JP2012204626A - Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device and a semiconductor device manufacturing method, which can prevent erroneous measurement and erroneous inspection due to probe displacement without increase in chip area.SOLUTION: A semiconductor device comprises an internal circuit, and a plurality of pads electrically connected with the internal circuit and contacted by a plurality of probes connected with an inspection device. Between at least two pads 2a, 2b, a fuse element 4 electrically connecting the two pads 2a, 2b and electrically disconnected permanently by application of predetermined current. Occurrence of probe displacement can be detected by measuring a resistance value between the two pads 2a, 2b. Subsequently, the fuse element is disconnected and inspection of the internal circuit is executed.

Description

本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、検査装置に接続された複数の探針を介して内部回路の検査が実施される、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device in which an internal circuit is inspected through a plurality of probes connected to the inspection device.

半導体集積回路装置(以下、半導体装置という。)の製造工程には、半導体基板上に微細な回路パターンを加工する拡散工程と、形成された半導体装置の電気的特性を検査する検査工程とが含まれている。この検査工程では、半導体基板上に形成された複数の半導体装置(半導体チップ)に設けられている外部接続用のボンディングパッドに対して、プローブカードに配設された探針(プローブ針)を接触させた状態で電気的特性を検査する、いわゆるプローブ検査が行われる。   A manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device (hereinafter referred to as a semiconductor device) includes a diffusion process for processing a fine circuit pattern on a semiconductor substrate and an inspection process for inspecting electrical characteristics of the formed semiconductor device. It is. In this inspection process, the probe (probe needle) disposed on the probe card is brought into contact with bonding pads for external connection provided on a plurality of semiconductor devices (semiconductor chips) formed on the semiconductor substrate. A so-called probe inspection is performed in which the electrical characteristics are inspected in such a state.

プローブ検査では、半導体基板とプローブカードとの相対位置を、半導体チップの配列周期に合わせて順次変更し、半導体基板上の各半導体チップのボンディングパッドと探針とを順次接触させることで、各半導体チップに対する検査が実施される。半導体基板とプローブカードとの相対位置の変更は、例えば、水平移動が可能なウェハステージ上に半導体基板を載置し、当該ウェハステージを、位置が固定されたプローブカードに対して、チップサイズに応じた移動量で水平方向(X方向およびY方向)に移動させることで実現される。そのため、半導体基板に対するプローブ検査を開始する際には、当該半導体基板上の位置を指定する座標系と、ウェハステージの水平移動の制御に使用される座標系とを一致させる位置合わせ(いわゆる、ウェハアライメント)が実施される。   In the probe inspection, the relative position between the semiconductor substrate and the probe card is sequentially changed in accordance with the arrangement period of the semiconductor chips, and the bonding pads and the probes of each semiconductor chip on the semiconductor substrate are sequentially brought into contact with each semiconductor. Inspection of the chip is performed. The relative position between the semiconductor substrate and the probe card can be changed by, for example, placing the semiconductor substrate on a horizontally movable wafer stage and setting the wafer stage to a chip size with respect to the probe card whose position is fixed. This is realized by moving in the horizontal direction (X direction and Y direction) with a corresponding movement amount. Therefore, when the probe inspection for the semiconductor substrate is started, the alignment (so-called wafer) is made so that the coordinate system for specifying the position on the semiconductor substrate and the coordinate system used for controlling the horizontal movement of the wafer stage coincide. Alignment) is performed.

ところで、近年、半導体装置の高機能化および高集積化により、半導体基板上に形成された各半導体チップは、面積の縮小とともに、各半導体チップに形成される電極パッドの数が増加している。これに伴って、電極パッドの寸法や間隔も縮小する傾向にある。そのため、ウェハ検査においては、高精度なウェハアライメントが必要になっている。ウェハアライメントの精度が不十分であると、例えば、検査開始時に各ボンディングパッドの中央部に各探針を位置合わせした場合でも、半導体基板の各半導体チップを検査する過程で、ボンディングパッドと探針との相対的な位置ずれ(以下、針ずれという。)が発生することになる。   By the way, in recent years, due to higher functionality and higher integration of semiconductor devices, the number of electrode pads formed on each semiconductor chip is increasing as the area of each semiconductor chip formed on a semiconductor substrate is reduced. Along with this, the dimensions and intervals of the electrode pads tend to be reduced. Therefore, highly accurate wafer alignment is required in wafer inspection. If the accuracy of wafer alignment is insufficient, for example, even when each probe is positioned at the center of each bonding pad at the start of inspection, the bonding pad and the probe are in the process of inspecting each semiconductor chip on the semiconductor substrate. Relative positional deviation (hereinafter referred to as needle misalignment) occurs.

針ずれにより、探針とボンディングパッドとの間に接触不良が発生すると、正確な測定や検査ができなくなる。また、この針ずれ状態で検査された半導体チップは、本来は電気的特性上良品であっても、検査上良品と判定されることはない。検査結果から針ずれの発生が疑われる場合であれば、再検査により良品判定される可能性もある。しかしながら、先の検査時に探針が半導体チップ上のボンディングパッド以外の部分に接触していた場合には、当該接触により半導体装置を被覆する保護膜の破損が発生し、不良品になる可能性もある。この場合、プローブ検査において、不良品を生産していることになる。また、探針が半導体チップ上のボンディングパッド以外の部分に接触した場合、探針の先端に異物が不着する可能性がある。そして、探針がボンディングパッドと正しく接触しているにもかかわらず、当該異物のために、電気的特性が不良と判定されることもある。このように、針ずれにより、多くの不良品が発生してしまう可能性がある。   If a contact failure occurs between the probe and the bonding pad due to the needle misalignment, accurate measurement and inspection cannot be performed. Further, even if the semiconductor chip inspected in this needle misalignment state is originally a good product in terms of electrical characteristics, it is not determined to be a good product in terms of inspection. If the occurrence of needle misalignment is suspected from the inspection result, a non-defective product may be determined by re-inspection. However, if the probe is in contact with a part other than the bonding pad on the semiconductor chip at the time of the previous inspection, the contact may damage the protective film covering the semiconductor device, resulting in a defective product. is there. In this case, defective products are produced in the probe inspection. In addition, when the probe comes into contact with a portion other than the bonding pad on the semiconductor chip, there is a possibility that foreign matter does not adhere to the tip of the probe. Even though the probe is correctly in contact with the bonding pad, the electrical characteristics may be determined to be poor due to the foreign matter. As described above, many defective products may occur due to needle misalignment.

この対策として、例えば、後掲の特許文献1は、各ボンディングパッドの周囲に、本来の半導体装置とは無関係の針ずれ検出用の導電性パターンを配置し、これらの導電性パターンを、ボンディングパッドとは異なるテストパッドに接続した構造を開示している。この技術では、テストパッドと各ボンディングパッドとの導通状態を確認することで針ずれの有無の検知が可能であり、針ずれに起因する誤測定や誤検査を防止することができる。   As a countermeasure for this, for example, in Patent Document 1 described later, a conductive pattern for detecting a misalignment that is unrelated to the original semiconductor device is arranged around each bonding pad, and these conductive patterns are used as bonding pads. A structure connected to a different test pad is disclosed. With this technique, it is possible to detect the presence or absence of needle misalignment by confirming the conduction state between the test pad and each bonding pad, and it is possible to prevent erroneous measurement and inspection due to needle misalignment.

特開昭60−30147号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-30147

しかしながら、特許文献1が開示する技術では、ボンディングパッドを含む本来の半導体装置のほかに、針ずれ検出用の導電性パターンおよびテストパッドを各半導体チップに搭載する必要がある。この場合、チップ面積が増大するため、半導体基板あたりの半導体チップの取れ数が少なくなる。その結果、半導体装置の製造コストが増大してしまう。   However, in the technique disclosed in Patent Document 1, in addition to the original semiconductor device including the bonding pad, it is necessary to mount a conductive pattern for detecting misalignment and a test pad on each semiconductor chip. In this case, since the chip area increases, the number of semiconductor chips that can be taken per semiconductor substrate decreases. As a result, the manufacturing cost of the semiconductor device increases.

本発明は、上記従来の事情を鑑みてなされたものであり、チップ面積を増大させることなく、針ずれに起因する誤測定や誤検査を防止することができる、半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and it is possible to prevent erroneous measurement and erroneous inspection due to needle misalignment without increasing the chip area, and a semiconductor device manufacturing method. The purpose is to provide.

上述の目的を達成するため、本発明は、以下の技術的手段を採用している。すなわち、本発明に係る半導体装置は、内部回路と、内部回路と電気的に接続されるとともに、検査装置に接続された複数の探針がそれぞれ接触する複数のパッドを備える。そして、少なくとも2つのパッドの間に設けられ、当該2つのパッドを電気的に接続するとともに、所定の電流を印加することにより、恒久的に、電気的に切断されるヒューズ素子を備える。   In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means. In other words, the semiconductor device according to the present invention includes an internal circuit and a plurality of pads that are electrically connected to the internal circuit and are in contact with a plurality of probes connected to the inspection apparatus. A fuse element is provided between at least two pads, electrically connected to the two pads, and permanently disconnected by applying a predetermined current.

