JP4148677B2 - ダイナミック・バーンイン装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は不良な半導体をスクリーニングするためのバーンイン装置に関し、特に、最適なバーンイン温度を設定して、バーンインを行うことができるバーンイン装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、半導体装置の受け入れ等に際し、バーンイン槽内に半導体装置を収納し、半導体装置に信号発生器からバーンイン信号を入力し、ダイナミックバーンインを行うことにより、不良品をスクリーニングすることが行われている。
図5(a)に上記バーンイン装置の概略構成を示し、図5(b)にバーンインカードの構成例を示す。
バーンイン装置は、例えば同図(a)に示すようにバーンイン槽1と、ICテスタ等から構成される特性モニタ部2と、バーンイン槽1内の温度を制御する温度制御装置10と、バーンインの開始/終了を制御するバーンインコントロール部4とバーンイン時間を設定するタイマー部5から構成される。
被試験対象となるLSI等の半導体装置は、図5(b)に示すように、バーンインカード3に設けられたICソケット3aに装着される。
半導体装置(以下ICともいう)3bが装着されたバーンインカード3は、バーンイン槽1内に収納され、バーンイン槽内に設けられたコネクタCに装着される。
【0003】
バーンイン槽3内には、槽内の温度を測定する温度センサ1aが設けられ、温度センサ1aによりバーンイン槽1内の温度を検出し、温度制御装置10の温度検出部10aに送る。温度制御部10bは図示しないヒータ等を制御し、温度検出部11から入力されるバーンイン槽1内の温度が所定の値になるように制御する。
上記バーンイン槽1内を上記温度制御装置10により所定の温度に保持し、特性モニタ部2からコネクタ1bを介してバーンインカード3に装着された半導体装置3bにバーンイン信号を入力し、半導体装置3bのバーンイン加速試験を行う。
図6にDRAM、SRAM等の汎用メモリをバーンインする際のバーンイン信号の一例を示す。同図に示すように、バーンイン信号は、クロックCLK、行アドレスストローブRAS(以下単にRASという)、列アドレスストローブCAS(以下単にCASという)、ライトイネーブルWEと、データDIN、行アドレスAD(R),列アドレスAD(C)からなり、アドレスはインクリメントされ、メモリの各セルにデータを書き込む処理を行う。
特性モニタ部2は、上記バーンイン信号を被試験対象の各ICに印加し、各IC4bが正常に動作するかを調べ、不良ICのスクリーニングを行う。
【0004】
従来、上記バーンイン槽1内の温度は、作業者が、予めICのスペックの熱抵抗値等からICのチップ内温度が所望の値になるようなバーンイン槽1内の温度を計算し設定していた。
例えば、ICの熱抵抗値が60(°C/W)の場合、ICの内部温度と外部温度の差ΔTjを以下の(1)式で計算し、ICのチップ内温度をTj(例えば125°C)に設定したい場合、以下の(2)式により、ICの周囲温度Ta(即ちバーンイン槽内の温度)を求めて、前記温度制御装置を設定していた。
ΔTj=電源電圧×電源電流×熱抵抗値
=3.6V×100mA×60°C/W
=21.6°C…(1)
Ta=Tj−ΔTj=125−21.6
=103.4°C…(2)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来のバーンイン装置は以下の問題点を有していた。
(1) 半導体装置のロット製造のバラツキにより電源電流が変動することがあり、期待するチップ内温度Tjでバーンイン加速試験が行われていない場合があった。
(2) 半導体装置の寿命試験等を行う場合には、通常、温度条件等を実際に使用するときより厳しくし、時間を加速して試験を行っており、この加速係数k(加速時間Tk /バーンイン時間Tbn)は、アレニウスの定理による温度(チップ内温度)と、電圧の積で定めている。なお、ここで加速時間Tk とは、バーンイン時間を、通常の使用条件における半導体装置の使用時間に換算した値である。
したがって、寿命試験等を行うときのバーンイン時間Tbnは、上記加速係数k とバーンイン時間の積が、予め与えられる加速期間Tk になるように定める。
従来においては、チップ内温度が必ずしも期待する値になっていないため、上記加速係数は推定値となり、この推定加速係数を用いてバーンイン時間を定めていた。このため、適切なバーンイン時間によりバーンイン加速試験が行われない場合があった。
(3) 不良ICの解析等を行うため、ICのどの部分が不良であるかを調べることがある。従来のバーンイン装置においては、不良発生時に、ICのどの部分が不良であるか等の詳細な解析をすることができなかった。
本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、半導体装置のチップ内温度を正確に制御して、最適なバーンイン加速試験を行うことができ、また不良ICの解析を行うことが可能なバーンイン装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
