JP2001135784A - 半導体チップ - Google Patents

半導体チップ

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JP2001135784A JP31408599A JP31408599A JP2001135784A JP 2001135784 A JP2001135784 A JP 2001135784A JP 31408599 A JP31408599 A JP 31408599A JP 31408599 A JP31408599 A JP 31408599A JP 2001135784 A JP2001135784 A JP 2001135784A
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    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
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Abstract

(57)【要約】 【課題】他の半導体チップとの電気接続の良否を簡単に
検査することができる半導体チップを提供する。 【解決手段】親チップ1と子チップ2とが活性表面を対
向させて接合されて、チップ・オン・チップ構造が形成
されている。子チップ2のチップ間接続パッドPMと接
続確認用パッドPDcとの間にはダイオードDDが介装
接続されている。チップ間接続パッドPM上のチップ間
接続バンプBDは、親チップ1のチップ間接続バンプB
Mに接合されている。接続確認用バンプPDc上の接続
確認用バンプBDcは、親チップ1の表面保護膜上に形
成されたテスト用バンプBTに接合されている。このテ
スト用バンプBTと、親チップ1のチップ間接続バンプ
BMとの間にテストプローブを当てて、ダイオードDD
の接続を確認することにより、チップ間接続バンプB
D,BM間の接合の良否を検査できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、いわゆるチップ
・オン・チップ構造の半導体装置に適用される半導体チ
ップに関する。
【0002】
【従来の技術】第1の半導体チップ(親チップ)上に、
第2の半導体チップ(子チップ)をたとえばフェースダ
ウンで接合することにより、チップ・オン・チップ構造
の半導体装置を構成することが提案されている。この場
合、第1および第2の半導体チップ相互間の電気接続
は、各チップの表面に設けられたバンプ同士を接合する
ことにより達成される。また、樹脂等のパッケージにチ
ップ・オン・チップ構造を収容した後の外部接続は、リ
ードフレームの端子部と上記第1の半導体チップの外部
接続用パッドとの間をワイヤボンディングなどで接続す
ることにより達成される。
【0003】第1および第2の半導体チップを接合する
前の段階では、たとえば、バンプにテストプローブを当
てることにより、個々の半導体チップが良品かどうかが
検査される。第1および第2の半導体チップを互いに接
合してチップ・オン・チップ構造の半導体装置を形成し
た後には、この半導体装置が全体として良品であること
を保証しなければならない。そこで、従来では、チップ
・オン・チップ構造をパッケージに収容した後に、リー
ドフレームからテスト信号を与えて、機能テストを行う
ようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、機能テスト
は、複雑なテスト信号を入力して行われる高度な試験方
法であるのに対して、チップ・オン・チップ構造の半導
体装置の欠陥は、バンプ相互間の接続不良が大部分であ
る。それにも拘わらず、従来では、バンプ同士の接続の
良否を直接的に検査する簡便な手法が提供されておら
ず、そのために、高度な機能テストをバンプ間接合不良
という単純な欠陥の発見のために適用せざるを得なかっ
た。
【0005】そこで、この発明の目的は、半導体チップ
間の電気接続の良否を簡単に検査することができる構成
を備えた半導体チップを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項1記載の発明は、半導体基
板の最表面に設けられ、他の半導体チップとの電気接続
のためのチップ間接続部と、上記半導体基板の最表面に
設けられ、他の半導体チップとの電気接続を確認するた
めの接続確認用接続部と、上記チップ間接続部と上記接
続確認用接続部との間に接続されるように上記半導体基
