DE19652789A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Prüfen von Anschlußkontakten von Flip-Chips - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen der Qualität von Anschlußkontakten eines Halbleiterelements und eines Substrats eines Flip-Chips, das auf einem Substrat aus einem organischen Material oder ei­ nem Keramikmaterial durch einen kuppenförmigen Anschluß oder auf ähnliche Weise umgekehrt angeordnet wird.

Bei einem Flip-Chip, der seit kurzem aufgrund von Fort­ schritten bei hochdichten Anordnungen zunehmend Beachtung fin­ det, werden kugelförmige Metallelemente oder ähnliche Elemen­ te, die als Anschlüsse (Bump) 2 bezeichnet werden, durch Löten oder ein ähnliches Verfahren mit Elektroden 17 mehrerer gleichmäßig angeordneter nackter Chips oder Rohchips 1 verbun­ den, wie in Fig. 5 dargestellt. Diese angepaßten Anschlüsse 2 werden außerdem durch Löten oder ein ähnliches Verfahren mit Elektroden 18 eines Substrats aus einem organischen Material, einem Keramikmaterial oder einem ähnlichen Material verbunden.

Weil ein solcher Flip-Chip auf der Rückseite des Rohchips 1 einen Verbindungsabschnitt mit dem Substrat aufweist, um ei­ ne hochdichte Anordnung zu erhalten, weist er einen Nachteil hinsichtlich eines Prüfvorgangs auf, weil der Verbindungsab­ schnitt im Gegensatz zu einem Verbindungsabschnitt, der bei einem herkömmlichen Bauelement für Oberflächenmontage (SMD- Bauelement) an einer direkt sichtbaren Position angeordnet war, nicht direkt sichtbar ist.

Daher wurde bei einer Probeproduktion ein Verfahren ver­ wendet, bei dem durch Zuführen eines Stroms zum Rohchip 1 für das Substrat, das mit Flip-Chips verwendet wird, festgestellt wird, ob Verbindungen geeignet hergestellt wurden, und die Funktionsfähigkeit ohne Prüfen der Kontaktstelle bestätigt wird, wobei ein solches Prüfverfahren für eine Massenherstel­ lung jedoch ungeeignet ist. Außerdem wird bei einem solchen Prüfvorgang dem Rohchip 1 der elektrische Strom bei einem be­ liebigen Zustand des Verbindungsabschnitts zugeführt. Daher wird, auch wenn eine große Lücke oder Fehlstelle an einem Ab­ schnitt gebildet wurde, wo der Anschluß 2 beispielsweise durch Löten verbunden wurde, festgestellt, daß die Funktion des Ar­ tikels geeignet ist, weil kein elektrisches Problem auftritt, so daß in einem solchen Fall keine ausreichende Prüfung durch­ geführt werden kann, wodurch ein Problem bezüglich der Zuver­ lässigkeit auftritt.

Daher besteht ein Bedarf an einer Vorrichtung zum Prüfen eines Verbindungsabschnitts einer Rohchipanordnung. Bei einer in Fig. 6 dargestellten Vorrichtung zum Prüfen eines Lötkon­ taktabschnitts eines Halbleiterbausteins (offengelegte Patent­ veröffentlichung HEI 4-359447) wurde versucht, den Kontaktab­ schnitt des Anschlusses 2 zwischen einem Substrat 18 und einem Rohchip 17 unter Verwendung von Röntgenstrahlen sichtbar zu machen. Bei dieser Vorrichtung werden Röntgenstrahlen von ei­ ner Position unmittelbar über dem Verbindungsabschnitt einge­ strahlt, um dessen Schattenbild zu messen. Daher muß eine Röntgenquelle unmittelbar über dem Verbindungsabschnitt ange­ ordnet werden, und die Röntgenquelle muß unmittelbar über je­ den einzelnen Anschluß 2 am Verbindungsabschnitt des Substrats 18 bewegt werden, wo mehrere Anschlüsse 2 in einer Flip-Chip- Anordnung angeordnet sind. Außerdem ist es, weil der Verbin­ dungsabschnitt nicht direkt visuell beobachtet werden kann, schwierig, die Röntgenquelle direkt über den Verbindungsab­ schnitt zu bewegen. Außerdem ist die Röntgenquelle teuer, und bei ihrer Verwendung muß der Schutz des menschlichen Körpers berücksichtigt werden.

Ein Flip-Chip, der gegenwärtig Aufmerksamkeit erfährt, ist ein Anordnungs- oder Installationsverfahren, das entwic­ kelt wurde, um eine hochdichte Montage oder Installation bzw. Anordnung zu erhalten, wobei dies jedoch eine Montagestruktur ist, bei der der Kontaktabschnitt zwischen dem Rohchip und dem Substrat nicht direkt visuell beobachtet werden kann, weil ei­ ne hochdichte Montagestruktur gebildet wird. Daher ist eine herkömmliche Prüfvorrichtung der Art, die zum Prüfen eines SMD-Bauteils oder eines ähnlichen Bauteils verwendet wird, für eine Kontaktprüfung von Flipchips, bei denen der Kontaktab­ schnitt nicht direkt beobachtet werden kann, nicht verwendbar.

Außerdem ergaben sich, obwohl eine Prüfvorrichtung unter Verwendung einer Röntgenvorrichtung als Prüfvorrichtung für Flip-Chips entwickelt wurde, sehr große Probleme nicht nur hinsichtlich des Mechanismus, wie beispielsweise der Anordnung und Bewegung einer für den Prüfvorgang verwendeten Röntgen­ quelle, sondern muß auch der Schutz des menschlichen Körpers berücksichtigt werden, wodurch die Produkte teuer werden.

