JP2002313997A

JP2002313997A - 半導体装置の製造方法

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Publication number: JP2002313997A
Application number: JP2001116792A
Authority: JP
Inventors: Masayasu Akaiwa; 正康赤岩
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-04-16
Filing date: 2001-04-16
Publication date: 2002-10-25

Abstract

(57)【要約】【課題】バンプ電極の変形による突起の検出を自動化
する。【解決手段】半導体装置の実装面に複数のバンプ電極
が面状に配置された半導体装置を検査する半導体装置の
製造方法において、前記実装面の平面画像からバンプ電
極のエッジを複数検出し、検出したエッジを基にボール
中心及びボール円の半径を求め、ボールの半径に設定値
を加えた半径で前記ボール中心を中心とする検査円を設
定し、この検査円の円周に沿ってバンプ電極のエッジの
検出を行うことによって、バンプ電極の変形を検出す
る。同様に、ボールの半径に設定値を加えた半径で前記
ボール中心を中心とした円状の検査範囲内縁を設定し、
この検査範囲内縁を包含する検査範囲外縁を設定し、前
記検査範囲の内縁と外縁との間でバンプ電極のエッジの
検出を行うことによって、バンプ電極の変形を検出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、バンプ電極の検査に適用して有効な
技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置では、微細化の進展に伴い、
半導体チップ面積に対して搭載する回路の規模を拡大す
る高集積化が行なわれており、こうした高集積化によっ
て搭載されるより多くの回路のために、より多くの接続
端子が半導体装置に求められている。例えば半導体記憶
装置では、微細化の進展により大容量化が進み、大容量
のデータを高速で処理するためにバス幅が拡大され、よ
り多くの外部端子が必要となっている。

【０００３】こうした接続端子の増加に対応するため
に、接続端子を増加させることを目的として、半導体装
置の実装面に接続端子となる例えばボール状或いは円柱
状のバンプ電極を面状に配置したＢＧＡ(Ball Grid Arr
ay)型等の半導体装置が用いられている。

【０００４】また、半導体装置では、エージングと呼ば
れる高温雰囲気下で半導体装置を動作させることによっ
て、初期不良の発生を加速させて試験を行うバーンイン
が行われており、ＢＧＡ型の半導体装置では試験後に着
脱が容易に可能なバーンインソケットに半導体装置を収
容してバーンインが行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そして、このバーンイ
ンソケットでは、ソケットの端子に半導体装置のバンプ
電極を圧接した状態で導通をとり、この状態で半導体装
置が高温雰囲気におかれることによって、バンプ電極に
変形を生じさせることがある。こうした変形によって発
生した突起状のボール変形は、半導体装置を配線基板等
に実装する際に実装不良の要因となる。このため、検査
を行いバンプ電極に変形の生じた半導体装置を排除する
必要がある。

【０００６】しかし、現状の外観検査では、検査に用い
る検査装置がバンプ電極が円形となっていることを前提
としており、パッケージ外形寸法、ボール平坦度、ボー
ル径、ボール高さ等の検査は行っているが、前記突起等
の検査機能がないために、こうした変形を自動で検出す
ることができない。

【０００７】従って、こうした変形を検出するためには
実体顕微鏡を用いた目視検査を行わなければならない。
この検査では、個別の半導体装置毎に目視によって検査
を行うので、電極の数等によっても異なるが、半導体装
置１個当たり１０秒〜６０秒程度の時間を要し、多大の
労力及び時間を要しており、製品の検査コストを著しく
増加させている。

【０００８】本発明の課題は、これらの問題点を解決
し、半導体装置のバンプ電極の変形を検出するための検
査を自動化することが可能な技術を提供することにあ
る。本発明の前記ならびにその他の課題と新規な特徴
は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになる
であろう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。半導体装置の実装面に複数のバン
プ電極が面状に配置された半導体装置を検査する半導体
装置の製造方法において、前記実装面の平面画像からバ
ンプ電極のエッジを複数検出し、検出したエッジを基に
ボール中心及びボール円の半径を求め、ボールの半径に
設定値を加えた半径で前記ボール中心を中心とする検査
円を設定し、この検査円の円周に沿ってバンプ電極の有
無検出を行うことによって、バンプ電極の変形を検出す
る。

