JPH0529418A - 半導体装置のバーイン方法及びそれに用いるバーインボード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウェハの状態でバーインを行う。 【構成】 半導体ウェハの各半導体素子に対して、バー
インボードを用いてリーク電流のモニター可能に電源電
圧を印加してリーク電流をモニターする。バーインボー
ドとして配線膜と、これに接続されウェハ内の各素子の
電源電圧印加用電極パッドに対応して設けられた突起電
極を有するものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置のバーイン
方法、特に半導体ウェハの状態にある各半導体素子に対
してバーインを行うことができるバーイン方法とその実
施に用いるバーインボードに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置には、熱的ストレス（温度例
えば１２５℃）、電源電圧によるストレスにかけたうえ
でそのストレスに耐えられるかどうかをリーク電流をモ
ニターするという形態でテストすることが必要であり、
これをバーインという。ところで、半導体装置のバーイ
ンは、従来においては半導体素子を半導体ウェハの状態
から個々に分離し、ダイボンディング、ワイヤボンディ
ングを行った後、例えば樹脂封止し、独立した樹脂封止
型の半導体装置の状態にして行っていた。バーインの内
容は、具体的には、各半導体装置をそれぞれバーイン用
の基板を実装したソケットに挿入し、その半導体装置の
電源電極に電源電圧を印加し、リーク電流を測定し、そ
のリーク電流が予め設定された許容値を越えたかどうか
を検出することにより行う。尚、最近Ｔａｐｅ Ｃａｒ
ｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅの半導体装置が増えている
が、このようなタイプの半導体装置に対してはＴＡＢテ
ープにダイシングにより分離された半導体素子を接合し
た状態でバーインすることが考えられ得る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、樹脂封止等
の封止を終えた半導体装置に対してバーインする場合に
は、いくつかの問題がある。先ず第１に、個々の半導体
装置それぞれに対してソケットを含めたバーイン用の基
板が必要となり、１枚の半導体ウェハ分の例えば数十〜
数百個の半導体装置を同時に行う場合、バーイン用の基
板が数十〜数百個必要となり、設備費が膨大になった。
第２にバーインのために各バーイン用基板に半導体装置
の外部リードを着脱するために多大の工数が必要とな
り、コスト増の一因となるという問題がある。しかも、
多くの場合、専用装置が必要となり、これも設備費増大
の一因となる。また、半導体装置のソケットへの着脱の
際に半導体装置の外部リードが曲り、半導体装置の多層
回路基板への取り付けのための半田リフローの時に生じ
る半田リフロー不良の原因ともなる。第３に、樹脂封止
等封止をして完成品となった段階でバーインにより不良
品であることが確認されるので、半導体素子がダイシン
グされてから樹脂封止等の封止をして完成させるまでに
要した材料、工数がその不良の半導体装置については完
全に無駄になり、これが半導体装置の製造コストに含ま
れるので半導体装置低価格化を制約する一因となるとい
う問題があった。

【０００４】また、第４に半導体ウェハからバラバラに
分離した半導体素子を封止して半導体装置に完成させた
状態でバーインするので、半導体ウェハにおける不良分
布を把握することができず、緻密な不良分析ができず、
分析結果を品質管理に充分に活用することが難しい。ま
た、半導体装置完成後にバーインを行うのでバーインの
テスト結果を品質管理に迅速に活かすことが難しい。即
ち、バーインテストの結果を品質向上にフィードバック
するフィードバックサイクルが長くなってしまうのであ
り、不良原因を迅速に発見することを阻む要因であるの
で好ましいことではない。尚、Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅ
ｒ Ｐａｃｋａｇｅの半導体装置に対してＴＡＢテープ
にダイシングにより分離された半導体素子を接合した状
態でバーインすることが考えられ得ると述べたが、その
場合には、ＴＡＢテープが１巻例えば２０メートルと長
く、このような長いＴＡＢテープを格納する大きな設備
（恒温槽）を必要とし、設備費増大の原因となり好まし
くない。尤も、ＴＡＢテープを数個単位の短冊に分断し
てバーインすれば設備費の増大は少なくて済むが、その
ようにするとＴＡＢテープを利用した半導体装置の実装
工程の自動化ができなくなるので実用性がない。

