JP6155725B2 - 半導体装置の検査方法及びその方法を用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、安定して精度のよい電気特性試験を効率的に行う半導体装置の検査方法及びその方法を用いた半導体装置の製造方法に係わる。

一般的に、製造した半導体装置を出荷する前には、電気特性試験や外観形状を確認するための試験検査工程が欠かせない。例えば、電気特性試験では、試験機（テスター）に接続された測子と半導体装置の端子リードとを接触させた状態で、予め決められた所定の電圧や電流を印加し、その時の電圧・電流の値あるいはその値の時間的な変化を測定し、所定の電圧・電流基準値と照らし合わせて良／不良判定している。

しかし、半導体装置、特に電源制御用ＩＣなどの半導体装置の試験検査では、電気特性試験の際に印加される電圧、電流が数ボルト以下、数ｍＡ以下、測定時間もｍｓ以下であることが通常である。この様な微小な電圧・電流を短時間に精度良く測定する必要があるが、測定の際に、端子リード表面に自然に形成された酸化膜などによる接触抵抗などの影響を受けて正しい測定結果が得られず、良品が不良品と誤判定されるなど、電気特性検査における測定の安定性に問題が生じる場合のあることが知られている。

従って、半導体装置の検査工程で、精度のよい電気特性試験を安定した状態で行うためには、半導体装置の端子リード表面に形成され接触抵抗を大きくしている酸化膜などを除去して接触抵抗を小さくしてから測子を接触させて、試験を行う必要がある。この酸化膜を除去するために、削る、擦る、掻き取る、針を突き刺すなど機械的な方法で酸化膜を部分的に除去して下地層金属に測子を直接接触させて電気特性試験を行う検査方法が知られている。

このような従来の検査方法について、以下もう少し具体的に説明する。被検査対象である半導体装置は、その端子リードのところで半田接合して電気機器に搭載し実装されることが多い。そのため、その表面にＳｎやＳｎＡｇ合金からなる半田メッキ層が施される。しかし、そのような半田メッキ層の表面には空気中の酸素との反応により、ごく僅かな厚みであるが、高抵抗の酸化膜が形成されていることが通常である。このような酸化膜形成は前述のような表面が半田メッキされた端子リードを有する半導体装置だけでなく、ニッケルメッキされた端子リード表面やアルミニウム合金端子などを有する半導体装置でも膜質、膜厚に多少の違いはあっても、酸化膜が形成される。このような酸化膜が形成された端子リードを有するすべての半導体装置について電気特性試験が不安定になる訳ではないが、ある一定の割合（数％程度）で誤判定される半導体装置が生じることがある。

このような半導体装置に対し、従来の検査装置と検査方法について、図３、図８、図９を参照してより詳しく説明する。まず、図３の拡大断面図に示すＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）８ピン用ソケットに、半導体装置２０（例えばＳＯＰ８ピンの形状）が図示しない搬送装置によりに運ばれる。このＳＯＰ８ピン用ソケット３０は、半導体装置２０の本体部と８ピンの端子リード２１とが所定の位置に固定され収納される受台と空間を有する上下ケース３、４を備える専用の電気特性試験用治具である。さらに、上下ケース３、４を閉じた際に、８ピンからなる端子リード２１のそれぞれに、下ケース４に備えられ下から弾性接触する主測子１と、上ケース３に備えられ上から弾性接触する補助測子２とを有する。これらの上ケース３と下ケース４が上下に開いた状態で、下ケース４の所定の受台に、電気特性試験をする半導体装置２０（例えばＳＯＰ８ピン）が取り付けられる。次に、ソケットの上下ケース３、４が閉じると、主測子１と補助測子２とが半導体装置の端子リード２１に上下から弾性的に接触する。初期の接触状態（測子と端子リードの接触抵抗の大きさ）を確認するために、一旦補助測子２の経路（電気配線）を、図９に示すように、切替リレー３５により試験機（テスター）の帰還系センス端子３３から電源グランド端子３４へ切り替える。電源フォース３２から１〜１０ｍＡほどの微小電流を流す。その時の電圧や抵抗の値により測定した接触抵抗Ｒｃｏｎが規定の範囲内（例えば、０．１Ω＜Ｒｃｏｎ＜１Ω）にあることを確認（図８のＥ１ステップで「ＹＥＳ」判定）する。その後、再び切替リレー３５により補助測子２側の経路を切り替えて補助測子２が帰還系センス端子３３に接続された状態に戻す。前記Ｅ１ステップで「ＹＥＳ」判定された半導体装置をＥ２ステップで所要の電気特性試験項目に基づいて電圧や電流を印加し、その時の電圧値・電流値あるいはその信号の時間的な変化を測定し、所定の基準値と比較して良／不良を判定する。もし、前記Ｅ１ステップで前述の初期接触抵抗Ｒｃｏｎの確認の際、接触抵抗が大きく（例えば１Ω以上）接触状態が悪い為に「ＮＯ」と判断された場合は、所定の電気特性試験を行わずに接触不良品として区別され排出される。多くの場合、この接触不良品は、変形や端子リードの曲がりなど外形に異常が認められなければ、目視で観察し端子リードの表面に付着した異物を取り除いたり顕著な酸化膜を削り取ったりしたうえで、Ｅ３ステップで再試験可能（「ＹＥＳ」）ならば、改めてＥ１ステップに回され、再度電気特性試験が実施される。Ｅ３ステップで「ＮＯ」ならば、不良品として区別され（「不良処理」）排出される。帰還系センス端子、電源グランド端子および後にでてくる電源フォース端子は、通常の電子回路試験機が備える端子の呼び名である。