Wie vorstehend beschrieben, wird, weil bisher keine ge­ eignete Prüfvorrichtung für Flip-Chips verfügbar ist, eine ge­ ringere Ausbeute an Flip-Chips erwartet, so daß für zukünftige Fortschritte bei oder die Realisierbarkeit von hochdichten Montagestrukturen durch Flip-Chips höhere Kosten entstehen.

Daher besteht ein Bedarf an einer kontaktfreien Prüfvor­ richtung und einem Prüfverfahren, die vorzugsweise für solche Flip-Chips verwendet werden können und eine ausreichende Prüfleistung oder -funktion aufweisen, die zur Massenherstel­ lung von Halbleiterbausteinen geeignet ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrich­ tung und ein Verfahren zum Prüfen von Anschlußkontakten eines Flip-Chips bereit zustellen, durch die der Zustand eines An­ schlußkontaktabschnitts mit hoher Genauigkeit, sicher und durch einen einfachen Aufbau geprüft werden kann, und die ge­ eignet sind zur Verwendung bei der Massenherstellung von Halb­ leiterbausteinen.

Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, weist eine erfin­ dungsgemäße Vorrichtung zum Prüfen von Anschlußkontakten von Flip-Chips, wobei ein Halbleiterchip durch kuppenförmige An­ schlüsse umgekehrt auf einem Substrat angeordnet ist, auf: ei­ ne Wärmestrahlungserzeugungseinrichtung zum Bestrahlen des Halbleiterchips mit Wärmestrahlen, eine Sensoreinrichtung zum Erfassen von Strahlungswärme, die durch Erwärmen des Halblei­ terchips abgestrahlt wird, und eine Entscheidungsverarbei­ tungseinrichtung zum Feststellen der Qualität des Anschlußkon­ taktabschnitts basierend auf der Temperaturverteilung auf der Oberfläche des Halbleiterchips, die aus der Information über die Strahlungswärme und die Information über die Anordnung der Anschlüsse des Halbleiterchips erhalten wird.

Durch die vorliegende Erfindung wird die Signalverarbei­ tung vereinfacht und die Prüfzeit verkürzt, so daß sie geeig­ net ist zur Anwendung bei einer Massenherstellung, wobei die Entscheidungsverarbeitungseinrichtung so gebildet ist, daß die Qualität des Anschlußkontaktabschnitts in Abhängigkeit von der Temperaturverteilung lediglich der Temperatur auf der Oberflä­ che des Halbleiterchips am Anschlußkontaktabschnitt oder der Temperaturverteilung lediglich der Temperatur auf der Oberflä­ che des Halbleiterchips am Anschlußkontaktabschnitt und an ei­ nem Zwischenabschnitt zwischen Anschlußkontakten festgestellt wird, oder die Entscheidungsverarbeitungseinrichtung so gebil­ det ist, daß die Qualität des Anschlußkontaktabschnitts in Ab­ hängigkeit von der Temperaturverteilung erfaßt wird, die ba­ sierend auf dem Ausgangssignal der Sensoreinrichtung in einem Übergangszustand einer Temperaturerhöhung vom Anfang der Be­ strahlung der Oberfläche des Halbleiterchips durch Wärmestrah­ len mindestens einmal erfaßt wird, oder so gebildet ist, daß diese Verfahren kombiniert werden.

Außerdem ist es bei den entsprechenden vorstehenden Vor­ richtungen zum Prüfen von Anschlußkontakten, um den Einfluß von Temperaturstörungen- oder -schwankungen auszuschließen, vorteilhaft, eine Struktur mit einem Temperatursteuerungsab­ schnitt zu bilden, um die Temperatur des Substrats der Flip- Chips auf die Heiztemperatur des Halbleiterchips oder eine ge­ ringere Temperatur einzustellen, oder eine Struktur mit einer Temperaturerfassungseinrichtung zum Messen der Temperatur des Substrats der Flip-Chips zu bilden, bei der die Entscheidung in der Entscheidungssteuerungseinrichtung basierend auf der durch das Ausgangssignal der Temperaturerfassungseinrichtung erhaltenen Relativtemperaturverteilung zwischen der Halblei­ terchipoberfläche und dem Substrat getroffen wird.

Außerdem ist die Information über die Anordnung der An­ schlüsse des Halbleiterchips geeignet, um die unter den glei­ chen Bedingungen wie für den zu prüfenden Artikel erhaltene Temperaturverteilung auf der Halbleiterchipoberfläche eines hochwertigen Halbleiterbausteins zu bestimmen.

Außerdem ist es in den entsprechenden Vorrichtungen zum Prüfen von Anschlußkontakten für die Wärmestrahlenerzeugungs­ einrichtung vorteilhaft, eine Lasereinrichtung, wie beispiels­ weise einen Halbleiterlaser oder einen He-Ne-Laser, oder eine Lampenlichtquelle, wie beispielsweise eine Xenonlampe oder ei­ ne Quecksilberlichtlampe, zu verwenden.

Außerdem ist es vorteilhaft, eine Infrarotbildaufnahmeka­ mera für die Sensoreinrichtung der entsprechenden Vorrichtun­ gen zum Prüfen von Anschlußkontakten zu verwenden, und ferner kann eine Monitoreinrichtung zum Darstellen der Temperaturver­ teilung vorgesehen sein, um eine visuelle Beobachtung des Prüfvorgangs zu ermöglichen.