この半導体装置では、探針とパッドとを接触させたときに、ヒューズ素子が設けられたパッド間の抵抗値を測定することで、針ずれの有無を検知することができる。なお、上記所定の電流は、上記2つのパッド間に電位差を印加することによってヒューズ素子に印加することができる。この場合、印加する電位差が内部回路の最大定格以下となる構造を、ヒューズ素子が有することが好ましい。これにより、内部回路に破壊等のダメージを与えることなく、ヒューズ素子を切断することができる。ヒューズ素子は、例えば、Si、Al、Cuの中から選択された少なくとも1つの元素を含む導電性材料により構成することができる。   In this semiconductor device, when the probe and the pad are brought into contact with each other, it is possible to detect the presence or absence of the needle deviation by measuring the resistance value between the pads provided with the fuse elements. The predetermined current can be applied to the fuse element by applying a potential difference between the two pads. In this case, it is preferable that the fuse element has a structure in which the applied potential difference is equal to or less than the maximum rating of the internal circuit. Thereby, the fuse element can be cut without damaging the internal circuit. The fuse element can be made of, for example, a conductive material containing at least one element selected from Si, Al, and Cu.

また、他の観点では、本発明は、上述の半導体装置に好適な半導体装置の製造方法を提供することができる。すなわち、本発明に係る半導体装置の製造方法では、まず、半導体装置が備える複数のパッドのそれぞれと複数の探針のそれぞれとが対向する位置に、上述の半導体装置が配置される。次いで、複数のパッドに複数の探針が接触する。続いて、上述のヒューズ素子により電気的に接続された2つのパッドの間の抵抗値が測定される。当該抵抗値の測定は、ヒューズ素子に上記所定の電流より小さい電流を印加することで実施される。その後、ヒューズ素子に上記所定の電流以上の電流が印加され、ヒューズ素子が切断される。その後、内部回路の電気的検査が行われる。   In another aspect, the present invention can provide a method for manufacturing a semiconductor device suitable for the semiconductor device described above. That is, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, first, the above-described semiconductor device is disposed at a position where each of the plurality of pads provided in the semiconductor device and each of the plurality of probes face each other. Next, a plurality of probes come into contact with the plurality of pads. Subsequently, a resistance value between two pads electrically connected by the above-described fuse element is measured. The measurement of the resistance value is performed by applying a current smaller than the predetermined current to the fuse element. Thereafter, a current higher than the predetermined current is applied to the fuse element, and the fuse element is cut. Thereafter, an electrical inspection of the internal circuit is performed.

この構成では、内部回路の電気的検査の前に、ヒューズ素子を使用してパッドと探針との接触状態を確認することができる。また、内部回路の電気的検査の前に、ヒューズ素子は切断されるため、完成品としての半導体装置の電気的特性に影響を与えることもない。なお、ヒューズ素子切断の際に、ヒューズ素子により電気的に接続された2つのパッドの間に印加される電位差は内部回路の最大定格以下であることが好ましい。   In this configuration, the contact state between the pad and the probe can be confirmed using a fuse element before the electrical inspection of the internal circuit. In addition, since the fuse element is cut before the electrical inspection of the internal circuit, the electrical characteristics of the finished semiconductor device are not affected. Note that it is preferable that the potential difference applied between the two pads electrically connected by the fuse element when the fuse element is cut is equal to or less than the maximum rating of the internal circuit.

また、この半導体装置の製造方法において、2つのパッド間の抵抗値が予め指定された範囲外である場合、2つのパッド間の抵抗値を測定する工程と、ヒューズ素子を切断する工程との間で、複数のパッドと複数の探針とを離間して複数のパッドと複数の探針との相対位置を修正した後、複数のパッドと複数の探針とを再度接触させる動作が実施されてもよい。この構成では、針ずれの発生初期を検知できるとともに、針ずれが発生した状態で検査が実施されることを確実に防止できる。   Further, in this method of manufacturing a semiconductor device, when the resistance value between the two pads is outside the range specified in advance, the step of measuring the resistance value between the two pads and the step of cutting the fuse element Then, after the plurality of pads and the plurality of probes are separated from each other and the relative positions of the plurality of pads and the plurality of probes are corrected, the operation of bringing the plurality of pads and the plurality of probes into contact again is performed. Also good. With this configuration, it is possible to detect the initial stage of occurrence of needle misalignment and reliably prevent the inspection from being performed in a state where needle misalignment has occurred.

さらに、上記ヒューズ素子を備える半導体装置を形成する工程は、内部回路を構成する配線と上記ヒューズ素子とを同時に形成する工程と、ヒューズ素子の両端にそれぞれ電気的に接続される2つのパッドを含む、複数のパッドを形成する工程とを含むことが好ましい。この構成では、ヒューズ素子形成のための特別な工程が不要であり、製造コストを増大させることがない。   Further, the step of forming the semiconductor device including the fuse element includes a step of simultaneously forming the wiring constituting the internal circuit and the fuse element, and two pads electrically connected to both ends of the fuse element, respectively. And a step of forming a plurality of pads. In this configuration, a special process for forming the fuse element is unnecessary, and the manufacturing cost is not increased.

本発明によれば、チップ面積を増大させることなく、針ずれに起因する誤測定や誤検査を防止することができる。その結果、半導体装置の製造コストを低減することができる。   According to the present invention, it is possible to prevent erroneous measurement and erroneous inspection due to needle misalignment without increasing the chip area. As a result, the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced.

本発明の一実施形態における半導体装置が形成された半導体基板を示す平面図The top view which shows the semiconductor substrate in which the semiconductor device in one Embodiment of this invention was formed 本発明の一実施形態における半導体装置のパッド部分を示す拡大平面図The enlarged plan view which shows the pad part of the semiconductor device in one Embodiment of this invention 本発明の一実施形態における半導体装置のヒューズ素子を示す拡大平面図The enlarged plan view which shows the fuse element of the semiconductor device in one Embodiment of this invention 本発明の一実施形態における半導体装置のヒューズ素子を示す断面図Sectional drawing which shows the fuse element of the semiconductor device in one Embodiment of this invention 本発明の一実施形態における半導体装置に探針が接触した状態を示す模式図The schematic diagram which shows the state which the probe contacted the semiconductor device in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における半導体装置の検査手順を示すフローチャートThe flowchart which shows the test | inspection procedure of the semiconductor device in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における半導体装置の切断後のヒューズ素子を示す平面図The top view which shows the fuse element after the cutting | disconnection of the semiconductor device in one Embodiment of this invention 本発明の一実施形態におけるヒューズ素子配置の他の例を示す平面図The top view which shows the other example of fuse element arrangement | positioning in one Embodiment of this invention.

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では、本発明をウェハ状態の半導体装置の検査に適用した事例について説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Hereinafter, an example in which the present invention is applied to inspection of a semiconductor device in a wafer state will be described.

図1は本実施形態における半導体装置を模式的に示す平面図である。図1に示すように、半導体基板10上には、上述した拡散工程において、複数の半導体装置1(半導体チップ)がマトリクス状に形成されている。半導体装置1は、半導体装置1の機能を実現する内部回路20と、当該内部回路20と電気的に接続された複数のパッド2(ボンディングパッド)とを備える。内部回路20は、例えば、半導体基板10の表面に形成された不純物領域を備えるドランジスタ等の複数の半導体素子や各半導体素子間を電気的に接続する配線構造を含む、能動素子および受動素子から構成される。内部回路20には、内部回路20を構成する各回路にそれぞれ電源を供給する電源線、内部回路20へ信号を入力するための入力線、内部回路20から外部に信号を取り出すための出力線等(以下、単に入出力線という。)を備える。これらの入出力線は、半導体装置1上に形成された端子であるパッド2にそれぞれ接続されている。パッド2は、例えば、半導体装置1の周辺部に配置される。図1の例では、縦方向に5個、横方向に7個の計20個のパッド2が配置されている。   FIG. 1 is a plan view schematically showing a semiconductor device in the present embodiment. As shown in FIG. 1, a plurality of semiconductor devices 1 (semiconductor chips) are formed in a matrix on a semiconductor substrate 10 in the diffusion step described above. The semiconductor device 1 includes an internal circuit 20 that realizes the functions of the semiconductor device 1 and a plurality of pads 2 (bonding pads) that are electrically connected to the internal circuit 20. The internal circuit 20 is composed of, for example, an active element and a passive element including a plurality of semiconductor elements such as a drain transistor having an impurity region formed on the surface of the semiconductor substrate 10 and a wiring structure that electrically connects the semiconductor elements. Is done. The internal circuit 20 includes a power line for supplying power to each circuit constituting the internal circuit 20, an input line for inputting a signal to the internal circuit 20, an output line for extracting a signal from the internal circuit 20 to the outside, and the like. (Hereinafter simply referred to as input / output lines). These input / output lines are respectively connected to pads 2 which are terminals formed on the semiconductor device 1. For example, the pad 2 is disposed in the peripheral portion of the semiconductor device 1. In the example of FIG. 1, a total of 20 pads 2 are arranged, 5 in the vertical direction and 7 in the horizontal direction.

