晶片級老化方法以及晶片級老化裝置的製作方法

2023-07-06 03:16:46 1

專利名稱：晶片級老化方法以及晶片級老化裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種向半導體晶片提供電負載以及溫度負載以進行篩選的晶 片級老化方法以及晶片級老化裝置。
背景技術：
過去， 一般稱為老化裝置的篩選測試裝置，是對切割半導體晶片而得到的IC晶片進行封裝之後，在規定溫度(例如125'C)的熱氣氛中進行通電試驗，使潛 在缺陷明顯化，從而進行不合格產品的篩選。這樣的過去裝置因為需要很大的恆溫裝置，而且發熱量較多，所以必須要 和其它的生產線分離開，在其它房間進行，要花費時間和工夫來傳送晶片、安 裝到裝置中、以及裝拆等，另外因為是在封裝之後發現不合格產品，所以對於 封裝成本會產生浪費，而且由於有要求不將晶片進行封裝、而將所謂的裸片就 原封不動地進行安裝所需要具有質量保證的裸片等，因此希望在形成晶片之前 的晶片階段進行老化測試。為了應對這樣的要求的老化裝置，當向半導體晶片施加熱負載時，必須對 晶片維持均勻的溫度。為了這個目的，提出通過在晶片的正反兩面上具有加熱 器而將半導體晶片維持在規定的目標溫度上、從而得到一種具有溫度調節功能 的晶片級老化裝置。但是，在過去的方法中，溫度控制採用對晶片面一起進行加熱、冷卻的方 法，當施加電負載時，由於對形成在晶片上的器件內的不合格部分不施加電負 載，所以晶片上的因施加電負載而產生的發熱會發生差異，往往晶片的溫度在 面內會產生不均勻，但是對於這些情況卻完全沒有對策來解決。採用圖9、圖10、圖ll來詳細說明過去的晶片級老化。圖9是過去晶片級老化裝置的簡圖，圖10是晶片級老化中的器件的合格部 分分布圖，圖ll是過去的晶片級老化中的器件溫度變化圖。在圖9中，晶片101保持在晶片保持用盤102中，利用能夠與晶片全部接觸的探頭103與施加電負載的基板104連接，並通過具有電信號發生以及信號比較 功能的測試器105來施加電負載。利用配置在溫度調節用平板106內的加熱器 108、以及製冷劑流通路徑107中所流過的水、酒精等製冷劑，將溫度調節用平 板106的溫度控制在125'C，通過這樣來施加溫度負載。溫度調節用平板106的 溫度控制是根據溫度傳感器109所測得的溫度，並通過從溫度調節器110來控制 加熱器108的發熱量、以及流過製冷劑流通路徑107的製冷劑的溫度和流量來進 行的。在實際的晶片級老化中，利用加熱器108從室溫加熱到125'C以後，利用 測試器105向晶片上的器件接通電負載，在一定時間間隔內用測試器105進行確 認動作，以確認形成在晶片上的器件是否產生故障。在確認動作中，切斷由測 試器I05所產生的電負載，並且通過向器件施加確認動作用的電信號，從而使 器件進行工作。然後，用測試器105對來自器件的輸出進行監視，從而利用電 負載、及溫度負載對器件是否發生故障進行確認。圖10是表示形成在晶片上的器件的合格部分的分布圖。畫有陰影線的器件 是合格部分，如果施加電負載，則會發熱，與此相反，對於沒有畫上陰影線的 不合格部分的器件，不施加電負載，不會發熱。圖11是表示在圖10的晶片上合 格集中的部分附近的合格器件201與不合格集中的部分附近的合格器件202的 晶片級老化中的溫度變化曲線。在加熱至125'C以後，在時間T時施加電負載。 考慮到在合格集中的部分附近的合格器件201中變成高溫，加速探頭的消耗。 在不合格集中的部分附近的合格器件202中變成低溫，對於附近的合格器件不 能施加設定的溫度負載。