JPH0758311B2 - 半導体装置の検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、半導体装置の電気的特性の良否判定に用いら
れる検査方法に関し、特に、半導体装置の環境試験前の
予備検査に最適な検査方法に関する。

（従来の技術） この種の半導体装置は、製品の出荷前に種々の信頼性試
験が不可欠となっている。このうち、特に長時間を要す
る試験として環境試験があり、この試験はバーンインテ
ストとも称され、２〜３日間かけて苛酷な環境下でのテ
スト、例えば熱衝撃に対する耐久性等を試験するもので
ある。

ここで、この種のバーンインテストは上述したように相
当の時間を要するので、試験の効率化を図るためには、
事前に完全な不良品を除外する必要がある。

このため、従来はバーンインテストの前に、ハンドラー
と称される高価な装置によって半導体装置を順次一個づ
つ高温下で電気的に検査し、この検査をクリアした半導
体をバーンインテストにかけ、その後この良否を判定す
るため常温下で同様に別のハンドラーによって再度試験
を行なっている。

また、特開昭60-122378号公報によれば、前記バーンイ
ンテストのためのバーンインボードに半導体装置を自動
挿入する過程で、その半導体装置のオープンチェック及
びショートチェックを行なうものが開示されている。

（発明が解決しようとする問題点） バーンインテスト前に、ハンドラーにより高温試験を行
なうものは、バーンインテスト前に正確な良否判定を行
なうことができるので、完全不良品をバーンインテスト
にかけるという手間を確実に省ける利点がある半面、高
価なハンドラーを２種（バーンインテスト前後の高温，
常温ハンドラー）用意しなければならず、また、ハンド
ラーによる正確な試験を２回行なう必要があるので、時
間を要するという問題があった。

また、特開昭60-122378号公報に開示されたものでも、
自動挿入工程で１個づつ半導体装置のオープンチェッ
ク，ショートチェック及びその結果に基づく不良品の排
除を行なう必要があるので、やはり時間の短縮化に限界
があった。

そこで、本発明の目的とするところは、上述した従来の
問題点を解決し、短時間でバーンインテスト前の半導体
装置の簡単な電気的特性検査を実行することができる半
導体装置の検査方法を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の半導体装置の検査方法は、半導体装置をバーン
インテストするためのバーンインボード上に複数個の半
導体装置を実装し、バーンインテスト前にバーンインボ
ードより前記半導体装置に通電し、通電中の半導体装置
から発生する赤外線を光電変換し、この光電変換信号に
より前記半導体装置の検査を行なう構成としている。

（作用） バーンインテスト前にバーンインボード上に実装した複
数個の半導体装置にバーンインボードを介して通電す
る。

半導体装置に通電すると、流れる電流の大きさに応じて
半導体装置は表面温度を有することになる。

そして、この表面温度に対応した強さの電磁波を放射す
ることになる（熱放射）。

この放射エネルギーの波長は、赤外線帯域であり、この
赤外線エネルギーを測定することで非接触で半導体装置
の通電時の表面温度を知ることができる。

ここで、半導体装置が良品であれば、その表面温度はあ
る範囲の温度分布の中にあるが、半導体装置がショート
していれば、過電流となり、その分表面温度は上昇す
る。

一方、半導体装置がオープンしていれば、電流が流れな
いことになるので、良品よりも低い温度となる。

従って、ショート又はオープンしているような完全不良
品である半導体装置は、明らかに良品の温度分布外とな
り、前記赤外線の光電変換信号もこれを反映したものと
なる。

このように、赤外線エネルギーを検出することで、製品
の良否の目安とすることができ、ショート又はオープン
等の完全不良を的確にかつ短時間で検査することができ
る。

従って、短時間でバーンインテスト前の半導体装置の簡
単な電気的特性検査を実行することができ、バーンイン
テストの効率化を図ることが可能となる。

（実施例） 以下、本発明をバーンインテスト前の半導体装置の予備
検査に適用した一実施例を図面を参照して具体的に説明
する。

本発明方法が適用される実施例装置としての検査装置で
は、基台20に対して垂直に立設したスライド案内軸22を
設け、このスライド案内軸22に赤外線カメラ10を昇降自
在に支持している。また、この赤外線カメラ10の出力線
10aは、コントロールボックス30に接続され、このコン
トロールボックス30にはカラーディスプレイ32が接続さ
れた構成となっている。

前記赤外線カメラ10は、第２図に示すように、赤外線検
出器11を有し、この赤外線検出器11は、物体から放射さ
れる赤外線を検知して電気信号に変換するものである。

この種の検出器11としては、光電変換手段として例えば
インジウムアンチモン，水銀カドミテルル等の半導体量
子型検出器が用いられる。この他、撮像管を用いても良
いことは勿論である。

