JP2009290032A - 評価解析システム及びプローブカード - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置の信頼性評価試験で見つけた不具合を、半導体装置の不具合解析の際に確実に再現することができ、これにより、信頼性評価試験で見つけた半導体装置の不具合を正しく解析することができる評価試験システムを得る。
【解決手段】半導体デバイスに印加する信頼性評価信号を発生する信頼性評価試験装置１００ａと、該半導体デバイスへの該信頼性評価信号の印加により生じた半導体デバイスの異常部位を解析する解析装置１００ｂとを備え、該信頼性評価試験装置および解析装置を、共通の接続治具（プローブカード）１２０により半導体デバイスと電気的に接続するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、評価解析システム及びプローブカードに関し、特に、システムＬＳＩなどの半導体装置の不具合解析に用いる微弱発光解析装置などの解析装置において、半導体デバイスの信頼性評価試験を行う信頼性評価試験装置を備えたシステム、及びこのような評価解析システムで用いられるプローブカードに関するものである。

半導体装置は、ウェハ形成工程とパッケージ形成工程とを経て形成されている。

このウェハ形成工程は、おおまかには、成膜、露光、エッチング等の処理工程の繰り返しで成り立っている。これらの処理を行う工程では、非常に微細な異物（ゴミ）が発生しないクリーンルームにて、シリコンウェハに対する種々の処理が行われる。しかしながら、これらの工程では、その処理に起因してシリコンくずや人為的なゴミなどが発生し、これらが該工程での処理中にウェハへ付着することとがある。

半導体装置を構成する半導体素子や配線は、１ｕｍ以下の単位で加工形成されており、これらウェハに付着した異物（ゴミ）は、メタル配線間のショート、Ｖｉａ高抵抗接続（つまり上層配線と下層配線とを接続するコンタクトホールの高抵抗化）、短絡などによるＩ／Ｏ端子破壊、あるいは静電破壊などの不具合の発生原因ともなる。

そこで、従来から半導体装置についてはその信頼性評価試験を行っており、図６（ａ）は、従来の信頼性評価試験装置の概略構成を示す図である。

図６（ａ）に示す信頼性評価装置１０は、ＬＳＩ半導体デバイス１２への信号の入力、及び該半導体デバイス１２からの信号の取出しを行うためのプローブ針１３ａを有するプローブカード（図示せず）と、信頼性評価信号を生成する信号発生装置１１とを有している。信号発生装置１１には、信号配線１３を介して該プローブ針１３ａが接続されており、該装置１１で生成された信頼性評価信号がプローブ針１３ａを介して半導体デバイス１２に入力され、該半導体デバイス１２で発生した信号がプローブ針１３ａを介して信号生成装置１１に供給されるようになっている。

このような信頼性評価装置１０では、例えばラッチアップに対する信頼性を評価する場合、信号発生装置１１では、ラッチアップを誘発させる信頼性評価信号を生成し、この信号を上記プローブ針１３ａを介して半導体デバイス１２に印加する。この状態で、リーク電流などに基づいて半導体デバイスの評価が行われる。

この信頼性評価の結果、半導体デバイスの不良が検出された場合は、さらに、不良原因の解析を行う。

図６（ｂ）は、半導体デバイスの不良原因を解析する解析装置の概略構成を示す図である。

この解析装置２０は、ラッチアップなどを誘発させる信頼性評価信号を半導体デバイス２２に印加するためのプローブ針２３ａを有するプローブカード（図示せず）と、半導体デバイス２２を載置するための透明部材からなるステージ２１と、該ステージ２１の上側に配置されたプローブ針２３ａを半導体デバイスに対して位置合わせするための顕微鏡２５と、該ステージ２１の下側に配置され、半導体デバイスの裏面側を撮影する裏面カメラ２４とを有している。また、この解析装置２０は、上記プローブ針２３ａおよび信号配線２３を介して接続され、上記半導体デバイス２２に電源電圧を供給する電源部（図示せず）と、裏面カメラ２４で得られた画像データに基づいて半導体デバイスの不良個所を解析して特定する解析処理部（図示せず）とを有している。

このような解析装置２０は、ステージ２１上に載置した半導体デバイス２２に対して、位置合わせ用顕微鏡２５を用いてプローブ針２３の位置合わが行われた後、プローブ針２３ａを介して半導体デバイス２２に電源電圧を印加し、この状態で、裏面カメラ２４により半導体デバイスの裏面側の画像を撮像する。この撮像により得られた画像に発光点が現れている場合、例えば、その発光点ではラッチアップ又はリーク電流などが発生して電流が集中していると判定することができる。

また、このような半導体デバイスの発光点により不良原因を解析する方法として、エミッション顕微鏡（微弱発光解析）装置などが用いられる。

このようなエミッション顕微鏡を用いた半導体装置の不良解析方法は、例えば、特許文献１や特許文献２、また非特許文献１に開示されている。

このエミッション顕微鏡は、半導体デバイス内部の異常箇所に電界が集中したときに生じるホットキャリアに起因する極微弱光や、ラッチアップなどに起因する赤外域の極微弱光を高感度で撮像する顕微鏡である。

このエミッション顕微鏡では、超高感度カメラによって、半導体デバイスに流れる微弱な電流が、微弱発光像として感知される。つまり、エミッション顕微鏡では、微弱発光像と、光学顕微鏡により得られる像（光学顕微鏡像）とを同一の高感度カメラで撮影し、外部制御モニターにて２つの像を重ね合わせることによって、微小なリーク電流箇所や、配線の断線、ショート箇所を特定することが可能である。

最近の技術では、微細化プロセスの発展及び駆動電圧の低電圧化に伴い、金属配線の多層化が進み、これによりメタル層が厚くなり、ウェハ上面からは、トランジスタのゲートポリシリコンや配線メタルのパターンが見えなくなってきているのが現状である。このため、トランジスタが構築されているレイヤーでの発光画像を確認することができない。

そこで、最近では、ウェハの裏面側から、赤外線レーザー照射し、半導体装置における発光像をウエハ裏面側から捕らえることにより、半導体装置の不具合を解析するウェハ裏面からの不具合解析が主流となってきている。
特開２００１−２０３２４８号公報 特開２００１−２４０４２号公報 簡易エミッション顕微鏡解析装置開発 Ｅｆｆｏｒｔｌｅｓｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ Ｕｓｅｒｓ 寺山 正伸（Ｍａｓａｎｏｂｕ ＴＥＲＡＹＡＭＡ） 門田 靖（Ｙａｓｕｓｈｉ ＫＡＤＯＴＡ） Ｒｉｃｏh Ｔｅｃhｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ Ｎｏ．３０ Ｐ．１１３〜Ｐ．１１９ ＤＥＣＥＭＢＥＲ，２００４

しかしながら、こういった解析装置（微弱発光装置）は、半導体装置に実際に不具合が生じた際に、初めて、不具合の発生した半導体装置に対して使用するものである。

つまり、半導体装置に電流リークなどの不具合が生じた場合、まずは、不具合の症状（誤動作など）、さらに不具合の再現性を、解析装置以外の信頼性評価試験装置などにより確認することになる。

そして、その確認した半導体装置の状態を保持したまま、該半導体装置を解析装置に持っていき、該解析装置では、該半導体装置の不具合を再現した状態で、半導体装置の解析、例えば、不良発生箇所などを特定する解析を実施する。

ところが、半導体装置の解析装置では、信頼性評価試験装置とは、半導体装置に対して信号の入出力を行うための治具（例えばプローブカード）までの配線の長さなどが異なるといった様々な要因で、配線抵抗値などが異なることとなる。このため、半導体装置の解析装置では、配線抵抗値などの変化によるリーク電流値などが信頼性評価試験装置におけるものとは異なることとなり、これが原因で、信頼性評価試験装置で生じていた不具合を再現できないといったことになる。

