(57)【要約】【課題】従来に比べて高精度でかつ低コストにて半導体チップの検査を行うことができる、半導体テスト装置及びテスト方法を提供する。【解決手段】半導体ウエハにおける欠陥情報を取得し、その欠陥位置に対応した、半導体チップにおける検査位置を加熱部１４０によって局所的に加熱し、テスト回路部１３０において、この加熱動作中における半導体チップの電気特性の変化量又は変化率と基準値との比較により半導体チップの良否判定を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハから切り出される半導体チップの電気特性の良否テストを行う半導体テスト装置であって、
上記半導体チップを載置する電極、及び上記電極に載置した状態の半導体チップにおける検査位置の位置決めを行うステージ駆動機構を有するステージと、
上記電極に載置した半導体チップに対して電気的に導通するプローブと、
上記半導体チップ、上記電極、及び上記プローブの間を流れる電流にて上記半導体チップの良否テストを行うテスト回路部と、
上記電極に載置した半導体チップの局所加熱を行うヒーター、及び、当該半導体チップの厚み方向に上記ヒーターを移動させるヒーター駆動機構を有する加熱部と、
上記ステージ、上記テスト回路部、及び上記加熱部の動作制御を行う制御部と、を備え、
上記制御部は、上記半導体ウエハの欠陥位置に対応した、上記半導体チップにおける検査位置と上記加熱部とを上記ステージ駆動機構によって位置決めさせる位置決め部と、
上記検査位置において、上記半導体チップに対して遠位の遠位位置、及び近位の近位位置へ上記ヒーター駆動機構によって上記ヒーターを移動させ、かつ良否テストを上記テスト回路部に実行させるテスト実施部と、を有する、
ことを特徴とする半導体テスト装置。
【請求項２】
半導体ウエハから切り出される半導体チップの電気特性の良否テストを行う半導体テスト装置であって、
上記半導体チップを載置する透光性電極、及び上記透光性電極に載置した状態の半導体チップにおける検査位置の位置決めを行うステージ駆動機構を有する透光性ステージと、
上記透光性電極に載置した半導体チップに対して電気的に導通するプローブと、
上記半導体チップ、上記透光性電極、及び上記プローブの間を流れる電流にて上記半導体チップの良否テストを行うテスト回路部と、
上記透光性電極に載置した半導体チップの局所加熱を行うレーザー光を上記半導体チップへ照射するレーザー部と、
上記透光性ステージ、上記テスト回路部、及び上記レーザー部の動作制御を行う制御部と、を備え、
上記制御部は、上記半導体ウエハの欠陥位置に対応した、上記半導体チップにおける検査位置と上記レーザー部とを上記ステージ駆動機構によって位置決めさせる位置決め部と、
上記検査位置における上記良否テストが良である状態では、さらに上記レーザー部に対してレーザー光を照射させ、かつ照射状態における良否テストを上記テスト回路部に実行させるテスト実施部と、を有する、
ことを特徴とする半導体テスト装置。
【請求項３】
半導体ウエハから切り出される半導体チップの電気特性の良否テストを、半導体テスト装置にて実行するときの半導体テスト方法であって、
上記半導体テスト装置は、
電極及びプローブを有し、上記半導体チップ、上記電極、及び上記プローブの間を流れる電流にて上記半導体チップの良否テストを行うテスト回路部と、
上記半導体チップの局所加熱を行う加熱部と、を備え、
当該半導体テスト方法は、
上記半導体ウエハにおける欠陥情報を取得した後、その欠陥位置に対応した、上記半導体チップにおける検査位置を上記加熱部によって局所的に加熱し、上記テスト回路部において、この加熱動作中における上記半導体チップの電気特性の変化量又は変化率を求め、求めた変化量又は変化率と閾値との比較により半導体チップの良否判定を行う、
ことを特徴とする半導体テスト方法。
【請求項４】
上記電気特性はリーク電流である、請求項３に記載の半導体テスト方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップを検査する半導体テスト装置、及び半導体テスト方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップの検査では、半導体チップ上の各電極にプローブを接触させて閉回路を形成し半導体チップの電気特性を測定して、得られた測定値と予め決定した閾値とを比較して良否判定を行っている。ここで半導体チップとは、半導体ウエハをダイシングして得られた個片に相当する。
従来の半導体検査装置には、温度制御器を設け、ペルチェ素子を介して複数のプローブにおける温度が他のプローブよりも高くなるようにして半導体チップの局所的な加熱を行うように構成したものがある。この半導体検査装置では、加熱前後で測定した各電気特性を比較することで、半導体チップの不良が検出される（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８１４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示される半導体検査装置では、半導体チップの局所加熱がペルチェ素子を介したプローブを利用しているため、不良検出における位置分解能は、プローブの本数に制限される。即ち、プローブが接触しない領域を局所加熱することは不可能である。したがって、不良チップを高精度に検出することは困難であり、その後の組立て工程において不具合が顕在化し、製造コストが増大するという問題がある。
