JP2011112369A

JP2011112369A - 半導体素子およびそれを用いた半導体装置ならびに半導体素子の検査方法

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Publication number: JP2011112369A
Application number: JP2009266171A
Authority: JP
Inventors: Motohiro Nakagawa; 源洋中川
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2009-11-24
Filing date: 2009-11-24
Publication date: 2011-06-09

Abstract

【課題】非接触結合回路を備えた半導体素子においては、検査にかかるコストが増大し、かかる半導体素子を有する半導体装置の製造コストが増大する。
【解決手段】本発明の半導体素子は、通信部と、検査用通信部を有し、通信部は、非接触で信号伝送を行う第１の非接触結合部を備え、検査用通信部は、第１の非接触結合部と非接触結合する第２の非接触結合部を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子およびそれを用いた半導体装置ならびに半導体素子の検査方法に関し、特に、他の半導体素子と非接触で通信することが可能な半導体素子およびそれを用いた半導体装置ならびに半導体素子の検査方法に関する。

近年、電子機器に組み込まれる半導体装置の高集積化に伴い、複数の半導体素子を積層し、各半導体素子間におけるデータ伝送を非接触により行う半導体装置が提案されている。このような半導体装置の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された半導体装置は第１の回路チップと第２の回路チップからなり、第１の回路チップと第２の回路チップの基板上にそれぞれ電磁誘導コイルが形成されている。第１の回路チップと第２の回路チップをそれぞれの電磁誘導コイルが対向するように配置し、電磁誘導コイル同士を誘導性結合することにより交流的に接続することとしている。具体的には、第１の回路チップに形成された電磁誘導コイルが磁界信号を発生すると、第２の回路チップに形成された電磁誘導コイルには、第１の回路チップの電磁誘導コイルに入力された電流信号の微分値に比例した信号が誘起される。この誘起された信号を受信することによって、第１および第２の回路チップ間の信号伝送を非接触で行うこととしている。

また、電極間の容量性結合によって信号を非接触で伝送する技術が提案されている。容量性結合を用いた半導体装置の検査装置の一例が特許文献２に記載されている。特許文献２に記載された半導体装置の検査装置は、検査用ＬＳＩと、電源供給ユニットと、検査用ＬＳＩおよび電源供給ユニットとテスター間の接続用に配置した中間基板とから構成されている。そして検査用ＬＳＩと被検査ＬＳＩとの間のインターフェース構造は、検査用ＬＳＩ及び被検査ＬＳＩの各外部信号電極を近接させて容量結合により信号伝送を行う構造としている。

特開平０７−２２１２６０号公報（段落「００１７」〜「００２０」、図１）国際公開第２００７／０２９４２２号（段落「００７３」、「００９４」、図１）

上述したデータ伝送を非接触により行う半導体素子においては、非接触でデータ伝送を行うための非接触結合回路が必要となる。非接触結合回路は、例えば、送受信回路と伝送用コイルまたは伝送用電極とから構成される。非接触結合回路も通常の半導体装置と同じく、正常に製造されたかどうか検査する必要がある。しかし、この非接触結合回路に対する信号の入出力は、誘導性結合または容量性結合によって行う必要があるので、プローブニードルなどを用いた電気信号による信号の入出力は困難である。そのため非接触結合回路の動作を確認するためには、誘導性結合または容量性結合によって信号を入出力することが可能な検査装置、すなわちプローブニードルを用いた関連する半導体素子の検査装置とは異なる特殊な検査装置が別途必要となる。このとき、半導体素子上の非接触結合回路は微細であるため、検査装置との位置あわせを非常に高い精度で行う必要があり、検査装置には高精度が要求される。

このように、関連する非接触結合回路を備えた半導体素子においては、動作を確認するための検査にかかるコストが増大するという問題点があった。

上記問題を回避するため、伝送用コイルまたは伝送用電極を除いた送受信回路だけを検査することとした場合、送受信回路へ入出力する検査用電気信号が必要となる。そのため、プローブニードルを用いて検査用電気信号を入出力するための専用のパッドを半導体素子に搭載し、このパッドを送受信回路の入出力回路と接続する必要がある。しかし、このパッドは伝送用コイルや伝送用電極と比べ、より大きな面積を占有することになるので、かかる半導体素子の製造コストの増大を招く。さらに、このパッドは大きな寄生抵抗や寄生容量を有するので、非接触結合回路の性能を劣化させてしまう。したがって、プローブニードルを用いて非接触結合回路を構成する送受信回路だけの動作確認を行うことも困難であり、上記問題を回避することはできない。

一方、非接触結合回路の動作を確認する検査は行わないこととすると、半導体ウェハを個々の半導体素子毎に分割し、複数の半導体素子を実装して半導体装置を組み立てた後に、電気信号を入力して検査を行うことになる。したがって、半導体装置を組み立てた後に初めて、個々の半導体素子の良・不良の判別が可能となる。そのため、不良な半導体素子を実装する場合が生じてしまうため、関連する半導体装置の歩留まりが低下し、製造コストが増大するという問題点があった。