【０００５】また、ＴＡＢテープに接合された状態の半
導体素子に電源電圧を印加するためのソケットは、ＴＡ
Ｂテープのカスタム仕様に従って各仕様毎に用意しなけ
ればならないし、また、ソケット端子とＴＡＢリードと
を２０メートルもあるＴＡＢテープ全長に渡って位置が
整合するようにすることは非常に難しい。特に、高温
（例えば１２５℃）時にはＴＡＢテープが膨張するので
位置整合がきわめて難しい。また、ＴＡＢテープに接続
された状態の各半導体素子にリーク電流のモニター可能
に電源電圧を印加できるようにするにはＴＡＢテープの
リードパターンに工夫が必要であり、またリードパター
ンに工夫して各半導体素子にリーク電流のモニター可能
に電源電圧を印加できるようにすることができたとして
も、半導体素子にその内部回路を動作させる入力クロッ
クパルスを与えて電源電圧を印加するダイナミックバー
インは不可能であり、スタティックバーインができる半
導体装置しか対象とできない。従って、ＴＡＢテープに
半導体素子を接合した状態でのバーインには実用性がほ
とんどない。

【０００６】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、半導体ウェハの状態の半導体素子に
対してバーインできるようにすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体ウェハ
の各半導体素子に対して例えばバーインボードを用いて
電源電圧を印加し上記半導体素子のリーク電流をモニタ
ーすることを特徴とするものである。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って詳細に説
明する。図１（Ａ）、（Ｂ）及び図２は本発明の一つの
実施例を説明するためのもので、図１（Ａ）はバーイン
される半導体ウェハと、その各半導体素子に電源電圧を
印加するためのバーインボードを示す斜視図、（Ｂ）は
測定装置を示す断面図、図２はバーインテスト回路の回
路図である。

【０００９】図において、１はバーインされる半導体ウ
ェハ、２、２、…は半導体ウェハ１の半導体素子、３
ａ、３ａ、…は電源電極パッド、３ｂ、３ｂ、…は接地
電極パッド、３ｃ、３ｃ、…は入力端子電極パッドで、
該パッド３ｃ、３ｃ、…に信号を受けることにより各半
導体素子２は動作状態になり、電源電極パッド３ａ・接
地電極パッド３ｂ間に受ける電源電圧により電圧ストレ
スが与えられる。尚、本実施例は、このように単に電源
電圧を印加するだけでなく入力端子電極パッド３ｃに信
号を印加することが必要なダイナミックバーインを例と
している。

【００１０】４はバーインボードで、半導体ウェハ１の
各半導体素子２、２、…に電源電圧を与えると共に半導
体素子を動作させる信号を与えるためのものである。５
はバーインボード４のベースで、例えば樹脂からなる。
６、６、…は該ベース５の表面及び内部に形成された配
線膜、７、７、…はバイアホール（スルーホール）、
８、８、…はバーインボード４の裏面に形成された突起
電極であり、金あるいは銅からなり、半導体ウェハ１の
各半導体素子２、２、…の各電極パッド３、３、…に対
応したところに位置されている。尚、突起電極８、８、
…の位置は、ボード４と半導体ウェハ１の熱膨張係数、
バーイン温度を考慮に入れバーイン温度、例えば１２５
℃で該突起電極８、８、…がパッド３、３、…と位置整
合するように設定されている。

【００１１】９、９、…はバーインボード４の端子で、
制御回路１０に接続されている。本バーインボード４は
テスト用制御回路１０と半導体ウェハ１の間に介在し、
その各突起電極８、８、…をそれと対応する、半導体ウ
ェハ１の各半導体素子２、２、…の各電極パッド３、
３、…に接触させることにより各半導体素子２、２、…
に電源電圧を印加すると共に各入力端子に信号を与える
ことができる。尚、図１においてはバーインボード４が
便宜上恰も半導体ウェハ１の一列の半導体素子２、２、
…に対してのみ電源電圧、信号を印加できるような構成
であるかのように図示されているが、実際は全半導体素
子２、２、…に対して電源電圧、信号を印加できる構成
になっている。

【００１２】１１は高温恒温槽、１２はウェハステージ
で、恒温槽１１内にて半導体ウェハ１を真空吸着しなが
ら載置する。１３は真空吸引孔である。このように真空
吸着することにより温度による半導体ウェハ１の反りを
なくすことが可能となる。本ウェハステージ１２は上下
動可能に設けられており、上昇することにより半導体ウ
ェハ１の各電極パッド３、３、…をバーインボード４の
各突起電極８、８、…に接触させて電源電圧印加、信号
印加可能な状態になるようになっている。