図2は、図1に示す半導体装置1において、左上角のパッド2aと、パッド2aと横方向に隣接するパッド2bとを含む領域Aを拡大して示す平面図である。図2に示すように、パッド2a、2bには、内部回路20に接続する入出力線21、22がそれぞれ接続されている。また、パッド2aとパッド2bとの間には、導電性材料からなるヒューズ素子4が設けられている。ヒューズ素子4の一端には、パッド2aに接続する配線5が設けられ、ヒューズ素子4の他端には、パッド2bと接続する配線6が設けられている。したがって、パッド2aとパッド2bとはヒューズ素子4を介して電気的に接続されている。   FIG. 2 is an enlarged plan view showing a region A including the pad 2a at the upper left corner and the pad 2b laterally adjacent to the pad 2a in the semiconductor device 1 shown in FIG. As shown in FIG. 2, input / output lines 21 and 22 connected to the internal circuit 20 are connected to the pads 2a and 2b, respectively. A fuse element 4 made of a conductive material is provided between the pad 2a and the pad 2b. A wiring 5 connected to the pad 2a is provided at one end of the fuse element 4, and a wiring 6 connected to the pad 2b is provided at the other end of the fuse element 4. Therefore, the pad 2 a and the pad 2 b are electrically connected via the fuse element 4.

図3は、図2に示すヒューズ素子4を拡大して示す平面図である。また、図4は、ヒューズ素子4を拡大して示す断面図である。なお、図4は、図3に示すX−X線に沿う断面である。また、図4では、ヒューズ素子4を構成する導電体膜の下層構造として層間絶縁膜である下地層11のみを示し、下地層11よりも下方の構造の図示を省略している。   FIG. 3 is an enlarged plan view showing the fuse element 4 shown in FIG. FIG. 4 is an enlarged sectional view showing the fuse element 4. FIG. 4 is a cross section taken along line XX shown in FIG. In FIG. 4, only the base layer 11 that is an interlayer insulating film is shown as a lower layer structure of the conductor film constituting the fuse element 4, and the structure below the base layer 11 is not shown.

図3および図4に示すように、ヒューズ素子4は、厚さTの導電体膜からなる。また、ヒューズ素子4は、溶断部として機能する幅細部41、配線5との接続部として機能する第1幅広部42、配線6との接続部として機能する第2幅広部43、第1幅広部42と幅細部41とを滑らかに連結する第1連結部44、および第2幅広部43と幅細部41とを滑らかに連結する第2連結部45を備える。幅細部41は、平面視において、幅W、長さLの矩形状(帯状)になっている。また、矩形状の第1幅広部42、第2幅広部43の幅WJは、それぞれ、配線5、6と等幅になっており、第1幅広部42、第2幅広部43の全体が、層間絶縁膜12を介して上層に存在する配線5、6と重なっている。配線5と第1幅広部42とは、層間絶縁膜12に形成された貫通孔に導電体を充填することにより構成された複数のヴィアプラグ7によって電気的に接続されている。同様に、配線6と第2幅広部43とは、複数のヴィアプラグ8によって電気的に接続されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the fuse element 4 is made of a conductor film having a thickness T. In addition, the fuse element 4 includes a width detail 41 that functions as a fusing part, a first wide part 42 that functions as a connection part with the wiring 5, a second wide part 43 that functions as a connection part with the wiring 6, and a first wide part. The first connecting part 44 that smoothly connects the 42 and the width detail 41 and the second connecting part 45 that smoothly connects the second wide part 43 and the width detail 41 are provided. The width detail 41 has a rectangular shape (band shape) having a width W and a length L in plan view. The widths WJ of the rectangular first wide portion 42 and the second wide portion 43 are equal to the wirings 5 and 6, respectively, and the entire first wide portion 42 and the second wide portion 43 are It overlaps with the wirings 5 and 6 existing in the upper layer through the interlayer insulating film 12. The wiring 5 and the first wide portion 42 are electrically connected by a plurality of via plugs 7 configured by filling a through hole formed in the interlayer insulating film 12 with a conductor. Similarly, the wiring 6 and the second wide portion 43 are electrically connected by a plurality of via plugs 8.

幅細部41、第1幅広部42および第2幅広部43は、同一の中心線(図3では、X−X線)を有する状態で配列されており、第1連結部44および第2連結部45は、パッド2a(配線5)とパッド2b(配線6)との間に電位差や電流が印加された際に、局所的な電界集中や局所的な電流集中が発生しないように上記中心線について対称になる平面形状で配置されている。本実施形態では、第1連結部44は、第1幅広部42の幅細部41側の角部と、当該角部と上記中心線について同一側で対向する幅細部41の角部とを接続する直線で囲まれた略二等辺三角形状の平面形状を有している。同様に、第2連結部45は、第2幅広部43の幅細部41側の角部と、当該角部と上記中心線について同一側で対向する幅細部41の角部とを接続する直線で囲まれた略二等辺三角形状の平面形状を有している。なお、本実施形態では、特に、第1連結部44および第2連結部45は、中心線に対して対称な2つの直角二等辺三角形が連結された平面形状になっている。   The width detail 41, the first wide portion 42, and the second wide portion 43 are arranged in a state having the same center line (XX line in FIG. 3), and the first connecting portion 44 and the second connecting portion. Reference numeral 45 denotes the center line so that local electric field concentration or local current concentration does not occur when a potential difference or current is applied between the pad 2a (wiring 5) and the pad 2b (wiring 6). They are arranged in a symmetrical plane shape. In this embodiment, the 1st connection part 44 connects the corner | angular part of the width detail 41 side of the 1st wide part 42, and the corner | angular part of the width detail 41 which opposes the said corner | angular part and the said center line on the same side. It has a substantially isosceles triangular planar shape surrounded by straight lines. Similarly, the 2nd connection part 45 is a straight line which connects the corner | angular part by the side of the width | variety 41 of the 2nd wide part 43, and the corner | angular part of the width | variety detail 41 which opposes the said corner | angular part and the said center line on the same side. It has a substantially isosceles triangular plane shape surrounded. In the present embodiment, in particular, the first connecting portion 44 and the second connecting portion 45 have a planar shape in which two right-angled isosceles triangles symmetrical with respect to the center line are connected.

また、ヒューズ素子4は、専用の工程で作成することも可能であるが、本実施形態では、後述のように、下地膜11の上面に接して形成される、内部回路20を構成する配線の形成工程において、当該配線と同時に形成される。そのため、ヒューズ素子4の厚さTは、当該配線が属する配線層のプロセスルールに応じて自動的に決定される。なお、ヒューズ素子4は、ゲート配線、ローカル配線、グローバル配線等、任意の配線層を利用して形成することができる。また、材質も、ポリシリコン(ポリSi)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)あるいは、Si、Al、Cuの中から選択された少なくとも1つの元素を含む導電性材料等、内部回路20を構成する配線材料として採用される任意の材質が使用される。   In addition, the fuse element 4 can be formed by a dedicated process, but in this embodiment, as will be described later, the fuse element 4 is formed in contact with the upper surface of the base film 11 and the wiring that constitutes the internal circuit 20. In the forming step, the wiring is formed simultaneously with the wiring. Therefore, the thickness T of the fuse element 4 is automatically determined according to the process rule of the wiring layer to which the wiring belongs. The fuse element 4 can be formed using an arbitrary wiring layer such as a gate wiring, a local wiring, or a global wiring. The internal circuit 20 is also composed of polysilicon (poly-Si), aluminum (Al), copper (Cu), or a conductive material containing at least one element selected from Si, Al, and Cu. Any material adopted as a wiring material to be used is used.

幅細部41の長さLおよび幅W、第1幅広部42および第2幅広部43の幅WJは、当該ヒューズ素子4の形成に使用される導体膜のシート抵抗に応じて以下の条件を満足するように決定される。   The length L and width W of the width detail 41 and the width WJ of the first wide portion 42 and the second wide portion 43 satisfy the following conditions depending on the sheet resistance of the conductor film used for forming the fuse element 4. To be decided.

まず、第1幅広部42および第2幅広部43の幅WJは、パッド2aとパッド2bとの間に電位差や電流が印加された際に、パッド2aと第1幅広部42との間、およびパッド2bと第2幅広部43との間で電圧降下がほとんど発生しないように決定される。すなわち、パッド2aと第1幅広部42との間の抵抗値およびパッド2bと第2幅広部43との間の抵抗値が幅細部41の抵抗値に比べて十分に小さい状態(例えば、数%)となるように幅WJが決定される。なお、パッド2aと第1幅広部42との間の抵抗値に配線5の抵抗値が考慮され、パッド2bと第2幅広部43との間の抵抗値に配線6の抵抗値が考慮されることはいうまでもない。本実施形態では、図4に示すように、配線5、6は、ヒューズ素子4よりも上層の、膜厚の厚い配線層に属する配線として形成されている。そのため、配線5、6の低抵抗化は比較的容易に実現できる。   First, the width WJ of the first wide portion 42 and the second wide portion 43 is determined between the pad 2a and the first wide portion 42 when a potential difference or current is applied between the pad 2a and the pad 2b, and It is determined so that almost no voltage drop occurs between the pad 2 b and the second wide portion 43. That is, the resistance value between the pad 2a and the first wide portion 42 and the resistance value between the pad 2b and the second wide portion 43 are sufficiently smaller than the resistance value of the width detail 41 (for example, several percent ) To determine the width WJ. Note that the resistance value of the wiring 5 is considered in the resistance value between the pad 2 a and the first wide portion 42, and the resistance value of the wiring 6 is considered in the resistance value between the pad 2 b and the second wide portion 43. Needless to say. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the wirings 5 and 6 are formed as wirings belonging to a thicker wiring layer above the fuse element 4. Therefore, the resistance reduction of the wirings 5 and 6 can be realized relatively easily.

