专利名称：半导体装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种使用小容量芯片的半导体装置的制造方法。
背景技术：
碳化硅(SiC)除在硬度、耐热性、化学稳定性上具有优异的性质以外，作为半导体材料的性质也受到关注，近年来，使用SiC半导体的功率器件正走向实用化。对于使用SiC半导体的功率器件的大容量化(大电流化)，需要扩大芯片面积，但由于耐电压的合格率大幅度降低，因此现阶段仅小容量芯片正处于实用化。
提出有为了使用上述小容量芯片实现大电流化而并联连接多个小容量芯片的半导体装置(例如参照专利文献I)。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2004-95670号公报
发明内容
发明要解决的问题当使用专利文献I中所公开的技术时，通过并联连接多个小容量SiC 二极管，从而能够流通大电流，但安装时的合格率变差，因此若要获得所需数量的半导体装置，则需要制成更多的半导体装置。SiC等的化合物半导体因基板质量的关系无法增大芯片而成为小容量产品。为获得大电流器件，例如专利文献I所公开的那样，需要并联连接多个小容量芯片。对于安装在基板上的小容量芯片，虽然使用检查为合格的合格品，但由于安装时进行加热，因此即使使用合格品，也会以一定比例产生不合格。将安装一个小容量芯片时的合格率设为a(0^a^ I)时，安装η个小容量芯片而形成大电流器件时的合格率即为an。如此，安装多个小容量芯片而使电流容量增加时，存在合格率呈指数函数地变差的问题。 因此，为制造m个大电流器件，平均需要制成m/a11个基板。另外，由于不合格芯片从外观上无法辨别，因此难以通过目视鉴定并排除不合格芯片。进一步，虽然在硅等可大型化的芯片中，也能够在制造时对芯片自身进行检查而判断不合格的有无，从而仅使用合格品，但在如上所述的无法实现芯片的大型化的SiC等的半导体芯片中，难以以单品检查芯片。本发明的目的在于，提供一种能够通过目视鉴定在安装过程中产生的不合格芯片并排除该不合格芯片的半导体装置的制造方法。用于解决问题的手段一种实施方式的半导体装置的制造方法，包括在基板上形成并联连接多个半导体元件的电路的工序；以及检查工序，对构成上述电路的半导体元件进行检查，其特征在于，上述检查工序包括如下工序对形成于上述基板上的电路中所包含的各半导体元件施加电压；检测各半导体元件是否伴随施加电压而发热；以及切断检测出发热的半导体元件与其它半导体元件之间的连接。在该制造方法中，即使在将多个半导体元件组装入安装基板上之后，也能够根据各半导体元件的发热的有无而检测安装时所产生的不合格，并且通过仅排除产生不合格的半导体元件，从而能够获得使用剩余的半导体元件而正常发挥功能的半导体装置。一种实施方式的半导体装置的制造方法，其特征也可在于，上述半导体元件为包含SiC、GaN或金刚石的元件。在该制造方法中，即使在使用难以扩大芯片面积、电流容量较小的半导体元件时，也能够通过并联连接多个半导体元件而作为装置整体实现大电流化。一种实施方式的半导体装置的制造方法，其特征也可在于，上述半导体元件为二极管或晶体管。
在该制造方法中，由于构成有并联连接多个二极管或晶体管的半导体装置，因此即使在各半导体元件的电流容量较小时，也可作为装置整体而实现大电流化。一种实施方式的半导体装置的制造方法，其特征也可在于，通过红外线热像仪、红外线显微镜、或温度传感器来检测各半导体元件有无发热。在使用红外线热像仪、红外线显微镜作为检测半导体元件有无发热的机构时，通过对这些热影像装置中所生成的温度分布图像进行解析来检测有无发热。另外，在使用热电偶、热敏电阻等温度传感器作为检测半导体元件有无发热的机构时，例如根据电压的变化来检测有无发热。一种实施方式的半导体装置的制造方法，其特征也可在于，在各半导体元件上附加示温纸或示温涂料，根据该示温纸或示温涂料的颜色变化来检测各半导体元件有无发热。