【００１３】１４はバーインボード４を補強する補強板
で、これによりバーインボード４の温度による反りを減
少させることができる。１５、１５は恒温槽１１の天井
に設けられた位置合せ機構（１８）に垂設されたバーイ
ンボード保持軸で、下端部にストッパ１６、１６が取り
付けられている。バーインボード４は該バーインボード
保持軸１５、１５により上下動可能に保持されてストッ
パ１６、１６によりバーインボード保持軸１５、１５か
ら離脱しないようにされている。１７、１７はバーイン
ボード保持軸１５、１５のバーインボード４よりも上の
部分に外嵌状に縮設されたコイルスプリングで、バーイ
ンボード４を下側へ付勢する。１８はバーインボード保
持軸１５、１５により保持されたバーインボード４を
Ｘ、Ｙ方向に移動する位置合せ機構である。

【００１４】本バーイン装置は、上記位置合せ機構１８
によりバーインボード４を適宜位置合せをし、その後、
ウェハステージ１２を上昇させることによりバーインボ
ード４の各電極パッド８、８、…をそれと対応する、半
導体ウェハ１の各半導体素子２、２、…の電極パッド
３、３、…と電気的に接続することができる。

【００１５】次に、図２に従ってバーインテスト回路図
を説明する。１８は電源で、この電源電圧が半導体素子
２、２、…に対してその半導体素子２、２、…と対応す
るスイッチを介して印加される。Ａ、Ａ、…はリーク電
流を測定する電流計で、各半導体素子２、２、…に対応
して設けられており、クロックＣＬＯＣＫｌ〜ＣＬＯＣ
Ｋｎによりスイッチが制御されてシーケンシャルに各半
導体素子２、２、…のリーク電流を測定できるようにな
っている。この全半導体素子に対するシーケンシャルな
リーク電流のモニターは一定のインターバルをおいて周
期的に行う。

【００１６】具体的には、各半導体素子２、２、…はそ
れぞれ通常は電源電圧を電流計Ａを介することなく電源
電圧を受けるが、自己と対応するクロックＣＬＯＣＫが
発生したときはそのクロックＣＬＯＣＫにより制御され
たスイッチにより電流計Ａを介して電源電圧を受ける状
態になり、リーク電流がモニターされるようになってい
る。そして、本実施例においてはダイナミックバーイン
であるために、バーイン中常に全半導体素子２、２、…
にそれを動作状態にする入力クロックＩＣＬＫが印加さ
れる。

【００１７】このような電源電圧を印加してのリーク電
流のモニターは所定の温度（例えば１２５℃）にされた
恒温槽１１内で所定時間行われ、リーク電流が許容値を
越えた半導体素子２、２、…は不良として扱われること
となる。そして、バーイン途中で不良になった半導体素
子２、２、…に対してはスイッチを切ることにより以後
電源電圧の供給が停止され、電流計Ａ、Ａ、…も切離さ
れる。

【００１８】このようなバーイン方法によれば、半導体
ウェハ１全部の半導体装置に対して一つのバーインボー
ド４を用意すれば、半導体ウェハ１を構成する全半導体
素子２、２、…に対して同時にバーインすることがで
き、従来のように半導体装置一つ一つに対してバーイン
用のソケットを用意する必要がなくなる。従って、設備
費が安価で済む。

【００１９】そして、バーインボード４を半導体ウェハ
１に対して位置合せして半導体ウェハ１をバーインボー
ド４に押し付けることによって半導体ウェハ１の全半導
体素子２、２、…に対して電源電圧及び入力クロックＩ
ＣＬＫを印加することが可能となり、従来のように半導
体装置一個一個をソケットに装着するような面倒な作業
は必要ではなくなる。従って、工数の低減を図り、コス
トを低減させることができる。

【００２０】また、半導体装置の装着によってリード曲
りが生じるという従来の問題は半導体ウェハ状態でバー
インする本バーイン方法においては生じる余地がなく、
不良率低減を図ることができる。

【００２１】また、半導体ウェハの状態でバーインする
ので、バーイン不良の半導体素子についてダイボンド、
ワイヤボンディング、樹脂封止をする必要性がなくな
り、材料、工数の無駄の低減を図ることができる。そし
て、半導体ウェハの状態でバーインするので、早い段階
でテスト結果を品質管理に活かすことができる。また、
半導体ウェハ内におけるバーイン不良の分布を把握で
き、不良の原因の追究がし易くなる。