また、幅細部41の長さLおよび幅Wは、パッド2aとパッド2bとの間に最大定格以下の所定の電位差を印加した際(あるいは、パッド2aとパッド2bとの間の電位差が最大定格以下の電位差となる状態で定電流を印加した際)に、幅細部41が溶断し、かつヒューズ素子4の抵抗値が、パッド2aとパッド2bとの間の内部回路20を通じた抵抗値(以下、内部抵抗値という。)よりも小さくなるように決定される。ここで、最大定格は印加可能な最大の電位差を意味し、内部回路20の構造等に応じて半導体装置1の仕様として決定されるものである。また、パッド2aとパッド2bとの間の内部抵抗値は、ヒューズ素子4が存在しない構造における、パッド2aとパッド2b間の抵抗値を意味する。なお、ヒューズ素子4を構成する導電体膜がシート抵抗Rsを有する場合、幅細部41の抵抗値Rは、R=Rs×L/Wであり、シート抵抗Rsが固定であると、計算上、幅Wと長さLとの比が同一であれば抵抗値Rは同一の値になる。しかしながら、幅Wが小さいほど、パッド2aとパッド2bとの間に電位差が付与された際に流れる電流の密度が高くなり、幅細部41の溶断電流は小さくなる。そのため、上述の条件を満足する幅Wの上限は、ヒューズ素子4を溶断する際にパッド2aとパッド2bとの間に印加する電位差、あるいはヒューズ素子4を溶断する際にヒューズ素子4に印加される電流値に応じて定まることになる。   In addition, the length L and the width W of the width detail 41 are obtained when a predetermined potential difference equal to or lower than the maximum rating is applied between the pad 2a and the pad 2b (or the potential difference between the pad 2a and the pad 2b is the maximum rating). When a constant current is applied with the following potential difference), the width detail 41 is blown, and the resistance value of the fuse element 4 is a resistance value (hereinafter referred to as the resistance value through the internal circuit 20 between the pad 2a and the pad 2b). Is referred to as an internal resistance value). Here, the maximum rating means the maximum potential difference that can be applied, and is determined as the specification of the semiconductor device 1 according to the structure of the internal circuit 20 and the like. Further, the internal resistance value between the pad 2a and the pad 2b means a resistance value between the pad 2a and the pad 2b in a structure in which the fuse element 4 does not exist. When the conductor film constituting the fuse element 4 has the sheet resistance Rs, the resistance value R of the width detail 41 is R = Rs × L / W, and the sheet resistance Rs is fixed. If the ratio of the width W to the length L is the same, the resistance value R becomes the same value. However, the smaller the width W, the higher the density of current that flows when a potential difference is applied between the pad 2a and the pad 2b, and the fusing current of the width detail 41 becomes smaller. Therefore, the upper limit of the width W that satisfies the above condition is applied to the fuse element 4 when the fuse element 4 is blown, or the potential difference applied between the pad 2a and the pad 2b. It depends on the current value.

なお、ヒューズ素子4の抵抗値が、パッド2aとパッド2bとの間の内部抵抗値以上となる構成は、ヒューズ素子4を溶断する際に、内部回路20に破壊等の不具合が発生しない限り採用可能である。しかしながら、パッド2aとパッド2bとの間を流れる電流において、内部回路20を流れる電流が支配的になるため、あまり実用的とはいえない。   The configuration in which the resistance value of the fuse element 4 is equal to or greater than the internal resistance value between the pad 2a and the pad 2b is employed unless a malfunction such as destruction occurs in the internal circuit 20 when the fuse element 4 is blown. Is possible. However, in the current flowing between the pad 2a and the pad 2b, the current flowing through the internal circuit 20 becomes dominant, so it is not very practical.

本実施形態では、パッド2aとパッド2bとの間に付与する電位差の最大定格が7.5Vであり、ヒューズ素子4を形成する配線層の材質は銅、膜厚は0.26μmである。パッド2aとパッド2bとの間に3Vの電位差を印加した場合に幅細部41が溶断するように設計すると、幅W=0.35μm、長さL=5μm、幅WJ=10μmであった。なお、パッド2a、2bは平面視において、1辺が80μmの正方形であり、パッド間隔は80μmである。   In the present embodiment, the maximum rating of the potential difference applied between the pad 2a and the pad 2b is 7.5 V, the material of the wiring layer forming the fuse element 4 is copper, and the film thickness is 0.26 μm. When the width detail 41 is designed to blow when a potential difference of 3 V is applied between the pad 2a and the pad 2b, the width W = 0.35 μm, the length L = 5 μm, and the width WJ = 10 μm. The pads 2a and 2b are squares each having a side of 80 μm in a plan view, and the pad interval is 80 μm.

以上のヒューズ素子4を備える本実施形態の半導体装置1は、電気的特性検査の際に、探針とパッドとを接触させたときに、パッド2aとパッド2bとの間の抵抗値を測定することで、針ずれの有無を検知することができる。すなわち、パッド2aとパッド2bとの間の内部抵抗値が無限大(内部回路20を通じてパッド2aとパッド2bとが電気的に接続されていない場合)である場合には、探針とパッドとが正常に接触していると、パッド2aとパッド2bとの間の抵抗値としてヒューズ素子4の抵抗値が測定される。また、パッド2aとパッド2bとが内部抵抗値Riで接続されている場合には、パッド2aとパッド2bとの間は、ヒューズ素子4の抵抗値Rfと内部抵抗値Riとが並列接続された状態にある。そのため、探針とパッドとが正常に接触していると、パッド2aとパッド2bとの間の抵抗値として、抵抗値Rfよりも小さい抵抗値(=Rf×Ri/(Rf+Ri))が測定されることになる。いずれの場合であっても、パッド2aとパッド2bとの間の抵抗値として想定される抵抗値よりも大きな抵抗値が測定された場合には、針ずれが発生している可能性がある。したがって、パッド2aとパッド2bとの間の抵抗値を測定することで、針ずれの有無を検知することができる。なお、上述のように、Rf<Riであることが好ましく、また、パッド2aとパッド2bとの間に流れる電流の大部分(例えば、80%以上)がヒューズ素子4を流れることがより好ましい。   The semiconductor device 1 of the present embodiment including the fuse element 4 described above measures the resistance value between the pad 2a and the pad 2b when the probe and the pad are brought into contact with each other during the electrical characteristic inspection. Thus, it is possible to detect the presence or absence of needle misalignment. That is, when the internal resistance value between the pad 2a and the pad 2b is infinite (when the pad 2a and the pad 2b are not electrically connected through the internal circuit 20), the probe and the pad are When the contact is normal, the resistance value of the fuse element 4 is measured as the resistance value between the pad 2a and the pad 2b. When the pad 2a and the pad 2b are connected with the internal resistance value Ri, the resistance value Rf of the fuse element 4 and the internal resistance value Ri are connected in parallel between the pad 2a and the pad 2b. Is in a state. Therefore, when the probe and the pad are in normal contact, a resistance value (= Rf × Ri / (Rf + Ri)) smaller than the resistance value Rf is measured as the resistance value between the pad 2a and the pad 2b. Will be. In either case, if a resistance value larger than the resistance value assumed as the resistance value between the pad 2a and the pad 2b is measured, there is a possibility that needle misalignment has occurred. Therefore, by measuring the resistance value between the pad 2a and the pad 2b, it is possible to detect the presence or absence of needle misalignment. As described above, it is preferable that Rf <Ri, and it is more preferable that most of the current flowing between the pad 2a and the pad 2b (for example, 80% or more) flows through the fuse element 4.

一方、ヒューズ素子4が存在したままでは、内部回路20が正常に動作しない可能性がある。しかしながら、本実施形態の半導体装置1が備えるヒューズ素子4は、パッド2aとパッド2bとの間に予め指定された電位差を印加する等によりヒューズ素子4に電流を印加することで、恒久的に、電気的に切断される。そのため、パッド2aとパッド2bとの間の抵抗値が正常値であった場合には、ヒューズ素子4を切断することで、内部回路20を正常に動作させることが可能になる。本実施形態では、特に、ヒューズ素子4に電流を印加する際、パッド2aとパッド2bとの間に印加される電位差が最大定格以下であるため、内部回路20にダメージを与えることもない。   On the other hand, if the fuse element 4 is still present, the internal circuit 20 may not operate normally. However, the fuse element 4 included in the semiconductor device 1 of the present embodiment is permanently applied by applying a current to the fuse element 4 by applying a predetermined potential difference between the pad 2a and the pad 2b. Electrically disconnected. Therefore, when the resistance value between the pad 2a and the pad 2b is a normal value, the internal circuit 20 can be normally operated by cutting the fuse element 4. In the present embodiment, in particular, when a current is applied to the fuse element 4, the potential difference applied between the pad 2a and the pad 2b is less than the maximum rating, so that the internal circuit 20 is not damaged.