また、温度変化を加えるプローブが複数存在し、１つの半導体チップに対してプローブの温度を変化させながら測定する方法を採ることで、検査に過大な時間が必要となり、検査コストが増大するという問題もある。
【０００５】
本発明は、上述したような問題を解決するためになされたものであり、従来に比べて高精度でかつ低コストにて半導体チップの検査を行うことができる、半導体テスト装置及び半導体テスト方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の一態様における半導体テスト装置は、半導体ウエハから切り出される半導体チップの電気特性の良否テストを行う半導体テスト装置であって、上記半導体チップを載置する電極、及び上記電極に載置した状態の半導体チップにおける検査位置の位置決めを行うステージ駆動機構を有するステージと、上記電極に載置した半導体チップに対して電気的に導通するプローブと、上記半導体チップ、上記電極、及び上記プローブの間を流れる電流にて上記半導体チップの良否テストを行うテスト回路部と、上記電極に載置した半導体チップの局所加熱を行うヒーター、及び、当該半導体チップの厚み方向に上記ヒーターを移動させるヒーター駆動機構を有する加熱部と、上記ステージ、上記テスト回路部、及び上記加熱部の動作制御を行う制御部と、を備え、上記制御部は、上記半導体ウエハの欠陥位置に対応した、上記半導体チップにおける検査位置と上記加熱部とを上記ステージ駆動機構によって位置決めさせる位置決め部と、上記検査位置において、上記半導体チップに対して遠位の遠位位置、及び近位の近位位置へ上記ヒーター駆動機構によって上記ヒーターを移動させ、かつ良否テストを上記テスト回路部に実行させるテスト実施部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様における半導体テスト装置によれば、プローブとは別個に加熱部を設置しており、半導体チップにおける局所加熱位置は、プローブの存在する領域に限定されない。よって、加熱できない領域は従来に比べて減少し、高精度にて不良チップの検出が可能になる。さらに、半導体ウエハにおける欠陥情報を取得し、欠陥位置に対応した、半導体チップにおける検査位置と加熱部とを位置決めし、かつこの検査位置にてヒーターを厚み方向に移動させる制御部を有する。よって、半導体チップに平行な方向に局所加熱位置を変更することなく、半導体チップの良否テストを実行することができ、テストに要する時間及びコストを従来に比べて低減することができる。
このように一態様における半導体テスト装置によれば、従来に比べて高精度でかつ低コストにて半導体チップの検査を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１による半導体テスト装置の概略構成を示す図である。
【図２Ａ】図１に示すヒーターを示す断面図である。
【図２Ｂ】図１に示すヒーターの配置位置を説明するための図である。
【図３Ａ】図１に示すヒーターを半導体チップ側から見た上面図である。
【図３Ｂ】図１に示すヒーターの変形例を示す図であり当該ヒーターを半導体チップ側から見た上面図である。
【図４】図１に示す半導体テスト装置に供給される半導体ウエハにおける欠陥情報と半導体チップにおける欠陥情報との対応を説明するための模式図である。
【図５】図１に示す半導体テスト装置にて実行される半導体テスト方法における工程を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態２による半導体テスト装置の概略構成を示す図である。
【図７】図６に示すヒーターを示す断面図である。
【図８】図６に示す半導体テスト装置にて実行される半導体テスト方法における工程を示すフローチャートである。
【図９】実施の形態３による半導体テスト装置の概略構成を示す図である。
【図１０】図９に示す半導体テスト装置にて実行される半導体テスト方法における工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施形態である半導体テスト装置、及びこの半導体テスト装置にて実行される半導体テスト方法について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。また、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け当業者の理解を容易にするため、既によく知られた事項の詳細説明及び実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。また、以下の説明及び添付図面の内容は、特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１０】
