JP3330866B2 - 半導体信号線接続確認方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
信頼性を高めることを目的としたバーンインによるスク
リーニング処理を、ウェハ状態にて行う時の半導体信号
線接続確認方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体デバイスの信頼性を高める
ためのスクリーニング処理として、半導体デバイスに定
格もしくは若干の過電圧による電源電圧を加え、各信号
入力端子には実動作に近い信号を印加しつつ１２５°Ｃ
程度の高温状態にして数時間バーンインすることが行わ
れている。従来、このバーンイン処理は、半導体デバイ
スをパッケージに収納された製品状態で行われることが
多かった。パッケージに収納された半導体デバイスは、
信号線引き出し用の端子を備えており、バーンインを行
う時は、ソケットに挿入してその接続を確認することな
しに容易にバーンイン処理を行うことができた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、より上
流の工程にてスクリーニングを行うことを目的として、
ウェハ状態の半導体チップに対してバーンインを行うこ
とが望まれている。ウェハ状態の半導体チップに対する
バーンインを実現するためには、ウェハ上に一括形成さ
れた複数の半導体チップの引き出し電極であるボンディ
ングパットに対し、信号線を接続して信号を印加する必
要がある。信号線の接続の方法は、メモリ、ロジックと
いったデバイスの種類により若干異なることもあるが、
ここではメモリのデバイス例について説明する。

【０００４】ウェハ上には、通常１００個から４００個
の半導体チップが形成され、各半導体チップには、１０
０μ程度の微小サイズのボンディングパットが２０個か
ら４０個程度配置されており、これらのボンディングパ
ットに対し、１ウェハ当たり総数２０００点から１６０
００点の信号線接続を正確に行わねばならない。すなわ
ち、ウェハ状態の半導体チップに対するバーンインを実
現するためには、大量の信号線接続を行う必要があり、
その信号線接続が正しく行われていることを確認の上で
バーンインすることが望まれている。

【０００５】図３はウェハに対する信号線接続の状態を
示している。図１において、１１はウェハであり、この
上に多数の半導体チップが形成されている。具体的な例
としては、ウェハ１１上に中央の列として２１、２２、
２３、２４、２５、２６、２７、２８の半導体チップ、
周辺の列として３１、３２、３３、３４の半導体チップ
および４１、４２の半導体チップがある。１２はコンタ
クタであり、ウェハ１１に形成された半導体チップ総て
のボンディングパットに対応して電気的に接続する接点
とそこから引き出される信号線により構成されており、
ウェハ１１にコンタクト（圧力をかけて接触）させて用
いる。この時の重要な点は、ウェハ上の半導体チップ１
ケ毎に独立に信号線を引き出すのではなく、図３に示す
ように、円形上に配置された半導体チップの列毎、行毎
に複数の半導体チップに対し並列に信号線を接続して引
き出すことが通常行われていることである。

【０００６】具体的には、中央の列２１、２２、２３、
２４、２５、２６、２７、２８の半導体チップに対応し
て５１の信号線、周辺の列３１、３２、３３、３４の半
導体チップに対応して５２の信号線、４１、４２の半導
体チップに対応して５３の信号線がある。また、ウェハ
中央の列２４、３２、４１の半導体チップに対応して５
４の信号線、中央の列２５、３３、４２の半導体チップ
に対応して５５の信号線がある。本列では５１、５２、
５３の信号線には、メモリを駆動する信号線の内、アド
レス線Ａ０〜Ａ７、データ線Ｄ０〜Ｄ３、書込制御線Ｗ
Ｅが含まれており、５４、５５の信号線には、メモリを
駆動する信号線の内、読出制御線ＯＥが含まれている。
このような信号線の構成により、２１、２２、２３、２
４、２５、２６、２７、２８の各半導体チップに同時に
書き込みを行い、読み出し時は読出制御線ＯＥを用いて
２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８の各
半導体チップに対し、順次１チップづつ読み出してテス
トすることが可能となる。

