(57)【要約】【課題】ウェーハレベルでのバーンインに際して、不良半導体装置を除外するための不導体層の形成状態が不完全な場合にコンタクトを実施するとプローブカードが使用できなくなる。【解決手段】不良と判定された半導体装置２のパッド電極５に不導体層１０を形成する半導体ウェーハ１において、半導体装置形成領域外に設定した検査パッド搭載領域Ａ１に、パッド電極５上の不導体層１０の形成良否を間接的に検査するための検査パッド１４を形成する。この検査パッド１４上にも同様に不導体層１０を形成し、その形成良否をプローブカードのコンタクト前に検査する。形成不良であればウェーハレベルバーンインには進まず、不導体層１０が確実に形成された場合にのみウェーハレベルバーンインに進んでコンタクトを実施する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハ上の複数の半導体装置に対する電気的特性の検査を行う工程と、
前記電気的特性の検査で不良の半導体装置の検査用電極および半導体装置形成領域外の検査パッドに不導体層を被覆形成する工程と、
前記検査パッド上の不導体層の被覆形成の良否を検査する工程と、
前記不導体層の検査結果が良のときに前記複数の半導体装置に対する一括的なバーンインを行う工程と
を含む半導体装置の検査方法。
【請求項２】
前記不導体層の被覆形成の工程は、光硬化型の絶縁性樹脂を塗布し、かつ光照射によって硬化する請求項１に記載の半導体装置の検査方法。
【請求項３】
前記検査パッド上の不導体層の形成良否の検査工程は、前記検査パッド上の前記不導体層の形状または寸法の測定を通じて行う請求項１または請求項２に記載の半導体装置の検査方法。
【請求項４】
前記検査パッド上の不導体層の形成良否の検査工程は、前記検査パッド上の前記不導体層の硬化強度の測定を通じて行う請求項１または請求項２に記載の半導体装置の検査方法。
【請求項５】
前記検査パッド上の不導体層の形成良否の検査工程は、接続状態で形成された２つ以上の検査パッドにおける不導体層形成の検査パッドと不導体層非形成の検査パッドとの間の電気的特性の測定を通じて行う請求項１または請求項２に記載の半導体装置の検査方法。
【請求項６】
半導体ウェーハ上の複数の半導体装置に対する電気的特性の検査を行う電気的特性検査手段と、
前記電気的特性の検査で不良の半導体装置の検査用電極および半導体装置形成領域外の検査パッドに対して被覆状態で不導体層を形成する不導体層形成手段と、
前記検査パッド上の不導体層の形成の良否を検査する不導体層形成良否検査手段と、
前記不導体層の検査結果が良のときに前記複数の半導体装置に対する一括的なバーンインを行う一括的バーンイン手段と
を備えた半導体装置の検査装置。
【請求項７】
前記不導体層形成良否検査手段は、前記検査パッド上の前記不導体層の形状または寸法を測定する手段と、その測定結果を基準値と比較して良否判定を行う手段とを備えている請求項６に記載の半導体装置の検査装置。
【請求項８】
前記不導体層形成良否検査手段は、前記検査パッド上の前記不導体層の硬化強度を測定する手段と、その測定結果を基準値と比較して良否判定を行う手段とを備えている請求項６に記載の半導体装置の検査装置。
【請求項９】
前記不導体層形成良否検査手段は、接続状態で形成された２つ以上の検査パッドにおける不導体層形成の検査パッドと不導体層非形成の検査パッドとの間の電気的特性を測定する手段と、その測定結果を基準値と比較して良否判定を行う手段とを備えている請求項６に記載の半導体装置の検査装置。
【請求項１０】
検査用電極を有する半導体装置の複数がウェーハ本体に形成され、
前記半導体装置の電気的特性の検査で不良がでたときに、その不良の半導体装置の検査用電極に被覆形成する不導体層の良否を検査するために、同様に不導体層を被覆形成すべき検査パッドが前記ウェーハ本体の半導体装置形成領域外に形成されている一括的バーンイン用の半導体ウェーハ。
【請求項１１】
前記検査パッドが前記半導体装置形成領域外において複数形成されている請求項１０に記載の一括的バーンイン用の半導体ウェーハ。