板上に形成されたダイオードとを含むことを特徴とする
半導体チップである。
【0007】この発明の半導体チップは、他の半導体チ
ップに接合されてチップ・オン・チップ構造の半導体装
置を構成することができる。この場合に、当該他の半導
体チップにおいて上記半導体チップのチップ間接続部に
接続された接続部と、上記接続確認用接続部との間に、
テスト電圧を印加してダイオードの接続を確認すること
により、チップ間接続部と当該他の半導体チップの接続
部との間の接続の良否を検査できる。
【0008】なお、上記チップ間接続部は、当該半導体
チップの内部回路と他の半導体チップの内部回路とを電
気接続するものであることが好ましい。また、上記接続
確認用接続部は、当該半導体チップと他の半導体チップ
とがチップ間接続部を介して電気接続された状態におい
て、他の半導体チップの内部回路とは電気的に絶縁され
た状態に保持されるものであることが好ましい。たとえ
ば、当該他の半導体チップに、接続確認用接続部に接触
または接合されるバンプが設けられる場合には、このバ
ンプは、当該他の半導体チップの内部回路からは電気的
に絶縁された状態で設けられることが好ましい。
【0009】また、当該半導体チップと接合されてチッ
プ・オン・チップ構造の半導体装置を構成すべき他の半
導体チップにおいても、チップ間接続部と、接続確認用
接続部と、これらの間に介装されたダイオードとが設け
られることが好ましい。また、上記チップ間接続部およ
び接続確認用接続部は、半導体基板上に形成されたパッ
ドであってもよいし、半導体基板の最表面に隆起して形
成されたバンプであってもよい。チップ間接続部および
接続確認用接続部をバンプで構成する場合には、これら
のバンプは同一工程で形成することができる。
【0010】さらに、比較的大きな第1の半導体チップ
上に比較的小さな第2の半導体チップを接合してチップ
・オン・チップ構造を形成する場合には、第1の半導体
チップ上には、第2の半導体チップのチップ間接続部に
接合されるとともに、第2の半導体チップの配置領域よ
りも外方の領域まで引き出されたチップ間接続バンプが
形成されることが好ましい。また、第2の半導体チップ
に上記接続確認接続部が設けられる場合には、第1の半
導体チップの表面には、当該接続確認用接続部に接合さ
れるとともに、当該第1の半導体チップの内部回路から
は電気的に絶縁された状態で設けられ、かつ、第2の半
導体チップの配置領域よりも外方の領域まで引き出され
たテスト用バンプが設けられることが好ましい。
【0011】このような構成により、第1の半導体チッ
プの表面において第2の半導体チップの配置領域よりも
外方に引き出されたバンプにテストプローブを当てて、
第1の半導体チップと第2の半導体チップとの電気接続
の良否を検査することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下では、この発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図1は、この
発明の一実施形態に係る半導体チップを用いた半導体装
置の図解的な断面図であり、図2は、この半導体装置の
図解的な平面図である。この半導体装置は、第1の半導
体チップとしての親チップ1と、第2の半導体チップと
しての子チップ2(図2においては二点鎖線で示す。)
とを、互いの活性表面を対向させて接合したチップ・オ
ン・チップ構造を有している。この場合、活性表面と
は、トランジスタなどの能動素子や抵抗などの受動素子
を含む機能素子が形成された活性表層領域側の表面を指
す。親チップ1および子チップ2は、いずれもシリコン
チップであってもよいが、ゲルマニウム半導体や化合物
半導体(ガリウム砒素やガリウム燐など)などの他の種
類の半導体チップであってもよいし、親チップ1と子チ
ップ2との半導体の種類が一致している必要もない。
【0013】親チップ1および子チップ2の各活性表面
には、各内部回路10,20の電気接続のためのチップ
間接続パッドPM,PDが形成されており、親チップ1
の活性表面には、さらに外部接続パッドPEが形成され
ている。親チップ1および子チップ2の活性表面の最表
面には、窒化シリコン膜などからなる表面保護膜(図示
せず)が形成されていて、パッドPM,PD,PEは表
面保護膜に形成された開口から露出している。そして、
親チップ1と子チップ2との電気的接続および機械的接
合は、親チップ1および子チップ2のチップ間接続パッ