本発明の目的は、上述した非接触結合回路を備えた半導体素子においては、検査にかかるコストが増大し、かかる半導体素子を有する半導体装置の製造コストが増大する、という課題を解決する半導体素子およびそれを用いた半導体装置ならびに半導体素子の検査方法を提供することにある。

本発明の半導体素子は、通信部と、検査用通信部を有し、通信部は、非接触で信号伝送を行う第１の非接触結合部を備え、検査用通信部は、第１の非接触結合部と非接触結合する第２の非接触結合部を備える。

本発明の半導体装置は、第１の半導体素子と、第１の半導体素子に結合した通信素子部とを有し、第１の半導体素子は、第１の基材部と、第１の基材部に配置された、非接触で信号伝送を行う第１の非接触結合部と、第１の非接触結合部と非接触結合する第２の非接触結合部を備え、第１の非接触結合部は、第１の送受信器と、第１の送受信器と接続された第１の送受信電極を有し、第２の非接触結合部は、第１の検査用送受信器と、第１の検査用送受信器と接続された第１の検査用送受信電極とを有し、第１の送受信電極と第１の検査用送受信電極は非接触結合するように配置され、通信素子部は、第２の基材部と、第２の基材部に配置された第２の送受信電極とを備え、第１の半導体素子と通信素子部は、第１の送受信電極と第２の送受信電極との間で非接触結合するように対向して配置されている。

本発明の半導体素子の検査方法は、半導体素子を構成する、第１の非接触結合部を備えた通信部に第１のデータ信号を入力し、半導体素子を構成する、第１の非接触結合部と非接触結合する第２の非接触結合部を備えた検査用通信部から、第１のデータ信号の入力に応じて第２のデータ信号を取得し、第１のデータ信号と第２のデータ信号とを比較する工程を有する。

本発明の半導体素子によれば、非接触結合回路を備えた場合であっても、検査にかかるコストを低減することができ、半導体素子を含む半導体装置の製造コストの増大を抑制することができる。

本発明の第１の実施形態に係る半導体素子の構成を示す平面図である。本発明の第２の実施形態に係る半導体素子の構成を示す（ａ）断面図、および（ｂ）平面図である。本発明の第２の実施形態に係る別の半導体素子の構成を示す（ａ）断面図、および（ｂ）平面図である。本発明の第２の実施形態に係るさらに別の半導体素子の構成を示す（ａ）平面図、および（ｂ）断面図である。本発明の第３の実施形態に係る半導体素子の構成を示す平面図である。本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。本発明の第５の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。本発明の第５の実施形態に係る別の半導体装置の構成を示す断面図である。本発明の第６の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。

以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体素子１００の構成を示す平面図である。半導体素子１００は、通信部１１０と、検査用通信部１２０を有し、通信部１１０は他の半導体素子等と非接触で信号伝送を行う第１の非接触結合部１１１を備えている。検査用通信部１２０は第１の非接触結合部１１１と非接触で結合する第２の非接触結合部１２１を有する。ここで、第１および第２の非接触結合部は、誘導性結合または容量性結合を用いて非接触結合を行う構成とすることができる。

本実施形態の半導体素子１００によれば、第１の非接触結合部１１１を介して通信部１１０が送受信するデータ信号を、第１の非接触結合部１１１と非接触で結合している第２の非接触結合部１２１によって検査用通信部１２０で読み出すことができる。これにより、通信部１１０の動作確認を非接触で行うことができる。そのため特別な検査装置を用いることなく、非接触で信号伝送を行う通信部１１０の検査をウェハ状態で行うことができるので、検査にかかるコストを低減することができる。その結果、半導体素子１００を含む半導体装置の製造には、良品の半導体素子１００のみを用いることができるので、かかる半導体装置の製造コストの増大を抑制することができる。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係る半導体素子２００の構成を示す（ａ）断面図、および（ｂ）平面図である。本実施形態による半導体素子２００は図２（ａ）に示すように、通信部として送信器２１１と送信器２１１と接続された送信電極２１２とを、検査用通信部として検査用受信器２２１と検査用受信器２２１に接続された検査用受信電極２２２とを備えている。送信器２１１と送信電極２１２は第１の非接触結合部を構成し、検査用受信器２２１と検査用受信電極２２２は第２の非接触結合部を構成する。ここで送信電極２１２と検査用受信電極２２２は非接触で結合するように配置されている。図２には、第１の非接触結合部および第２の非接触結合部はいずれも誘導性結合を用いて非接触結合を行う構成を示した。

ここで、送信器２１１と送信電極２１２、および検査用受信器２２１と検査用受信電極２２２は同一の基材部２０１上に配置されていることが望ましい。その理由は以下の通りである。異なる基材部２０１上に配置すると、両者をワイヤボンディングで接続するために電極パッドがそれぞれに必要となる。しかし、このパッドは送信電極２１２や検査用受信電極２２２と比べ、より大きな面積を占有することになるので、半導体素子２００の製造コストの増大を招く。さらに、このパッドは大きな寄生抵抗や寄生容量を有するので、非接触結合部の性能を劣化させる。送信器２１１と送信電極２１２、および検査用受信器２２１と検査用受信電極２２２を同一の基材部２０１上に配置することにより、基材部２０１上の配線を用いて接続できるようになるためパッドが不要となる。そのため、上記問題を回避することができる。

