JPH08264586A - 半導体デバイスの状態判定方法及び状態判定装置 - Google Patents
半導体デバイスの状態判定方法及び状態判定装置Info
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Abstract
性質が異なる半導体デバイスの特性を判定することを可
能とすること。 【構成】 半導体デバイスに対して定電流器2を介して
矩形波発生回路1より矩形波を加え、電圧検出器3によ
りデバイスへの印加電圧を抽出する。抽出された電圧よ
り微分器4により微分成分を検出する手段と、平均レベ
ル検出器8により印加電圧の平均レベルを検出する手段
と、ピーク対ピーク振幅検出器10により印加電圧のピ
ーク対ピーク電圧を検出する手段とを備えて半導体デバ
イスXの静電容量成分、ダイオード成分、抵抗成分又は
それらの組み合わせの状態が判定される。
Description
の組立工程に用いられるワイヤボンディング装置に利用
され、特にボンディング不着状態の検出や半導体デバイ
スの状態を判定することのできる半導体デバイスの状態
判定方法及び判定装置に関するものである。
ワイヤボンディング装置においては、金線又は銅、アル
ミニウムなどのワイヤを用いて第1ボンディング点とな
る半導体チップ上の電極と、第2ボンディング点となる
リードとを接続するように成される。
おいては、先ずボンディングツールとしてのキャピラリ
から突出したワイヤの先端と放電電極(電気トーチ)と
の間に高電圧を印加することにより放電を起こさせ、そ
の放電エネルギーによりワイヤの先端部を溶融してキャ
ピラリの先端にボールを形成するようにしている。
に、キャピラリ20の先端に形成されたボール21a
を、第1ボンディング点である半導体チップ22上のパ
ッド(電極)に対して所定のボンディング荷重を加えつ
つ、超音波及び他の加熱手段を併用して加熱を行い、ワ
イヤ21を接続するように成される。
ワイヤ21をキャピラリ20の先端から繰り出しつつ、
キャピラリ20を所定のループコントロールに従って相
対移動せしめ、キャピラリ20を第2ボンディング点で
あるリード23の直上に位置させる。さらに(f)に示
すようにキャピラリ20に所定のボンディング荷重を加
えつつ第2ボンディング点に圧着し、超音波及び他の加
熱手段を併用して加熱を行い、第2ボンディング点に対
してワイヤ21を接続するように成される。
ャピラリ20の先端より所定のフィード量fだけ引き出
した状態でワイヤ21を挿通するクランパ24を閉じて
キャピラリ20と共に上方に引き上げることにより、
(h)に示すようにワイヤ21は第2ボンディング点よ
り切断され、第1ボンディング点及び第2ボンディング
点との間にワイヤ21の接続が完了する。
グがなされる。
ンディング不着検出の一例を示したものである。なお図
4において、前記図3と同一の符号で示した箇所は同一
部分でありその説明は省略する。
ィング点としてのパッドと第2ボンディング点としての
リードとが接続された状態で直流電流を検出することに
よってワイヤ切れ等のボンディング不着を検出する。従
って、前記第1ボンディング点又は第2ボンディング点
に正常なボンディングがなされた場合には、前記クラン
パ24よりワイヤ21を介して半導体チップ22のパッ
ドとベース22a間で直流閉回路が形成される。そし
て、電流検出器(図示せず)によって直流電流を検出す
ることで、第1ボンディング点又は第2ボンディング点
に正常にボンディングが成されたものと判定し、直流電
流が流れない場合には、ワイヤ切れ等であると判定する
ようにしている。
来のボンディング不着検出では、ボンディングが成され
る半導体デバイスとして、例えばバイポーラタイプのも
のについては、前記のように直流電流が流れるか否かに
より不着検出を成すことができるが、半導体デバイスと
して、例えばS−RAMに代表されるようなMOS(Me
tal-Oxide Semiconductor )集積回路等の半導体デバイ
スにおいては、直流の流通経路が形成されず、従来のよ
うな直流による検出方法においては不着検出を行うこと
ができないという問題点を有している。また従来のボン
ディング装置では、半導体デバイスにおける静電容量成
分、ダイオード成分、抵抗成分又はそれらの組み合わせ
の状態を判定することができないという欠点がある。
題点に鑑みて成されたものであり、バイポーラタイプの
半導体デバイスは勿論のこと、MOS集積回路等のよう
な容量成分を有する半導体デバイスに対しても不着検出
が可能な半導体デバイスの状態判定方法及び状態判定装
置を提供しようとするものである。
電容量成分、ダイオード成分、抵抗成分又はそれらの組
み合わせの状態を判定し得る半導体デバイスの状態判定
方法及び状態判定装置を提供しようとするものである。
イスの状態判定方法は、半導体チップに対して矩形波を