Außerdem weist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Prüfen von Anschlußkontakten eines Halbleiterbausteins, bei dem ein Halbleiterbaustein durch Anschlüsse umgekehrt auf einem Substrat angeordnet ist, die Schritte auf: Erwärmen des Halb­ leiterchips durch Bestrahlen mit Wärmestrahlen, Erfassen der vom Halbleiterchip abgestrahlen Strahlungswärme, Erzeugen ei­ ner Temperaturverteilung auf der Oberfläche des Halbleiter­ chips aus der erfaßten Strahlungswärme und Feststellen der Qualität eines Anschlußkontaktabschnitts aus der Temperatur­ verteilung basierend auf der Information über die Anordnung der Anschlüsse des Halbleiterchips.

Außerdem kann der Schritt zum Erzeugen einer Temperatur­ verteilung auf der Oberfläche des Halbleiterchips einen Schritt zum Erzeugen einer Temperaturverteilung nur der Tempe­ ratur auf der Halbleiterchipoberfläche am Anschlußkontaktab­ schnitt oder einer Temperaturverteilung nur der Temperatur auf der Halbleiterchipoberfläche am Anschlußkontaktabschnitt und an einem Zwischenabschnitt zwischen Anschlußkontaktabschnitten aus der erfaßten Strahlungswärme vom Halbleiterchip aufweisen, oder der Schritt zum Erzeugen einer Temperaturverteilung auf der Halbleiterchipoberfläche kann einen Schritt zum Erzeugen einer Temperaturverteilung in einem Übergangszustand der Tem­ peraturerhöhung des Halbleiterchips vom Anfang der Bestrahlung der Halbleiterchipoberfläche mit Wärmestrahlen oder einen Schritt aufweisen, bei dem diese Schritte kombiniert sind.

Außerdem kann der Schritt zum Erzeugen einer Temperatur­ verteilung auf der Oberfläche des Halbleiterchips einen Schritt zum Messen der Temperatur des Substrats des Halblei­ terbausteins aufweisen, um dadurch als vorstehend beschriebene Temperaturverteilung die Relativtemperaturverteilung zwischen der Halbleiterchipoberfläche und dem Substrat zu bestimmen.

Außerdem ist ein Schritt zum Erzeugen der Temperaturver­ teilung auf der Halbleiterchipoberfläche eines hochwertigen Halbleiterbausteins unter den gleichen Bedingungen als vorste­ hend beschriebener Schritt zum Erfassen der Temperaturvertei­ lung als Information über die Anordnung der Anschlüsse des Halbleiterchips vorgesehen.

D.h., erfindungsgemäß wird die Oberfläche des Rohchips, wo angelötete Flip-Chips durch Lötkontaktstellen befestigt sind, durch Wärmestrahlen bestrahlt, die Temperaturerhöhung auf der Rohchipoberfläche durch eine Infrarotbildaufnahmevor­ richtung gemessen, und werden die Meßergebnisse in einem Com­ puter gespeichert. Außerdem wird im voraus eine ähnliche Mes­ sung bezüglich eines Rohchips vorgenommen, auf dem ein hoch­ wertiger Flip-Chip angeordnet ist, und die Meßergebnisse wer­ den in einem Computer gespeichert. D.h., daß der Kontaktab­ schnitt der Flip-Chip-Anordnung wird durch Vergleichen des Meßergebnisses für einen hochwertigen Artikel mit dem Meßer­ gebnis für einen zu prüfenden Artikel geprüft.

Die Temperatur erhöht sich im Vergleich mit einem hoch­ wertigen Artikel am Abschnitt, wo Wärme vom Rohchip durch die Anschlüsse auf das Substrat abgestrahlt werden soll, wenn ein Anschlußkontakt nicht geeignet hergestellt ist, weil eine schlechte Lötverbindung oder ein ähnlicher Defekt vorliegt. Dadurch kann unterschieden werden zwischen hochwertigen Arti­ keln und minderwertigen Artikeln, indem das einem Computer von einer Infrarotbildaufnahmevorrichtung zugeführte Meßergebnis und das im voraus erhaltene Meßergebnis für hochwertige Arti­ kel verarbeitet und beide Ergebnisse verglichen werden.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die Zeich­ nungen beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm zum Erläutern eines Aufbaus einer er­ sten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Diagramm zum Erläutern der Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines durch die erste Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführten Meßprozes­ ses;

Fig. 4 ein Diagramm zum Erläutern eines Aufbaus einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer durch Anschlüs­ se gebildeten herkömmlichen Flip-Chip-Anordnung; und

Fig. 6 ein schematisches Diagramm zum Darstellen eines herkömmlichen Röntgentransmissionsverfahrens;

Fig. 1 zeigt ein Diagramm zum Darstellen eines Aufbaus einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Wie in Fig. 1 dargestellt, besteht eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Prüfen von Anschlußkontakten von Flip-Chips aus einer Halbleiterlasereinheit zum Erwärmen eines zu prüfen­ den Rohchips 1, einer Infrarotbildaufnahmevorrichtung zum Mes­ sen einer Temperaturverteilung auf der Oberfläche des Rohchips 1 und einem Computer 13.

