JP2020098847A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

To provide a semiconductor device capable of improving reliability of a product.SOLUTION: A semiconductor device includes: a plurality of insulating layers formed on a semiconductor substrate; a plurality of wiring layers provided on each of the plurality of insulating layers; and an electrode pad formed on an uppermost wiring layer among the plurality of wiring layers to which bonding wires are connected. A crack detection unit arranged so as to detect conduction and non-conduction between different wiring layers is provided in the insulating layer having high crack occurrence probability under the electrode pad. The crack detection unit is arranged at a position overlapping with an area where the electrode pad and bonding wires are connected in a plan view.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、半導体装置およびその絶縁層のクラック検出方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for detecting cracks in its insulating layer.

近年、半導体素子の微細化と高速化が進み、それに伴い絶縁層の新しい材料が開発されている。例えば、多孔質材料などのLow−k材料を用いた絶縁層は、SiOまたは、SiOよりも比誘電率の高いHigh−k材料を用いた絶縁層よりも、機械強度が弱いため、絶縁層内にクラックが発生しやすくなっている。 In recent years, as semiconductor elements have become finer and faster, new materials for insulating layers have been developed. For example, an insulating layer made of a Low-k material such as a porous material has a lower mechanical strength than an insulating layer made of SiO 2 or a High-k material having a relative dielectric constant higher than that of SiO 2, and thus has an insulating property. Cracks are easily generated in the layer.

このような状況において、半導体チップを備えた半導体装置の信頼性評価における不良について物理解析を行ったところ、半導体チップに配置された電極パッドの下方の絶縁層にクラックが発生していた。 Under such a situation, when a physical analysis was performed on a defect in the reliability evaluation of the semiconductor device including the semiconductor chip, a crack was generated in the insulating layer below the electrode pad arranged on the semiconductor chip.

例えば、特許文献1は、半導体チップの電極パッドの下で生じる不具合を検出する半導体装置が開示されている。電極パッドの下に検出用の配線を配置することで、その配線の断線もしくは電極パッドとの短絡が発生すると、クラック検知回路で検出することが可能な技術となっている。 For example, Patent Document 1 discloses a semiconductor device that detects a defect that occurs under an electrode pad of a semiconductor chip. By arranging a wiring for detection under the electrode pad, the crack detection circuit can detect a disconnection of the wiring or a short circuit with the electrode pad.

特開2017−157719号公報JP, 2017-157719, A

特許文献1では、電極パッドの下の絶縁層に発生するクラックが、どのような領域で発生頻度が高いかについては開示されていない。配線を用いてのクラックの検出では、配線層を横切るようなクラックは検出可能であるが、絶縁層の主面に沿う方向に広がる絶縁層内のクラックについては、検出できない恐れがある。すなわち、特許文献1に記載の半導体装置では、信頼性の観点から改善の余地がある。 Patent Document 1 does not disclose in which region the cracks occurring in the insulating layer under the electrode pad are frequently generated. In the crack detection using the wiring, a crack that crosses the wiring layer can be detected, but a crack in the insulating layer extending in the direction along the main surface of the insulating layer may not be detected. That is, the semiconductor device described in Patent Document 1 has room for improvement in terms of reliability.

半導体装置は、信頼性を高めることが求められているが、高い信頼性を確保できないという問題があった。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 Semiconductor devices are required to have high reliability, but there is a problem in that high reliability cannot be ensured. Other problems and novel features will be apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

実施の形態1に係わる半導体装置は、半導体基板上に形成された複数の絶縁層と、複数の絶縁層上にそれぞれ設けられた複数の配線層と、複数の配線層のうちの最上層の配線層で形成され、ボンディングワイヤが接続される電極パッドを含み、電極パッドの下方のクラックの発生頻度の高い絶縁層の領域に、異なる配線層間のインピーダンスを検出しうるために配置されたビアを備え、当該ビアは、電極パッドとボンディングワイヤが接続される領域と平面視で重なる位置に配置されている。 The semiconductor device according to the first embodiment includes a plurality of insulating layers formed on a semiconductor substrate, a plurality of wiring layers respectively provided on the plurality of insulating layers, and an uppermost wiring of the plurality of wiring layers. A via formed in a layer and including an electrode pad to which a bonding wire is connected, and a via arranged to detect impedance between different wiring layers in a region of an insulating layer below the electrode pad where cracks frequently occur. The via is arranged at a position overlapping with a region where the electrode pad and the bonding wire are connected in a plan view.

実施の形態2に係わる半導体装置は、ビアが配置される電極パッドの下方の絶縁層の領域として、第1のビア密度の領域と、第1のビア密度領域よりもビアの密度の低い第2のビア密度の領域を有し、異なる配線層間のインピーダンスを検出しうるために配置されるビアは、第2のビア密度領域と平面視で重なる位置に配置される。 In the semiconductor device according to the second embodiment, as the region of the insulating layer below the electrode pad in which the vias are arranged, the first via density region and the second via density lower than the first via density region are used. The via having the area of the via density and being arranged to detect the impedance between different wiring layers is arranged at a position overlapping with the second via density area in a plan view.

実施の形態3に係わる半導体装置は、半導体チップと、半導体チップが実装されるパッケージ基板と、半導体チップを覆うようにパッケージ基板上に形成される樹脂とを備え、半導体チップは複数の電極パッドと、異なる配線層間の導通と非導通を検出しうるためのビアを含み、当該ビアは、平面視で電極パッドとボンディングワイヤが接続される領域と重なる位置に配置され、当該電極パッドは、半導体チップの少なくとも一つのコーナー領域に配置される。 The semiconductor device according to the third embodiment includes a semiconductor chip, a package substrate on which the semiconductor chip is mounted, and a resin formed on the package substrate so as to cover the semiconductor chip, and the semiconductor chip has a plurality of electrode pads. , A via for detecting conduction and non-conduction between different wiring layers, the via is arranged at a position overlapping with a region where the electrode pad and the bonding wire are connected in a plan view, and the electrode pad is a semiconductor chip. Are arranged in at least one corner area of the.