印加させると共に、矩形波が印加された半導体チップ上
のパッドとベース間の印加電圧を抽出し、抽出された印
加電圧の微分成分を検出する第1状態判定手段により前
記半導体チップの静電容量成分を判定する工程と、抽出
された印加電圧の平均レベルを検出する第2状態判定手
段により前記半導体チップのダイオード成分を判定する
工程と、抽出された印加電圧のピーク対ピーク電圧を検
出する第3状態判定手段により前記半導体チップの抵抗
成分を判定する工程のうち、少なくとも何れか一つを判
定するようにしたものである。また、本発明に係る半導
体デバイスの状態判定装置は、半導体チップ上のパッド
とベース間に矩形波信号を印加するための矩形波を生成
する矩形波発生手段と、前記矩形波発生手段と半導体チ
ップとの間に介在された定電流発生手段と、前記定電流
発生手段を介した半導体チップ上のパッドとベース間の
印加電圧を抽出する電圧抽出手段と、前記電圧抽出手段
により抽出された印加電圧より微分成分を検出する第1
状態判定手段と、前記電圧抽出手段により抽出された印
加電圧の平均レベルを検出する第2状態判定手段と、前
記電圧抽出手段により抽出された印加電圧のピーク対ピ
ーク電圧を検出する第3状態判定手段とを備え、前記第
1状態判定手段により半導体チップの静電容量成分を判
定し、前記第2状態判定手段により半導体チップのダイ
オード成分を判定し、前記第3状態判定手段により前記
半導体チップの抵抗成分を判定するように構成したもの
である。更に、本発明に係る半導体デバイスの状態判定
装置は、ワイヤをボンディングした半導体チップ上のパ
ッドとベース間に、前記ワイヤを介して矩形波を印加さ
せるための矩形波発生手段と、前記矩形波発生手段と半
導体チップとの間に介在された定電流発生手段と、前記
定電流発生手段を介した半導体チップ上のパッドとベー
ス間の印加電圧を抽出する電圧抽出手段と、前記電圧抽
出手段により抽出された印加電圧より微分成分を検出す
る第1状態判定手段と、前記電圧抽出手段により抽出さ
れた印加電圧の平均レベルを検出する第2状態判定手段
と、前記電圧抽出手段により抽出された印加電圧のピー
ク対ピーク電圧を検出する第3状態判定手段とを備え、
前記第1乃至第3の状態判定手段による判定結果によ
り、ボンディングの不着状態を検出するように構成した
ものである。
び状態判定装置においては、半導体デバイスに対して矩
形波を加え、デバイスへの印加電圧より微分成分を検出
する手段と、印加電圧の平均レベルを検出する手段と、
印加電圧のピーク対ピーク電圧を検出する手段の少なく
とも何れか一つを備えており、これらの手段により、半
導体デバイスの静電容量成分、ダイオード成分、抵抗成
分又はそれらの組み合わせの状態を判定することができ
る。また本発明に係る半導体デバイスの状態判定装置に
おいては、ボンディング用ワイヤを介して半導体デバイ
スに対して矩形波を加え、デバイスへの印加電圧より微
分成分を検出する手段と、印加電圧の平均レベルを検出
する手段と、印加電圧のピーク対ピーク電圧を検出する
手段の少なくとも何れか一つを具備しており、これらの
検出出力を利用することにより、半導体デバイスの性質
の如何にかかわらず、半導体チップに対するボンディン
グの不着状態を検出することができる。
つつ説明する。図1は本発明に係る半導体デバイスの状
態判定方法及び状態判定装置を、特にボンディング装置
におけるボンディング不着検出装置に利用した実施例に
ついて示したものである。なお図1における端子Aはク
ランパ24(図4に図示)に接続され、端子Bは半導体
チップ22のベース22aに接続されるものである。こ
の端子Bは、ボンディングステージなどに接続される場
合も含まれる。
しての矩形波発生回路であり、この矩形波発生回路1の
出力端は、定電流発生手段としての定電流器2に接続さ
れている。この定電流器2は電気的にハイインピーダン
スを有し、従って矩形波発生回路1からの矩形波信号に
基づいて閉回路に流れる電流を、所定以下の微弱電流の
値に保持させる。また定電流器2の出力端は、前記した
端子Aに接続されており、図4に示すクランパ24を介
してボンディングワイヤ21に導出されている。なお、
端子Bと前記矩形波発生回路1との間には、閉回路の帰
路を構成するリード線が接続されている。
手段としての電圧検出器3が接続されている。この電圧
検出器3によって抽出された電圧は微分器4に供給さ
れ、この微分器4によって得られた微分出力はレベル判
定回路により構成される静電容量成分判定器7に供給さ
れるよう成されている。これら微分器4及び静電容量成
分判定器7により第1状態判定手段を構成している。
電圧は平均レベル検出器8に供給され、この平均レベル
検出器8によって得られた出力はダイオード成分方向判
定器9に供給されるよう成されている。これら平均レベ
ル検出器8及びダイオード成分方向判定器9により第2
状態判定手段を構成している。