再有，伴隨著IC晶片的晶片尺寸縮小以及施加電流的增大，而使晶片上的 施加電負載時的發熱量增大，同時晶片尺寸從200mm變大到300mm的大口徑化 的情況，這些也成為使晶片溫度的面內均勻性更下降的主要原因。向過去的 200mm晶片施加電負載時，發熱量為400W左右，發熱密度為12.74kW/m2，但 是今後考慮到在300mm晶片中發熱量超過3kW，則這時的發熱密度變為 42.46kW/m2。將圖9的晶片保持用盤102簡單地考慮是厚度為10mm且熱傳導率 為200W/m K的鋁板，對於直徑200mm與直徑300mm的2塊鋁板，試比較因熱 傳導而產生的溫度差。直徑200mm的鋁板的中心部直徑20mm部分通常控制在 125°C，在從該中心部直徑20mm部分開始產生發熱密度12.74kW/n^的發熱的情 況下，如果設發熱量為4.0W，且該熱量全部向鋁板的半徑方向進行熱傳導，則 穩定後在鋁板的圓周上的溫度變為124.3i:。同樣地，如果設在直徑300mm的鋁板的直徑20mm部分上產生發熱密度42.46kW/n^的發熱，則發熱量變為13.3W， 而鋁板圓周上的溫度變為122.rC，可知溫度差比直徑200mm的晶片要變大了。 另外，在實際的晶片級老化中，由於因形成在晶片上的合格器件的分布不同， 而發熱分布在每個晶片上產生不同的形狀，所以在圖9的結構中很難保證晶片 的溫度在125"C附近。發明內容在這樣過去的晶片級老化中，考慮到在合格集中的部分附近的合格器件 201中變為高溫，探頭的消耗會加速。在不合格集中的部分附近的合格器件202 中變為低溫，而對於附近的合格器件不能施加設定的溫度負載。另外，由於發熱密度而引起的晶片中心部與周邊部的溫度差將隨著晶片尺 寸的大口徑化而變得明顯。由於該溫度的面內均勻性的下降，當在晶片的一部分上溫度變得較高時， 對晶片施加電負載用的探頭的消耗變得厲害，或者有時也會引起燃燒這樣的重 大損傷。另外，當在一部分上溫度變低時，利用溫度負載而進行的篩選變得不 充分，在市場上可能會出現不合格產品。本發明是為了解決上述問題而設計的，目的在於提供一種可靠性高的晶片 級老化方法以及晶片級老化裝置，是與形成在晶片上的器件的合格產品的分 布、以及器件的耗電量無關，降低由於施加電負載時的發熱而引起的晶片溫度 的面內溫度的差異，從而防止探頭的消耗、及燃燒。為了達到上述目的，本發明的晶片級老化裝置，是一種對於劃分為多個區 域的半導體晶片上的所有器件一起施加電負載以及溫度負載、以進行不合格產 品的篩選的晶片級老化裝置，其特徵在於，具有測定上述每個區域的溫度的 多個溫度傳感器;對上述各區域進行加熱的多個加熱器；根據上述溫度傳感器 所測定的溫度來控制上述加熱器的加熱、以使上述各區域溫度達到預先設定好 的設定溫度的溫度調節器；冷卻整個上述半導體晶片的冷卻源；選擇上述冷卻 源控制中採用的上述溫度傳感器所測定的溫度的切換控制器；根據用上述切換 控制器所選擇的溫度進行上述冷卻源的控制的冷卻溫度調節器；以及進行上述 器件檢查的測試器，從多個上述溫度傳感器的測定溫度選擇l個用於冷卻控制， 以冷卻整個上述半導體晶片，同時通過對每個上述區域進行加熱控制，從而將 上述半導體晶片控制在上述設定溫度，以進行晶片級老化。另外，其特徵在於，在上述冷卻源流過製冷劑的製冷劑流通路徑中，上述 冷卻溫度調節器是控制製冷劑流量的製冷劑流量控制用溫度調節器。另外，其特徵在於，上述冷卻源是送風機，上述冷卻溫度調節器是控制送 風流量的送風流量控制用溫度調節器。另外，其特徵在於，上述切換控制器在時間上連續地選擇冷卻控制中所採用的溫度。另外，其特徵在於，上述切換控制器以一定的時間間隔選擇冷卻控制中所 採用的溫度。另外，其特徵在於，上述切換控制器在切換電負載強度的時刻來選擇冷卻控制中所採用的溫度。