以上の構成によれば、従来技術のような、針ずれ検出用の導電性パターンやテストパッドを半導体装置に搭載する必要がない。そのため、半導体基板あたりの半導体チップの取れ数が減少することがなく、半導体チップの製造コストが増大することもない。また、ヒューズ素子4を、内部回路20を構成する配線と同一の工程で同時に形成すれば、ヒューズ素子4を形成するための追加工程も不要である。   According to the above configuration, there is no need to mount a conductive pattern and a test pad for detecting a needle deviation in the semiconductor device as in the prior art. Therefore, the number of semiconductor chips that can be taken per semiconductor substrate does not decrease, and the manufacturing cost of the semiconductor chips does not increase. Further, if the fuse element 4 is simultaneously formed in the same process as the wiring constituting the internal circuit 20, an additional process for forming the fuse element 4 is not necessary.

続いて、上述のヒューズ素子4を備える半導体装置1の検査工程について説明する。図5は、本実施形態における半導体装置1の電気的検査に使用される検査装置の構造を示す概略断面図である。図5に示すように、検査装置50は、複数の半導体装置1が形成された半導体基板10が載置されるウェハステージ51を備える。ウェハステージ51は、水平方向および上下方向に移動可能に構成されている。ウェハステージ51と対向する位置には、検査対象の半導体装置1が備えるパッド2の配置に対応して複数の探針53が配列されたプローブカード52が固定されている。各探針53は半導体装置1の電気的特性の検査を実行するICテスタ等からなる測定装置55に接続されている。測定装置55は、例えば、電源(電圧源、電流源)、半導体装置1の機能検査を実施するための信号発生器、および各種検出器(電圧計、電流計、出力信号検出器等)のほか、各種検出器の検出結果について半導体装置1の良否判定を行う情報処理部を備える。なお、図5では、図1に示すパッド2aに対応する探針53a、図1に示すパッド2bに対応する探針53bを含む7本の探針53a〜53gのみを例示している。   Subsequently, an inspection process of the semiconductor device 1 including the above-described fuse element 4 will be described. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the structure of an inspection apparatus used for electrical inspection of the semiconductor device 1 in the present embodiment. As shown in FIG. 5, the inspection apparatus 50 includes a wafer stage 51 on which a semiconductor substrate 10 on which a plurality of semiconductor devices 1 are formed is placed. The wafer stage 51 is configured to be movable in the horizontal direction and the vertical direction. A probe card 52 in which a plurality of probes 53 are arranged corresponding to the arrangement of the pads 2 included in the semiconductor device 1 to be inspected is fixed at a position facing the wafer stage 51. Each probe 53 is connected to a measuring device 55 made up of an IC tester or the like for inspecting the electrical characteristics of the semiconductor device 1. The measuring device 55 is, for example, a power source (voltage source, current source), a signal generator for performing a function test of the semiconductor device 1, and various detectors (voltmeter, ammeter, output signal detector, etc.) An information processing unit is provided for determining whether the semiconductor device 1 is good or bad with respect to the detection results of the various detectors. FIG. 5 illustrates only seven probes 53a to 53g including the probe 53a corresponding to the pad 2a shown in FIG. 1 and the probe 53b corresponding to the pad 2b shown in FIG.

プローブカード52の中央部(複数の探針53の先端が集まっている領域の上方)には、開口54が形成されている。作業者は、開口54の上方に設置された顕微鏡等を使用して、各探針53と各パッド2との接触状態を視認することができる。また、高機能な検査装置では、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ等により当該顕微鏡等の画像を取得し、画像認識により上記接触状態を検出する場合もある。   An opening 54 is formed at the center of the probe card 52 (above the area where the tips of the plurality of probes 53 are gathered). The operator can visually check the contact state between each probe 53 and each pad 2 using a microscope or the like installed above the opening 54. In a high-performance inspection apparatus, an image of the microscope or the like may be acquired by a CCD (Charge Coupled Device) image sensor or the like, and the contact state may be detected by image recognition.

ウェハステージ51は、例えば、ステッピングモータ等により水平面内で移動可能に設けられている。また、ウェハステージ51には、エアシリンダ等が内蔵されており、基板載置面に対して鉛直方向にも移動できる構造を有している。ウェハステージ51は、電気的検査が実施される際に、半導体基板10と探針53とが接触する高さまで上昇する。また、水平方向に移動する際には、探針53と半導体基板10とが接触しない高さに下降して移動する。なお、検査装置50は、ウェハステージ51とプローブカード52との位置関係を相対的に変更できる構成を有していればよく、例えば、半導体基板10に探針53を接触させる際に、プローブカード52が下降する構成であってもよい。   For example, the wafer stage 51 is provided so as to be movable in a horizontal plane by a stepping motor or the like. The wafer stage 51 has a structure in which an air cylinder or the like is incorporated and can move in the vertical direction with respect to the substrate mounting surface. The wafer stage 51 rises to a height at which the semiconductor substrate 10 and the probe 53 are in contact with each other when electrical inspection is performed. Further, when moving in the horizontal direction, the probe 53 and the semiconductor substrate 10 move down to a height at which they do not contact. The inspection apparatus 50 only needs to have a configuration capable of relatively changing the positional relationship between the wafer stage 51 and the probe card 52. For example, when the probe 53 is brought into contact with the semiconductor substrate 10, the probe card is used. The structure which 52 falls may be sufficient.

ウェハステージ51上に検査対象の半導体装置1が形成された半導体基板10が載置されると、半導体基板10は、ウェハステージ51が内蔵する真空チャック等により、ウェハステージ51の基板載置面に固定される。半導体基板10上の位置を指定する座標系と、ウェハステージ51の水平移動の制御に使用される座標系とを一致させる位置合わせ、および半導体基板10上で予め指定された複数位置における高さ方向の位置合わせが完了すると、以下の手順により、各半導体装置1に対する電気的検査が実施される。   When the semiconductor substrate 10 on which the semiconductor device 1 to be inspected is formed is placed on the wafer stage 51, the semiconductor substrate 10 is placed on the substrate placement surface of the wafer stage 51 by a vacuum chuck or the like built in the wafer stage 51. Fixed. Alignment for matching the coordinate system for specifying the position on the semiconductor substrate 10 with the coordinate system used for controlling the horizontal movement of the wafer stage 51, and the height direction at a plurality of positions specified in advance on the semiconductor substrate 10 When the alignment is completed, an electrical inspection is performed on each semiconductor device 1 according to the following procedure.

図6は、本発明の一実施形態における半導体装置の検査手順を示すフローチャートである。まず、検査装置50は、ウェハステージ51を移動させ、最初の測定対象半導体装置1上に、プローブカード52を位置させる(ステップS601)。すなわち、まず、半導体装置1が備える複数のパッド2のそれぞれと複数の探針53のそれぞれとが対向する位置に、測定対象半導体装置1が配置される。このとき、探針53の位置ずれはないものとする。なお、最初の測定対象半導体装置1と探針53との位置合わせは、作業者がマニュアルで実施することができる。また、検査装置50が、画像認識を利用して自動的に位置合わせする機能を有しているのであれば自動的に実施してもよい。   FIG. 6 is a flowchart showing an inspection procedure for a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. First, the inspection apparatus 50 moves the wafer stage 51 and positions the probe card 52 on the first measurement target semiconductor device 1 (step S601). That is, first, the measurement target semiconductor device 1 is arranged at a position where each of the plurality of pads 2 provided in the semiconductor device 1 and each of the plurality of probes 53 face each other. At this time, it is assumed that the probe 53 is not displaced. The first alignment of the semiconductor device 1 to be measured and the probe 53 can be performed manually by the operator. Further, if the inspection apparatus 50 has a function of automatically aligning using image recognition, the inspection apparatus 50 may be automatically implemented.

最初の測定対象半導体装置1上にプローブカード52が配置されると、検査装置50は、ウェハステージ51を上昇させて、各探針53を半導体装置1上の各パッド2に接触させる(ステップS602)。このとき、探針53aがパッド2aと接触し、探針53bがパッド2bと接触する。ウェハステージ51の上昇が完了すると、測定装置55は、ヒューズ素子4が溶断することのない範囲内で、探針53aと探針53bとの間に電流を流し、パッド2aとパッド2bとの間の抵抗値を測定する(ステップS603)。パッド2aとパッド2bとの間に3Vの電位差を印加した場合に幅細部41が溶断するように設計された上述のヒューズ素子4では、例えば、パッド2aとパッド2bとの間に0.1Vの電位差を印加することにより抵抗値を測定する。   When the probe card 52 is placed on the first semiconductor device 1 to be measured, the inspection device 50 raises the wafer stage 51 to bring each probe 53 into contact with each pad 2 on the semiconductor device 1 (step S602). ). At this time, the probe 53a contacts the pad 2a, and the probe 53b contacts the pad 2b. When the raising of the wafer stage 51 is completed, the measuring device 55 causes a current to flow between the probe 53a and the probe 53b within a range in which the fuse element 4 is not blown, and between the pad 2a and the pad 2b. Is measured (step S603). In the above-described fuse element 4 designed so that the width detail 41 is blown when a potential difference of 3V is applied between the pad 2a and the pad 2b, for example, 0.1V is provided between the pad 2a and the pad 2b. The resistance value is measured by applying a potential difference.