なお前述のＥ１ステップで、接触抵抗Ｒｃｏｎについて、０．１Ω＜Ｒｃｏｎ＜１Ωを基準とする接触状態の良否（「ＹＥＳ」判定及び「ＮＯ」判定）は、一例であって、酸化膜の膜質、膜厚、測定環境温度などによって変わり得る。

また、異なる接触抵抗を低減する方法として、端子リードの金属皮膜表面に形成された厚さの薄い酸化膜に電圧電流を印加して接触抵抗を小さくする方法などが知られている。
そのような半導体装置の試験検査方法に関して、効率よく電気特性試験を実行させ、検査のスループットを格段に向上させる検査方法が記されている文献がある（特許文献１）。検査用電極表面の絶縁被膜を除去して検査用プローブと検査用電極とを電気的に良好に接触させることにより、針圧を小さくし電極へのダメージを無くしプローブのクリーニングを無くして検査効率を高める検査方法についての記載がある（特許文献２）。

特開２００４−１９１２０８号公報（０００６〜０００７段落） 特開２００２−１３９５４２号公報（００１０〜００１１段落）

しかしながら、前述したように、削り取るなどの機械的な処理方法で端子リード表面の酸化膜を除去する方法は、いずれも半導体装置の端子リードに傷をつけることになり、新たに外観不良を生む恐れもある。また、大量の半導体装置の電気特性試験を行う為に、測子を端子リードに繰り返し多数回接触させる過程で、測子先端への酸化物付着や測子先端の磨耗により先端接触による前記酸化膜の破壊が不十分になると、測子先端の清掃や測子の交換を行う必要が生じることがある。更に測定環境温度が１００℃を超える高温環境では、酸化が促進され、測子や端子リードの表面に厚い酸化膜が形成され、その上端子リードから削られた酸化膜が測子に付着し易くなる。そのため、端子リードへの測子の接触が不安定になり接触不良品の発生頻度が増加することもある。その結果、必要な測子の清掃間隔が短くなる、あるいは測子の交換頻度が増えるという問題が発生する。また、接触不良の発生頻度が増して不良品の発生個数が増えると、接触不良品は、前述のように接触抵抗値の低減処理後、再度、電気特性試験を行うため、電気特性試験の回数が増え、試験効率が低下することが問題となる。

また、前述の特許文献１、２では、主に、ウェハの試験を対象とし通常の主測子の他に接触状態を低減させるための専用測子を必要とする。さらに、接触抵抗が大きいと判定された場合、接触抵抗を低減させるために、専用の電源を用いて主測子と専用測子間に電圧を印加しつつ電流も測定し、電圧を上昇させる過程で抵抗が急激に低下して電流が流れ出すかどうかを確認する工程が必要である。この工程により、抵抗が急激に低下することを確認し、酸化膜が除去され接触抵抗が小さくなり通電状態が改善されたことを確認した後、電源を本来の試験用電源に切り替えて所定の電気特性試験を行う工程とする必要がある。このような工程は煩雑な手順および制御を必要とし、効率的な試験工程という観点から問題となる。

本発明は、以上説明した問題点を考慮してなされたものである。本発明の目的は、測子の表面酸化による清掃頻度や交換頻度を減らし、接触不良品の再試験頻度を減らして試験効率を改善することができ、精度のよい電気特性試験を安定して行うことのできる半導体装置の検査方法を提供することである。