另外，其特徵在於，對上述每個區域分別設定上述設定溫度。而且，本發明的晶片級老化方法，是一種對於劃分為多個區域的半導體晶 片上的所有器件一起施加電負載以及溫度負載、以進行不合格產品的篩選的晶 片級老化方法，其特徵在於，當將上述半導體晶片進行溫度控制在預先設定好 的設定溫度上時，具有施加上述電負載以及溫度負載的工序；對每個上述區 域測定溫度的工序；從多個上述溫度傳感器的測定溫度中選擇l個並進行冷卻 源的冷卻控制、以冷卻整個上述半導體晶片的工序；以及根據對每個上述區域 所測定的各溫度對每個區域進行加熱控制、以加熱上述各區域的工序，從而將 上述半導體晶片控制在設定溫度。另外，其特徵在於，在上述冷卻源流過製冷劑的製冷劑流通路徑中，通過 控制製冷劑流量來冷卻整個上述半導體晶片。另外，其特徵在於，上述冷卻源是送風機，而且通過控制送風流量來冷卻 整個上述半導體晶片。另外，其特徵在於，將上述選擇好的冷卻控制中所採用的溫度設定為上述 各區域的測定溫度之中的最高溫。另外，其特徵在於，上述選擇好的冷卻控制中所採用的溫度，如果上述各 區域的測定溫度之中的中間值為l個，則選擇該溫度，如果中間值為2個，則從 這2個溫度之中選擇較高一方的溫度。另外，其特徵在於，上述選擇好的冷卻控制中所採用的溫度選擇最接近上 述各區域測定溫度的平均值的值。另外，其特徵在於，上述選擇好的冷卻控制中所採用的溫度，選擇從上述各區域的設定溫度減去測定溫度後的溫度偏差的最大值，並對上述冷卻源的輸出進行控制，以使上述溫度偏差的值為0或者在0附近。另外，其特徵在於，對上述每個區域分別設定上述設定溫度。 另外，其特徵在於，在時間上連續地選擇上述冷卻控制中所採用的溫度。 另外，其特徵在於，以一定時間間隔來選擇上述冷卻控制中所採用的溫度。 另外，其特徵在於，在切換電負載強度的時刻來選擇上述冷卻控制中所採用的溫度。另外，其特徵在於，在時間上連續地進行上述冷卻源的控制。另外，其特徵在於，在時間上以一定的時間間隔來進行上述冷卻源的控制。


圖l是本發明實施形態l中的晶片級老化裝置的簡圖。圖2是本發明實施形態1中的溫度調節用平板的區域分割簡圖。圖3是本發明實施形態1中的溫度調節用平板用的溫度控制系統簡圖。圖4是本發明實施形態1中的晶片級老化時的溫度控制的說明圖。圖5是本發明實施形態2中的晶片級老化時的溫度控制的說明圖。圖6是本發明實施形態3中的晶片級老化時的溫度控制的說明圖。圖7是本發明實施形態4中的晶片級老化裝置的簡圖。圖8是本發明實施形態4中的晶片級老化時的溫度控制的說明圖。圖9是過去的晶片級老化裝置的簡圖。圖10是晶片級老化中的器件的合格產品分布圖。圖ll是過去的晶片級老化中的器件溫度變化圖。
具體實施方式
本發明的晶片級老化方法以及晶片級老化裝置，為了將半導體晶片控制在設定溫度，將半導體晶片分割成多個區域，並且具有用於對每個區域進行加 熱的加熱器；測定溫度的溫度傳感器；以及控制加熱器以使其成為設定溫度的 溫度調節器，而且還具有冷卻整個半導體晶片的製冷劑流通路徑等的冷卻源； 根據預先確定好的條件從各溫度傳感器所測定的測定溫度之中選擇冷卻控制 中所採用的測定溫度的切換控制器；以及根據所選擇的測定溫度來控制冷卻源 的冷卻溫度調節器。利用這樣的結構，當某一個區域的溫度比設定溫度高時，根據預先確定好的條件從各區域的溫度之中選擇l個溫度，並且能夠根據該溫 度進行冷卻控制。另外，當各個區域的溫度比設定溫度低時，能夠根據設定溫 度對每個區域進行加熱控制。這樣，通過對每個區域進行溫度控制，而與形成 在晶片上的器件的合格產品的分布、以及器件的耗電量無關，能夠降低由於施 加電負載時的發熱而引起的晶片溫度的面內溫度的差異，防止探頭的消耗、燃 燒，從而能夠提供一種可靠性高的晶片級老化方法以及晶片級老化裝置。