【請求項１２】
前記検査パッドが前記ウェーハ本体の異なる領域に形成されている請求項１０または請求項１１に記載の一括的バーンイン用の半導体ウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハに形成された複数個の半導体装置に対して一括してバーンインを行う半導体装置の検査方法、検査装置および半導体ウェーハに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本明細書では、ダイシング等によって最終的にウェーハから切り出されるチップについて、ウェーハから切り出される前の状態においても半導体装置と称する。
【０００３】
従来、半導体装置（チップ）を製造する際には、製造初期に発生する不良品をスクリーニングするために、半導体装置を高温、高電圧条件下で動作させる加速試験を行う。これをバーンインと呼んでいる。
【０００４】
近年、半導体集積回路は微細化高集積化が進み、それに伴って初期不良を短時間で検出するバーンイン技術が必要不可欠となってきた。このようなバーンイン技術に、半導体ウェーハ上に形成されている複数の半導体装置をウェーハ状態で一括してバーンインするウェーハレベルバーンインがある。
【０００５】
バーンインの前工程として、ウェーハ検査、すなわち、半導体ウェーハ上の複数の半導体装置に対する電気的特性の検査を行う。このバーンイン前のウェーハ検査で不良判定があったときは、図６に示すように、不良半導体装置２′に対しては、そのパッド電極５に不導体層１０を被覆形成する。具体的には、液状の光硬化型の絶縁性樹脂をパッド電極５に塗布し、図７に示すように、光照射装置１１から光を照射して絶縁性樹脂を硬化させ、不導体層１０を形成する。このように、電気的特性が不良の半導体装置２′において、そのパッド電極５に不導体層１０を被覆形成するのは、後工程の一括的バーンインにおいて、正常な半導体装置２に異常電流が流れるのを回避するためである。
【０００６】
上記の前処理を行った半導体ウェーハ１を図８、図９に示すように、ウェーハトレイ４上に載置し、プローブカード３を用いて一括的バーンイン（ウェーハレベルバーンイン）を行う。半導体ウェーハ１には複数の半導体装置２が搭載され、各半導体装置２にはそれぞれに形成された半導体回路を動作させるための電源端子、入力端子、出力端子などのパッド電極５が配置されている。プローブカード３は、バンプ付きフィルム７と配線基板８とを、両者間に介在の異方性導電ゴムシート９で電気的に接続し、これら３つの部材７〜９を密着して一枚のカードにしたものである。バンプ付きフィルム７は、半導体ウェーハ１上の多数のパッド電極５に対して一括的にコンタクトする多数のプローブ電極（バンプ）６を有している。異方性導電ゴムシート９は、弾性材料で構成され、バンプ６を局在的に備えている。配線基板８は、図示しない測定・検査装置に電気的に接続される。ウェーハトレイ４には、シールリングおよび真空バルブ（図示せず）が取り付け可能である。
【０００７】
半導体ウェーハ１をウェーハトレイ４上に載置し、プローブカード３に対して適切な位置にくるようにウェーハトレイ４を高精度にアライメントする。次いで、真空引きを行ってプローブカード３を半導体ウェーハ１に密着させ、半導体ウェーハ１上のパッド電極５に対してプローブカード３のバンプ６をコンタクトする。ただし、前工程で不良判定された半導体装置２′のパッド電極５は不導体層１０が被覆形成されているので、バンプ６とは電気的な接続は生じない。真空引きによる減圧のため、各バンプ６がほぼ均等な力をもってパッド電極５を押圧する。半導体ウェーハ１の全面に形成された数千から数万個以上にも及ぶ多数のパッド電極５に対し、プローブカード３の各バンプ６が同時にしかも確実にコンタクトする。
【０００８】