請求項１の発明においては、複数の信号端子を備えた半導体装置の電気的特性を主測子及び補助測子を用いて測定する半導体装置の検査方法であって、前記主測子は前記測定にあたり前記半導体装置に電圧電流を印加するものであり、前記補助測子は前記測定にあたり前記半導体装置に印加されている電圧電流を測定するものであって、第一の工程であって、前記半導体装置の前記信号端子の一つに前記主測子と前記補助測子とを接触させて前記信号端子の一つを介した前記主測子及び前記補助測子との間の接触抵抗を測定し、該測定した接触抵抗を第一の基準値閾値と比較し、前記測定した接触抵抗が前記第一の基準値閾値内である時には第二の工程へ進み、前記測定した接触抵抗が前記第一の基準値閾値内でない時には第三の工程へ進むものである第一の工程と、前記第二の工程であって、前記半導体装置の電気的特性を測定するものである前記第二の工程と、前記第三の工程であって、前記信号端子の一つを介した前記主測子及び前記補助測子との間の接触抵抗を測定し、該測定した接触抵抗を第二の基準値閾値と比較し、前記第三の工程において測定した接触抵抗が前記第二の基準値閾値内である時には第四の工程へ進むものである前記第三の工程と、前記第四の工程であって、前記第一の工程で測定した接触抵抗に応じて、前記主測子と前記補助測子を介して前記信号端子の一つに与えるものである基準電気エネルギーを決定し、第五の工程に進むものである前記第四の工程と、前記第五の工程であって、前記第四の工程で決定した基準電気エネルギーを前記主測子と前記補助測子を介して前記信号端子の一つに与え、第六の工程へ進むものである前記第五の工程と、前記第六の工程であって、前記信号端子の一つを介した前記主測子及び前記補助測子との間の接触抵抗を測定し、該測定した接触抵抗を第一の基準値閾値と比較し、前記測定した接触抵抗が前記第一の基準値閾値内である時には前記第二の工程へ進むものである前記第六の工程と、を有する半導体装置の検査方法とする。

また、請求項２に記載の発明においては、前述の請求項１の発明において、前記第一の基準値閾値が０．１Ω＜Ｒｃｏｎ＜１Ωであり、前記第二の基準値閾値が１Ω≦Ｒｃｏｎ＜１０Ωである半導体装置の検査方法とする。

請求項３に記載の発明においては、さらに前記基準電気エネルギーは、０．０１ワット・秒から０．０５ワット・秒とする半導体装置の検査方法とする。
請求項４に記載の発明においては、さらに前記基準電気エネルギーは電力と該電力を印加する時間との積であって、前記電力を印加する時間は、１ｍｓから１０ｍｓの範囲とする半導体装置の検査方法とする。

請求項５に記載の発明においては、前記第五の工程において、前記信号端子の一つに与える基準電気エネルギーは、その電流を一定にしてその印加時間を調整することにより前記基準電気エネルギーを満たして接触抵抗の低減を図る半導体装置の検査方法とする。

請求項６に記載の発明においては、前記第五の工程において、前記信号端子の一つに与える基準電気エネルギーは、その印加時間を一定にして、その電流値を調整することにより前記基準電気エネルギーを満たして接触抵抗の低減を図る半導体装置の検査方法とする。

請求項７に記載の発明においては、複数の信号端子を備えた半導体装置の電気的特性を主測子及び補助測子を用いて測定する半導体装置の検査装置であって、前記主測子は前記測定にあたり前記半導体装置に電圧電流を印加するものであり、前記補助測子は前記測定にあたり前記半導体装置に印加されている電圧電流を測定するものであって、前記半導体装置の前記信号端子の一つに前記主測子と前記補助測子とを接触させて前記信号端子の一つを介した前記主測子及び前記補助測子との間の接触抵抗を測定できる装置を用いて、あらかじめ測定された多数の前記接触抵抗値の分布から発生頻度が高い前記接触抵抗値を狙いとして、前記接触抵抗値を低減させて０．１Ω＜Ｒｃｏｎ＜１Ωとする電気エネルギーの一例を確認実験により求め、該電気エネルギーを前記基準電気エネルギーに対応させる半導体装置の検査方法とする。

請求項８に記載の発明においては、上述の半導体装置の検査方法を出荷する前に用いる半導体装置の製造方法とする。

本発明によれば、測子の表面酸化による清掃頻度や交換頻度を減らし、接触不良品の再試験頻度を減らして試験効率を改善することができ、精度のよい電気特性試験を安定して行うことのできる半導体装置の検査方法を提供することができる。

本発明における半導体装置の検査方法を説明するための手順工程図である。 本発明における半導体装置の検査方法を説明するための試験機（テスター）と測子と半導体装置の端子リード間の電気接続配線概略図である。 半導体装置（ＳＯＰ８ピン）の電気特性試験用ソケットに半導体装置を取り付けた状態の拡大断面図である。 本発明にかかる電気特性試験用ソケットの測子（コンタクトプローブ）の接触抵抗と荷重の関係図である。 本発明にかかる接触抵抗を低減する電気エネルギーを満たす印加時間と印加電流の関係図である。 本発明にかかる接触抵抗低減処理前後の１５０℃測定環境下における接触抵抗分布の比較図である。 本発明にかかる半導体装置の端子リードの接触抵抗分布図の一例である。 従来の半導体装置の検査方法を説明するための手順工程図である。 従来の半導体装置の検査方法を説明するための試験機（テスター）と測子および半導体装置の端子リード間の電気接続配線概略図である。

以下、本発明の半導体装置の検査方法にかかる実施例について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また本発明はその要旨を超えない限り、以下に説明する実施例の記載に限定されるものではない。

