(57)【要約】【課題】半導体チップ等への衝撃を抑制しつつ配線の接続状態を好適に検査可能な半導体装置の検査方法及び検査装置を提供する。【解決手段】実施形態に係る検査方法は、実装基板と、実装基板に配置される半導体チップと、実装基板及び半導体チップに接続された配線と、を備える半導体装置の検査方法である。この検査方法は、配線の固有振動数を有する音波を発生させる工程と、音波を発生させた状態で配線に可視光又は不可視光を照射する工程と、可視光又は不可視光を受光する工程と、受光した可視光又は不可視光に基づいて配線の振動を検出する工程と、を含む。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装基板と、
前記実装基板に配置される半導体チップと、
前記実装基板及び前記半導体チップに接続された配線と
を備える半導体装置の検査方法であって、
前記配線の固有振動数を有する音波を発生させる工程と、
前記音波を発生させた状態で前記配線に可視光又は不可視光を照射する工程と、
前記可視光又は不可視光を受光する工程と、
受光した前記可視光又は不可視光に基づいて前記配線の振動を検出する工程と
を含む半導体装置の検査方法。
【請求項２】
前記音波を発生させる工程において、一定の振動数の音波を発生させ、又は、２以上の振動数の音波を発生させる
請求項１記載の半導体装置の検査方法。
【請求項３】
前記半導体装置は、
前記実装基板に積層され、複数のパッド電極を備える複数の前記半導体チップと、
前記実装基板及び前記複数の半導体チップの複数のパッド電極に接続された複数の配線と
を備える請求項１又は２記載の半導体装置の検査方法。
【請求項４】
前記配線に前記可視光又は前記不可視光を照射する工程において、前記複数の半導体チップの複数のパッド電極に照射される前記可視光又は前記不可視光の光量及び照射時間の少なくとも一方は、前記複数の半導体チップの複数のパッド電極の間の部分に照射される前記可視光又は前記不可視光の光量及び照射時間の少なくとも一方よりも大きい
請求項３記載の半導体装置の検査方法。
【請求項５】
実装基板と、
前記実装基板に配置される半導体チップと、
前記実装基板及び前記半導体チップに接続された配線と
を備える半導体装置の検査装置であって、
前記半導体チップが配置される試料台と、
前記配線の固有振動数を有する音波を発生させる音波発生装置と、
前記音波を発生させた状態で前記配線に可視光又は不可視光を照射する光照射装置と、
前記可視光又は不可視光を受光する受光装置と、
前記受光装置の出力信号に基づいて前記配線の振動を検出する演算装置と
を備える半導体装置の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、半導体記憶の検査方法及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
実装基板と、この実装基板に配置される半導体チップと、これら実装基板及び半導体チップに接続されたボンディングワイヤ等の配線と、を備える半導体装置が知られている。
【０００３】
この様な半導体装置において、ボンディングワイヤ等の配線及び半導体チップ等の接続の良否を検査する検査方法が知られている。この様な検査方法としては、例えば、ボンディングワイヤ等の接続に際してボンディングワイヤ等の静電容量を監視する方法がある。また、例えば、キャピラリをパッド電極等に押し込んだ際の押し込み量を検出する方法もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１３７０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体チップ等への衝撃を抑制しつつ配線の接続状態を好適に検査可能な半導体装置の検査方法及び検査装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一の実施形態に係る検査方法は、実装基板と、実装基板に配置される半導体チップと、実装基板及び半導体チップに接続された配線と、を備える半導体装置の検査方法である。この検査方法は、配線の固有振動数を有する音波を発生させる工程と、音波を発生させた状態で配線に可視光又は不可視光を照射する工程と、可視光又は不可視光を受光する工程と、受光した可視光又は不可視光に基づいて配線の振動を検出する工程と、を含む。
【０００７】
一の実施形態に係る検査装置は、実装基板と、実装基板に配置される半導体チップと、実装基板及び半導体チップに接続された配線と、を備える半導体装置の検査装置である。この検査装置は、半導体チップが配置される試料台と、配線の固有振動数を有する音波を発生させる音波発生装置と、音波を発生させた状態で配線に可視光又は不可視光を照射する光照射装置と、可視光又は不可視光を受光する受光装置と、受光装置の出力信号に基づいて配線の振動を検出する演算装置と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】半導体装置１００の概略的な断面図である。