次いで、密着されたウェーハトレイ４、半導体ウェーハ１およびプローブカード３をバーンインボードに設置し、加熱する。バーンイン装置からの電気信号および電源電圧がプローブカード３のバンプ６を介して、半導体ウェーハ１の各半導体装置２のパッド電極５（入力端子および電源端子）に供給され、対応するパッド電極５（出力端子）から出力信号が取り出されて測定・検査されることにより、パッド電極５，５間の半導体回路が正常か否か検査される。
【０００９】
検査が終了すると、減圧を行ってウェーハトレイ４とプローブカード３を分離し、半導体ウェーハ１を取り出す。
【００１０】
次に、不良半導体装置２′のパッド電極５に不導体層１０を被覆形成する理由を詳しく説明する。
【００１１】
ウェーハレベルバーンインを行う場合、同一ウェーハ上の複数の半導体装置に対して同時に電源や信号を印加し動作させる必要がある。電源や信号を各々の半導体装置に対し独立に供給するとなると、何千何万もの配線をウェーハ上から引き回す必要があり、コスト的な点から現実的でない。そこで、できるだけ多くの電極を共通化する。しかし、配線を共通化すると、共通配線された半導体装置の１つに異常電流が流れた場合に、他の半導体装置にもその影響が及び、正常なバーンインを実施することが困難となる。これを解消するために、異常な半導体装置を共通配線から電気的に切り放す必要がある。これが不導体層１０の役割である。
【００１２】
バーンインを行う前に、各半導体装置の電気的特性の検査を行い、その検査により不良品と判断された半導体装置のパッド電極５に光硬化型の絶縁性樹脂を塗布し、硬化させて、パッド電極５上に不導体層１０を形成する。不導体層１０で被覆されたパッド電極５はバンプ６には電気的に非接続であるので、不良の半導体装置には電流が流れない。その結果、全ての良品の半導体装置に対して一括してバーンインを行うことができる（特許文献１参照）。
【００１３】
【特許文献】
特開平７―１６９８０６号公報（第３−４頁、第１−３図）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の半導体装置の検査方法には、以下のような問題がある。
【００１５】
前工程の電気的特性検査が不良の半導体装置２′のパッド電極５の上に不導体層１０を形成する場合、光硬化型の絶縁性樹脂をパッド電極５に塗布し、光照射装置１１から光を照射して硬化しているが（図７参照）、照射量不足、ランプ切れ等の照射ミス、照射忘れなどのために硬化が適正に行えない場合が生じる。このような場合、パッド電極５上の不導体層１０は絶縁性樹脂が液状のままであり、これにコンタクトされたバンプ６に液状の絶縁性樹脂が付着することになる。液状の絶縁性樹脂が付着したプローブカード３は使用が不可能になってしまうという問題がある。図１０に、プローブカード３側に液状の絶縁性樹脂１０′が付着した状態を示す。
【００１６】
本発明は、このような事情に鑑みて創作したものであり、プローブカード等への液状の絶縁性樹脂の付着等の不具合の発生を確実に防止し、ウェーハレベルバーンインを良好に実施できる技術を提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は次のような手段を講じる。
【００１８】
本発明による半導体装置の検査方法は、次のように行う。半導体ウェーハには複数の半導体装置が形成されている。その半導体ウェーハにおいて、あらかじめ、その半導体装置形成領域外に検査パッドを形成しておく。一括的バーンインの前工程として、半導体ウェーハ上の複数の半導体装置に対する電気的特性の検査を行う。この電気的特性の検査で不良がなければ、一括的バーンインの工程に進むが、不良な半導体装置が１つでもあれば、その不良の半導体装置について、その検査用電極（パッド電極など）に不導体層を形成する。不導体層を形成するのは、後工程の一括的バーンインにおいて、電気的特性不良の半導体装置にプローブ接触すると、異常が発生し、一括的バーンインが非正常となるおそれがあるが、これを避けるためである。電気的特性不良の半導体装置が複数あるときは、各半導体装置において、検査用電極上の不導体層形成を行う。