在该制造方法中，根据附加在各半导体元件上的示温纸或示温涂料的颜色变化来检测各半导体元件有无发热。发明的效果根据本发明，即使在将多个半导体元件组装入安装基板上之后，也能够根据各半导体元件的发热的有无来检测安装时所产生的不合格，并且通过仅排除产生不合格的半导体元件，从而能够获得使用剩余的半导体元件而正常发挥功能的半导体装置。其结果是，如以往那样，即使构成半导体装置的半导体元件中的一个不合格时，也不存在装置整体不发挥功能而使剩余的半导体元件浪费的情况，从而能够提高装置制造时的合格率。
图I是说明第I实施方式的半导体装置的制造方法的概要的说明图。图2是表不SiC半导体芯片的安装例的不意图。图3是表示SiC半导体芯片的其他安装例的示意图。图4是说明用于自动排除不合格芯片的系统结构的说明图。图5是表示第I实施方式的半导体装置的制造方法的流程图。图6是说明第2实施方式的半导体装置的制造方法的概要的说明图。图7是说明第3实施方式的半导体装置的制造方法的概要的说明图。
具体实施例方式下面，基于表示本发明的实施方式的附图进行具体说明。第I实施方式图I是说明第I实施方式的半导体装置的制造方法的概要的说明图。本实施方式的半导体装置的制造方法包括安装工序(图1(a))，在安装基板10上形成并联连接多个SiC半导体芯片20的电路；以及检查工序(图I (b))，检查所安装的SiC半导体芯片20是否产生不合格。SiC半导体芯片20为具有f IOA左右的电流容量的小容量芯片。通过将多个SiC半导体芯片20在安装基板10上并联连接，而实现可大电流化的半导体装置(例如功率器件)。SiC半导体芯片20具有2mm见方左右的大小，且呈直线状或矩阵状地以数毫米间隔配置在安装基板10上。作为在安装基板10上安装SiC半导体芯片20的方法，能够根据SiC 半导体芯片20的种类而采用适当的方法。图2是表示SiC半导体芯片20的安装例的示意图。在图2所示的例中，作为安装的SiC半导体芯片20，使用具有正面电极21及背面电极22且在厚度方向上流通电流的SiC 二极管。另外，安装基板10可以使用在氮化硅、氮化铝等绝缘基板11的正面及背面形成有印刷配线(金属面12、13)的基板。通过焊接或导电树脂将SiC 二极管的背面电极22固定在安装基板10正面侧的金属面12上，并且通过引线接合23将SiC 二极管的正面电极21配线于安装基板10背面侧的金属面13上，由此能够将多个SiC 二极管并联安装在安装基板10上。安装有SiC 二极管的安装基板10容纳在例如具有上盖31的保护盒30内，并且在安装基板10与保护盒30之间的空间内填充具有散热性、防潮性等性质的凝胶40。图3表示SiC半导体芯片20的其他安装例的示意图。在图3所示的例中，作为SiC半导体芯片20，使用具有两个端子的SiC 二极管。另外，与上述相同，安装基板10可以使用在绝缘基板11的两表面形成有印刷配线(金属面12、13)的基板。通过将SiC 二极管的两个端子24、25分别焊接于安装基板10的正面侧及背面侧的金属面12、13，从而将多个SiC 二极管并联安装在安装基板10上。另外，安装有SiC 二极管的安装基板10容纳在例如具有上盖31的保护盒30内，并且在安装基板10与保护盒30之间的空间内填充具有散热性、防潮性等性质的凝胶40。安装在安装基板10上的SiC半导体芯片20的个数为任意，但优选多安装与预先估计不合格的数量相对应的程度的SiC半导体芯片20，以满足所需要的电流容量。此外，在图2及图3中，对于安装SiC 二极管作为SiC半导体芯片20的结构进行了说明，但所安装的芯片并不限于二极管，也可以是晶体管。在图1(b)所示的检查工序中，检查在安装工序中安装的SiC半导体芯片20是否产生不合格。由于从外观上无法辨别不合格芯片，因此无法通过目视鉴定并排除不合格芯片。由于不合格芯片在电极间(端子间)发生电气短路而不合格，因此在本实施方式中，利用该现象进行不合格芯片的鉴定。