Die Halbleiterlasereinheit besteht aus einem Halbleiter­ laser 4, der eine Lichtquelle zum Erwärmen bildet, einem opti­ schen System 8, einer Temperatursteuerungseinheit 6 für den Halbleiterlaser und einer Halbleiterlasersteuer- oder -trei­ bereinheit 5. Der Halbleiterlaser 4 wird durch Zuführen eines konstanten, rauscharmen Stroms durch die Halbleiterlasersteu­ ereinheit 5 in Schwingung versetzt. Durch eine solche Steuer­ einheit kann eine lange Lebensdauer des Halbleiterlasers 4 er­ reicht werden. Außerdem wird die Halbleiterlasersteuereinheit 5 durch den Computer 13 gesteuert, so daß der Treiber- oder Steuerstrom des Halbleiterlasers 4 gesteuert werden kann. Das vom Halbleiterlaser 4 emittierte Laserlicht 9 durchläuft das aus einer Konkavlinse gebildete optische System 8 und wird so eingestellt, daß der gesamte Rohchip 1 erwärmt wird.

Die Infrarotbildaufnahmevorrichtung besteht aus einer In­ frarotkamera 10, einer Bildverarbeitungseinheit 11 und einem Monitor 12. Die Infrarotkamera 10 ist an einer Position ange­ ordnet, wo der gesamte Rohchip 1 mit darauf angeordnetem Flip- Chip photographiert werden kann, und die Temperaturverteilung wird durch die Bildverarbeitungseinheit 11 auf dem Monitor 12 dargestellt. Die Meßergebnisse werden dem Computer 13 zuge­ führt. Der Computer 13 steuert die Halbleiterlasereinheit und die Infrarotbildaufnahmevorrichtung, übernimmt die Meßergeb­ nisse und unterscheidet zwischen hochwertigen und minderwerti­ gen Artikeln.

Ein zu prüfender Artikel in der Form eines Substrats, auf dem Flip-Chips angeordnet sind, wird auf einem Tisch 14 mon­ tiert, der aus einem Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit, ei­ nem Keramikmaterial oder einem ähnlichen Material hergestellt ist, in dem ein durch eine Temperatursteuerungseinheit 15 ge­ steuertes Peltierelement 16 eingepaßt ist.

Nachstehend wird der durch die vorliegende Ausführungs­ form ausgeführte Prüfvorgang unter Bezug auf Fig. 2, in der die Temperaturverteilung des Rohchips dargestellt ist, und Fig. 3 beschrieben, in der ein Meßablaufdiagramm dargestellt ist.

Vom Computer 13 wird ein Signal erzeugt und der Halblei­ terlasersteuereinheit 5 zugeführt, so daß ein Strom zum Steu­ ern des Halbleiterlasers 4 ausgegeben wird (Schritt 1). Von der Halbleiterlasersteuereinheit 5 wird ein stufenförmiger Ausgangsstrom ausgegeben, so daß der Halbleiterlaser 4 oszil­ liert und ein impuls- oder stufenförmiges Laserlicht 9 ausgibt (Schritt 2). Das emittierte Laserlicht 9 durchläuft die Kon­ kavlinse des optischen Systems 8 und erwärmt den gesamten Roh­ chip 1, auf dem Flip-Chips angeordnet sind, schrittweise, um diese ausreichend zu erwärmen.

Zu diesem Zeitpunkt erscheint, wenn die Flip-Chips hoch­ wertige Artikel sind und der Rohchip 1 über die Anschlüsse 2 mit dem Substrat 3 verbunden ist, eine in Fig. 2(C) darge­ stellte Temperaturverteilung auf der Oberfläche des Rohchips 1, wobei die Temperaturverteilung eines Teils davon (zwischen A-A′) als graphische Darstellung in Fig. 2(D) dargestellt ist. Wenn im Gegensatz dazu ein Anschluß mit minderwertigem Kontakt vorhanden ist, erscheint eine in Fig. 2(E) dargestellte Tem­ pertaturverteilung auf der Oberfläche des Rohchips 1, wobei die Temperaturverteilung eines Teils davon (zwischen B-B′) als graphische Darstellung in Fig. 2(F) dargestellt ist, weil die Wärme über den Anschluß mit dem minderwertigen Kontakt schwer entweichen kann. Daher wird die Temperatur T′ eines minderwer­ tigen Artikels an der gleichen Position X höher als die Tempe­ ratur T eines hochwertigen Artikels.

Wie vorstehend beschrieben, wird die Temperaturverteilung auf der Oberfläche des erwärmten Rohchips 1 in Abhängigkeit vom Zustand der Anschlußkontakte erzeugt (Schritt 3). Diese Temperaturverteilung wird von der Bildverarbeitungseinheit 11 als durch die Infrarotkamera 10 erhaltene Bildinformation dem Computer 13 zugeführt (Schritt 4). Die Temperaturverteilung wird nach Ablauf einer gewissen Zeitdauer, die erforderlich ist, um eine ausreichende Erwärmung durch das basierend auf dem Signal vom Computer 13 emittierte Laserlicht 9 zu errei­ chen, dem Computer 13 zugeführt, woraufhin der Computer ein Signal an die Bildverarbeitungseinheit ausgibt, um die Tempe­ raturverteilung auf der Oberfläche des Rohchips 1 zu messen, wobei dieser Meßvorgang automatisch durchgeführt wird. Der Mo­ nitor 12 ist mit der Bildverarbeitungseinheit 11 verbunden, so daß die Temperaturverteilung des Rohchips 1 immer beobachtet werden kann.