図２（ｂ）を用いて、本実施形態による半導体素子２００の構成をさらに詳細に説明する。通信部は、検査データ信号を入力する第１の入出力部としての検査データ入力部２１３と送信用クロック２１４を備えている。検査用通信部は、検査用受信器２２１が受信した受信検査データ信号を出力する第２の入出力部としての検査データ出力部２２３とクロック遅延回路２２４を備えている。本実施形態では、検査データ入力部２１３と検査データ出力部２２３に接続され、検査データ信号と受信検査データ信号を比較する比較部２３０をさらに有する構成とした。

次に、本実施形態による半導体素子２００の動作について説明する。複数の半導体素子間において非接触で信号を伝送する場合、半導体素子２００の送信器２１１は送信データに依存した電気信号を送信クロックにあわせたタイミングで送信電極２１２に送出する。このとき通信相手となる半導体素子の受信電極には、誘導性結合または容量性結合に基づいて誘導信号が誘起される。その誘起された信号を受信クロックに同期して受信することにより受信データが得られ、複数の半導体素子間において非接触で信号が伝送される。

半導体素子２００を検査する場合、半導体素子２００はデータ信号の入出力を誘導性結合または容量性結合を用いて行うため、上述したように通常のプローブニードルを用いて検査信号を入出力することは困難である。本実施形態では以下に説明するように、検査用受信器２２１と検査用受信電極２２２を搭載した構成とすることにより、特殊な検査装置を用いることなく半導体素子２００の検査を行うことができる。

送信器２１１に検査データ入力部２１３から検査データ信号を、送信用クロック２１４から送信クロック信号をそれぞれ入力すると、送信電極２１２に検査データに依存した電気信号が入力される。このとき、送信電極２１２と誘導性結合または容量性結合している検査用受信電極２２２に信号が誘起される。この信号を検査用受信器２２１により受信し、受信検査データ信号が得られる。検査用受信器２２１には、送信クロック信号をクロック遅延回路２２４によって遅延させたクロック信号が入力される。このときのクロック信号の遅延量は、送信器２１１から送信電極２１２を介して検査用受信電極２２２に信号が誘起される時間と略同一の時間量とすることが望ましい。

比較部２３０に、検査データ入力部２１３から検査データ信号が、検査データ出力部２２３から受信検査データ信号がそれぞれ入力される。比較部２３０は検査データ信号と受信検査データ信号を比較し、両データ信号の一致・不一致に応じた信号を出力する。この比較部２３０の出力は、プローブニードル等を用いて外部のテスタに送出される。検査データ信号と受信検査データ信号が一致する場合、送信器２１１と送信電極２１２、および検査用受信器２２１と検査用受信電極２２２は適正に動作していると判断できるので、半導体素子２００は適正に製造された良品であると判定できる。一方、検査データ信号と受信検査データ信号が一致しない場合、送信器２１１、送信電極２１２、検査用受信器２２１、または検査用受信電極２２２のいずれかに不具合があり、半導体素子２００は不良品であると判定することができる。

なお、検査データ信号の生成には、半導体素子２００上に配置した検査データ発生回路から検査データ信号を供給する方式、すなわち組み込み自己テスト（ＢＩＳＴ：Ｂｕｉｌｔ−ＩｎＳｅｌｆ−Ｔｅｓｔ）方式を用いることができる。これに限らず、プローブニードルを用いて外部のテスタ等から検査データ信号を供給することとしてもよい。

本実施形態では、図２に示すように、半導体素子２００は通信部として送信器２１１と送信電極２１２を、検査用通信部として検査用受信器２２１と検査用受信電極２２２とを備えることとした。しかし、これに限らず、図３に示すように、通信部として受信器３１１と受信器３１１と接続された受信電極３１２を、検査用通信部として検査用送信器３２１と検査用送信器３２１に接続された検査用送信電極３２２とを備えた半導体素子３００としてもよい。この場合、受信器３１１と受信電極３１２は第１の非接触結合部を構成し、検査用送信器３２１と検査用送信電極３２２は第２の非接触結合部を構成する。受信電極３１２と検査用送信電極３２２は非接触で結合するように配置される。本実施形態では、受信器３１１と受信電極３１２、および検査用送信器３２１と検査用送信電極３２２は同一の基材部３０１上に配置した。

半導体素子３００は、図３（ｂ）に示すように、通信部は、受信器３１１が受信した検査データ信号を出力する第１の入出力部としての検査データ出力部３２３とクロック遅延回路３２４を備えた構成とすることができる。検査用通信部は、送信検査データ信号を入力する第２の入出力部としての検査データ入力部３１３と送信用クロック３１４を備えた構成とすることができる。そして半導体素子３００は、検査データ出力部３２３と検査データ入力部３１３に接続され、検査データ信号と送信検査データ信号を比較する比較部３３０をさらに有している。