【００１０】同様に、前記実装面の平面画像からバンプ
電極のエッジを複数検出し、検出したエッジを基にボー
ル中心及びボール円の半径を求め、ボールの半径に設定
値を加えた半径で前記ボール中心を中心とした円状の検
査範囲内縁を設定し、この検査範囲内縁を包含する検査
範囲外縁を設定し、前記検査範囲の内縁と外縁との間で
バンプ電極の有無検出を行うことによって、バンプ電極
の変形を検出する。

【００１１】上述した本発明によれば、変形による突起
の検出を自動化することが可能となり、製品の検査コス
トの低減が可能となる。以下、本発明の実施の形態を説
明する。なお、実施の形態を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。

【００１２】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１に示すの
は、本発明の一実施の形態である半導体装置の検査を行
う外観検査装置の概略構成を示す図であり、検査対象と
なる半導体装置１の実装面に複数面状に配置されたバン
プ電極１１をカメラ等の撮像部２によって撮影した実装
面の平面画像データを画像メモリ３に送り、この画像デ
ータを基に画像処理部４にて突起等の変形を検出し予め
定められた設定値を越える変形の有無によって半導体装
置の良否を判定する。

【００１３】この変形の検出について図２乃至図４を用
いて説明する。先ず、図２に平面形状を示すバンプ電極
１１に変形が生じ突起１２が形成されている場合を例と
して説明する。先ず、バンプ電極１１について複数のボ
ールエッジ１３を検出し、図３に示すように、検出した
ボールエッジ１３を基に最小二乗法によってボール中心
１４及びボール円の半径ｒを求める。次に、図４に示す
ように、このボール中心１４を中心とし、ボールの半径
ｒに予め定められた設定値ｄを加えた半径（ｒ＋ｄ）の
検査円１５を設定し、この検査円１５の円周に沿ってバ
ンプ電極１１の有無検出を行う。

【００１４】この検出では、バンプ電極１１の像を
「白」半導体装置の実装面の像を「黒」にデータを２値
化し、データが「黒」から「白」或いは「白」から
「黒」に変化する部分がバンプ電極１１のエッジと判断
される。電極１１の突起１２については「黒」データの
中に「白」データが連続して検出されることから、その
有無が判断される。

【００１５】設定値ｄを越える突起１２が変形によって
形成されていない場合には、検査円１５上にバンプ電極
１１のエッジは検出されないが、設定値ｄを越える突起
１２が変形によって形成されている場合には、検査円１
５上にバンプ電極１１の有無が検出されることになる。
こうして、検査円１５上のエッジの有無によって、設定
値ｄを越える変形の有無を自動検出することができる。

【００１６】また、こうした変形を検出する場合には、
パターンマッチング等の方法も考えられるが、パターン
マッチングでは突起部分の長さを測定することが困難な
ため、突起の大小によって良否の判定を行うことが困難
である。これに対して、検査円１５を設定する本実施の
形態の検査では、設定値ｄよりも小さな突起については
検出が行われず、設定値ｄを変えることによって検出す
る突起１２の長さを変えることができる。従って、突起
１２の許容値を設定値ｄとすることによって突起１２の
長さに応じた良否判定が可能となる。

【００１７】（実施の形態２）本実施の形態の検査を行
う外観検査装置については、前述した実施の形態の装置
と同様の概略構成となっており、変形の検出について
も、図２に示すようにボールエッジ１３を検出し、図３
に示すようにボール中心１４及びボール円の半径ｒを求
めるまでは同様である。

【００１８】本実施の形態ではこの後、図５に示すよう
に、このボール中心１４を中心とし、ボールの半径ｒに
予め定められた設定値ｄを加えた半径（ｒ＋ｄ）の円状
の検査範囲内縁１６を設定し、検査範囲内縁１６を包含
する検査範囲外縁１７を設定し、検査範囲の内縁１６と
外縁１７との間でバンプ電極１１のエッジの検出を行う
ことによって、バンプ電極１１の変形を検出する。検査
範囲外縁１７として、図５に示す例ではボールの半径ｒ
に予め定められた値Ｄを加えた半径（ｒ＋Ｄ）の円状に
設定してある。