Auf diese Weise wird die Qualität des Kontaktzustands von Flip-Chips aus der Temperaturverteilung der gemessenen Abso­ luttemperatur bestimmt. Für diese Entscheidung werden Daten der Temperaturverteilung hochwertiger Artikel, die im voraus durch Messen hochwertiger Flip-Chip-Artikel erhalten wurden, im Computer 13 gespeichert (Schritt 13). Vorzugsweise werden an Stelle der Daten nur eines hochwertigen Artikels Mittelwer­ te von Daten einer Vielzahl hochwertiger Artikel verwendet. Die Koordinatenposition der Bildinformation der Daten hochwer­ tiger Artikel und die Meßdaten werden kombiniert, und die Tem­ peraturdifferenz wird bestimmt (Schritt 6). Wenn sowohl die hochwertigen, als auch die zu prüfenden Artikel exakt die gleiche Temperaturverteilung aufweisen, zeigt die Relativtem­ peraturverteilung immer den Wert 0, weil jedoch auch für hoch­ wertige Artikel in einem gewissen Umfang eine im wesentlichen gleichmäßige Streuung erzeugt wird, wird die Entscheidung dar­ über, ob ein hochwertiger Artikel vorliegt, basierend auf ei­ nem bestimmten Toleranzwert der Temperaturdifferenz getroffen. Wenn ein minderwertiger Kontakt vorhanden ist, wird ein Punkt erzeugt, wo die Temperaturdifferenz groß ist, so daß festge­ stellt werden kann, daß ein minderwertiger Kontakt vorliegt, wenn der Toleranzwert bezüglich der Daten für hochwertige Ar­ tikel überschritten wird (Schritt 7).

Außerdem halten das Peltierelement 16 und die Temperatur­ steuerungseinheit 15 für den Tisch die Temperatur an der unte­ ren Fläche des Substrats 3, auf dem Flip-Chips angeordnet sind, und das auf dem Tisch 14 befestigt ist, konstant, und erzeugen eine Temperaturverteilung auf der Oberfläche des Roh­ chips 1, die dem Zustand des Anschlußkontakts entspricht, wo­ durch der Einfluß durch Temperaturstörungen oder -schwankungen ausgeschlossen bzw. kompensiert wird.

Nachstehend wird ein Verfahren zum Verkürzen der Meßzeit unter Verwendung des gleichen Meßsystems beschrieben.

Erstes Verfahren: Bei der vorstehend erwähnten Ausfüh­ rungsform wurde der Rohchip ausreichend erwärmt, und der Meß­ vorgang wurde durchgeführt, nachdem die Temperatur stabil war. Weil eine gewisse Zeitdauer erforderlich ist, bis die Tempera­ tur stabil ist, ist dies ein Verfahren zum Messen der Tempera­ turverteilung während der Erwärmung durch das Laserlicht 9, d. h. in einem Übergangszustand.

Durch ein Signal vom Computer 13 wird impulsförmiges La­ serlicht 9 emittiert, wodurch die Rohchipfläche erwärmt wird. Daraufhin wird die Temperaturverteilung auf der Oberfläche des Rohchips 1 nach einer kurzen Zeitdauer im Computer 13 aufge­ nommen. Diese kurze Zeitdauer wird immer konstant gehalten. Die Daten für hochwertige Artikel werden durch ähnliche Mes­ sungen erhalten. Die Qualität kann auf ähnliche Weise wie beim vorstehend erwähnten Verfahren bestimmt werden.

Zweites Verfahren: Bei der vorstehend erwähnten Ausfüh­ rungsform wird die Temperaturdifferenz zwischen den Daten für hochwertige Artikel und gemessenen Daten berechnet, um die Kontaktqualität zu bestimmen. Wenn Daten als Bildinformation verarbeitet werden, wird jedoch eine gewisse Zeit benötigt, weil die Datenmenge groß ist. Daher kann die Meßzeitdauer ver­ kürzt werden, wenn ein Verfahren zum Bestimmen der Qualität verwendet wird, bei dem die Temperaturverteilung lediglich der Temperaturdaten auf der Oberfläche des Rohchips 1 an entspre­ chenden von mehreren Anschlußkontaktabschnitten aus der gemes­ senen Bildinformation extrahiert wird, außerdem Daten für hochwertige Artikel auf ähnliche Weise extrahiert werden und entsprechende Temperaturdifferenzen gemessen werden. Außerdem kann die erforderliche Meßzeit verkürzt werden, indem eine Entscheidung unter Verwendung der Temperaturverteilung getrof­ fen wird, die nicht nur aus den Daten auf der Oberfläche des Rohchips an den mehreren Anschlußkontaktabschnitten sondern auch aus Daten auf der Oberfläche des Rohchips an Zwischenab­ schnitten zwischen Anschlußkontaktpositionen gebildet wird.

Drittes Verfahren: Wenn das erste und das zweite Verfah­ ren kombiniert werden, kann die Meßzeit weiter verkürzt wer­ den.

Fig. 4 zeigt ein Diagramm zum Darstellen des Aufbaus ei­ ner zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Wie in Fig. 4 dargestellt, weist die vorliegende Ausfüh­ rungsform einer Vorrichtung zum Prüfen von Anschlußkontakten von Flip-Chips auf: eine Xenonlampe 20 zum Erwärmen eines zu prüfenden Artikels, eine Infrarotbildaufnahmevorrichtung zum Messen der Temperaturverteilung auf der Oberfläche des Roh­ chips 1 und den Computer 13.

Die Xenonlampe 20 ist mit einer Spannungsquelle 22 ver­ bunden, und die Spannungsquelle 22 ist mit dem Computer 13 verbunden. Außerdem wird das von der Xenonlampe 20 emittierte Licht gesteuert, um den gesamten Rohchip 1 durch einen Reflek­ tor 21 zu erwärmen.