図1に示すように、バーンイン槽内に、赤外線センサ等の半導体装置の表面温度や表面温度分布を測定することができる測定手段を設ける。そして、該測定手段により測定された半導体装置の表面温度と、半導体装置のパッケージの熱抵抗値に基づき上記半導体装置の内部温度を求め、該半導体装置の内部温度に基づき、上記バーンイン槽内の温度を制御する。
また、上記のようにして求めた内部温度に基づき加速係数を求め、該加速係数と予め与えられた加速期間からバーンイン時間を定め、該バーンイン時間により上記半導体装置のバーンイン加速試験を行う。
さらに、バーンインを行うことにより、不良半導体が発生したとき、不良が発生した半導体装置の不良アドレスを連続的にアクセスし、前記測定手段により半導体装置の表面温度分布を測定し、上記半導体装置の不良箇所を特定する。
本発明においては、上記のように半導体装置の内部温度を求めて、該内部温度に基づきバーンイン槽内の温度を制御するようにしたので、期待するチップ内温度でバーンイン加速試験を行うことが可能となる。
また、内部温度に基づき加速係数を求め、該加速係数と予め与えられた加速期間からバーンイン時間を定め、該バーンイン時間により上記半導体装置のバーンイン加速試験を行うようにしたので、適切なバーンイン時間によりバーンイン加速試験を行うことができる。
さらに、不良が発生した半導体装置の不良アドレスを連続的にアクセスし、該半導体装置の表面温度分布を測定して、不良半導体装置の不良箇所を特定するようにしたので、不良箇所の検査を行い不良原因等を解析することが可能となる。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の実施例のバーンイン装置の構成を示す図である。
同図において、1は前記したバーンイン槽であり、バーンイン槽1内にはバーンインカード3が収納され、バーンインカード3に取り付けられたICソケット3aには被検査対象となるIC3bが装着される。なお、同図では、IC3bが一つしか示されていないが、前記図5に示したように、バーンインカード3には複数のICが装着されている。
バーンインカード3に装着された半導体装置3bには、前記したようにICテスタ等からなる特性モニタ部2から、例えば図6に示したようなバーンイン信号を入力され、特性モニタ部2により各ICの電気的特性がモニタされる。
1aはバーンイン槽内の温度を検出する温度センサ、10は前記した温度制御装置であり、温度センサ1aにより検出されたバーンイン槽内の温度が温度制御装置10に送出され、温度制御装置10は、前記したようにバーンイン槽1内に設けられたヒータ等を制御して、バーンイン槽内の温度が所定の値になるように制御する。
【0008】
バーンイン槽3内には、上記温度センサ1aに加え、赤外線センサ制御部11により制御される赤外線センサ1bが設けられている。
赤外線センサ1bは、例えば特開平1−53174号公報に記載されるようなスキャンニング型のセンサであり、上記赤外線センサ制御部11により赤外線センサ1bをスキャンして、バーンイン槽1内に収納された各ICパッケージの表面温度を測定したり、特定のICパッケージの表面温度分布を測定する。赤外線センサ1bとしては、上記公報に開示されるものの外、市販されている各種の赤外線センサを使用することができる。
赤外線センサ1bにより検出されたICの表面温度、表面温度分布等は、赤外線センサ制御部11を介して制御部12に送られる。
【0009】
制御部12は、後述するように上記赤外線センサ1bにより検出されたICの表面温度と、ICの熱抵抗値データからICのチップ内温度を求め、該チップ内温度が所望の値になるように前記温度制御装置10を制御する。また上記チップ内温度に基づきバーンイン時間を定めて、後述するように、タイマー部14にバーンイン時間を設定する。また、上記制御部12は、バーンインコントロール部13を制御して、バーンインを開始/停止させる。
さらに、後述するように、バーンインを行うことにより不良なICが生じたとき、上記制御部12は、特性モニタ部2から上記不良ICのアドレスに連続的にバーンイン信号を送出させ、赤外線センサ1bにより測定された上記不良ICの表面温度分布に基づき、異常発熱箇所を特定する。
【0010】
以下、図1および図2〜図4により、本発明の実施例について説明する。
(1)実施例1
前記したように、従来においては、ICのバラツキにより、期待するチップ内温度Tjでバーンイン加速試験が行われていない場合があった。そこで、本実施例では、バーンイン槽内に収納されたバーンインカードに装着されたICの表面温度からICのチップ内温度を求め、バーンイン槽内を最適な温度に設定する。
図2は本実施例のおける制御部12の処理を示すフローチャートであり図2を参照しながら、本実施例について説明する。
