The wire
<作用効果>
本開示に従った半導体装置1は、半導体素子2と、導電ワイヤ31と、温度測定用素子4とを備える。導電ワイヤ31は半導体素子2に接続される。温度測定用素子4は、接続部35と検出部を含む。検出部はたとえばダイオード13である。接続部35は、導電ワイヤ31と同じテスト用導電ワイヤ71を接続することが可能である。検出部としてのダイオード13は、接続部35にテスト用導電ワイヤ71がワイヤボンド接合により接続されるときの接続部35における温度を検出する。
<Effect>
The
このようにすれば、温度測定用素子4の接続部35にテスト用導電ワイヤ71をワイヤボンド接合することで、当該ワイヤボンド接合時のテスト用導電ワイヤ71と接続部35との接触界面の温度を直接的に測定することができる。ここで、上述のようにワイヤボンド接合の接合条件の良否は上記接触界面の温度と相関がある。そのため、接触界面の測定温度に基づき、ワイヤボンド接合の接合部での不良の発生を高い精度で検出することができる。
By doing so, by wire-bonding the test
また、上述したワイヤボンド接合の接合部についてその状態を高精度に検出した結果に基づき、ワイヤボンド接合の接合条件の良否を正確に判断できる。このため、導電ワイヤの接合部の信頼性の管理精度を向上させることができる。この結果、高い信頼性を有する半導体装置を実現できる。 Further, based on the result of detecting the state of the joint portion of the wire bond joint described above with high accuracy, the quality of the joint condition of the wire bond joint can be accurately determined. Therefore, it is possible to improve the accuracy of controlling the reliability of the joint portion of the conductive wire. As a result, a semiconductor device having high reliability can be realized.
上記半導体装置1において、温度測定用素子4の接続部35は、隔離絶縁膜14と金属膜15とを含む。隔離絶縁膜14は、検出部の一例としてのダイオード13上に形成される。金属膜15は、隔離絶縁膜14上に形成される。
In the
この場合、金属膜15テスト用導電ワイヤ71をワイヤボンド接合するため、半導体素子2の金属製の電極に対するワイヤボンド接合の条件に近い状態でテスト用導電ワイヤ71のワイヤボンド接合を行うことができる。このため、半導体素子2の電極に対するワイヤボンド接合の条件の良否をより正確に判断できる。
In this case, since the
上記半導体装置1において、検出部はダイオード13を含む。ダイオード13の厚みTは10μm以下である。この場合、テスト用導電ワイヤ71のワイヤボンド接合時には、テスト用導電ワイヤ71の直下に位置するダイオード13の厚みが十分小さいことから、テスト用導電ワイヤ71と金属膜15との接触界面の温度とダイオード13の温度とはほぼ同一となる。このため、上記のようにダイオード13の特性データに基づき当該接触界面の温度を直接的に測定することができる。
In the
本開示に従った半導体装置の検査方法は、温度測定用素子4を含み半導体装置1となるべき部材100を準備する工程(S1)と、温度を計測する工程(S31、S32)とを備える。温度測定用素子4は、接続部35と検出部(ダイオード13)とを含む。接続部35は、テスト用導電ワイヤ71を接続することが可能である。検出部は、接続部35にテスト用導電ワイヤ71がワイヤボンド接合により接続されるときの接続部35における温度を検出する。温度を計測する工程(S31、S32)では、接続部35にテスト用導電ワイヤ71をワイヤボンド接合しながら、検出部が接続部35における温度に応じて出力する出力データに基づき接続部35の温度を計測する。
The method for inspecting a semiconductor device according to the present disclosure includes a step (S1) of preparing a
このようにすれば、ワイヤボンド接合時のテスト用導電ワイヤ71と接続部35との接触界面の温度を直接的に測定することができる。上述のようにワイヤボンド接合の接合条件の良否は上記接触界面の温度と相関があることから、接触界面の測定温度に基づき、ワイヤボンド接合の接合部での不良の発生を高い精度で検出することができる。
In this way, the temperature of the contact interface between the test
また、上述したワイヤボンド接合の接合部の状態を高精度に検出した結果に基づき、ワイヤボンド接合の接合条件の良否を正確に判断できる。この結果、導電ワイヤの接合部の信頼性の管理精度を向上させることができる。 Further, based on the result of detecting the state of the joint portion of the wire bond joint described above with high accuracy, the quality of the joint condition of the wire bond joint can be accurately determined. As a result, it is possible to improve the accuracy of controlling the reliability of the joint portion of the conductive wire.