【０００７】図４はその信号線５２に含まれるアドレス
線Ａ０〜Ａ７、データ線Ｄ０〜Ｄ３、書込制御線ＷＥお
よび信号線５４、信号線５５に含まれる読出制御線ＯＥ
について示している。すなわち、半導体チップ３１、３
２、３３、３４の各ボンディングパットから並列にアド
レス線Ａ０〜Ａ７、データ線Ｄ０〜Ｄ３、書込制御線Ｗ
Ｅの信号線を引き出している。また、半導体チップ２
４、３２、４１のＯＥボンディングパットから並列に読
出制御線ＯＥの信号線５４を引き出し、半導体チップ２
５、３３、４２のＯＥボンディングパットから並列に読
出制御線ＯＥの信号線５５を引き出している。

【０００８】また、ウェハとコンタクタの信号線接続を
確認する手段として、図５に示すように直流的に信号線
の状態をテストする方法がある。図５において、３１、
３２、３３、３４はウェハ１１上に形成された半導体チ
ップであり、半導体チップ３１、３２、３３、３４の１
ボンディングパットには、それぞれ６１、６２、６３、
６４に示す入力保護ダイオードが半導体チップに内蔵さ
れている。５２はコンタクタに備えられた信号線であ
り、それぞれのボンディングパットに接点を通して接続
されており、コンタクタの外部に引き出されている。６
５は電源であり、１００μＡ程度の正負の極性の異なる
直流電流を発生し、信号線５２に印加することができ
る。ただし、ウェハ上の半導体チップを破壊しないよう
に、５Ｖ程度の正負の限界電圧以上の電圧が発生しない
ようなリミット回路が組み込まれている。６６はデジボ
ルであり、信号線５２に接続され、信号線５２の直流電
流を測定する。

【０００９】以下にその動作を説明する。先に触れたよ
うに、半導体チップの端子を外部から測定すると正の電
圧をかけた時は高い抵抗を示し、負の電圧をかけた時は
入力保護ダイオードによるダイオード特性を示す。した
がって電源６５から正の１００μＡの電流を信号線５２
に印加すると、信号線に正常に半導体チップ３１、３
２、３３、３４が接続れている時は電流が流れず、この
ため信号線５２の直流電位は正の限界電圧となり、デジ
ボル６６によりその電位を読み取ることができる。半導
体チップ３１、３２、３３、３４のいずれかが損傷を受
けるか、コンタクトが正常に行われず隣接接点との間に
短絡を起こした時は、電流の漏れが発生し、限界電圧未
満の低い電圧が観測される。

【００１０】次に電源６５から負の１００μＡの電流を
信号線５２に印加すると、信号線に正常に半導体チップ
３１、３２、３３、３４が接続れている時は、各半導体
チップに内蔵されている保護ダイオードに電流が流れ、
信号線５２の直流電位は−０．３Ｖ程度の電圧となり、
デジボル６６によりその電位を読み取ることができる。
半導体チップ３１、３２、３３、３４のいずれかが損傷
を受けるか、コンタクトが正常に行われず隣接接点との
間に短絡を起こした時は、電流の漏れが発生し、−０．
３Ｖ未満の低い電圧が観測される。また、コンタクトが
正常に行われず、総ての接点との接続ができなかった時
は、電流が流れず、信号線５２の直流電位は負の限界電
圧となり、デジボル６６によりその電位を読み取ること
ができる。

【００１１】このように、従来の方法である正および負
の直流電流の印加では、半導体チップ３１、３２、３
３、３４のいずれかが損傷を受けるか、コンタクトが正
常に行われず隣接接点との間に短絡を起こした時、もし
くはコンタクトが正常に行われず、総ての接点との接続
ができなかった時は異常が判明するが、半導体チップ３
１、３２、３３、３４のいずれかが開放になった時は異
常が判明しない。すなわち、直流によるテストでは、そ
の信号線に接続された全半導体チップの接続を確認する
ことが困難であり、ウェハへの接続は列毎、行毎に並列
に行われるため、一部の接続が不完全な場合には検出が
できないという問題があった。