この赤外線検出器11の赤外線入射経路には、検出器11と
隔離して配置される側から順に集光鏡12,水平−垂直走
査機構13,反射ミラー14,アッテネータ15,及びゲルマニ
ウムレンズ（又はシリコンレンズ）16が設けられてい
る。

前記水平−垂直走査機構13は、第２図矢印Ａ方向，矢印
Ｂ方向に回動自在な走査鏡13aを具備し、この走査鏡13a
の片面は赤外線を反射する反射鏡となっていて、その中
央部は切り欠かれて切欠部13bとなっている。そして、
前記矢印Ａ方向に前記走査鏡13aを回動することで、赤
外線の入射線路を、同図の被写体（本実施例の場合は半
導体装置を実装したボード）の水平方向に走査し、矢印
Ｂ方向に回動することで垂直方向に走査可能となってい
る。

また、前記集光鏡12は、凹面鏡の一種であり、前記走査
鏡13aの反射面を介して入射した赤外線を集光して前記
走査鏡13aの前記切欠部13bを通過させて前記反射ミラー
14に入射させるようになっている。この集光鏡12は、同
図の矢印Ｃ方向に移動可能で、この位置調整によって焦
点合わせが可能となっている。

尚、前記走査鏡13aの水平走査の戻り時間に合わせて、
前記反射ミラー14の前面にチョッパ17が配置されるよう
に構成され、基準温度源18からの赤外線を前記検出器11
に導き、温度信号を較正できるようになっている。

前記赤外線カメラ10で検出された赤外線エネルギーは、
このエネルギー値に対応した電気信号に変換して出力さ
れ、この電気信号を前記コントロールボックス30に入力
して、温度分布像を前記カラーディスプレイ32にカラー
表示するようにしている。

この赤外線カメラ10によって検出される被検査体は、第
３図（Ａ），（Ｂ）に示すような、バーインボード40上
に実装された同時に多数セットされている半導体装置50
である。

前記バーンインボード40は、同図に示すように、補助基
板41上のバーンインボードの基板42表面に、半導体装置
を装着するための多数のソケット43が配設されている。
尚、各ソケット43には保護抵抗44が取り付けられ、それ
ぞれ検査のための電気信号が通電されるように構成され
ている。

次に、上記実施例装置での検査方法について説明する。

本実施例装置では、前記バーンインボード40に多数の半
導体装置50を実装した状態で、このバーンインボード40
を前記赤外線カメラ10と対向する前記基台20上に載置し
て検査するようになっている。

上述した状態で、先ずバーンインボード40上の各半導体
装置50に通電する。そして、半導体装置50が発熱するの
に十分な時間（例えば60秒程度）経過後に、前記赤外線
カメラ10によって、赤外線の検出を開始する。

ここで、前記バーンインボード40上の各半導体装置50か
らの赤外線エネルギーを検出するため、走査鏡13aを垂
直走査方向（第２図矢印Ｂ方向）に回動し、前記バーン
インボード40上の第１列に配置された半導体装置50上に
入射経路を設定し、この状態で前記装置鏡13aを第２図
矢印Ａ方向に回動して水平走査し、第１列の各半導体装
置50からの赤外線エネルギーを集光し、検出器11に結像
させて検出する。

すなわち、半導体装置50から放射された赤外線は、走査
鏡13aによって集光位置が選択され、集光鏡12に反射さ
れ、この集光鏡12によって前記走査鏡13Aの中央の切欠
部13bを介して反射ミラー14に導かれる。この後、この
赤外線はアッテネータ15,ゲルマニウムレンズ16を介し
て赤外線検出器11に導かれ、ここでエネルギー強度に応
じた電気信号に変換されることになる。

このような動作は、前記走査鏡13aが矢印Ａ方向に回動
している間に亘って実行されるので、第１列の各半導体
装置50からの赤外線エネルギーを検出できることにな
る。

次に、前記走査鏡13aを矢印Ｂ方向に回動して、バーン
インボード40上の第２列の各半導体装置50上に入射経路
を設定し、同様な水平走査を繰り返し、以後このような
垂直，水平走査を繰り返すことで、前記バーンインボー
ド40上の全ての半導体装置50からの赤外線エネルギーを
検出することができる。この検出出力をメモリに記憶す
ることにより、１フレーム分のデータを蓄積できる。

上記のような１フレームのデータの収集に要する時間は
２秒程度で足りる。

このように収集された各半導体装置50からの赤外線エネ
ルギー強度に応じた電気信号は、コントロールボックス
30に入力し、ここで前記信号に基づきバーンインボード
40上の温度分布の像を作成し、所定の温度帯域毎に色が
異なる温度分布像をカラーディスプレイ32にカラー表示
することが可能である。また、上記水平，垂直走査機構
13の制御とカラーディスプレイ32の走査を同期信号に同
期させることによりオンタイムで表示可能となる。