このとき、測定装置55は、測定された抵抗値の異常の有無を判定する(ステップS604)。当該判定は、測定された抵抗値が予め指定された範囲内に属するか否かにより実施することができる。当該範囲は、例えば、ヒューズ素子4や内部回路20の製造ばらつきを考慮して、統計的に設定することが好ましい。例えば、パッド2aとパッド2bとの間が内部回路20を通じて電気的に接続されておらず、ヒューズ素子4の抵抗値の設計値が1.5Ω、製造ばらつきに起因する抵抗値のばらつき(分散)の3σが0.08Ωである場合、例えば、計測された抵抗値が1.6Ω未満であるか否かが判定される。この場合、測定された抵抗値が1.6Ω未満であれば異常なしと判定され、1.6Ω以上であれば異常ありと判定される。なお、このような、良否判定の閾値は、半導体装置1の仕様等に応じて、異常として検出すべき抵抗値の値を設定すればよい。   At this time, the measuring device 55 determines whether there is an abnormality in the measured resistance value (step S604). This determination can be performed based on whether or not the measured resistance value belongs to a range specified in advance. The range is preferably set statistically in consideration of manufacturing variations of the fuse element 4 and the internal circuit 20, for example. For example, the pad 2 a and the pad 2 b are not electrically connected through the internal circuit 20, the design value of the resistance value of the fuse element 4 is 1.5Ω, and the resistance value variation (dispersion) due to manufacturing variation When 3σ is 0.08Ω, for example, it is determined whether or not the measured resistance value is less than 1.6Ω. In this case, if the measured resistance value is less than 1.6Ω, it is determined that there is no abnormality, and if it is 1.6Ω or more, it is determined that there is an abnormality. Note that, for such a pass / fail judgment threshold, a resistance value to be detected as an abnormality may be set according to the specifications of the semiconductor device 1 and the like.

ステップ604において抵抗値異常なしと判定された場合、測定装置55は、ヒューズ素子4を切断する(ステップS604No、S605)。上述の例では、パッド2aとパッド2bとの間に3Vの電位差を印加することにより、ヒューズ素子4が恒久的に切断される。上述のように、当該電位差は、半導体装置1においてパッド2aとパッド2bとの間の最大定格電位差7.5Vより小さいため、内部回路20に不具合が生じることもない。なお、ここでは、パッド2aとパッド2bとの間に3Vの電位差を印加した場合に幅細部41が溶断するように設計されているため、パッド2aとパッド2bとの間に3Vの電位差を印加しているが、パッド2aとパッド2bとの間の最大定格電位差7.5V以下であればより大きな電位差を印加してもよい。これにより、ヒューズ素子4の切断時間を僅かながら短縮可能である。図7は、切断後のヒューズ素子4を示す平面図である。図7に示すように、切断痕30は、幅細部41への電流流入側端部に形成される。   When it is determined in step 604 that the resistance value is not abnormal, the measuring device 55 cuts the fuse element 4 (No in steps S604 and S605). In the above example, the fuse element 4 is permanently cut by applying a potential difference of 3 V between the pad 2a and the pad 2b. As described above, since the potential difference is smaller than the maximum rated potential difference of 7.5 V between the pad 2a and the pad 2b in the semiconductor device 1, there is no problem in the internal circuit 20. Here, since the width detail 41 is designed to blow when a potential difference of 3V is applied between the pad 2a and the pad 2b, a potential difference of 3V is applied between the pad 2a and the pad 2b. However, a larger potential difference may be applied as long as the maximum rated potential difference between the pad 2a and the pad 2b is 7.5 V or less. Thereby, the cutting time of the fuse element 4 can be slightly reduced. FIG. 7 is a plan view showing the fuse element 4 after cutting. As shown in FIG. 7, the cutting trace 30 is formed at the current inflow side end to the width detail 41.

ヒューズ素子4の切断が完了すると、測定装置55は、半導体装置1の内部回路20の電気的特性の検査を実施する(ステップS606)。測定装置55による検査が完了すると、検査装置50は、ウェハステージ51を下降させて、各探針53と各パッド2とを離間する(ステップS607)。そして、次測定対象の半導体装置1が存在する場合には、ウェハステージ51を移動させ、当該半導体装置1上に、プローブカード52を位置させる(ステップS608Yes、S601)。   When the cutting of the fuse element 4 is completed, the measuring device 55 performs an inspection of the electrical characteristics of the internal circuit 20 of the semiconductor device 1 (step S606). When the inspection by the measuring device 55 is completed, the inspection device 50 lowers the wafer stage 51 to separate each probe 53 from each pad 2 (step S607). When the next measurement target semiconductor device 1 exists, the wafer stage 51 is moved, and the probe card 52 is positioned on the semiconductor device 1 (Yes in steps S608 and S601).

一方、ステップ604において抵抗値異常ありと判定された場合、測定装置50は、ウェハステージ51を下降させて、各探針53と各パッド2とを離間する(ステップS604Yes、S609)。そして、作業者による手動あるいは検査装置50による自動により、各探針53と各パッド2との間の相対位置が調整される(ステップS610)。調整が完了すると、検査装置50は、ウェハステージ51を上昇させて、各探針53と各パッド2とを接触させ、再度、パッド2aとパッド2bとの間の抵抗値を測定後、再度判定を行う(ステップS602、S603、S604)。   On the other hand, when it is determined in step 604 that the resistance value is abnormal, the measuring apparatus 50 lowers the wafer stage 51 to separate each probe 53 from each pad 2 (steps S604 Yes, S609). Then, the relative position between each probe 53 and each pad 2 is adjusted manually by the operator or automatically by the inspection apparatus 50 (step S610). When the adjustment is completed, the inspection apparatus 50 raises the wafer stage 51 to bring each probe 53 into contact with each pad 2, and again determines the resistance value between the pad 2 a and the pad 2 b and then determines again. (Steps S602, S603, S604).

なお、抵抗値異常と判定され、各探針53と各パッド2との間の相対位置が調整されたにもかかわらず、抵抗値異常と繰り返し判定される場合は、針ずれと異なる原因による抵抗値異常である。この場合、探針53a、探針53bへの異物付着の可能性があるため、まず、探針53のクリーニングを実施することが好ましい。また、クリーニング実施後においても、抵抗値異常と判定される場合は、ヒューズ素子4の形成異常である可能性が高い。この場合、測定対象の半導体装置1を強制的に不良と判定し、ステップS607以降を実施すればよい。また、半導体装置1の単価が高価である等の理由により、内部回路20が正常であれば可能な限り良品とする必要性があるときは、抵抗値に異常がない場合と同様、ステップS605以降を実施すればよい。   In the case where it is determined that the resistance value is abnormal and the relative position between each probe 53 and each pad 2 is adjusted, but it is repeatedly determined that the resistance value is abnormal, the resistance due to a cause different from the needle deviation The value is abnormal. In this case, since there is a possibility of foreign matter adhering to the probe 53a and the probe 53b, it is preferable to first clean the probe 53. In addition, if it is determined that the resistance value is abnormal even after the cleaning is performed, it is highly possible that the fuse element 4 is abnormally formed. In this case, the semiconductor device 1 to be measured is forcibly determined to be defective, and steps S607 and after may be performed. Further, when there is a need to make the semiconductor device 1 as good as possible if the internal circuit 20 is normal because the unit price of the semiconductor device 1 is high, etc., as in the case where there is no abnormality in the resistance value, step S605 and subsequent steps. Should be implemented.

以上の手順が、次測定対象半導体装置1がなくなるまで継続され、次測定対象半導体装置1がなくなると終了する(ステップS608No)。   The above procedure is continued until the next measurement target semiconductor device 1 disappears, and ends when the next measurement target semiconductor device 1 disappears (No in step S608).