電圧はピーク対ピーク振幅検出器10に供給され、この
ピーク対ピーク振幅検出器10によって得られた出力は
レベル判定回路により構成される抵抗成分判定器11に
供給されるよう成されている。これらピーク対ピーク振
幅検出器10及び抵抗成分判定器11により第3状態判
定手段を構成している。
におけるクランパ24及びボンディング用ワイヤ21を
介して第1ボンディンク点となる半導体チップ22にお
けるパッドに接続されており、また端子Bは半導体チッ
プ22におけるベース22aに接続されている。そして
前記半導体チップ22がバイポーラタイプであった場合
には、半導体チップは等価的にダイオード又は抵抗とし
ての作用を呈することとなり、また前記半導体チップ2
2がMOSタイプであった場合には、半導体チップは等
価的にコンデンサとしての作用を呈することとなる。従
って図1における端子A及びBの間には、これらの等価
素子としてXが接続されたものとして記載してある。
号波形を示したものである。以下図2に示す信号波形の
説明と共に、図1に示した回路の作用を説明する。
もたらされる矩形波である。この矩形波(a)は定電流
器2に供給されて、矩形波(a)に基づく回路の電流が
所定の値となるように制限される。
ィングが成された場合には、前記したように等価的に素
子Xが接続された形となる。そして素子Xが例えばMO
S集積回路等のような容量成分を有する半導体デバイス
の場合には、素子Xは等価的にコンデンサの作用を呈す
る。この素子Xのコンデンサの容量成分が小さいときに
は定電流器2で出力される矩形波は(a)のような波形
であり、矩形波発生回路1で発生される矩形波とほぼ同
等の波形となる。そして、電圧検出器3によって抽出さ
れる電圧は微分器4によって微分され、微分器4からは
(a1)として示す波高値の高い微分波形が出力される
ことになる。この(a1)として示す微分波形は(a
2)のような電圧で示される波形が静電容量成分判定器
7で供給される。
や大きいときには定電流器2で出力される矩形波はやや
傾斜した(b)のような波形となり、電圧検出器3によ
って抽出される電圧は微分器4によって微分され、微分
器4からは(b1)として示す波高値のやや低い微分波
形が出力されることになる。この(b1)として示す微
分波形は(b2)のような電圧で示される波形が静電容
量成分判定器7で供給される。
きいときには定電流器2で出力される矩形波は前記
(b)の波形よりも大きく傾斜した(c)のような波形
となり、電圧検出器3によって抽出される電圧は微分器
4によって微分され、微分器4からは(c1)として示
す波高値の低い微分波形が出力されることになる。この
(c1)として示す微分波形は(c2)のような電圧で
示される波形が静電容量成分判定器7で供給される。
より構成されており、(a2)、(b2)、(c2)と
して示す信号のレベルを判定することにより、ボンディ
ングが成された半導体デバイスの容量値を判定すること
ができる。前記(b2)及び(c2)として示した波形
は等価容量が大きい場合である。
量成分判定器7に供給される信号は(a2)、(b
2)、(c2)に示すように変化するため、静電容量成
分判定器7はこのレベルに応じて等価静電容量の値を判
定することができる。
路のようなダイオード成分又は抵抗成分を有する半導体
デバイスであった場合について説明する。まずダイオー
ド成分を含んでいる場合には、電圧検出器3によって抽
出される電圧波形は(d)に示すように、“0”を中心
として一方(図ではプラス方向)に偏った波形となる。
平均レベル検出器8は電圧波形(d)を受けて、破線で
示す平均レベルを出力する作用を成し、結果として(d
1)に示す信号がダイオード成分方向判定器9に供給さ
れる。ダイオード成分方向判定器9は(d1)で示す正
電圧を受けてダイオード成分と方向性を判定することが
できる。
義すると、次に(e)及び(e1)として示す波形は負
極性ダイオード特性の例を示している。すなわち負極性
ダイオードの場合には、電圧検出器3によって抽出され
る電圧波形は(e)に示すように、“0”を中心として
他方(図ではマイナス方向)に偏った波形となる。した
がって同様に平均レベル検出器8は電圧波形(e)を受
けて、破線で示す平均レベルを出力する作用を成し、結
果として(e1)に示す信号がダイオード成分方向判定
器9に供給される。よってダイオード成分方向判定器9
は(e1)で示す負電圧を受けてダイオード成分と方向
性を判定することができる。
イスであった場合について説明する。素子Xの抵抗値が
大である場合には、素子Xにおける両端の電圧降下は大
であるため、電圧検出器3によって抽出される電圧波形
は(f)に示すように、波高値が高い矩形波となる。こ
の出力(f)はピーク対ピーク振幅検出器10に入力さ
れ、ピーク対ピーク振幅検出器10は正及び負の両方向
間のレベルに対応した信号(f1)を出力する。この信