【００１２】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
であり、ウェハ上に形成されている半導体チップと信号
線の接続を確認し、ウェハ状態でのバーンインを可能と
する半導体信号線接続確認方法とその装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、各信号線の静電容量を測定することによ
り、信号線の接続を確認するようにしたものである。す
なわち、各信号線の入力容量の値は、コンタクタ上に形
成された接点および信号線の持つ静電容量と、コンタク
タのウェハへの接触により信号線に接続した半導体チッ
プの持つ入力容量との和のため、各信号線の静電容量を
測定することにより、信号線の接続を確認することがで
きる。静電容量を測定する例として、信号線を通して直
流電流の印加し、信号線に接続される半導体チップの入
力容量に電荷を蓄積し、次にこれを放電させ、その放電
電流を積分測定して入力容量を測定できるようにする。
入力容量を得れば、次にこの入力容量からコンタクタ上
に形成された接点および信号線の持つ静電容量を差し引
くことにより、コンタクタのウェハへの接触により信号
線に接続した半導体チップの持つ入力容量の総和を得る
ことができる。正常な半導体チップの入力容量は既知で
あり、信号線に接続した半導体チップの持つ入力容量の
総和から信号線に接続された半導体チップの数を確認で
きるようになる。

【００１４】静電容量の測定は、半導体チップの蓄積電
荷を測定する方法の他に、静電容量への突入電流の積分
値を測定する方法、静電容量をマルチバイブレータの構
成要素として発振周波数を測定する方法、静電容量のブ
リッジの構成要素としてブリッジのバランス点から測定
する方法、コイルとの組み合わせによる同調周波数を測
定する方法などを用いることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、バーンイン対象となるウェハ上に形成された半導体
チップに接続された信号線の入力容量を測定し、その値
により半導体チップとの信号線の接続を確認する半導体
信号線接続確認方法であり、各信号線の入力容量の値
は、コンタクタ上に形成された接点および信号線の持つ
静電容量と、コンタクタのウェハへの接触により信号線
に接続した半導体チップの持つ入力容量との和のため、
各信号線の静電容量を測定することにより、信号線の接
続を確認することができるという作用を有する。

【００１６】本発明の請求項２に記載の発明は、信号線
の入力容量を測定する際に、信号線にウェハを接続する
前の入力容量を測定して得た値と、信号線にウェハを接
続した後の入力容量を再度測定して得た値との差分によ
り半導体チップとの信号線の接続を確認する請求項１記
載の半導体信号線接続確認方法であり、コンタクタ上に
形成された接点および信号線の持つ静電容量は、コンタ
クタ製作に基づくばらつきを持っているため、ウェハを
接続する前の入力容量を得ることによりばらつきの影響
をなくし、コンタクタのウェハへの接触により信号線に
接続した半導体チップの持つ入力容量を精度高く求める
ことができるという作用を有する。

【００１７】本発明の請求項３に記載の発明は、信号線
の入力容量の測定を、半導体チップの蓄積電荷を測定す
ることにより行う請求項１または２記載の半導体信号線
接続確認方法であり、信号線の入力容量を公知の技術を
用いて測定することができる。

【００１８】本発明の請求項４に記載の発明は、信号線
の入力容量の測定を、入力容量への突入電流の積分値を
測定することにより行う請求項１または２記載の半導体
信号線接続確認方法であり、信号線の入力容量を公知の
技術を用いて測定することができる。

【００１９】本発明の請求項５に記載の発明は、信号線
の入力容量の測定を、入力容量をマルチバイブレータの
構成要素として発振周波数を測定することにより行う請
求項１または２記載の半導体信号線接続確認方法であ
り、信号線の入力容量を公知の技術を用いて測定するこ
とができる。

【００２０】本発明の請求項６に記載の発明は、信号線
の入力容量の測定を、入力容量のブリッジの構成要素と
してブリッジのバランス点から測定することにより行う
請求項１または２記載の半導体信号線接続確認方法であ
り、信号線の入力容量を公知の技術を用いて測定するこ
とができる。

【００２１】本発明の請求項７に記載の発明は、信号線
の入力容量の測定を、コイルとの組み合わせによる同調
周波数を測定することにより行う請求項１または２記載
の半導体信号線接続確認方法であり、信号線の入力容量
を公知の技術を用いて測定することができる。