この電気的特性不良の半導体装置の検査用電極に不導体層を形成するときに、併せて、半導体装置形成領域外の検査パッドにも不導体層を形成する。検査パッドに不導体層を形成するのは、この検査パッド上の不導体層の形成の良否を検査することを通じて、検査用電極上の不導体層の形成の良否を間接的に判定するためである。すなわち、検査用電極および検査パッドへの不導体層の形成に続いて、検査パッド上の不導体層の形成の良否を検査する。ここでは、この検査パッド上の不導体層の良否検査の態様はどのようなものでもよいとする。検査パッド上の不導体層の検査結果が良のときは、複数の半導体装置に対する一括的なバーンインへと進む。
【００１９】
以上を要するに、本発明による半導体装置の検査方法は、半導体ウェーハ上の複数の半導体装置に対する電気的特性の検査を行う工程と、前記電気的特性の検査で不良の半導体装置の検査用電極および半導体装置形成領域外の検査パッドに不導体層を形成する工程と、前記検査パッド上の不導体層の形成の良否を検査する工程と、前記不導体層の検査結果が良のときに前記複数の半導体装置に対する一括的なバーンインを行う工程とを含むものである。
【００２０】
上記の検査方法は、半導体装置の検査装置として、次のように展開可能である。すなわち、半導体ウェーハ上の複数の半導体装置に対する電気的特性の検査を行う電気的特性検査手段と、前記電気的特性の検査で不良の半導体装置の検査用電極および半導体装置形成領域外の検査パッドに対して被覆状態で不導体層を形成する不導体層形成手段と、前記検査パッド上の不導体層の形成の良否を検査する不導体層形成良否検査手段と、前記不導体層の検査結果が良のときに前記複数の半導体装置に対する一括的なバーンインを行う一括的バーンイン手段とを備えた構成である。
【００２１】
検査パッド上の不導体層の良否検査で不良がでたときは、そのまま一括的バーンインへ進むと、プローブカード等への液状の絶縁性樹脂の付着等の不具合が発生するおそれがある。したがって、不良のときは、一括的バーンインへの移行はしない。検査パッド上の不導体層の形成が良好のときに一括的バーンインへ進む。この場合は、プローブカード等への液状の絶縁性樹脂の付着等の不具合は発生せず、ウェーハレベルバーンインを良好に実施することができる。
【００２２】
上記において、検査パッド上の不導体層の形成良否の検査工程については、次のようないくつかの好ましい態様がある。
【００２３】
１つは、検査パッド上の不導体層の形状または寸法を測定することである。この場合、カメラを用いて、検査パッド上の不導体層を撮像し、形状認識や寸法認識を行い、比較基準の形状や寸法と比較を行って、良否判定する。形状認識のみでもよいし、寸法認識のみでもよいが、形状および寸法の双方の認識を行えば、判定の精度がより高くなる。
【００２４】
もう１つは、検査パッド上の不導体層の硬化強度を測定することである。この場合、硬化強度測定装置を用いる。検査パッド上の不導体層に測定針を接触させて硬化強度を測定し、比較基準の硬化強度と比較を行って、良否判定する。
【００２５】
別の１つは、検査パッドとして接続状態の２つ以上の検査パッドを形成しておき、一方の検査パッドには不導体層を形成し、他方の検査パッドには不導体層は形成しないでおき、不導体層形成の検査パッドと不導体層非形成の検査パッドとの間の電気的特性の測定を通じて良否判定を行うものである。この場合、電気特性測定装置を用い、電気特性測定針を不導体層形成の検査パッドと不導体層非形成の検査パッドとに接触させ、導通の有無を判定する。
【００２６】
半導体装置の検査装置の場合、上記の不導体層形成良否検査手段の好ましい態様は次のとおりである。
【００２７】
１つは、検査パッド上の不導体層の形状または寸法を測定する手段と、その測定結果を基準値と比較して良否判定を行う手段とを備えたものである。
【００２８】
もう１つは、検査パッド上の不導体層の硬化強度を測定する手段と、その測定結果を基準値と比較して良否判定を行う手段とを備えたものである。
【００２９】