上記半導体装置の検査方法において、検出部はダイオード13を含む。温度を計測する工程(S31、S32)では、接続部35における温度によるダイオード13の電圧特性の変化が出力データとして検出部から出力される。温度を計測する工程(S31、S32)では、電圧特性の変化に基づき接続部35における温度を計測する。
In the above-mentioned semiconductor device inspection method, the detection unit includes a
この場合、温度測定用素子4を構成するダイオード13の温度による電圧特性の変化を利用してワイヤボンド接合時の接続部35の温度を計測できる。
In this case, the temperature of the connecting
本開示に従った半導体装置の製造方法は、検査する工程(S2)と、加工する工程(S3)とを備える。検査する工程(S2)では、上記半導体装置の検査方法を用いて半導体装置となるべき部材100を検査する。加工する工程(S3)では、検査された部材100を加工する。
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present disclosure includes a step of inspecting (S2) and a step of processing (S3). In the inspection step (S2), the
このようにすれば、ワイヤボンド接合の条件が良好であることを確認した上で、半導体装置となるべき部材100に対して半導体素子2に対するワイヤボンド接合などの加工を行うことができる。このため、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
In this way, after confirming that the conditions for wire bond bonding are good, it is possible to perform processing such as wire bond bonding to the
本開示に従った検査装置は、温度測定用素子4を含む半導体装置を検査する検査装置である。検査装置は、ワイヤボンド機構部43と、調整部42と、温度測定用回路5と、記憶部26と、判定部25とを備える。調整部42は、ワイヤボンド機構部43のプロセス条件を調整する。温度測定用回路5は、温度測定用素子4と電気的に接続されることが可能である。記憶部26は、半導体装置1の検査に用いる基準値を記憶する。判定部25は、温度測定用回路5において、温度測定用素子4にテスト用導電ワイヤ71がワイヤボンド接合により接続されるときの、テスト用導電ワイヤ71が接続される接続部35における温度を計測した場合に、基準値と計測された温度とを比較してワイヤボンド接合の条件の良否を判定する。
The inspection device according to the present disclosure is an inspection device that inspects a semiconductor device including a
このようにすれば、半導体装置の製造工程において実施されるワイヤボンド接合の条件の良否を上述した検査装置によって直接的に判定することができる。このため、ワイヤボンド接合の接合部での不良の発生を高い精度で検出することができる。 In this way, the quality of the wire bond joining conditions carried out in the manufacturing process of the semiconductor device can be directly determined by the above-mentioned inspection device. Therefore, it is possible to detect the occurrence of defects at the joint portion of the wire bond joint with high accuracy.
また、上述したワイヤボンド接合の接合部についてその状態を高精度に検出した結果に基づき、ワイヤボンド接合の接合条件の良否を正確に判断できる。この結果、当該検査装置を利用して信頼性の高い半導体装置を得ることができる。 Further, based on the result of detecting the state of the joint portion of the wire bond joint described above with high accuracy, the quality of the joint condition of the wire bond joint can be accurately determined. As a result, a highly reliable semiconductor device can be obtained by using the inspection device.
<変形例の構成及び作用効果>
図13は、実施の形態1に係る半導体装置の変形例を説明するための断面模式図である。図13は図2に対応する。図13では半導体装置の変形例を構成する温度測定用素子4の断面模式図が示されている。
<Structure and action of modified examples>
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view for explaining a modification of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 13 corresponds to FIG. FIG. 13 shows a schematic cross-sectional view of the
図13に示した半導体装置は、基本的には図1〜図3に示した半導体装置と同様の構成を備えるが、温度測定用素子4の構造が図1〜図3に示した半導体装置と異なっている。すなわち、図13に示した半導体装置では、温度測定用素子4の接続部35が、検出部としてのダイオード13上に形成された絶縁膜51を含む。具体的には、図13に示した温度測定用素子4の接続部35は、ダイオード13の上に形成された隔離絶縁膜14と、当該隔離絶縁膜14上に形成された絶縁膜51とを含む。
The semiconductor device shown in FIG. 13 basically has the same configuration as the semiconductor device shown in FIGS. 1 to 3, but the structure of the
このような構成の半導体装置に対しては、図1〜図3に示した半導体装置の検査方法を適用することができ、同様の効果を得ることができる。また、温度測定用素子4の接続部35の表面が絶縁膜51により構成されているため、ワイヤボンド接合時に接続部35のダイオード13とテスト用導電ワイヤ71とが電気的に接続される可能性を低減できる。このようにダイオード13とテスト用導電ワイヤ71とが電気的に接続された状態では、温度測定用回路5がダイオード13およびテスト用導電ワイヤ71を介してワイヤボンド装置と電気的に接続されることになる。この場合、温度測定用回路5から供給された電流がワイヤボンド装置を介してグランドへ流れる可能性があり、正確な検査ができなくなる恐れがある。図13に示した半導体装置では、このような可能性を低減でき、正確な検査を実施することができる。
The semiconductor device inspection methods shown in FIGS. 1 to 3 can be applied to the semiconductor device having such a configuration, and the same effect can be obtained. Further, since the surface of the connecting
絶縁膜51の厚みはたとえば2μm以下とすることが好ましい。このように絶縁膜51の厚みを薄くしておけば、図1〜図3に示した半導体装置と同様の検査方法を適用しても正確な検査を行うことができる。なお、図13に示した半導体装置に対して検査を行う阿場合、半導体素子2の電極を構成する材料(たとえば金属)と絶縁膜51とでは、テスト用導電ワイヤ71との摩擦係数が異なる。そのため、摩擦係数の相違を考慮して発熱量を換算し、温度を算出してもよい。たとえば、絶縁膜51とテスト用導電ワイヤ71との摩擦係数が0.5であり、半導体素子2の電極を構成する金属とテスト用導電ワイヤ71との摩擦係数が0.8である場合、これらの摩擦係数の関係を示す係数(0.8/0.5)を用いて温度を算出する。
The thickness of the insulating
実施の形態2.