【００１９】このように、検査範囲の内縁１６と外縁１
７とによって規定された環状の検査範囲を設定し、この
検査範囲についてエッジの検出を行って、又は前記
「白」データの有無検出を行って、突起１２を検出す
る。検査範囲が広がることから、突起１２の検出が容易
となり、加えて、バンプ電極１１の変形による突起１２
の検出の他にバンプ電極１１間の異物の発見も可能にな
る。

【００２０】バンプ電極１１間の異物を積極的に発見す
るためには、図６に示すように、検査範囲の外縁１７
を、各辺の長さがバンプ電極１１の間隔ｌに相当する矩
形とすることによって、バンプ電極１１の配置された実
装面の略全域にわたって異物を検査する構成とすること
もできる。

【００２１】なお、ボール中心１４の検出に関しては、
全てのバンプ電極１１について必ずしも行う必要はな
く、例えば図７に示すように、２つの電極１１ａ（実線
図示）についてボールエッジ１３を検出してボール中心
１４を求め、他の電極１１ｂ（破線図示）については、
設計値を基にボール中心及びボール円の半径を決定し、
これらの値に基づいて設定された検査円１５或いは検査
範囲によって突起１２の検出を行うことも可能である。
この構成によって、ボール中心１４の検出に要する時間
が短縮され検査時間の短縮を図ることができる。

【００２２】以上、本発明を前記実施の形態に基づき具
体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において
種々変更可能であることは勿論である。

【００２３】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。（１）本発明によれば、バンプ電極の変形による突起の
検出を自動化することができるという効果がある。（２）本発明によれば、上記効果（１）により、検査に
要する時間を短縮することができるという効果がある。（３）本発明によれば、上記効果（１）により、目視検
査に要していた労力を低減することができるという効果
がある。（４）本発明によれば、上記効果（２）（３）により、
検査に要するコストが低減するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に用いられる検査装置を
示す概略構成図である。

【図２】本発明の一実施の形態である検査を示す部分平
面図である。

【図３】本発明の一実施の形態である検査を示す部分平
面図である。

【図４】本発明の一実施の形態である検査を示す部分平
面図である。

【図５】本発明の他の実施の形態である検査を示す部分
平面図である。

【図６】本発明の他の実施の形態である検査を示す部分
平面図である。

【図７】本発明の実施の形態である検査の変更例を示す
部分平面図である。

【符号の説明】

１…半導体装置、２…撮像部、３…画像メモリ、４…画
像処理部、１１…バンプ電極、１２…突起、１３…ボー
ルエッジ、１４…ボール中心、１５…検査円、１６…検
査範囲内縁、１７…検査範囲外縁。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体装置の実装面に複数のバンプ電極
が面状に配置された半導体装置を検査する半導体装置の
製造方法において、前記実装面の平面画像からバンプ電極のエッジを複数検
出し、検出したエッジを基にボール中心及びボール円の
半径を求め、ボールの半径に設定値を加えた半径で前記
ボール中心を中心とする検査円を設定し、この検査円の
円周に沿ってバンプ電極の検出を行うことによって、バ
ンプ電極の変形を検出することを特徴とする半導体装置
の製造方法。
【請求項２】実装面に複数のバンプ電極が面状に配置
された半導体装置を検査する半導体装置の製造方法にお
いて、前記実装面の平面画像からバンプ電極のエッジを複数検
出し、検出したエッジを基にボール中心及びボール円の
半径を求め、ボールの半径に設定値を加えた半径で前記
ボール中心を中心とした円状の検査範囲内縁を設定し、
この検査範囲内縁を包含する検査範囲外縁を設定し、前
記検査範囲の内縁と外縁との間でバンプ電極の検出を行
うことによって、バンプ電極の変形を検出することを特
徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】前記検査範囲外縁が、内側の検査範囲内
縁を包含する円形であることを特徴とする請求項２に記
載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】前記検査範囲外縁が、内側の検査範囲内
縁を包含する矩形であることを特徴とする請求項２に記
載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】前記矩形が前記バンプ電極の間隔に相当
する大きさであることを特徴とする請求項４に記載の半
導体装置の製造方法。