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 - Google Patents
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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
【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。
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。
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。
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。
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−In Self−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。
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。
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。
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。
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
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 (12)
- 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。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015169645A (ja) * | 2014-03-11 | 2015-09-28 | 株式会社アドバンテスト | 試験装置および接続ユニット |
WO2017006363A1 (en) * | 2015-07-03 | 2017-01-12 | Fuji Electric Co., Ltd. | Isolator and isolator manufacturing method |
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2009
- 2009-11-24 JP JP2009266171A patent/JP2011112369A/ja not_active Withdrawn
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