ドPM,PDに配置されたバンプBM,BDを用いて達
成されるようになっている。
【0014】この実施形態では、親チップ1は、子チッ
プ2よりも大きく、子チップ2の配置領域の外方に外部
接続パッドPEが配置されている。そして、この外部接
続パッドPEが、ボンディングワイヤWを介して、リー
ドフレームFに接続されている。子チップ2の表面に形
成されたチップ間接続バンプBDは、チップ間接続パッ
ドPD付近の限定された領域に形成されているのに対し
て、親チップ1の表面に形成されたチップ間接続バンプ
BMは、チップ間接続パッドPM付近の領域のみにとど
まらず、表面保護膜上において子チップ2の配置領域外
まで引き出された引き出し部a(図2参照)を有してい
る。
【0015】一方、子チップ2の表面には、接続確認用
パッドPDcが形成されており、この接続確認用パッド
PDc上には、接続確認用バンプBDcが表面保護膜上
に隆起して形成されている。子チップ2の基体をなす半
導体基板上には、チップ間接続パッドPDと接続確認用
パッドPDcとの間を接続する接続確認用ダイオードD
Dが形成されている。親チップ1の表面保護膜上には、
子チップ2の接続確認用バンプBDcに接合されるとと
もに、子チップ2の配置領域外まで引き出された引き出
し部bを有するテスト用バンプBTが形成されている。
このテスト用バンプBTは、親チップ1の内部回路10
とは電気的に絶縁状態で設けられている。
【0016】親チップ1の表面には、さらに、接続確認
用パッドPMcが形成されており、この接続確認用パッ
ドPMc上には、接続確認用バンプBMcが隆起して形
成されている。この接続確認用バンプBMcは、接続確
認用パッドPMcに電気的に接続されているとともに、
子チップ2の配置領域の外方まで引き出された引き出し
部cを有している。さらに、親チップ1の半導体基板上
には、チップ間接続パッドPMと接続確認用パッドPM
cとの間を接続する接続確認用ダイオードDMが形成さ
れている。
【0017】子チップ2の表面保護膜上には、接続確認
用バンプBMcに接触または接合されるバンプBaが設
けられているが、このバンプBaは、子チップ2の内部
回路20とは電気的に絶縁されている。このバンプBa
は、主として、親チップ1と子チップ2との接合の機械
的安定性の向上に寄与している。親チップ1上のバンプ
BM,BT,BMcは、表面保護膜の形成の後に、耐酸
化性の金属(たとえば、金)を電解めっきまたは無電解
めっきにより堆積させることによって、同一工程で形成
される。
【0018】同様に、子チップ2上のバンプBD,BD
c,Baは、表面保護膜の形成の後に、耐酸化性の金属
(たとえば、金)を電解めっきまたは無電解めっきによ
り堆積させることによって、同一工程で形成される。図
3は、親チップ1および子チップ2のチップ間接続の良
否の検査方法を説明するための図解的な電気回路図であ
る。チップ間接続バンプBD,BM間の接合の良否を検
査するときには、チップ間接続バンプBMの引き出し部
aと、テスト用バンプBTの引き出し部bとにそれぞれ
テストプローブT,Tが当てられる。そして、所定のテ
スト用電圧(たとえば、ダイオードDDに対して順方向
となる電圧)を印加することによって、テストプローブ
T,T間にダイオードDDが接続されているかどうかが
検査される。
【0019】すなわち、一方のテストプローブTから、
チップ間接続バンプBM,BD、チップ間接続パッドP
D、ダイオードDD、接続確認用パッドPDc、接続確
認用バンプBDcおよびテスト用バンプBTを経て、他
方のテストプローブTに至る回路が形成されていること
が確認されれば、結局、チップ間接続バンプBM,BD
間の接合が良好であることを確認できる。このとき、同
時に、チップ間接続バンプBMとチップ間接続パッドP
Mとの接続が良好であることも同時に確認されることに
なる。
【0020】引き出し部aに当てたテストプローブTか
らテスト用の電圧を印加したときに、引き出し部bに当
てたテストプローブにおいて電流が検出されなければ、
上記の回路のいずれかの箇所に不良があることになる。
このような場合には、当該チップ・オン・チップ構造
は、不良品と判定されて以後の工程から排除される。親
チップ1の表面に設けられた接続確認用バンプBMc
は、主として、チップ間接続バンプBMとチップ間接続
パッドPMとの接続状態の良否の検査に用いられる。す
なわち、チップ間接続バンプBMの引き出し部aにテス
トプローブTを当て、接続確認用バンプBMcの引き出
し部cに別のテストプローブTを当てて、これらのテス