実施の形態4に係わる半導体装置は、ボンディングワイヤが接続される電極パッドと、インピーダンスを検出しうる検出回路と、検出回路と電気的に接続される第1電極と、第1電極とは異なる配線層に形成され、接地電位に接続される第2電極とを備え、第2電極は第1電極と対向するように形成され、第1電極及び第2電極は、平面視で電極パッドとボンディングワイヤが接続される領域と重なる位置に配置される。 The semiconductor device according to the fourth embodiment includes an electrode pad to which a bonding wire is connected, a detection circuit capable of detecting impedance, a first electrode electrically connected to the detection circuit, and a wiring different from the first electrode. A second electrode formed in a layer and connected to a ground potential, the second electrode is formed to face the first electrode, and the first electrode and the second electrode are an electrode pad and a bonding wire in a plan view. Is arranged at a position overlapping with the area to which is connected.

半導体装置の信頼性向上が実現できる。 The reliability of the semiconductor device can be improved.

図1は、実施の形態1に係わるクラック検出装置の一例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of a crack detecting device according to the first embodiment. 図2は、実施の形態1に係わるクラック検出部の配置の一例を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing an example of the arrangement of the crack detectors according to the first embodiment. 図3は、図2のA−A’線に沿った断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A′ of FIG. 図4は、クラック検出回路とクラック検出ビアの接続の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the connection between the crack detection circuit and the crack detection via. 図5は、図4の断面図において、発生しうるクラックの一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a crack that can occur in the cross-sectional view of FIG. 図6は、図4のレジスタの回路の構成の一例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of the register shown in FIG. 図7は、実施の形態2に係わるビア密度の異なる領域の一例を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing an example of regions having different via densities according to the second embodiment. 図8は、図7のB−B’線に沿った断面図である。FIG. 8 is a sectional view taken along line B-B′ of FIG. 7. 図9は、図8の断面図において、発生しうるクラックの一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of cracks that can occur in the cross-sectional view of FIG. 図10は、クラックの発生の頻度の高い領域に配置される、一実施の形態に係わるクラック検出部の配置の一例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of the arrangement of the crack detection unit according to the embodiment, which is arranged in a region where cracks frequently occur. 図11は、実施の形態3に係わる半導体装置における樹脂の温度による外形の変化を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a change in outer shape due to the temperature of the resin in the semiconductor device according to the third embodiment. 図12は、実施の形態3に係わる半導体チップにおけるクラック検出部の配置の一例を示す平面図である。FIG. 12 is a plan view showing an example of the arrangement of crack detectors in the semiconductor chip according to the third embodiment. 図13は、実施の形態3の変形例に係わる2つの半導体チップにおけるクラック検出部の配置の一例を示す平面図である。FIG. 13 is a plan view showing an example of the arrangement of crack detection units in two semiconductor chips according to the modification of the third embodiment. 図14は、実施の形態4に係わるクラック検出電極の配置と、クラック検出電極とクラック検出回路の接続の一例を示す断面図である。FIG. 14 is a sectional view showing an example of the arrangement of the crack detection electrodes and the connection between the crack detection electrodes and the crack detection circuit according to the fourth embodiment. 図15は、図14のクラック検出回路の一例を示す回路図である。FIG. 15 is a circuit diagram showing an example of the crack detection circuit of FIG. 図16A〜図16Cは、ボンディングワイヤと電極パッドの接合領域が正常に形成された場合のワイヤ・ボンディングのフローを示す図である。16A to 16C are diagrams showing a flow of wire bonding when the bonding region between the bonding wire and the electrode pad is normally formed. 図17A〜図17Cは、ボンディングワイヤと電極パッドの接合領域が正常に形成されていない場合のワイヤ・ボンディングのフローを示す図である。17A to 17C are diagrams showing a flow of wire bonding when the bonding region between the bonding wire and the electrode pad is not normally formed. 図18は、正常に形成された電極パッドとボンディングワイヤの接合領域を示す平面図である。FIG. 18 is a plan view showing a joint region between a normally formed electrode pad and a bonding wire. 図19は、正常に形成されていない電極パッドとボンディングワイヤの接合領域を示す平面図である。FIG. 19 is a plan view showing a bonding area between an electrode pad and a bonding wire that is not normally formed. 図20は、樹脂が高温から低温に変化する際に、樹脂からボンディングワイヤに対して加えられる力を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing a force applied from the resin to the bonding wire when the resin changes from a high temperature to a low temperature. 図21は、ボンディングワイヤと電極パッドの接合領域が正常に形成された場合に、ボンディングワイヤに加えられる力により、電極パッドの下方の領域に発生する力を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing a force generated in a region below the electrode pad by a force applied to the bonding wire when the bonding region between the bonding wire and the electrode pad is normally formed. 図22は、ボンディングワイヤと電極パッドの接合領域が正常に形成されていない場合に、ボンディングワイヤに加えられる力により、電極パッドの下方の領域に発生する力を示す図である。FIG. 22 is a diagram showing a force generated in a region below the electrode pad by a force applied to the bonding wire when the bonding region between the bonding wire and the electrode pad is not normally formed.

以下、実施の形態に係わる半導体装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、明細書および図面において、同一の構成要件または対応する構成要件には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、実施の形態と各変形例との少なくとも一部は、互いに任意に組み合わされてもよい。 Hereinafter, semiconductor devices according to the embodiments will be described in detail with reference to the drawings. For clarity of explanation, the following description and drawings are appropriately omitted and simplified. In addition, in the specification and the drawings, the same or corresponding components are designated by the same reference numerals, and duplicated description will be omitted. Further, at least a part of the embodiment and each modification may be arbitrarily combined with each other.