【００２２】尚、図３は本発明の別の実施例であるとこ
ろのスタティックバーインをする場合のバーインテスト
回路を示すものである。本回路の図２に示す回路との違
いは、全半導体素子に内部回路を動作させるための入力
クロックＩＣＬＫを印加する必要がないので、その入力
クロックＩＣＬＫを印加する配線が存在していないとい
う点だけであり、他は全く同じである。

【００２３】尚、上記実施例においては補強板１４を用
いてバーインボード４の温度（例えば１２５℃）時にお
ける反りの低減を図っていた。しかし、バーインボード
４自身に反りの少ない材料を用いる等すれば、補強板１
４は必ずしも必要ではない。また、バーインを恒温槽を
用いることなく、ウェハステージ１２内にヒーターを入
れこのヒーターにより半導体ウェハ１に熱的ストレスを
与えることにより行うようにしても良い。このように本
発明は種々の態様で実施できる。

【００２４】

【発明の効果】本発明半導体装置のバーイン方法は、半
導体ウェハの半導体素子に対して電源電圧を印加し該半
導体素子のリーク電流をモニターすることを特徴とする
ことを特徴とする。従って、本発明半導体装置のバーイ
ン方法によれば、半導体ウェハの半導体素子に対して電
源電圧を印加してリーク電流のモニターをするので、半
導体ウェハの状態でバーインができる。従って、半導体
装置の組立をする前にバーイン不良の半導体素子を取り
除くことができる。依って、不良の半導体素子に対して
ダイボンディング、ワイヤボンディング、樹脂封止等を
行うという材料、工数の無駄をなくすことができる。ま
た、早い段階でバーイン不良の検出ができるので、検出
結果を早い段階で品質管理に活かすことができる。ま
た、半導体ウェハの状態でバーイン不良を検出できるの
で、半導体ウェハ内におけるバーイン不良の分布を把握
でき、不良原因の追究が容易になる。

【００２５】本発明バーインボードは、基板に、半導体
ウェハの半導体素子に対して電源電圧を供給する複数の
配線膜と、該配線膜と接続され上記半導体素子の各電極
と電気的に接触する突起電極を設けてなることを特徴と
するものである。従って、本発明バーインボードによれ
ば、各突起電極をそれに対応する半導体ウェハに電源電
極に位置合せして電気的接触をとることにより半導体ウ
ェハの各半導体素子にバーインに必要な電源電圧の印加
をすることが可能になる。依って、１つのバーインボー
ドで半導体ウェハ内の半導体素子に対するソケットとし
て機能することができ、設備費の低減が可能になる。ま
た、バーインのために個々の半導体装置毎に一つずつソ
ケットを着脱することも不要であり、半導体ウェハの半
導体素子全数に対して同時に電源電圧の印加に必要な電
気的接続が可能になる。勿論、バーインのためにリード
曲りが生じる等の余地はなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）、（Ｂ）は本発明の一つの実施例を示す
もので、（Ａ）は半導体ウェハとバーインボードを示す
斜視図、（Ｂ）はバーイン装置の断面図である。