Die Infrarotbildaufnahmevorrichtung besteht aus einer In­ frarotkamera 10, einer Bildverarbeitungseinheit 11 und einem Monitor 12. Die Infrarotkamera 10 ist an einer Position ange­ ordnet, wo der gesamte Rohchip 1, auf dem Flip-Chips angeord­ net sind, photographiert werden kann, und die Temperaturver­ teilung wird durch die Bildverarbeitungseinheit 11 auf dem Mo­ nitor 12 dargestellt. Die Meßergebnisse werden einem Computer 13 zugeführt. Der Computer 13 steuert die Xenonlampe 20 und die Infrarotbildaufnahmevorrichtung und übernimmt ferner die Meßergebnisse und stellt die Qualität fest.

Nachstehend wird ein Meßverfahren beschrieben.

Vom Computer 13 wird ein Signal ausgegeben, um der Span­ nungsquelle 22 der Xenonlampe 20 eine Steuerspannung zuzufüh­ ren, so daß die Xenonlampe 20 Licht emittiert.

Die Temperaturverteilung der absoluten Temperatur auf der Oberfläche des durch das abgestrahlte Licht 25 der Xenonlampe 20 erwärmten Rohchips 1 wird dort gemessen, wo die Temperatur­ verteilung erzeugt wurde. Gleichzeitig wird die Temperatur an der unteren Fläche des Substrats 3 oder des Tischs 14 durch ein elektronisches Thermometer 23 durch einen Thermistor 24 gemessen und dem Computer 13 zugeführt. Eine Relativtempera­ turverteilung bezüglich der unteren Fläche des Substrats 3 oder des Tischs 14 kann durch Bestimmen einer Differenz der durch das elektronische Thermometer 23 angezeigten Temperatur bezüglich der Temperaturverteilung der gemessenen absoluten Temperatur erhalten werden. Auf diese Weise dient die gemesse­ ne Relativtemperaturverteilung dazu, Temperaturstörungen oder -schwankungen auszuschließen bzw. zu kompensieren.

Außerdem wird die Absoluttemperaturverteilung für hoch­ wertige Artikel gemessen und als Datensatz für hochwertige Ar­ tikel im Computer 13 gespeichert.

Die Positionen des Thermistors 24, die ein Kriterium der relativen Temperatur darstellen, müssen jeweils gleich sein. Außerdem sollte das Strahlungslicht 25 der Xenonlampe nicht direkt zugeführt werden. Die Entscheidung über die Qualität wird bezüglich der durch das durch die vorstehend erwähnte Ausführungsform durchgeführte Verfahren gemessenen Relativtem­ peraturverteilung getroffen.

Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform eine Rela­ tivtemperaturverteilung zwischen Temperaturen am Substrat ei­ nes Halbleiterbausteins, auf dem Flip-Chips angeordnet sind, und auf der Chipoberfläche als Temperaturverteilung erhalten wird, indem das Ausgangssignal des Thermistors 24 verwendet wird, kann die Anordnung auch derart sein, daß die Absoluttem­ peraturverteilung auf der Chipoberfläche verwendet wird. In diesem Fall ist der Aufbau vorzugsweise derart, daß der Ein­ fluß durch Temperaturstörungen oder -schwankungen ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform unter Verwendung der Tempera­ tursteuerungseinheit ausgeschlossen bzw. kompensiert wird. Au­ ßerdem können bei einer in Fig. 4 dargestellten Ausführungs­ form die vorstehend erwähnten ersten bis dritten Verfahren zum Verkürzen der Meßzeit für die Temperaturverteilung des Chips verwendet werden. Wenn das vorstehend erwähnte zweite Verfah­ ren verwendet wird, können auch in mehreren Meßvorgängen in einer jeweils festen kurzen Zeitdauer Daten in einem Über­ gangszustand erfaßt werden, um die Entscheidung zu treffen.

Außerdem kann bei der in Fig. 1 dargestellten ersten Aus­ führungsform auch ein in Fig. 4 dargestellter Aufbau verwendet werden, bei dem die gemessene Substrattemperatur verwendet wird, um die Relativtemperaturverteilung zu verwenden.

Außerdem dient bei beiden Ausführungsformen das Verfahren zum Prüfen von Anschlußkontakten dazu, die Qualität eines Halbleiterbausteins durch Vergleichen der Daten der von der Chipoberfläche eines zu prüfenden Artikels gemessenen Tempera­ turverteilung mit den im voraus bezüglich einem hochwertigen Halbleiterbaustein unter gleichen Bedingungen gemessenen Tem­ peraturverteilungsdaten zu bestimmen, wobei der Aufbau jedoch auch derart sein kann, daß die Entscheidung durch den Computer durch Analysieren und Berechnen von Mustern einer Temperatur­ verteilung getroffen werden kann, die für den Chip des zu prü­ fenden Artikels gemessen wird, ohne daß der vorstehend erwähn­ te Vergleich ausgeführt werden muß, weil, wenn die Struktur der Anschlüsse auf der Chipoberfläche und die Informationen über die Anordnung, beispielsweise als Muster davon, bekannt sind, die vor stehend erwähnte Temperaturverteilung basierend darauf bestimmt werden kann.

Außerdem ist der bei der vorliegenden Erfindung zu prü­ fende Chip nicht auf eine einstückige Struktur beschränkt, wie in der Figur dargestellt. D.h., die vorliegende Erfindung kann für eine noch größere Massenfertigung von Halbleiterbausteinen angepaßt werden, wenn sie so aufgebaut ist, daß Temperaturver­ teilungsdaten jeweiliger Chips von mehreren Chips oder mehre­ ren Halbleiterbausteinen gleichzeitig gewonnen und gemeinsam geprüft werden.