尚、赤外線カメラ始動時よりこのような画像を表示し終
るまでに要する時間は５秒程度である。また、前記カラ
ーディスプレイ32に表示される温度分布像は、半導体装
置50の外形も反映したものであるので、第１列の何番目
の半導体装置50の表面温度が高い等は、画面を見ただけ
で容易に認識可能である。

ここで、前述したように良品の半導体装置50の通電時の
表面温度は、所定の範囲内に収まるが、半導体装置50が
オープンしていればこの温度分布を下回る温度となり、
半導体装置50がショートしていれば前記温度分布を上回
る温度となる。そして、前記赤外線カメラ10は、温度分
解能が0.05℃以下であり、特にS/Nを改善すれば0.025℃
以下となる。

従って、このような温度分解能を有すれば、半導体装置
50の上述した原因に伴う異常温度を良品のものと区別し
て容易に画像化することができる。

従って、作業者は、前記カラーディスプレイ32を一瞥し
ただけで、完全不良の半導体装置50を容易に発見するこ
とができ、このディスプレイ32の不良半導体装置に対応
するバーンインボード40上の半導体装置50を見出だして
除去することができる。

特に、本実施例の場合、上述した赤外線エネルギーの検
出を、バーンインボード40上に多数配置した半導体装置
50をまとめて検査することができ、従来のハンドラーに
よる場合のように一つづつ検査するものでないので検査
時間が大幅に短縮化できる。

さらに大きな効果として、従来のように、バーンインテ
ストの前にハンドラーによる高温下での大掛かりな検査
を実行する手間を省くことができ、本実施例の場合は検
査終了後はこのバーンインボード40をそのままバーンイ
ンテストに移行させればよいので、取り扱いが大変容易
となる。

尚、完全不良の半導体装置50が見付かった場合には、こ
の完全不良の半導体装置50を新たな別の半導体装置50に
差し替えた後に、このバーンインボード40をバーンイン
テストにかければ、完全不良の半導体装置50をバーンイ
ンボードに載置する場合のスペース及び時間の無駄を確
実に削減することができる。

尚、本実施例の場合、バーンインテスト終了後に常温下
でハンドラーテストを実行すれば足り、従来のようにバ
ーンインテストの前後で２回ハンドラーテストを実行す
るものに比べて、総検査時間をも短縮することができ
る。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能であり、前
記赤外線カメラ10の構成，バーンインボード40の構成は
他の種々の形式を実施可能である。

上記実施例では、モールドされた状態の半導体装置につ
いて説明したが、半導体ウエハの状態で検査しても良
い。この場合、例えば半導体ウエハのプローバ装置にて
検査すれば良い。

また、完全不良か否かの判定は、前記実施例のように作
業者がディスプレイを見て、色の違いによって認識する
方法の他、色別の温度分布と併せてあるいは別の半導体
装置50の表面温度を数値として表示することもでき、さ
らには、予め良品の温度分布が判っていれば、この分布
外の温度を有する半導体装置に対してディスプレイ上で
不良品を意味するマーキングを施すようにすることもで
きる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明方法によれば短時間でバー
ンインテスト前の半導体装置の簡単な電気的特性検査を
実行することができる。

そして、バーンインテストを行なうに際して、テストを
実行する価値のない完全不良の半導体装置を事前に排除
することができ、この種の完全不良の半導体装置を実装
する場合のスペース及び時間の無駄を安価な装置で容易
に削減することができ、しかも作業者の負担を要せずに
短時間で実行することができる。

また、高価なハンドラー，テスターの台数を半減できる
効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための半導体装置の検査
装置の一実施例を示す概略斜視図、第２図は赤外線カメ
ラの構成を示す概略斜視図、第３図（Ａ），（Ｂ）はそ
れぞれバーンインボードの平面図,A−Ａ断面図である。 10……光電変換部（赤外線検出部）、30……コントロー
ルボックス、32……カラーディスプレイ、40……バーン
インボード、50……半導体装置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体装置をバーンインテストするための
   バーンインボード上に複数個の半導体装置を実装し、バ
   ーンインテスト前にバーンインボードより前記半導体装
   置に通電し、 通電中の半導体装置から発生する赤外線を光電変換し、 この光電変換信号により前記半導体装置の検査を行なう
   ことを特徴とする半導体装置の検査方法。
2. 【請求項２】光電変換出力を表示画面に表示して監視す
   るものである特許請求の範囲第１項記載の半導体装置の
   検査方法。
3. 【請求項３】光電変換出力に基づき各半導体装置の表面
   温度を解析して、数値として表示するものである特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載の半導体装置の検査方
   法。
4. 【請求項４】赤外線の検出は、前記バーンインボード上
   を水平、垂直方向に走査して、各半導体装置上からの前
   記赤外線を光電変換部に導いて行なうものである特許請
   求の範囲第１項記載の半導体装置の検査方法。