(発明者による事前検討)
実施の形態1に係わる半導体装置の詳細について説明する前に、後述する実施の形態を想到するに至った経緯を説明する。
(Preliminary examination by the inventor)
Before describing the details of the semiconductor device according to the first embodiment, the background of arriving at the later-described embodiment will be described.

これまで、電極パッドの下のクラックの発生のメカニズムは、ワイヤ・ボンディングにおいて、ボンディングワイヤの先端に形成されたボールが電極パッドに圧着される際に、このボールに上部から押し付ける方向の力が加えられることで、電極パッドの下方に設けられている絶縁層が押しつぶされ、クラックが発生すると考えられていた。 Up to now, the mechanism of crack formation under the electrode pad has been that in wire bonding, when the ball formed at the tip of the bonding wire is pressed onto the electrode pad, a force is applied to the ball from above to apply it. As a result, it was thought that the insulating layer provided below the electrode pad was crushed and a crack was generated.

今回、電極パッドの下のクラックについて発明者が検討し、新たなメカニズムに基づくクラックの発生があることが分かった。この発明者が新たに解明した電極パッドの下のクラックの発生のメカニズムについて説明する。 This time, the inventor examined cracks under the electrode pad and found that cracks were generated based on a new mechanism. The mechanism of the occurrence of cracks under the electrode pad, which the present inventor newly clarified, will be described.

なお、クラックは、絶縁層に用いる層間絶縁膜の裂け目、ひび割れのことであり、クラックが発生している状態とは、絶縁層に用いる層間絶縁膜が均一な状態でなく、層間絶縁膜内にすき間が発生しているような状態である。 Note that a crack is a crack or a crack in an interlayer insulating film used for an insulating layer, and a state where a crack is generated means that the interlayer insulating film used for the insulating layer is not in a uniform state and It seems that there is a gap.

(構想段階におけるクラックの発生のメカニズム解析結果)
図16A〜図16Cは、ボンディングワイヤBWと電極パッドEPの接合領域が正常に形成された場合のワイヤ・ボンディングのフローを示す図である。これらの図は、ワイヤ・ボンディングの方法の一つであるボールボンディングの一例であり、電極パッドEPとボンディングワイヤBWが接続されるまでの様態を示している。
(Results of mechanism analysis of crack generation at the concept stage)
16A to 16C are diagrams showing a flow of wire bonding when the bonding region between the bonding wire BW and the electrode pad EP is normally formed. These drawings are an example of ball bonding, which is one of the wire bonding methods, and show a state until the electrode pad EP and the bonding wire BW are connected.

まず、図16Aに示されるように、図示しないキャピラリーに通され支持されたボンディングワイヤBWの先端に放電してボンディングワイヤBWの先端を溶融させることでボンディングワイヤBWの先端にボールが形成される。次に、図16Bで、形成されたボールが電極パッドEPに圧着されるように、形成されたボールに当該キャピラリーから荷重がかけられることで、形成されたボールと電極パッドEPの接触面が一部合金化される。次に図16Cで、ボンディングワイヤBWに当該キャピラリーを介して超音波の振動が印加されることで、電極パッドEPと形成されたボールの合金化が進み、接合領域JRAが形成される。 First, as shown in FIG. 16A, a ball is formed at the tip of the bonding wire BW by discharging the tip of the bonding wire BW which is passed through and supported by a capillary (not shown) to melt the tip of the bonding wire BW. Next, in FIG. 16B, a load is applied from the capillary to the formed ball so that the formed ball is pressure-bonded to the electrode pad EP, so that the contact surface between the formed ball and the electrode pad EP becomes uniform. Part is alloyed. Next, in FIG. 16C, ultrasonic vibration is applied to the bonding wire BW through the capillary, whereby alloying of the ball formed on the electrode pad EP and the bonding region JRA is formed.

図17A〜図17Cは、ボンディングワイヤと電極パッドEPの接合領域が正常に形成されていない場合のワイヤ・ボンディングのフローを示す図である。 17A to 17C are diagrams showing a flow of wire bonding when the bonding region between the bonding wire and the electrode pad EP is not normally formed.

図17Aでは、図16Aと同様に、図示しないキャピラリーに通され支持されたボンディングワイヤBWの先端に放電してボンディングワイヤBWの先端を溶融させることでボンディングワイヤBWの先端にボールが形成される。図17Bでは、図16Bと同様に、形成されたボールが電極パッドEPに圧着されるように、形成されたボールに当該キャピラリーから荷重がかけられることで、形成されたボールと電極パッドEPの接触面が一部合金化される。しかし、図16Bとは異なり、図17Bでは、形成されたボールが電極パッドEPに圧着される際に、電極パッドEPとボンディングワイヤBWの接合面が凹形状になっている。次に図17Cで、ボンディングワイヤBWに当該キャピラリーを介して超音波の振動が印加されることで、超音波の振動により電極パッドEPと形成されたボールの合金化が進み、接合領域JRBが形成される。 In FIG. 17A, similarly to FIG. 16A, a ball is formed at the tip of the bonding wire BW by discharging the tip of the bonding wire BW that is passed through and supported by a capillary (not shown) to melt the tip of the bonding wire BW. In FIG. 17B, similarly to FIG. 16B, a load is applied from the capillary to the formed ball so that the formed ball is pressed onto the electrode pad EP, so that the formed ball and the electrode pad EP come into contact with each other. The surface is partially alloyed. However, unlike FIG. 16B, in FIG. 17B, when the formed ball is pressure-bonded to the electrode pad EP, the bonding surface between the electrode pad EP and the bonding wire BW has a concave shape. Next, in FIG. 17C, ultrasonic vibration is applied to the bonding wire BW through the capillary, and the ultrasonic vibration vibrates the electrode pad EP and alloys the balls formed to form the bonding region JRB. To be done.

この接合領域JRBは、ワイヤ・ボンディングが正常に行われて合金化された接合領域JRAに比べて、平面視で接合領域は狭く、小さくなっている。 The joint region JRB is narrower and smaller in plan view than the joint region JRA which is normally alloyed by wire bonding.