まず半導体チップに関して一般的な説明を行う。
ＭＯＳＦＥＴ、ダイオード、あるいはＩＧＢＴ等のような半導体チップは、シリコンあるいは炭化ケイ素等から成る半導体ウエハに、不純物の添加、熱処理、パターン形成、電極の成膜等を組み合わせて三次元構造を形成することにより製造される。半導体チップは、このように製造された半導体ウエハをダイシングして得られた個片に相当し、テスト工程にて、伝達特性、出力特性、耐圧特性等の様々な電気特性が検査され、検査結果が規定条件を満たすものが良品として判別される。特に、上述の個片毎のテスト、つまり半導体チップのテストにおいては、半導体チップとの電気的導通を得るための複数のプローブを半導体チップに接触させることにより閉回路を形成し、得られた電気特性と予め設定した閾値との比較によって、半導体チップの良否判定を行っている。このとき、基板欠陥あるいはパターン欠陥等の種々の欠陥が半導体チップに内在する場合には、上記電気特性は、良品条件を満たさず、不良チップと判定される。一般的に、半導体チップのテストに要求される技術は、不良ではないチップを良品と判定すること、良品を不良と判定する誤判定が無いこと、及び、テスト時に半導体チップへ印加する電圧もしくは電流によって良品チップを破壊させないこと、である。さらにまた、テストに要する時間の短縮化も要求される。
【００１１】
実施の形態１．
図１には、テスト対象物の半導体チップ５がショットキーバリアダイオードである場合における、実施の形態１の半導体テスト装置１０１の概略構成が示されている。尚、半導体チップ５の大きさは、一例として６ｍｍ×６ｍｍである。
この半導体テスト装置１０１は、基本的構成部分として、ステージ１１０と、プローブ１２０と、テスト回路部１３０と、加熱部１４０と、制御部１５０とを有し、半導体チップ５の電気特性の良否テストを行う。これらの構成部分について、以下に順次説明していく。
【００１２】
ステージ１１０は、半導体チップ５を載置するアルミニウム等の金属製のカソード用電極１１１、及びこの電極１１１に載置した半導体チップ５における検査位置６の位置決めを行うステージ駆動機構１１２を有する。ステージ駆動機構１１２は、電極１１１に載置した半導体チップ５を、下記のプローブ治具１２３の直下まで移動可能とする。
【００１３】
プローブ１２０は、電極１１１に載置した状態の半導体チップ５に対して電気的導通を図る接触子であり、電極１１１に接触するカソード用プローブ１２１、半導体チップ５に接触するアノード用プローブ１２２、及びプローブ治具１２３を有する。ここでプローブ治具１２３は、カソード用プローブ１２１及びアノード用プローブ１２２を取り付け可能であり、治具駆動機構１２４によって半導体チップ５の厚み方向５ａに移動可能である。
【００１４】
テスト回路部１３０は、カソード用プローブ１２１、電極１１１、及びアノード用プローブ１２２と電気的に接続される。治具駆動機構１２４によってプローブ治具１２３が下降しアノード用プローブ１２２が、カソード用の電極１１１に載置された半導体チップ５に接触することで、カソード用プローブ１２１、電極１１１、半導体チップ５、アノード用プローブ１２２を介して閉回路が形成される。テスト回路部１３０は、この閉回路を流れる電流にて半導体チップ５の良否テストを行う装置である。ここでアノード用プローブ１２２は、１本以上であればよく、本実施の形態１では例えば９本である。
【００１５】
加熱部１４０は、ヒーター１４１、及び、厚み方向５ａにヒーター１４１を移動させるヒーター駆動機構１４２を有し、電極１１１に載置した半導体チップ５の局所加熱を行う装置である。ここでヒーター駆動機構１４２は、図２Ｂに示すように、厚み方向５ａにおいて、半導体チップ５に近位の近位位置１４５ａ及び遠位の遠位位置１４５ｂにヒーター１４１を移動し配置する。近位位置１４５ａは、ヒーター１４１が半導体チップ５に接近又は接触した位置であり、遠位位置１４５ｂは近位位置１４５ａよりも半導体チップ５から離れた位置に相当する。尚、図２Ｂでは、近位位置１４５ａは、ヒーター１４１が半導体チップ５に接触した位置として図示している。
【００１６】
ヒーター１４１は以下の構成を有する。
即ちヒーター１４１は、図２Ａに示すように、ニクロム線で構成された発熱体１４１１と、主に酸化マグネシウム製で発熱体１４１１を埋設した絶縁物１４１２と、防湿性を有するガラス製のシール材１４１３と、主にＳｉＯ２及びＳｉＣ製の断熱材１４１４と、半導体チップ５に接近又は接触可能であり半導体チップ５の短手方向の寸法よりも小さい加熱部材１４１５と、半導体チップ５に対して加熱部材１４１５を弾性的に付勢するスプリング１４１６と、発熱体１４１１へ通電するリード線１４１７と、ヒーター駆動機構１４２によって厚み方向５ａに移動可能なケーシング１４１８と、を有する。
本実施形態１では、図示するように、断熱材１４１４は円筒形状であり凹部１４１４ａを有し、この凹部１４１４ａには、絶縁物１４１２が高密度に圧縮されて封入され、シール材１４１３で封印されている。よって発熱体１４１１の劣化が防止される。また、断熱材１４１４において、凹部１４１４ａから断熱材１４１４の先端まで、断熱材１４１４内をその軸方向に沿って加熱部材１４１５が延在している。加熱部材１４１５は、金属等の熱伝導性の高い材料で作製され、断熱材１４１４に設けた空隙に圧着されている。このような断熱材１４１４は、ケーシング１４１８における凹部内に嵌合され、スプリング１４１６によって付勢されてケーシング１４１８と同軸上を厚み方向５ａに摺動可能である。
