JPH0536785A - バーンイン方法および装置 - Google Patents

バーンイン方法および装置

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JPH0536785A
JPH0536785A JP3192286A JP19228691A JPH0536785A JP H0536785 A JPH0536785 A JP H0536785A JP 3192286 A JP3192286 A JP 3192286A JP 19228691 A JP19228691 A JP 19228691A JP H0536785 A JPH0536785 A JP H0536785A
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JP
Japan
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temperature
test
burn
semiconductor
semiconductor chips
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JP3192286A
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Inventor
Katsunori Nishiguchi
勝規 西口
Tatsuya Hashinaga
達也 橋長
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Priority to AU20334/92A priority patent/AU657975B2/en
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2855Environmental, reliability or burn-in testing
    • G01R31/2856Internal circuit aspects, e.g. built-in test features; Test chips; Measuring material aspects, e.g. electro migration [EM]
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R31/2872Environmental, reliability or burn-in testing related to electrical or environmental aspects, e.g. temperature, humidity, vibration, nuclear radiation
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 バーンイン試験を改良する。 【構成】 本発明は、半導体チップを内部に有する被試
験デバイスとしての複数の半導体デバイスを所定温度T
a の環境下に置き、複数の半導体チップに通電すること
で試験を行なうバーンイン方法において、複数の半導体
チップに温度センサ(例えばダイオード)をあらかじめ
形成しておき、試験中に温度センサの電気特性(例えば
I−V特性)をそれぞれ検出することにより半導体チッ
プの温度をそれぞれ測定する。そして、いずれかの半導
体チップの温度の測定結果が、あらかじめ設定された許
容範囲外の高温となったときは、通電を全てのデバイス
について停止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はバーンイン方法および装
置に関し、特に、被試験デバイスたる半導体デバイスに
温度負荷と電気負荷を与えるバーンイン(高温連続動
作)試験に使用される。
【0002】
【従来の技術】バーンイン試験は、半導体デバイスの寿
命予測やスクリーニング工程における初期故障の検出に
不可欠のものである。一般に、バーンイン試験は次のよ
うにして行なわれる。図6はバーンインボード1の斜視
図である。耐熱性の樹脂等からなるボード2上には、被
試験デバイスたる半導体デバイス(図示せず)がセット
される複数のソケット3が設けられ、ボード2の一端に
は外部と電気接触をとる外部端子4が設けられている。
また、ボード2の他端には、オペレータがバーンインボ
ード1を操作するための取手5が設けられている。そし
て、ソケット3の端子(図示せず)と外部端子4は、ボ
ード2上の配線(一部のみ図示)によって接続される。
【0003】このようなバーンインボード1は、図7の
ようにバーンイン試験容器6にセットされる。すなわ
ち、バーンイン試験容器6は本体たる筐体61に蓋体6
2がヒンジ機構63によって結合された構造をなし、内
部に設けられたボードコネクタ64の挿入スリット65
にバーンインボード1が差し込まれる。これにより、バ
ーンインボード1の外部端子4とボードコネクタ64の
端子(図示せず)との接続がとられる。この接続を介し