トプローブT,T間に、ダイオードDMを導通させるこ
とができる電圧を印加する。このとき、テストプローブ
T,T間に回路が形成されれば、チップ間接続バンプB
Mとチップ間接続パッドPMとの接続が良好であると判
定される。当該回路が形成されなければ、チップ間接続
バンプBMとチップ間接続パッドPMとの接続が不良で
あると判定され、当該チップ・オン・チップ構造は、全
体として不良品と判定されて、以後の工程から排除され
る。
【0021】もしも、親チップ1と子チップ2とを接合
する前の段階で、親チップ1についてチップ間接続パッ
ドPMとチップ間接続バンプBMとの接続の良否が検査
されていて、この検査により良品とされたものについて
のみ子チップ2との接合を行う工程が採用される場合に
は、親チップ1のダイオードDM、接続確認用バンプB
Mcおよび接続確認用パッドPMcは省かれてもよい。
この場合には、子チップ2において接続確認用バンプB
Mcに接合されるバンプBaが省かれてもよい。
【0022】以上のようにこの実施形態においては、子
チップ2のチップ間接続パッドPDと接続確認用パッド
PDcとの間にダイオードDDを介装接続した構成によ
り、高度な機能テストを要することなく、親チップ1と
子チップ2との電気接続の良否を簡便に検査することが
できるようになる。そして、この簡便な検査により良品
と判定されたチップ・オン・チップ構造についてのみ、
封止樹脂によるパッケージング工程や、その後の機能テ
スト工程が行われることになる。
【0023】以上、この発明の一実施形態について説明
したが、この発明は、他の形態で実施することも可能で
ある。たとえば、上述の実施形態では、チップ間接続パ
ッドPD,PMにダイオードDD,DMのアノード側を
接続し、接続確認用パッドPDc,PMcにダイオード
DD,DMのカソード側を接続しているが、ダイオード
DD,DMの接続方向は逆であってもよい。一般に、各
チップ1,2を構成する半導体基板の導電型がP型であ
れば、図1および図3に示すとおりの接続となり、半導
体基板の導電型がN型であれば、これとは逆の接続とな
る。
【0024】また、上述の実施形態においては、親チッ
プ1および子チップ2の両方にバンプBD,BM,BD
c,BT,Ba,BMcを設けているが、たとえば、子
チップ2側のバンプBD,BDc,Baを省き、親チッ
プ1側のバンプBM,BTを子チップ2のパッドPD,
PDcに直接接合させ、また、バンプBMcを子チップ
2の表面保護膜に当接させる構成としてもよい。その
他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設
計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態に係る半導体チップを用
いたチップ・オン・チップ構造の半導体装置の図解的な
断面図である。
【図2】上記半導体装置の図解的な平面図である。
【図3】チップ間接続の良否の検査方法を説明するため
の図解的な電気回路図である。
【符号の説明】
1 親チップ(第1の半導体チップ) 2 子チップ(第2の半導体チップ) 10 親チップの内部回路 20 子チップの内部回路 a 引き出し部 b 引き出し部 c 引き出し部 BD チップ間接続バンプ BDc 接続確認用バンプ BM チップ間接続バンプ BMc 接続確認用バンプ BT テスト用バンプ DD 接続確認用ダイオード DM 接続確認用ダイオード PD チップ間接続パッド PDc 接続確認用パッド PM チップ間接続パッド PMc 接続確認用パッド T テストプローブ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板の最表面に設けられ、他の半導
    体チップとの電気接続のためのチップ間接続部と、 上記半導体基板の最表面に設けられ、他の半導体チップ
    との電気接続を確認するための接続確認用接続部と、 上記チップ間接続部と上記接続確認用接続部との間に接
    続されるように上記半導体基板上に形成されたダイオー
    ドとを含むことを特徴とする半導体チップ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007157970A (ja) * 2005-12-05 2007-06-21 Sony Corp ボンディング方法及びボンディング装置

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