這時，溫度調節器的設定溫度可以全部設定為相同的溫度，而且也可以對 每個區域設定為不同的溫度，當進行個別設定時，對與測定溫度的溫度差異之 中最高的值利用冷卻溫度調節器來控制冷卻源，從而能夠將每個分割好的區域 的溫度控制為溫度設定值。另外，冷卻控制中所採用的測定溫度的選擇，可以選擇在施加溫度負載中 連續地進行並與通常條件相符的測定溫度，也可以以一定時間間隔來進行、並 且採用在一定時間之中所選擇的測定溫度。另外，也可以按照施加電負載的時 刻，在每次切換電負載強度時來選擇測定溫度。而且，冷卻控制時刻也可以連續進行，與通常所選擇的測定溫度對應進行 控制，也可以以一定時間間隔來進行，在每一定時間內與這時所選擇的測定溫 度對應來進行冷卻控制。關於用哪一種方法來進行冷卻溫度的選擇與冷卻控制時刻，當必須要對溫 度變化進行快速響應時，則連續地進行，而當需要對冷卻源的冷卻溫度調節器 輸出進行遲緩響應時，以及要避免冷卻源的過度敏感響應時，則以一定時間間 隔來進行，從而這樣也能夠根據進行晶片級老化的半導體晶片的發熱、以及晶 片級裝置的結構來進行選擇。下面參照附圖來詳細地說明本發明的實施形態。(實施形態l)使用圖l、圖2、圖3、圖4，來說明實施形態l中的晶片級老化方法以及晶片級老化裝置。圖l是本發明實施形態l中的晶片級老化裝置的簡圖，圖2是本發明實施形 態l中的溫度調節用平板的區域分割圖，圖3是本發明實施形態1中的溫度調節 用平板用的溫度控制系統簡圖，圖4是本發明實施形態1中的晶片級老化時的溫 度控制的說明圖。圖l所示的本實施形態l的結構是，相對於圖9所示的裝置結構，如圖2所示那樣變化，即，將溫度調節用平板106分割為中心部的區域a以及其周邊部的區 域b e的5個區域，將裝置中的各1個加熱器108與溫度傳感器109與溫度調節器 110分別對每個區域設置作為加熱器408、溫度傳感器409、溫度調節器410，並 附加切換控制器411與製冷劑流量控制用溫度調節412，它們用來比較5個區域 中的測定溫度，選擇對在流過冷卻整個半導體晶片的製冷劑的製冷劑流通路徑 107中所流動的製冷劑的流量進行控制所採用的值，並進行切換。在圖3所示的溫度調節器用平板中，對於用5個傳感器409a 409e所測定的 溫度，分別利用對應的溫度調節器410a 410e來分別控制對應的加熱器408a 408e的輸出以進行加熱，從而使其成為設定好的溫度。在切換控制器411中比較 用5個溫度傳感器409a 409e所測定的溫度，在預先確定的條件下選擇溫度傳感 器，進行冷卻控制所用溫度傳感器的切換，對應於該值而用製冷劑流量控制用 溫度調節器412控制流過製冷劑流通路徑107的製冷劑的輸出流量，從而進行冷 卻。這樣，對分割好的每個晶片區域測定溫度，進行加熱溫度控制，並通過採 用以特定的條件所選擇的溫度傳感器所得到的測定溫度，進行冷卻控制，從而 能夠在將整個晶片均勻地冷卻之後，進行加熱，並將整個晶片調節為均勻的設 定溫度，從而使每個區域都成為設定溫度。在本實施形態l的晶片級老化中，加熱控制是將各溫度傳感器409a 409e 的設定值全部設定為125"，並對每個區域進行加熱操作，製冷劑流量的控制 是從各溫度傳感器409a 409e的測定值之中選擇最大值，並對設定值125。C進行 冷卻操作。圖4是本實施形態1的晶片級老化中的、測定選擇的製冷劑流量的控制對象 的溫度的區域的推移、選擇的製冷劑流量的控制對象的測定溫度的時間變化、 以及製冷劑流量的時間變化的曲線圖。