ケーシング１４１８は、駆動装置の一例に相当する、例えばステッピングモータを含む構成によって厚み方向５ａに沿って移動され、また移動が制御される。
【００１７】
尚、本実施形態１では一例として、断熱材１４１４の外径Ｌ１を１ｍｍ、断熱材１４１４の内径、つまり凹部１４１４ａの内径Ｌ２を０．７ｍｍ、加熱部材１４１５の直径Ｌ３を１５０μｍ、加熱部材１４１５の高さＨ１を３ｍｍとした。また、半導体チップ５に対して傷等の発生を抑制するため、断熱材１４１４の先端部は、曲率が４ｍｍ程度の曲面形状とした。
【００１８】
尚、発熱体１４１１を発熱させるための信号入力回路と、半導体チップ５をテストするためのテスト回路部１３０とは、電気的に絶縁されている。
また、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、加熱部材１４１５の形状は、本実施形態１における円柱状に限定するものではなく、例えば多角柱状等でもよく、加工費用の少ない形状のものを使用することができる。
【００１９】
制御部１５０は、ステージ１１０、テスト回路部１３０、及び加熱部１４０の動作制御を行い、機能的構成部分として位置決め部１５１及びテスト実施部１５２を有し、さらに記憶部１５３を有している。
【００２０】
本実施形態１では、制御部１５０にはウエハ検査装置２１０が接続されている。ウエハ検査装置２１０は、図４に示すように、半導体チップ５を形成する前の半導体ウエハ５０における少なくとも欠陥情報、つまり欠陥の有無、欠陥の種類、及び欠陥の位置に関する情報を検出する。そしてウエハ検査装置２１０は、欠陥情報を制御部１５０へ送出し、欠陥情報は、記憶部１５３に格納される。
【００２１】
また、位置決め部１５１は、ステージ１１０におけるステージ駆動機構１１２の動作制御を行う部分であり、半導体ウエハ５０の欠陥位置に対応した、半導体チップ５における検査位置６と、加熱部１４０のヒーター１４１とが対応するように、ステージ駆動機構１１２の動作制御を行い、半導体チップ５の位置決めを行う。
【００２２】
テスト実施部１５２は、検査位置６において、半導体チップ５に対する近位位置１４５ａ及び遠位位置１４５ｂへ、ヒーター駆動機構１４２によって、ヒーター１４１を移動させ、かつ、遠位位置１４５ｂにおいて半導体チップ５の良否テストが良である状態では、さらに近位位置１４５ａにおける良否テストをテスト回路部１３０に実行させる。
【００２３】
このような制御部１５０は、実際にはコンピュータを用いて実現され、位置決め部１５１及びテスト実施部１５２は、それぞれの機能に対応するソフトウェアと、これを実行するためのＣＰＵ（中央演算処理装置）及び記憶部１５３等のハードウェアから構成されている。尚、上記コンピュータは、実際には当該半導体テスト装置１０１に組み込まれたマイクロコンピュータに相当するのが好ましいが、スタンドアロン型のパーソナルコンピュータを用いることもできる。
【００２４】
以上のように構成される半導体テスト装置１０１における動作、つまり半導体テスト方法について、さらに図５を参照して以下に説明する。尚、当該半導体テスト方法は、制御部１５０にて動作制御されて実行される。
ステップ１（Ｓ１）では、制御部１５０は、まずウエハ検査装置２１０から、半導体ウエハ５０における少なくとも欠陥情報、つまり欠陥の有無、欠陥の種類、及び欠陥の位置に関する情報を取得し、記憶部１５３に格納する。よって、半導体チップ５のテスト時には、当該半導体チップ５の電気特性を変化させる要因となる欠陥の有無、及び欠陥の位置情報が識別できる状態になっている。
【００２５】
次に、ステップ２（Ｓ２）では、半導体チップ５が電極１１１に載置される際、制御部１５０、特に位置決め部１５１は、上記欠陥情報を基に、カソード用電極１１１における半導体チップ５の載置位置を決定する。即ち、半導体チップ５における欠陥存在領域がヒーター１４１の直上となるように、ステージ駆動機構１１２の位置制御によりステージ１１０が移動して半導体チップ５の位置決めがなされる。尚、ステージ駆動機構１１２は、サーボモータあるいはステッピングモータ等を有しており、上記位置決めは、このようなモータの制御で行われ、数μｍ程度の位置決め精度で行われる。しかしながらこの位置決め精度は数μｍ程度に限定されず、ヒーター１４１における断熱材１４１４の径よりも小さければよい。断熱材１４１４の径と位置決め精度との関係をこのように設定することで、半導体チップ５の全範囲に対して局所加熱を実現することができ、よって不良チップを高精度にて検出可能である。
【００２６】
次のステップ３（Ｓ３）では、制御部１５０は、プローブ１２０の治具駆動機構１２４の動作制御を行い、半導体チップ５において電気特性をテストする検査位置６に位置するアノード用プローブ１２２を、半導体チップ５に接触するまで、厚み方向５ａにアノード用プローブ１２２を移動させる。