具体而言，首先，对各SiC半导体芯片20的电极间(端子间)施加电压。由于不合格芯片的电极间(端子间)发生短路，因此通过施加电压来流通数毫安左右的电流而发热。通过检测该发热而进行不合格芯片的鉴定。作为检测不合格芯片的发热的机构，可以使用将对象物的温度分布作为影像(图像)输出的红外线热像仪、红外线显微镜等热影像装置50。如上所述，由于SiC半导体芯片20具有2mm见方左右的大小，且以数毫米间隔配置在安装基板10上，因此只要为具有Imm以下的空间分辨率的热影像装置50即可。另外，通过施加电压，由于不合格芯片的温度与周围的安装基板10或其它正常的SiC半导体芯片20的温度(室温)相比上升5 10° C左右，因此只要使用具有1° C左右以下的温度分辨率的热影像装置50即可。此外，在检查工序中，由于通过热影像装置50拍摄温度分布图像，因此取下保护盒30的上盖31。对通过热影像装置50输出的温度分布图像进行解析，在安装基板10上确定能够观察到温度上升的图像区域，由此能够鉴定不合格芯片。在检查工序中鉴定出不合格芯片时，取下不合格芯片的配线进行电气绝缘，使作为通过其它SiC半导体芯片20而构成的半导体装置正常发挥功能。即，该半导体装置由除不合格芯片以外的其它SiC半导体芯片20构成。以往，在所安装的SiC半导体芯片20中，任一个SiC半导体芯片20的电极间(端子间)发生短路而不合格时，无法作为目标半导体装置发挥功能而导致其它SiC半导体晶片20浪费，但由于在本实施方式中，可仅鉴定并排除不合格芯片，因此不浪费其它正常的SiC半导体芯片20即可，从而能够提高安装时的合格率。 不合格芯片的排除通过将鉴定为不合格的SiC半导体芯片20与其它正常的SiC半导体芯片20电气绝缘而进行。为此，将鉴定为不合格的SiC半导体芯片20的配线切断。配线的切断可以通过人工进行，也可以使用激光加工装置110等已知的装置进行。图4是说明用于自动排除不合格芯片的系统结构的说明图。图4所示的系统包括热影像装置50，拍摄安装基板10的温度分布图像；激光加工装置110，基于从热影像装置50所获得的温度分布图像的解析结果而切断不合格芯片的配线；以及XY平台120，承载检查对象的安装基板10。另外，该系统包括电源(未图示)，对安装基板10上的SiC半导体芯片20施加电压；图像解析部52与不合格判断部53，该图像解析部52对由热影像装置50拍摄的温度分布图像进行解析；加工控制部111，对激光加工装置110的动作进行控制；以及平台控制部121，对XY平台120的动作进行控制。这些硬件各部分的动作由系统控制部100来控制。另外，在系统控制部100连接有显示器152，显示由热影像装置50拍摄的温度分布图像或需要通知作业者的信息；以及操作部151,接受作业者的操作。热影像装置50对承载在XY平台120上的安装基板10的表面温度进行检测而生成通过颜色显示对象物的温度分布的温度分布图像并输出。从热影像装置50输出的温度分布图像暂时存储在图像存储器51中。此外，通过热影像装置50对安装基板10进行拍摄之前，利用XY平台120进行位置调整，以便使热影像装置50与检查对象的安装基板10的位置关系固定。图像解析部52对暂时存储在图像存储器51中的温度分布图像进行图像解析。具体而言，进行如下处理从温度分布图像提取与周围相比温度高5 10° C以上的图像区域；以及确定所提取的图像区域在温度分布图像内的位置。所确定的位置可以为温度分布图像内的绝对位置，也可以为预先设置一些基准位置，相对于该基准位置的相对位置。图像解析部52将图像区域的提取结果通知给不合格判断部53，将表示图像区域的位置的位置信息通知给系统控制部100。不合格判断部53基于来自图像解析部52的通知，进行检查对象的安装基板10是否包含不合格芯片的判断。