別の１つは、接続状態で形成された２つ以上の検査パッドにおける不導体層形成の検査パッドと不導体層非形成の検査パッドとの間の電気的特性を測定する手段と、その測定結果を基準値と比較して良否判定を行う手段とを備えたものである。
【００３０】
また、本発明による一括的バーンイン用の半導体ウェーハは、検査用電極を有する半導体装置の複数がウェーハ本体に形成され、検査パッドが前記ウェーハ本体の半導体装置形成領域外に形成されたものである。ここで、前記検査パッドは、前記半導体装置の電気的特性の検査で不良がでたときに、その不良の半導体装置の検査用電極に不導体層を被覆形成し、その被覆形成した不導体層の良否を検査するためのものである。検査用電極に不導体層を被覆形成するのと同様に、検査パッドに不導体層を被覆形成するのであるが、その検査パッドが前記ウェーハ本体の半導体装置形成領域外に形成されているのである。
【００３１】
上記において、前記半導体装置形成領域外における検査パッドの個数については、単数でもよいし、複数でもよい。複数の場合は、一方に不導体層を形成し他方には形成しない電気的特性の検査を適用できるほか、複数箇所での検査を総合したより高精度な判定が可能となる。
【００３２】
また、上記において、前記ウェーハ本体の異なる領域にそれぞれ検査パッドを形成するのもよい。これも複数箇所での総合的な判定に有用であり、また、互いに異なる態様の検査にも有利となる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかわる半導体装置の検査方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における８インチシリコンウェーハ等の半導体ウェーハ１の概略構成を示す。図１では、検査パッドも模式的に示す。半導体ウェーハおよびプローブカードの具体的構成は、図８〜図１０の場合と同様であるので、説明を省略する。
【００３５】
半導体ウェーハ１は、そのウェーハ本体に複数の半導体装置（チップ）２を搭載しており、個々の半導体装置２には検査用電極としてのパッド電極５が設けられている。従来技術と相違するのは、半導体装置形成領域外つまり半導体装置２が形成されていないウェーハ周縁部分に検査パッド搭載領域Ａ１が設けられ、そこに検査パッド１４が形成されている点である。この検査パッド１４は、不良の半導体装置２′における検査パッド５上に形成された不導体層１０の形成状態を検査するためのものである。検査パッド搭載領域Ａ１には、検査パッド１４が少なくとも１つ形成されている。
【００３６】
ウェーハレベルバーンイン前に、各半導体装置２の電気的特性の検査を行い、不良と判断された半導体装置２のパッド電極５に光硬化型の絶縁性樹脂を塗布する。併せて、検査パッド搭載領域Ａ１の検査パッド１４にも光硬化型の絶縁性樹脂を塗布する。そして、光照射装置１１からの光照射によりに塗布された全ての光硬化型の絶縁性樹脂を硬化させて不導体層１０を形成する。
【００３７】
次いで、不導体層１０の形成が良好であるかを判定するため、図２に示すように、形状認識カメラ１２を用いて検査パッド１４上の不導体層１０の形成状態を測定する。そして、あらかじめ計測していた比較基準の形状寸法と比較し、良好に形成できていると判断した場合のみ、プローブカード３とのコンタクトを実施し、以後のウェーハレベルバーンイン検査を行う。
【００３８】
不導体層１０の別の検査方法として、図３に示すように、硬化強度測定装置１３を用いて、その硬化強度測定針を検査パッド１４上の不導体層１０の表面に接触させ、不導体層１０の硬化強度を測定する。そして、あらかじめ計測していた比較基準の硬化強度と比較し、良好に硬化できている状態と判断された場合のみ、プローブカード３とのコンタクトを実施し、以後のウェーハレベルバーンイン検査を行う。
【００３９】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における半導体ウェーハの概略構成を示す。
【００４０】