【００２２】本発明の請求項８に記載の発明は、ウェハ
上に形成された半導体チップに接続された信号線の接続
状態を確認するための半導体信号線接続確認装置であっ
て、測定に必要な電圧を供給する電源と、積分回路を構
成するオペアンプとコンデンサと抵抗と、前記積分回路
の出力電圧を測定して数値化するＡ／Ｄコンバータと、
前記積分回路のリセットを行う第１のスイッチと、前記
信号線に対して前記電源の電圧供給をオン、オフする第
２のスイッチと、前記信号線と前記積分回路との接続を
オン、オフする第３のスイッチとを備えた半導体信号線
接続確認装置であり、簡単な構成により半導体信号線接
続確認装置を実現することができる。

【００２３】（実施の形態）以下、本発明の実施の形態
を図面を参照して説明する。図１は本発明による一実施
の形態を示している。図１において、１１はウェハであ
り、この中に３１、３２、３３、３４から成る半導体チ
ップが多数形成されている。半導体チップ３１、３２、
３３、３４の端子である１ボンディングパットには、そ
れぞれ７１、７２、７３、７４に示す各半導体チップの
持つ入力容量が存在する。５２はコンタクタに備えられ
た信号線であり、それぞれのボンディングパットに接点
を通して接続されており、コンタクたの外部に引き出さ
れている。

【００２４】次に測定部について述べる。８１は電源で
あり、測定に必要な充電電圧を供給する。８２はオペア
ンプであり、８３の積分コンデンサ、８４の積分抵抗と
ともに積分回路を構成している。８５はＡ／Ｄコンバー
タであり、８２のオペアンプなどが構成する積分回路の
出力電圧を測定して数値化する。８６は第１のスイッチ
であり、オンすることによりオペアンプ８２などの構成
する積分回路のリセットを行う。８７は第２のスイッチ
であり、オンすることにより、信号線５に電源８１の発
生する充電電圧を供給する。８８は第３のスイッチであ
り、オンすることにより信号線５２とオペアンプ８２な
どの構成する積分回路を接続する。

【００２５】図２は図１の動作タイミングを示す図であ
る。図２において、最初に第１のスイッチ８６がオン
し、オペアンプ８２などが構成する積分回路をリセット
する。次に第２のスイッチ８７がオンし、電源８１の発
生する充電電圧を信号線５２に供給する。半導体チップ
３１、３２、３３、３４が正常に接続されている時は、
信号線５２を通して、入力容量７１、７２、７３、７４
を充電電圧に充電する。次に第２のスイッチ８７をオフ
し、異常で測定準備が完了する。

【００２６】測定動作は、まず第１のスイッチ８６をオ
フしてオペアンプ８２などにより構成される積分回路を
リセットを解除する。次に、第３のスイッチ８８をオン
し、入力容量７１、７２、７３、７４に充電された電荷
を信号線５２を通して、積分抵抗８４に導く。ここに流
れる放電電流は、その積分値がオペアンプ８２などによ
り構成される積分回路の積分コンデンサ８３に蓄積され
る。放電が十分行われる間待ち、第３のスイッチ８８を
オフし、その後Ａ／Ｄコンバータ８５を動作させ、図２
に示す積分電圧を読み取る。積分電圧は、入力容量７
１、７２、７３、７４に充電された電荷に比例するた
め、積分電圧を測定することにより入力容量を求めるこ
とができる。入力容量を得れば、先に述べたように、こ
の入力容量からコンタクタ上に形成された接点および信
号線の持つ静電容量を差し引くことにより、コンタクタ
のウェハへの接触により信号線に接続した半導体チップ
の持つ入力容量の総和を得ることができる。このように
して信号線に接続されている半導体チップの数を確認で
きるため、半導体チップ３１、３２、３３、３４の何れ
かが接触しない状態を検出することができるようにな
る。

【００２７】静電容量の測定は、多くの手法が知られて
おり、上記に述べた半導体チップの蓄積電荷を測定する
手法の他に、静電容量への突入電流の積分値を測定する
方法、静電容量をマルチバイブレータの構成要素として
発振周波数を測定する方法、静電容量をブリッジのバラ
ンス点より測定する方法、コイルとの組み合わせによる
同調周波数を測定する方法などが知られており、いずれ
も同様の結果を得ることができる。