当由图像解析部52通知的提取结果表示提取出与周围相比温度高5 10° C以上的图像区域时，不合格判断部53判断为检查对象的安装基板10存在不合格芯片，而当由图像解析部52通知的提取结果表示未提取出上述图像区域时，不合格判断部53判断为不存在不合格芯片。不合格判断部53将判断结果通知给系统控制部100。当系统控制部100从不合格判断部53接收到安装基板10存在不合格芯片的判断结果时，基于由图像解析部52通知的位置信息而生成用来控制XY平台120的控制指令并发送至平台控制部121。平台控制部121基于控制指令而控制XY平台120，并且进行位置调整以便使安装基板10处于与激光加工装置110相对的位置。另外，为切断不合格芯片的配线，系统控制部100通过XY平台120的控制而对安装基板10的位置进行微调，并且向加工控制部111发送控制指令而控制激光加工装置110，并通过对目标配线部分照射激光来进行配线的切断。
图5是表示本实施方式的半导体装置的制造方法的流程图。在安装工序中，对安装基板10进行SiC半导体芯片20的安装(步骤SI)。在本实施方式中，以使多个SiC半导体芯片20并联连接的方式对安装基板10安装SiC半导体芯片。在安装工序中，其后实施将安装基板10容纳于保护盒30的工序，以及填充用于保护安装基板10上的芯片的凝胶40的工序等。完成安装工序之后，实施以下所说明的检查工序。在检查工序中，首先，对安装基板10上的各SiC半导体芯片20施加电压(步骤S2)。电压的施加可使用任意方法，但需以对所有SiC半导体芯片20同时施加电压的方式对各SiC半导体芯片20的电极间(端子间)施加电压。另外，为了拍摄下一步骤中的温度分布图像，通过控制平台控制部121，进行XY平台120的定位，以便使检查对象的安装基板10进入热影像装置50的拍摄区域内。在施加电压后经过适当的时间时，使用热影像装置50从正面侧拍摄安装基板10，获取安装基板10的温度分布图像(步骤S3)。所获取的温度分布图像暂时存储在图像存储器51中。图像解析部52对暂时存储在图像存储器51中的温度分布图像进行图像解析(步骤S4)。不合格判断部53基于图像解析部52的图像解析的结果，通过判断是否存在温度与安装基板10的表面或其它SiC半导体芯片20相比变高的SiC半导体芯片20，来判断不合格芯片的有无(步骤S5)。当判断出所安装的SiC半导体芯片20不存在不合格芯片时(S5:否)，结束该流程图的处理。当判断出所安装的SiC半导体芯片20存在不合格芯片时(S5 :是)，图像解析部52基于存储在图像存储器51中的温度分布图像确定不合格芯片的位置，算出安装基板10上的不合格芯片的位置(步骤S6)。此外，不合格芯片的位置的算出也可以在步骤S4中的图像解析时同时进行。将算出的不合格芯片的位置信息通知给系统控制部100。系统控制部100基于由图像解析部52通知的不合格芯片的位置信息而确定应该切断的不合格芯片的配线，并控制平台控制部121及加工控制部111而切断目标配线，从而排除不合格芯片(步骤S7)。例如，进行XY平台120的位置调整以便使应切断的配线的位置与激光加工装置110的激光照射位置一致，在固定XY平台120的状态下进行激光照射而切断目标配线。另外，也可以构成为，进行XY平台120的位置调整以便使应切断的配线的位置处于激光照射位置的附近，其后进行激光照射，移动XY平台120以便使应切断的配线通过激光照射位置，从而切断目标配线。此外，在图5所示的流程图中，表示了通过温度分布图像的图像解析而鉴定不合格芯片，并自动排除不合格芯片的顺序，但也可以对部分顺序接受作业者的操作。例如，基于温度分布图像的图像解析，进行至算出不合格芯片的位置的步骤S6为止的处理，将不合格芯片的位置信息通过显示器152通知给作业者。作业者基于通过显示器152而通知的信息进行切断不合格芯片的配线的作业，从而排除不合格芯片。另外，也可以不进行图像解析部52的温度分布图像的解析、以及不合格判断部53的不合格芯片的有无的判断，而将从热影像装置50所获取的温度分布图像显示在显示器152中。