このように解析装置で、信頼性評価試験装置で生じていた半導体データの不具合箇所が再現できないということは、解析装置で不具合の解析を正しくできないということであり、信頼性評価試験装置で見つけた半導体装置の不具合を正しく解析することができないといった課題がある。

本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、半導体装置の信頼性評価試験で見つけた不具合を、半導体装置の不具合解析の際に確実に再現することができ、これにより、信頼性評価試験で見つけた半導体装置の不具合を正しく解析することができる評価試験システムおよびこのような評価試験システムに用いるプローブカードを得ることを目的とする。

本発明に係る評価解析システムは、半導体デバイスの信頼性評価試験を行うとともに、該信頼性評価試験中に生じた半導体デバイスの異常部位を解析する評価解析システムであって、該半導体デバイスに印加する信頼性評価信号を発生する信頼性評価試験装置と、該半導体デバイスへの該信頼性評価信号の印加により生じた半導体デバイスの異常部位を解析する解析装置と、該半導体デバイスと電気的に接続されるよう構成され、該信頼性評価信号を該半導体デバイスに印加し、かつ該半導体デバイスで発生した信号を取り出すための接続治具とを備えたものであり、そのことにより上記目的が達成される。

本発明は、上記評価解析システムにおいて、前記半導体デバイスは、半導体ウエハの各チップ領域に形成された、ボンディングワイヤが接続される電極パッドを有するチップ状態デバイスであり、前記接続治具は、該チップ状態デバイスの電極パッドに接触させるための接触針を有し、該接触針と該電極パッドとの接触により、該チップ状態デバイスと電気的に接続されるプローブカードであることが好ましい。

本発明は、上記評価解析システムにおいて、前記半導体デバイスは、半導体ウエハから切り出された半導体チップをパッケージに実装してなる、外部端子を有するパッケージ状態デバイスであり、前記接続治具は、該パッケージ状態デバイスを載置するためのデバイス載置部と、該デバイス載置部に配置された、該パッケージ状態デバイスの外部端子に接触させるための接触片とを有し、該接触片と該外部端子との接触により、該パッケージ状態デバイスと電気的に接続されるパッケージソケットであることが好ましい。

本発明は、上記評価解析システムにおいて、前記パッケージ状態デバイスは、前記半導体チップを樹脂封止してなる樹脂モールドパッケージであることが好ましい。

本発明は、上記評価解析システムにおいて、前記信頼性評価試験の対象となる半導体デバイスは、半導体ウエハの各チップ領域に形成された、ボンディングワイヤが接続される電極パッドを有するチップ状態デバイス、および半導体ウエハから切り出された半導体チップをパッケージに実装してなる、外部端子を有するパッケージ状態デバイスのいずれかのタイプの半導体デバイスであり、前記接続治具は、該チップ状態デバイスと電気的接続をとるためのプロービング部と、該パッケージ状態デバイスと電気的接続をとるためのソケット部とを有することが好ましい。

本発明は、上記評価解析システムにおいて、前記プロービング部は、該チップ状態デバイスの電極パッドに接触させるための接触針を有し、該接触針と該電極パッドとの接触により、該チップ状態デバイスと電気的に接続され、前記ソケット部は、該パッケージ状態デバイスを載置するためのデバイス載置部と、該デバイス載置部に配置された、該パッケージ状態デバイスの外部端子に接触させるための接触片とを有し、該接触片と該外部端子との接触により、該パッケージ状態デバイスと電気的に接続されることが好ましい。

本発明は、上記評価解析システムにおいて、前記接続治具は、第１及び第２の開口を有するカード基板上に、複数のプローブ針をその先端が該第１の開口内に位置するよう配置して前記プロービング部を構成し、かつ、該カード基板上に該第２の開口を囲むよう、前記パッケージが装着されるパッケージ装着部を配置して前記ソケット部を構成したものであることが好ましい。

本発明は、上記評価解析システムにおいて、前記接続治具の裏面側に配置された裏面カメラを備え、該裏面カメラは、前記チップ状態デバイスの裏面を、該チップ状態デバイスを支持する透明支持基板を介して撮影し、前記パッケージ状態デバイスを、前記カード基板の第２の開口を介して撮影することが好ましい。

本発明は、上記評価解析システムにおいて、前記接続治具の裏面側に配置され、レーザ光を出力するレーザ光源を備え、該レーザ光源は、前記チップ状態デバイスの裏面に、該チップ状態デバイスを支持する透明支持基板を介してレーザ光を照射し、前記パッケージ状態デバイスの裏面に、前記カード基板の第２の開口を介してレーザ光を照射することが好ましい。

本発明は、上記評価解析システムにおいて、前記接続治具の表面側に配置され、前記プローブ針の先端を、前記チップ状態デバイスの電極パッドに位置合わせするための位置合わせ顕微鏡を備え、該位置合わせ顕微鏡は、前記カード基板の第１の開口を介して該チップ状態デバイスの表面の拡大像を形成することが好ましい。

本発明は、上記評価解析システムにおいて、前記該接続治具が、そのプロービング部のプローブ針が前記チップ状態デバイスの電極パッドに接触しない非接触位置から、そのプロービング部のプローブ針が前記チップ状態デバイスの電極パッドに接触する接触位置まで移動するよう、該接続治具をスライド自在に支持する支持機構を有することが好ましい。

本発明は、上記評価解析システムにおいて、前記信頼性評価試験装置は、静電耐圧に対する信頼性評価試験を行うための静電耐圧評価信号を生成することが好ましい。

本発明は、上記評価解析システムにおいて、前記信頼性評価試験装置は、ラッチアップに対する信頼性評価試験を行うためのラッチアップ評価信号を生成することが好ましい。

本発明は、上記評価解析システムにおいて、前記信頼性評価試験装置は、電磁波ノイズに対する信頼性評価試験を行うための電磁波耐性評価信号を生成することが好ましい。

本発明は、上記評価解析システムにおいて、前記解析装置は、前記半導体デバイスのリーク電流に基づいて、前記信頼性評価試験信号の印加された半導体デバイスの異常部位を解析することが好ましい。

本発明は、上記評価解析システムにおいて、前記解析装置は、前記半導体デバイスの裏面上あるいは表面上で現われる発光像に基づいて、前記信頼性評価試験信号の印加された半導体デバイスの異常部位を解析することが好ましい。

本発明は、上記評価解析システムにおいて、前記解析装置は、前記半導体デバイスに対する裏面微弱発光解析を行うことが好ましい。

本発明は、上記評価解析システムにおいて、前記解析装置は、前記信頼性評価試験信号を印加する前の半導体デバイスの発光像を示す画像データと、該信頼性評価試験信号を印加した後の半導体デバイスの発光像を示す画像データとを記憶する記憶装置と、該信頼性評価試験信号を印加する前の半導体デバイスの発光像を示す画像データと、該信頼性評価試験信号を印加した後の半導体デバイスの発光像を示す画像データとを比較するデータ比較装置とを有することが好ましい。

本発明は、上記評価解析システムにおいて、前記解析装置は、前記半導体デバイスの裏面を撮像する裏面カメラを有し、前記半導体デバイスの発光像を示す画像データを該裏面カメラにより取得することが好ましい。

本発明は、上記評価解析システムにおいて、前記信頼性評価試験信号を前記半導体デバイスに印加する前に、該裏面カメラにより該半導体デバイスの裏面の微弱発光画像を撮像し、該裏面カメラにより撮像して得られた画像データを、前記記憶装置に格納することが好ましい。