<半導体装置の構成>
図14は、実施の形態2に係る半導体装置の断面模式図である。図14に示した半導体装置1は、基本的には図1〜図3に示した半導体装置1と同様の構成を備えるが、温度測定用素子4にはテスト用接続ワイヤ16が接続されている。当該テスト用接続ワイヤ16は温度測定用素子4上から封止樹脂33の側面にまで伸びている。
<Semiconductor device configuration>
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device according to the second embodiment. The
<半導体装置の検査方法および製造方法>
図15は、図14に示した半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。図16は、図14に示した半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。図15は図6に対応し、図16は図8に対応する。図15および図16は図14に示した半導体装置1となるべき部材100を示している。
<Inspection method and manufacturing method for semiconductor devices>
FIG. 15 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. FIG. 16 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. FIG. 15 corresponds to FIG. 6 and FIG. 16 corresponds to FIG. 15 and 16 show a
図14に示した半導体装置1の製造方法は、基本的には図1〜図3に示した半導体装置1の製造方法と同様であるが、部材100の構成および検査工程(S2)の内容が異なっている。具体的には、図14に示した半導体装置1となるべき部材100は、図6に示したリードフレーム3に、枠体である付属部材55が接続されている。付属部材55はリードフレーム3の外周を囲むように配置されている。付属部材55はたとえば樹脂により構成されている。付属部材55とリードフレーム3とはインサート成形により接着されている。異なる観点から言えば、半導体装置1の製造方法における準備する工程(S1)において準備される部材100は、リードフレーム3と付属部材55とを含む。付属部材55には第1端子22と第2端子22とが形成されている。第1端子22と第2端子22とは、付属部材55の任意の位置に配置されてもよいが、温度測定用素子4に最も近い付属部材55の部分に配置されることが好ましい。
The manufacturing method of the
検査工程(S2)において、温度測定用素子4に含まれるダイオード13(図2参照)の第1電極12a(図2参照)と第1端子22とは図16に示すようにテスト用接続ワイヤ16により電気的に接続される。ダイオード13の第2電極12b(図2参照)と第2端子22とは図16に示すようにテスト用接続ワイヤ16により電気的に接続される。テスト用接続ワイヤ16と第1電極12a、第2電極12b、第1端子22および第2端子22とはワイヤボンド接合されていてもよい。なお、テスト用接続ワイヤ16により第1電極12aと第1端子22の間および第2電極12bと第2端子22との間を接続する工程は、たとえば図11の工程(S30)において実施してもよい。
In the inspection step (S2), the
温度を計測する工程(S32)では、第1端子22と第2端子22とを温度測定用回路5と接続した状態とする。具体的には、図16に示すように第1端子22および第2端子22のそれぞれに温度測定用回路5のプローブ10を接続する。この状態で、工程(S31)および工程(S32)を実施する。すなわち、温度測定用回路5においてダイオード13の電圧特性の変化を出力データとして測定することにより、接続部35における温度を計測する。なお、上述した温度測定用回路5のプローブ10に代えてクリップなどの接続動作が容易な導電部材を用いてもよい。
In the step of measuring the temperature (S32), the
その後、図11の工程(S33)、工程(S34)などを実施する。このようにして検査工程(S2)を実施する。 After that, the step (S33), the step (S34), and the like shown in FIG. 11 are carried out. In this way, the inspection step (S2) is carried out.
さらに、図4に示した加工工程(S3)を実施する。このとき上述したテスト用接続ワイヤ16を除去すること無く封止樹脂33による半導体素子2などの封止を行い、その後封止樹脂33の外部に位置するテスト用接続ワイヤ16を切断すると、図14に示した半導体装置1の構成となる。なお、テスト用接続ワイヤ16を封止樹脂33による封止の前に除去してもよい。
Further, the processing step (S3) shown in FIG. 4 is carried out. At this time, the
<作用効果>
上記半導体装置の検査方法では、準備する工程(S1)において、半導体装置となるべき部材100はリードフレーム3と付属部材55とを含む。付属部材55はリードフレーム3と接続されている。付属部材55は第1端子22と第2端子22とを含む。ダイオード13は第1電極12aと第2電極12bとを含む。第1電極12aと第1端子22とは電気的に接続される。第2電極12bと第2端子22とは電気的に接続される。温度を計測する工程(S32)では、第1端子22と第2端子22とを温度測定用回路5と接続した状態で、温度測定用回路5においてダイオード13の電圧特性の変化を出力データとして測定することにより、接続部35における温度を計測する。
<Effect>
In the above-mentioned semiconductor device inspection method, in the preparation step (S1), the
この場合、実施の形態1と同様に、工程(S31)におけるワイヤボンド接合時のテスト用導電ワイヤ71と接続部35との接触界面の温度を直接的に測定することができる。そのため、接触界面の測定温度に基づき、ワイヤボンド接合の接合部での不良の発生を高い精度で検出することができる。
In this case, similarly to the first embodiment, the temperature of the contact interface between the test
また、上述した方法では、インサート成形で配線する構造の半導体装置1に関して、リードフレーム3の外側に位置する付属部材55に配置された第1端子22および第2端子22を利用して、温度測定用素子4と温度測定用回路5とを接続することができる。この状態で温度測定用素子4にテスト用導電ワイヤ71をワイヤボンド接合することで、ワイヤボンド接合時の接触界面の温度を容易に測定できる。
Further, in the above-described method, the temperature of the
上記半導体装置の検査方法において、リードフレーム3と付属部材55とはインサート成形によって接続されている。この場合、リードフレーム3と付属部材55とを容易に接合することができる。なお、リードフレーム3と付属部材55とは、たとえば接着材などの接続部材を介して接続されてもよい。
In the above semiconductor device inspection method, the
実施の形態3.