て、半導体デバイスへの通電が図示しない通電装置によ
りなされる。なお、図示しないが、バーンイン試験容器
6には温度調整装置が付設されており、通常は、バーン
イン試験容器6の内部に温風を供給するか、あるいはヒ
ータを設ける構造となっている。
【0004】なお、バーンイン試験容器6の内部温度す
なわち被試験デバイスたる半導体デバイスの環境温度T
a は、筐体61の内壁近傍などに設けられた温度センサ
により測定されている。この測定温度をモニタし、温度
調整装置をコントロールすることで、従来はバーンイン
試験を行なっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、下記の理由でバーンイン試験を好適に行
なうことができなかった。すなわち、従来技術でリアル
タイムにモニタできるのは被試験デバイスの環境温度T
a であり、これは半導体チップの表面温度、とりわけp
n接合部分、あるいはショットキ接合部分などにおける
ジャンクション温度Tj とは一致しない。半導体デバイ
スの故障は、このジャンクション温度Tj に依存するた
め、従来は環境温度Ta を測定した結果からジャンクシ
ョン温度Tj を推定し、バーンイン試験を行なってい
た。ところが、この環境温度Ta とジャンクション温度
j の関係を調べるのは極めて繁雑な作業を要し、半導
体デバイスのサイズ、形式、仕様などが異なるごとに別
の推定作業が必要になる。しかも、温度は試験装置中の
位置において均一ではなく、また半導体デバイスの発熱
量は個々に異なり、従って被試験デバイスの温度も各々
の間で同一ではなかった。このため、簡単かつ精度の良
いバーンイン試験を、高い歩留りで行なうことが困難で
あった。
【0006】そこで本発明は、バーンイン試験が施され
る被試験デバイス中のチップ自体の温度を精度よくコン
トロールでき、しかもスクリーニング試験の歩留りを向
上させることのできるバーンイン方法および装置を提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体チップ
を内部に有する被試験デバイスとしての複数の半導体デ
バイスを所定温度の環境下に置き、複数の半導体チップ
に通電することで試験を行なうバーンイン方法におい
て、複数の半導体チップの少なくとも2つに温度センサ
をあらかじめ形成しておき、試験中に温度センサの電気
特性をそれぞれ検出することにより半導体チップの温度
をそれぞれ測定し、いずれかの半導体チップの温度の測
定結果が、あらかじめ設定された許容温度以上となった
ときは、全ての半導体チップに対する通電を停止し、そ
の後に再開することを特徴とする。
【0008】また、本発明は、半導体チップを内部に有
する被試験デバイスとしての複数の半導体デバイスが収
容される試験容器と、複数の半導体チップに電力を供給
する通電手段とを備えるバーンイン装置において、複数
の半導体チップの少なくとも2つにあらかじめ形成され
た温度センサの電気特性を試験中にそれぞれ検出するこ
とにより、当該半導体チップの温度をそれぞれ測定する
測定手段と、この測定手段の出力による測定値のいずれ
かが、あらかじめ設定された許容温度以上となるときは
通電手段の動作を停止し、その後に再開する制御手段と
を備えることを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明のバーンイン方法によれば、半導体デバ
イス内部の半導体チップ自体に温度センサが設けられ、
これをモニタしているため、半導体チップ自体の温度を
精度よくコントロールできる。そして、いずれかのデバ
イスの温度が設定温度以上となったら、通電を停止させ
ることで温度を下げ、これによってスクリーニングの歩
留りの向上を図ることができる。
【0010】また、本発明のバーンイン装置では、測定
手段によって半導体チップに設けられた温度センサをモ
ニタし、その結果、いずれかのデバイスの温度が高くな
ると、通電手段が停止コントロールされる。したがっ
て、制御手段に停止コントロールのためのプログラムを
設定しておくことで、自動的に精度よく停止コントロー
ルができることになる。
【0011】
【実施例】以下、添付図面により本発明の実施例を説明
する。
【0012】図1は実施例に関るバーンイン方法を示す
フローチャート、図2はこれに用いる装置の概念図であ
る。図2のように、バーンイン試験容器6の内部には半
導体チップ7(71 ,72 ,73 )を内部に有する半導
体デバイス(図示せず)がセットされ、この半導体チッ
プ71 ,72 ,73 には集積回路711 ,712 ,71
3 と温度センサとしての温度検出用ダイオード721
722 ,723 が形成されている。バーンイン試験容器
6には温度調整装置8が付設され、温風の供給あるいは
ヒータ加熱等がされるようになっている。各々の半導体
チップ71 〜7 3 の集積回路711 〜713 には通電装
置91から電気負荷が与えられるようになっており、温
度検出用ダイオード721〜723 の電気特性(特に立
ち上がり電圧VF の変化)は、温度検出器92で個別に