本発明は、上記評価解析システムにおいて、前記信頼性評価試験信号を前記半導体デバイスに印加した後に前記裏面カメラにより撮像した半導体デバイスの裏面の微弱発光画像を、前記記録装置に記録されている、前記信頼性評価試験信号を前記半導体デバイスに印加する前に該裏面カメラにより撮像した半導体デバイスの裏面の微弱発光画像と比較することが好ましい。

本発明は、上記評価解析システムにおいて、前記解析装置は、画像データに基づいて画像を表示する画像出力装置と、前記裏面カメラにより前記半導体デバイスの裏面を撮像して得られた画像データを、該画像出力装置に出力するか否かを判定する画像出力判定装置とを有することが好ましい。

本発明は、上記評価解析システムにおいて、前記画像出力判定装置は、前記信頼性評価試験信号を前記半導体デバイスに印加した後の該半導体デバイスの特性値が、前記信頼性評価試験信号を前記半導体デバイスに印加する前に設定されている基準値より大きいとき、前記画像出力装置に表示される画像の表示状態を、該発光像に基づいて該半導体データの異常部位の解析が行われるよう切り替えることが好ましい。

本発明は、上記評価解析システムにおいて、前記解析装置は、前記半導体デバイスのリーク電流およびその発光像に基づいて、前記信頼性評価試験信号が印加された半導体デバイスの異常部位を解析することが好ましい。

本発明に係るプローブカードは、半導体デバイスとの間で信号の授受を行うためのプローブカードであって、半導体ウエハの各チップ領域に形成された、ボンディングワイヤが接続される電極パッドを有するチップ状態デバイスとの電気的接続をとるためのプロービング部と、半導体ウエハから切り出された半導体チップをパッケージに実装してなる、外部端子を有するパッケージ状態デバイスとの電気的接続をとるためのパッケージソケット部を備えており、そのことにより上記目的が達成される。

本発明は、上記プローブカードにおいて、前記プロービング部は、前記チップ状態デバイスの複数の電極パッドに対応して設けられ、該各電極パッドに接触させる複数のプローブ針を有し、該プローブ針により、該チップ状態デバイスに対して信号を直接入出力することが好ましい。

本発明は、上記プローブカードにおいて、前記パッケージソケット部は、前記パッケージ状態デバイスが装着されるパッケージ装着部と、該パッケージ装着部に配置された、該パッケージ状態デバイスの外部端子に接触させるための接触片とを有し、該接触片を介して該パッケージ状態デバイスに電気信号を印加するものであることが好ましい。

本発明は、上記プローブカードにおいて、前記プロービング部は、第１および第２の開口を有するカード基板上に該第１の開口内に先端が位置するよう配置され、該チップ状態デバイスの電極パッドに接触させるための複数のプローブ針を有し、該プローブ針を介して該チップ状態デバイスに電気信号を印加する接続部分であり、前記パッケージソケット部は、該カード基板上に該第２の開口を囲むよう配置され、前記パッケージ状態デバイスが装着されるパッケージ装着部と、該パッケージ装着部に配置された、該パッケージ状態デバイスの外部端子に接触させるための接触片とを有し、該接触片を介して該パッケージ状態デバイスに電気信号を印加する接続部分であることが好ましい。

本発明は、上記プローブカードにおいて、前記プロービング部は、前記カード基板の上側に配置されたレーザ光源から出射される解析用レーザ光が、該カード基板の下側に配置された前記チップ状態デバイスの上面に照射されるよう、該カード基板の第１の開口を配置したものであることが好ましい。

本発明は、上記プローブカードにおいて、前記パッケージソケット部は、前記カード基板の下側に配置されたレーザ光源から出射される解析用レーザ光が、該カード基板の上側に配置された前記パッケージ状態デバイスの下面に照射されるよう、該カード基板の第２の開口を配置したものであることが好ましい。

以下、本発明の作用について説明する。

本発明においては、半導体デバイスに印加する信頼性評価信号を発生する信頼性評価試験装置と、該半導体デバイスへの該信頼性評価信号の印加により生じた半導体デバイスの異常部位を解析する解析装置とを備え、該信頼性評価試験装置および解析装置を、共通の接続治具により半導体デバイスと電気的に接続するようにしたので、半導体デバイスの信頼性評価試験を行う場合と、半導体デバイスの解析を行う場合とで、同一の接続治具を用いて半導体デバイスに、信頼性評価試験（ＥＳＤ/ラッチアップ）用信号を印加することができる。これにより、半導体装置の信頼性評価試験で見つけた不具合を、半導体デバイス（半導体装置）の不具合解析の際に確実に再現することができ、この結果、信頼性評価試験で見つけた半導体装置の不具合を正しく解析することができる。

また、本発明においては、前記接続治具を、該チップ状態デバイスと電気的接続をとるためのプロービング部と、該パッケージ状態デバイスと電気的接続をとるためのソケット部とを有する構成としたので、前記信頼性評価試験の対象となる半導体デバイスが、半導体ウエハの各チップ領域に形成された、ボンディングワイヤが接続される電極パッドを有するチップ状態デバイス、および半導体ウエハから切り出された半導体チップをパッケージに実装してなる、外部端子を有するパッケージ状態デバイスのいずれのタイプの半導体デバイスであっても、信頼性評価試験で見つけた半導体デバイスの不具合を正しく解析することができる。

また、この発明においては、前記接続治具を、第１及び第２の開口を有するカード基板上に、複数のプローブ針をその先端が該第１の開口内に位置するよう配置して前記プロービング部を構成し、かつ、該カード基板上に該第２の開口を囲むよう、前記パッケージが装着されるパッケージ装着部を配置して前記ソケット部を構成した構造としているので、該カード基板の表面側あるいは裏面側に半導体デバイスを撮像するカメラを配置することで、チップ状態デバイスの表面あるいは裏面の画像を撮像したり、パッケージ状態デバイスの表面あるいは裏面の画像を撮像したりすることができる。また、前記カード基板の表面側あるいは裏面側に、レーザ光を出力するレーザ光源を配置することにより、前記チップ状態デバイスの表面あるいは裏面に、また前記パッケージ状態デバイスの表面あるいは裏面にレーザ光を照射することができ、これにより半導体デバイスの表面側あるいは裏面側の発光像をカメラにより検出しやすくなる。

また、この発明においては、上記評価解析システムにおいて、前記接続治具の表面側に配置され、前記プローブ針の先端を、前記チップ状態デバイスの電極パッドに位置合わせするための位置合わせ顕微鏡を備えたので、プローブ針とチップ状態デバイスの電極パッドとの位置合わせを正確にかつ簡単に行うことができる。

また、本発明においては、上記該接続治具が、そのプロービング部のプローブ針が前記チップ状態デバイスの電極パッドに接触しない非接触位置から、そのプロービング部のプローブ針が前記チップ状態デバイスの電極パッドに接触する接触位置まで移動するよう、該接続治具をスライド自在に支持する支持機構を備えているので、接続治具と半導体デバイスとの接触を簡単に行うことができる。

本発明においては、上記信頼性評価試験装置にて、静電耐圧に対する信頼性評価試験を行うための静電耐圧評価信号を生成することにより、半導体デバイスに対する静電耐圧評価試験および静電破壊による故障（不具合発生）の解析を行うことができる。

本発明においては、上記信頼性評価試験装置にて、ラッチアップに対する信頼性評価試験を行うためのラッチアップ評価信号を生成することにより、半導体デバイスに対するラッチアップ耐性評価試験およびラッチアップによる故障（不具合発生）の解析を行うことができる。

本発明においては、上記信頼性評価試験装置にて、電磁波ノイズに対する信頼性評価試験を行うための電磁波耐性評価信号を生成することで、半導体デバイスに対する電磁波耐性評価試験および電磁波ノイズによる故障（不具合発生）の解析を行うことができる。