半導体ウェーハ１の周縁の検査パッド搭載領域Ａ２に、２つの検査パッド１５，１５が互いに接続された状態で形成されている。一方の検査パッド１５には不導体層１０が形成されるが、もう一方の検査パッド１５には不導体層１０は形成されない。
【００４１】
ウェーハレベルバーンイン前に、各半導体装置２の電気的特性の検査を行い、不良と判断された半導体装置２′のパッド電極５に光硬化型の絶縁性樹脂を塗布する。併せて、検査パッド搭載領域Ａ２の一方の検査パッド１５にも光硬化型の絶縁性樹脂を塗布する。そして、光照射装置１１からの光照射によりに塗布された全ての光硬化型の絶縁性樹脂を硬化させて不導体層１０を形成する。
【００４２】
次いで、不導体層１０の形成が良好であるかを判定するため、図５に示すように、電気特性測定装置１６を用いて、不導体層１０を形成している検査パッド１５の表面と、不導体層１０を形成していない検査パッド１５の表面とに、それぞれ電気特性測定針を接触させ、電気特性（例えば、導通特性）を測定する。そして、導通できないと判断された場合のみ、プローブカード３とのコンタクトを実施し、以後のウェーハレベルバーンイン検査を行う。
【００４３】
なお、図１での検査パッド１４、図４の一対の検査パッド１５，１５はそれぞれ１箇所にしか形成しなかったが、これに代えて、複数箇所に形成し、それら複数箇所での判定の相互で良否判定を行うのでもよい。また、図１の検査パッド１４と図４の検査パッド１５，１５の双方を半導体ウェーハ１の空き領域に形成してもよい。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、不導体層が確実に形成できているかを判定する検査パッドを設けることで、検査用電極上の不導体層の形成良否を間接的に検査でき、プローブカード等への液状の絶縁性樹脂の付着等の不具合の発生を回避しつつ、ウェーハレベルバーンインを良好に実施することができる。検査パッドは半導体装置搭載領域外に設けられるので、半導体ウェーハの面積増は抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体ウェーハの概略構成（要部拡大を含む）を示す平面図
【図２】実施の形態１の集積回路装置の設計方法における不導体層の検査方法を示す側面図
【図３】実施の形態１の集積回路装置の設計方法における別の不導体層の検査方法を示す側面図
【図４】本発明の実施の形態２における半導体ウェーハの概略構成（要部拡大を含む）を示す平面図
【図５】実施の形態２の集積回路装置の設計方法における不導体層の検査方法を示す側面図
【図６】ウェーハ検査の結果を示す平面図
【図７】不良半導体装置のパッド電極上に形成した光硬化型の絶縁性樹脂を硬化する様子を示す側面図
【図８】ウェーハレベルバーンインにおいて、半導体ウェーハをプローブカードとウェーハトレイとの間に配置した状態を示す斜視図
【図９】ウェーハレベルバーンインの様子を示す断面図
【図１０】プローブカード側に液状の絶縁性樹脂が付着した状態を示す断面図
【符号の説明】
１  半導体ウェーハ
２  半導体装置
２′  不良半導体装置
３  プローブカード
４  ウェーハトレイ
５  パッド電極
６  バンプ
７  バンプ付きフィルム
８  配線基板
９  異方性導電ゴムシート
１０  不導体層
１０′  液状の絶縁性樹脂
１１  光照射装置
１２  形状認識カメラ
１３  硬化強度測定装置
１４，１５  検査パッド
１６  電気特性測定装置
Ａ１，Ａ２  検査パッド搭載領域
【図１】
2005005343.tif 000003
【図２】
2005005343.tif 000004
【図３】
2005005343.tif 000005
【図４】
2005005343.tif 000006
【図５】
2005005343.tif 000007
【図６】
2005005343.tif 000008
【図７】
2005005343.tif 000009
【図８】
2005005343.tif 000010
【図９】
2005005343.tif 000011
【図１０】
2005005343.tif 000012