ICが装着されたバーンインカードを図1に示すようにバーンイン槽1内に収納する。制御部12は温度制御装置10によりバーンイン槽1内を所定の温度まで上昇させ、バーンインコントロール部13にバーンイン開始信号を送出する(図2のステップS1)。これにより、特性モニタ部2は、バーンイン信号をバーンイン槽1内のバーンインカード3に装着された各IC3bに送出する。
赤外線センサ1bは、複数のICパッケージの表面温度を検出し、制御部12に送る。制御部12は、上記赤外線センサ1bにより検出されたICパッケージの表面温度の平均値を求める(ステップS2,S3)。そして、上記ICパッケージの表面温度の平均値TsからICのチップ内温度Tjを計算する(ステップS4)。
【0011】
すなわち、ICの内部温度と表面温度の差ΔTjは前記(1)式に示したように、電源電圧×電源電流×ICパッケージの熱抵抗値から求めることができる。
制御部12は、バーンインカードに供給される電源電圧、電源電流と、予め与えられるICパッケージの熱抵抗値から上記ΔTjを求め、上記表面温度の平均値TsとΔTjの和からICのチップ内温度Tjを計算する。
そして、上記ICのチップ内温度Tjが予め定められた値(例えば125°C)になるバーンイン槽1内の温度を求め(ステップS5)、上記温度制御装置10の温度制御部10bに出力する(ステップS6)。
一方、バーンイン槽内の温度は温度センサ1aにより検出され、温度検出部10aから温度制御部10bに送られる。温度制御部12は、上記バーンイン槽1内の温度が上記温度になるように図示しないヒータ等を制御する(ステップS6)。
以上のように、本実施例においては、ICの表面温度を検出して、電源電圧、電源電流と、ICパッケージの熱抵抗値から、ICのチップ内温度を求め、チップ内温度が予め設定された温度になるようにバーンイン槽内の温度を制御しているので、ICの電源電流等にバラツキがあっても、チップ内温度を所望の値にすることができる。このため、所望のチップ内温度でバーンイン加速試験を行うことが可能となる。
【0012】
(2)実施例2
前記したように、半導体装置の寿命試験等を行う場合、バーンイン時間は、加速係数(チップ内温度と電圧の積)と、予め与えられる加速期間に基づき定められる。
上記第1の実施例によれば、ICのチップ内温度を所望の値にすることができるので、上記加速係数を正確に求めることができる。そこで、本実施例においては、上記のようにして求めた加速係数と、予め与えられる加速期間からバーンイン時間を求め、このバーンイン時間によりバーンインを行い、半導体装置の寿命試験を行う。
図3は本実施例における制御部12の処理を示すフローチャートであり図3を参照しながら、本実施例について説明する。
ICが装着されたバーンインカードを図1に示すようにバーンイン槽1内に収納する。制御部12は温度制御装置10によりバーンイン槽1内を所定の温度まで上昇させ、バーンインコントロール部13にバーンイン開始信号を送出する(図3のステップS1)。これにより、特性モニタ部2は、バーンイン信号をバーンイン槽1内のバーンインカード3に装着された各IC3bに送出する。
【0013】
赤外線センサ1bは、複数のICパッケージの表面温度を検出し、制御部12に送る。制御部12は、上記赤外線センサ1bにより検出されたICパッケージの表面温度の平均値を求める(ステップS2,S3)。
ついで、制御部12は、上記ICパッケージの表面温度の平均値Tsから前記したように、ICのチップ内温度Tjを計算する(ステップS4)。
そして、上記ICのチップ内温度Tjが予め定められた値(例えば125°C)になるような、バーンイン槽内の温度を求め、バーンイン槽内の温度を制御する(ステップS5,S6)。
一方、制御部12は、上記チップ内温度TjとICに印加される電圧Vから加速係数を求め(ステップS7)、入力された加速時間Tk と、加速係数kからバーンイン時間Tbnを算出する(ステップS8)。
すなわち、前記したように、加速係数kは、〔温度Tj〕×〔電圧V〕であり、加速時間Tk は、〔加速係数k〕×〔バーンイン時間Tbn〕であるので、バーンイン時間Tbnは、Tk /Tj ×Vにより求めることができる。
制御部12は上記のようにバーンイン時間Tbnを算出し、算出されたバーンイン時間Tbnをタイマ部14に設定する(図3のステップS9)。タイマ部14は、バーンインを開始してから上記設定された時間経過すると、バーンインコントロール部13に停止信号を送出し、バーンイン加速試験を終了させる。
以上のように本実施例においては、ICのチップ内温度に基づき加速係数を定め、該加速係数に基づきバーンイン時間を求めて、バーンイン加速試験を行っているので、適切なバーンイン時間を設定して、バーンイン加速試験を行うことができる。
【0014】
(3)実施例3
不良ICの解析等を行うため、ICのどの部分が不良であるかを調べることがある。本実施例は、上記バーンイン加速試験により不良ICが発生したとき、不良ICの表面温度分布から不良ICの不良箇所を特定し、不良ICを効率的に解析できるようにしたものである
図4は本実施例のおける制御部12の処理を示すフローチャートであり図4を参照しながら、本実施例について説明する。