本発明においては、上記半導体デバイスの裏面上あるいは表面上で現われる発光像に基づいて、前記信頼性評価試験信号の印加された半導体デバイスの異常部位を解析するので、信頼性評価試験前の半導体デバイスの発光像と、信頼性評価試験後の半導体デバイスの発光像との比較により、不具合箇所の簡単に特定することができる。

本発明においては、画像データに基づいて画像を表示する画像出力装置と、前記裏面カメラにより前記半導体デバイスの裏面を撮像して得られた画像データを、該画像出力装置に出力するか否かを判定する画像出力判定装置とを備えたので、画像出力装置には不具合のある半導体デバイスの発光像のみを表示するようにして、不具合解析に要する時間や作業を削減することができる。

本発明においては、前記信頼性評価試験を行った半導体デバイスのうちの不具合発生の恐れの高いものについては、前記画像出力装置に表示される発光像の表示状態を、該半導体データの異常部位の解析が行われるよう切り替えるので、効率よく半導体デバイスの不具合を解析することができる。

この発明においては、前記半導体デバイスのリーク電流およびその発光像に基づいて、前記信頼性評価試験信号が印加された半導体デバイスの異常部位を解析するので、より精度よく半導体デバイスの不良解析を行うことができる。

以上のように、本発明によれば、元々別々の装置であった信頼性評価試験装置と解析装置とを１つのシステム内に備え、これらの信頼性評価試験装置と解析装置とで、半導体デバイスとの電気的接続をとるための接続治具を共通化したので、解析装置で、信頼性評価試験装置で生じていた半導体データの不具合箇所が再現できないということはなくなる。この結果、半導体装置の信頼性評価試験で見つけた不具合を、半導体装置の不具合解析の際に確実に再現することができ、引いては、信頼性評価試験で見つけた半導体装置の不具合を正しく解析することができる。

また、本発明によれば、プローブカードを、半導体ウエハの各チップ領域に形成された、ボンディングワイヤが接続される電極パッドを有するチップ状態デバイスとの電気的接続をとるためのプロービング部と、半導体ウエハから切り出された半導体チップをパッケージに実装してなる、外部端子を有するパッケージ状態デバイスとの電気的接続をとるためのパッケージソケット部とを有する構成としたので、前記信頼性評価試験の対象となる半導体デバイスがチップ状態デバイスおよびパッケージ状態デバイスのいずれのタイプの半導体デバイスであっても、電気的接触をとることが可能となる。このため、このプローブカードを、信頼性評価試験装置と解析装置とで共用する、半導体デバイスとの電気的接続をとるための接続治具として用いることにより、信頼性評価試験で見つけた半導体デバイスの不具合を正しく解析することが可能となる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１による評価解析システムの概略構成を示す図である。

この実施形態１の評価解析システム１００は、半導体デバイスの信頼性評価試験を行うとともに、該信頼性評価試験中に生じた半導体デバイスの異常部位を解析する評価解析システムである。

この評価解析システム１００は、信頼性評価試験信号（以下、信頼性テスト信号ともいう。）を発生する信頼性評価試験装置１００ａと、該信頼性テスト信号の印加後の半導体デバイス内で発生した内部信号に基づいて、該半導体デバイスを解析するデバイス解析装置１００ｂと、該半導体デバイスと電気的に接続するよう構成され、該信頼性テスト信号を該半導体デバイス１１２に印加し、該半導体デバイスで発生した信号を取り出すための接続器具（プローブカード）１２０とを備えている。また、評価解析システム１００は、上記プローブカード１２０と信頼性評価試験装置１００ａとを接続する信号経路にデバイス解析装置１００ｂを接続するスイッチ部１１１を有している。

ここで、プローブカード１２０は、半導体ウエハの各チップ領域に形成された、ボンディングワイヤが接続される電極パッド１１２ａを有するチップ状態デバイス１１２と、該半導体ウエハから切り出された半導体チップをパッケージに実装してなる、外部端子１２９ａを有するパッケージ状態デバイス１２９のいずれにも適用可能なプローブカードである。

図２は、この実施形態１の評価解析システム１００におけるプローブカードを説明する斜視図である。

このプローブカード１２０は、カード基板１２１上に形成され、該チップ状態デバイスの電極パッド（ボンディングパッド）１１２ａに接触させるプローブ針１２２を有するプロービング部１２０ａと、該カード基板１２１上に配置され、該パッケージ状態デバイス１２９を電気的に接続されるよう装着するパッケージソケット部１２０ｂとを有している。

ここで、上記カード基板１２１は、第１の開口１２２ａおよび第２の開口１２８ａを有している。プローブカード部１２０ａは、該カード基板１２１上に該第１の開口１２２ａ内に先端が位置するよう配置され、該チップ状態デバイスの電極パッド１１２ａに接触させるための複数のプローブ針１２２を有している。パッケージソケット部１２０ｂは、該カード基板１２１上に該第２の開口１２８ａを囲むよう配置され、パッケージ状態デバイス１２９が装着されるパッケージ装着部１２８と、該パッケージ装着部１２８の内側面に配置された、該パッケージ状態デバイスの外部端子１２９ａに接触させるための接触片１２８ｂとを有し、該接触片１２８ｂを介して、パッケージ状態デバイス１２９に電気信号を印加する端子構造となっている。また、該プローブカード１２１は、該カード基板１２１に一端側に配置され、プローブカード１２１と外部の装置とを接続するたカード側入出力部１２３を有しており、このカード側入出力部１２３には、上記プロービング部１２０ａの各プローブ針１２２、及び各プローブ針１２２に対応する接触片１２８ｂが、該基板上にプリントされた配線層により電気的に接続されている。

また、図３は、この実施形態１の評価解析システム１００をさらに詳しく説明する模式図であり、特に、信頼性評価試験装置１００ａ及びデバイス解析装置１００ｂの具体的構成を示している。

上記評価解析システム１００は、上記ステージ１４０ａの裏面側に配置され、前記プローブ針を接触させたチップ状態デバイス１１２の裏面側にレーザ光Ｌが照射されるよう、あるいは、前記パッケージソケットに装着したパッケージ状態デバイス１２９の裏面側にレーザ光Ｌが照射されるよう、レーザ光を出射する光照射部（レーザ光源）１０８を有している。なお、この光照射部１０８は、前記プローブ針を接触させたチップ状態デバイスの表面側にレーザ光Ｌが照射されるよう、あるいは、前記パッケージソケットに装着したパッケージ状態デバイスの表面側にレーザ光Ｌが照射されるよう、上記プローブカードの上方側に配置してもよい。

ここで、上記信頼性評価試験装置１００ａは、信頼性評価試験信号として、ラッチアップに対する信頼性評価を行うためのラッチアップ評価信号を生成するラッチアップ評価部１０２ａと、信頼性評価試験信号として、静電耐圧に対する信頼性評価を行うための静電耐圧評価信号を生成する静電耐圧評価部１０２ｂとを含む信号発生部１０２を有している。但し、該テスト信号発生部１００ａは、ラッチアップ評価部１０２ａと静電耐圧評価部１０２ｂのいずれか一方のみを有するものであってもよい。また、信号発生部１０２は、電磁波ノイズに対する信頼性評価試験を行うための電磁波耐性評価試験信号を発生する耐性評価部を有するものでもよい。

また、上記デバイス解析部１００ｂは、半導体デバイス１１２あるいは１２９のリーク電流に基づいて、信頼性テスト信号の印加後の半導体デバイスの状態を解析し、かつ前記半導体デバイスの発光像に基づいて、前記信頼性テスト信号の印加後の半導体デバイスの不具合を解析するものである。つまり、デバイス解析部１１０ｂは、前記半導体デバイスのリーク電流およびその発光像に基づいて、前記信頼性テスト信号の印加後の半導体デバイスの不具合を解析するものである。ここで、発光像に基づいた解析は、裏面微弱発光解析である。