以上のように、この検査方法では、内部回路20の電気的検査の前に、ヒューズ素子4を使用してパッド2と探針53との接触状態を確認することができる。そのため、針ずれの発生初期を検知できるとともに、針ずれが発生した状態で検査が実施されることを確実に防止できる。また、針ずれの可能性がある場合は、直ちに、パッド2と探針53との相対位置が調整されるため、針ずれが発生した状態で検査が継続的に実施されることを確実に防止できる。また、内部回路20の電気的検査の前に、ヒューズ素子4は切断されるため、ヒューズ素子4が完成品としての半導体装置1の電気的特性に影響を与えることもない。なお、図6では、特に好ましい形態として、針ずれの可能性がある場合、直ちに、パッド2と探針53との相対位置を調整する構成としたが、これらの手順がない場合でも、少なくとも、ヒューズ素子4を使用してパッド2と探針53との接触状態を確認することは可能である。   As described above, in this inspection method, the contact state between the pad 2 and the probe 53 can be confirmed using the fuse element 4 before the electrical inspection of the internal circuit 20. Therefore, it is possible to detect the initial stage of occurrence of needle misalignment and reliably prevent the inspection from being performed in a state where needle misalignment has occurred. Further, when there is a possibility of needle misalignment, the relative position between the pad 2 and the probe 53 is immediately adjusted, so that it is possible to reliably prevent the inspection from being continuously performed in a state where the needle misalignment has occurred. it can. In addition, since the fuse element 4 is cut before the electrical inspection of the internal circuit 20, the fuse element 4 does not affect the electrical characteristics of the semiconductor device 1 as a finished product. In FIG. 6, as a particularly preferable form, when there is a possibility of needle misalignment, the relative position between the pad 2 and the probe 53 is immediately adjusted. It is possible to check the contact state between the pad 2 and the probe 53 using the fuse element 4.

なお、以上では、Cuを材質としたヒューズ素子4を例として説明した。しかしながら、上述した設計条件を満足できるのであれば、上述のように、ヒューズ素子4の材質は特に限定されない。内部回路20を構成する配線と、同一の工程で同時に形成するという観点では、Cuのほか、Si、Al、Cuの中から選択された少なくとも1つの元素を含む導電性材料を使用することができる。   In the above description, the fuse element 4 made of Cu is taken as an example. However, as long as the above-described design conditions can be satisfied, the material of the fuse element 4 is not particularly limited as described above. From the viewpoint of simultaneously forming the wiring forming the internal circuit 20 in the same process, a conductive material containing at least one element selected from Si, Al, and Cu can be used in addition to Cu. .

例えば、上述した寸法のヒューズ素子4をポリSiにより構成した場合、パッド2aとパッド2bとの間に15Vの電位差を印加したときにヒューズ素子4は溶断する。また、上述した寸法のヒューズ素子4をAlCuにより構成した場合、パッド2aとパッド2bとの間に4Vの電位差を印加したときにヒューズ素子4は溶断する。特に、ポリSiは、AlやCu等の金属材料に比べてシート抵抗が大きく、ヒューズ素子4を溶断する際にパッド間に印加する電位差も大きい。そのため、ポリSiを材質とした場合、ヒューズ素子4の溶断に要する時間は比較的短くなる傾向にある。そのため、大電力用途等の高耐圧半導体素子搭載の半導体装置1では、ポリSiを材料としたヒューズ素子4を使用し、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)ロジック等の小電力用途の比較的耐圧の低い半導体装置1では低電圧で溶断可能なAl、Cuを材料としたヒューズ素子4を使用することが有効である。   For example, when the fuse element 4 having the dimensions described above is made of poly-Si, the fuse element 4 is blown when a potential difference of 15 V is applied between the pad 2a and the pad 2b. Further, when the fuse element 4 having the above-described dimensions is made of AlCu, the fuse element 4 is blown when a potential difference of 4 V is applied between the pad 2a and the pad 2b. In particular, poly-Si has a larger sheet resistance than a metal material such as Al or Cu, and a potential difference applied between the pads when the fuse element 4 is blown. Therefore, when poly Si is used as the material, the time required for fusing the fuse element 4 tends to be relatively short. For this reason, the semiconductor device 1 equipped with a high voltage semiconductor element for high power applications uses a fuse element 4 made of poly-Si, and has a relatively low breakdown voltage for low power applications such as CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) logic. In the semiconductor device 1, it is effective to use a fuse element 4 made of Al or Cu that can be melted at a low voltage.

また、上記実施形態では、図1に示すように半導体装置1の左上角のパッド2aと当該パッド2aと横方向に隣接するパッド2bとの間の1箇所のみにヒューズ素子4を設けた。しかしながら、ヒューズ素子は、少なくとも2つのパッドの間、すなわち、少なくとも1組のパッド対に設けられていればよく、ヒューズ素子は複数箇所に設けてもよい。針ずれの検出精度を高める観点では、例えば、矩形状の半導体装置1において、パッド2aと対角に位置するパッドにヒューズ素子を設けてもよい。   Further, in the above embodiment, as shown in FIG. 1, the fuse element 4 is provided only at one place between the pad 2 a at the upper left corner of the semiconductor device 1 and the pad 2 a laterally adjacent to the pad 2 a. However, the fuse element only needs to be provided between at least two pads, that is, at least one set of pad pairs, and the fuse elements may be provided at a plurality of locations. From the viewpoint of increasing the detection accuracy of needle misalignment, for example, in the rectangular semiconductor device 1, a fuse element may be provided in a pad that is positioned diagonally to the pad 2a.

図8は、相互に対角に位置する各パッドにヒューズ素子を配置する例を示す平面図である。図8(a)に示す例では、パッド2aとパッド2bとの間に加えて、パッド2aと対角に位置するパッド2cと当該パッド2cと横方向に隣接するパッド2dとの間(領域B)にヒューズ素子を設けている。また、図8(b)に示す例では、パッド2aとパッド2bとの間に加えて、パッド2aと対角に位置するパッド2cと当該パッド2cと縦方向に隣接するパッド2eとの間(領域C)にヒューズ素子を設けている。相互に対角に位置する各パッドにヒューズ素子を配置する観点では、いずれの配置例も同様であるが、図8(b)では、対角位置で、ヒューズ素子を設けるパッドの配置方向を異ならせているため、より精度よく針ずれを検出することが可能になる。   FIG. 8 is a plan view showing an example in which a fuse element is arranged on each pad located diagonally to each other. In the example shown in FIG. 8A, in addition to between the pad 2a and the pad 2b, between the pad 2c diagonally located with the pad 2a and the pad 2d laterally adjacent to the pad 2c (region B) ) Is provided with a fuse element. In addition, in the example shown in FIG. 8B, in addition to between the pad 2a and the pad 2b, between the pad 2c diagonally positioned with the pad 2a and the pad 2e vertically adjacent to the pad 2c ( A fuse element is provided in region C). From the viewpoint of disposing the fuse elements on the pads located diagonally to each other, all the arrangement examples are the same, but in FIG. 8B, the arrangement direction of the pads on which the fuse elements are disposed is different at the diagonal positions. Therefore, it is possible to detect the needle shift with higher accuracy.

複数箇所にヒューズ素子を設ける場合、図6に示す、抵抗値測定(ステップS603)および異常判定(ステップS604)は各ヒューズ素子について順に実施すればよい。すなわち、まず、第1のヒューズ素子が接続されたパッド間の抵抗値が取得され、抵抗値異常の有無が判定される。抵抗値に異常がないと判定された場合、第2のヒューズ素子が接続されたパッド間の抵抗値が取得され、抵抗値異常の有無が判定される。抵抗値に異常がないと判定された場合、第1のヒューズ素子が切断される。第1のヒューズ素子の切断が完了すると第2のヒューズ素子が切断される。なお、第1のヒューズ素子、第2のヒューズ素子の切断順は逆でもよい。両ヒューズ素子の切断が完了すると、半導体装置1の内部回路の電気的特性の検査が実施される。一方、第1のヒューズ素子が接続されたパッド間の抵抗値および第2のヒューズ素子が接続されたパッド間の抵抗値のいずれかが抵抗値異常であると判定された場合には、異常と判定された時点で、探針とパッドとの相対位置が調整される。なお、第1のヒューズ素子が接続された各パッドと、第2のヒューズ素子が接続された各パッドとが相互に独立しており、電位差の印加による干渉が発生しない場合は、上述の抵抗値の取得、およびヒューズ素子の切断をそれぞれ並行して実施してもよい。また、3箇所以上にヒューズ素子を備える半導体装置についても同様である。   When providing fuse elements at a plurality of locations, the resistance value measurement (step S603) and abnormality determination (step S604) shown in FIG. 6 may be performed for each fuse element in order. That is, first, a resistance value between the pads to which the first fuse element is connected is acquired, and it is determined whether there is a resistance value abnormality. When it is determined that there is no abnormality in the resistance value, the resistance value between the pads to which the second fuse element is connected is acquired, and the presence or absence of the resistance value abnormality is determined. When it is determined that there is no abnormality in the resistance value, the first fuse element is cut. When the cutting of the first fuse element is completed, the second fuse element is cut. The cutting order of the first fuse element and the second fuse element may be reversed. When the cutting of both fuse elements is completed, the electrical characteristics of the internal circuit of the semiconductor device 1 are inspected. On the other hand, if any one of the resistance value between the pads connected to the first fuse element and the resistance value between the pads connected to the second fuse element is determined to be abnormal in resistance value, When the determination is made, the relative position between the probe and the pad is adjusted. In addition, when each pad to which the first fuse element is connected and each pad to which the second fuse element is connected are independent from each other and no interference occurs due to application of a potential difference, the above resistance value Acquisition and fuse element cutting may be performed in parallel. The same applies to a semiconductor device provided with fuse elements at three or more locations.