なお、電極パッドEPが凹形状となる原因としては、ボンディングワイヤBWの先端に形成されたボールの硬度が高いこと、また、ボンディングワイヤBWが電極パッドEPに圧着される際に、ボンディングワイヤBWに加えられる荷重が大きいことが考えられる。 The cause of the concave shape of the electrode pad EP is that the hardness of the ball formed at the tip of the bonding wire BW is high, and that the bonding wire BW is attached to the bonding wire BW when the bonding wire BW is pressure-bonded to the electrode pad EP. It is considered that the applied load is large.

図18は、正常に形成された電極パッドEPとボンディングワイヤBWの接合領域JRAを示す平面図である。図16Cの接合領域JRAの平面図である。 FIG. 18 is a plan view showing a joint region JRA between the electrode pad EP and the bonding wire BW which are normally formed. FIG. 17C is a plan view of the junction area JRA of FIG. 16C.

図18に示されるように、ワイヤ・ボンディングが正常に行われた場合は、電極パッドEPとボンディングワイヤBWが合金化された接合領域JRAは平面視で略円形状になる。 As shown in FIG. 18, when the wire bonding is normally performed, the bonding area JRA in which the electrode pad EP and the bonding wire BW are alloyed has a substantially circular shape in a plan view.

図19は、正常に形成されていない電極パッドEPとボンディングワイヤの接合領域JRBを示す平面図である。図17Cの接合領域JRBの平面図である。 FIG. 19 is a plan view showing a bonding region JRB between the electrode pad EP and the bonding wire which are not normally formed. FIG. 17D is a plan view of the junction area JRB of FIG. 17C.

図19に示されるように、ワイヤ・ボンディングが正常に行われない場合は、合金化された接合領域JRBは平面視で略楕円形状になる。 As shown in FIG. 19, when wire bonding is not normally performed, the alloyed joint region JRB has a substantially elliptical shape in plan view.

図19の接合領域JRBの略楕円形状の長軸の長さは、図18の略円形状の接合領域JRAの直径と略等しいが、図19の接合領域JRBの略楕円形状の短軸の長さは、図18の接合領域JRAの略円形状の直径よりも短い。ここで、当該楕円形状の長軸の方向は、図17Cの工程の際に、ボンディングワイヤBWに印加された超音波の振動方向に沿う方向である。 The length of the substantially elliptical long axis of the joining region JRB of FIG. 19 is approximately equal to the diameter of the substantially circular joining region JRA of FIG. 18, but the length of the substantially elliptical minor axis of the joining region JRB of FIG. The length is shorter than the diameter of the substantially circular shape of the joining area JRA in FIG. Here, the direction of the major axis of the elliptical shape is the direction along the vibration direction of the ultrasonic wave applied to the bonding wire BW in the step of FIG. 17C.

半導体装置の製造では、このワイヤ・ボンディングのフロー後に、パッケージ基板PSに搭載された半導体チップSCと、ボンディングワイヤBWを覆うように、高温で樹脂100が形成され、室温まで樹脂100の温度を下げて樹脂100を硬化させる。 In the manufacture of a semiconductor device, after this wire bonding flow, the resin 100 is formed at a high temperature so as to cover the semiconductor chip SC mounted on the package substrate PS and the bonding wire BW, and the temperature of the resin 100 is lowered to room temperature. To cure the resin 100.

図20は、樹脂100が高温から低温に変化する際に、樹脂100からボンディングワイヤに加えられる力FB1を示す図である。パッケージ基板PSに半導体チップSCが実装され、半導体チップSCとボンディングワイヤBWを覆うように樹脂100が形成されている。樹脂100の温度が高温から低温に温度変化する際に、樹脂100は温度が低下すると収縮するために、図に示される矢印の方向に力が発生し、ボンディングワイヤBWに加えられる。この力がボンディングワイヤBWを介して、図18、図19に示されている接合領域JRA及び接合領域JRBに加えられることになる。 FIG. 20 is a diagram showing a force FB1 applied from the resin 100 to the bonding wire when the resin 100 changes from high temperature to low temperature. The semiconductor chip SC is mounted on the package substrate PS, and the resin 100 is formed so as to cover the semiconductor chip SC and the bonding wires BW. When the temperature of the resin 100 changes from a high temperature to a low temperature, the resin 100 contracts when the temperature decreases, so that a force is generated in the direction of the arrow shown in the figure and applied to the bonding wire BW. This force is applied to the bonding area JRA and the bonding area JRB shown in FIGS. 18 and 19 via the bonding wire BW.

図21は、ボンディングワイヤBWと電極パッドEPの接合領域が正常に形成された場合に、ボンディングワイヤBWに加えられる力により、電極パッドEPの下方の領域に発生する力を示す図である。ボンディングワイヤBWに加えられる力FB1は、点Qを支点としたてこの原理により、電極パッドEPとボンディングワイヤBWを引き剥がす方向の引張応力FB21を発生させる。引張応力FB21は、電極パッドEPとボンディングワイヤBWを引き剥がす方向の力を模式的に表している。この引張応力FB21は、接合領域JRAを介して、絶縁層の主面と垂直な方向に沿うような向きに、電極パッドEPの下方の領域に配置される絶縁層に加わることになる。 FIG. 21 is a diagram showing a force generated in a region below the electrode pad EP by a force applied to the bonding wire BW when the bonding region between the bonding wire BW and the electrode pad EP is normally formed. The force FB1 applied to the bonding wire BW generates a tensile stress FB21 in the direction of separating the electrode pad EP and the bonding wire BW by the principle of leverage with the point Q as a fulcrum. The tensile stress FB21 schematically represents the force in the direction of peeling off the electrode pad EP and the bonding wire BW. This tensile stress FB21 is applied to the insulating layer arranged in the region below the electrode pad EP in a direction along the direction perpendicular to the main surface of the insulating layer via the bonding region JRA.