モニタされ、ジャンクション温度Tj が半導体チップ7
1 〜73 ごとに測定されるようになっている。
【0013】制御装置93は温度検出器92のモニタ結
果にもとづき、通電装置91による通電量と温度調整装
置8による送風量をコントロールしている。なお、制御
装置93にはバーンイン試験におけるジャンクション温
度Tj1〜Tj3の許容最高温度と適正試験温度が記憶さ
れ、モニタ結果と対比して通電装置91と温度調整装置
8をコントロールしながら、いずれかのデバイスの温度
が許容範囲外の高温となったら通電動作を停止し、また
適正温度に戻ったら通電を再開するようあらかじめプロ
グラムされている。
【0014】上記の試験動作における停止コントロール
をより詳しく説明すると、図1のフローチャートのよう
になる。まず、許容される最高温度と適正試験温度がオ
ペレータによりセットされ、メモリなどに記憶される
(ステップ101)。試験が始まると、複数の温度検出
用ダイオード721 〜733の電気特性が測定され、デ
バイスのジャンクション温度Tj1〜Tj3が個別にモニタ
される(ステップ102)。そして、デバイスの温度が
最大許容温度を越えているか否かが調べられ(ステップ
103)、いずれかのデバイスの実測値が許容最大温度
を越えていたら、全てのデバイスについて電気負荷(通
電)が停止される(ステップ104)。そして、適正試
験温度に下るまでは上記の通電の停止が続行され、適正
温度になったら全てのデバイスに対する通電が再開され
る(ステップ105,106)。
【0015】これにより、スクリーニング試験が異なる
目的の試験に変質することが防止され、また試験の歩留
りが向上する。特に、試験が実行されるバーンイン試験
容器6内部の環境温度Ta は、加熱用ヒータや送風口の
位置、あるいは風向きや風量によって位置的に異なるの
で、あるデバイスにとっては高温になりすぎることがあ
る。本発明では、このような場合にバーンイン試験自体
を停止させているので、スクリーニングの確実化が可能
になる。なお、通電を停止させた時間は別途にモニタし
ておき、スクリーニング時間から除外することが望まし
い。
【0016】図3は上記実施例における半導体チップ7
の斜視構成(同図(a)参照)と、温度検出用ダイオー
ド72のI−V特性(同図(b)参照)を示している。
図示の通り、半導体チップ7には集積回路71と温度検
出用ダイオード72が形成されると共に、集積回路71
に接続された通電用パッド73と、温度検出用ダイオー
ド72のアノードおよびカソードに接続されたモニタ用
パッド74が設けられている。このような半導体チップ
7はフラットパッケージとして、あるいはリードレスチ
ップキャリア(LCC)としてパッケージングされ、被
試験デバイスとしての半導体デバイスが構成される。こ
のような半導体チップ7における温度モニタは、温度検
出用ダイオード72のI−V特性の観測によりなされ
る。すなわち、図3(b)に示すI−V特性の立ち上が
り電圧VF は、温度によってリニアに変化するので、こ
の立ち上がり電圧VF の変化からジャンクション温度T
j を正確に求めることができる。
【0017】図4および図5は、上記実施例のバーンイ
ン装置において、被試験デバイスたる半導体デバイス7
0をソケット3にマウントする様子を示し、図4は斜視
図、図5は断面図である。ソケット3は基体31と蓋体
32を有し、これらはヒンジ33により開閉自在に結合
され、レバー34とフック35の係合により閉じられ
る。基体31の中央部には貫通口36が形成されると上
に、上面から十字状の凹部37が形成され、ここに端子
38が設けられる。そして、端子38の一端は基体31
の下面に突出し、バーンインボード1上の配線に接続さ
れている。また、蓋体32の中央部には、放熱部材39
がねじ止めされている。一方、半導体デバイス70の底
面には端子76が設けられ、ソケット3にマウントされ
ることでソケット3の端子38と接触する。半導体デバ
イス70を凹部37にマウントし、蓋体32を閉じる
と、放熱部材39の底面が半導体デバイス70の上面に
接触し、放熱が達成される。
【0018】上記実施例によれば、半導体チップ7自体
の温度を極めて精度よくモニタできる。すなわち、この
半導体チップ7自体の温度は環境温度Ta に依存するだ
けでなく、集積回路71における発熱と外部への放熱に
も依存し、この発熱量および放熱量は装着状態等による
バラツキが極めて大きい。ところが、本実施例では、半
導体チップ7に設けた温度検出用ダイオード72のジャ
ンクション温度Tj をモニタしているので、半導体チッ
プ7の温度の直接測定ができる。そして、複数の半導体
チップのいずれかの温度が設定値を越えたら、通電を全
てを停止させるようにしているので、不必要に高い温度
で試験するようなことがなくなる。したがって、例えば
許容最大温度の設定を160℃にしておいて、モニタし
た温度がいずれか1つのデバイスについて160℃以上
になると、当然に全てのデバイスについては通電が停止
されることになる。そして、適正温度(例えば150