さらに、前記デバイス解析部１００ｂは、前記信頼性テスト信号を印加する前の半導体デバイスの画像データと、該信頼性テスト信号を印加した後の半導体デバイスの画像データとを記憶する記憶装置１０３と、前記信頼性テスト信号を印加する前の半導体デバイスの画像データと、該信頼性テスト信号を印加した後の半導体デバイスの画像データとを比較するデータ比較部１０４とを有している。また、前記デバイス解析装置１００ｂは、前記半導体デバイスの裏面を撮像する撮像カメラ部１０６と、該撮像カメラ１０６からの画像データに基づいて撮像画像を表示する画像出力装置１０１と、該撮像カメラ１０６から画像出力装置１０１への映像データの流れを監視するとともに、画像出力装置１０１での画像表示を制御する画像出力判定装置１０５とを有している。また、デバイス解析部１００ｂは、半導体デバイス１１２あるいは１２９へのテスト信号を出力するとともに、該半導体デバイスからのテスト信号に対する出力信号に基づいて半導体デバイスの不具合をテストするＬＳＩテスタ１１０を有している。

また、評価解析システム１００は、前記プローブカードの表面側に配置され、前記プローブ針の先端を、前記チップ状態デバイスの電極パッドに位置合わせするための位置合わせ顕微鏡１０７を備え、該位置合わせ顕微鏡１０７は、前記カード基板の第１の開口を介して該チップ状態デバイスの表面の拡大像を形成するものである。

また、評価解析システム１００は、前記プローブカードが、そのプロービング部のプローブ針が前記チップ状態デバイスの電極パッドに接触しない非接触位置から、そのプロービング部のプローブ針が前記チップ状態デバイスの電極パッドに接触する接触位置まで移動するよう、該プローブカードをスライド自在に支持する支持機構１４０を有している。

また、画像出力装置１０１、記憶装置１０３、画像出力判定部１０５、データ比較部１０４、およびＬＳＩテスタ１１０は、１つのデータバスを介して接続されており、このデータバスは、プローブカード１２０とは、制御信号Ｓｃにより開閉するスイッチ１１１を介して接続されている。また、上記信号発生部１２０は、上記プローブカード１２０と直接接続されている。ここで、スイッチ１１１は、信号発生部１２０からの信頼性評価試験信号が、プローブカード以外の他の回路部分に印加されないよう開閉されるものである。

次に、動作について説明する。

図４は、本実施形態１の評価解析システムを用いて半導体デバイスの評価解析を行う手順を説明する図である。

まず、この解析処理の開始Ｐｓと同時に、評価解析の対象（サンプル）である半導体デバイスが、チップ状態であるかパッケージ状態（ＰＫＧ状態）であるかの判定が行われる（手順Ｐ１）。

次に、この判定の結果、半導体デバイスが、ウエハの各チップ領域に作り込まれている状態のデバイス（チップ状態デバイス）であるとき、プローブカード１２０のプロービング部１２０ａにより、プローブカードと半導体デバイス１１２との電気的コンタクトがとられる（手順Ｐ２ａ）。これにより、信頼性評価試験装置１００ａおよび解析装置１００ｂは、サンプルである半導体デバイス１１２に対してテスト信号を印加したり、該半導体デバイス１１２からその内部信号を取り出すことが可能な状態となる。

続いて、信頼性評価試験装置１００ａは、例えば、ラッチアップを誘発させるラッチアップ用信号などの信頼性評価テスト信号を半導体デバイスに印加する前に、該半導体デバイスにおける所定の電極パッド間のリーク電流を測定する（手順Ｐ３）。

さらに、測定した評価前の電流値が磁気ディスクなどの記憶装置１０３に保存される（手順Ｐ４）。このとき、リーク電流値だけでなく、半導体デバイスの発光画像のデータも記憶装置内部に保存される。また、データ比較部１０４には、基準となる信頼性評価しきい値が予め入力される。

その後、信頼性評価試験装置１００ａは、デバイス解析装置１００ｂにて裏面カメラ１０６で半導体デバイスの裏面を撮像しながら、信頼性評価信号を半導体デバイス１１２に印加する（手順Ｐ５）。信頼性評価試験装置から信頼性試験評価信号、例えばＥＳＤ（静電耐圧）評価信号あるいはラッチアップ評価信号等が、半導体デバイスへプローブカードを通して入力される。

その入力後、半導体デバイスの裏面側の発光像と、半導体デバイスに流れる電流値とが記憶装置に格納される。つまり、該信頼性評価信号の印加後（評価後）に得られたリーク電流などの電流値Ｄ１や発光像の画像データが磁気ディスクなどの記憶装置１０３に保存される（手順Ｐ６）。

その後、データ比較部１０４は、記憶装置１０３に格納されている評価前の電流値と評価後の電流値とを比較する（手順Ｐ７）。この電流値の比較の結果、両電流値の差分値が、一定の閾値より小さいときは、評価を完了する（手順Ｐｅ）。このとき、評価の完了前に、裏面カメラにより撮影された半導体デバイスの画像を画像出力装置１０１に表示して、発光箇所がないか確認するようにしてもよい（手順Ｐ８ａ）。

一方、上記電流値の比較の結果、両電流値の差分値が一定の閾値以上であるときは、デバイス解析装置１００ｂは、半導体デバイスに動作電流を供給し、この状態で、裏面カメラ１０６で撮影した発光像を、画像出力装置１０１に表示させる（手順Ｐ８）。この画像出力装置１０１に表示された発光像により半導体デバイスを解析して故障箇所を特定する（手順Ｐ９）。さらに、この解析結果は、半導体デバイスの設計にフィードバックされる（手順Ｐ１０）。

このようにして、１つのサンプルの評価解析が完了すると、次のサンプルに対して評価解析が行われる。

なお、上記手順Ｐ１で、半導体デバイスがパッケージ状態デバイスであると判定されたときは、プローブカードのパッケージソケット部１２０ｂに半導体パッケージを搭載して、上記チップ状態デバイスと同様、上記の手順Ｐ２〜Ｐ１０により、該半導体デバイスの評価解析が行われる。

図５は、上記図４に示すデータ比較処理を詳しく説明する図である。

このデータ比較処理では、データ比較部１０４は、評価前データＤａと評価後データＤｂとを比較する。ここで、評価前データＤａは、信頼性評価試験信号を半導体デバイスに印加する前の半導体デバイスのリーク電流値や発光像のデータであり、例えば、評価前のリーク電流値である評価前電流値Ｄａ１と、評価前の発光像の画像データである評価信号入力前画像データＤａ２とを含んでいる。また、評価後データＤｂは、信頼性評価試験信号を半導体デバイスに印加した後の半導体デバイスのリーク電流値や発光像のデータであり、例えば、評価後のリーク電流値である評価後電流値Ｄｂ１と、評価後の発光像の画像データである評価信号入力後画像データＤｂ２とを含んでいる。また、上記データ比較処理では、半導体デバイスに関して予め決められているリーク電流値などの信頼性評価しきい値Ｄｔｈが用いられる。

以下、具体的な比較処理について説明する。

まず、データ比較部１０４では、信頼性評価試験信号である外部信号の入力前（評価前）の発光像および電流値と、外部信号の入力後（評価後）の発光像および電流値とがそれぞれ比較され、あらかじめ入力していた信頼性評価しきい値Ｄｔｈに基づいて、リーク電流値および発光画像が異常であるか否かの判定が行われる。

