(57)【要約】【課題】潜在的な不良品を事前に抽出し、製品の信頼性を向上させることができる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】ウェハ上に多層成膜し、回路パターンを形成する前工程（ステップＳ１１）と、前工程で処理されたウェハをダイシングし、各半導体チップに分け、リードフレーム上にマウントし、ワイヤーボンディング後、樹脂封入する後工程（ステップＳ１９）と、を含む半導体装置の製造方法であって、前工程中または後工程後に、ウェハまたは半導体装置に熱的および機械的な所定の応力を印可する応力印可工程（ステップＳ１３）と、応力印可工程後に、ウェハまたは半導体装置の電気テストを実施する電気テスト工程（ステップＳ１５）と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ上に多層成膜し、回路パターンを形成する前工程と、前記前工程で処理された前記ウェハをダイシングし、各半導体チップに分け、リードフレーム上にマウントし、ワイヤーボンディング後、樹脂封入する後工程と、を含む半導体装置の製造方法であって、
前記前工程中または前記後工程後に、前記ウェハまたは前記半導体装置に熱的および機械的な所定の応力を印可する応力印可工程と、
前記応力印可工程後に、前記ウェハまたは前記半導体装置の電気テストを実施する電気テスト工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記前工程は、前記ウェハの最上層に成膜される保護膜形成工程を含み、
前記応力印可工程を、前記前工程の前記保護膜形成工程の前に実施する半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記熱的および機械的な所定の応力は、前記後工程の樹脂封入時に前記半導体チップにかかる熱的および機械的な応力または前記後工程後から前記半導体装置を実装するまでの間に前記半導体チップにかかる熱的および機械的な応力と同程度である半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体装置の製造方法において、
前記熱的および機械的な所定の応力は、前記前工程、前記後工程、および前記半導体装置を実装するまでの間にかかる応力の総和と同程度である半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記応力印可工程において、前記ウェハまたは前記半導体装置を温度制御可能な圧力釜に収容し、前記熱的および機械的な所定の応力を前記ウェハまたは前記半導体装置に印可する半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記電気テスト工程の判定結果に基づいて、前記応力印可工程の前記応力の印可条件を決定する半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体装置の製造方法において、
前記印可条件は応力の印可回数を含み、前記応力印可工程において、前記印可条件に従って、前記印可回数、前記所定の応力の印可を繰り返す半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、出荷前の電気テスト段階で不良品を抽出する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高機能化および高集積化に伴い半導体製造における微細化および工程数の増加が進み、製造工程における異物付着が半導体デバイスの不具合のポテンシャルをますます高めている。一方、半導体デバイスを使って製品の種類および個々の最終製品における半導体デバイスの数も増加し、半導体デバイスの品質向上が重要なポイントになってきた。
【０００３】
図６に示すように、従来の半導体装置の製造方法は、半導体装置のウェハの前工程を実施し（ステップＳ１）、前工程で処理されたウェハの電気テストを実施する（ステップＳ２）。ウェハの電気テストで良品と判定された場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、組立工程に進み（ステップＳ４）、不良と判定された場合（ステップＳ３のＮＯ）、製品から除去される。
【０００４】
また、組立工程（ステップＳ４）の後、半導体装置の電気テストが実施され（ステップＳ５）、半導体装置の電気テストで良品と判定された場合（ステップＳ６のＹＥＳ）、出荷となり（ステップＳ７）、不良と判定された場合（ステップＳ６のＮＯ）、製品から除去される。
【０００５】
ウェハ上の微細粒子を、ウェハを損傷させることなく検出および除去する技術として、特許文献１記載のものがある。また、半導体ウェハに対する応力に関係する電気的特性をプローブで測定するために、ウェハステージ上に設置可能な小型の応力印可装置として、特許文献２記載のものもある。
【特許文献１】特開平６−１０２１９０号公報
【特許文献２】特開平５−３４３５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、製品出荷後、不具合品としてクライアントから返却される製品の初期不良要因を解析したところ、金属配線間にまたがるように載った金属異物によるものが多いことが判明した。すなわち、製品出荷時には良品として電気的なテスト（図６のステップＳ３のＹＥＳおよびステップＳ６のＹＥＳ）を通過しているものが、クライアントでの実装までの間に、熱的および機械的な応力が合算されて製品に加わることにより、金属配線間の金属異物による電気的な接触を助長したことが考えられる。