【００２７】
次のステップ４（Ｓ４）では、テスト回路部１３０によってカソード用の電極１１１に予め決定された電圧が印加され、半導体チップ５に僅かに電流が流れる。この電流は、リーク電流と呼ばれる。この時点で、当該半導体チップ５は、リーク電流値を基にその良否が一次判定される。即ち、設定した、基準値としての閾値以上のリーク電流が流れた場合には、ステップ７（Ｓ７）にて、当該半導体チップ５は不良と判定される。一方、リーク電流値が閾値未満であった場合には、さらに以下のステップ５、６（Ｓ５、Ｓ６）へ移行する。尚、これらの判定は制御部１５０のテスト実施部１５２によって行われる。
【００２８】
ステップ５、６を説明するにあたり、まず予備知識について説明を行う。
ダイオード、ＭＯＳＦＥＴ、あるいはＩＧＢＴ等のいわゆるパワー半導体では、電極が半導体チップの表面及び裏面の全体にわたって形成されており、半導体チップにおけるリーク電流の分流の程度を検出することはできない。即ち、チップ面内のある特定の領域を集中してリーク電流が流れる場合と、チップ面内を均一にリーク電流が流れる場合とにおいて、上記閾値未満の値にて同一量のリーク電流が流れている場合には、一次判定は良品との判定であり、その結果に変わりはない。
しかしながら実際には、組立工程において、リーク電流がチップ面内においてある特定の領域を集中して流れる半導体チップは、リーク電流がチップ面内を均一に流れる半導体チップと比較して、不具合が顕在化してしまう。また、半導体チップ内でリーク電流が集中して流れる領域には、実際に種々の欠陥が存在する。但し、たとえ欠陥が存在したとしてもリーク電流が集中しない程度である場合には、当該半導体チップは何ら問題なく、良品である。
そこで、欠陥が存在する領域、つまりリーク電流が集中して流れる領域、を局所的に加熱することにより、加熱前後におけるリーク電流の変化を促進して有意差を生じさせる。
【００２９】
即ち、ステップ５では、一次判定により良品と判定された場合には、制御部１５０のテスト実施部１５２は、ヒーター駆動機構１４２を制御して、ヒーター１４１を電極１１１側から半導体チップ５に向かって、つまり遠位位置１４５ｂから近位位置１４５ａへヒーター１４１を移動させる。この状態で半導体チップ５に規定の電圧を印加すると、半導体チップ５の加熱された領域におけるキャリアの熱運動量が変化例えば増加しているため、リーク電流は、変化例えば増加する。加熱度合いを変化させる前後にてリーク電流の例えば増加量又は増加率を求める。このような増加量又は増加率は、チップ面内のある特定の領域を集中してリーク電流が流れる場合と、チップ面内を均一にリーク電流が流れる場合とで異なる。
【００３０】
そこで、リーク電流の増加量又は増加率に対して閾値を設定しておくことで、次のステップ６において、テスト実施部１５２は、リーク電流の増加量又は増加率が閾値よりも大きいか否かを判断する。大きい場合には、不良と判断し、閾値以下であれば、ステップ８（Ｓ８）にて半導体チップ５を良品と判断する。
このように半導体チップ５の高精度な良否判定が可能となる。
【００３１】
ここで、ヒーター１４１の温度、及びヒーター１４１と半導体チップ５との距離は、実験等によって求める。例えば、ヒーター１４１の温度は周囲温度に対して約＋２０℃〜＋１７５℃の範囲において、また、ヒーター１４１と半導体チップ５との距離は１００μｍ以下の範囲において、被測定チップのデバイス特性によって条件出しがなされる。但し、ヒーター１４１の温度及び半導体チップ５との距離は、厳密に制御される必要は無く、安定的に測定可能な精度、例えば温度は±５℃、距離は±２０μｍ程度以上の精度を有していればよい。また、水冷あるいは空冷によって、電極１１１を冷却しながら半導体チップ５を測定するとなお良い。さらにまた、半導体チップ５は、本実施の形態に限らず、ｐｎダイオードでもよい。
【００３２】
以上説明したように本実施の形態１の半導体テスト装置１０１及び半導体テスト方法によれば、ステップ１、２にて、半導体ウエハ５０における欠陥情報を取得し、この欠陥情報に対応した、半導体チップ５における検査位置６が加熱可能なように、半導体チップ５の位置決めを行う。さらに検査位置６における半導体チップ５の温度変化をヒーター１４１の昇降で行うようにした。したがって、半導体チップ５に対する局所加熱位置がプローブの存在する領域に限定されてしまうことはなく、一つのアノード用プローブ１２２でテストが実行でき、半導体チップ５を平面移動して局所加熱位置を変更する必要もない。
したがって、テスト時間の大幅な増加を抑制することができ、かつ、半導体チップ５を高精度にて良否判定することが可能である。
【００３３】
また、本実施の形態１の半導体テスト装置１０１では、図１に示すように、大気圧雰囲気にてテストが行え、例えば真空チャンバー等は不要である。よって、真空状態でテストを行う場合において必要となる大気解放及び真空引きに必要な時間は存在せず、スループットを短縮できるという利点もある。
このように本実施の形態１の半導体テスト装置１０１によれば、従来に比べて高精度でかつ低コストにて半導体チップの検査を行うことが可能になる。
【００３４】