本発明の半導体装置の検査方法の説明に先立って、まず、図２に示す試験機（テスター）と半導体装置の端子リードとを結ぶ電気接続配線概略図中に示される、検査対象の半導体装置の一例であるＳＯＰ８ピンの半導体装置２０について説明する。この半導体装置２０は銅合金のダイパッド（金属基板）上に半田ペーストを介して接合されるチップ状半導体素子（以降、半導体チップ）を有する。また、このダイパッドとは離間して電気的に絶縁状態の位置に左右に４本づつ計８本の金属製の端子リード２１の一端が接合されている。この端子リード２１と前記ダイパッド上の半導体チップの表面電極間とは、Ａｌを主成分とするワイヤーにより繋げられ電気的に接続される。さらに、前述の半導体チップとダイパッドとワイヤーと端子リード２１などからなる組み立て構造を有する半導体装置の全体は、外部との接続のために端子リード２１（８本）の他端を側面から４本づつ外部に導出させる形状で、エポキシ樹脂のモールド成型により封止される構造を備える。前記端子リード２１は、電気回路装置への搭載の際に、半田により接合される組み立て実装を考慮して半田に濡れ性の良い金属膜メッキにより被覆されている。

試験検査工程における半導体装置２０の電気特性の試験測定の際には、図２に示すように、電気特性を測定する回路装置などからなる試験機３１（テスター）に配線の一端が接続され、他端が、図３に示す特定の半導体装置ごとに異なる形状に合わせた専用の受台部の測子に接続される構成を有するソケット３０を用いる。このソケット３０は、図３に示すように、上下ケース３、４からなる受台に取り付けられる半導体装置２０の外部端子リード２１に接触して電気的な試験を行うための測子（主測子１、補助測子２）を有する。この専用のソケット３０は、半導体装置から外部に導出している端子リードに接触する試験機側の測子は、ソケット内の半導体装置の受台で適正な圧力で弾性接触させるために構造を有する。そのような専用ソケットとしては、例えば、受台の所定の位置に収納される半導体装置２０の複数（例えば８本）の端子リード２１に、端子リード２１の上下から適正は圧力で弾性接触するように組み込まれた片持ち式のカンチレバー方式の測子や垂直方向に移動して接触するコンタクトプローブである主測子１、補助側子２を有するものがある。すなわち、これらのカンチレバー方式の測子やコンタクトプローブの主測子１、補助側子２は、それぞれ一端が、半導体装置の端子リード２１と接触し、他端は電気特性試験機に接続されている。１つの端子リード２１に接触する測子は１つの場合もあるが、図３に示す、コンタクトプローブを用いたソケット３０の拡大断面図のように、多くの場合は、１つの端子リード２１に主測子１と補助測子２からなる１対の測子が接触して所要の電気特性の試験測定を行う。

詳細には、主測子１はソケット３０の下ケース４に、補助測子２は該ソケットの上ケース３に組み込まれている。このソケット３０は、上ケース３と下ケース４を上下にそれぞれ移動させることで開いた状態または閉じた状態にすることができる。さらに、このソケット３０は開いた状態で半導体装置２０を出し入れし、閉じた状態で主測子１の一端と補助測子２の一端を半導体装置２０の端子リード２１に上下から接触させ、それぞれの他端に接続された電機特性試験機３１（テスター）によって電気特性を測定する。大きさと端子リード数の異なる種類の半導体装置の形状に合わせて、異なる数と配置にされた主測子と補助測子を備える異なる形状のソケットが種々用意されている。主測子１には所要の電圧電流を印加するが、補助測子２には主測子１に印加している電圧や電流を測定しこれを安定に維持する目的で用いられる。

本発明の半導体装置の検査方法である請求項１から４に係る発明の実施例として、代表的な検査工程の手順を図１を参照して説明する。まず、本発明の半導体装置の検査方法かかる治具および電気配線の概略構成について、図２、図３を用いて説明する。以下の説明では、半導体装置２０はＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）と呼ばれる形状のパッケージを代表として挙げているが、必ずしもこの形状にこだわる必要は無く、広く様々な形状の半導体装置に適用できる。当然、半導体装置の形状が変われば、ソケットの形状も変えて測定が行われる。

対象となる半導体装置２０は、例えばハンドラーと呼ばれる搬送装置（図示せず）によって、図３に示す半導体装置２０の専用ソケット３０に運ばれ、開口した専用ソケット３０の所定の測定位置に収納される。図３は専用ソケットに半導体装置２０を収納して上下ケースを閉じた状態の要部拡大断面図を示す。専用ソケット３０の前記測定位置には上ケース３とこれに組み込まれた補助測子２および下ケース４とこれに組み込まれた主測子１が設けられている。これらの各主端子１と補助測子２は、専用ソケット３０の上ケース３と下ケース４が閉じた時に、前記測定位置に置かれた半導体装置２０の複数の端子リード２１を上下から挟み、それぞれ適切に荷重するように弾性接触する。また、上ケース３と下ケース４には半導体装置を安定して搭載することができるように、位置決め用の溝や突起が設けられている。図３では、上下に対向するように配置される主測子１と補助測子２によって、半導体装置の端子リード２１が挟まれ弾性接触している状態を示している。

