JP3946964B2 - 半導体試験装置および試験方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体試験装置および試験方法に関するもので、特に、温度によって特性が変化する半導体素子の通電試験（たとえば、スクリーニング試験やバーンイン試験）などを行う場合に用いて好適な半導体試験装置および試験方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、あらかじめスクリーニングを行った良品の半導体素子だけをアセンブリする必要から、前工程と呼ばれる一連のプロセスが終了した半導体ウエハ内の各素子に通電し、個別の素子に切断・分離（ダイシング）する前に、素子の良否を判別する方法が実用化されつつある。
【０００３】
素子の良否を判別する方法としては、従来から、電圧や電流および電流のパルス形状などを制御して、素子の特性（性能や信頼性など）を評価する方法が知られている。ここでは、素子の良否を判別するための方法を全て含めて、単純に、通電試験と呼ぶことにする。
【０００４】
図１９は、従来の通電試験の一例を示すものである。なお、図中の矢印は、通電試験時に半導体素子で発生した熱の伝導を概略的に示したものである。また、同図（ａ）はダイシング後に行われる通電試験の例であり、同図（ｂ）はダイシング前に行われる通電試験の例である。
【０００５】
同図（ａ）に示すように、個別の素子に切断・分離した後に行う従来の通電試験の場合、たとえば、半導体素子１０１がハンダ１０２を用いてヒートシンク１０３などの設置台上にダイボンディングされる。また、場合によっては、通電するための金線がワイヤボンディングなどされた後、たとえば、専用のソケットに差し込まれるなどして、通電試験が行われる。
【０００６】
この通電試験の場合、素子１０１とヒートシンク１０３と間にハンダ１０２が存在しているため、熱抵抗が小さい。よって、試験中に素子１０１の接合部（発熱源）１０１ａから発生する熱は、ハンダ１０２を通って効率よくヒートシンク１０３へと流れる。
【０００７】
一方、同図（ｂ）に示すように、個別の素子に切断・分離する前に行う最近の通電試験の場合、たとえば、半導体ウエハ２０１がジャンクションアップの状態で、そのまま設置台（ヒートシンク１０３）上に載せられて通電が行われる。
【０００８】
この通電試験の場合、ウエハ２０１とヒートシンク１０３との間の熱抵抗は、上述の場合（同図（ａ）参照）よりも非常に大きい。そのため、複数の素子１０１に同時に通電した場合、各素子１０１の接合部１０１ａから発生した熱はヒートシンク１０３には効率よく伝導されず、横方向の矢印で示すように、素子１０１の相互に伝導し、素子１０１自身の温度を上昇させる。
【０００９】
このような状況においては、たとえば、ヒートシンク１０３に設置された温度検出素子１０４で測定した素子１０１の測定温度（測定値）と、通電試験している素子１０１の実際の温度（実温度）とが異なる場合がある。実温度と測定値との差が小さい場合にはさほど問題はないが、大きく異なる場合には、非常に大きな問題となっている。
【００１０】
通電試験中の素子の温度を測定する手段としては、たとえば、素子にレーザ光などを照射する方法や、微小な熱電対を素子に接触させる方法などが、従来からよく知られている。
【００１１】
しかしながら、これらの方法を用いて、通電試験中の素子の温度を正確に測定するのは、装置の構成や精度上からも非常に困難であり、特に、半導体ウエハのスクリーニング試験などに用いるのはほとんど不可能であった。すなわち、半導体ウエハのスクリーニング試験などにとって、ウエハ内の個々の素子の温度を正確に測定するための有効な方法が存在せず、通電試験時のウエハの温度分布を正確かつ容易に制御できる方法や装置の開発が望まれていた。
【００１２】
図２０は、上記の図１９（ｂ）に示したような熱的特性を有する半導体ウエハ２０１に対して行った、通電試験の結果を示すものである。これは、面発光型のレーザダイオードが形成された半導体ウエハ２０１を設置台（ヒートシンク１０３）上に搭載し、マトリクス状に配置したプローブから通電してバーンイン試験を行った結果である。
【００１３】
ここでは、たとえば同図（ａ）に示すように、ウエハ２０１の中心部付近ａから取り出したダイオード、ウエハ２０１の端部付近ｃから取り出したダイオード、ウエハ２０１の中心部付近ａと端部付近ｃとの中間付近ｂから取り出したダイオードについて、それぞれ示している。また、この試験では、信頼性が低いと思われるプロセスバッチのウエハ２０１を故意に用いることにより、試験結果（しきい値の上昇率）に差が出やすいようにしている。
【００１４】
同図（ｂ）からも明らかなように、ウエハ２０１の中心部付近ａのダイオードのしきい値上昇が最も顕著で、ウエハ２０１の周辺部に向かって、中間付近ｂのダイオードのしきい値上昇および端部付近ｃのダイオードのしきい値上昇は徐々に低くなっている。これには、通電試験中のウエハ２０１内の温度分布が影響しているものと考えられる。
【００１５】
このように、アセンブリする前の、ウエハ内の素子に対して通電試験を行うようにした場合には、結果的に、素子ごとに異なる負荷で通電試験を実施していたのと同じになる。従来は、このようなウエハ内の素子に通電試験を施す際の温度分布の問題を解決する方法も装置もなかった。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来においては、ウエハ内の個々の素子の温度を正確に測定するための有効な方法が存在せず、通電試験時のウエハの温度分布を正確かつ容易に制御できるようにするための方法や装置の開発が望まれていた。
【００１７】
そこで、この発明は、ウエハ内の個々の素子の温度を正確に予測でき、通電試験時のウエハの温度分布を正確かつ容易に制御することが可能な半導体試験装置および試験方法を提供することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本願発明の一態様によれば、温度依存性を有する半導体素子の、既知の第一の温度における第一の特性を評価する第一の工程と、前記半導体素子の、既知の第二の温度における第二の特性を評価する第二の工程と、前記第一の温度と前記第一の特性および前記第二の温度と前記第二の特性を用いて、特性の温度依存性を表す定数を算出する第三の工程と、前記半導体素子の、既知の第三の温度における第三の特性を評価する第四の工程と、前記第三の温度と前記第三の特性および前記定数を用いて、前記半導体素子の、既知の第四の特性を生じさせる未知の第四の温度を間接的に測定する第五の工程と、前記第四の温度に応じて、通電試験する全ての半導体素子の温度が均一になるように制御する第六の工程とを備えてなることを特徴とする試験方法が提供される。
【００２０】
また、本願発明の一態様によれば、半導体素子がウエハの状態で搭載される、複数の搭載部を有する設置台と、この設置台の、前記搭載部の温度をそれぞれ別個に制御する温度制御部と、通電試験する全ての半導体素子の温度依存性を有する特性を素子単位で評価する評価手段と、この評価手段での評価をもとに通電試験する半導体素子の温度を予測し、その予測温度に応じて前記温度制御部を制御することにより、通電試験する全ての半導体素子の温度が均一になるように前記設置台の温度を局所的に制御する制御手段とを具備したことを特徴とする半導体試験装置が提供される。