上述の説明では、遠位位置１４５ｂから近位位置１４５ａへヒーター１４１を移動させリーク電流が増加する場合を例に説明した。しかしながらこれに限定されるものではない。即ち、近位位置１４５ａから遠位位置１４５ｂへヒーター１４１を移動させ、リーク電流の減少量又は減少率を利用してもよい。この場合、加熱に比べて放熱の方が時間を要することから、測定のタイミングを取り易いという利点がある。このように、半導体チップの良否判定に使用するリーク電流の「増加量又は増加率」は、リーク電流の「変化量又は変化率」と読み替えることができる。尚、この読み替えは、以下に説明する各実施の形態においても適用される。
【００３５】
実施の形態２．
図６には、実施の形態２における半導体テスト装置１０２の概略構成が示されており、本実施の形態２では、テスト対象物の半導体チップ２０はＭＯＳＦＥＴを例に採る。
また、当該半導体テスト装置１０２は、基本的に、上述した半導体テスト装置１０１の構成と同様の構成を有するが、プローブ１２０Ｍ及びヒーター１４３を有する点で相違する。
以下ではこれらの相違点について主に説明を行い、同一又は類似の構成部分については同符号を付してその説明を省略する。尚、半導体チップ２０の大きさは、一例として１０ｍｍ×１０ｍｍであり、終端部にはガードリングと呼ばれる耐圧保持構造を有している。
【００３６】
プローブ１２０Ｍは、実施の形態１におけるプローブ１２０に相当する構成部分であり、ドレイン用の電極１１１に載置した状態の半導体チップ２０に対して電気的導通を図る接触子である。プローブ１２０Ｍは、半導体チップ２０と確実に電気的導通を得るため、ドレイン用プローブ１２１Ｍ、ソース用プローブ１２２Ｍ、及びゲート用プローブ１２５を有する。ドレイン用プローブ１２１Ｍは電極１１１に接触し、ソース用プローブ１２２Ｍ及びゲート用プローブ１２５は、半導体チップ２０におけるソース及びゲートにそれぞれ接触する。ここでプローブ治具１２３は、ソース用プローブ１２２Ｍ及びゲート用プローブ１２５を取り付け可能であり、治具駆動機構１２４によって半導体チップ２０の厚み方向５ａに移動可能である。また、ソース用プローブ１２２Ｍは、１本以上であれば何本でもよい。
【００３７】
加熱部１４０は、ヒーター１４３、及び上述のヒーター駆動機構１４２を有し、電極１１１に載置した半導体チップ２０の局所加熱を行う。
ヒーター１４３について、さらに図７を参照して説明する。実施の形態１におけるヒーター１４１に対してヒーター１４３では熱源が相違する。ヒーター１４３は、熱源となる赤外線ランプ１４３１と、防湿性を有するガラス製のシール材１４１３と、主にＳｉＯ２及びＳｉＣ製の断熱材１４１４と、半導体チップ２０に対して断熱材１４１４を弾性的に付勢するスプリング１４１６と、赤外線ランプ１４３１へ通電するリード線１４１７と、ヒーター駆動機構１４２によって厚み方向５ａに移動可能なケーシング１４１８と、を有する。赤外線ランプ１４３１は、ニクロム線を利用したヒーター１４１に比べて昇温速度が速く、温度制御性が高いという利点がある。
【００３８】
本実施形態２では、図示するように、断熱材１４１４は円筒形状であり凹部１４１４ａを有し、この凹部１４１４ａには、赤外線ランプ１４３１が収納され、シール材１４１３で封印されている。また断熱材１４１４は、凹部１４１４ａから断熱材１４１４の先端まで断熱材１４１４の軸方向に沿って、例えば約１００μｍの径の空隙１４１４ｂを有する。この空隙１４１４ｂは、赤外線ランプ１４３１によって加熱された気体を断熱材１４１４の先端へ導く。これにより半導体チップ２０の局所加熱が可能となる。このような断熱材１４１４は、ケーシング１４１８における凹部内に嵌合され、スプリング１４１６によって付勢されてケーシング１４１８と同軸上を厚み方向５ａに摺動可能である。
ケーシング１４１８は、駆動装置の一例に相当する、例えばサーボモータを含む構成によって移動が制御され、厚み方向５ａに沿って移動される。
【００３９】
また、断熱材１４１４は、一例として、外径Ｌ４を１．５ｍｍ、凹部１４１４ａの内径Ｌ５を０．９ｍｍ、高さＨ２を３ｍｍである。また、半導体チップ２０に対する傷等の発生を抑制するため、断熱材１４１４の先端部は曲率が３ｍｍ程度の曲面形状としている。
【００４０】
以上のように構成される半導体テスト装置１０２における動作、つまり半導体テスト方法も、上述した実施の形態１の半導体テスト装置１０１における動作に同じである。但し、上述のように、実施の形態１の半導体テスト装置１０１とは、構成上、プローブ１２０Ｍ及びヒーター１４３に関して相違部分が存在する。よって以下では、この相違部分に着目しながら図８を参照して簡単に説明を行う。尚、実施の形態１の場合と同様に、半導体テスト方法は、制御部１５０の動作制御にて実行される。
【００４１】
ステップ１にて、制御部１５０がウエハ検査装置２１０から半導体ウエハ５０における少なくとも欠陥情報を取得し、この欠陥情報に従いステップ２では、半導体チップ２０が電極１１１に載置される際、半導体チップ２０において欠陥が存在する検査位置６がヒーター１４３の直上となるように、ステージ駆動機構１１２によってドレイン用の電極１１１に載置された半導体チップ２０が位置決めされる。