Außerdem wurden ein Halbleiterlaser und eine Xenonlampe als Beispiel einer bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Heizeinrichtung für den Rohchip dargestellt, wobei statt dessen jedoch auch ein Helium-Neon- (He-Ne-) Laser, eine Quecksilber­ lichtlampe oder eine ähnliche Wärmequelle verwendet werden kann.

Die vorliegende Erfindung mit dem vorstehend beschriebe­ nen Aufbau weist die nachstehend beschriebenen Wirkungen auf.

Durch das Prüfen von Anschlußkontakten basierend auf der Oberflächentemperaturverteilung eines Halbleiterchips kann ein sicherer Prüfvorgang für Flip-Chip-Anordnungen erhalten wer­ den, so daß ein Lötkontaktabschnitt geprüft werden kann, und das Prüfsystem ist aufgrund seines einfachen Aufbaus und eines einfachen Verfahrens geeignet zur Anwendung bei einer Massen­ fertigung.

Außerdem kann durch Verwendung einer Temperaturverteilung an einem vorgegebenen Abschnitt des Chips und/oder einer Tem­ peraturverteilung in einem Heizübergangszustand des Chips die zum Feststellen der Qualität erforderliche Datenmenge redu­ ziert werden, wodurch die Prüfzeit vermindert wird, und ein für eine größere Massenfertigung geeigneter Prüfvorgang be­ reitgestellt werden.

Der Einfluß durch die Umgebungstemperatur, durch den Stö­ rungen oder Schwankungen hervorgerufen werden, kann ausge­ schlossen bzw. kompensiert werden, und die Entscheidungsgenau­ igkeit des Prüfvorgangs kann verbessert werden, indem die Ab­ soluttemperaturverteilung verwendet wird, bei der die Tempera­ tur des Substrats des Halbleiterbausteins auf eine konstante Temperatur eingestellt wird, die niedriger ist als die Chip­ heiztemperatur, oder die Temperatur des Substrats gemessen und die Relativtemperatur verwendet wird. Außerdem kann durch Ver­ wendung von Daten für einen hochwertigen Halbleiterbaustein, die unter den gleichen Bedingungen gemessen wurden, die Genau­ igkeit des Prüfvorgangs bei einer auf der Chip- Temperaturverteilung basierenden Entscheidung verbessert wer­ den.

Außerdem können eine Laservorrichtung oder eine Lampen­ lichtquelle verwendet werden, die im Vergleich mit einer Rönt­ genquelle kostengünstig und sicher sind, und der Prüfvorgang kann optisch dargestellt werden, indem die Vorrichtung mit ei­ nem Monitor verbunden wird.

Bezugszeichenliste

Fig. 1
13 Computer
11 Bildverarbeitungseinheit
12 Monitor
10 Infrarotkamera
4 Halbleiterlaser
5 Halbleiterlasersteuereinheit
6 Temperatursteuerungseinheit für Halbleiterlaser
7 Peltierelement
8 optisches System
9 Laserlicht
1 Rohchip
2 Anschluß
3 Substrat
14 Tisch
16 Peltierelement
15 Temperatursteuerungseinheit für Tisch

Fig. 2(A)
1 Rohchip
2 Anschluß

Fig. 2(B)
1 Rohchip
17 Elektrode an Rohchipseite
18 Elektrode an Substratseite
3 Substrat
2 Anschluß

Fig. 2(C)
1 Rohchip
19 Isotherme

Fig. 2(D)
Temperature Temperatur

Fig. 2(E)
1 Rohchip
19 Isotherme

Fig. 2(F)
Temperature Temperatur

Fig. 3 Meßablaufdiagramm
1 Ausgabeanweisung wird Halbleiterlasersteuereinheit von einem Computer zugeführt (Schritt 1).
2 Von Halbleiterlasersteuereinheit wird ein Strom ausgege­ ben, und Laserlicht wird vom Halbleiterlaser emittiert (Schritt 2).
3 Die Rohchipoberfläche, auf der Flip-chips angeordnet sind, wird erwärmt, und eine Temperaturverteilung wird erzeugt (Schritt 3).
4 Die Temperaturverteilung auf der Rohchipoberfläche wird durch eine Infrarotbildaufnahmevorrichtung gemessen, und die Ergebnisse werden dem Computer zugeführt (Schritt 4).
5 Temperaturverteilungsdaten hochwertiger Rohchip-Artikel (Schritt 5).
Execute control . . . Führe Steuerung durch Computer aus
result of decision . . . Qualitätsentscheidungsergebnis (Schritt 7)

Fig. 4
13 Computer
11 Bildverarbeitungseinheit
12 Monitor
10 Infrarotkamera
22 Spannungsquelle
20 Xenonlampe
21 Reflektor
25 Strahlungslicht
1 Rohchip
2 Anschluß
3 Substrat
14 Tisch
24 Thermistor
23 elektronisches Thermoineter

Fig. 5 (STAND DER TECHNIK)
2 Anschluß
1 Rohchip
17 Elektrode an Rohchipseite
18 Elektrode an Substratseite
3 Substrat

Fig. 6 (STAND DER TECHNIK)
X-RAYS Röntgenstrahlen
17 Elektrode an Rohchipseite
2 Anschluß
18 Elektrode an Substratseite
Detection of . . . Nachweis der transmittierten Röntgen­ strahlen
multi-valued slice level
Mehrwertschnittpegel
multi-valued data (X-Ray transmission diagram)
Mehrwertdaten (Röntgentransmissionsdiagramm)