半導体素子３００は、半導体素子２００と同様に、以下のように動作する。半導体素子３００を検査する場合、検査用送信器３２１に検査データ入力部３１３から送信検査データ信号を、送信用クロック３１４から送信クロック信号をそれぞれ入力すると、検査用送信電極３２２に検査データに依存した電気信号が入力される。このとき、検査用送信電極３２２と誘導性結合または容量性結合している受信電極３１２に信号が誘起される。この信号を受信器３１１により受信し、検査データ信号が得られる。受信器３１１には、送信クロック信号をクロック遅延回路３２４によって遅延させたクロック信号が入力される。このときのクロック信号の遅延量は、検査用送信器３２１から検査用送信電極３２２を介して受信電極３１２に信号が誘起される時間と略同一の時間量とすることが望ましい。

比較部３３０に、検査データ入力部３１３から送信検査データ信号が、検査データ出力部３２３から検査データ信号がそれぞれ入力される。比較部３３０は送信検査データ信号と検査データ信号を比較し、両データ信号の一致・不一致に応じた信号を出力する。送信検査データ信号と検査データ信号が一致する場合、受信器３１１と受信電極３１２、および検査用送信器３２１と検査用送信電極３２２は適正に動作していると判断できるので、半導体素子３００は適正に製造された良品であると判定できる。

上述したように、半導体素子２００においては、通信部との検査データ信号の入出力を、半導体素子２００上に搭載した検査用受信器２２１と検査用受信電極２２２を用いて誘導性結合または容量性結合によって実現している。また半導体素子３００においては、通信部との検査データ信号の入出力を、半導体素子３００上に搭載した検査用送信器３２１と検査用送信電極３２２を用いて誘導性結合または容量性結合によって実現している。そのため、半導体素子２００および半導体素子３００と外部のテスタ等との間で誘導性結合または容量性結合による信号の入出力を行うことなく半導体素子の検査が可能となる。その結果、特別な検査装置を用いることなく、従来のプローブニードルを備えた検査装置を用いて、実装する前に各半導体素子を検査することができるので、検査にかかるコストを低減することができる。また、半導体素子２００、３００を含む半導体装置の製造には、良品の半導体素子を用いることができるので、かかる半導体装置の製造コストの増大を抑制することができる。

本実施形態では、検査データ信号と受信検査データ信号、または送信検査データ信号と検査データ信号とを、半導体素子上に配置された比較部２３０、３３０を用いて比較し、両データ信号の一致・不一致から半導体素子２００、３００の良否を判定することとした。これに限らず、これらのデータ信号をプローブニードル等によって読み出し、半導体素子の外部に設置した検査装置等により半導体素子の良否を判定することとしてもよい。

本実施形態による半導体素子２００、３００は図２、３に示すように、送信電極２１２に隣接して検査用受信電極２２２を配置し、受信電極３１２に隣接して検査用送信電極３２２を配置することとした。しかし、これに限らず、これらの電極が誘導性結合または容量性結合を構成する配置であれば、他の構成であっても用いることができる。

また、本実施形態による半導体素子２００、３００は図２、３に示すように、送信用クロック２１４、３１４に同期して信号を伝送することとした。しかし、これに限らず、信号伝送をクロックに同期しない非同期型信号伝送で行うこととしてもよい。この場合、クロック遅延回路２２４、３２４は不要となる。

図４に、送信器４１１と送信電極４１２、および検査用受信器４２１と検査用受信電極４２２を有し、検査用受信電極４２２が送信電極４１２の内側に配置された半導体素子４００を示す。図４（ａ）は半導体素子４００の平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）中の４Ｂ−４Ｂ線における断面図である。この場合でも、送信電極４１２と検査用受信電極４２２を非接触で結合するように配置することができる。なお、誘導性結合によって信号の伝送をする場合、送信電極４１２および検査用受信電極４２２を構成するコイルの配置位置によって誘導信号の極性が逆になる場合がある。その場合には、送受信データの極性が同一になるように、それぞれの電極を接続することとすればよい。

〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第２の実施形態においては、半導体素子２００は送信器２１１と検査用受信器２２１を備え、半導体素子３００は受信器３１１と検査用送信器３２１を備えることとした。これに対し本実施形態による半導体素子５００は送信器５１１と受信器６１１の両方を備え、半導体素子５００の検査時には、送信器５１１または受信器６１１の一方を検査用送信器または検査用受信器として動作させることを特徴とする。

図５は、本実施形態による半導体素子５００の構成を示す平面図である。半導体素子５００は送信器５１１、送信電極５１２、受信器６１１、および受信器６１１と接続された受信電極６１２を有する。本実施形態では第２の実施形態と異なり、半導体素子５００はさらに、受信電極６１２と非接触結合する検査用電極５１５と、送信電極５１２と検査用電極５１５のいずれか一方を選択して送信器５１１と接続する電極選択器５１６とを備えている。