例えば、評価前電流値Ｄａ１と評価後電流値Ｄｂ１とが比較され、その差分値が所定の基準値より大きいか否かの第１の判定が行われる。その後、該差分値が所定の基準値より大きくない場合は、評価後リーク電流が少ない（電流値正常）と判定される。この場合は、リーク電流値が表示され（手順Ｐ７４ａ）、さらに、発光画像が画像出力判定部１０５により画像出力装置１０１に表示される（手順Ｐ７４ｂ）。その後、評価が完了する（手順Ｐｅ）。

一方、評価前電流値Ｄａ１と評価後電流値Ｄｂ１とが比較され、その差分値が所定の基準値より大きいか否かの第１の判定が行われ、該差分値が所定の基準値より大きい場合は、評価後電流値Ｄｂ１が評価しきい値Ｄｔｈより大きいか否かの第２の判定が行われる。この評価後電流値Ｄｂ１が評価しきい値Ｄｔｈより大きい場合、このデータ比較部では、電流値に異常があると判断される。このように、評価後リーク電流が大きい（電流値異常）と判定された場合は、デバイス解析装置１００ｂ内にて半導体デバイスの解析が行われる（手順Ｐ７２）。具体的には、解析装置内部では、評価前の発光像が画像出力装置１０１に表示され（手順Ｐ７５ａ）、さらに、この評価前の発光像に評価後の発光像が重ね合わせられる（手順Ｐ７５ｂ）。これにより、評価後に新たに現われた発光像の位置を特定することで、リーク電流の増大した箇所を見つけることができる。

その後、リーク電流値が表示され（手順Ｐ７６ａ）、さらに、発光画像が画像表示制御部１０５により画像出力部１０１に表示される（手順Ｐ７６ｂ）。

なお、上記電流値はしきい値に関係なく表示するようにしてもよい。

以下、このような構成の実施形態１による評価解析システムの効果について説明する。

最近の半導体デバイスは、微細化プロセスが主流になってきており、メタル配線の多層化が進み、チップ表面からは解析が困難となってきている。また、信頼性試験評価や解析装置などは、全く別の装置であり解析装置などは、半導体デバイス不具合が発生してから解析装置を使用するといったことをしており、タイムリーな結果は得られない。

また、半導体デバイスの信頼性評価試験装置と解析装置とは、全く別の装置であるため、信頼性評価試験時に発生した不良（リーク電流不良など）を、解析装置で再現しようとすると、半導体デバイスへ信号を与える配線の長さなどの装置環境の違いに依存して、不具合の再現確実性が低いといった課題があった。

本発明では、上記実施形態１で説明したように、１つのシステム内で、半導体デバイスの信頼性評価試験および解析が可能な構成を構築し、評価前と評価後の画像データ、電流値を比較することによって、信頼性評価試験時と解析時とで、半導体デバイスとの電気的な接続をとるための構成、例えば、プローブカードと各装置との間の配線長などが同一となり、信頼性評価試験時に現われた不具合が解析時に再現できないといったことをなくすことができ、これにより開発期間や解析時間を短縮することができるといった効果が得られる。言い換えると、この実施形態１では、同一のシステム内で信頼性評価試験を実施しながら、その試験中に導体デバイスの不具合が生じた際には、その不具合の解析も可能となり、信頼性評価・解析にかかる時間を大幅に低減させることができる。

このように本実施形態１では、半導体デバイスに印加する信頼性評価信号を発生する信頼性評価試験装置１００ａと、該半導体デバイスへの該信頼性評価信号の印加により生じた半導体デバイスの異常部位を解析する解析装置１００ｂとを備え、該信頼性評価試験装置および解析装置を、共通の接続治具（プローブカード）１２０により半導体デバイスと電気的に接続するようにしたので、半導体デバイスの信頼性評価試験を行う場合と、半導体デバイスの解析を行う場合とで、同一の接続治具を用いて半導体デバイスに、信頼性評価試験（ＥＳＤ/ラッチアップ）用信号を印加することができる。これにより、半導体装置の信頼性評価試験で見つけた不具合を、半導体デバイス（半導体装置）の不具合解析の際に確実に再現することができ、この結果、信頼性評価試験で見つけた半導体装置の不具合を正しく解析することができる。

以下、本実施形態におけるさらなる効果について説明する。

本実施形態１では、前記接続治具を、該チップ状態デバイス１１２と電気的接続をとるためのプロービング部１２０ａと、該パッケージ状態デバイス１２９と電気的接続をとるためのソケット部１２０ｂとを有する構成としたので、前記信頼性評価試験の対象となる半導体デバイスが、半導体ウエハの各チップ領域に形成された、ボンディングワイヤが接続される電極パッドを有するチップ状態デバイス、および半導体ウエハから切り出された半導体チップをパッケージに実装してなる、外部端子を有するパッケージ状態デバイスのいずれのタイプの半導体デバイスであっても、信頼性評価試験で見つけた半導体デバイスの不具合を正しく解析することができる。

また、本実施形態１では、前記接続治具（プローブカード）１２０を、第１及び第２の開口１２０ａおよび１２０ｂを有するカード基板１２１上に、複数のプローブ針１２２をその先端が該第１の開口内に位置するよう配置して前記プロービング部１２０ａを構成し、かつ、該カード基板上に該第２の開口を囲むよう、前記パッケージが装着されるパッケージ装着部１２８を配置して前記ソケット部１２０ｂを構成した構造としているので、該カード基板の表面側あるいは裏面側に半導体デバイスを撮像するカメラを配置することで、チップ状態デバイスの表面あるいは裏面の画像を撮像したり、パッケージ状態デバイスの表面あるいは裏面の画像を撮像したりすることができる。また、前記カード基板の表面側あるいは裏面側に、レーザ光を出力するレーザ光源を配置することにより、前記チップ状態デバイスの表面あるいは裏面に、また前記パッケージ状態デバイスの表面あるいは裏面にレーザ光を照射することができ、これにより半導体デバイスの表面側あるいは裏面側の発光像をカメラにより検出しやすくなる。

また、試験対象の半導体デバイスがモールドパッケージ品（パッケージ状態デバイス）といった場合も、モールドパッケージを搭載できるソケットには、ソケット下面、プローブカード基板がくり貫かれた状態で、パッケージデバイス品を搭載できるようにしているので、モールドパッケージ品においても裏面微弱発光解析が可能となる。また、プローブカードの上記支持機構１４０に対する取り付け位置を前後にずらして調整することで、パッケージ状態デバイスの下面の発光像を、プローブカードの下側に配置した顕微鏡によっても撮影できるようになる。

また、本実施形態１では、上記評価解析システム１００において、前記接続治具の表面側に配置され、前記プローブ針の先端を、前記チップ状態デバイスの電極パッドに位置合わせするための位置合わせ顕微鏡１０７を備えたので、プローブ針とチップ状態デバイスの電極パッドとの位置合わせを正確にかつ簡単に行うことができる。

また、本実施形態１では、上記接続治具が、そのプロービング部のプローブ針が前記チップ状態デバイスの電極パッドに接触しない非接触位置から、そのプロービング部のプローブ針が前記チップ状態デバイスの電極パッドに接触する接触位置まで移動するよう、該接続治具をスライド自在に支持する支持機構１４０を備えているので、接続治具と半導体デバイスとの接触を簡単に行うことができる。

また、本実施形態１では、上記信頼性評価試験装置１００ａにて、静電耐圧に対する信頼性評価試験を行うための静電耐圧評価信号を生成することにより、半導体デバイスに対する静電耐圧評価試験および静電破壊による故障（不具合発生）の解析を行うことができる。

また、本実施形態１では、上記信頼性評価試験装置１００ａにて、ラッチアップに対する信頼性評価試験を行うためのラッチアップ評価信号を生成することにより、半導体デバイスに対するラッチアップ耐性評価試験およびラッチアップによる故障（不具合発生）の解析を行うことができる。