<半導体装置の構成>
図17は、実施の形態3に係る半導体装置の断面模式図である。図17に示した半導体装置1は、基本的には図1〜図3に示した半導体装置1と同様の構成を備えるが、温度測定用素子4として温度測定用コネクタが用いられている。温度測定用コネクタである温度測定用素子4は、リードフレーム3にインサート成形によって接続されている。図17に示した半導体装置1における温度測定用素子4は、その端面に多数の端子を含む。当該端子は図2に示した温度測定用素子4の第1電極12aおよび第2電極12bの機能を有する端子を含む。図17に示した温度測定用素子4の上部表面には検出部としてのダイオード13(図2参照)が形成されている。ダイオード13の表面上には図2に示した構造と同様に接続部35が形成されている。温度測定用素子4の上面上にはテスト用導電ワイヤ71が残存していてもよい。
<Semiconductor device configuration>
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device according to the third embodiment. The
<半導体装置の検査方法および製造方法>
図18は、図17に示した半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。図18は図8に対応する。図18は図17に示した半導体装置1となるべき部材100を示している。
<Inspection method and manufacturing method for semiconductor devices>
FIG. 18 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. FIG. 18 corresponds to FIG. FIG. 18 shows a
図17に示した半導体装置1の製造方法は、基本的には図1〜図3に示した半導体装置1の製造方法と同様であるが、部材100の構成および検査工程(S2)の内容が異なっている。具体的には、図17に示した半導体装置1となるべき部材100は、図6に示したリードフレーム3に温度測定用コネクタである温度測定用素子4がインサート成形によって接続されている。異なる観点から言えば、半導体装置1の製造方法における準備する工程(S1)において準備される部材100は、リードフレーム3を含む。温度測定用素子4はリードフレーム3とインサート成形によって接続されている。温度測定用素子4は端面に配置された第1端子および第2端子を含む。
The manufacturing method of the
検査工程(S2)において、温度測定用素子4の端子と温度測定用回路5とが導電ワイヤ75により接続される。この状態で、図11に示した工程(S31)および工程(S32)を実施する。具体的には温度測定用素子4のダイオード13上にテスト用導電ワイヤ71をワイヤボンド接合しながら、ダイオード13の電圧特性の変化を出力データとして温度測定用回路5にて測定することにより、温度測定用素子4のワイヤボンド接合された部分の温度を計測する。
In the inspection step (S2), the terminal of the
その後、図11の工程(S33)、工程(S34)などを実施する。このようにして検査工程(S2)を実施する。 After that, the step (S33), the step (S34), and the like shown in FIG. 11 are carried out. In this way, the inspection step (S2) is carried out.
さらに、図4に示した加工工程(S3)を実施する。この結果、図17に示した半導体装置1を得ることができる。
Further, the processing step (S3) shown in FIG. 4 is carried out. As a result, the
<作用効果>
上記半導体装置の検査方法では、準備する工程(S1)において、半導体装置となるべき部材100はリードフレーム3を含む。温度測定用素子4はリードフレーム3とインサート成形によって接続されている。温度測定用素子4は端面に配置された第1端子および第2端子を含む。温度を計測する工程(S31、S32)では、温度測定用素子4を第1端子および第2端子を介して温度測定用回路5と接続した状態で、温度測定用回路5においてダイオード13の電圧特性の変化を出力データとして測定することにより、接続部35における温度を計測する。
<Effect>
In the above-mentioned semiconductor device inspection method, in the preparation step (S1), the
この場合、実施の形態1と同様に、工程(S31)におけるワイヤボンド接合時のテスト用導電ワイヤ71と温度測定用素子4との接触界面の温度を直接的に測定することができる。そのため、接触界面の測定温度に基づき、ワイヤボンド接合の接合部での不良の発生を高い精度で検出することができる。
In this case, similarly to the first embodiment, the temperature of the contact interface between the test
実施の形態4.
<半導体装置の構成>
図19は、実施の形態4に係る半導体装置の断面模式図である。図19に示した半導体装置1は、基本的には図1〜図3に示した半導体装置1と同様の構成を備えるが、半導体装置1がプリント基板24を備え、当該プリント基板24上に温度測定用素子4と第1端子22と第2端子22とが実装されている点、さらに温度測定用素子4が複数の測定用素子4aを含む点が図1〜図3に示した半導体装置と異なっている。具体的には、図19に示した半導体装置1では、リードフレーム3の上に接続部材32を介してプリント基板24が固定されている。接続部材32としてはたとえばはんだ、銀などの金属、樹脂などを用いることができる。プリント基板24としては、たとえば樹脂基板、セラミックス基板、アルミニウム基板などを用いることができる。
<Semiconductor device configuration>
FIG. 19 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device according to the fourth embodiment. The
温度測定用素子4はプリント基板24の上面に図示しない接合部材を介して固定されている。温度測定用素子4はプリント基板24の上面のいずれの位置に配置されてもよい。プリント基板24の上面には半導体素子2が図示しない接合部材を介して固定されている。半導体素子2はリードフレーム3の上に固定されていてもよい。プリント基板24の上面には第1端子22および第2端子22が配置されている。温度測定用素子4はテスト用接続ワイヤ16により第1端子22および第2端子22と接続されている。なお、温度測定用素子4としての測定用素子4aの構成は図2に示した温度測定用素子4の構成と同様である。そのため、測定用素子4aの第1電極12aおよび第2電極12bは、それぞれテスト用接続ワイヤ16により第1端子22および第2端子22と接続されている。
The
温度測定用素子4の上面上にはテスト用導電ワイヤ71が残存していてもよい。また、テスト用接続ワイヤ16は封止樹脂33による封止前に除去されてもよい。
The test
プリント基板24は外部端子となるリードフレーム3の一部との間に間隔を隔てて配置されている。これは、半導体装置1に電流を流した場合にプリント基板24上の温度測定用素子4とリードフレーム3の外部端子となる部分とが短絡しないようにするためにである。
The printed
<半導体装置の検査方法および製造方法>