号(f1)は抵抗成分判定器11に供給され、抵抗成分
判定器11は波高値に応じて抵抗成分の値を判定する。
は、素子Xにおける両端の電圧降下は小であるため、電
圧検出器3によって抽出される電圧波形は(g)に示す
ように、波高値が低い矩形波となる。従ってピーク対ピ
ーク振幅検出器10からの出力波形は(g1)として示
すものになり、抵抗成分判定器11は波高値に応じて抵
抗成分の値を判定することができる。
体デバイスに対して正常なボンディングが成された場合
に生ずる作用であり、ボンディングが不着となった場合
には、素子Xは存在せずに端子A及びBの間は解放状態
となる。従って静電容量成分判定器7への入力は零とな
り、ダイオード成分方向判定器9への入力も零となり、
また抵抗成分判定器11への入力は最大値を示すように
なる。従ってこの現象を利用することでワイヤボンディ
ング装置におけるボンディング不着検出を成すことがで
きる。
装置におけるボンディング不着検出装置に採用した場合
について説明したが、本発明はこのような特定のものに
限らず、半導体デバイス等の状態を判定する場合に広く
利用することができる。また、このような状態判定装置
をボンディング装置に一体に組み込んで構成してもよい
ことは勿論である。
係る半導体デバイスの状態判定方法及び状態判定装置に
よると、半導体デバイスに対して矩形波を加え、デバイ
スへの印加電圧より微分成分を検出する手段と、印加電
圧の平均レベルを検出する手段と、印加電圧のピーク対
ピーク電圧を検出する手段により、半導体デバイスの静
電容量成分、ダイオード成分、抵抗成分又はそれらの組
み合わせの状態を判定することができる。従って、半導
体デバイスの性質及び特性を容易に判定することが可能
となる。また本発明に係る半導体デバイスの状態判定装
置においては、ボンディング用ワイヤを介して半導体デ
バイスに対して矩形波を加え、デバイスへの印加電圧よ
り微分成分を検出する手段と、印加電圧の平均レベルを
検出する手段と、印加電圧のピーク対ピーク電圧を検出
する手段とからなり、これらの検出出力を利用すること
により、半導体デバイスが例えバイポーラタイプであっ
ても、又はMOSタイプであっても、半導体チップに対
するボンディングの不着状態を確実に検出することがで
きる。
定装置の一実施例を示したブロック図である。
波形図である。
ある。
示した構成図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 半導体チップに対して矩形波を印加させ
ると共に、矩形波が印加された半導体チップ上のパッド
とベース間の印加電圧を抽出し、抽出された印加電圧の
微分成分を検出する第1状態判定手段により前記半導体
チップの静電容量成分を判定する工程と、抽出された印
加電圧の平均レベルを検出する第2状態判定手段により
前記半導体チップのダイオード成分を判定する工程と、
抽出された印加電圧のピーク対ピーク電圧を検出する第
3状態判定手段により前記半導体チップの抵抗成分を判
定する工程のうち、少なくとも何れか一つを判定するよ
うにしたことを特徴とする半導体デバイスの状態判定方
法。 - 【請求項2】 半導体チップ上のパッドとベース間に矩
形波信号を印加するための矩形波を生成する矩形波発生
手段と、前記矩形波発生手段と半導体チップとの間に介
在された定電流発生手段と、前記定電流発生手段を介し
た半導体チップ上のパッドとベース間の印加電圧を抽出
する電圧抽出手段と、前記電圧抽出手段により抽出され
た印加電圧より微分成分を検出する第1状態判定手段
と、前記電圧抽出手段により抽出された印加電圧の平均
レベルを検出する第2状態判定手段と、前記電圧抽出手
段により抽出された印加電圧のピーク対ピーク電圧を検
出する第3状態判定手段とを備え、 前記第1状態判定手段により半導体チップの静電容量成
分を判定し、前記第2状態判定手段により半導体チップ
のダイオード成分を判定し、前記第3状態判定手段によ
り前記半導体チップの抵抗成分を判定するようにしたこ
とを特徴とする半導体デバイスの状態判定装置。 - 【請求項3】 前記第1状態判定手段は、微分成分のレ
ベルを弁別するレベル判定回路より構成されていること
を特徴とする請求項2記載の半導体デバイスの状態判定
装置。 - 【請求項4】 ワイヤをボンディングした半導体チップ
上のパッドとベース間に、前記ワイヤを介して矩形波を
印加させるための矩形波発生手段と、前記矩形波発生手
段と半導体チップとの間に介在された定電流発生手段
と、前記定電流発生手段を介した半導体チップ上のパッ
ドとベース間の印加電圧を抽出する電圧抽出手段と、前
記電圧抽出手段により抽出された印加電圧より微分成分
を検出する第1状態判定手段と、前記電圧抽出手段によ
り抽出された印加電圧の平均レベルを検出する第2状態
判定手段と、前記電圧抽出手段により抽出された印加電