【図２】半導体装置１００の概略的な平面図である。
【図３】ボンディングワイヤＢの接続方法を例示する概略的な断面図である。
【図４】同方法を例示する概略的な断面図である。
【図５】同方法を例示する概略的な断面図である。
【図６】同方法を例示する概略的な断面図である。
【図７】ボンディングワイヤＢの正常接続部及び不良接続部を例示する概略的な断面図である。
【図８】第１実施形態に係る検査装置２００の構成を示す模式的な図である。
【図９】同検査装置２００の構成を示す模式的な図である。
【図１０】第１実施形態に係る検査方法について説明するためのフローチャートである。
【図１１】同検査方法について説明するための模式的な斜視図である。
【図１２】試料１２０を例示する模式的な平面図である。
【図１３】同検査方法について説明するための模式的な斜視図である。
【図１４】受光素子２４１から出力された測定値を例示する模式的なグラフである。
【図１５】基準値を例示する模式的なグラフである。
【図１６】測定値及び基準値の差分を例示する模式的なグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、実施形態に係る半導体装置の検査方法及び検査装置を、図面を参照して詳細に説明する。尚、以下の実施形態はあくまでも一例であり、本発明を限定する意図で示されるものではない。
【００１０】
［第１実施形態］
［半導体装置］
まず、図１及び図２を参照して、本実施形態に係る検査方法及び検査装置によって取り扱かわれる半導体装置１００について簡単に説明する。図１は、半導体装置１００の概略的な断面図である。図２は、同半導体装置１００の概略的な平面図である。
【００１１】
図１に示す通り、半導体装置１００は、実装基板ＭＳＢと、実装基板ＭＳＢに積層された複数のシリコンダイＳＤ（半導体チップ）と、を備える。これらの構成は、上面に形成されたパッド電極Ｐが露出する様にＹ方向にずらして積層され、接着剤等を介してお互いに接続されている。
【００１２】
図２に示す通り、実装基板ＭＳＢ及び複数のシリコンダイＳＤは、それぞれ、複数のパッド電極Ｐを備えている。実装基板ＭＳＢ及び複数のシリコンダイＳＤに設けられた複数のパッド電極Ｐは、それぞれ、ボンディングワイヤＢを介してお互いに接続されている。
【００１３】
［ボンディングワイヤＢの接続］
半導体装置１００の製造に際しては、例えば図３に示す様に、実装基板ＭＳＢ上に複数のシリコンダイＳＤを配置する。
【００１４】
次に、例えばキャピラリ１１０の先端部分を実装基板ＭＳＢ等のパッド電極Ｐの近傍まで移動させる。また、キャピラリ１１０の先端部分に、ボンディングワイヤＢの先端部分１１１を供給する。
【００１５】
次に、例えば図４に示す様に、アーク放電等の手段等によってボンディングワイヤＢの先端部分１１１を溶融させる。
【００１６】
次に、例えば図５に示す様に、溶融したボンディングワイヤＢの先端部分１１１を実装基板ＭＳＢ等のパッド電極Ｐに接触させ、ボンディングワイヤＢをパッド電極Ｐに接続する。
【００１７】
次に、例えば図６に示す様に、キャピラリ１１０の先端部分からボンディングワイヤＢを供給しつつ、キャピラリ１１０の先端部分を他のパッド電極Ｐの近傍まで移動させる。
【００１８】
その後、ボンディングワイヤＢを他のパッド電極Ｐに接続する。以下同様に、ボンディングワイヤＢによって、実装基板ＭＳＢを全てのシリコンダイＳＤを接続することにより、図１及び図２に例示した様な半導体装置１００が製造される。
【００１９】
［検査方法及び検査装置］
ボンディングワイヤＢは、例えば、図７に例示する様に、所定のパッド電極Ｐから外れてしまったり、外れかかってしまったりする場合がある。以下、ボンディングワイヤＢのパッド電極Ｐとの接続部分を「接続部」と呼ぶことがある。また、パッド電極Ｐに好適に接続された接続部を「正常接続部」と呼ぶことがある。また、パッド電極Ｐから外れていたり、外れかかっていたりする接続部を「不良接続部」と呼ぶことがある。
【００２０】
本実施形態に係る検査方法においては、ボンディングワイヤＢの固有振動数を有する音波を発生させてボンディングワイヤＢを共振させ、ボンディングワイヤＢの振動を検出する。これにより、正常接続部及び不良接続部を判別して、不良接続部を好適に検出可能である。また、この様な方法によればボンディングワイヤＢを選択的に振動させることが可能である。従って、例えば半導体装置１００全体を振動させる場合と比較して、実装基板ＭＳＢ、シリコンダイＳＤ等への衝撃を抑制可能である。
【００２１】