【００４２】
次のステップ３では、さらに治具駆動機構１２４によって、半導体チップ２０において電気特性をテストする検査位置６に対応するソース用プローブ１２２Ｍの移動及び接触が実施され、次のステップ４にて、テスト回路部１３０が電気的導通を図る。ここでは、ゲート電極には電圧を印加せず、フローティング状態とした。この状態でドレイン用の電極１１１に予め決定した電圧を印加して、半導体チップ２０に流れるリーク電流を測定し、当該半導体チップ２０の良否を一次判定する。所定の閾値以上のリーク電流が流れた場合には、当該半導体チップ２０は不良と判定される（ステップ７）。
【００４３】
リーク電流値が閾値未満、つまり一次判定では当該半導体チップ２０が良品と判定された場合、ステップ５にて、ヒーター１４３が遠位位置１４５ｂから近位位置１４５ａへ移動される。移動後、ステップ６にて、リーク電流の増加量又は増加率が閾値よりも大きいか否かを判断する。大きい場合には、不良と判断し、閾値以下であれば、ステップ８にて半導体チップ２０を良品と判断する。
【００４４】
このように本実施の形態２の半導体テスト装置１０２においても、実施の形態１における半導体テスト装置１０１の場合と同様に、テスト時間の大幅な増加を抑制することができ、かつ、半導体チップ２０を高精度にて良否判定することが可能である。したがって従来に比べて高精度でかつ低コストにて半導体チップの検査を行うことが可能になる。
【００４５】
尚、実施の形態２の半導体テスト装置１０２において、ヒーター駆動機構１４２は、本実施形態の構成に限定されず、空気駆動等の圧力制御によって位置決めする構成を採ることもできる。
また、半導体チップ２０は、ＭＯＳＦＥＴに限らず、ＩＧＢＴあるいはＪＦＥＴ等でもよい。さらに、ゲート電極へ印加する電圧は、本実施形態の構成に限らず、ゲート−ソース間に正又は負の電圧を印加する、もしくはゲート−ソース間を短絡してもよい。
【００４６】
実施の形態３．
図９は、実施の形態３における半導体テスト装置１０３の概略構成を示しており、本実施の形態３でも、テスト対象物の半導体チップ２０はＭＯＳＦＥＴを例に採る。
当該半導体テスト装置１０３は、基本的に、上述した半導体テスト装置１０１，１０２の構成と同様の構成を有するが、半導体チップ２０を局所加熱する熱源として加熱部１４０はレーザー光を使用する点で異なる。これに伴い、半導体チップ２０を載置するステージの構成も相違している。以下ではこれらの相違点について主に説明を行い、同一又は類似の構成部分については同符号を付してその説明を省略する。
【００４７】
ステージ１１０に相当する透光性ステージ１６０は、透光性電極の一例に相当する透明電極１６１と、透光性基材の一例に相当する透明基材１６２と、駆動ステージ１６３と、ステージ駆動機構１１２とを有する。透明電極１６１は、半導体チップ２０を載置し、かつ可視光に透明な導電性材料から作製され、可視光に透明なガラス基板又はプラスチックフィルム等で構成される透明基材１６２に成膜されている。駆動ステージ１６３は、枠状の部材で形成され、透明電極１６１を有する透明基材１６２を保持する。枠状の駆動ステージ１６３における枠の内側の大きさは、半導体チップ２０の外形よりも大きい。ステージ駆動機構１１２は、駆動ステージ１６３を水平方向に移動可能にする。
【００４８】
本実施の形態３でも実施の形態２と同様に半導体チップ２０としてＭＯＳＦＥＴを例に採ることから、プローブ１２０Ｍは、実施の形態２と同様に、ドレイン用プローブ１２１Ｍ、ソース用プローブ１２２Ｍ、及びゲート用プローブ１２５を有し、ドレイン用プローブ１２１Ｍは透明電極１６１に接触し、ソース用プローブ１２２Ｍ及びゲート用プローブ１２５は、半導体チップ２０におけるソース及びゲートにそれぞれ接触する。また、ソース用プローブ１２２Ｍは、１本以上であれば何本でもよい。
【００４９】
実施の形態１、２における加熱部１４０に対応して、本実施形態３ではレーザー部１４７を有する。レーザー部１４７は、透明電極１６１に載置した半導体チップ２０の局所加熱を行うレーザー光を半導体チップ２０へ照射する光学系であり、レーザー光を発生する発生装置１４７１を有する。このレーザー光の発生装置１４７１は、制御部１５０によって動作制御される。
【００５０】
尚、半導体チップ２０は、透明電極１６１と接する面にドレイン電極が形成され、ソース用プローブ１２２Ｍが接する面にソース電極が形成されている。また、半導体チップ２０の大きさは、一例として約１０ｍｍ×１０ｍｍであり、終端部にはガードリングと呼ばれる耐圧保持構造を有している。
また、ソース用プローブ１２２Ｍは、半導体チップ２０の終端部に形成されたガードリングに接触しない配置となっている。ソース用プローブ１２２Ｍの数は、ガードリングに接触しない限り、１本以上であれば何本でもよく、本実施の形態３では１０本とした。
【００５１】
透明電極１６１に半導体チップ２０を載置し、プローブ治具１２３を下降させてソース用プローブ１２２Ｍが半導体チップ２０に接触した状態において、ドレイン用プローブ１２１Ｍ、透明電極１６１、半導体チップ２０、ソース用プローブ１２２Ｍを介して閉回路が形成される。テスト回路部１３０は、この閉回路において半導体チップ２０の電気特性を測定可能である。