図22は、ボンディングワイヤBWと電極パッドEPの接合領域が正常に形成されていない場合に、ボンディングワイヤBWに加えられる力により、電極パッドEPの下方の領域に発生する力を示す図である。ボンディングワイヤBWに加えられる力FB1は、点Qを支点としたてこの原理により、電極パッドEPとボンディングワイヤBWを引き剥がす方向の引張応力FB22を発生させる。引張応力FB22は、電極パッドEPとボンディングワイヤBWを引き剥がす方向の力を模式的に表している。この引張応力FB22は、接合領域JRBを介して、絶縁層の主面と垂直な方向に沿うような向きに、電極パッドEPの下方の領域に配置される絶縁層に加わることになる。 FIG. 22 is a diagram showing a force generated in a region below the electrode pad EP by a force applied to the bonding wire BW when the bonding region between the bonding wire BW and the electrode pad EP is not normally formed. The force FB1 applied to the bonding wire BW generates a tensile stress FB22 in the direction of peeling the electrode pad EP and the bonding wire BW by the principle of leverage using the point Q as a fulcrum. The tensile stress FB22 schematically represents the force in the direction of peeling off the electrode pad EP and the bonding wire BW. The tensile stress FB22 is applied to the insulating layer arranged in the region below the electrode pad EP in a direction along the direction perpendicular to the main surface of the insulating layer via the joint region JRB.

以上のように、樹脂100の収縮に伴い発生する力は、絶縁層の上部主面が下部主面に対して引っ張られる方向の力として、絶縁層に加えられる。その際、絶縁層に加えられる単位面積当たりの力は、ボンディングワイヤBWと電極パッドEPの接合領域が正常に形成されていない場合の方が、接合領域が小さいため大きい。 As described above, the force generated as the resin 100 shrinks is applied to the insulating layer as a force in the direction in which the upper main surface of the insulating layer is pulled with respect to the lower main surface. At that time, the force per unit area applied to the insulating layer is larger when the bonding area between the bonding wire BW and the electrode pad EP is not formed normally because the bonding area is smaller.

つまり、ボンディングワイヤBWと電極パッドEPの接合領域が正常に形成されていない場合に、接合領域JRBの下方の領域の絶縁層に集中的に大きな力が加わる。この接合領域JRBの下方の領域の絶縁層が、クラックの発生の頻度が高いことになる。また、絶縁層内に発生するクラックは、絶縁層の上部主面が下部主面に対して引っ張られる方向に働く力により発生するため、クラックの断面は、絶縁層主面と垂直な方向に沿うような向きよりも、絶縁層の主面に沿う方向が長くなる。 That is, when the bonding area between the bonding wire BW and the electrode pad EP is not normally formed, a large force is intensively applied to the insulating layer in the area below the bonding area JRB. The insulating layer in the region below the junction region JRB has a high frequency of occurrence of cracks. Further, since cracks generated in the insulating layer are generated by a force acting in a direction in which the upper main surface of the insulating layer is pulled with respect to the lower main surface, the cross section of the crack is along a direction perpendicular to the main surface of the insulating layer. The direction along the main surface of the insulating layer becomes longer than such a direction.

なお、上述の発明者が推定したクラックの発生のメカニズムにおいて発生する力は、樹脂100の温度変化に関係しており、比較的長い時間をかけて加えられるものである。対して、ワイヤ・ボンディングの際に加えられる荷重により生じる力は、ワイヤ・ボンディング時の短い時間に一時的に加えられるものである。つまり、ワイヤ・ボンディング時の荷重により生じる力よりも、発明者が解明したクラックの発生のメカニズムで発生する力は、時間をかけて加えられるものである。 The force generated in the mechanism of crack generation estimated by the inventor is related to the temperature change of the resin 100 and is applied over a relatively long time. On the other hand, the force generated by the load applied during wire bonding is temporarily applied during a short time during wire bonding. In other words, the force generated by the crack generation mechanism that the inventor has clarified is applied over time rather than the force generated by the load during wire bonding.

また、発明者が解明したクラックの発生のメカニズムでは、樹脂100内部で発生する力は、樹脂100の温度変化に関係しているため、半導体装置が製品として出荷された後の回路動作にも影響を受ける。回路動作に応じて樹脂100の温度は繰り返し変動するため、出荷後も継続的に繰り返し力が加えられることになる。つまり、絶縁層に加えられる力は、樹脂100が形成される際の高温から、硬化させるために温度を低下させる時だけに働く訳ではない。この点もワイヤ・ボンディング時に一時的に加えられる荷重により生じる力とは異なる。 In addition, in the mechanism of crack generation that the inventor has clarified, since the force generated inside the resin 100 is related to the temperature change of the resin 100, the circuit operation after the semiconductor device is shipped as a product is also affected. To receive. Since the temperature of the resin 100 repeatedly fluctuates according to the circuit operation, repetitive force is continuously applied even after shipping. That is, the force applied to the insulating layer does not work only when the temperature is lowered for hardening from the high temperature when the resin 100 is formed. This point is also different from the force generated by the load temporarily applied during wire bonding.

また、絶縁層の上部主面が下部主面に対して引っ張られる方向に働く力に対しては、絶縁層にビアが配置されることで当該絶縁層の機械強度は高まること、絶縁層において、絶縁層内に配置されるビアの数が少ない領域ほど、クラックの発生頻度は高いことも、発明者による事前検討により確認された。 Further, with respect to the force acting in the direction in which the upper main surface of the insulating layer is pulled with respect to the lower main surface, the mechanical strength of the insulating layer is increased by arranging the via in the insulating layer. It was also confirmed by the inventor's preliminary study that the frequency of cracks is higher in the region where the number of vias arranged in the insulating layer is smaller.