【０００７】
すなわち、金属配線間に単に異物が載っただけでは金属配線間での電気的ショートには至らない。ウェハの電気テストでは良品判定され（図６のステップＳ３のＹＥＳ）、さらに樹脂による熱応力がかかる組立封入工程（図６のステップＳ４）後の半導体装置の電気テスト（ステップＳ５）において良品判定されたにもかかわらず、その後のクライアントでの実装までの熱ストレスがさらに合算されることが、異物と金属配線間が電気的にショートしてしまう要因の一つとして考えられる。
【０００８】
従って、従来技術において、このような潜在的不具合を持つ製品により半導体デバイスの品質が低下してしまう可能性があるという点で改善の余地を有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、ウェハ上に多層成膜し、回路パターンを形成する前工程と、前記前工程で処理された前記ウェハをダイシングし、各半導体チップに分け、リードフレーム上にマウントし、ワイヤーボンディング後、樹脂封入する後工程と、を含む半導体装置の製造方法であって、
前記前工程中または前記後工程後に、前記ウェハまたは前記半導体装置に熱的および機械的な所定の応力を印可する応力印可工程と、
前記応力印可工程後に、前記ウェハまたは前記半導体装置の電気テストを実施する電気テスト工程と、
を含む半導体装置の製造方法が提供される。
【００１０】
この発明によれば、熱的および機械的な所定の応力をウェハまたは半導体装置に印可することにより、金属配線間の異物を有する潜在的不具合品にて発生する製品の初期不良の原因となるストレスを事前に模擬的に製品に加え、ウェハまたは半導体装置の電気テストで不良品として検知可能となる。これにより、検知された潜在的な不良品を事前に排除でき、製品品質の向上を図ることができる。
【００１１】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、潜在的な不良品を事前に抽出し、製品の信頼性を向上させることができる半導体装置の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１４】
（第一の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の処理フローの一例を示すフローチャートである。なお、図１において、本発明の本質に関わらない部分の構成については省略してある。
【００１５】
本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、ウェハ上に多層成膜し、回路パターンを形成する前工程（ステップＳ１１）と、前工程で処理されたウェハをダイシングし、各半導体チップに分け、リードフレーム上にマウントし、ワイヤーボンディング後、樹脂封入する後工程（ステップＳ１９）と、を含む半導体装置の製造方法であって、前工程中または後工程後に、ウェハまたは半導体装置に熱的および機械的な所定の応力を印可する応力印可工程（ステップＳ１３）と、応力印可工程後に、ウェハまたは半導体装置の電気テストを実施する電気テスト工程（ステップＳ１５）と、を含む。
【００１６】
詳細には、図１に示すように、半導体装置のウェハの前工程を実施し（ステップＳ１１）、前工程とウェハ電気テスト工程の間で、ウェハに熱的および機械的応力を印可する工程を実施する（ステップＳ１３）。熱的および機械的な所定の応力は、たとえば、後工程の樹脂封入時に半導体チップにかかる熱的および機械的な応力と同程度とすることができる。あるいは、熱的および機械的な所定の応力は、前工程、後工程、および半導体装置を実装するまでの間にかかる応力の総和と同程度とすることができる。応力の印可条件については、後述する。
【００１７】
そして、ステップＳ１３の後、応力が印可されたウェハの電気テストを実施する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５のテストで良品と判定された場合（ステップＳ１７のＹＥＳ）、次の組立工程（ステップＳ１９）へ進む。不良と判定された場合（ステップＳ１７のＮＯ）、製品から除去される。なお、組立工程は、たとえば樹脂封入工程を含む。
【００１８】
そして、組立工程（ステップＳ１９）で製造された半導体装置の電気テストを実施する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１のテストで良品と判定された場合（ステップＳ２３のＹＥＳ）、製品が出荷される（ステップＳ２５）。ステップＳ２１のテストで不良と判定された場合（ステップＳ２３のＮＯ）、製品から除去される。
【００１９】
図２は、図１の応力印可工程の詳細フローを示すフローチャートである。
【００２０】
本実施形態において、応力印可工程を実施する装置としては、キャリアに入れたウェハをセット可能な圧力釜とする。圧力釜は、樹脂封入工程とほぼ同じ応力、たとえば、１００kg/cm2以下程度の応力を印可することができる。さらに、圧力釜は、高温、たとえば、１５０℃程度や、低温、たとえば、−１０℃程度の液体を入れ替えることができる。あるいは、液体の替わりに、不活性ガスなどを用い、高温および低温の加熱および冷却ができる装置を用いることもできる。あるいは、半導体装置の試験で用いられているＨＡＳＴ（High Accelerated Stress Test：高加速ストレス試験）装置などを用いることもできる。