【００５２】
以上のように構成される半導体テスト装置１０３における動作、つまり半導体テスト方法について、図１０を参照して以下に説明する。
本実施形態３における半導体テスト方法の基本的動作は、上述した実施の形態１、２における動作に同じである。但し、上述のように、半導体チップ２０の局所加熱手段としてレーザー光を使用することから、以下ではこの相違部分に着目しながら説明を行う。尚、実施の形態１の場合と同様に、半導体テスト方法は、制御部１５０の動作制御にて実行される。
【００５３】
ステップ１では、制御部１５０がウエハ検査装置２１０から半導体ウエハ５０における少なくとも欠陥情報を取得し、この欠陥情報に従いステップ２では、半導体チップ２０が透明電極１６１に載置される際、半導体チップ２０において欠陥が存在する検査位置６がレーザー光の照射領域内に位置するように、ステージ駆動機構１１２によって半導体チップ２０の位置決めがなされる。
【００５４】
次のステップ３では、さらに治具駆動機構１２４によって、半導体チップ２０において電気特性をテストする検査位置６に対応するソース用プローブ１２２Ｍの移動及び接触が実施され、次のステップ４にて、テスト回路部１３０が電気的導通を図る。テスト回路部１３０は、この状態で透明電極１６１に予め決定した電圧を印加して、半導体チップ２０に流れるリーク電流を測定し、当該半導体チップ２０の良否を一次判定する。所定の閾値以上のリーク電流が流れた場合には、当該半導体チップ２０は不良と判定される（ステップ７）。
【００５５】
リーク電流値が閾値未満、つまり一次判定により当該半導体チップ２０が良品と判定された場合、ステップ５にて、レーザー部１４７によって半導体チップ２０におけるテスト位置へレーザー光を照射し、照射状態にてテスト回路部１３０はリーク電流を測定する。
【００５６】
レーザー光が照射された半導体チップ２０における領域つまり検査位置６は加熱され、検査位置６におけるキャリアの熱運動量が増加する。よって半導体チップ２０におけるリーク電流が増大する。加えて、欠陥を内包する半導体チップ２０と、欠陥を内包しない半導体チップ２０とでは、レーザー光の照射前後におけるリーク電流の増加量又は増加率が異なる。
【００５７】
ステップ６では、レーザー光の照射前後におけるリーク電流の増加量又は増加率が、予め設定した閾値よりも大きいか否かを判断する。増加量又は増加率が閾値よりも大きい場合には当該半導体チップ２０を不良と判断し（ステップ７）、一方、閾値以下であれば、ステップ８にて当該半導体チップ２０は良品と判断する。
【００５８】
このように本実施の形態３の半導体テスト装置１０３においても、実施の形態１、２における半導体テスト装置１０１、１０２の場合と同様に、テスト時間の大幅な増加を抑制することができ、かつ、半導体チップ２０を高精度にて良否判定することが可能である。したがって従来に比べて高精度でかつ低コストにて半導体チップの検査を行うことが可能になる。
【００５９】
また、半導体チップ２０に対する局所加熱手段としてレーザー光を用いることで、レーザー光を照射するスポット径、レーザー光の波長、及びレーザー光の出力を制御しながら不良チップの検出感度を調整可能であるという利点がある。よって、実施の形態１、２の場合に比べて、より高精度にて半導体チップの良否判定を行うことができる。
【００６０】
さらにまた、本実施の形態３では上述のように、テスト工程においてレーザー光は検査位置６の一箇所にのみ照射され、例えば半導体チップに対してレーザー光を走査する等の動作は行わない。したがってテストに関してスループットが長くならないという利点も得られる。
【００６１】
リーク電流を検出するために透明電極１６１へ印加する正のバイアスは、本実施の形態のものに限定されず、テストされる半導体チップ２０の耐圧によっておよそ数十〜数百μＷのリーク電流が流れるように設定することができる。
【００６２】
また、使用するレーザー光の特性は、本実施の形態のものに限定されず、テストされる半導体チップ２０の材料によってその条件を設定することができる。
【００６３】
上述した各実施の形態を組み合わせた構成を採ることも可能であり、また、異なる実施の形態に示される構成部分同士を組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００６４】
５  半導体チップ、６  検査位置、２０半導体チップ、
１０１〜１０３  半導体テスト装置、
１１０  ステージ、１１１  電極、１１２  ステージ駆動機構、
１２０、１２０Ｍ  プローブ、
１３０  テスト回路部、
１４０  加熱部、１４１  ヒーター、１４２  ヒーター駆動機構、
１４３  ヒーター、１４７  レーザー部、
１５０  制御部、１５１  位置決め部、１５２  テスト実施部、
１６０  透光性ステージ、１６１  透光性電極、
２１０  ウエハ検査装置。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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