【００２２】
上記の構成により、温度依存性を有する特性を評価することによって、通電試験する全ての素子の実温度を素子単位で間接的に測定できるようになる。これにより、通電試験を行う際に、半導体ウエハ内の個々の半導体素子の温度を均一に制御でき、素子の発熱をともなう、特にアセンブリする前のウエハ内の素子を温度の影響を受けることなしに試験することが容易に可能となるものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかるスクリーニング試験装置の構成例を示すものである。なお、ここでは、面発光型レーザダイオード（半導体素子）が形成された半導体ウエハの通電試験を行うための装置を例に示している。
【００２５】
すなわち、半導体ウエハ１１は、発熱源であるダイオード１１ａの接合部を上側に向けたジャンクションアップの状態で、ヒートシンクなどからなる設置台１２上に搭載される。
【００２６】
上記設置台１２は、たとえば図２（ａ）に示すように、ウエハ１１を搭載する領域が同心円状の複数（この場合、６個）の搭載部１２ａ〜１２ｆにより構成されている。各搭載部１２ａ〜１２ｆは、たとえば図２（ｂ）に示すように、ぺルチェクーラ（ペルチェ素子）１３ａ〜１３ｆによって、それぞれ異なる温度（同一の符号を付したペルチェクーラは同じ温度）に制御されるようになっている。
【００２７】
上記設置台１２の、各搭載部１２ａ〜１２ｆの表面近くには、サーミスタ１４…が設けられている。サーミスタ１４…は、上記ペルチェクーラ１３ａ〜１３ｆの温度制御に用いられる。
【００２８】
また、このスクリーニング試験装置には、たとえば図１に示すように、評価装置（評価手段）２１、ディテクタ２３、制御コンピュータ（制御手段）２５、および、上記ペルチェクーラ１３ａ〜１３ｆの制御装置（温度制御部）２７などが設けられている。
【００２９】
上記評価装置２１は、上記制御コンピュータ２５によって制御され、上記設置台１２上に搭載された上記ウエハ１１内の各ダイオード１１ａに通電を行うとともに、通電により動作するダイオード１１ａからのレーザ光（面発光型レーザダイオードの光出力）２９を受光する、上記ディテクタ２３の検出信号にもとづいて、温度依存性を有する上記ダイオード１１ａの特性（性能や信頼性など）の評価などを行うものである。この評価装置２１の場合、試験電流としての、たとえば、ＤＣ、パルス状の電流（パルス電流）、または、連続的に変化する電流などによる通電が行われる。
【００３０】
制御コンピュータ２５は、上記評価装置２１を制御したり、上記評価装置２１から供給されるデータをもとに通電試験時におけるダイオード１１ａの実際の温度（実温度）の予測やウエハ１１の温度分布のモニタなどを行って、上記制御装置２７に、上記ペルチェクーラ１３ａ〜１３ｆを制御するための命令を出力したりするようになっている。また、この制御コンピュータ２５には、上記サーミスタ１４…からの温度測定データが供給されるようになっている。
【００３１】
上記制御装置２７は、上記制御コンピュータ２５の命令にしたがって各ペルチェクーラ１３ａ〜１３ｆの駆動を制御するもので、たとえば、ウエハ１１内の個々のダイオード１１ａの温度が均一になるように、上記ペルチェクーラ１３ａ〜１３ｆを駆動するようになっている。
【００３２】
すなわち、この構成のスクリーニング試験装置は、温度によって特性が変化する、いわゆる温度依存性を有するダイオード１１ａの特性を評価することによって、通電試験時における実際の温度をダイオード単位で予測し、その予測温度にもとづいて、ウエハ１１内の個々のダイオード１１ａの温度が均一になるように制御した状態で、発熱をともなう、特にアセンブリする前のウエハ１１内のダイオード１１ａの通電試験を、温度の影響を受けることなしに実施できるようにしたものである。
【００３３】
なお、上述した評価装置２１での、素子特性の評価の方法などの詳細については、後述する。また、上記した構成において、面発光型レーザダイオード１１ａの光出力を検出して、特性の評価を行うためのしきい値を決定する場合にはディテクタ２３が必要だが、電圧を電流で微分した“ｄＶ／ｄＩ”カーブの変曲点からしきい値を算出する回路を有している場合には、ディテクタ２３は特に必要ない。
【００３４】
次に、図３を参照して、本実施形態にかかる、通電試験時における半導体素子の実温度を予測するための基本的な方法について説明する。
【００３５】
同一素子の、ある温度（既知の第一の温度）ｔ［Ｋ（ケルビン）］における素子特性（第一の特性）Ｈ（ｔ）および別の温度（既知の第二の温度）ｔ’［Ｋ］における素子特性（第二の特性）Ｈ（ｔ’）は、特性が温度に対して指数的に変化すると仮定した場合、下記数３の式（４）のような関係式で表すことができる。
【００３６】
【数３】

【００３７】
ここで、上記Ｔ_０［Ｋ］は特性温度とよばれるもので、素子ごとに固有の特性の温度依頼性を表す定数である。
【００３８】
素子（本実施形態では、面発光型レーザダイオード１１ａ）の実温度を予測する場合、まず、既知の温度（第一の温度）Ｔ_１［Ｋ］付近で、温度を予測する素子の特性温度Ｔ_０［Ｋ］を求める。その際、温度を予測する素子以外の素子には通電せず、ヒートシンクである設置台１２の各搭載部１２ａ〜１２ｆの温度をＴ_１［Ｋ］に設定し、このときの既知の温度Ｔ_１［Ｋ］に依存する素子特性（第一の特性）Ｈ（Ｔ_１）を評価する。
【００３９】
次に、上記搭載部１２ａ〜１２ｆの温度（既知の第二の温度）を（Ｔ_１＋ΔＴ）［Ｋ］に設定し、そのときの温度（Ｔ_１＋ΔＴ）［Ｋ］に依存する素子特性（第二の特性）Ｈ（Ｔ_１＋ΔＴ）を評価する。
【００４０】
そして、得られたそれぞれの素子特性Ｈ（Ｔ_１），Ｈ（Ｔ_１＋ΔＴ）を、下記数４の式（５）に代入する。これにより、温度Ｔ_１［Ｋ］，（Ｔ_１＋ΔＴ）［Ｋ］間における、特性温度Ｔ_０［Ｋ］を求めることができる。
【００４１】
【数４】

【００４２】
上記のようにして求められる特性温度Ｔ_０［Ｋ］は、しばしば素子の特性の温度依存性を示す目安として用いられ、大きな値の方が特性の温度依存性が小さく、一般的に好ましいとされている。
【００４３】
特性温度Ｔ_０［Ｋ］を求める際には、上記温度Ｔ_１［Ｋ］，（Ｔ_１＋ΔＴ）［Ｋ］は特に何ケルビンとしてもよい。ただし、特性温度Ｔ_０［Ｋ］にも温度依然性をもつ場合がある。そのために、温度Ｔ_１［Ｋ］は、予測しようとする未知の温度（第四の温度）Ｔ’［Ｋ］とはあまりかけ離れないであろうと予想される温度とし、温度間隔ΔＴは、特性の温度差を評価できるようにそれほど大きくない程度としたほうが、１回あたりの温度測定の誤差を少なくすることができる。
【００４４】
ここで、温度（既知の第三の温度）Ｔ［Ｋ］における素子特性（第三の特性）Ｈ（Ｔ）と、未知の温度Ｔ’［Ｋ］における既知の素子特性（第四の特性）Ｈ（Ｔ’）とがわかっているとき、未知の温度Ｔ’［Ｋ］は、上記式（４）および上記式（５）で求めた特性温度Ｔ_０［Ｋ］を用いることによって、下記数５の式（６）により近似的に求めることができる。
【００４５】
【数５】

【００４６】
温度の単位としては絶対温度［Ｋ］を用いる必要があるが、素子特性Ｈ（Ｔ），Ｈ（Ｔ’）は評価した際の単位のまま、上記式（５），上記式（６）に代入すればよい。
【００４７】