また、図３に示す主測子１と補助測子２では、複数の尖った先端を有しかつ良好な電気的接触を得るために表面がＡｕメッキされたコンタクトプローブと呼ばれるものを採用している。このコンタクトプローブは、その先端がバネによって押されており、先端が押され収縮した長さ（収縮代）に応じた荷重を発生し、その荷重で先端が端子リード２１の表面に押付けられる。この荷重を発生する収縮代は、図４に接触抵抗とコンタクトプローブの荷重との関係を実測した結果を示すように、接触荷重が概ね０．１〜０．３Ｎとなり、安定して良好な接触抵抗（０．１Ω程度）が得られる長さにされている。この接触荷重については、例えばねらいとする中心接触荷重を０．２Ｎにするとコンタクトプローブの加圧ばらつきがあっても概ね接触荷重を０．１〜０．３Ｎの範囲とすることができる。この後、図１に示す手順で電気特性試験工程を進めることになる。

電気特性試験工程がスタートすると、まずＦ１ステップが実行される。Ｆ１ステップでは、前述した専用ソケット３０に取り付けられた半導体装置２０の端子リード２１と末端が試験機（テスター）に接続された主測子１および補助測子２との接触状態、すなわち、端子リード２１の表面に形成された酸化膜などに起因する接触抵抗の有無を確認することが行われる。そのためには、図２に示した測子と試験機３１（テスター）との結線について、切替リレー３５を作動させ、補助測子２からの配線を本来の帰還系センス端子３３経路から切り離して電源グランド３４と結線する。それと共に、電源フォース端子３２から主測子１に至る配線経路の途中から分岐させ、同様に切替リレー３５によって主測子１からの経路を帰還系センス端子３３に接続する。

この例のようにコンタクトプローブ（主測子１、補助側子２）を用いた、酸化膜などによる接触抵抗の無い理想的な接触では、前記の図４に示されたとおり一箇所の接触箇所で接触荷重０．２Ｎであれば抵抗値（接触抵抗値）として０．１２Ω〜０．１５Ω程度を示す。実施例で用いるソケット３０では、主測子１と補助測子２の２箇所での接触となるので予想される酸化膜の無い状態での接触抵抗は２倍の０．２４Ω〜０．３０Ω程度である。ここでその他の接触点、例えば、プローブ側の接触抵抗などを含めて０．５Ω程度になることもあるが、通常は大きくても１Ωを超えることは少ない。できるかぎり端子リード以外の接触抵抗は問題にならないように、プローブ表面はＡｕメッキなどの酸化されにくい表面にされていることが好ましい。

この後、電源フォース端子３２から１ｍＡから１０ｍＡ程度の一定微小電流を印加し、電源フォース端子３２とグランド端子３４間で生ずる電位差から主測子１，補助側子２と端子リード２１間の接触抵抗を求める。この例では電流値を１０ｍＡの定電流とし、この状態で主測子と補助側子間に生じる電圧を測定し接触抵抗Ｒｃｏｎを求めている。

このとき、試験手順を示す図１に従って、接触抵抗ＲｃｏｎがＦ１ステップで通常の接触抵抗である０．１Ω＜Ｒｃｏｎ＜１Ω（第一の基準閾値）を満たす場合（Ｆ１ステップにおける「ＹＥＳ」の場合）は、Ｆ２ステップの通常の電気特性試験ステップへ進み半導体装置の電気的特性試験が行われて試験が終了する。接触抵抗ＲｃｏｎがＦ１ステップで０．１Ω＜Ｒｃｏｎ＜１Ωを満たさない場合（Ｆ１ステップにおける「ＮＯ」の場合）は次のＦ３ステップに進む。以上がＦ１ステップで行われる処理である。Ｆ３ステップでは、前記接触抵抗Ｒｃｏｎが０．１Ω以下であった場合（Ｆ３ステップにおける「ＮＯ」の場合）、端子リード２１が想定外の理由で短絡もしくは異常な低抵抗状態である恐れがあるので、Ｆ７の接触不良処理ステップへ進む。またさらに、Ｆ３ステップで接触抵抗Ｒｃｏｎが１０Ω以上である場合（Ｆ３ステップにおける「ＮＯ」の場合）も、端子リード２１が未接触あるいは異物によって絶縁もしくは異常な高抵抗状態である恐れがあるので、これも前述と同様にＦ７の接触不良処理ステップへ進み終了する。Ｆ３ステップで接触抵抗が１Ω≦Ｒｃｏｎ＜１０Ω（第二の基準閾値）を満たす場合（Ｆ３ステップにおける「ＹＥＳ」の場合）は端子リード２１表面の酸化膜などの微妙な影響により接触抵抗が大きくなったと考えられるので、接触状態の改善（接触抵抗の低減）を試みるためにＦ４ステップに進む。