【００２１】
まず、ウェハを入れたキャリアを圧力釜にセットする（ステップＳ１０１）。そして、圧力釜の蓋を閉じる（ステップＳ１０３）。応力印可工程は、必要に応じて数回繰り返し行うため、リピート回数に予め設定された値ｎをセットする。さらに、ループカウンタｉに１をセットし初期化する（ステップＳ１０５）。
【００２２】
そして、圧力釜に低温の液体を導入して、所定時間放置する（ステップＳ１０７）。ここでは、たとえば、−１０℃の低温の液体、たとえば、フロリナート（商標）などのフッ素系不活性液体を圧力釜に導入し、１０分間放置する。
【００２３】
その後、圧力釜で設定圧力、たとえば、１００kg/cm2以下程度の応力を印可する（ステップＳ１０９）。その後、圧力釜からステップＳ１０７で導入していた液体を抜いた後、圧力釜に高温の液体を導入して、所定時間放置する（ステップＳ１１１）。ここでは、たとえば、１５０℃の高温の液体、たとえば、フロリナート（商標）などのフッ素系不活性液体を圧力釜に導入し、１０分間放置する。
【００２４】
その後、圧力釜で設定圧力、たとえば、１００kg/cm2以下程度の応力を印可する（ステップＳ１１３）。その後、圧力釜からステップＳ１１３で導入していた液体を抜く（ステップＳ１１５）。そしてループカウンタｉをインクリメントし（ステップＳ１１７）、ループカウンタｉ＞リピート回数ｎか否かを判定する（ステップＳ１１９）。ループカウンタｉがリピート回数ｎ以下の場合（ステップＳ１１９のＮＯ）、ステップＳ１０７に戻り、ステップＳ１０７〜ステップＳ１１５を繰り返す。一方、ループカウンタｉがリピート回数ｎを超えた場合（ステップＳ１１９のＹＥＳ）、処理を終了する。
【００２５】
なお、応力印可工程は、好ましくは、前工程で、ウェハの最上層にポリイミド塗布などによって保護膜を成膜する前に実施するのがよい。すなわち、図１の前工程は、ウェハの最上層に成膜される保護膜形成工程を含み、応力印可工程を、前工程の保護膜形成工程の前に実施することができる。これによれば、ウェハに保護膜形成後に応力印可工程を実施するよりも、応力印可の効果がより得られる。
【００２６】
図３は、本実施形態の半導体装置の製造方法の応力印可工程の印可条件を決定する処理フローの一例を示すフローチャートである。図４は、本実施形態の応力印可条件テーブル１０の一例を示す図である。
【００２７】
図４に示すように、本実施形態の応力印可条件テーブル１０は、図２の処理ループを繰り返すリピート回数と、低温処理時の設定温度、放置時間、および設定応力と、高温処理時の設定温度、放置時間、および設定応力と、が記憶される。オペレータは、応力印可条件テーブル１０に記憶されている条件に従って、各工程を実施する。
【００２８】
図３に示すように、はじめに、応力印可条件テーブル１０を初期化する（ステップＳ２０１）。たとえば、リピート回数を３、低温処理時の設定温度は−１０℃、放置時間は１０分、応力は１００kg/cm2、高温処理時の設定温度は１５０℃、放置時間は１０分、応力は１００kg/cm2とする。初期値は、製品毎に実際に組立工程で実施される樹脂封入工程などでかかる応力を模した条件およびクライアントにて実装時にかかる応力などを模した条件を設定することができる。
【００２９】
そして、図１の前工程（ステップＳ１１）、熱的および機械的応力印可工程（ステップＳ１３）、およびウェハの電気テスト工程（ステップＳ１５）を実施する。そして、ウェハの電気テストの判定結果を記録する（ステップＳ２０３）。そして、判定結果を分析する（ステップＳ２０５）。判定結果の分析とは、たとえば、判定結果の記録に基づいて、応力印可工程後のテストによって検知された不良品数を統計的に集計および解析したりする。
【００３０】
分析結果に基づいて、条件を最適化し（ステップＳ２０７）、最適化された値に条件を補正し、応力印可条件テーブル１０の設定値を更新する（ステップＳ２０９）。この処理を繰り返すことによって、条件を補正することができ、たとえば、図４に示す応力印可条件テーブル１０のような条件とすることができる。ここでは、リピート回数は３、低温処理時の設定温度は−５℃、放置時間は１０分、応力は８０kg/cm2、高温処理時の設定温度は１３０℃、放置時間は１０分、応力は８０kg/cm2となる。
【００３１】
そして、図１のステップＳ１７へ進む。なお、ステップＳ２０５乃至ステップＳ２０９は、毎回実施するものではなく、ステップＳ２０３で判定結果の記録を取り、履歴を蓄積した後、実施するのが好ましい。すなわち、統計的な集計および解析が実施可能な程度に履歴が蓄積した後、実施することができる。このようにして、最適な印可条件を決定することができ、効率よく製品の信頼性を向上させることができる。
【００３２】
以上説明したように、本発明の実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、熱的および機械的な所定の応力をウェハに印可することにより、金属配線間の異物を有する潜在的不具合品にて発生する製品の初期不良の原因となるストレスを事前に模擬的に製品に加え、ウェハの電気テストで不良品として検知可能となる。これにより、検知された潜在的な不良品を事前に排除でき、製品品質の向上を図ることができる。
【００３３】
（第二の実施の形態）