特性温度Ｔ_０［Ｋ］に温度依存性があり、かつ、上記の過程で求めた未知の温度Ｔ’［Ｋ］が、特性温度Ｔ_０［Ｋ］を求めた温度Ｔ_１［Ｋ］と温度（Ｔ_１＋ΔＴ）［Ｋ］との間にない場合は、実際の温度に対して誤差を含んでいると考えられる。このような場合には、１回目の測定で求めた未知の温度Ｔ’［Ｋ］を挟むように、温度Ｔ_１［Ｋ］と温度（Ｔ_１＋ΔＴ）［Ｋ］とを設定し直し、再度、上述の手順で特性温度Ｔ_０［Ｋ］を求めることにより、実際の温度にさらに近い未知の温度Ｔ’［Ｋ］を得ることができる。
【００４８】
特性温度Ｔ_０［Ｋ］を求める場合には、通電試験する素子に対してのみ通電して特性を評価し、他の素子には通電しない。他に発熱源がない場合の素子の温度は、設置台１２の温度とほぼ同じである。よって、設置台１２に設けられた温度検出用の素子であるサーミスタ１４…で測定した温度Ｔ_１［Ｋ］，（Ｔ_１＋ΔＴ）［Ｋ］，Ｔ［Ｋ］を、そのまま通電試験する素子の未知の温度（実温度）Ｔ’［Ｋ］の予測に用いることができる。
【００４９】
ところが、素子に通電して、特性温度Ｔ_０［Ｋ］を求めるための特性の評価を行うと、素子それ自身の温度が上昇する。したがって、素子の温度と設置台１２の温度とは、厳密には同一でない。通電には、できるだけ発熱をともなわないパルス電流を用いることが、特性を評価する上では望ましい。
【００５０】
しかし、ＤＣ通電による特性の評価などで素子が発熱する場合でも、素子の特性は設置台１２の温度に一意的に対応するものである。よって、求めた特性温度Ｔ_０［Ｋ］を、未知の温度Ｔ’［Ｋ］の予測に用いても差し支えない。
【００５１】
以上は、素子の特性が温度に対して指数的に変化すると仮定した場合の、実温度の予測方法を述べたものであり、実際に半導体素子の特性と比較してみると、非常によく合致する。
【００５２】
単に、素子の特性が温度に対して線形的に変化すると仮定した場合には、上記の特性温度Ｔ_０［Ｋ］にあたるのは、測定した温度間隔ΔＴとその間に変化する素子特性Ｈ（Ｔ_１＋ΔＴ）−Ｈ（Ｔ_１）との比である。この場合、１回あたりの温度測定の誤差は大きくなるものの、実温度を求めることは可能である。
【００５３】
なお、他の関数を用いて素子特性の温度依存性を近似する場合も、実温度の予測にかかる方法は基本的に同じである。
【００５４】
以下では、素子特性は上記式（４）に示したような指数的な温度依存性を有し、素子特性の温度依存性を表す定数である特性温度Ｔ_０［Ｋ］を用いて未知の温度Ｔ’［Ｋ］を求めることができるとした場合の、代表的な実温度の予測方法について述べる。ただし、素子特性の温度依存性を示す関数としては、指数関数的なものにとどまるものではない。
【００５５】
また、上記式（４）に示したように、温度と特性とが可逆的で１対１に対応する場合であれば、上述の手順により求めた特性温度Ｔ_０［Ｋ］、既知の温度Ｔ［Ｋ］、既知の素子特性Ｈ（Ｔ）、および、未知の温度Ｔ’［Ｋ］を、それぞれ、上記式（４）に代入することにより、既知の温度（第四の温度）Ｔ’［Ｋ］における未知の特性（第四の特性）Ｈ（Ｔ’）を予測することも可能である（第八の工程）。
【００５６】
次に、本実施形態にかかるスクリーニング試験装置の動作の概要について説明する。
【００５７】
図４は、半導体ウエハ１１内の面発光型レーザダイオード１１ａの実温度を予測し、通電試験時にダイオード１１ａの温度制御を行うための処理の流れを示すものである。なお、ここでは、通電試験中に温度予測のために用いる素子特性の評価が容易に可能な場合について述べる。
【００５８】
図において、ステップＳＴ１〜ＳＴ４は、ウエハ１１内の個々のダイオード１１ａの特性温度Ｔ_０［Ｋ］を求めるための処理であり、詳細は既に述べた通りである。
【００５９】
すなわち、ステップＳＴ１では、制御コンピュータ２５からの命令により、制御装置２７が制御される。すると、ペルチェクーラ１３ａ〜１３ｆが駆動されて、設置台１２の温度が制御される。そして、サーミスタ１４…の温度測定データに応じて、設置台１２の温度がＴ_１［Ｋ］となるように制御される。
【００６０】
続いて、ステップＳＴ２（第一の工程）では、設置台１２の温度がＴ_１［Ｋ］に制御された状態において、上記設置台１２上に半導体ウエハ１１が搭載される。また、評価装置２１からの通電により動作する特定のダイオード１１ａからのレーザ光２９が、上記ディテクタ２３で受光される。そして、その検出信号が上記評価装置２１により取り込まれることによって、その温度Ｔ_１［Ｋ］に依存するダイオード１１ａの素子特性Ｈ（Ｔ_１）の評価が行われる。
【００６１】
続いて、ステップＳＴ３（第二の工程）では、サーミスタ１４…の温度測定データにもとづいて、制御コンピュータ２５によって制御装置２７が制御される。これにより、ペルチェクーラ１３ａ〜１３ｆが駆動されて、設置台１２の温度がＴ_１＋ΔＴ［Ｋ］となるように制御される。そして、設置台１２の温度がＴ_１＋ΔＴ［Ｋ］とされた状態で、評価装置２１による、その温度Ｔ_１＋ΔＴ［Ｋ］に依存するダイオード１１ａの素子特性Ｈ（Ｔ_１＋ΔＴ）の評価が行われる。
【００６２】
続いて、ステップＳＴ４（第三の工程）では、得られた素子特性Ｈ（Ｔ_１），Ｈ（Ｔ_１＋ΔＴ）をもとに、評価装置２１により、ダイオード１１ａの特性温度Ｔ_０［Ｋ］の算出が、上述した方法にしたがって行われる。
【００６３】
本発明の場合、温度を予測する全てのダイオード１１ａの特性温度Ｔ_０［Ｋ］を算出するので、ウエハ１１内の個々のダイオード１１ａの特性温度Ｔ_０［Ｋ］のばらつきは問題とならない。
【００６４】
続いて、ステップＳＴ５（第四の工程）では、サーミスタ１４…の温度測定データにもとづいて、制御コンピュータ２５によりペルチェクーラ１３ａ〜１３ｆが制御される。これにより、設置台１２の温度が既知の温度Ｔ［Ｋ］となるように制御される。そして、設置台１２が既知の温度Ｔ［Ｋ］とされた状態で、評価装置２１による、その既知の温度Ｔ［Ｋ］に依存するダイオード１１ａの素子特性Ｈ（Ｔ）の評価が行われる。
【００６５】
続いて、ステップＳＴ６では、設置台１２が既知の温度Ｔ［Ｋ］とされたままの状態で、通電試験する所定のダイオード１１ａに対し、評価装置２１より、所定の試験電流として、たとえばパルス電流が通電される。すると、通電する電流の大きさに応じて、そのダイオード１１ａの温度が上昇し、ウエハ１１に温度分布が生じる。このときのダイオード１１ａの実際の温度（実温度）を、上記数５の式（６）における未知の温度Ｔ’［Ｋ］とする。
【００６６】
続いて、ステップＳＴ７では、未知の温度Ｔ’［Ｋ］に依存する、所定のダイオード１１ａの素子特性Ｈ（Ｔ’）の評価が行われる。
【００６７】
続いて、ステップＳＴ８（第五の工程）では、以上の各ステップＳＴ２〜ＳＴ７で求めた特性温度Ｔ_０［Ｋ］、素子特性Ｈ（Ｔ）、素子特性Ｈ（Ｔ’）、および、既知の温度Ｔ［Ｋ］をそれぞれ上記式（６）に代入することで、制御コンピュータ２５によって、通電試験時のダイオード１１ａの実際の温度（Ｔ’［Ｋ］）の予測が行われる。
【００６８】
なお、特性温度Ｔ_０［Ｋ］を求めるために用いた上記温度Ｔ_１［Ｋ］あるいは上記温度（Ｔ_１＋ΔＴ）［Ｋ］と既知の温度Ｔ［Ｋ］とを同じにすれば、算出にかかる時間の短縮が可能となる。
【００６９】