Ｆ４ステップは、接触抵抗低減を行う条件を決め、次のＦ５ステップへ進むものである。続くＦ５ステップでは、外部端子リード２１と主測子１間及び外部端子リード２１と補助測子２間の接触抵抗の低減処理が行われる。この接触抵抗の低減処理は、図３に示すように、主測子１と補助測子２によって半導体装置の端子リード２１が挟まれ弾性接触している状態において主測子１と補助測子２の間に電流を流すことによって主測子１と外部端子リード２１の接触部分及び補助測子２と外部端子リード２１の接触部分に所定の電気エネルギーを印加するものである。このような電気エネルギーの印加によって外部端子リード２１の表面に形成されている酸化膜が測子（主測子１及び補助測子２）と外部端子リード２１間の接触抵抗に及ぼす影響を低減でき、測子（主測子１及び補助測子２）と外部端子リード２１間の接触抵抗を低減できるのである。そのためにＦ４ステップでは、Ｆ１ステップで測定した接触抵抗の値とあらかじめ求めてあるこの接触抵抗を低減するために必要な電気エネルギーをもとに、電気エネルギーを発生させるために印加する電流と印加する時間を決定する。

ここで、Ｆ４ステップでの接触状態の改善を試みる条件を決めるための確認実験について説明する。すなわち、半導体装置２０の端子リード２１の表面がＳｎＡｇ合金メッキされており、測子にコンタクトプローブを用いる条件での前記確認実験の一例を図５に示す。この確認実験では、限られた印加時間範囲において、あるレベルの電気エネルギーを満たす電流を加えることで、接触抵抗が改善されることが分った。この確認実験について、以下詳細に説明する。

構成は、前述説明した半導体装置（ＳＯＰ８ピン）に先端形状が王冠タイプでＡｕメッキを施した直径０．２６ｍｍと０．３１ｍｍとのユニテクノ製コンタクトプローブを用いて接触させ、また測定環境は室温１８〜２５℃、接触荷重は０．２Ｎ、接触抵抗を求める際の電流値を１０ｍＡとしている。

電流Ｉ、接触抵抗Ｒｃｏｎ、印加時間ｔ、電気エネルギーＷ・ｔの関係は次の式（１）のように示される。接触抵抗が改善される大きさの電気エネルギーＷ・ｔの一例を求め、その求められた電気エネルギーＷ・ｔを満たす範囲で、電圧一定での電流と印加時間の関係について、実測値とシミュレーション値とを図５に示す。実測した値（△印）と式（１）を元にした数値計算値（×印）の結果は概ね一致する。図５において、印加電流にして１．０Ａから４．０Ａの範囲では接触抵抗Ｒｃｏｎが改善されることが実測として分かった。この印加電流の範囲を印加時間にするとそれぞれ１０ｍｓから１ｍｓに対応する。

電気エネルギー＝電力×時間＝Ｗ・ｔ、接触抵抗Ｒｃｏｎ、電流Ｉ、印加時間ｔとすると、
〔数式〕
Ｗ・ｔ＝Ｒｃｏｎ×Ｉ²×ｔ ・・・（１）
Ｉ＝√（Ｗ・ｔ／（Ｒｃｏｎ×ｔ）） ・・・（２）
ｔ＝（Ｗ・ｔ／（Ｒｃｏｎ×Ｉ²）） ・・・（３）
この確認実験結果を示す図５において、この式（１）関係が成り立つ印加時間ｔの範囲は短い方が試験にかかる時間が短縮され効率が良いので、１ｍｓから１０ｍｓの印加時間ｔの範囲でも、できるだけ短い印加時間が好ましい。さらに、この印加時間範囲内で、求められた、接触抵抗Ｒｃｏｎを改善するする電気エネルギーＷ・ｔの条件を満たす電流を選ぶことになるが、この電流は試験機（テスター）で決まる許容最大電流容量を超えない範囲で決める。

接触抵抗を改善する電気エネルギーの大きさは、概ね０．０１ワット・秒以上であり、実用的には０．０１ワット・秒から０．０５ワット・秒程度の範囲であると良い。この接触抵抗を改善する電気エネルギーの大きさを例えば０．０１ワット・秒とした場合に、接触抵抗が１Ωである時に、印加時間１０ｍｓで電流を１Ａの定電流とすることができる。また上述の範囲の電気エネルギーであれば、定電流で与えなくともよく、例えば定電圧として電流を流して所定の電気エネルギーを与える方法でも良い。

Ｆ５ステップにおいて接触抵抗の改善を図った後はＦ６ステップへ進む。Ｆ６ステップでは、再び電源フォース端子３２から一定微小電流を印加し電源フォースとグランド間で主測子１によって生ずる電圧を測定し、電流と電圧値から再度、接触抵抗値を得る。その接触抵抗がこの実施例では、０．１Ω＜Ｒｃｏｎ＜１Ωの範囲内に低減されていれば、切替リレー３５を動作させて主測子１、補助測子２と、試験機（テスター）３１との間の配線経路を元に戻して、主測子１が電源フォース端子３２、補助測子２が帰還系センス端子３３に繋がった状態とし、所要の電気特性試験を行う。もし、この時に接触抵抗が０．１Ω＜Ｒｃｏｎ＜１Ωの条件を満足しなければ、Ｆ７ステップへ進み接触不良品として処理する。