図５は、本発明の他の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の処理フローの一例を示すフローチャートである。本実施形態の半導体装置の製造方法は、図１の上記実施形態の半導体装置の製造方法とは、前工程（ステップＳ１１）の後の熱的および機械的応力印可工程（ステップＳ１３）の代わりに、組立工程（ステップＳ１９）の後に熱的および機械的応力印可工程（ステップＳ２０）を実施する点で相違する。
【００３４】
本実施の形態の半導体装置の製造方法は、ウェハ上に多層成膜し、回路パターンを形成する前工程（ステップＳ１１）と、前工程で処理されたウェハをダイシングし、各半導体チップに分け、リードフレーム上にマウントし、ワイヤーボンディング後、樹脂封入する後工程（ステップＳ１９）と、を含む半導体装置の製造方法であって、前工程中または後工程後に、ウェハまたは半導体装置に熱的および機械的な所定の応力を印可する応力印可工程（ステップＳ２０）と、応力印可工程後に、ウェハまたは半導体装置の電気テストを実施する電気テスト工程（ステップＳ２１）と、を含む。
【００３５】
本実施形態において、応力印可工程（ステップＳ２０）で印可される所定の応力は、たとえば、前工程、後工程、および半導体装置を実装するまでの間にかかる応力の総和または後工程後から半導体装置を実装するまでの間に半導体チップにかかる熱的および機械的な応力とすることができる。また、本実施形態において、応力印可工程を実施する装置としては、半導体チップをセット可能な圧力釜とすることができる。
【００３６】
本発明の実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、熱的および機械的な所定の応力を半導体装置に印可することにより、金属配線間の異物を有する潜在的不具合品にて発生する製品の初期不良の原因となるストレスを事前に模擬的に製品に加え、出荷前の半導体装置の電気テストで不良品として検知可能となる。これにより、検知された潜在的な不良品を事前に排除でき、製品品質の向上を図ることができる。
【００３７】
（第三の実施の形態）
本発明の他の実施形態において、図１の上記実施形態の半導体装置の製造方法の前工程（ステップＳ１１）の後の熱的および機械的応力印可工程（ステップＳ１３）に加え、さらに、組立工程（ステップＳ１９）の後に、熱的および機械的応力印可工程（ステップＳ２０）を実施することもできる。すなわち、前工程（ステップＳ１１）と組立工程（ステップＳ１９）の両方の後に、熱的および機械的応力印可工程（ステップＳ１３およびステップＳ２０）をそれぞれ実施することができる。
【００３８】
本実施の形態の半導体装置の製造方法は、ウェハ上に多層成膜し、回路パターンを形成する前工程（ステップＳ１１）と、前工程で処理されたウェハをダイシングし、各半導体チップに分け、リードフレーム上にマウントし、ワイヤーボンディング後、樹脂封入する後工程（ステップＳ１９）と、を含む半導体装置の製造方法であって、前工程中または後工程後に、ウェハまたは半導体装置に熱的および機械的な所定の応力を印可する応力印可工程（ステップＳ１３およびステップＳ２０）と、応力印可工程後に、ウェハまたは半導体装置の電気テストを実施する電気テスト工程（ステップＳ１５およびステップＳ２１）と、を含む。
【００３９】
本実施形態において、応力印可工程（ステップＳ２０）で印可される所定の応力は、たとえば、組立工程後から半導体装置を実装するまでの間に半導体チップにかかる熱的および機械的な応力と同程度とすることができる。
本実施形態においても、上記実施形態と同様な効果を奏することができる。
【００４０】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００４１】
たとえば、図２の例では、繰り返し処理では同じ設定値を用いる構成としたが、これに限定されない。印可条件は応力の印可回数を含み、応力印可工程（ステップＳ１３）において、印可条件に従って、印可回数、所定の応力の印可を繰り返すことができる。すなわち、処理ループ毎に設定値を変化させることができる。たとえば、製品毎に実際に組立工程で実施される樹脂封入工程などでかかる応力を模した条件およびクライアントにて実装時にかかる応力などを模した条件をそれぞれ異なる設定値を設定し、実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の処理フローの一例を示すフローチャートである。
【図２】図１の応力印可工程の詳細フローを示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程における応力印可条件決定処理の処理フローを示すフローチャートである。
【図４】図３の応力印可条件決定処理で決定された応力印可条件を記憶するテーブルの一例を示す図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の処理フローの一例を示すフローチャートである。
【図６】従来の半導体装置の製造方法の処理フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１０  応力印可条件テーブル
【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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