なお、ヒューズ素子4は、内部回路20中の高耐圧半導体素子に電気的に接続されているパッド間に設けることが好ましい。例えば、内部回路20における電源回路と接地回路に接続するパッドにヒューズ素子4を設けることが好ましい。また、内部回路20へ入力される信号、あるいは内部回路20から外部に取り出される信号の周波数が比較的高い場合、切断後のヒューズ素子4がスタブとして作用したり、切断後のヒューズ素子4が有する寄生容量が内部回路20の電気的特性に影響したりする可能性がある。このような半導体装置1では、信号入力線および信号出力線に接続されたパッド以外のパッドにヒューズ素子4を設けることが好ましい。   The fuse element 4 is preferably provided between pads electrically connected to the high voltage semiconductor element in the internal circuit 20. For example, the fuse element 4 is preferably provided on a pad connected to the power supply circuit and the ground circuit in the internal circuit 20. Further, when the frequency of a signal input to the internal circuit 20 or a signal extracted from the internal circuit 20 to the outside is relatively high, the cut fuse element 4 acts as a stub, or the cut fuse element 4 has. The parasitic capacitance may affect the electrical characteristics of the internal circuit 20. In such a semiconductor device 1, it is preferable to provide the fuse element 4 in a pad other than the pads connected to the signal input line and the signal output line.

以上説明したように、本発明によれば、チップ面積を増大させることなく、針ずれに起因する誤測定や誤検査を防止することができる。その結果、半導体装置の製造コストを低減することができる。また、本発明では、電気的な測定により針ずれを検知できるため、全ての検査装置に極めて容易に適用可能である。すなわち、予め指定された半導体基板上の位置で、画像認識等により針ずれの有無を自動認識し、適宜、ウェハアライメントを実施するような高度なウェハアライメント機能を有する高価な検査装置を新たに導入することなく、同等の機能を簡便に実現することが可能になる。本発明は、汎用半導体装置の量産工程において多用されている、高度なウェハアライメント機能を有しない、廉価な検査装置において、特に、効果を発揮できる。また、本発明では、電気的な測定により針ずれを検知するため、画像認識により針ずれを検知する手法に比べて短時間での検知が可能である。この観点では、高度なウェハアライメント機能を有する検査装置にも適用可能であるといえる。   As described above, according to the present invention, it is possible to prevent erroneous measurement and erroneous inspection due to needle misalignment without increasing the chip area. As a result, the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced. Further, in the present invention, since the needle shift can be detected by electrical measurement, it can be applied to all inspection apparatuses very easily. In other words, a new expensive inspection device with advanced wafer alignment function that automatically recognizes the presence or absence of needle misalignment by image recognition etc. at a pre-specified position on the semiconductor substrate and implements wafer alignment as appropriate is newly introduced. It is possible to easily realize an equivalent function without doing so. The present invention is particularly effective in an inexpensive inspection apparatus that does not have an advanced wafer alignment function and is frequently used in the mass production process of general-purpose semiconductor devices. Further, in the present invention, since needle misalignment is detected by electrical measurement, detection in a shorter time is possible as compared with a method of detecting needle misalignment by image recognition. From this viewpoint, it can be said that the present invention can also be applied to an inspection apparatus having an advanced wafer alignment function.

なお、以上で説明した実施形態は本発明の技術的範囲を制限するものではなく、既に記載したもの以外でも、本発明の範囲内で種々の変形や応用が可能である。例えば、ヒューズ素子のパターン形状や寸法は、本発明の効果を奏する範囲において、任意に変更可能である。また、ヒューズ素子を相互に隣接するパッド間に設けることは必須ではなく、相互に隣接しないパッド間にヒューズ素子を設けてもよい。   The embodiments described above do not limit the technical scope of the present invention, and various modifications and applications can be made within the scope of the present invention other than those already described. For example, the pattern shape and dimensions of the fuse element can be arbitrarily changed within the range where the effects of the present invention are exhibited. Further, it is not essential to provide the fuse element between the pads adjacent to each other, and the fuse element may be provided between the pads not adjacent to each other.

本発明によれば、チップ面積を増大させることなく、針ずれに起因する誤測定や誤検査を防止することができ、半導体装置および半導体装置の製造方法として有用である。   According to the present invention, it is possible to prevent erroneous measurement and erroneous inspection due to needle misalignment without increasing the chip area, which is useful as a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device.

1 半導体装置(半導体チップ)
2、2a、2b、2c、2d パッド
4 ヒューズ素子
5、6 配線
7、8 ヴィアプラグ
10 半導体基板
11 下地膜
12 層間絶縁膜
20 内部回路
1 Semiconductor device (semiconductor chip)
2, 2a, 2b, 2c, 2d Pad 4 Fuse element 5, 6 Wiring 7, 8 Via plug 10 Semiconductor substrate 11 Base film 12 Interlayer insulating film 20 Internal circuit

Claims (7)

内部回路と、
前記内部回路と電気的に接続されるとともに、検査装置に接続された複数の探針がそれぞれ接触する複数のパッドと、
少なくとも2つの前記パッドの間に設けられ、当該2つのパッドを電気的に接続するとともに、所定の電流を印加することにより、恒久的に、電気的に切断されるヒューズ素子と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
Internal circuitry,
A plurality of pads that are electrically connected to the internal circuit and that are contacted by a plurality of probes connected to the inspection device,
A fuse element provided between at least two of the pads, electrically connected to the two pads, and permanently electrically disconnected by applying a predetermined current;
A semiconductor device comprising:
前記2つのパッド間に電位差を印加することで前記ヒューズ素子に前記所定の電流が印加され、前記ヒューズ素子は、前記電位差が前記内部回路の最大定格以下となる構造を有する、請求項1記載の半導体装置。   The predetermined current is applied to the fuse element by applying a potential difference between the two pads, and the fuse element has a structure in which the potential difference is not more than a maximum rating of the internal circuit. Semiconductor device. 前記ヒューズ素子は、Si、Al、Cuの中から選択された少なくとも1つの元素を含む導電性材料からなる、請求項1または2記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the fuse element is made of a conductive material containing at least one element selected from Si, Al, and Cu. 内部回路と、前記内部回路と電気的に接続されるとともに、検査装置に接続された複数の探針がそれぞれ接触する複数のパッドとを備える半導体装置の製造方法であって、
前記複数のパッドと前記複数の探針とが対向する位置に前記半導体装置を配置する工程(a)と、
前記複数のパッドと、前記複数の探針とを接触させる工程(b)と、
所定の電流を印加することにより、恒久的に、電気的に切断されるヒューズ素子により電気的に接続された2つの前記パッドの間の抵抗値を、前記ヒューズ素子に前記所定の電流より小さい電流を印加することにより測定する工程(c)と、
前記ヒューズ素子に前記所定の電流以上の電流を印加して当該ヒューズ素子を切断する工程(d)と、
前記内部回路の電気的検査を行う工程(e)と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device comprising: an internal circuit; and a plurality of pads that are electrically connected to the internal circuit and are in contact with a plurality of probes connected to an inspection device, respectively.
A step (a) of disposing the semiconductor device at a position where the plurality of pads and the plurality of probes face each other;
A step (b) of bringing the plurality of pads into contact with the plurality of probes;
By applying a predetermined current, a resistance value between the two pads electrically connected by a fuse element that is permanently cut electrically is set to a current smaller than the predetermined current in the fuse element. A step (c) of measuring by applying
(D) cutting the fuse element by applying a current equal to or greater than the predetermined current to the fuse element;
(E) performing an electrical inspection of the internal circuit;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記工程(d)において、前記ヒューズ素子により電気的に接続された2つの前記パッドの間に印加される電位差が前記内部回路の最大定格以下である、請求項4記載の半導体装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein in the step (d), a potential difference applied between the two pads electrically connected by the fuse element is equal to or less than a maximum rating of the internal circuit. 前記工程(c)と前記工程(d)との間に、前記2つのパッド間の抵抗値が予め指定された範囲外である場合、前記複数のパッドと前記複数の探針とを離間して前記複数のパッドと前記複数の探針との相対位置を修正した後、前記複数のパッドと前記複数の探針とを再度接触させる工程を含む、請求項4または5記載の半導体装置の製造方法。   If the resistance value between the two pads is outside the range specified in advance between the step (c) and the step (d), the plurality of pads and the plurality of probes are separated from each other. 6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, further comprising the step of bringing the plurality of pads and the plurality of probes into contact again after correcting the relative positions of the plurality of pads and the plurality of probes. . 前記工程(a)の前に、前記ヒューズ素子を備える前記半導体装置を形成する工程をさらに備え、
当該半導体装置を形成する工程が、
前記内部回路を構成する配線と前記ヒューズ素子とを同時に形成する工程と、
前記ヒューズ素子の両端にそれぞれ電気的に接続される2つのパッドを含む、前記複数のパッドを形成する工程と、
を含む、請求項4から6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
Before the step (a), further comprising the step of forming the semiconductor device including the fuse element,
The step of forming the semiconductor device includes
Forming the wiring constituting the internal circuit and the fuse element at the same time;
Forming the plurality of pads, including two pads electrically connected to both ends of the fuse element, respectively.
The manufacturing method of the semiconductor device of any one of Claim 4 to 6 containing this.
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