以上の発明者が推定したクラックの発生のメカニズムは、ボールボンディングの例で説明したが、ボールボンディングとは異なるウェッジボンディングにおいても、同様のメカニズムでクラックが発生する。ウェッジボンディングを行うフローにおいてボンディングワイヤBWと電極パッドEPの接合領域が正常に形成されていない場合、電極パッドEPとボンディングワイヤBWの接触面が凹み、更にボンディングワイヤBWに超音波の振動が加えられ、ボンディングワイヤBWと電極パッドEPの合金化が進む。その結果形成された接合領域JRBは、正常に形成された接合領域JRAと比べて平面視での面積は小さくなっている。この小さくなっている接合領域JRBに、樹脂100の温度変化に伴い発生する力がボンディングワイヤBWから集中的に加えられ、その力が当該接合領域JRBを介して絶縁層に加えられるため、絶縁層のクラックの発生の頻度が高くなる。 The crack generation mechanism estimated by the inventor has been described with reference to the example of ball bonding. However, even in wedge bonding different from ball bonding, the same mechanism causes cracks. When the bonding area between the bonding wire BW and the electrode pad EP is not normally formed in the flow for performing wedge bonding, the contact surface between the electrode pad EP and the bonding wire BW is recessed, and ultrasonic vibration is applied to the bonding wire BW. The alloying of the bonding wire BW and the electrode pad EP progresses. The joint region JRB formed as a result has a smaller area in plan view than the joint region JRA formed normally. The force generated by the temperature change of the resin 100 is intensively applied to the reduced joint region JRB from the bonding wire BW, and the force is applied to the insulating layer through the joint region JRB. The frequency of occurrence of cracks increases.

そこで、発明者は、以上の発明者による事前検討により解明したクラックの発生のメカニズムに基づく、適切なクラック検出方法があるのではないかと考え、以下の実施形態を想到するに至った。 Therefore, the inventor has thought that there may be an appropriate crack detection method based on the mechanism of crack generation clarified by the above-mentioned inventor's preliminary examination, and has arrived at the following embodiments.

以下、図面を参照しつつ、上記課題を解決するための手段を適用した実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment to which means for solving the above problems is applied will be described in detail with reference to the drawings.

[実施の形態1]
図1は、実施の形態1に係る半導体装置が備えるクラック検出装置CDDの一例を示すブロック図である。図2は、実施の形態1に係わる半導体装置が備える半導体チップSCにおいて、クラック検出部CDUの配置の一例を示す平面図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a crack detection device CDD included in the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 2 is a plan view showing an example of the arrangement of the crack detection unit CDU in the semiconductor chip SC included in the semiconductor device according to the first embodiment.

図1および図2において、クラック検出装置CDDは、クラック検出回路CDCAと、クラック検出部CDUと、信号判定回路SDCを含む。クラック検出部CDUは、異なる配線層の配線が接続されるために絶縁層に配置されるクラック検出ビアCDVと、異なるクラック検出ビアCDV間の接続を行い、配線層に形成されるクラック検出配線CDWを含む。 1 and 2, the crack detection device CDD includes a crack detection circuit CDCA, a crack detection unit CDU, and a signal determination circuit SDC. The crack detection unit CDU connects the crack detection vias CDV arranged in the insulating layer because the wirings of different wiring layers are connected to each other and the crack detection vias CDV different from each other, and the crack detection wiring CDW formed in the wiring layer. including.

クラック検出部CDUのインピーダンスがクラック検出回路CDCAにより測定され、その結果に基づいて、絶縁層内のクラックの発生の有無を、信号判定回路SDCで検出する。 The impedance of the crack detection unit CDU is measured by the crack detection circuit CDCA, and based on the result, the presence or absence of a crack in the insulating layer is detected by the signal determination circuit SDC.

図2において、破線で示される楕円形状の接合領域JRBは、クラックの発生の頻度が高い領域であり、ワイヤ・ボンディングの際にボンディングワイヤBWと電極パッドEPの接合領域が正常に形成されない場合に形成される。楕円形状の接合領域JRBの長軸の方向は、ワイヤ・ボンディングの際にボンディングワイヤBWに印加される超音波の振動方向に沿う方向であり、図示しないボンディングワイヤBWの延在する方向と平面視で垂直な方向に沿う、第1方向である。図示していないが、図2の電極パッドEP上には、図16Cまたは図17Cに示すようにボンディングワイヤBWが接続されており、ボンディングワイヤBWは、接合領域JRBから第1方向に直交する方向に延在している。 In FIG. 2, an elliptical joint region JRB indicated by a broken line is a region where cracks frequently occur, and when the joint region between the bonding wire BW and the electrode pad EP is not normally formed during wire bonding. It is formed. The major axis direction of the elliptical bonding region JRB is the direction along the vibration direction of the ultrasonic wave applied to the bonding wire BW during wire bonding, and is a plan view with the extending direction of the bonding wire BW (not shown). Is the first direction along the vertical direction. Although not shown, a bonding wire BW is connected on the electrode pad EP of FIG. 2 as shown in FIG. 16C or 17C, and the bonding wire BW extends in a direction orthogonal to the first direction from the bonding region JRB. Has been extended to.

発明者が解明したクラックの発生のメカニズムによると、接合領域JRBにボンディングワイヤBWから樹脂100の温度の変化に伴い発生する力が加えられることになる。このボンディングワイヤBWから加えられる力が、接合領域JRBを介して絶縁層に加えられ、絶縁層内のクラックの発生を招く。そのため、クラック検出ビアCDVを含むクラック検出部CDUは、平面視で、図2における破線の領域と重なる位置に配置される。 According to the mechanism of generation of cracks clarified by the inventor, a force generated by a change in the temperature of the resin 100 is applied from the bonding wire BW to the joint region JRB. The force applied from the bonding wire BW is applied to the insulating layer via the joint region JRB, which causes cracks in the insulating layer. Therefore, the crack detection unit CDU including the crack detection via CDV is arranged at a position overlapping the area of the broken line in FIG. 2 in plan view.