在温度分布图像中，能够以与周围不同的显示颜色表示温度与周围相比变高的不合格芯片的存在。因此，作业者无需借助图像解析便能够通过温度分布图像从视觉上确认不合格芯片的存在。另外，也能够通过操作部151接受XY平台120及激光加工装置110的操作，从而一边观察显示于显示器152中的温度分布图像一边切断不合格芯片的配线。 第2实施方式在第I实施方式中，对使用红外线热像仪、红外线显微镜等热影像装置50鉴定不合格芯片的方法进行了说明，但作为检测不合格芯片中的发热的机构，可以使用根据发热而使颜色发生变化的示温纸或示温涂料等示温材料。在本实施方式中，对使用示温纸或示温涂料等示温材料鉴定不合格芯片的方法进行说明。在第2实施方式中，使用示温纸、示温涂料等示温材料检测各SiC半导体芯片20中的发热的有无。图6是说明第2实施方式的半导体装置的制造方法的概要的说明图。第
2实施方式的半导体装置的制造方法与第I实施方式相同，包括安装工序(图6(a))，在安装基板10上形成并联连接多个SiC半导体芯片20的电路；以及检查工序(图6 (b))，检查所安装的SiC半导体芯片20是否产生不合格。安装工序与第I实施方式不同之处在于包括如下工序，即在SiC半导体芯片20的安装前或安装后将示温纸、示温涂料等示温材料60附加于各SiC半导体芯片20上，其它工序与第I实施方式相同。将示温纸附加于各SiC半导体芯片20上时，使用胶带等粘着材料粘贴在SiC半导体芯片20的表面上。另外，使用示温涂料时，只需涂敷在SiC半导体芯片20的表面即可。在检查工序中，根据附加于各SiC半导体芯片20上的示温材料60的颜色变化来检测电压施加时的各SiC半导体芯片20的发热的有无，从而进行不合格芯片的鉴定。在第
2实施方式中，由于附有示温材料60，因此作业者能够通过目视确认不合格芯片的有无。当确认出存在不合格芯片时，通过人工操作取下不合格芯片的配线并进行绝缘。此外，图6 (b)表示自左端起第4个SiC半导体芯片20存在温度上升、示温材料60的颜色发生变化的情况。另外，在检查工序中，也可以构成为，在施加电压的状态下，利用(XD(ChargeCoupled Device,电荷耦合器件)相机等摄像装置从正面侧对安装基板10进行摄像，并且对所获得的图像(彩色图像或单色图像)进行解析，由此检测附加于各SiC半导体芯片20上的示温材料60的颜色变化。此时，通过构筑与第I实施方式的图4相同的系统，能够自动鉴定不合格芯片，并切断不合格芯片的配线。
第3实施方式作为检测不合格芯片中的发热的机构，除红外线热像仪、红外线显微镜等热影像装置50、示温纸或示温涂料等示温材料60以外，也可以使用利用热电偶、热敏电阻等的温度传感器。在本实施方式中，对使用利用热电偶、热敏电阻等的温度传感器鉴定不合格芯片的方法进行说明。在第3实施方式中，使用热电偶、热敏电阻等温度传感器检测各SiC半导体芯片20中的发热的有无。图7是说明第3实施方式的半导体装置的制造方法的概要的说明图。第
3实施方式的半导体装置的制造方法与第I实施方式相同，包括安装工序(图7(a))，在安装基板10上形成并联连接多个SiC半导体芯片20的电路；以及检查工序(图7 (b))，检查所安装的SiC半导体芯片20是否产生不合格。
对于安装工序，与第I实施方式完全相同。在检查工序中，使温度传感器70与各SiC半导体芯片20的表面接触，每次均进行表面温度的测量。当测量结果为SiC半导体芯片20的表面温度比室温高5 10° C以上时，该芯片判断为不合格，并通过人工操作取下不合格芯片的配线并进行绝缘。另外，也可以构成配置有与SiC半导体芯片20相同数量的温度传感器70的测量装置，使用该测量装置一次性测量各SiC半导体芯片20的温度。此时，由于能够基于测量装置的测量结果来判断不合格芯片的有无，因此通过构筑与第I实施方式的图4相同的系统，从而能够自动鉴定不合格芯片，并切断不合格芯片的配缘。