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Prüfen von Anschlußkontakten von Flip- Chips, wobei ein Halbleiterchip durch Anschlüsse umge­ kehrt auf einem Substrat angeordnet ist, mit:
einer Wärmestrahlungserzeugungseinrichtung zum Be­ strahlen des Halbleiterchips mit Wärmestrahlen;
einer Sensoreinrichtung zum Erfassen der durch Er­ wärmen des Halbleiterchips abgestrahlten Strahlungswärme; und
einer Entscheidungsverarbeitungseinrichtung zum Feststellen der Qualität eines Anschlußkontaktabschnitts basierend auf der durch die Strahlungswärme erhaltenen Temperaturverteilung auf der Oberfläche des Halbleiter­ chips und Informationen über die Anordnung der Anschlüsse auf dem Halbleiterchip.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Entscheidungsver­ arbeitungseinrichtung die Qualität eines Anschlußkontakt­ abschnitts basierend auf der Temperaturverteilung nur der Temperatur auf der Oberfläche des Halbleiterchips an ei­ nem Anschlußkontaktabschnitt oder der Temperaturvertei­ lung nur der Temperatur auf der Oberfläche des Halblei­ terchips an einem Anschlußkontaktabschnitt und einem Zwi­ schenabschnitt zwischen den Anschlußkontakten bestimmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Entscheidungsver­ arbeitungseinrichtung ein Ausgangssignal der Sensorein­ richtung in einem Übergangszustand der Temperaturerhöhung vom Anfang der Bestrahlung der Oberfläche des Halbleiter­ chips mit Wärmestrahlen mindestens einmal erfaßt, um die Temperaturverteilung zu bestimmen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, mit einer Tempera­ bursteuerungseinrichtung zum Einstellen der Temperatur des Substrats auf die Heiztemperatur des Halbleiterchips oder auf eine niedrigere Temperatur.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, mit einer Tem­ peraturerfassungseinrichtung zum Messen der Temperatur des Substrats, wobei die Entscheidungsverarbeitungsein­ richtung basierend auf dem Ausgangssignal der Tempera­ turerfassungseinrichtung eine Relativtemperaturverteilung zwischen der Halbleiterchipoberfläche und dem Substrat bestimmt, um die Entscheidung zu treffen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Information über die Anordnung der Anschlüsse des Halb­ leiterchips eine Temperaturverteilung auf der Oberfläche eines hochwertigen Halbleiterchips ist, die unter den gleichen Bedingungen erhalten wurde wie die Temperatur­ verteilung.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Wärmestrahlungserzeugungseinrichtung eine Lasereinrich­ tung ist, wie beispielsweise ein Halbleiterlaser oder ein He-Ne-Laser.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Wärmestrahlungser­ zeugungseinrichtung eine Lampenlichtquelle ist, wie bei­ spielsweise eine Xenonlampe oder eine Quecksilberlicht­ lampe.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Sensoreinrichtung eine Infrarotbildaufnahmekamera ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner mit einer Monitoreinrichtung zum Darstellen der Temperatur­ verteilung.

11. Verfahren zum Prüfen von Anschlußkontakten von Flip- Chips, wobei ein Halbleiterchip durch Anschlüsse umge­ kehrt auf einem Substrat angeordnet ist, mit:
einem ersten Schritt zum Bestrahlen des Halbleiter­ chips durch Wärmestrahlen, um diesen zu erwärmen;
einem zweiten Schritt zum Erfassen von vom Halblei­ terchip abgestrahlter Wärmestrahlung;
einem dritten Schritt zum Erzeugen einer Temperatur­ verteilung auf der Oberfläche des Halbleiterchips basie­ rend auf der erfaßten Strahlungswärme; und
einem vierten Schritt zum Feststellen der Qualität eines Anschlußkontaktabschnitts basierend auf einer In­ formation über die Anordnung der Anschlüsse in der Tempe­ raturverteilung des Halbleiterchips.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der dritte Schritt ei­ nen fünften Schritt zum Erzeugen einer Temperaturvertei­ lung nur der Temperatur auf der Oberfläche eines Halblei­ terchips an einem Anschlußkontaktabschnitt oder einer Temperaturverteilung nur der Temperatur auf der Oberflä­ che des Halbleiterchips an einem Anschlußkontaktabschnitt und in einem Zwischenabschnitt zwischen den Anschlußkon­ taktabschnitten aufweist.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei der dritte Schritt einen sechsten Schritt zum Bestimmen einer Tempe­ raturverteilung in einem Übergangszustand der Tempera­ turerhöhung eines Halbleiterchips vom Beginn der Bestrah­ lung der Oberfläche des Halbleiterchips mit Wärmestrahlen aufweist.

14. Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13, wobei der dritte Schritt einen Schritt zum Messen der Temperatur des Substrats aufweist, um als Temperaturverteilung eine Re­ lativtemperaturverteilung zwischen der Halbleiterchipo­ berfläche und dem Substrat zu erhalten.

15. Verfahren nach Anspruch 11, 12, 13 oder 14, mit einem siebenten Schritt zum Bestimmen der Temperaturverteilung auf der Oberfläche eines Halbleiterchips eines hochwerti­ gen Halbleiterbausteins unter den gleichen Bedingungen wie bei der Bestimmung der Temperaturverteilung als In­ formation über die Anordnung der Anschlüsse des Halblei­ terbausteins.