図20および図21は、図19に示した半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。図20は、半導体装置を構成するリードフレーム3上に実装されるプリント基板24の平面模式図である。図21は、図20に示したプリント基板24において、温度測定用素子4が第1端子22および第2端子22とテスト用接続ワイヤ16により接続された状態を示す模式図である。なお、図20および図21では、説明を簡単にするため温度測定用素子4を1つだけ表示しているが、図19に示すように複数の測定用素子4aが温度測定用素子4としてプリント基板24上に実装されている。
<Inspection method and manufacturing method for semiconductor devices>
20 and 21 are schematic views for explaining the manufacturing method of the semiconductor device shown in FIG. FIG. 20 is a schematic plan view of a printed
図19に示した半導体装置1の製造方法は、基本的には図1〜図3に示した半導体装置1の製造方法と同様であるが、部材100の構成および検査工程(S2)の内容が異なっている。具体的には、図19に示した半導体装置1となるべき部材は、リードフレーム3に、プリント基板24が接合部材により固定されている。プリント基板24の表面には少なくとも温度測定用素子4、第1端子22および第2端子22が配置されている。異なる観点から言えば、半導体装置1の製造方法における準備する工程(S1)において準備される部材は、リードフレーム3とプリント基板24とを含む。温度測定用素子4はプリント基板24上に配置されている。温度測定用素子4は、プリント基板24上に配置された複数の測定用素子4aを含む。プリント基板24には第1端子22と第2端子22とが形成されている。第1端子22と第2端子22とは、プリント基板24の任意の位置に配置されてもよいが、プリント基板24上に置いて他の半導体素子2よりも温度測定用素子4に近い領域に配置されることが好ましい。あるいは、温度測定用素子4と第1端子22及び第2端子22との間に他の半導体素子2が配置されていないことが好ましい。
The manufacturing method of the
検査工程(S2)において、温度測定用素子4に含まれるダイオード13(図2参照)の第1電極12a(図2参照)と第1端子22とは図21に示すようにテスト用接続ワイヤ16により電気的に接続される。ダイオード13の第2電極12b(図2参照)と第2端子22とは図21に示すようにテスト用接続ワイヤ16により電気的に接続される。テスト用接続ワイヤ16と第1電極12a、第2電極12b、第1端子22および第2端子22とはワイヤボンド接合されていてもよい。なお、テスト用接続ワイヤ16により第1電極12aと第1端子22の間および第2電極12bと第2端子22との間を接続する工程は、たとえば図11の工程(S30)において実施してもよい。
In the inspection step (S2), the
温度を計測する工程(S32)では、第1端子22と第2端子22とを温度測定用回路5と接続した状態とする。具体的には、図21に示すように第1端子22および第2端子22のそれぞれに温度測定用回路5のプローブ10を接続する。この状態で、工程(S31)および工程(S32)を実施する。すなわち、温度測定用回路5においてダイオード13の電圧特性の変化を出力データとして測定することにより、接続部35における温度を計測する。
In the step of measuring the temperature (S32), the
その後、図11の工程(S33)、工程(S34)などを実施する。このようにして検査工程(S2)を実施する。 After that, the step (S33), the step (S34), and the like shown in FIG. 11 are carried out. In this way, the inspection step (S2) is carried out.
さらに、図4に示した加工工程(S3)を実施する。このとき上述したテスト用接続ワイヤ16を除去すること無く封止樹脂33による半導体素子2などの封止を行うと、図19に示した半導体装置1の構成となる。なお、テスト用接続ワイヤ16を封止樹脂33による封止の前に除去してもよい。
Further, the processing step (S3) shown in FIG. 4 is carried out. At this time, if the
<作用効果>
上記半導体装置1は、プリント基板24をさらに備える。温度測定用素子4はプリント基板24上に配置されている。この場合、プリント基板24を用いた半導体装置に関しても本実施の形態に係る検査方法を適用できる。そのため、プリント基板24を用いた半導体装置においても、半導体素子2における導電ワイヤ31の接合部の信頼性の管理精度を向上させることができる。
<Effect>
The
上記半導体装置の検査方法において、温度測定用素子4は、複数の測定用素子4aを含む。この場合、複数の測定用素子4aを有することで、本実施の形態に係る検査方法を複数回実施することができる。
In the above-mentioned semiconductor device inspection method, the
上記半導体装置の検査方法では、準備する工程(S1)において、半導体装置となるべき部材100はプリント基板24をさらに含む。温度測定用素子4はプリント基板24上に配置されている。
In the above-mentioned semiconductor device inspection method, in the preparation step (S1), the
この場合、実施の形態1と同様に、工程(S31)におけるワイヤボンド接合時のテスト用導電ワイヤ71と接続部35との接触界面の温度を直接的に測定することができる。そのため、接触界面の測定温度に基づき、ワイヤボンド接合の接合部での不良の発生を高い精度で検出することができる。
In this case, similarly to the first embodiment, the temperature of the contact interface between the test
また、上述した方法では、プリント基板24を備える半導体装置1に関して、当該プリント基板24に配置された第1端子22および第2端子22を利用して、温度測定用素子4と温度測定用回路5とを接続することができる。この状態で温度測定用素子4にテスト用導電ワイヤ71をワイヤボンド接合することで、ワイヤボンド接合時の接触界面の温度を容易に測定できる。
Further, in the above-described method, with respect to the
<変形例の構成および作用効果>
図22は、実施の形態4に係る半導体装置の第1変形例を示す断面模式図である。図22に示した半導体装置1は、基本的には図19に示した半導体装置1と同様の構成を備えるが、温度測定用素子4として実装コネクタが用いられている。実装コネクタである温度測定用素子4は、たとえばプリント基板24にインサート成形によって接続されていてもよい。図22に示した半導体装置1における温度測定用素子4は、温度測定用回路5と接続可能なコネクタ(図示せず)を有する。コネクタは図2に示した温度測定用素子4の第1電極12aおよび第2電極12bの機能を有する。図22に示した温度測定用素子4の上部表面には検出部としてのダイオード13(図2参照)が形成されている。ダイオード13の表面上には図2に示した構造と同様に接続部35が形成されている。温度測定用素子4の上面上にはテスト用導電ワイヤ71が残存していてもよい。また、プリント基板24上に複数の温度測定用素子4を配置してもよい。
<Structure and action of modified examples>