此外，在第I至第3实施方式中，对使用SiC半导体芯片20制造半导体装置的方法进行了说明，但并不限定于SiC半导体芯片20,也可以使用包含GaN(gallium nitride,氮化镓)或金刚石的小容量芯片，并通过与上述相同的制造方法来制造半导体装置。另外，在第I至第3实施方式中，对并联连接多个SiC半导体芯片20的半导体装置进行了说明，但是，当然也可以为除SiC半导体芯片20以外，还安装有适当的控制电路、驱动电路、保护电路等的半导体装置。另外，当半导体元件为包含SiC、GaN或金刚石的元件时，即使在使用难以扩大芯片面积、电流容量较小的半导体元件时，也能够通过并联连接多个半导体元件而作为装置整体实现大电流化，并且能够作为各种功率器件而实用化。另外，在第I至第3实施方式中，由于构成并联连接有多个二极管或晶体管的半导体装置，因此即使在各半导体元件的电流容量较小时，也能够作为装置整体实现大电流化，并且能够作为各种功率器件而实用化。另外，在第I实施方式中，由于使用红外线热像仪、红外线显微镜作为检测半导体元件的发热的有无的机构，因此通过将由这些热影像装置所生成的温度分布图像在显示装置显示、或由解析装置进行解析，从而可检测发热的有无。另外，在第3实施方式中，由于使用热电偶、热敏电阻等温度传感器作为检测半导体元件的发热的有无的机构，因此例如能够根据电压的变化来检测发热的有无。另外，在第2实施方式中，能够根据附加于各半导体元件上的示温纸或示温涂料的颜色变化来检测各半导体元件的发热的有无。另外，由于能够通过目视检测发热的有无，因此不仅在产品出货前的检查中，即使在产品使用时也能够容易地发现各半导体元件的不合格的产生。
产业上的可利用性本发明可用作能够通过目视鉴定安装过程中所产生的不合格芯片并排除该不合格芯片的半导体装置的制造方法。标号说明10安装基板20SiC半导体芯片30保护盒50热影像装置60示温材料 70温度传感器
权利要求
1.一种半导体装置的制造方法，包括在基板上形成并联连接多个半导体元件的电路的工序；以及检查工序，对构成上述电路的半导体元件进行检查，上述半导体装置的制造方法的特征在于， 上述检查工序包括如下工序 对形成于上述基板上的电路中所包含的各半导体元件施加电压； 检测各半导体元件是否伴随施加电压而发热；以及 切断检测出发热的半导体元件与其它半导体元件之间的连接。
2.根据权利要求I所述的半导体装置的制造方法，其中， 上述半导体元件为包含SiC、GaN或金刚石的元件。
3.根据权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其中， 上述半导体元件为二极管或晶体管。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中， 通过红外线热像仪、红外线显微镜或温度传感器检测各半导体元件有无发热。
5.根据权利要求I至3中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中， 将示温纸或示温涂料附加于各半导体元件上，并根据该示温纸或示温涂料的颜色变化来检测各半导体元件有无发热。
全文摘要
本发明提供一种半导体装置的制造方法，其中，将多个SiC半导体芯片安装到安装基板上(S1)，对安装基板上的SiC半导体芯片施加电压(S2)。在施加有电压的状态下，使用红外线热像仪、红外线显微镜等热影像装置获取安装基板表面的温度分布图像(S3)，通过进行图像解析从而判断不合格芯片的有无(S5)。在安装基板上包含不合格芯片时(S5是)，通过切断该不合格芯片的配线从而排除不合格芯片(S7)。由此，提供一种使用小容量芯片的半导体装置的制造方法。
文档编号G01R31/26GK102906563SQ20118002573
公开日2013年1月30日 申请日期2011年5月17日 优先权日2010年6月3日
发明者初川聪 申请人:住友电气工业株式会社