【００２８】本発明を実施する際に、ウェハにコンタク
タを接続した時の静電容量を測定して得られた値により
接続の良否を判定することは可能であるが、より精度を
向上する手法を以下に述べる。すなわちコンタクタにウ
ェハを接続する前に、コンタクタ自身の静電容量を測定
しておき、この値とコンタクタにウェハを接続した状態
での静電容量を測定して得られた値との差分を計算す
る。コンタクタ上に形成された接点および信号線の持つ
静電容量は、コンタクタ製作に基づくばらつきを持って
いるが、この差分値によりコンタクタへのウェハの接触
により信号線に接続した半導体チップの持つ入力容量の
みを精度高く求めることができ、この値から信号線に接
続されている半導体チップの数を確認することにより、
接続の良否を精度高く判定することが可能となる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、半導体
チップのいずれかが解放になった時もその異常を検出す
ることができるため、信号線の接続確認を容易かつ確実
に行うことができる。また、ウェハ状態にてバーンイン
するには大量の接点接続が必須なため、信号線の接続確
認技術が重要な位置付けにあり、本発明によりウェハの
コンタクトの信頼性を確保することにより、ウェハ状態
でのバーンインの実現性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における半導体信号線接
続確認装置の構成を示す回路図

【図２】本発明の一実施の形態における動作を示すタイ
ミング図

【図３】ウェハ上の半導体チップおよびコンタクタ上の
信号線を示す模式図

【図４】コンタクタ上の信号線の詳細図

【図５】従来の直流を用いた半導体信号線接続確認装置
の構成を示す回路図

【符号の説明】

１１ ウェハ １２ コンタクタ ２１〜２８ ウェハ上の半導体チップ ３１〜３４ ウェハ上の半導体チップ ４１〜４２ ウェハ上の半導体チップ ５１〜５５ 信号線 ６１〜６４ 半導体チップに内蔵された入力保護ダイオ
ード ６５ 電源 ６６ デジボル ７１〜７４ 半導体チップの持つ入力容量 ８１ 電源 ８２ オペアンプ ８３ 積分コンデンサ ８４ 積分抵抗 ８５ Ａ／Ｄコンバータ ８６ 第１のスイッチ ８７ 第２のスイッチ ８８ 第３のスイッチ

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バーンイン対象となるウェハ上に形成さ
   れた半導体チップに接続された信号線の入力容量を測定
   し、その値により半導体チップとの信号線の接続を確認
   する半導体信号線接続確認方法。
2. 【請求項２】 信号線の入力容量を測定する際に、信号
   線にウェハを接続する前の入力容量を測定して得た値
   と、信号線にウェハを接続した後の入力容量を再度測定
   して得た値との差分により半導体チップとの信号線の接
   続を確認する請求項１記載の半導体信号線接続確認方
   法。
3. 【請求項３】 信号線の入力容量の測定を、半導体チッ
   プの蓄積電荷を測定することにより行う請求項１または
   ２記載の半導体信号線接続確認方法。
4. 【請求項４】 信号線の入力容量の測定を、入力容量へ
   の突入電流の積分値を測定することにより行う請求項１
   または２記載の半導体信号線接続確認方法。
5. 【請求項５】 信号線の入力容量の測定を、入力容量を
   マルチバイブレータの構成要素として発振周波数を測定
   することにより行う請求項１または２記載の半導体信号
   線接続確認方法。
6. 【請求項６】 信号線の入力容量の測定を、入力容量の
   ブリッジの構成要素としてブリッジのバランス点から測
   定することにより行う請求項１または２記載の半導体信
   号線接続確認方法。
7. 【請求項７】 信号線の入力容量の測定を、コイルとの
   組み合わせによる同調周波数を測定することにより行う
   請求項１または２記載の半導体信号線接続確認方法。
8. 【請求項８】 ウェハ上に形成された半導体チップに接
   続された信号線の接続状態を確認するための半導体信号
   線接続確認装置であって、測定に必要な電圧を供給する
   電源と、積分回路を構成するオペアンプとコンデンサと
   抵抗と、前記積分回路の出力電圧を測定して数値化する
   Ａ／Ｄコンバータと、前記積分回路のリセットを行う第
   １のスイッチと、前記信号線に対して前記電源の電圧供
   給をオン、オフする第２のスイッチと、前記信号線と前
   記積分回路との接続をオン、オフする第３のスイッチと
   を備えた半導体信号線接続確認装置。