圧のピーク対ピーク電圧を検出する第3状態判定手段と
を備え、 前記第1乃至第3の状態判定手段による判定結果によ
り、ボンディングの不着状態を検出するようにしたこと
を特徴とする半導体デバイスの状態判定装置。 - 【請求項5】 半導体チップ上のパッドとベース間に矩
形波信号を印加するための矩形波を生成する矩形波発生
手段と、前記矩形波発生手段と半導体チップとの間に介
在された定電流発生手段と、前記定電流発生手段を介し
た半導体チップ上のパッドとベース間の印加電圧を抽出
する電圧抽出手段と、前記電圧抽出手段により抽出され
た印加電圧より微分成分を検出する状態判定手段を備
え、 この状態判定手段により半導体チップの静電容量成分を
判定するようにしたことを特徴とする半導体デバイスの
状態判定装置。 - 【請求項6】 半導体チップ上のパッドとベース間に矩
形波信号を印加するための矩形波を生成する矩形波発生
手段と、前記矩形波発生手段と半導体チップとの間に介
在された定電流発生手段と、前記定電流発生手段を介し
た半導体チップ上のパッドとベース間の印加電圧を抽出
する電圧抽出手段と、前記電圧抽出手段により抽出され
た印加電圧の平均レベルを検出する状態判定手段とを備
え、 この状態判定手段により半導体チップのダイオード成分
を判定するようにしたことを特徴とする半導体デバイス
の状態判定装置。 - 【請求項7】 半導体チップ上のパッドとベース間に矩
形波信号を印加するための矩形波を生成する矩形波発生
手段と、前記矩形波発生手段と半導体チップとの間に介
在された定電流発生手段と、前記定電流発生手段を介し
た半導体チップ上のパッドとベース間の印加電圧を抽出
する電圧抽出手段と、前記電圧抽出手段により抽出され
た印加電圧のピーク対ピーク電圧を検出する状態判定手
段とを備え、 この状態判定手段により前記半導体チップの抵抗成分を
判定するようにしたことを特徴とする半導体デバイスの
状態判定装置。 【0001】
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP12986395A JP3335043B2 (ja) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | 半導体デバイスの状態判定方法及び状態判定装置 |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08264586A true JPH08264586A (ja) | 1996-10-11 |
JP3335043B2 JP3335043B2 (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=15020145
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP12986395A Expired - Lifetime JP3335043B2 (ja) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | 半導体デバイスの状態判定方法及び状態判定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3335043B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013093500A (ja) * | 2011-10-27 | 2013-05-16 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置およびその試験方法 |
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---|---|---|---|---|
JP5426000B2 (ja) | 2012-11-16 | 2014-02-26 | 株式会社新川 | ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法 |
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SG11201503764YA (en) | 2012-11-16 | 2015-06-29 | Shinkawa Kk | Wire-bonding apparatus and method of wire bonding |
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1995
- 1995-03-27 JP JP12986395A patent/JP3335043B2/ja not_active Expired - Lifetime
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