図８は、本実施形態に係る検査装置２００の構成を示す模式的な図である。検査装置２００は、半導体装置１００が配置される試料台２１０と、ボンディングワイヤＢの固有振動数を有する音波を発生させる音波発生装置２２０と、ボンディングワイヤＢに可視光又は不可視光を照射する光照射装置２３０と、この可視光又は不可視光を受光する受光装置２４０と、受光装置２４０の出力信号に基づいてボンディングワイヤＢの振動を検出する演算装置２５０と、これらの構成を制御する図示しない制御装置と、を備える。
【００２２】
試料台２１０は、例えば、図示しない除振台の上に設けられ、半導体装置１００を保持する。試料台２１０は、例えば、Ｘ方向及びＹ方向の少なくとも一方に移動可能に構成されていても良い。また、本実施形態に係る試料台２１０は、半導体装置１００を保持する保持手段２１１を備えている。保持手段２１１は、例えば、真空チャックでも良いし、半導体装置１００を機械的に保持する保持部材であっても良いし、その他の構成であっても良い。保持手段２１１等によって半導体装置１００を保持することにより、半導体装置１００全体の振動を好適に抑制しつつ、ボンディングワイヤＢを選択的に振動させることが可能である。これにより、実装基板ＭＳＢ、シリコンダイＳＤ等への衝撃を抑制可能である。
【００２３】
音波発生装置２２０は、例えば、一定の周波数の音波を発生し続けても良いし、２以上の振動数の音波を発生させても良い。２以上の振動数の音波を発生させる場合には、所定の範囲内において周波数を連続的又は略連続的に増大又は減少させても良いし、周波数を断続的に増大又は減少させても良い。
【００２４】
光照射装置２３０は、可視光を出射しても良いし、不可視光を出射しても良い。また、光照射装置２３０は、所定範囲に渡って照明を行う光源を含んでいても良いし、ポイントレーザ等の点光源又はラインレーザ等の線光源を含んでいても良い。また、光照射装置２３０から出射される可視光又は不可視光の照射範囲は、一又は複数の半導体装置１００全体を含んでいても良いし、一又は複数のパッド電極Ｐを含んでいても良い。
【００２５】
また、光照射装置２３０は、光源から出射された可視光又は不可視光の照射位置を移動させる、ガルバノミラー又はマイクロミラーデバイス等の光学手段を備えていても良い。この様な構成によれば、例えばプローブヘッドを機械的に移動させる場合と比較して、検査を高速に行うことが可能である。
【００２６】
受光装置２４０は、光照射装置２３０から出射され、ボンディングワイヤＢ等によって反射された可視光又は不可視光を受光する。受光装置２４０は、カメラ等、２次元的に配列された複数の受光素子を含む撮像素子であっても良いし、一の受光素子を含むものであっても良い。
【００２７】
図９は、本実施形態に係る検査装置のより具体的な構成例を示す模式的な図である。
【００２８】
光照射装置２３０は、例えば、レーザ干渉計２３１と、レーザ干渉計２３１に接続された光ファイバ２３２と、光ファイバ２３２に接続されたプローブヘッド２３３と、プローブヘッド２３３から出射されたレーザ光を反射するガルバノミラー２３４と、を備えていても良い。
【００２９】
レーザ干渉計２３１は、レーザダイオード２３５と、レーザダイオード２３５から出射されたレーザ光の一部を透過させ、一部を反射させるハーフミラー２３６と、ハーフミラー２３６からの反射光を更に反射させるミラー２３７と、半導体装置１００からの反射光及びミラー２３７からの反射光を受光する受光素子２４１と、を含んでいても良い。
【００３０】
演算装置２５０は、例えば、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）アナライザ等であっても良い。
【００３１】
図１０は、本実施形態に係る検査方法について説明するためのフローチャートである。
【００３２】
ステップＳ１０１においては、例えば図１１に示す様に、試料台２１０上に複数の試料１２０を配置する。試料台２１０に保持手段２１１を設ける場合には、ステップＳ１０１において試料１２０の保持を開始しても良い。図示の例においては、複数の試料１２０それぞれが保持手段２１１によって保持される。尚、図示の例において、試料１２０は、例えば図１２に示す様に、Ｘ方向及びＹ方向に並ぶ複数の半導体装置１００を含んでいる。
【００３３】
ステップＳ１０２においては、音波発生装置２２０による音波の発生を開始する。これにより、複数の試料１２０に設けられた複数のボンディングワイヤＢが共振する。ここで、ボンディングワイヤＢのパッド電極Ｐとの接続部は、通常、あまり大きく振動しない。一方、不良接続部は比較的大きく振動する。試料台２１０は振動しない。
【００３４】
ステップＳ１０３においては、可視光又は不可視光の照射及び受光が行われる。
【００３５】