また、半導体素子５００は、送信データ信号を入力する第１の入出力部としての送信データ入力部５１３と送信用クロック５１４、および受信器６１１が受信した受信データ信号を出力する第２の入出力部としての受信データ出力部６２３と受信用クロック６１４とを備えている。本実施形態では、送信データ入力部５１３と受信データ出力部６２３に接続され、送信データ信号と受信データ信号を比較する比較部５３０を有する構成とした。

次に、本実施形態による半導体素子５００の動作について説明する。複数の半導体素子間において非接触で信号を伝送する場合、電極選択器５１６は送信器５１１と送信電極５１２を接続し、送信器５１１は送信データ信号に依存した電気信号を送信クロックにあわせたタイミングで送信電極５１２に送出する。一方、受信器６１１は受信電極６１２から受信クロックに同期して受信データ信号を受信する。

半導体素子５００を検査する場合、電極選択器５１６は送信器５１１と検査用電極５１５を接続し、送信器５１１は送信データ信号に依存した電気信号を検査用電極５１５に送出する。このとき、検査用電極５１５と受信電極６１２は誘導性結合または容量性結合により非接触結合しているので、受信器６１１は受信電極６１２に誘起された信号を受信し、受信データ信号を取得する。この送信データ信号は送信データ入力部５１３を介して、また受信データ信号は受信データ出力部６２３を介してそれぞれ比較部５３０に入力される。比較部５３０は送信データ信号と受信データ信号を比較し、両データ信号の一致・不一致に応じた信号を出力する。送信データ信号と受信データ信号が一致する場合、送信器５１１、受信器６１１、および受信電極６１２は適正に動作していると判断できるので、半導体素子５００は適正に製造された良品であると判定できる。

本実施形態の半導体素子５００においては、検査用電極５１５は受信電極６１２と非接触結合し、電極選択器５１６は送信電極５１２と検査用電極５１５のいずれか一方を選択して送信器５１１と接続することとした。これに限らず、検査用電極５１５は送信電極５１２と非接触結合し、電極選択器５１６は受信電極６１２と検査用電極５１５のいずれか一方を選択して受信器６１１と接続することとしてもよい。

本実施形態による半導体素子５００は送信器５１１と受信器６１１の両方を備え、半導体素子５００の検査時には、送信器５１１または受信器６１１の一方を検査用送信器または検査用受信器として動作させる。そのため、第２の実施形態の半導体素子２００が備える検査用受信器２２１と検査用受信電極２２２、または半導体素子３００が備える検査用送信器３２１と検査用送信電極３２２が不要となる。したがって、半導体素子２００と半導体素子３００を共に用いる場合に比べ、半導体素子の素子面積を低減することができる。すなわち本実施形態によれば、非接触結合回路を備えた半導体素子の検査にかかるコストを低減するとともに、製造コストをも低減することができる。その結果、かかる半導体素子を含む半導体装置の製造コストの増大をさらに抑制することができる。

本実施形態では、送信データ信号と受信データ信号を、半導体素子上に配置された比較部５３０を用いて比較し、両データ信号の一致・不一致から半導体素子５００の良否を判定することとした。これに限らず、これらのデータ信号をプローブニードル等によって読み出し、半導体素子の外部に設置した検査装置等により半導体素子の良否を判定することとしてもよい。

〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図６に、本実施形態による半導体装置１０００の断面図を示す。半導体装置１０００は第１の半導体素子１１００と通信素子部１２００が積層された構成を有する。

第１の半導体素子１１００は、第１の基材部１１０１と、第１の基材部１１０１上に配置された通信部と検査用通信部を有する。通信部は、第１の送受信器１１１１と、第１の送受信器１１１１と接続された第１の送受信電極１１１２とを備える。検査用通信部は、第１の検査用送受信器１１２１と、第１の検査用送受信器１１２１と接続された第１の検査用送受信電極１１２２とを備える。ここで、第１の送受信電極１１１２と第１の検査用送受信電極１１２２は非接触で結合するように配置されている。

第１の送受信器１１１１と第１の送受信電極１１１２は第１の非接触結合部を構成し、第１の検査用送受信器１１２１と第１の検査用送受信電極１１２２は第２の非接触結合部を構成する。第１の送受信器１１１１を送信器として構成した場合には、第１の検査用送受信器１１２１は検査用受信器とすることができる。逆に、第１の送受信器１１１１を受信器として構成した場合には、第１の検査用送受信器１１２１は検査用送信器とすることができる。

通信素子部１２００は第２の基材部１２０１と、第２の基材部１２０１上に配置された第２の送受信電極１２１２とを有する。第２の基材部１２０１として、本実施形態では絶縁膜を用いた。

第１の半導体素子１１００と通信素子部１２００は、第１の送受信電極１１１２と第２の送受信電極１２１２との間で非接触結合するように対向して配置され、第１の半導体素子１１００と第２の通信素子部１２００との間で非接触によりデータ信号が伝送される。非接触結合には、誘導性結合または容量性結合を用いた構成を採用することができる。