FIG. 22 is a schematic cross-sectional view showing a first modification of the semiconductor device according to the fourth embodiment. The
図22に示した半導体装置1の製造方法は、基本的には図19に示した半導体装置1の製造方法と同様であるが、部材100の構成および検査工程(S2)の内容が異なっている。具体的には、図22に示した半導体装置1となるべき部材100は、図19示した半導体装置1のプリント基板24に実装コネクタである温度測定用素子4がインサート成形によって接続されている。異なる観点から言えば、半導体装置1の製造方法における準備する工程(S1)において準備される部材100は、プリント基板24およびリードフレーム3を含む。温度測定用素子4はプリント基板24とインサート成形によって接続されている。温度測定用素子4は温度測定用回路5と接続可能なコネクタを含む。
The manufacturing method of the
検査工程(S2)において、温度測定用素子4のコネクタと温度測定用回路5とが電気的に接続される。この状態で、図11に示した工程(S31)および工程(S32)を実施する。具体的には温度測定用素子4のダイオード13上にテスト用導電ワイヤ71をワイヤボンド接合しながら、ダイオード13の電圧特性の変化を出力データとして温度測定用回路5にて測定することにより、温度測定用素子4のワイヤボンド接合された部分の温度を計測する。
In the inspection step (S2), the connector of the
その後、図11の工程(S33)、工程(S34)などを実施する。このようにして検査工程(S2)を実施する。さらに、図4に示した加工工程(S3)を実施する。この結果、図22に示した半導体装置1を得ることができる。
After that, the step (S33), the step (S34), and the like shown in FIG. 11 are carried out. In this way, the inspection step (S2) is carried out. Further, the processing step (S3) shown in FIG. 4 is carried out. As a result, the
図22に示した構成の半導体装置1および当該半導体装置1の製造方法および検査方法によっても、図19に示した半導体装置1および当該半導体装置1の製造方法および検査方法と同様の効果を得ることができる。
The
図23は、実施の形態4に係る半導体装置の第2変形例を示す断面模式図である。図23に示した半導体装置1は、基本的には図19に示した半導体装置1と同様の構成を備えるが、温度測定用素子4が3つ以上の複数個プリント基板24上に配置されている。温度測定用素子4の上面上にはテスト用導電ワイヤ71が残存していてもよい。プリント基板24上には図示しないが第1端子22および第2端子22(図21参照)が形成されている。
FIG. 23 is a schematic cross-sectional view showing a second modification of the semiconductor device according to the fourth embodiment. The
図23に示した半導体装置1の製造方法は、基本的には図19に示した半導体装置1の製造方法と同様であるが、部材100の構成が異なっている。具体的には、図23に示した半導体装置1となるべき部材100は、図19示した半導体装置1のプリント基板24上に3つ以上(たとえば4つ)の温度測定用素子4が固定されている。異なる観点から言えば、半導体装置1の製造方法における準備する工程(S1)において準備される部材100は、プリント基板24および3つ以上の複数の温度測定用素子4を含む。複数の温度測定用素子4はプリント基板24に固定されている。
The manufacturing method of the
その後、図19に示した半導体装置1の製造方法と同様に、図4に示した検査工程(S2)および加工工程(S3)を実施する。この結果、図23に示した半導体装置1を得ることができる。
After that, the inspection step (S2) and the processing step (S3) shown in FIG. 4 are carried out in the same manner as the manufacturing method of the
図23に示した構成の半導体装置1および当該半導体装置1の製造方法および検査方法によっても、図19に示した半導体装置1および当該半導体装置1の製造方法および検査方法と同様の効果を得ることができる。さらに、図23に示した半導体装置1では、一度に多数のワイヤボンド接合の温度計測を行うことができる。このため、検査回数を増やして計測精度を向上させることができる。
The
図24は、実施の形態4に係る半導体装置の第3変形例を示す断面模式図である。図24に示した半導体装置1は、基本的には図19に示した半導体装置1と同様の構成を備えるが、プリント基板24上に温度測定用回路5と記憶部62とが形成されている。プリント基板24上に固定された温度測定用素子4の上面上にはテスト用導電ワイヤ71が残存していてもよい。
FIG. 24 is a schematic cross-sectional view showing a third modification of the semiconductor device according to the fourth embodiment. The
図24に示した半導体装置1の製造方法は、基本的には図19に示した半導体装置1の製造方法と同様であるが、部材100の構成および検査工程(S2)の内容が異なっている。具体的には、図24に示した半導体装置1となるべき部材100は、図19示した半導体装置1のプリント基板24に温度測定用回路5および記憶部62が実装されている。温度測定用回路5はたとえば図7に示す回路構成を有する。記憶部62は図12に示した検査装置における記憶部26と同様の機能を有する。異なる観点から言えば、半導体装置1の製造方法における準備する工程(S1)において準備される部材100は、プリント基板24を含む。温度測定用素子4に含まれる検出部であるダイオード13は第1電極12a(図2参照)と第2電極12b(図2参照)とを含む。温度測定用素子4はプリント基板24上に配置される。プリント基板24上には温度測定用回路5と記憶部62とが形成される。温度測定用素子4は温度測定用回路5と電気的に接続されている。
The manufacturing method of the
検査工程(S2)において、温度測定用素子4のコネクタと温度測定用回路5とが電気的に接続された状態で、プリント基板24に電力を供給すると共に図11に示した工程(S31)および工程(S32)を実施する。具体的には温度測定用素子4のダイオード13上にテスト用導電ワイヤ71をワイヤボンド接合しながら、ダイオード13の電圧特性の変化を出力データとして温度測定用回路5にて測定することにより、温度測定用素子4のワイヤボンド接合された部分の温度を計測する。
In the inspection step (S2), power is supplied to the printed
その後、図11の工程(S33)、工程(S34)などを実施する。このようにして検査工程(S2)を実施する。異なる観点から言えば、温度を計測する工程(S31、S32)では、温度測定用素子4の第1電極12aと第2電極12bとを温度測定用回路5と接続した状態で、温度測定用回路5においてダイオード13の電圧特性の変化を出力データとして測定することにより、温度測定用素子4の接続部35における温度を計測する。判定する工程(S33)では、記憶部62に記憶された基準値と計測された温度とを比較してワイヤボンド接合の条件の良否を判定する。