在圖4的例子中，當從室溫加熱到125'C 穩定以後，在時間T時從測試器105向晶片上的器件施加電負載。由於施加電負 載而在合格器件的周邊使溫度上升，所以製冷劑流量增大。製冷劑流量的控制 對象如區域a、 b、 d、 c、 a那樣，從施加電負載的時刻開始，以一定的時間間隔 選擇測定溫度最高的區域，並對該區域的測定溫度使製冷劑流量連續地變化。 這時，因為按照溫度最高的區域來進行冷卻，所以存在著溫度比圖4所示的制 冷劑流量的控制對象溫度低的區域，因此，雖然暫時存在著溫度比設定溫度低 的區域，但是通過加熱每個區域來抑制溫度下降，最高溫度停留在125'C，同 時晶片整個面的溫度逐漸均勻地變為125'C。在本實施形態l中，雖然作為冷卻源使用製冷劑，但是也可以採用使利用 風扇等送風機所產生的風對準溫度調節用平板的結構。另外，這時如果對溫度 調節用平板設置散熱片，則能夠提高冷卻性能。另外，在本實施形態中，雖然 以分割為5個區域來進行溫度調節的情況為例來說明，但是分割為2個以上的區 域也同樣能夠進行溫度調節。如上所述，因為採用將晶片分割為多個區域、並且在每個區域設置溫度傳 感器、加熱器以及溫度調節器的結構，冷卻控制是對應於最高測定溫度來進行， 並通過對每個區域進行加熱控制，從而與形成在晶片上的器件的合格產品的分 布以及器件的耗電量無關，能夠降低由於施加電負載時的發熱而引起的晶片溫 度的面內溫度的差異，所以能夠防止探頭的消耗、燃燒，並且能夠實施可靠性 高的晶片級老化。(實施形態2)採用圖l、圖2、圖3、圖5，來說明實施形態2中的晶片級老化方法以及晶 片級老化裝置。圖5是本發明實施形態2中的晶片級老化時的溫度控制的說明圖。 在本發明的實施形態2中，採用與圖l、圖2以及圖3中所示的實施形態1相 同的裝置結構。在本實施形態2的晶片級老化中，加熱控制是將各溫度傳感器409a 409e 的設定值全部設定為125X:，並且對每個區域進行加熱操作，製冷劑流量的控 制是從各溫度傳感器409a 409e的測定值之中選擇中間值，並且根據設定值為 125'C來進行冷卻操作。圖5是表示本實施形態2的晶片級老化中的、測定選擇的製冷劑流量的控制 對象的溫度的區域的推移、選擇的製冷劑流量的控制對象的測定溫度的時間變 化、以及製冷劑流量的時間的變化的曲線圖。在圖5的例子中，當從室溫加熱 到125'C穩定之後，在時間T時從測試器105向晶片的器件施加電負載。由於施 加電負載，而在合格器件的周邊使溫度上升，所以製冷劑流量增大。製冷劑流 量的控制對象如區域b、 a、 d、 c、 e那樣，以一定的時間間隔選擇具有各區域的 溫度傳感器的測定溫度中成為中間值的值的區域，對該區域的溫度測定值使制 冷劑流量以一定的時間間隔來變化。這時，因為按照具有測定溫度之中的中間 值的區域來進行冷卻，所以存在溫度比圖5所示的製冷劑流量的控制對象溫度 低的溫度的區域，因此，雖然暫時存在著溫度比設定溫度低的區域，但是通過加熱每個區域來抑制溫度下降，晶片整個面的溫度逐漸均勻地變為125'C。在本實施形態2中，雖然作為冷卻源使用製冷劑，但是也可以採用使利用風扇等送風機所產生的風對準溫度調節用平板的結構。另外，這時如果對溫度 調節用平板設置散熱片，則能夠提高冷卻性能。另外，在本實施形態中，雖然以分割為5個區域來進行溫度調節的情況為例來說明，但是分割為2個以上的區 域也同樣能夠進行溫度調節。如上所述，因為採用將晶片分割為多個區域、並且在每個區域設置溫度傳 感器、加熱器以及溫度調節器的結構，冷卻控制是對應於各傳感器的測定溫度 之中成為中間值的測定溫度來進行，並通過對每個區域進行加熱控制，從而與 形成在晶片上的器件的合格產品的分布以及器件的耗電量無關，能夠降低由於 施加電負載時的發熱而引起的晶片溫度的面內溫度的差異，所以能夠防止探頭 的消耗、燃燒，並且能夠實施可靠性高的晶片級老化。