第１の半導体素子１１００においては、第１の送受信器１１１１が第１の送受信電極１１１２を介して送受信するデータ信号を、第１の送受信電極１１１２と非接触で結合している第１の検査用送受信電極１１２２によって第１の検査用送受信器１１２１で読み出すことができる。これにより、第１の送受信器１１１１と第１の送受信電極１１１２の動作確認を非接触で行うことができる。

以上より、第１の半導体素子１１００を実装する前に、第１の半導体素子１１００の検査をウェハ状態で行うことが可能となる。したがって、本実施形態によれば、半導体装置１０００は良品の第１の半導体素子１１００から構成されたものとすることができるので、半導体装置１０００の製造コストの増大を抑制することができる。

〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図７に、本実施形態による半導体装置２０００の断面図を示す。図７（ａ）に示すように、半導体装置２０００は第１の半導体素子１１００と通信素子部２２００を有する。本実施形態の半導体装置２０００は、通信素子部２２００が対向電極部２２１０と通信基板部２２２０を有する点で、第４の実施形態による半導体装置１０００と異なる。

第１の半導体素子１１００は、第１の基材部１１０１と、第１の基材部１１０１上に配置された通信部と検査用通信部を有する。通信部は、第１の送受信器１１１１と、第１の送受信器１１１１と接続された第１の送受信電極１１１２とを備える。検査用通信部は、第１の検査用送受信器１１２１と、第１の検査用送受信器１１２１と接続された第１の検査用送受信電極１１２２とを備える。第１の送受信器１１１１と第１の送受信電極１１１２は第１の非接触結合部を構成し、第１の検査用送受信器１１２１と第１の検査用送受信電極１１２２は第２の非接触結合部を構成する。

図７（ｂ）に示すように、第１の送受信器を送信器１１１１Ｔとして構成した場合には、第１の送受信電極は送信電極１１１２Ｔと、第１の検査用送受信器は検査用受信器１１２１Ｒと、第１の検査用送受信電極は検査用受信電極１１２２Ｒとすることができる。ここで、送信電極１１１２Ｔと検査用受信電極１１２２Ｒは非接触で結合するように配置されている。

逆に図７（ｃ）に示すように、第１の送受信器を受信器１１１１Ｒとして構成した場合には、第１の送受信電極は受信電極１１１２Ｒと、第１の検査用送受信器は検査用送信器１１２１Ｔと、第１の検査用送受信電極は検査用送信電極１１２２Ｔとすることができる。ここで、受信電極１１１２Ｒと検査用送信電極１１２２Ｔは非接触で結合するように配置されている。

対向電極部２２１０は、第２の基材部２２１１と、第２の基材部２２１１上に配置された第２の送受信電極２２１２とを有する。通信基板部２２２０は第３の基材部２２２１に第２の送受信器２２２２を備えている。第２の送受信器２２２２と第２の送受信電極２２１２は電気配線２２３０によって接続されている。本実施形態では、第２の基材部２２１１として絶縁膜を、第３の基材部２２２１として半導体基板を用いた。

ここで、図７（ｂ）に示す場合には、第２の送受信電極として第２の受信電極２２１２Ｒを、第２の送受信器として第２の受信器２２２２Ｒを用いることができる。また、図７（ｃ）に示す場合には、第２の送受信電極として第２の送信電極２２１２Ｔを、第２の送受信器として第２の送信器２２２２Ｔを用いることができる。

第１の半導体素子１１００において、第１の送受信器１１１１が第１の送受信電極１１１２を介して送受信するデータ信号を、第１の送受信電極１１１２と非接触で結合している第１の検査用送受信電極１１２２によって第１の検査用送受信器１１２１で読み出すことができる。これにより、第１の送受信器１１１１と第１の送受信電極１１１２の動作確認を非接触で行うことができる。

第１の半導体素子１１００と通信素子部２２００は、第１の送受信電極１１１２と第２の送受信電極２２１２との間で非接触結合するように対向して配置され、第１の半導体素子１１００と第２の通信素子部２２００との間で非接触によりデータ信号が伝送される。このとき、本実施形態によれば、第２の送受信器２２２２は対向電極部２２１０とは異なる通信基板部２２２０に配置されているので、送受信するデータ信号を処理する構成の自由度を増大させることができる。

本実施形態では、第２の基材部２２１１は絶縁膜としたが、これに限らず、図８に示すように配線基板２２１３を用いることとしてもよい。図８（ａ）は図７（ｂ）に、図８（ｂ）は図７（ｃ）にそれぞれ対応する場合を示す。配線基板２２１３上に第２の送受信電極２２１２を形成した対向電極部２２１０を半導体素子１１００と対向させ、例えば樹脂等により封止することができる。この場合は、第２の送受信電極２２１２の配置の自由度を増大させることができる。

通信素子部２２００を構成する第２の送受信電極２２１２、第２の送受信器２２２２の配置は上述したものに限られない。第２の送受信電極２２１２が半導体素子１１００の第１の送受信電極１１１２と対向し、第２の送受信電極２２１２と第２の送受信器２２２２が電気的に接続された構成であれば、他の配置構成とすることができる。