例えば図１３に例示する様に、レーザダイオード２３５からレーザ光を出射する。このレーザ光は、ハーフミラー２３６、光ファイバ２３２、プローブヘッド２３３及びガルバノミラー２３４を介して、試料１２０に照射される。また、このレーザ光は、試料１２０において反射され、ガルバノミラー２３４、プローブヘッド２３３及び光ファイバ２３２を介して、ハーフミラー２３６に照射される。また、このレーザ光は、ミラー２３７からの反射波と干渉した状態で、受光素子２４１に受光される。受光素子２４１の出力信号の強度は、ボンディングワイヤＢの振動による位置変位に応じて増減する。
【００３６】
演算装置２５０は、例えば図１４に示す様に、受光素子２４１の出力信号の周波数成分ごとの大きさを算出する。例えば、受光素子２４１の出力信号をサンプリングし、高速フーリエ変換等の演算を行う。
【００３７】
また、演算装置２５０は、例えば、算出された値と基準値との差分を算出する。基準値は、例えば図１５に示す様に、周波数成分ごとに異なる大きさを有していても良い。基準値は、例えば、不良接続部を含まない試料１２０に対してレーザ光を照射した場合に得られる値であっても良い。この場合、レーザ光の照射範囲に不良接続部が含まれていないタイミングでは、測定値及び基準値の差分が、全周波数成分に渡ってしきい値よりも小さくなる。一方、レーザ光の照射範囲に不良接続部が含まれているタイミングでは、図１６に例示する様に、測定値及び基準値の差分がしきい値よりも大きくなる。
【００３８】
また、演算装置２５０は、上記差分が全周波数成分に渡ってしきい値よりも小さいか否かを判定し、小さかった場合には正常を示す信号を出力し、それ以外の場合には不良を示す信号を出力する。
【００３９】
次に、ガルバノミラー２３４によって試料１２０におけるレーザ光の照射位置を移動させ、同様の処理を行う。以下同様に、ガルバノミラー２３４によって試料１２０におけるレーザ光の照射位置を移動させつつ、同様の処理を行う。
【００４０】
その後、ステップＳ１０４において音波を停止させ、検査を終了する。
【００４１】
尚、検査を高速に行うためには、レーザ光の照射範囲に、より多くの接続部を含めることが望ましい。一方、検査を高精度に行うためには、レーザ光の照射範囲における接続部の割合が大きいことが望ましい。レーザ光の照射範囲及びガルバノミラー等による照射位置の制御等は、上記の観点から、種々の態様によって調整可能である。
【００４２】
例えば、ポイントレーザをＸ方向及びＹ方向に走査する場合、レーザ光は、ボンディングワイヤＢの接続部又はパッド電極Ｐに選択的に照射されても良い。また、Ｘ方向に延伸するラインレーザをＹ方向に走査する場合、レーザ光は、Ｘ方向に並ぶ複数の接続部又はパッド電極Ｐを含む様に照射されても良い。即ち、Ｘ方向又はＹ方向において隣り合う２つの接続部又は２つのパッド電極Ｐに着目した場合に、これらに照射されるレーザ光の光量及び照射時間の少なくとも一方が、これらの間の部分に照射されるレーザ光の光量及び照射時間の少なくとも一方より大きくても良い。例えば、Ｘ方向又はＹ方向において隣り合う２つの接続部又は２つのパッド電極Ｐの間の部分に、レーザ光を照射しなくても良い。
【００４３】
［その他の実施形態］
以上、第１実施形態について説明したが、第１実施形態はあくまでも例示に過ぎず、詳細については適宜変更可能である。
【００４４】
例えば、図９には、光照射装置２３０としてレーザ干渉計２３１を用い、受光装置２４０として受光素子２４１を用い、演算装置２５０としてＦＦＴアナライザを用いる検査装置を例示した。しかしながら、例えば、光照射装置２３０として可視光による照明装置を用い、受光装置２４０として撮像素子を用いることも可能である。この様な場合、例えば図１０のステップＳ１０３において、ボンディングワイヤＢのパッド電極Ｐとの接続部を撮像することが考えられる。ここで、正常接続部はあまり大きく振動しないため、比較的コントラスト値の大きい画像が取得されると考えられる。一方、不良接続部は比較的大きく振動するため、比較的コントラスト値の小さい画像が取得されると考えられる。従って、演算装置２５０によって画像のコントラスト値を算出し、このコントラスト値を所定のしきい値と比較することにより、不良接続部を検出可能である。
【００４５】
［その他］
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４６】
ＢＬ…ビット線、ＳＬ…ソース線、ＭＣ…メモリセル、ＳＴＤ…ドレイン選択トランジスタ、ＳＴＳ…ソース選択トランジスタ、ＷＬ…ワード線、ＳＧＤ…ドレイン選択線、ＳＧＳ…ソース選択線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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