また、本実施形態１では、上記信頼性評価試験装置１００ａにて、電磁波ノイズに対する信頼性評価試験を行うための電磁波耐性評価信号を生成することで、半導体デバイスに対する電磁波耐性評価試験および電磁波ノイズによる故障（不具合発生）の解析を行うことができる。

また、本実施形態１では、上記半導体デバイスの裏面上あるいは表面上で現われる発光像に基づいて、前記信頼性評価試験信号の印加された半導体デバイスの異常部位を解析するので、信頼性評価試験前の半導体デバイスの発光像と、信頼性評価試験後の半導体デバイスの発光像との比較により、不具合箇所の簡単に特定することができる。

また、本実施形態１では、画像データに基づいて画像を表示する画像出力装置１０１と、前記裏面カメラにより前記半導体デバイスの裏面を撮像して得られた画像データを、該画像出力装置に出力するか否かを判定する画像出力判定装置１０５とを備えたので、画像出力装置１０１には不具合のある半導体デバイスの発光像のみを表示するようにして、不具合解析に要する時間や作業を削減することができる。

また、本実施形態１では、前記信頼性評価試験を行った半導体デバイスのうちの不具合発生の恐れの高いものについては、前記画像出力装置１０１に表示される発光像の表示状態を、該半導体データの異常部位の解析が行われるよう切り替えることで、効率よく半導体デバイスの不具合を解析することができる。

また、本実施形態１では、前記半導体デバイスのリーク電流およびその発光像に基づいて、前記信頼性評価試験信号が印加された半導体デバイスの異常部位を解析するので、より精度よく半導体デバイスの不良解析を行うことができる。

また、上記実施形態では、信頼性評価試験装置に加えてＬＳＩテスタを備えているので、信頼性評価試験に該ＬＳＩテスタを用いることもできる。

例えば、ＬＳＩテスタから半導体デバイスに動作確認用テストパターンを印加し、半導体デバイスからの出力信号パターンを判定する。このとき、テストパターンの先頭データから、出力信号パターンにエラー箇所が見つかったところまでのデータを繰り返し半導体デバイスに印加する。このようにテストパターンの先頭データからエラー発生位置のデータまでを繰り返し半導体デバイスに印加することで、半導体デバイスにおける誤動作が連続して生ずることとなり、これにより半導体デバイスの発光画像が確認可能となる。このようにして現われた発光画像を、半導体デバイスの正常な発光画像と比較することで、不具合解析を行うことも可能となる。

なお、上記実施形態１では、評価解析システムとして、上記信頼性評価試験装置に加えてＬＳＩテスタを備えたものを示しているが、上記評価解析システムは、信頼性評価試験装置に代えてＬＳＩテスタを備えたものでもよい。

また、上記実施形態１では、接続治具としてのプローブカードは、プロービング部とソケット部の両方を備えているが、プローブカードは、プロービング部とソケット部のいずれか一方のみを有するものであってもよい。

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

本発明は、システムＬＳＩなどの半導体装置の信頼性評価試験を行う装置や半導体装置の不具合解析に用いる微弱発光解析装置などの解析装置の分野において、半導体装置の信頼性評価試験で見つけた不具合を、半導体装置の不具合解析の際に確実に再現することができ、信頼性評価試験で見つけた半導体装置の不具合を正しく解析することができる評価試験システム、およびこのような評価解析システムで用いるプローブカードを提供するものであり、半導体デバイスの開発期間や解析時間を短縮することができるものである。

図１は本発明の実施形態１による試験解析システムの概略構成を示す図である。 図２は、この実施形態１の試験解析システムで用いられるプローブカードを説明する斜視図である。 図３は、この実施形態１の試験解析システム１００をさらに詳しく説明する模式図であり、特に、信頼性評価試験装置１００ａ及びデバイス解析装置１００ｂの具体的構成を示している。 図４は、本実施形態１の評価解析システムを用いた半導体デバイスの評価解析手順を説明する図である。 図５は、本実施形態１の評価解析システムを説明する図であり、図４に示すデータ比較処理を詳しく示している。 図６は、従来の信頼性評価試験装置（図６（ａ））および従来の解析装置（図６（ｂ））を説明する図である。

符号の説明

１００ 評価解析システム
１００ａ 信頼性評価試験装置
１００ｂ デバイス解析装置
１０１ 画像出力装置
１０２ 信頼性評価信号発生装置
１０３ 記憶装置
１０４ データ比較部
１０５ 画像出力判定部
１０６ 裏面カメラ
１０７ 位置合わせ用顕微鏡
１０８ レーザ光源
１１０ ＬＳＩテスタ
１１１ スイッチ
１１２ チップ状態デバイス
１２０ プローブカード
１２０ａ プロービング部
１２０ｂ パッケージソケット部
１２０ｃ ウエハステージ
１２１ カード基板
１２２ａ 第１の開口
１２８ パッケージ載置部
１２８ａ 第２の開口
１２８ｂ 接触片
１２９ パッケージ状態デバイス
１２９ａ 外部端子
１４０ カード支持機構

Claims (30)