〔第６の実施形態〕
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。図９に、本実施形態による半導体装置３０００の断面図を示す。半導体装置３０００は第１の半導体素子３１００と第２の半導体素子３２００が積層された構成を有し、通信素子部が第２の半導体素子３２００を備える点で、第４の実施形態による半導体装置１０００と異なる。

第１の半導体素子３１００は、第１の送受信器３１１１と、第１の送受信器３１１１と接続された第１の送受信電極３１１２と、第１の検査用送受信器３１２１と、第１の検査用送受信器３１２１と接続された第１の検査用送受信電極３１２２を備える。第１の送受信電極３１１２と第１の検査用送受信電極３１２２は非接触で結合するように配置されている。ここで、第１の送受信器３１１１を送信器として構成した場合には、第１の検査用送受信器３１２１は検査用受信器とすることができる。

第２の半導体素子３２００は、第２の送受信器３２１１と、第２の送受信器３２１１と接続された第２の送受信電極３２１２と、第２の検査用送受信器３２２１と、第２の検査用送受信器３２２１と接続された第２の検査用送受信電極３２２２を備える。第２の送受信電極３２１２と第２の検査用送受信電極３２２２は非接触で結合するように配置されている。ここで、上述したように第１の送受信器３１１１を送信器として構成した場合には、第２の送受信器３２１１を受信器とし、第２の検査用送受信器３２２１は検査用送信器とすることができる。

第１の半導体素子３１００と第２の半導体素子３２００は、第１の送受信電極３１１２と第２の送受信電極３２１２との間で非接触結合するように対向して配置され、第１の半導体素子３１００と第２の半導体素子３２００との間で非接触によりデータ信号が伝送される。上述の非接触結合には、誘導性結合または容量性結合を用いた構成を採用することができる。

第１の半導体素子３１００においては、第１の送受信器３１１１が第１の送受信電極３１１２を介して送受信するデータ信号を、第１の送受信電極３１１２と非接触で結合している第１の検査用送受信電極３１２２によって第１の検査用送受信器３１２１で読み出すことができる。

同様に、第２の半導体素子３２００においては、第２の送受信器３２１１が第２の送受信電極３２１２を介して送受信するデータ信号を、第２の送受信電極３２１２と非接触で結合している第２の検査用送受信電極３２２２によって第２の検査用送受信器３２２１で読み出すことができる。

これにより、第１の送受信器３１１１と第１の送受信電極３１１２、および第２の送受信器３２１１と第２の送受信電極３２１２の動作確認を非接触で行うことができる。そのため、第１の半導体素子３１００および第２の半導体素子３２００の検査を、各半導体素子を実装する前にウェハ状態で行うことが可能となる。

以上より、本実施形態によれば、半導体装置３０００は良品の第１の半導体素子３１００と良品の第２の半導体素子３２００から構成されたものとすることができるので、半導体装置３０００の製造コストの増大を抑制することができる。

ここで、第１の半導体素子３１００および第２の半導体素子３２００の検査は、実際の使用環境に近い条件で行うことが望ましい。そのために、第１の送受信電極３１１２と第１の検査用送受信電極３１２２との間の非接触結合の強度を、第１の送受信電極３１１２と第２の送受信電極３２１２との間の非接触結合の強度と同程度とすることができる。同様に、第２の送受信電極３２１２と第２の検査用送受信電極３２２２との間の非接触結合の強度を、第１の送受信電極３１１２と第２の送受信電極３２１２との間の非接触結合の強度と同程度とすることができる。

また、同じ理由から、第１の送受信器３１１１と第２の検査用送受信器３２２１、および、第２の送受信器３２１１と第１の検査用送受信器３１２１は、信号の送受信能力がそれぞれ同程度であることが望ましい。また、送受信器と検査用送受信器はそれぞれ同様の回路構成により形成されていることが好適である。

上述した第１から第６の実施形態において、通信部の検査実施時以外は、検査用通信部の動作を停止させることが望ましい。これによって半導体素子の消費電力を削減することができる。また、通信部の検査実施時以外は、検査用送信（受信）電極と検査用送信（受信）器との間を電気的に遮断することが望ましい。これによって通信部間の信号伝送強度の劣化を防ぐことができる。

本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。

１００、２００、３００、４００、５００半導体素子
１１０通信部
１１１第１の非接触結合部
１２０検査用通信部
１２１第２の非接触結合部
２０１、３０１基材部
２１１、４１１、５１１、１１１１Ｔ送信器
２１２、４１２、５１２、１１１２Ｔ送信電極
２１３、３１３検査データ入力部
２１４、３１４、５１４送信用クロック
２２１、４２１、１１２１Ｒ検査用受信器
２２２、４２２、１１２２Ｒ検査用受信電極
２２３、３２３検査データ出力部
２２４、３２４クロック遅延回路
２３０、３３０、５３０比較部
３１１、６１１、１１１１Ｒ受信器
３１２、６１２、１１１２Ｒ受信電極
３２１、１１２１Ｔ検査用送信器
３２２、１１２２Ｔ検査用送信電極
５１３送信データ入力部
５１５検査用電極
５１６電極選択器
６１４受信用クロック
６２３受信データ出力部
１０００、２０００、３０００半導体装置
１１００、３１００第１の半導体素子
１１０１第１の基材部
１１１１、３１１１第１の送受信器
１１１２、３１１２第１の送受信電極
１１２１、３１２１第１の検査用送受信器
１１２２、３１２２第１の検査用送受信電極
１２００、２２００通信素子部
１２０１、２２１１第２の基材部
１２１２、２２１２第２の送受信電極
２２１０対向電極部
２２１２Ｔ第２の送信電極
２２１２Ｒ第２の受信電極
２２１３配線基板
２２２０通信基板部
２２２１第３の基材部
２２２２第２の送受信器
２２２２Ｔ第２の送信器
２２２２Ｒ第２の受信器
２２３０電気配線
３２００第２の半導体素子
３２１１第２の送受信器
３２１２第２の送受信電極
３２２１第２の検査用送受信器
３２２２第２の検査用送受信電極