【図２】バーインテスト回路の一例を示す回路図であ
る。

【図３】バーインテスト回路図の別の例を示す回路図で
ある。

【符号の説明】

１ 半導体ウェハ ２ 半導体素子 ３ａ、３ｂ 電源電圧印加用電極パッド ４ バーインボード ６ 配線膜 ８ 突起電極

【手続補正書】

【提出日】平成３年１１月２１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、樹脂封止等
の封止を終えた半導体装置に対してバーインする場合に
は、いくつかの問題がある。先ず第１に、個々の半導体
装置それぞれに対してソケットを含めたバーイン用の基
板が必要となり、１枚の半導体ウェハ分の例えば数十〜
数百個の半導体装置を同時に行う場合、バーイン用の基
板が数〜数十個必要となり、設備費が膨大になった。第
２にバーインのために各バーイン用基板に半導体装置を
着脱するために多大の工数が必要となり、コスト増の一
因となるという問題がある。しかも、多くの場合、専用
装置が必要となり、これも設備費増大の一因となる。ま
た、半導体装置のソケットへの着脱の際に半導体装置の
外部リードが曲り、半導体装置の多層回路基板への取り
付けのための半田リフローの時に生じる半田リフロー不
良の原因ともなる。第３に、樹脂封止等封止をして完成
品となった段階でバーインにより不良品であることが確
認されるので、半導体素子がダイシングされてから樹脂
封止等の封止をして完成させるまでに要した材料、工数
がその不良の半導体装置については完全に無駄になり、
これが半導体装置の製造コストに含まれるので半導体装
置低価格化を制約する一因となるという問題があった。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】４はバーインボードで、半導体ウェハ１の
各半導体素子２、２、…に電源電圧を与えると共に半導
体素子を動作させる信号を与えるためのものである。５
はバーインボード４のベースで、例えばガラス繊維入り
樹脂からなる。６、６、…は該ベース５の表面及び内部
に形成された配線膜、７、７、…はバイアホール（スル
ーホール）、８、８、…はバーインボード４の裏面に形
成された突起電極であり、金あるいは銅からなり、半導
体ウェハ１の各半導体素子２、２、…の各電極パッド
３、３、…に対応したところに位置されている。尚、突
起電極８、８、…の位置は、ボード４と半導体ウェハ１
の熱膨張係数、バーイン温度を考慮に入れバーイン温
度、例えば１２５℃で該突起電極８、８、…がパッド
３、３、…と位置整合するように設定されている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】１１は高温恒温槽、１２はウェハステージ
で、恒温槽１１内にて半導体ウェハ１を真空吸着しなが
ら載置する。１３は真空吸引孔である。このように真空
吸着することにより温度による半導体ウェハ１の反りを
なくすことが可能となる。本ウェハステージ１２は上下
及びＸ、Ｙ方向に移動可能に設けられており、位置合せ
後に上昇することにより半導体ウェハ１の各電極パッド
３、３、…をバーインボード４の各突起電極８、８、…
に接触させて電源電圧印加、信号印加可能な状態になる
ようになっている。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】１４はバーインボード４を補強する補強板
で、これによりバーインボード４の温度による反りを減
少させることができる。１５、１５は恒温槽１１の天井
に設けられた位置合せ機構（１８）に垂設されたバーイ
ンボード保持軸で、下端部にストッパ１６、１６が取り
付けられている。バーインボード４は該バーインボード
保持軸１５、１５により上下動可能に保持されてストッ
パ１６、１６によりバーインボード保持軸１５、１５か
ら離脱しないようにされている。１７、１７はバーイン
ボード保持軸１５、１５のバーインボード４よりも上の
部分に外嵌状に縮設されたコイルスプリングで、バーイ
ンボード４を下側へ付勢する。１８はバーインボード保
持軸１５、１５により保持されたバーインボード４を高
温恒温槽１１の内壁天井部に固定するための固定用支持
板である。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】本バーイン装置は、上記位置合せ機構を併
設したウェハステージ１２により半導体ウェハ１をバー
インボード４に対して適宜位置合せをし、その後、ウェ
ハステージ１２を上昇させることによりバーインボード
４の各電極パッド８、８、…をそれと対応する、半導体
ウェハ１の各半導体素子２、２、…の電極パッド３、
３、…と電気的に接続することができる。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】次に、図２に従ってバーインテスト回路図
を説明する。１９は電源で、この電源電圧が半導体素子
２、２、…に対してその半導体素子２、２、…と対応す
るスイッチを介して印加される。Ａ、Ａ、…はリーク電
流を測定する電流計で、各半導体素子２、２、…に対応
して設けられており、クロックＣＬＯＣＫｌ〜ＣＬＯＣ
Ｋｎによりスイッチが制御されてシーケンシャルに各半
導体素子２、２、…のリーク電流を測定できるようにな
っている。この全半導体素子に対するシーケンシャルな
リーク電流のモニターは一定のインターバルをおいて周
期的に行う。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】そして、半導体ウェハ１をバーインボード
４に対して位置合せして半導体ウェハ１をバーインボー
ド４に押し付けることによって半導体ウェハ１の全半導
体素子２、２、…に対して電源電圧及び入力クロックＩ
ＣＬＫを印加することが可能となり、従来のように半導
体装置一個一個をソケットに装着するような面倒な作業
は必要ではなくなる。従って、工数の低減を図り、コス
トを低減させることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェハの各半導体素子に対して電
   源電圧を印加し上記各半導体素子のリーク電流をモニタ
   ーすることを特徴とする半導体装置のバーイン方法
2. 【請求項２】 基板に、半導体ウェハの各半導体素子に
   対して電源電圧を供給する複数の配線膜と、該配線膜と
   接続され上記各半導体素子の各電極と電気的に接触する
   突起電極を設けてなることを特徴とする請求項１記載の
   半導体装置のバーイン方法に用いるバーインボード