1. 半導体デバイスの信頼性評価試験を行うとともに、該信頼性評価試験中に生じた半導体デバイスの異常部位を解析する評価解析システムであって、
   該半導体デバイスに印加する信頼性評価信号を発生する信頼性評価試験装置と、
   該半導体デバイスへの該信頼性評価信号の印加により生じた半導体デバイスの異常部位を解析する解析装置と、
   該半導体デバイスと電気的に接続されるよう構成され、該信頼性評価信号を該半導体デバイスに印加し、かつ該半導体デバイスで発生した信号を取り出すための接続治具とを備えた評価解析システム。
2. 前記半導体デバイスは、半導体ウエハの各チップ領域に形成された、ボンディングワイヤが接続される電極パッドを有するチップ状態デバイスであり、
   前記接続治具は、
   該チップ状態デバイスの電極パッドに接触させるための接触針を有し、該接触針と該電極パッドとの接触により、該チップ状態デバイスと電気的に接続されるプローブカードである請求項１に記載の評価解析システム。
3. 前記半導体デバイスは、半導体ウエハから切り出された半導体チップをパッケージに実装してなる、外部端子を有するパッケージ状態デバイスであり、
   前記接続治具は、
   該パッケージ状態デバイスを載置するためのデバイス載置部と、該デバイス載置部に配置された、該パッケージ状態デバイスの外部端子に接触させるための接触片とを有し、該接触片と該外部端子との接触により、該パッケージ状態デバイスと電気的に接続されるパッケージソケットである請求項１に記載の評価解析システム。
4. 前記パッケージ状態デバイスは、前記半導体チップを樹脂封止してなる樹脂モールドパッケージである請求項３に記載の評価解析システム。
5. 前記信頼性評価試験の対象となる半導体デバイスは、半導体ウエハの各チップ領域に形成された、ボンディングワイヤが接続される電極パッドを有するチップ状態デバイス、および半導体ウエハから切り出された半導体チップをパッケージに実装してなる、外部端子を有するパッケージ状態デバイスのいずれかのタイプの半導体デバイスであり、
   前記接続治具は、
   該チップ状態デバイスと電気的接続をとるためのプロービング部と、
   該パッケージ状態デバイスと電気的接続をとるためのソケット部とを有する請求項１に記載の評価解析システム。
6. 前記プロービング部は、該チップ状態デバイスの電極パッドに接触させるための接触針を有し、該接触針と該電極パッドとの接触により、該チップ状態デバイスと電気的に接続され、
   前記ソケット部は、該パッケージ状態デバイスを載置するためのデバイス載置部と、該デバイス載置部に配置された、該パッケージ状態デバイスの外部端子に接触させるための接触片とを有し、該接触片と該外部端子との接触により、該パッケージ状態デバイスと電気的に接続される請求項５に記載の評価解析システム。
7. 前記接続治具は、
   第１及び第２の開口を有するカード基板上に、複数のプローブ針をその先端が該第１の開口内に位置するよう配置して前記プロービング部を構成し、かつ、該カード基板上に該第２の開口を囲むよう、前記パッケージが装着されるパッケージ装着部を配置して前記ソケット部を構成したものである請求項６に記載の評価解析システム。
8. 前記接続治具の裏面側に配置された裏面カメラを備え、
   該裏面カメラは、前記チップ状態デバイスの裏面を、該チップ状態デバイスを支持する透明支持基板を介して撮影し、前記パッケージ状態デバイスを、前記カード基板の第２の開口を介して撮影する請求項７に記載の評価解析システム。
9. 前記接続治具の裏面側に配置され、レーザ光を出力するレーザ光源を備え、
   該レーザ光源は、前記チップ状態デバイスの裏面に、該チップ状態デバイスを支持する透明支持基板を介してレーザ光を照射し、前記パッケージ状態デバイスの裏面に、前記カード基板の第２の開口を介してレーザ光を照射する請求項８に記載の評価解析システム。
10. 前記接続治具の表面側に配置され、前記プローブ針の先端を、前記チップ状態デバイスの電極パッドに位置合わせするための位置合わせ顕微鏡を備え、
    該位置合わせ顕微鏡は、前記カード基板の第１の開口を介して該チップ状態デバイスの表面の拡大像を形成する請求項９に記載の評価解析システム。
11. 前記該接続治具が、そのプロービング部のプローブ針が前記チップ状態デバイスの電極パッドに接触しない非接触位置から、そのプロービング部のプローブ針が前記チップ状態デバイスの電極パッドに接触する接触位置まで移動するよう、該接続治具をスライド自在に支持する支持機構を有する請求項５に記載の評価解析システム。
12. 前記信頼性評価試験装置は、静電耐圧に対する信頼性評価試験を行うための静電耐圧評価信号を生成する請求項１に記載の評価解析システム。
13. 前記信頼性評価試験装置は、ラッチアップに対する信頼性評価試験を行うためのラッチアップ評価信号を生成する請求項１に記載の評価解析システム。
14. 前記信頼性評価試験装置は、電磁波ノイズに対する信頼性評価試験を行うための電磁波耐性評価信号を生成する請求項１に記載の評価解析システム。
15. 前記解析装置は、前記半導体デバイスのリーク電流に基づいて、前記信頼性評価試験信号の印加された半導体デバイスの異常部位を解析する請求項１に記載の評価解析システム。
16. 前記解析装置は、前記半導体デバイスの裏面上あるいは表面上で現われる発光像に基づいて、前記信頼性評価試験信号の印加された半導体デバイスの異常部位を解析する請求項１に記載の評価解析システム。
17. 前記解析装置は、前記半導体デバイスに対する裏面微弱発光解析を行う請求項１６に記載の評価解析システム。
18. 前記解析装置は、
    前記信頼性評価試験信号を印加する前の半導体デバイスの発光像を示す画像データと、該信頼性評価試験信号を印加した後の半導体デバイスの発光像を示す画像データとを記憶する記憶装置と、
    該信頼性評価試験信号を印加する前の半導体デバイスの発光像を示す画像データと、該信頼性評価試験信号を印加した後の半導体デバイスの発光像を示す画像データとを比較するデータ比較装置とを有する請求項１７に記載の評価解析システム。
19. 前記解析装置は、
    前記半導体デバイスの裏面を撮像する裏面カメラを有し、前記半導体デバイスの発光像を示す画像データを該裏面カメラにより取得する請求項１８に記載の評価解析システム。
20. 前記信頼性評価試験信号を前記半導体デバイスに印加する前に、該裏面カメラにより該半導体デバイスの裏面の微弱発光画像を撮像し、該裏面カメラにより撮像して得られた画像データを、前記記憶装置に格納する請求項１９に記載の評価解析システム。
21. 前記信頼性評価試験信号を前記半導体デバイスに印加した後に前記裏面カメラにより撮像した半導体デバイスの裏面の微弱発光画像を、前記記録装置に記録されている、前記信頼性評価試験信号を前記半導体デバイスに印加する前に該裏面カメラにより撮像した半導体デバイスの裏面の微弱発光画像と比較する請求項２０に記載の評価解析システム。
22. 前記解析装置は、
    画像データに基づいて画像を表示する画像出力装置と、
    前記裏面カメラにより前記半導体デバイスの裏面を撮像して得られた画像データを、該画像出力装置に出力するか否かを判定する画像出力判定装置とを有する請求項１９に記載の評価解析システム。
23. 前記画像出力判定装置は、
    前記信頼性評価試験信号を前記半導体デバイスに印加した後の該半導体デバイスの特性値が、前記信頼性評価試験信号を前記半導体デバイスに印加する前に設定されている基準値より大きいとき、前記画像出力装置に表示される画像の表示状態を、該発光像に基づいて該半導体データの異常部位の解析が行われるよう切り替える請求項２２に記載の評価解析システム。
24. 前記解析装置は、前記半導体デバイスのリーク電流およびその発光像に基づいて、前記信頼性評価試験信号が印加された半導体デバイスの異常部位を解析する請求項１に記載の評価解析システム。
25. 半導体デバイスとの間で信号の授受を行うためのプローブカードであって、
    半導体ウエハの各チップ領域に形成された、ボンディングワイヤが接続される電極パッドを有するチップ状態デバイスとの電気的接続をとるためのプロービング部と、
    半導体ウエハから切り出された半導体チップをパッケージに実装してなる、外部端子を有するパッケージ状態デバイスとの電気的接続をとるためのパッケージソケット部を備えたプローブカード。
26. 前記プロービング部は、
    前記チップ状態デバイスの複数の電極パッドに対応して設けられ、該各電極パッドに接触させる複数のプローブ針を有し、該プローブ針により、該チップ状態デバイスに対して信号を直接入出力する請求項２５に記載のプローブカード。
27. 前記パッケージソケット部は、
    前記パッケージ状態デバイスが装着されるパッケージ装着部と、
    該パッケージ装着部に配置された、該パッケージ状態デバイスの外部端子に接触させるための接触片とを有し、
    該接触片を介して該パッケージ状態デバイスに電気信号を印加するものである請求項２５に記載のプローブカード。
28. 前記プロービング部は、第１および第２の開口を有するカード基板上に該第１の開口内に先端が位置するよう配置され、該チップ状態デバイスの電極パッドに接触させるための複数のプローブ針を有し、該プローブ針を介して該チップ状態デバイスに電気信号を印加する接続部分であり、
    前記パッケージソケット部は、該カード基板上に該第２の開口を囲むよう配置され、前記パッケージ状態デバイスが装着されるパッケージ装着部と、該パッケージ装着部に配置された、該パッケージ状態デバイスの外部端子に接触させるための接触片とを有し、該接触片を介して該パッケージ状態デバイスに電気信号を印加する接続部分である請求項２５に記載のプローブカード。
29. 前記プロービング部は、前記カード基板の上側に配置されたレーザ光源から出射される解析用レーザ光が、該カード基板の下側に配置された前記チップ状態デバイスの上面に照射されるよう、該カード基板の第１の開口を配置したものである請求項２８に記載のプローブカード。
30. 前記パッケージソケット部は、前記カード基板の下側に配置されたレーザ光源から出射される解析用レーザ光が、該カード基板の上側に配置された前記パッケージ状態デバイスの下面に照射されるよう、該カード基板の第２の開口を配置したものである請求項２８に記載のプローブカード。

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