ここまでの手順では、処理の進捗をわかりやすくするために、特定のダイオード１１ａの特性を評価する場合の方法について述べた。しかし、設置台１２の温度設定やダイオード１１ａの通電による温度の平衡は比較的時間を要するものである。そのため、１つのダイオード１１ａについて、逐次、ステップＳＴ１〜ＳＴ８を行うのでなく、たとえばステップＳＴ２，ＳＴ３，ＳＴ５，ＳＴ７に関しては、全てのダイオード１１ａについて連続して特性を評価した方が、時間の短縮となるのはいうまでもない。
【００７０】
上記ステップＳＴ８までを通電試験する全てのダイオード１１ａについて行った後、ステップＳＴ９では、制御コンピュータ２５によるウエハ１１内の温度分布マップの作成が行われる。
【００７１】
続いて、ステップＳＴ１０では、作成された温度分布マップから、ウエハ１１内の温度分布が希望の試験温度に対する所望の温度範囲（たとえば、５℃）以内に収まっているかが、上記制御コンピュータ２５によって判定される。
【００７２】
判定の結果、温度分布が所望の温度範囲以内に収まっている場合には、上述したステップＳＴ１〜ＳＴ１０での一連の処理が終了された後（ステップＳＴ１１）、ステップＳＴ１２において、実際に、良品のダイオード１１ａだけをアセンブリするための通電試験（スクリーニング試験）が実行される。
【００７３】
一方、所望の温度範囲内に収まっていないと判定された場合には、ステップＳＴ１３において、温度分布マップより求められる、温度が試験温度よりも高かった（または、低かった）ダイオード１１ａに対応する、設置台１２の搭載部１２ａ〜１２ｆの温度を下げるように（または、上げるように）、制御コンピュータ２５によって制御装置２７が制御される。そして、制御装置２７によって該当するペルチェクーラ１３ａ〜１３ｆが選択的に駆動され、設置台１２の温度制御が局所的に行われる。
【００７４】
この後、ウエハ１１内の全てのダイオード１１ａの温度が一定になるまで、上記ステップＳＴ７〜の処理が繰り返される（第六の工程）。
【００７５】
上記したように、本発明の第１の実施形態によれば、温度依存性を有する特性を評価することによって、既知の特性を生じる未知の温度を素子単位で間接的に測定できるようになる。すなわち、通電試験する素子の実温度を正確に予測できるようになる。これにより、通電試験する全ての素子の温度を均一に制御することが可能となる結果、ウエハ面内での温度分布を小さくできるようになる。したがって、ウエハ内の素子を同一の負荷によって、高精度に試験できるようになるものである。
【００７６】
なお、通電試験時の電流や設定の温度によっては、通電試験を行いながら素子特性を評価するのが難しい場合がある。たとえば、通電試験は一定のＤＣ通電であり、素子特性をパルス電流で評価したり、連続的に変化する電流で評価したりする場合があり、さらに具体的には、半導体素子のしきい値電流を実温度の予測のための特性として用いる場合などである。
【００７７】
このような場合、上記ステップＳＴ７において、温度を測定するダイオード１１ａの通電だけを一時的に中断し、ダイオード１１ａの素子特性Ｈ（Ｔ’）を評価する。一時的に通電を中断するので、わずかではあるが未知の温度Ｔ’［Ｋ］と実際に測定した温度とが異なると考えられる。この温度差を小さくするためには、通電して温度平衡に至ったダイオード１１ａの通電を中断した後、直ぐに、素子特性Ｈ（Ｔ’）を評価すればよい。試験電流の通電と特性評価の切り換えは電気的に行われるものであるから、周囲への熱伝導でダイオード１１ａの温度が低下するのに要する時間よりも短い時間で評価することができる。
【００７８】
スクリーニング試験としての通電試験を行う場合において、ダイオード１１ａの温度を求める際に、通電している間にダイオード１１ａの特性が変動してしまうようでは、実温度の予測結果の信頼性が低くなってしまう。特に、バーンイン試験では、長期的な信頼性にあまり関係なく、通電開始の直後に特性が初期変動することもある。したがって、通電試験の開始の直後は、あらかじめ特性評価用の専用ウエハや既に通電試験の完了したウエハの温度分布をもとに各搭載部１２ａ〜１２ｆの温度を制御し、特性が初期変動する時間を経過した後、つまり特性が安定するのをまってから、新たに通電試験を行うウエハの温度分布をモニタするようにしてもよい。
【００７９】
本発明における実温度予測の方法は、ダイボンディングした素子に用いても有効である。たとえば、ダイボンディングした端面出射型の半導体レーザアレイの温度分布を求めたりする場合にも適用できる。
【００８０】
また、本実施形態においては、ウエハ内の複数の半導体素子の温度を制御することを目的とした場合を例に述べたが、素子数は１ヶ以上であればよく、半導体材料もＧａＡｓ（ガリウム砒素）やＩｎＰ（インジウムリン）やシリコンに限るものではない。
【００８１】
また、半導体材料を用いる素子に限らず、温度変化に対して可逆的に変化する特性を有するものであれば、どのような材料を用いた素子に対しても、本発明を適用することができる。
【００８２】
さらに、素子の形状もウエハ状の２次元的なものに限らず、３次元的に構成された素子にも同様に適用できる。
【００８３】
（第２の実施形態）
図５および図６は本発明の第２の実施形態にかかり、半導体ウエハ内の半導体素子の実温度を予測し、通電試験時に素子の温度制御を行うための他の方法を示すものである。なお、図５は設置台の周辺部の構成を示す断面図であり、図６は処理の流れを示すフローチャートである。また、ここでは、通電試験する素子の温度を測定することが難しい場合に、通電試験する素子の近辺に存在する隣接の素子の温度依存性を有する特性を評価することによって、その通電試験する素子の実温度を予測する方法について説明する。
【００８４】
図５において、たとえば、ヒートシンクからなる設置台１２の、半導体ウエハ１１の搭載面の上方部には、通電用の電極基板３１が配置されている。この電極基板３１には、そのウエハ１１との対向面に複数組のバンプ対３３が設けられている。各組のバンプ対３３のいずれか一方は、ウエハ１１内の、通電試験する素子１１ａに当接される通電試験用のバンプ３３ａであり、いずれか他方は、その素子１１ａの温度を測定するために、通電試験する素子１１ａに隣接する、通電試験しない温度測定用の素子１１ｂに当接される温度測定用バンプ３３ｂとなっている。
【００８５】
なお、便宜上、図には示していないが、この設置台１２の場合も、上記ウエハ１１を搭載する領域に対応して、同心円状の複数（この場合、６個）の搭載部１２ａ〜１２ｆが設けられている（図２（ａ），（ｂ）参照）。また、各搭載部１２ａ〜１２ｆは、ぺルチェクーラ１３ａ〜１３ｆによって、それぞれ異なる温度（同一の符号を付したペルチェクーラは同じ温度）に制御されるようになっている。
【００８６】
また、バンプ対３３は、ウエハ１１内の全ての素子に対応して設けられるものであり、その場合には、どの素子を通電試験するかに応じて、適宜、各バンプ３３ａ，３３ｂの活性（導通）状態が切換え制御されるようにすればよい。
【００８７】
図６に示すように、通電試験する素子１１ａの隣接の素子１１ｂを温度測定用の素子として用いる場合、特性の評価にかかる処理の手順は、隣接の素子１１ｂを温度測定に用いる以外は上述の第１の実施形態で示したものと同様である（図４参照）。
【００８８】
この第二の実施形態の場合、通電試験する素子１１ａの通電を中断することなしに、通電試験している複数の素子１１ａの特性を容易に評価することが可能である。ただし、この方法で測定した温度は通電試験する素子１１ａの近辺の温度なので、厳密には通電試験する素子１１ａの温度よりもわずかに低いが、問題となるほどではない。