(實施形態3)釆用圖l、圖2、圖3、圖6，來說明實施形態3中的晶片級老化方法以及晶 片級老化裝置。圖6是本發明實施形態3中的晶片級老化時的溫度控制的說明圖。 在本發明的實施形態3中，採用與圖l、圖2以及圖3所示的實施形態1相同 的裝置結構。在本實施形態3的晶片級老化中，加熱控制是將各溫度傳感器409a 409e 的設定值全部設定為125"C，並且對每個區域進行加熱操作，製冷劑流量的控 制是從各溫度傳感器409a 409e的測定值之中選擇最接近各測定值的平均值的 值，當有2個候補時，選擇溫度較高的一個，並且根據設定值為125X:來進行冷 卻操作。圖6是表示本實施形態3的晶片級老化中的、測定選擇的製冷劑流量的控制 對象的溫度的區域的推移、選擇的製冷劑流量的控制對象的測定溫度的時間變 化、以及製冷劑流量的時間的變化的曲線圖。在圖6的例子中，當從室溫加熱 到125'C穩定之後，在時間T時從測試器105向晶片上的器件施加電負載。由於 施加電負載，而在合格器件的周邊使溫度上升，所以製冷劑流量增大。製冷劑 流量的控制對象如區域a、 e、 a、 e、 d那樣，從施加電負載的時刻開始，以一定 的時間間隔來選擇取得各傳感器的測定溫度之中最接近測定溫度的平均值的 值的區域，並對於該區域的測定溫度使製冷劑流量連續地變化。這時，因為按照具有測定溫度之中最接近平均值的值的區域來進行冷卻，所以存在溫度比圖 6所示的製冷劑流量的控制對象溫度低的區域，因此，雖然暫時存在著溫度比 設定溫度低的區域，但是通過加熱每個區域來抑制溫度下降，晶片整個面的溫度逐漸均勻地變為125"C。在本實施形態3中，雖然作為冷卻源使用製冷劑，但是也可以採用使利用 風扇等送風機所產生的風對準溫度調節用平板的結構。另外，這時如果對溫度 調節用平板設置散熱片，則能夠提高冷卻性能。另外，在本實施形態中，雖然 以分割為5個區域來進行溫度調節的情況為例來說明，但是分割為2個以上的區 域也同樣能夠進行溫度調節。如上所述，因為採用將晶片分割為多個區域、並且在每個區域設置溫度傳 感器、加熱器以及溫度調節器的結構，冷卻控制是對應於各傳感器的測定溫度之中最接近測定溫度的平均值的測定溫度來進行，並通過對每個區域進行加熱 控制，從而與形成在晶片上的器件的合格產品的分布以及器件的耗電量無關， 能夠降低由於施加電負載時的發熱而引起的晶片溫度的面內溫度的差異，所以 能夠防止探頭的消耗、燃燒，並且能夠實施可靠性高的晶片級老化。 (實施形態4)採用圖2、圖7、圖8，來說明實施形態4中的晶片級老化方法以及晶片級老 化裝置。圖7是本發明實施形態4中的晶片級老化裝置的簡圖，除了與圖1以及圖3所 示的實施形態l相同的裝置結構，構成分別對各個區域附加算出從各溫度傳感 器的測定溫度中減去溫度設定值後的差的溫度偏差算出裝置913的結構。另外， 如圖2所示，溫度調節用平板106的分割與實施形態1相同，分割成5個區域a e。 圖8是本發明實施形態4中的晶片級老化時的溫度控制的說明圖。在如圖7所示的本發明實施形態的晶片級老化中，加熱控制是將各溫度傳 感器409a 409e的溫度設定值，對於溫度傳感器a設定為125°C ，並且對於溫度 傳感器b e設定為125.5'C，這樣對每個區域進行加熱操作，製冷劑流量的控制 是選擇從各溫度傳感器409a 409e的測定溫度中減去各溫度設定值後的差之中 的最大值，並且進行冷卻操作，以使溫度偏差變為(TC。