Claims

通信部と、検査用通信部を有し、
前記通信部は、非接触で信号伝送を行う第１の非接触結合部を備え、
前記検査用通信部は、前記第１の非接触結合部と非接触結合する第２の非接触結合部を備える
半導体素子。
前記第１および第２の非接触結合部は、誘導性結合または容量性結合による非接触結合を構成する請求項１に記載した半導体素子。
前記第１の非接触結合部は送信器と送信電極を有し、
前記第２の非接触結合部は検査用受信器と検査用受信電極を有し、
前記送信電極と前記検査用受信電極は非接触結合するように配置されている
請求項１または２に記載した半導体素子。
前記第１の非接触結合部は受信器と受信電極を有し、
前記第２の非接触結合部は検査用送信器と検査用送信電極を有し、
前記受信電極と前記検査用送信電極は非接触結合するように配置されている
請求項１または２に記載した半導体素子。
前記第１の非接触結合部は送信器と送信電極を有し、
前記第２の非接触結合部は受信器と受信電極を有し、
前記受信電極と非接触結合する検査用電極と、
前記送信電極と前記検査用電極のいずれか一方を選択して前記送信器と接続する電極選択器
とをさらに備える請求項１または２に記載した半導体素子。
前記第１の非接触結合部は受信器と受信電極を有し、
前記第２の非接触結合部は送信器と送信電極を有し、
前記送信電極と非接触結合する検査用電極と、
前記受信電極と前記検査用電極のいずれか一方を選択して前記受信器と接続する電極選択器
とをさらに備える請求項１または２に記載した半導体素子。
前記通信部はデータ信号を入出力する第１の入出力部を備え、
前記検査用通信部はデータ信号を入出力する第２の入出力部を備え、
前記第１の入出力部に入力されたデータ信号と前記第２の入出力部が出力するデータ信号、または、前記第２の入出力部に入力されたデータ信号と前記第１の入出力部が出力するデータ信号、とを比較する比較部
を有する請求項１から６のいずれか一項に記載した半導体素子。
前記通信部と前記検査用通信部は、同一の基材部に配置されている
請求項１から７のいずれか一項に記載の半導体素子。
第１の半導体素子と、前記第１の半導体素子に結合した通信素子部とを有し、
前記第１の半導体素子は、第１の基材部と、前記第１の基材部に配置された、非接触で信号伝送を行う第１の非接触結合部と、前記第１の非接触結合部と非接触結合する第２の非接触結合部を備え、
前記第１の非接触結合部は、第１の送受信器と、前記第１の送受信器と接続された第１の送受信電極を有し、
第２の非接触結合部は、第１の検査用送受信器と、前記第１の検査用送受信器と接続された第１の検査用送受信電極とを有し、
前記第１の送受信電極と前記第１の検査用送受信電極は非接触結合するように配置され、
前記通信素子部は、第２の基材部と、前記第２の基材部に配置された第２の送受信電極とを備え、
前記第１の半導体素子と前記通信素子部は、前記第１の送受信電極と前記第２の送受信電極との間で非接触結合するように対向して配置されている
半導体装置。
前記通信素子部は、前記第２の基材部と前記第２の送受信電極とを備えた対向電極部と、第３の基材部と第２の送受信器を備えた通信基板部、とを有し、前記第２の送受信電極と前記第２の送受信器が接続されている
請求項９に記載した半導体装置。
前記通信素子部は第２の半導体素子を有し、
第２の半導体素子は、第２の送受信器と、第２の送受信器と接続された第２の送受信電極と、第２の検査用送受信器と、第２の検査用送受信器と接続された第２の検査用送受信電極を備え、第２の送受信電極と第２の検査用送受信電極は非接触で結合するように配置されている
請求項９に記載した半導体装置。
半導体素子を構成する、第１の非接触結合部を備えた通信部に第１のデータ信号を入力し、
前記半導体素子を構成する、前記第１の非接触結合部と非接触結合する第２の非接触結合部を備えた検査用通信部から、前記第１のデータ信号の入力に応じて第２のデータ信号を取得し、
前記第１のデータ信号と前記第２のデータ信号とを比較する
工程を有する半導体素子の検査方法。