【００８９】
半導体レーザを例にとれば、非常に小さな素子に大電流を通電してバーンイン試験が行われる。したがって、発熱量を考慮すれば、１枚のウエハの全素子に同時に通電するのは不可能である。このような場合には、図５に示したように、適宜、通電試験する素子１１ａの間隔を空ければよい。そして、通電試験する素子１１ａの近辺の素子１１ｂとコンタクトを取ることによって、その隣接の素子１１ｂを容易に温度モニタ素子として用いることができる。
【００９０】
図７は、第２の実施形態にかかる方法により通電試験する素子１１ａの温度を予測し、希望する試験温度が得られるように各ペルチェクーラ１３ａ〜１３ｆを制御した場合（本発明装置）の温度分布マップを、従来装置の温度分布マップと比較して示すものである。このとき、通電試験する素子１１ａの間隔は７つとし、通電試験する素子１１ａの隣接の素子１１ｂを温度モニタ素子として用いた。
【００９１】
この図からも明らかなように、従来装置では、ウエハ１１の中心部付近ａでの温度上昇が特に顕著であるのに対し、本発明装置の場合には、通電試験する各素子１１ａのウエハ１１内での温度を、ほぼ希望の試験温度に近い所望の温度範囲内に制御することができた。
【００９２】
図８は、面発光型のレーザダイオードに対して行った通電試験の結果を示すものである。ここでは、ウエハ１１の中心部付近ａから取り出したダイオード、ウエハ１１の端部付近ｃから取り出したダイオード、ウエハ１１の中心部付近ａと端部付近ｃとの中間付近ｂから取り出したダイオードについて、それぞれバーンイン試験を行った際の結果を示している。また、この試験では、温度による負荷の違いを分かりやすくするために、故意に信頼性が低いと思われるプロセスバッチのウエハ１１を故意に用いることにより、試験結果（しきい値の上昇率）に差が出やすいようにしている。
【００９３】
この図からも明らかなように、付近ａ，ｂ，ｃの各素子１１ａとも、ほぼ同様のしきい値上昇率が得られ、これは、ウエハ１１の面内の温度を均一に制御した結果と考えられる。
【００９４】
（第３の実施形態）
図９は本発明の第３の実施形態にかかり、温度に依存した特性変化の加速係数の一例を示すものである。
【００９５】
たとえば、通電試験する素子の温度の分布が大きすぎて、所望の温度範囲内に抑えることが難しい場合は、通電試験中に測定した素子の温度を用いて試験結果を補正することも可能である。
【００９６】
すなわち、希望の試験温度Ｔ１１に対して、通電試験中の素子の温度Ｔ１２が高い場合は、結果的に、希望の試験温度Ｔ１１の条件よりも厳しい条件で通電試験を行ったことになる。この場合、温度Ｔ１２の条件で試験した結果を、それぞれの温度Ｔ１１，Ｔ１２での特性変化の加速係数の比（ｋ１１／ｋ１２）に応じて補正することにより、温度Ｔ１１の条件で通電試験したときと同様の結果を得ることができる。
【００９７】
特性変化の加速係数は、たとえば、２５℃の温度での試験結果を基準にして、１００℃の温度では劣化率２倍、１４０℃の温度では劣化率５倍というように、あらかじめ求めておく。
【００９８】
温度に対する特性変化は、半導体材料（シリコンやガリウム砒素など）や素子構造によっても異なるので、通電試験する素子ごとに求める必要がある。
【００９９】
また、通電試験の時間を調整したり、電流を調整したりすることによっても、通電試験の結果を補正するのと同様の効果が期待できる。
【０１００】
このように、第３の実施形態によれば、通電試験する素子の温度を所望の温度範囲内に抑えることが難しい場合にも、通電試験中に測定した素子の温度に応じて試験結果を補正できる。
【０１０１】
（第４の実施形態）
図１０は本発明の第４の実施形態にかかり、上記第１の実施形態において、半導体レーザの発振しきい値電流を用いて、通電試験する素子の未知の温度（実温度）を予測する場合の例を示すものである。
【０１０２】
図において、Ｔ２１は既知の温度Ｔ［Ｋ］でのＩ−Ｌ（電流−光出力）特性を、Ｔ２２は既知の温度Ｔ［Ｋ］よりもΔＴだけ高い温度（Ｔ＋ΔＴ）［Ｋ］でのＩ−Ｌ特性を、Ｔ２３は未知の温度Ｔ’［Ｋ］におけるＩ−Ｌ特性を、それぞれ示している。なお、既知の温度Ｔ［Ｋ］は設置台１２の設定温度であり、同時に特性温度Ｔ_０［Ｋ］を求める際に用いる低温側の温度である。
【０１０３】
まず、温度Ｔ［Ｋ］における発振しきい値電流Ｉｔｈ（Ｔ）をｉ２１、温度（Ｔ＋ΔＴ）［Ｋ］における発振しきい値電流Ｉｔｈ（Ｔ＋ΔＴ）をｉ２２とした場合、特性温度Ｔ_０［Ｋ］は下記数６の式（７）により求めることができる。
【０１０４】
【数６】

【０１０５】
次に、通電試験を行って、既知の温度Ｔ［Ｋ］よりも上昇した未知の温度Ｔ’［Ｋ］における発振しきい値電流Ｉｔｈ（Ｔ’）であるｉ２３を予測すれば、通電試験する素子の実温度（＝Ｔ’［Ｋ］）は下記数７の式（８）のようにして求められる。
【０１０６】
【数７】

【０１０７】
この実施形態においては、図に示すように、特性温度Ｔ_０［Ｋ］を評価した温度範囲（Ｔ〜Ｔ＋ΔＴ［Ｋ］）と未知の温度Ｔ’［Ｋ］を測定した温度範囲（Ｔ〜Ｔ’［Ｋ］）とがほとんど同じになるようにした場合、上記式（８）を用いて求められる未知の温度Ｔ’［Ｋ］と素子の実温度との誤差は非常に小さい。
【０１０８】
この第４の実施形態のように、通電試験する半導体レーザの実温度を予測する場合においては、半導体レーザの発振しきい値電流を、温度依存性を有する特性として用いることによっても容易に可能である。
【０１０９】
なお、試験するための通電を行うと素子の実温度は上昇するので、これまでは未知の温度Ｔ’［Ｋ］が既知の温度Ｔ［Ｋ］よりも高いとした場合の例について説明した。これに限らず、上記式（７）からも明らかなように、未知の温度Ｔ’［Ｋ］が既知の温度Ｔ［Ｋ］より低い場合にも、本発明は適用できる。
【０１１０】
（第５の実施形態）
図１１は本発明の第５の実施形態にかかり、上記第２の実施形態において、半導体発光素子の発光効率を用いて、通電試験する素子の未知の温度（実温度）を予測する場合の例を示すものである。
【０１１１】
図において、Ｔ３１は既知の温度Ｔ［Ｋ］での発光効率曲線であり、Ｔ３２は既知の温度Ｔ［Ｋ］よりも高い未知の温度Ｔ’［Ｋ］での発光効率曲線である。また、ｐ３１は既知の温度Ｔ［Ｋ］での発光効率であり、ｐ３２は未知の温度Ｔ’［Ｋ］での発光効率である。
【０１１２】
発光効率には電流依存性があるが、この場合、発振しきい値付近の電流を測定した。発光効率を求める方法としては、発振しきい値付近の電流を測定する場合に限らず、一定の光出力や定電流で測定するようにしても差し支えない。
【０１１３】
定電流で発光効率を測定するように定義した場合には、通電試験する素子の実温度を、上述した第１の実施形態の場合とほぼ同様の方法により予測することが可能となる。すなわち、特性温度Ｔ_０［Ｋ］、既知の温度Ｔ［Ｋ］、既知の温度Ｔ［Ｋ］の発光効率ｐ３１、未知の温度Ｔ’［Ｋ］での発光効率ｐ３２を、上記数５の式（６）式にそれぞれ代入することにより、未知の温度Ｔ’［Ｋ］を求めることができる。
【０１１４】
しかも、あらかじめ電流や電圧の上限を設けておくことにより、特定温度Ｔ_０［Ｋ］の算出や未知の温度Ｔ’［Ｋ］での素子特性を評価する際に、過大な電流の通電によって素子が破壊されるのを防ぐことができる。