這裡，之所以將傳感 器a的設定溫度設定得比傳感器b e的設定溫度高0.5t:，是因為在晶片外周部 即區域b e，即使在以125'C來進行控制的情況下，也有時由於來自晶片保持用 盤102以及溫度調節用平板106的外周部的散熱，而使晶片的溫度變得比125t:低。在本實施形態4中，雖然將區域b e的設定溫度設定得高出0.5'C，但是當 來自外周部的散熱是小到可以忽略的程度時，也未必要將溫度設定得較高，當 來自外周部的散熱的影響較大時，也可以將其設定得更高出0.5'C。圖8是表示本實施形態4的晶片級老化中的、測定選擇的製冷劑流量的控制 對象的溫度的區域的推移、從選擇的製冷劑流量的控制對象的設定溫度減去測 定溫度後的溫度偏差的時間變化、以及製冷劑流量的時間變化的曲線圖。在圖 8的例子中，當從室溫加熱到125t:穩定以後，在時間T時從測試器105向晶片上 的器件施加電負載。由於施加電負載，而在合格器件的周邊使溫度上升，所以 製冷劑流量增大。製冷劑流量的控制對象如區域c、 b、 c、 b、 c那樣，以一定的 時間間隔來選擇從各傳感器的設定溫度中減去測定溫度後的溫度偏差之中取 得最大值的區域，並對於該區域的溫度偏差以一定的時間間隔來使製冷劑流量 變化。這時，因為按照具有溫度偏差之中的最大值的區域來進行冷卻，所以存 在溫度比圖8所示的製冷劑流量的控制對象溫度低的區域，因此，雖然暫時存 在著溫度比設定溫度低的區域，但是通過加熱每個區域來抑制溫度下降，全部 區域中溫度偏差穩定在(TC。在本實施形態4中，雖然作為冷卻源使用製冷劑，但是也可以採用使利用 風扇等送風機所產生的風對準溫度調節用平板的結構。另外，這時如果對溫度 調節用平板設置散熱片，則能夠提高冷卻性能。另外，在本實施形態中，雖然 以分割為5個區域來進行溫度調節的情況為例來說明，但是分割為2個以上的區 域也同樣能夠進行溫度調節。如上所述，因為採用將晶片分割為多個區域、並且在每個區域設置溫度傳 感器、加熱器以及溫度調節器的結構，冷卻控制是對應於從傳感器的測定溫度 減去設定溫度的溫度偏差為最大的來進行，並通過對每個區域進行加熱控制， 從而與形成在晶片上的器件的合格產品的分布以及器件的耗電量無關，能夠降 低由於施加電負載時的發熱而引起的晶片溫度的面內溫度的差異，所以能夠防 止探頭的消耗、燃燒，並且能夠實施可靠性高的晶片級老化。
權利要求
1.一種晶片級老化裝置，對於劃分為多個區域的半導體晶片上的所有的器件一起施加電負載以及溫度負載、以進行不合格產品的篩選，其特徵在於，具有多個測定所述多個區域中的每個區域的溫度的溫度傳感器；多個對所述多個區域中的各區域進行加熱的加熱器；多個根據所述溫度傳感器所測定的溫度來控制所述加熱器的加熱、以使所述各區域溫度達到預先設定好的設定溫度的溫度調節器；冷卻整個所述半導體晶片的冷卻源；選擇在所述冷卻源控制中採用的由所述溫度傳感器測定的溫度的切換控制器；根據用所述切換控制器所選擇的溫度進行所述冷卻源的控制的冷卻溫度調節器；以及對所述器件進行檢查的測試器，從多個所述溫度傳感器的測定溫度中選擇1個用於冷卻控制，以冷卻整個所述半導體晶片，同時通過對所述每個區域進行加熱控制，從而將所述半導體晶片控制在所述設定溫度，以進行晶片級老化。
2. 如權利要求l中所述的晶片級老化裝置，其特徵在於，所述冷卻源是製冷劑流過的製冷劑流通路徑，所述冷卻溫度調節器是控制 製冷劑流量的製冷劑流量控制用溫度調節器。
3. 如權利要求l中所述的晶片級老化裝置，其特徵在於，所述冷卻源是送風機，所述冷卻溫度調節器是控制送風流量的送風流量控 制用溫度調節器。
4. 如權利要求l中所述的晶片級老化裝置，其特徵在於， 所述切換控制器在時間上連續地選擇在冷卻控制中採用的溫度。