Ｆ６ステップにおいて、接触抵抗が０．１Ω＜Ｒｃｏｎ＜１Ωの条件を満足しない場合、ただちに接触不良品としての処理を行うのではなく、Ｆ３ステップやＦ４ステップに進みＦ４ステップ及びＦ５ステップの処理を複数回行うようにしても良い。この場合は、Ｆ５ステップを行う回数をあらかじめ決めておき、一連の工程の中にＦ５ステップを処理した回数を計数して所定回数の処理を行っても接触抵抗が改善しない場合に終了工程に進むステップを設けるなどすると良い。

次に、請求項５に係る発明の実施例について説明する。この方法による接触状態の改善は、室温でも、もちろんその効果があるが、特に測定環境が常温や室温を超え１５０℃までの状態においても有効であることを確認した。経験上、高温環境の方が端子リード表面の酸化や接触するコンタクトプローブの表面への剥離した酸化膜の付着などの影響で接触抵抗が増加し易くなる結果、その影響で測定が不安定になる場合が多くあることが分っている。これは例えば端子リード表面がＳｎＰｂ合金、Ｓｎ、ＳｎＡｇ合金、ＳｎＡｇＣｕ合金などの高温環境で表面が酸化しやすい金属材料である場合である。従って、高温環境下での測定に本発明の半導体装置の検査方法を適用することは特に有効である。一般的に高温環境として温度１００〜１５０℃が想定されるが、本発明はこのような場合に特に効果を発揮する。

図６は高温環境１５０℃における本発明の半導体装置の検査方法の実施例にかかる接触状態の改善処理前後の接触抵抗の変化（低減）の一例を示す接触抵抗の分布図である。当初１０００ｍΩ〜１５００ｍΩの接触抵抗分布から、本発明にかかる接触状態の改善処理後では、概ね４００ｍΩ〜９００ｍΩへと改善することを示している。

次に、請求項６の記載にかかわる実施例について説明する。前述の説明のように、接触抵抗を改善するために必要な電気エネルギーと電流や時間との間に式（１）の関係がある。この式を変形したものが式（３）である。前述の接触抵抗の改善処理において、この式（３）に基づいて印加する電流を一定値とし、測定された接触抵抗Ｒｃｏｎに応じて所要の電気エネルギーが加えられるように印加時間を加減調整する。また、印加する電流は試験機３１（テスター）に搭載され使用している電源の出力能力を超えない範囲で適宜決定することができる。

次に、請求項７に記載の発明にかかわる実施例について説明する。前述した説明のように、接触抵抗を改善するために必要な改善する電気エネルギーと電流や時間との間に式（１）の関係がある。この式を変形したものが式（２）である。そこで印加する時間を一定とし、測定された接触抵抗Ｒｃｏｎに応じて所要の電気エネルギーが加えられるように印加電流を加減調整する。印加時間を加減するか、印加電流を加減するかは限定されるものではなく、試験機３１（テスター）の構成や検査対象の半導体装置の特性仕様に合わせて適宜選択できる。

次に、請求項８に記載の発明にかかわる実施例について説明する。半導体装置における接触抵抗値の実測分布図を図７に示す。この図７によれば、接触抵抗が１Ωを僅かに越えた状態からほぼ２Ωまでの間に分布しているが、特には、１Ωより少し大きい抵抗値が多く、２Ωに近い抵抗値は非常に少ないように偏って分布していることを示している。従って、この接触抵抗の分布範囲の場合は、この分布範囲に沿った接触抵抗の改善を図ればより効率的に接触状態を改善できる。そこで、この図７から最も頻度が高いと予想される接触抵抗値を基準値として、接触抵抗を低減するために印加される電気エネルギーが所要の値となるように所定の一定電流と一定時間で印加条件を決定する。このように印加条件を決定すれば、接触抵抗を低減するために必要な印加条件の決定過程を簡略化し、処理を単純化することで試験機（テスター）により都度計算処理を行わなくても接触抵抗の改善を図ることができる。実施例１で述べた接触抵抗を低減するために印加される電気エネルギーは図７に示す接触抵抗値の実測分布をもとにして求めていて、接触抵抗が概ね８００ｍΩから２０００ｍΩである場合を狙いとしてその低減を図るよう設定したものである。なお、本発明は既に挙げた実施形態や構成構造に制限されるものではなく、本発明の主旨に沿った内容で適宜、構成構造や各数値が変更されて良い。

次に、請求項９に係る発明のは、上に述べた請求項１から８に係る検査方法を用いて半導体装置を製造するものである。このように半導体装置を製造することにより検査に要する時間を短縮でき結果安価な半導体装置を提供できる、本発明の検査方法により電気的特性のそろった半導体装置を提供できる、半導体装置の不良品発生頻度を低減できるなどの効果がある。