【０１１５】
この第５の実施形態のように、通電試験する発光素子の実温度を予測する場合においては、発光素子の発光効率を、温度依存性を有する特性として用いることによっても容易に可能である。
【０１１６】
（第６の実施形態）
図１２は本発明の第６の実施形態にかかり、上記第２の実施形態において、半導体発光素子の発熱をともなわないパルス電流を用いて検出した発振しきい値電流と直流電流（ＤＣ）を用いて検出した発振しきい値電流との比にしたがって、通電試験する素子の未知の温度（実温度）を予測する場合の例を示すものである。
【０１１７】
図において、Ｔ４１は既知の温度Ｔ［Ｋ］での発熱をともなわないパルス電流を用いて検出した発振しきい値電流、Ｔ４２は既知の温度Ｔ［Ｋ］でのＤＣを用いて検出した発振しきい値電流、Ｔ４３は未知の温度Ｔ’［Ｋ］でのパルス電流を用いて検出した発振しきい値電流、Ｔ４４は未知の温度Ｔ’［Ｋ］でのＤＣを用いて検出した発振しきい値電流である。
【０１１８】
発熱をともなわないパルス電流を用いて検出した発振しきい値電流をＩ_ｔｈ ^{ｐｕｌｓｅ}、ＤＣを用いて検出した発振しきい値電流をＩ_ｔｈ ^ＣＷとすれば、この場合の温度によって変化する素子特性Ｈ（Ｔ’）は、下記数８の式（９）のように表すことができる。
【０１１９】
【数８】

【０１２０】
この第６の実施形態のように、通電試験する発光素子の実温度を予測する場合においては、発光素子のパルス電流を用いて検出した発振しきい値電流とＤＣを用いて検出した発振しきい値電流との比を、温度依存性を有する特性として用いることによっても容易に可能である。
【０１２１】
（第７の実施形態）
図１３は本発明の第７の実施形態にかかり、上記第１の実施形態において、半導体発光素子の発光波長を用いて、通電試験する素子の未知の温度（実温度）を予測する場合の例を示すものである。
【０１２２】
半導体発光素子の場合、通電試験中でも素子が発光していれば発光波長の検出は可能である。また、通電試験時の試験温度や電流の負荷が大きすぎて通電試験する素子が発光しない場合には、パルス電流を用いるなどの方法により、発光波長の検出は可能である。
【０１２３】
同図（ａ）は、ＦＰ（ファブリペロー）レーザの発振スペクトルを示すものである。Ｔ５１は既知の温度Ｔ［Ｋ］における発光波長を、Ｔ５２は未知の温度Ｔ’［Ｋ］における発光波長を、それぞれ示している。既知の温度Ｔ［Ｋ］、既知の温度Ｔ［Ｋ］における発光波長Ｔ５１、未知の温度Ｔ’［Ｋ］における発光波長Ｔ５２をもとに、未知の温度Ｔ’［Ｋ］を求めることができる。
【０１２４】
ＦＰレーザの温度に対する波長シフトは、温度によって活性層のバンド構造が変化することが原因である。
【０１２５】
同図（ｂ）は、ＤＦＢ（分布帰還型）レーザの発振スペクトルを示すものである。Ｔ６１は既知の温度Ｔ［Ｋ］における発光波長を、Ｔ６２は未知の温度Ｔ’［Ｋ］における発光波長を、それぞれ示している。既知の温度Ｔ［Ｋ］、既知の温度Ｔ［Ｋ］における発光波長Ｔ６１、未知の温度Ｔ’［Ｋ］における発光波長Ｔ６２をもとに、未知の温度Ｔ’［Ｋ］を求めることができる。
【０１２６】
ＤＦＢレーザの温度に対する波長シフトは、温度によって導波路の実効屈折率が変化することが原因である。上記ＦＰレーザ（同図（ａ）参照）の波長シフトとは、温度に対するシフト量が異なる。しかし、ＦＰレーザの場合もＤＦＢレーザの場合も、半導体材料の基本的性質が温度によって変化することが、素子特性の温度依存性の原因となっている。
【０１２７】
この第７の実施形態のように、通電試験する発光素子の実温度を予測する場合においては、発光素子の発光波長を、温度依存性を有する特性として用いることによっても容易に可能である。
【０１２８】
また、誘導放出をともなわないＬＥＤ（発光ダイオード）などの場合も、温度に対して可逆的に変化する波長シフトを検出することができる。よって、半導体発光素子であれば例外なく、本発明は適用できる。
【０１２９】
（第８の実施形態）
上述した第４〜第７の各実施形態においては、半導体素子の中でも、発光させることを目的とした発光素子（レーザやダイオードを含む）への適用例を述べた。これに限らず、ダイオードであれば発光素子でなくても、本発明を適用することができる。
【０１３０】
図１４は本発明の第８の実施形態にかかり、電気的整流を目的とした一般的なダイオードの電流−電圧特性を示すものである。ダイオードに分類される半導体素子の場合、発光や受光などの目的に応じて、それぞれ特性をあわらす電流や電圧が異なる。しかし、本発明を適用する範囲では、図１４に示した電流−電圧特性を用いて説明しても差し支えない。
【０１３１】
図において、Ｔ７１は既知の温度Ｔ［Ｋ］における電流−電圧特性であり、Ｔ７２は既知の温度Ｔ［Ｋ］よりも高い未知の温度Ｔ’［Ｋ］における電流−電圧特性である。
【０１３２】
すなわち、半導体のｐｎ接合に対して順方向にバイアスした場合、ある定電圧ｖ７３に関する既知の温度Ｔ［Ｋ］での電流ｉ７３は、未知の温度Ｔ’［Ｋ］では電流ｉ７３’にまで増加する。そのため、通電試験する素子の実温度を予測するための素子特性の評価に用いることができる。
【０１３３】
また、逆電圧を印加した場合、つまり、半導体のｐｎ接合に対して逆方向にバイアスした場合、ある定電圧ｖ７４に関する既知の温度Ｔ［Ｋ］での電流ｉ７４は、未知の温度Ｔ’［Ｋ］では電流ｉ７４’まで増加する。そのため、実温度を予測するための素子特性の評価に用いることができる。
【０１３４】
この第８の実施形態のように、通電試験する発光素子の実温度を予測する場合においては、ダイオードの電流−電圧特性を、温度依存性を有する特性として用いることによっても容易に可能である。
【０１３５】
特に、ダイオードの中でも受光を目的としたフォトダイオードの場合、入射光がないときの電流ｉ７４，ｉ７４’は暗電流とよばれ、温度によって変化するものであり、素子の特性を示す重要なパラメータである。
【０１３６】
また、ダイオードの中でも受光を目的としたＡＰＤ（アバランシェ・フォトダイオード）の場合、電圧ｖ７５，ｖ７６はブレークダウン電圧とよばれ、温度が高い方がブレークダウン電圧ｖ７５，ｖ７６は増加する。ブレークダウン電圧ｖ７５，ｖ７６は、ＡＰＤの素子特性を評価する際には必ず検出する重要なパラメータである。
【０１３７】
（第９の実施形態）
上述した第４〜第８の各実施形態においては、半導体素子の中でもｐｎ接合を１つだけ有する、最も構造が簡単と考えられるダイオードを前提とした場合について述べた。素子特性の温度依存性は、半導体材料の基本的物性の温度依存性を原因とするものである。よって、ｐｎ接合を有する素子であれば、トランジスタや集積化した素子（半導体チップ）もしくは液晶など、どのような素子にも温度依存性を有する素子特性は存在し、通電試験する素子の実温度を予測するのに用いることができる。
【０１３８】
図１５は本発明の第９の実施形態にかかり、複数の素子が集積化された半導体チップを例に、通電試験するチップの未知の温度（実温度）を予測する場合について示すものである。
【０１３９】
複数の素子が集積化されたチップにおいては、１つのチップ内に、温度によって素子特性が変化する素子が回路の一部として作り込まれており、実温度の予測が容易な場合がある。たとえば、図に示すように、ウエハ１１’内の各チップ４１には、それぞれ、回路の一部としてあらかじめダイオード（半導体素子）４２が形成されている。この場合、上述したように、ダイオード４２の未知の温度Ｔ’［Ｋ］での温度依存性を有する素子特性を評価することにより、同様にして、通電試験するチップ４１の実温度を予測することができる。