つまり、クラック検出ビアCDVは、電極パッドEPとボンディングワイヤBWが接続される領域と平面視で重なる位置に配置される。 That is, the crack detection via CDV is arranged at a position overlapping with a region where the electrode pad EP and the bonding wire BW are connected in a plan view.

図2では、クラック検出ビアCDVは、平面視で接合領域JRB内の2カ所に配置されているが、クラック検出ビアCDVは、平面視で接合領域JRB内の1カ所、若しくは3カ所以上に配置されても良い。 In FIG. 2, the crack detection vias CDV are arranged at two places in the joint region JRB in a plan view, but the crack detection vias CDV are arranged at one place or three or more places in the joint region JRB in a plan view. May be done.

平面視において、接合領域JRB内の複数カ所にクラック検出ビアCDVが配置される場合は、クラック検出ビアCDVは平面視で直線上に配置され、配置される方向は、ボンディングワイヤBWの延在方向と平面視で垂直な方向に沿う、第1方向である。なお、全てのクラック検出ビアCDVが、平面視で接合領域JRBと重なる位置に配置されてもよく、平面視で接合領域JRBと重なる位置に一部のクラック検出ビアCDVが配置されてもよい。クラック検出ビアCDVの占有する領域を減らすには、平面視で接合領域JRBと重なる位置に、全てのクラック検出ビアCDVが配置されるのが好ましい。 When the crack detection vias CDV are arranged at a plurality of places in the joint region JRB in a plan view, the crack detection vias CDV are arranged in a straight line in a plan view, and the arrangement direction is the extending direction of the bonding wire BW. And the first direction along the direction perpendicular to the plan view. It should be noted that all the crack detection vias CDV may be arranged at a position overlapping the joint region JRB in a plan view, or some crack detecting vias CDV may be arranged at a position overlapping the joint region JRB in a plan view. In order to reduce the area occupied by the crack detection vias CDV, it is preferable that all the crack detection vias CDV are arranged at positions overlapping the junction area JRB in plan view.

なお、ワイヤ・ボンディングの仕様の中で、ボンディングワイヤBWと電極パッドEPの接合強度は、ボンディングワイヤBWに上向きの力を加えてボンディングワイヤBWと電極パッドEPの接合強度等を測定するワイヤープル試験に耐えうるように規定されている。つまり、ボンディングワイヤBWと電極パッドEPの接合領域の面積が多少小さくなっても、この接合領域は一定の接合強度が保たれるように、ワイヤ・ボンディングの仕様で決められている。 In the wire bonding specification, the bonding strength between the bonding wire BW and the electrode pad EP is a wire pull test for measuring the bonding strength between the bonding wire BW and the electrode pad EP by applying an upward force to the bonding wire BW. Is specified to withstand. That is, even if the area of the bonding region between the bonding wire BW and the electrode pad EP becomes slightly smaller, the bonding region is determined by the wire bonding specifications so that a constant bonding strength is maintained.

接合領域JRBの短軸の長さが、例えば、ボールボンディング部の直径DISの長さの略1/2という状態は、一定の接合強度は保たれている。この状態で発明者が解明したクラックの発生のメカニズムに基づき、接合領域JRBにボンディングワイヤBWから力が加えられるため、絶縁層に加えられる単位面積当たりの力は大きい。ここで、ボールボンディング部の直径DISは、図16C、図17CにおけるDISであり、接合領域JRBの長軸の長さ、接合領域JRAの直径と略等しい。 When the length of the minor axis of the joining region JRB is, for example, about ½ of the length of the diameter DIS of the ball bonding portion, a certain joining strength is maintained. In this state, a force is applied from the bonding wire BW to the junction region JRB based on the mechanism of crack generation which the inventor has clarified. Therefore, the force per unit area applied to the insulating layer is large. Here, the diameter DIS of the ball bonding portion is the DIS in FIGS. 16C and 17C, and is substantially equal to the length of the major axis of the joining region JRB and the diameter of the joining region JRA.

一方、接合領域JRBの短軸の長さが、例えば、ボールボンディング部の直径DISの長さの略1/4という状態は、接合強度は低下しているが、発明者が解明したクラックの発生のメカニズムに基づき、接合領域JRBにボンディングワイヤBWから力が加えられるため、絶縁層に加えられる単位面積当たりの力は大きい。 On the other hand, when the length of the minor axis of the joining region JRB is, for example, about 1/4 of the length of the diameter DIS of the ball bonding portion, the joining strength is lowered, but cracks revealed by the inventor occur. Based on the mechanism (1), a force is applied to the junction region JRB from the bonding wire BW, so that the force per unit area applied to the insulating layer is large.

したがって、接合領域JRBの短軸の長さが、ボールボンディング部の直径DISの長さの略1/4から略1/2の範囲の時に、絶縁層に加えられる単位面積当たりの力は大きく、クラックの発生の頻度が高い。 Therefore, when the length of the minor axis of the joint region JRB is in the range of about 1/4 to about 1/2 of the length of the diameter DIS of the ball bonding portion, the force per unit area applied to the insulating layer is large, The frequency of cracks is high.

以上より、発明者が解明したクラックの発生のメカニズムでは、接合領域JRBの短軸の長さがボールボンディング部の直径DISの略1/4から略1/2の範囲に、クラック検出部CDUを設けるのが好ましい。この範囲にクラック検出部CDUを配置することで、クラックの発生を検出する確率を高くすることができる。 From the above, according to the mechanism of crack generation that the inventor has clarified, the crack detection unit CDU is provided in a range in which the length of the minor axis of the joining region JRB is approximately ¼ to approximately ½ of the diameter DIS of the ball bonding portion. It is preferably provided. By disposing the crack detection unit CDU in this range, the probability of detecting the occurrence of cracks can be increased.