℃)になると、全てのデバイスへの通電を再開する。
【0019】なお、本発明における温度センサとして
は、集積回路71とは別に半導体チップに形成された温
度検出用ダイオードに限定されず、集積回路の内部のダ
イオードを利用してもよく、またトランジスタとしても
よい。また、NiCr系の金属薄膜抵抗を半導体チップ
に形成してもよい。また、温度のモニタは全ての半導体
チップについて行なってもよいし、環境温度が高いと予
測される位置についてのみをモニタしてもよい。
【0020】
【発明の効果】以上の通り本発明のバーンイン方法によ
れば、半導体デバイス内部の半導体チップ自体に温度セ
ンサが設けられ、これをモニタしているため、半導体チ
ップ自体の温度を精度よくコントロールできる。そし
て、いずれかのデバイスの温度が高くなりすぎたら、全
てのデバイスへの通電を停止している。このため、簡単
かつ精度の良いバーンイン試験を、高い歩留りと信頼性
の下で行なうことが可能になる。
【0021】また、本発明のバーンイン装置では、測定
手段によって半導体チップに設けられた温度センサをモ
ニタし、その結果にもとづいて通電手段の停止が制御さ
れる。したがって、制御手段に停止制御のプログラムを
設定しておくことで、自動的に精度よくバーンイン試験
ができることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例方法を示すフローチャートである。
【図2】実施例に係るバーンイン装置の概念図である。
【図3】実施例における半導体チップ7の構成と温度検
出用ダイオード72の特性を示す図である。
【図4】実施例におけるソケット3の斜視図である。
【図5】実施例におけるソケット3の断面図である。
【図6】バーンインボード1の構成を示す斜視図であ
る。
【図7】バーンイン試験容器6の斜視図である。
【符号の説明】
1…バーンインボード 2…ボード 3…ソケット 31…基体 32…蓋体 34…レバー 35…フック 38…端子 39…放熱部材 6…バーンイン試験容器 7…半導体チップ 70…半導体デバイス 71…集積回路 72…温度検出用ダイオード 8…温度調整装置 91…通電装置 92…温度検出器 93…制御装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップを内部に有する被試験デバ
    イスとしての複数の半導体デバイスを所定温度の環境下
    に置き、前記複数の半導体チップに通電することで試験
    を行なうバーンイン方法において、 前記複数の半導体チップの少なくとも2つに温度センサ
    をあらかじめ形成しておき、 試験中に前記温度センサの電気特性をそれぞれ検出する
    ことにより前記半導体チップの温度をそれぞれ測定し、 前記複数の半導体チップのいずれかの温度の測定結果
    が、あらかじめ設定された許容温度以上となったとき
    は、前記複数の半導体チップの全てについて前記通電を
    停止し、当該測定結果が所定温度になったら通電を再開
    することを特徴とするバーンイン方法。
  2. 【請求項2】 半導体チップを内部に有する被試験デバ
    イスとしての複数の半導体デバイスが収容される試験容
    器と、前記複数の半導体チップに電力を供給する通電手
    段とを備えるバーンイン装置において、 前記複数の半導体チップの少なくとも2つにあらかじめ
    形成された温度センサの電気特性を試験中にそれぞれ検
    出することにより、当該半導体チップの温度をそれぞれ
    測定する測定手段と、 この測定手段の出力による測定値のいずれかが、あらか
    じめ設定された許容温度以上となるときは前記通電手段
    の動作を停止し、所定温度以下になったら通電を再開す
    る制御手段とを備えることを特徴とするバーンイン装
    置。
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EP92112271A EP0523736A1 (en) 1991-07-19 1992-07-17 Burn-in apparatus and method
US07/914,563 US5406212A (en) 1991-07-19 1992-07-17 Burn-in apparatus and method for self-heating semiconductor devices having built-in temperature sensors
AU20334/92A AU657975B2 (en) 1991-07-19 1992-07-17 Burn-in apparatus and method
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100393973B1 (ko) * 2001-03-29 2003-08-06 주식회사 하이닉스반도체 번인 테스트 모드 회로

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