【０１４０】
なお、ダイオード４２は回路の一部を構成する場合に限らず、各チップ４１の主な動作を妨げないような、たとえば、電極や評価回路を構成するものであってもよい。これにより、各チップ４１の主な動作を妨げることなく、実温度の予測を行うことが容易に可能となる。
【０１４１】
また、同一チップ４１内の他の素子、たとえば、ダイオードやトランジスタを用いて同様に実温度を予測するようにした場合には、１つのチップ４１内の温度分布を求めることも容易に可能である。
【０１４２】
温度を測定するための、ダイオードやトランジスタは素子特性が特に優れている必要はなく、温度測定用の素子として、チップ４１内や近辺に作り込んでもよい。
【０１４３】
（第１０の実施形態）
上述した第９の実施形態においては、チップ内に設けられた素子を用いて、通電試験するチップの実温度を予測するようにした場合について説明したが、これに限らず、たとえばチップの近辺に形成された素子を用いて、通電試験するチップの未知の温度（実温度）を予測することも可能である。
【０１４４】
図１６は本発明の第１０の実施形態にかかり、チップの近辺に温度測定のための素子が形成されてなる半導体ウエハの例を示すものである。
【０１４５】
この場合、ウエハ１１’内の各チップ４１の近辺にそれぞれ温度によって素子特性が変化するダイオード（温度測定用の半導体素子）４３が形成されており、チップ４１の極く近傍の温度を測定できるようになっている。ダイオード４３は、チップ４１の主な動作には全く関係しないものであるから、チップ４１の通電試験を行うのと同時に、素子特性の評価を行うことができる。また、ダイオード４３は、不要であればダイシング時に切り離すことが可能である。
【０１４６】
（第１１の実施形態）
図１７は、本発明の第１１の実施形態にかかる設置台の他の構成例を示すものである。
【０１４７】
この設置台１２’は、たとえば図に示すように、半導体ウエハ１１（もしくは、ウエハ１１’）を搭載する領域が同心円状の複数（この場合、６個）の搭載部１２ａ〜１２ｆにより構成されている。各搭載部１２ａ〜１２ｆには、それぞれ、温度調節した気体（もしくは、液体）を設置台１２内に導入するための導入管５１が設けられている。
【０１４８】
すなわち、ウエハ１１の温度を制御する場合、図示していないヒータや冷却器により温度調節がなされた気体を、各導入管５１を通して、搭載部１２ａ〜１２ｆの内部をそれぞれ循環させる。これにより、通電試験する各素子１１ａのウエハ１１内での温度を、ほぼ希望の試験温度に近い所望の温度範囲内に均一に制御することができる。
【０１４９】
気体としては、人体や環境に悪影響を与えない空気や窒素などが用いられるようになっている。
【０１５０】
ペルチェクーラを用いる場合に比べ、設置台１２の温度が安定するのにやや時間を要するが、比較的安価に構成することができ、耐久性やランニングコストにも優れる。
【０１５１】
（第１２の実施形態）
図１８は、本発明の第１２の実施形態にかかり、半導体素子１１ａの接合部１１ｃを下側に向けて半導体ウエハ１１を設置台１２上に搭載する、いわゆるジャンクションダウンの状態（第七の工程）で通電試験を行う場合を例に示すものである。
【０１５２】
なお、図中の矢印は、通電試験時に半導体素子１１ａで発生した熱の伝導を概略的に示したものである。また、便宜上、図には示していないが、この設置台１２の場合も、上記ウエハ１１を搭載する領域に対応して、同心円状の複数（この場合、６個）の搭載部１２ａ〜１２ｆが設けられ（図２（ａ），（ｂ）参照）、ぺルチェクーラ１３ａ〜１３ｆによって、それぞれ異なる温度（同一の符号を付したペルチェクーラは同じ温度）に制御されるようになっている。もしくは、図１７に示したように、温度調節がなされた気体を、各導入管５１を通して、搭載部１２ａ〜１２ｆの内部をそれぞれ循環させることにより、通電試験する各素子１１ａのウエハ１１内での温度を制御できるように構成されている。
【０１５３】
そして、素子１１ａに通電するための電極は設置台１２に設けられ、設置台１２とウエハ１１の位置調整は赤外線などを用いて行われる。
【０１５４】
発熱源である半導体素子１１ａの接合部１１ｃを設置台１２側に向けて、ウエハ１２を搭載するようにした場合には、接合部１１ｃと設置台１２との間の熱抵抗を、ジャンクションアップの状態（第七の工程）で搭載した場合に比べて低減することが可能となる。すなわち、隣接する素子１１ａへの熱的漏洩を少なくできるようになる結果、ウエハ１１内の素子１１ａの温度分布が小さくなり、温度を制御しやすくなる。
【０１５５】
その他、本願発明は、上記（各）実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、上記（各）実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。たとえば、（各）実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも１つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも１つ）が得られる場合には、その構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【０１５６】
【発明の効果】
以上、詳述したようにこの発明によれば、ウエハ内の個々の素子の温度を正確に予測でき、通電試験時のウエハの温度分布を正確かつ容易に制御することが可能な半導体試験装置および試験方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるスクリーニング試験装置の構成例を示す概略図。
【図２】同じく、図１における設置台の一例を示す概略構成図。
【図３】同じく、本実施形態にかかる、通電時における素子の実温度を予測するための基本的な方法について説明するために示す特性図。
【図４】同じく、本実施形態にかかる、通電試験時に素子の温度制御を行うための処理の流れを示すフローチャート。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかり、設置台の周辺部の他の構成例を示す概略断面図。
【図６】同じく、本実施形態にかかる、通電試験時に素子の温度制御を行うための他の方法（処理の流れ）を説明するために示すフローチャート。
【図７】同じく、本実施形態にかかる方法により温度制御を行った際の結果（温度分布マップ）を、従来装置の場合と比較して示す特性図。
【図８】同じく、面発光型のレーザダイオードに対して行ったバーンイン試験の結果を示す特性図。
【図９】本発明の第３の実施形態にかかり、試験結果の補正に用いられる温度に依存した特性変化の加速係数の一例を示す特性図。
【図１０】本発明の第４の実施形態にかかり、通電試験する素子の未知の温度の予測に、半導体レーザの発振しきい値電流を用いた場合の例を説明するために示す特性図。
【図１１】本発明の第５の実施形態にかかり、通電試験する素子の未知の温度の予測に、半導体発光素子の発光効率を用いた場合の例を説明するために示す特性図。