After that, the step (S33), the step (S34), and the like shown in FIG. 11 are carried out. In this way, the inspection step (S2) is carried out. From a different point of view, in the step of measuring the temperature (S31, S32), the temperature measurement circuit is in a state where the
その後、図4に示した加工工程(S3)を実施する。この結果、図24に示した半導体装置1を得ることができる。
After that, the processing step (S3) shown in FIG. 4 is carried out. As a result, the
図24に示した構成の半導体装置1および当該半導体装置1の製造方法および検査方法によっても、図19に示した半導体装置1および当該半導体装置1の製造方法および検査方法と同様の効果を得ることができる。また、上述のようにプリント基板24に外部から電力を供給するのみで、図11に示した検査工程を実施することができる。また、記憶部62に検査結果を記憶させてもよい。
The
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。矛盾のない限り、今回開示された実施の形態の少なくとも2つを組み合わせてもよい。本開示の基本的な範囲は、上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. As long as there is no contradiction, at least two of the embodiments disclosed this time may be combined. The basic scope of the present disclosure is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1 半導体装置、2 半導体素子、3 リードフレーム、4 温度測定用素子、4a 測定用素子、5 温度測定用回路、6 接続配線、7 電流計、8 定電流電源、9 電圧計、10 プローブ、11 シリコン基板、12a 第1電極、12b 第2電極、13 ダイオード、14 隔離絶縁膜、15 金属膜、16 テスト用接続ワイヤ、17 ボンディングツール、18 第1期、19 第2期、20 第3期、21 電圧差、22 第1端子および第2端子、24 プリント基板、25 判定部、26,62 記憶部、28 検査機構部、31,75 導電ワイヤ、32 接続部材、33 封止樹脂、35 接続部、41 フィードバック機構部、42 調整部、43 ワイヤボンド機構部、51 絶縁膜、55 付属部材、71 テスト用導電ワイヤ、100 部材。 1 Semiconductor device, 2 Semiconductor element, 3 Lead frame, 4 Temperature measurement element, 4a measurement element, 5 Temperature measurement circuit, 6 Connection wiring, 7 Current meter, 8 Constant current power supply, 9 Voltage meter, 10 probe, 11 Silicon substrate, 12a 1st electrode, 12b 2nd electrode, 13 diode, 14 isolation insulating film, 15 metal film, 16 test connection wire, 17 bonding tool, 18 1st period, 19 2nd period, 20 3rd period, 21 Voltage difference, 22 1st and 2nd terminals, 24 printed board, 25 judgment part, 26,62 storage part, 28 inspection mechanism part, 31,75 conductive wire, 32 connection member, 33 sealing resin, 35 connection part , 41 Feedback mechanism, 42 Adjustment, 43 Wire bond mechanism, 51 Insulation film, 55 Auxiliary member, 71 Conductive wire for test, 100 member.
Claims (15)
前記半導体素子に接続された導電ワイヤと、
温度測定用素子とを備え、
前記温度測定用素子は、前記導電ワイヤと同じテスト用導電ワイヤを接続することが可能な接続部と、前記接続部に前記テスト用導電ワイヤがワイヤボンド接合により接続されるときの前記接続部における温度を検出する検出部とを含む、半導体装置。 With semiconductor elements
The conductive wire connected to the semiconductor element and
Equipped with a temperature measurement element
The temperature measuring element is in a connection portion to which the same test conductive wire as the conductive wire can be connected, and in the connection portion when the test conductive wire is connected to the connection portion by wire bond joining. A semiconductor device including a detector for detecting temperature.
前記検出部上に形成された隔離絶縁膜と、
前記隔離絶縁膜上に形成された金属膜とを含む、請求項1に記載の半導体装置。 The connection portion of the temperature measuring element is
The isolation insulating film formed on the detection unit and
The semiconductor device according to claim 1, further comprising a metal film formed on the isolation insulating film.
前記ダイオードの厚みは10μm以下である、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導体装置。 The detector includes a diode and
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the thickness of the diode is 10 μm or less.
前記温度測定用素子は前記プリント基板上に配置されている、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の半導体装置。 With more printed circuit boards
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, wherein the temperature measuring element is arranged on the printed circuit board.