本発明は、特別な電源を追加せずに、本来の電気特性試験を行う簡素な構成を用い、補助測子側の経路を切替リレーで切り替えることで接触抵抗の低減を図ることができる。また、前記先行する特許文献１の記載のように電圧を徐々に昇圧して抵抗が急減する電圧を求めるような煩雑な制御を行うことなく所望の効果を上げることが可能である。更に１００℃を越える高温試験環境で端子リードの表面合金層がより酸化し易い、あるいはその剥がれた酸化膜で被覆されるような場合においても、必要に応じて、簡単な接触抵抗の低減処理により良好な低抵抗接触状態を得ることが可能である。また、長期にわたって良好な接触状態が維持できることで、測子先端の清掃頻度や接触状態の悪化に伴う測子（例えばコンタクトプローブ）の交換周期が長くなることにより、試験の工程を良好に維持することを容易にすることができる。

１：主測子
２：補助測子
３：上ケース
４：下ケース
２０：半導体装置
２１：端子リード
３０：ソケット
３１：試験機
３２：電源フォース
３３：帰還系センス
３４：電源グランド
３５：切替リレー

Claims (8)

1. 複数の信号端子を備えた半導体装置の電気的特性を主測子及び補助測子を用いて測定する半導体装置の検査方法であって、前記主測子は前記測定にあたり前記半導体装置に電圧電流を印加するものであり、前記補助測子は前記測定にあたり前記半導体装置に印加されている電圧電流を測定するものであって、
   第一の工程であって、前記半導体装置の前記信号端子の一つに前記主測子と前記補助測子とを接触させて前記信号端子の一つを介した前記主測子及び前記補助測子との間の接触抵抗を測定し、該測定した接触抵抗を第一の基準値閾値と比較し、前記測定した接触抵抗が前記第一の基準値閾値内である時には第二の工程へ進み、前記測定した接触抵抗が前記第一の基準値閾値内でない時には第三の工程へ進むものである前記第一の工程と、
   前記第二の工程であって、前記半導体装置の電気的特性を測定するものである前記第二の工程と、
   前記第三の工程であって、前記信号端子の一つを介した前記主測子及び前記補助測子との間の接触抵抗を測定し、該測定した接触抵抗を第二の基準値閾値と比較し、前記第三の工程において測定した接触抵抗が前記第二の基準値閾値内である時には第四の工程へ進むものである前記第三の工程と、
   前記第四の工程であって、前記第一の工程で測定した接触抵抗に応じて、前記主測子と前記補助測子を介して前記信号端子の一つに与えるものである基準電気エネルギーを決定し、第五の工程に進むものである前記第四の工程と、
   前記第五の工程であって、前記第四の工程で決定した基準電気エネルギーを前記主測子と前記補助測子を介して前記信号端子の一つに与え、第六の工程へ進むものである前記第五の工程と、
   前記第六の工程であって、前記信号端子の一つを介した前記主測子及び前記補助測子との間の接触抵抗を測定し、該測定した接触抵抗を第一の基準値閾値と比較し、前記測定した接触抵抗が前記第一の基準値閾値内である時には前記第二の工程へ進むものである前記第六の工程と、を有することを特徴とする半導体装置の検査方法。
2. 前記第一の基準値閾値が０．１Ω＜Ｒｃｏｎ＜１Ωであり、前記第二の基準値閾値が１Ω≦Ｒｃｏｎ＜１０Ωであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の検査方法。
3. 前記基準電気エネルギーは、０．０１ワット・秒から０．０５ワット・秒であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の検査方法。
4. 前記基準電気エネルギーは電力と該電力を印加する時間との積であって、前記電力を印加する時間は、１ｍｓから１０ｍｓの範囲であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置の検査方法。
5. 前記第五の工程において、前記信号端子の一つに与える基準電気エネルギーは、その電流を一定にしてその印加時間を調整することにより前記基準電気エネルギーを満たして接触抵抗の低減を図ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体装置の検査方法。
6. 前記第五の工程において、前記信号端子の一つに与える基準電気エネルギーは、その印加時間を一定にして、その電流値を調整することにより前記基準電気エネルギーを満たして接触抵抗の低減を図ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体装置の検査方法。
7. 複数の信号端子を備えた半導体装置の電気的特性を主測子及び補助測子を用いて測定する半導体装置の検査装置であって、前記主測子は前記測定にあたり前記半導体装置に電圧電流を印加するものであり、前記補助測子は前記測定にあたり前記半導体装置に印加されている電圧電流を測定するものであって、前記半導体装置の前記信号端子の一つに前記主測子と前記補助測子とを接触させて前記信号端子の一つを介した前記主測子及び前記補助測子との間の接触抵抗を測定できる装置を用いて、あらかじめ測定された多数の前記接触抵抗値の分布から発生頻度が高い前記接触抵抗値を狙いとして、前記接触抵抗値を低減させて０．１Ω＜Ｒｃｏｎ＜１Ωとする電気エネルギーの一例を確認実験により求め、該電気エネルギーを前記基準電気エネルギーに対応させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体装置の検査方法。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体装置の検査方法を出荷する前に用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。

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