【図１２】本発明の第６の実施形態にかかり、通電試験する素子の未知の温度の予測に、パルス電流により検出した発振しきい値電流とＤＣにより検出した発振しきい値電流との比を用いた場合の例を説明するために示す特性図。
【図１３】本発明の第７の実施形態にかかり、通電試験する素子の未知の温度の予測に、半導体発光素子の発光波長を用いた場合の例を説明するために示す特性図。
【図１４】本発明の第８の実施形態にかかり、一般的なダイオードの電流−電圧特性を示す特性図。
【図１５】本発明の第９の実施形態にかかり、複数の素子が集積化された半導体チップを例に示す半導体ウエハの概略平面図。
【図１６】本発明の第１０の実施形態にかかり、チップの近辺に温度測定のための素子が形成されてなる場合の例を示す半導体ウエハの概略平面図。
【図１７】本発明の第１１の実施形態にかかる設置台の他の構成例を示す概略断面図。
【図１８】本発明の第１２の実施形態にかかり、ジャンクションダウンの状態で通電試験を行う場合を例に示す概略断面図。
【図１９】従来技術とその問題点を説明するために、通電試験の一例を示す概略断面図。
【図２０】同じく、従来の熱的特性を有する半導体ウエハに対して行った、通電試験の結果を説明するために示す概略図。
【符号の説明】
１１，１１’…半導体ウエハ
１１ａ…ダイオード（半導体素子）
１１ｂ…隣接の素子（温度測定用）
１１ｃ…接合部
１２，１２’…設置台（ヒートシンク）
１２ａ〜１２ｆ…搭載部
１３ａ〜１３ｆ…ぺルチェクーラ
１４…サーミスタ
２１…評価装置
２３…ディテクタ
２５…制御コンピュータ
２７…制御装置
２９…レーザ光（面発光型レーザダイオードの光出力）
３１…通電用の電極基板
３３…バンプ対
３３ａ…通電試験用バンプ
３３ｂ…温度測定用バンプ
４１…半導体チップ
４２…ダイオード（半導体素子）
４３…ダイオード（専用の温度測定用素子）
５１…導入管
ａ…ウエハの中心部付近
ｂ…ウエハの中心部付近と端部付近との中間付近
ｃ…ウエハの端部付近
Ｔ１１…希望の試験温度
Ｔ１２…通電試験中の素子の温度
ｋ１１…特性変化の加速係数の比（温度Ｔ１１）
ｋ１２…特性変化の加速係数の比（温度Ｔ１２）
Ｔ２１…Ｉ−Ｌ（電流−光出力）特性（既知の温度Ｔ［Ｋ］）
Ｔ２２…Ｉ−Ｌ特性（温度（Ｔ＋ΔＴ）［Ｋ］）
Ｔ２３…Ｉ−Ｌ特性（未知の温度Ｔ’［Ｋ］）
ｉ２１…発振しきい値電流Ｉｔｈ（Ｔ）
ｉ２２…発振しきい値電流Ｉｔｈ（Ｔ＋ΔＴ）
ｉ２３…発振しきい値電流Ｉｔｈ（Ｔ’）
Ｔ３１…発光効率曲線（既知の温度Ｔ［Ｋ］）
Ｔ３２…発光効率曲線（未知の温度Ｔ’［Ｋ］）
ｐ３１…発光効率（既知の温度Ｔ［Ｋ］）
ｐ３２…発光効率（未知の温度Ｔ’［Ｋ］）
Ｔ４１…パルス電流を用いて検出した発振しきい値電流（既知の温度Ｔ［Ｋ］）
Ｔ４２…ＤＣを用いて検出した発振しきい値電流（既知の温度Ｔ［Ｋ］）
Ｔ４３…パルス電流を用いて検出した発振しきい値電流（未知の温度Ｔ’［Ｋ］）
Ｔ４４…ＤＣを用いて検出した発振しきい値電流（未知の温度Ｔ’［Ｋ］）
Ｉ_ｔｈ ^{ｐｕｌｓｅ}…パルス電流を用いて検出した発振しきい値電流
Ｉ_ｔｈ ^ＣＷ…ＤＣを用いて検出した発振しきい値電流
Ｔ５１…発光波長（既知の温度Ｔ［Ｋ］）
Ｔ５２…発光波長（未知の温度Ｔ’［Ｋ］）
Ｔ６１…発光波長（既知の温度Ｔ［Ｋ］）
Ｔ６２…発光波長（未知の温度Ｔ’［Ｋ］）
Ｔ７１…電流−電圧特性（既知の温度Ｔ［Ｋ］）
Ｔ７２…電流−電圧特性（未知の温度Ｔ’［Ｋ］）
ｖ７３…定電圧
ｉ７３…電流（既知の温度Ｔ［Ｋ］）
ｉ７３’…電流（未知の温度Ｔ’［Ｋ］）
ｖ７４…定電圧
ｉ７４…暗電流（既知の温度Ｔ［Ｋ］）
ｉ７４’…暗電流（未知の温度Ｔ’［Ｋ］）
ｖ７５，ｖ７６…ブレークダウン電圧

Claims (14)

1. 温度依存性を有する半導体素子の、既知の第一の温度における第一の特性を評価する第一の工程と、
   前記半導体素子の、既知の第二の温度における第二の特性を評価する第二の工程と、
   前記第一の温度と前記第一の特性および前記第二の温度と前記第二の特性を用いて、特性の温度依存性を表す定数を算出する第三の工程と、
   前記半導体素子の、既知の第三の温度における第三の特性を評価する第四の工程と、
   前記第三の温度と前記第三の特性および前記定数を用いて、前記半導体素子の、既知の第四の特性を生じさせる未知の第四の温度を間接的に測定する第五の工程と、
   前記第四の温度に応じて、通電試験する全ての半導体素子の温度が均一になるように制御する第六の工程と
   を備えてなることを特徴とする試験方法。
2. 前記第六の工程は、前記半導体素子がウエハの状態で搭載される設置台の温度を局所的に制御するものであることを特徴とする請求項１に記載の試験方法。
3. 前記設置台の温度の制御は、ペルチェ素子を用いて行われるものであることを特徴とする請求項２に記載の試験方法。
4. 前記設置台の温度の制御は、温度調節した気体を用いて行われるものであることを特徴とする請求項２に記載の試験方法。
5. 前記半導体素子の発熱源側が上になるようにして、前記ウエハを前記設置台上に搭載した状態で通電試験する第七の工程をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の試験方法。
6. 前記半導体素子の発熱源側が下になるようにして、前記ウエハを前記設置台上に搭載した状態で通電試験する第七の工程をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の試験方法。
7. 前記通電試験の結果を、前記半導体素子の温度にもとづいて補正することを特徴とする請求項５または６に記載の試験方法。
8. 半導体素子がウエハの状態で搭載される、複数の搭載部を有する設置台と、
   この設置台の、前記搭載部の温度をそれぞれ別個に制御する温度制御部と、
   通電試験する全ての半導体素子の温度依存性を有する特性を素子単位で評価する評価手段と、
   この評価手段での評価をもとに通電試験する半導体素子の温度を予測し、その予測温度に応じて前記温度制御部を制御することにより、通電試験する全ての半導体素子の温度が均一になるように前記設置台の温度を局所的に制御する制御手段と
   を具備したことを特徴とする半導体試験装置。
9. 前記搭載部は、それぞれの形状が同心円状に形成されてなることを特徴とする請求項８に記載の半導体試験装置。
10. 前記温度制御部は、ペルチェ素子を用いて構成されることを特徴とする請求項８に記載の半導体試験装置。
11. 前記温度制御部は、前記搭載部内にそれぞれ温度調節した気体を循環させるものであることを特徴とする請求項８に記載の半導体試験装置。
12. 前記評価手段は、通電試験する半導体素子の、それ自身の温度依存性を有する特性を評価するものであることを特徴とする請求項８に記載の半導体試験装置。
13. 前記評価手段は、通電試験する半導体素子の、その近辺の通電試験しない半導体素子の温度依存性を有する特性を評価するものであることを特徴とする請求項８に記載の半導体試験装置。
14. 前記評価手段は、通電試験する半導体素子内あるいはその近辺に設けられる温度測定用素子の、温度依存性を有する特性を評価するものであることを特徴とする請求項８に記載の半導体試験装置。

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