前記接続部に前記テスト用導電ワイヤをワイヤボンド接合しながら、前記検出部が前記接続部における前記温度に応じて出力する出力データに基づき前記接続部の前記温度を計測する工程と、を備える、半導体装置の検査方法。 The temperature measuring element includes a step of preparing a member to be a semiconductor device including a temperature measuring element, and the temperature measuring element includes a connecting portion to which a test conductive wire can be connected, and the test conductive portion to the connecting portion. It includes a detector that detects the temperature at the connection when the wires are connected by wire bond joining, and further.
The step includes a step of measuring the temperature of the connection portion based on output data output by the detection unit according to the temperature of the connection portion while wire-bonding the test conductive wire to the connection portion. Inspection method for semiconductor devices.
前記温度を計測する工程では、前記接続部における前記温度による前記ダイオードの電圧特性の変化が前記出力データとして前記検出部から出力され、前記電圧特性の変化に基づき前記接続部における前記温度を計測する、請求項6に記載の半導体装置の検査方法。 The detector includes a diode and
In the step of measuring the temperature, the change in the voltage characteristic of the diode due to the temperature in the connection portion is output from the detection unit as the output data, and the temperature in the connection portion is measured based on the change in the voltage characteristic. The method for inspecting a semiconductor device according to claim 6.
前記付属部材は第1端子と第2端子とを含み、
前記ダイオードは第1電極と第2電極とを含み、
前記第1電極と前記第1端子とは電気的に接続され、
前記第2電極と前記第2端子とは電気的に接続され、
前記温度を計測する工程では、前記第1端子と前記第2端子とを温度測定用回路と接続した状態で、前記温度測定用回路において前記ダイオードの電圧特性の変化を前記出力データとして測定することにより、前記接続部における前記温度を計測する、請求項7に記載の半導体装置の検査方法。 In the preparation step, the member includes a lead frame and an accessory member connected to the lead frame.
The accessory member includes a first terminal and a second terminal.
The diode includes a first electrode and a second electrode.
The first electrode and the first terminal are electrically connected to each other.
The second electrode and the second terminal are electrically connected to each other.
In the step of measuring the temperature, the change in the voltage characteristic of the diode is measured as the output data in the temperature measurement circuit in a state where the first terminal and the second terminal are connected to the temperature measurement circuit. The method for inspecting a semiconductor device according to claim 7, wherein the temperature at the connection portion is measured accordingly.
前記温度測定用素子は前記リードフレームとインサート成形によって接続されている、請求項7に記載の半導体装置の検査方法。 In the preparation step, the member further includes a lead frame.
The method for inspecting a semiconductor device according to claim 7, wherein the temperature measuring element is connected to the lead frame by insert molding.
前記温度測定用素子は前記プリント基板上に配置されている、請求項6から請求項11のいずれか1項に記載の半導体装置の検査方法。 In the preparation step, the member includes a printed circuit board.
The method for inspecting a semiconductor device according to any one of claims 6 to 11, wherein the temperature measuring element is arranged on the printed circuit board.
前記ダイオードは第1電極と第2電極とを含み、
前記温度測定用素子は前記プリント基板上に配置され、
前記プリント基板上には温度測定用回路と記憶部が形成され、
前記温度を計測する工程では、前記第1電極と前記第2電極とを前記温度測定用回路と接続した状態で、前記温度測定用回路において前記ダイオードの電圧特性の変化を前記出力データとして測定することにより、前記接続部における前記温度を計測し、
前記記憶部に記憶された基準値と計測された前記温度とを比較して前記ワイヤボンド接合の条件の良否を判定する工程を備える、請求項7に記載の半導体装置の検査方法。 In the preparation step, the member includes a printed circuit board.
The diode includes a first electrode and a second electrode.
The temperature measuring element is arranged on the printed circuit board, and the temperature measuring element is arranged on the printed circuit board.
A temperature measurement circuit and a storage unit are formed on the printed circuit board.
In the step of measuring the temperature, the change in the voltage characteristic of the diode is measured as the output data in the temperature measurement circuit in a state where the first electrode and the second electrode are connected to the temperature measurement circuit. By measuring the temperature at the connection portion,
The method for inspecting a semiconductor device according to claim 7, further comprising a step of comparing the reference value stored in the storage unit with the measured temperature to determine the quality of the wire bond bonding conditions.
検査された前記部材を加工する工程とを備える、半導体装置の製造方法。 A step of inspecting the member by using the inspection method of the semiconductor device according to claim 6.
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of processing the inspected member.
ワイヤボンド機構部と、
前記ワイヤボンド機構部のプロセス条件を調整する調整部と、
前記温度測定用素子と電気的に接続されることが可能な温度測定用回路と、
前記半導体装置の検査に用いる基準値を記憶する記憶部と、
前記温度測定用回路において、前記温度測定用素子にテスト用導電ワイヤがワイヤボンド接合により接続されるときの、前記テスト用導電ワイヤが接続される接続部における温度を計測した場合に、前記基準値と前記計測された温度とを比較して前記ワイヤボンド接合の条件の良否を判定する判定部と、を備える、検査装置。
An inspection device that inspects semiconductor devices that include temperature measurement elements.
Wire bond mechanism and
An adjustment unit that adjusts the process conditions of the wire bond mechanism unit,
A temperature measurement circuit that can be electrically connected to the temperature measurement element,
A storage unit that stores reference values used for inspection of the semiconductor device, and
In the temperature measurement circuit, when the temperature at the connection portion to which the test conductive wire is connected when the test conductive wire is connected to the temperature measuring element by wire bond bonding, the reference value is measured. An inspection device including a determination unit for determining whether or not the wire bond joining conditions are good or bad by comparing the measured temperature with the measured temperature.
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