5. 如權利要求l中所述的晶片級老化裝置，其特徵在於， 所述切換控制器以一定的時間間隔選擇在冷卻控制中採用的溫度。
6. 如權利要求l中所述的晶片級老化裝置，其特徵在於，所述切換控制器在切換電負載強度的時刻來選擇在冷卻控制中採用的溫度。
7. 如權利要求l中所述的晶片級老化裝置，其特徵在於， 對所述每個區域分別設定所述設定溫度。
8. —種晶片級老化方法，對於劃分為多個區域的半導體晶片上的所有的器 件一起施加電負載以及溫度負載、以進行不合格產品的篩選，其特徵在於，當對所述半導體晶片進行溫度控制以達到預先設定好的設定溫度時，具有施加所述電負載以及溫度負載的工序； 對所述多個區域中的每個區域測定溫度的工序-,從多個所述溫度傳感器的測定溫度中選擇l個並進行冷卻源的冷卻控制、 以冷卻整個所述半導體晶片的工序；以及根據所述每個區域所測定的各溫度對每個區域進行加熱控制、以加熱所述 多個區域中的各區域的工序，從而將所述半導體晶片控制在設定溫度。
9. 如權利要求8中所述的晶片級老化方法，其特徵在於， 所述冷卻源是製冷劑流過的製冷劑流通路徑，通過控制製冷劑流量來冷卻整個所述半導體晶片。
10. 如權利要求8中所述的晶片級老化方法，其特徵在於， 所述冷卻源是送風機，而且通過控制送風流量來冷卻整個所述半導體晶片。
11. 如權利要求8中所述的晶片級老化方法，其特徵在於， 將選擇好的在所述冷卻控制中採用的溫度設定為所述各區域的測定溫度之中的最高溫度。
12. 如權利要求8中所述的晶片級老化方法，其特徵在於， 選擇好的在所述冷卻控制中採用的溫度，如果所述各區域的測定溫度之中的中間值為l個，則選擇該溫度，如果中間值為2個，則從這2個溫度之中選擇 較高一方的溫度。
13. 如權利要求8中所述的晶片級老化方法，其特徵在於， 選擇好的在所述冷卻控制中採用的溫度選擇最接近所述各區域的測定溫度的平均值的值。
14. 如權利要求8中所述的晶片級老化方法，其特徵在於，選擇好的在所述冷卻控制中採用的溫度，選擇從所述各區域的設定溫度減 去測定溫度後的溫度偏差的最大值，並對所述冷卻源的輸出進行控制，以使所述溫度偏差的值為o或者在o附近。
15. 如權利要求14中所述的晶片級老化方法，其特徵在於， 對所述每個區域分別設定所述設定溫度。
16. 如權利要求8中所述的晶片級老化方法，其特徵在於， 在時間上連續地選擇在所述冷卻控制中採用的溫度。
17. 如權利要求8中所述的晶片級老化方法，其特徵在於， 以 一定時間間隔來選擇在所述冷卻控制中採用的溫度。
18. 如權利要求8中所述的晶片級老化方法，其特徵在於， 在切換電負載強度的時刻來選擇在所述冷卻控制中採用的溫度。
19. 如權利要求8中所述的晶片級老化方法，其特徵在於， 在時間上連續地進行所述冷卻源的控制。
20. 如權利要求8中所述的晶片級老化方法，其特徵在於， 在時間上以 一 定的時間間隔來進行所述冷卻源的控制。
全文摘要
至少將溫度調節用平板(106)分割成2個區域，並且將用於對該區域施加溫度負載的加熱器(408)與其控制系進行分割，以分別獨立地對設定溫度進行控制，冷卻源將為了對加熱器(408)進行控制而設置在各區域的溫度傳感器(409)的測定值進行比較，並通過依次切換控制輸出計算用的測定值來進行控制，從而能夠降低由於施加電負載時的發熱而引起的晶片溫度的面內溫度的差異。通過這樣，能夠防止探頭的消耗、燃燒，並且能夠提供一種可靠性高的晶片級老化方法以及晶片級老化裝置。
文檔編號H01L21/66GK101243549SQ200680029289
公開日2008年8月13日 申請日期2006年5月29日 優先權日2005年8月9日
發明者瀨川彰繼, 真田稔 申請人:松下電器產業株式會社