前記第1、第2の実施例で説明したように、ICが装着されたバーンインカードをバーンイン槽1内に収納し、バーンイン槽1内を所定の温度まで上昇させ、特性モニタ部2から、バーンイン信号をバーンイン槽1内のバーンインカード3に装着された各IC3bに送出し、バーンイン加速試験を行う(図4のステップS1,S2)。
特性モニタ部2は、各ICの電気的特性をモニタし、不良なICが発生したかを調べる(ステップS3,S4)。例えば、ICが汎用メモリの場合、特性モニタ部2は、前記図6に示すバーンイン信号を送出し、各ICの各アドレスに対して、データの書き込み/読み取り処理を行い、各IC3bが正常に動作するかを調べる。そして、不良なICが発生していない場合には、制御部12の、その旨を通知し処理を終了する。
【0015】
一方、不良ICが発生すると、制御部12は特性モニタ部2から不良ICの情報を取得し(ステップS5)、特性モニタ部2に、そのICの不良アドレスに対する連続アクセスを指令する。これにより、特性モニタ部2は、上記不良アドレスに対して連続アクセスを開始する(図4のステップS6)。
一方、制御部12は、赤外線センサ制御部11に対して、上記不良ICのスキャンを指令する。これにより、赤外線センサ1bは、上記不良IC上をスキャンして、その表面温度を検出する。
制御部12は、赤外線センサ1bにより検出された不良ICパッケージの表面温度分布を取得し(ステップS6)、赤外線センサ1bより検出された不良ICパッケージの異常発熱部分から不良ICの不良箇所を特定する(ステップS7)。すなわち、上記のように不良アドレスに対して連続アクセスをすることにより、そのアドレスに対応した部分の温度が他の部分より上昇するので、ICパッケージの表面温度分布により、ICパッケージ上における不良アドレスの位置を特定することができる。
なお、上記不良ICの表面温度分布をモニタ上に表示し、モニタ画面を作業者が観察して、不良箇所を特定するようにしてもよい。
以上のように、本実施例においては、不良ICが発生したとき、その不良アドレスに連続的にアクセスし、赤外線センサ1bにより、不良ICパッケージ表面温度分布を検出するようにしたので、不良ICの不良箇所を特定することができる。このため、例えば、不良ICを開いて、不良ICの内部の不良箇所を検査することが可能となり、不良原因の解析等を行うことができる。
【0016】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、以下の効果を得ることができる。
(1)半導体装置の内部温度を求めて、該内部温度に基づきバーンイン槽内の温度を制御するようにしたので、最適なバーンイン温度を設定することができる。(2)上記内部温度に基づき加速係数を求め、該加速係数と予め与えられた加速期間からバーンイン時間を定め、該バーンイン時間により上記半導体装置のバーンイン加速試験を行うようにしたので、適切なバーンイン時間によりバーンイン加速試験を行うことができる。
(3)不良が発生した半導体装置の不良アドレスを連続的にアクセスし、該半導体装置の表面温度分布を測定して、不良半導体装置の不良箇所を特定するようにしたので、不良箇所の検査を行い不良原因等を解析することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のバーンイン装置の構成を示す図である。
【図2】本発明の第1の実施例の処理を示すフローチャートである。
【図3】本発明の第2の実施例の処理を示すフローチャートである。
【図4】本発明の第3の実施例の処理を示すフローチャートである。
【図5】バーンイン装置とバーンインカードの構成例を示す図である。
【図6】汎用メモリをバーンインする際のバーンイン信号の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 バーンイン槽
1a 温度センサ
1b 赤外線センサ
2 特性モニタ部
3 バーンインカード
3a ICソケット
3b 半導体装置
10 温度制御装置
11 赤外線センサ制御部
12 制御部
14 タイマー部
13 バーンインコントロール部
Claims (1)
- バーンイン用の信号をバーンイン槽内に収納された被試験対象の少なくとも1つの半導体素子を有する半導体装置に入力し、半導体装置のバーンインを行うダイナミック・バーンイン装置であって、
上記半導体装置の表面温度分布を測定する測定手段と、
被試験対象の半導体装置のバーンイン試験中の電気的特性をモニタする特性モニタ部と、
バーンイン装置を制御する制御手段を備え、
前記特性モニタ部によって不良半導体素子を発見した場合、上記制御手段に、上記特性モニタ部を制御して上記不良半導体素子の不良アドレスに対して連続的にアクセスし、そのアドレスに対応した部分の温度を他の部分より上昇させる手順と、
前記測定手段を制御して測定された上記不良半導体素子の表面温度分布を測定する手順と、上記表面温度分布を基に上記不良半導体素子の不良箇所を特定する手順とを実行させる
ことを特徴とするダイナミック・バーンイン装置。
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