なお、上述において、接合領域JRBの短軸の長さが、ボールボンディング部の直径DISの略1/4から略1/2の範囲となる領域にクラック検出部CDUを設けるのが好ましいとしたが、必ずしもこの領域に限定される訳ではない。 In the above description, it is preferable to provide the crack detecting unit CDU in a region where the length of the minor axis of the joining region JRB is in the range of about ¼ to ½ of the diameter DIS of the ball bonding portion. , But is not necessarily limited to this area.

例えば、ボンディングワイヤBWと電極パッドEPの接合強度が、一般的なワイヤ・ボンディングの仕様よりも強い場合は、接合領域JRBの短軸の長さが、ボールボンディング部の直径DISの略1/4より短い状態であっても、発明者が解明したクラックの発生のメカニズムに従い、クラックは発生しうる。したがって、この場合では、接合領域JRBの短軸の長さが、ボールボンディング部の直径DISの略1/4より短い値から、ボールボンディング部の直径DISの略1/2の範囲となる領域に、クラック検出部CDUを設けることとしてもよい。 For example, when the bonding strength between the bonding wire BW and the electrode pad EP is stronger than the general wire bonding specifications, the length of the minor axis of the bonding region JRB is approximately 1/4 of the diameter DIS of the ball bonding portion. Even in a shorter state, cracks may occur according to the mechanism of crack generation elucidated by the inventor. Therefore, in this case, the length of the minor axis of the joining region JRB is in a range from a value shorter than approximately 1/4 of the diameter DIS of the ball bonding portion to approximately 1/2 of the diameter DIS of the ball bonding portion. The crack detection unit CDU may be provided.

図3は、図2におけるA−A’線に沿った断面を示す図である。半導体基板SS上に第1絶縁層10と第2絶縁層11と第3絶縁層12と第4絶縁層13と第5絶縁層14と第6絶縁層15の6層の絶縁層が設けられ、第6絶縁層15を除く各絶縁層の上に第1配線層20と第2配線層21と第3配線層22と第4配線層23と第5配線層24の5層の配線層が設けられている。 FIG. 3 is a diagram showing a cross section taken along line A-A′ in FIG. 2. Six insulating layers of a first insulating layer 10, a second insulating layer 11, a third insulating layer 12, a fourth insulating layer 13, a fifth insulating layer 14 and a sixth insulating layer 15 are provided on the semiconductor substrate SS, On each insulating layer except the sixth insulating layer 15, five wiring layers of a first wiring layer 20, a second wiring layer 21, a third wiring layer 22, a fourth wiring layer 23 and a fifth wiring layer 24 are provided. Has been.

第1絶縁層10と第2絶縁層11と第3絶縁層12と第4絶縁12と第5絶縁層14は、機械強度は低いものの、配線間容量の低減のためにSiOよりも比誘電率の低い絶縁膜材料、いわゆるLow−k材料が使用され、例えば多孔質材料である。第6絶縁層15は、ワイヤ・ボンディング時の荷重による力が大きいため、機械強度の高い材料が使用され、例えば比誘電率がSiOより高い絶縁膜材料、いわゆるHigh−k材料である。 The first insulating layer 10, the second insulating layer 11, the third insulating layer 12, the fourth insulating 12 and the fifth insulating layer 14 have low mechanical strength, but have a relative dielectric constant higher than that of SiO 2 in order to reduce wiring capacitance. An insulating film material having a low rate, that is, a so-called Low-k material is used, and is, for example, a porous material. A material having high mechanical strength is used for the sixth insulating layer 15 because the force due to the load during wire bonding is large, and is, for example, an insulating film material having a relative dielectric constant higher than that of SiO 2 , a so-called High-k material.

ここで、絶縁層に発生するクラックの頻度は、機械強度の低い絶縁層が、機械強度の高い絶縁層よりも高い。したがって、クラック検出ビアCDVは、最上層のHigh−k材料を用いた絶縁層ではなく、最上層の絶縁層よりも下層に配置されるLow−k材料を用いた絶縁層に選択的に設けられている。このことで、クラックを少ないクラック検出ビアCDVで効率的に検出することが可能となる。 Here, the frequency of cracks generated in the insulating layer is higher in the insulating layer having low mechanical strength than in the insulating layer having high mechanical strength. Therefore, the crack detection via CDV is selectively provided not on the uppermost insulating layer using the High-k material but on the lower insulating layer using the Low-k material disposed below the uppermost insulating layer. ing. As a result, it becomes possible to efficiently detect cracks with a few crack detection vias CDV.

クラック検出ビアCDVは、機械強度の低い材料で形成された絶縁層に配置されている。クラック検出ビアCDVは、例えば長さが約0.03um以上から約0.1um以下、直径が約0.05um以上から約0.1um以下である。クラック検出ビアCDVの材料は、例えばCuである。 The crack detection via CDV is arranged in an insulating layer formed of a material having low mechanical strength. The crack detection via CDV has, for example, a length of about 0.03 μm or more to about 0.1 μm or less and a diameter of about 0.05 μm or more to about 0.1 μm or less. The material of the crack detection via CDV is, for example, Cu.

クラック検出ビアCDVは、第1から第8のクラック検出ビアを備え、クラック検出配線CDWは、第1から第9のクラック検出配線を備えている。 The crack detection via CDV includes first to eighth crack detection vias, and the crack detection wiring CDW includes first to ninth crack detection wirings.

そして、図3に示すように、クラック検出部CDUは、
第1配線層20に形成された第1のクラック検出配線30と、
第2絶縁層11に形成された第1のクラック検出ビア40と、
第2配線層21に形成された第2のクラック検出配線31と、
第3絶縁層12に形成された第2のクラック検出ビア41と、
第3配線層22に形成された第3のクラック検出配線32と、
第4絶縁層13に形成された第3のクラック検出ビア42と、
第4配線層23に形成された第4のクラック検出配線33と、
第5絶縁層14に形成された第4のクラック検出ビア43と、
第5配線層24に形成された第5のクラック検出配線34と、
第5絶縁層14に形成された第5のクラック検出ビア44と、
第4配線層23に形成された第6のクラック検出配線35と、
第4絶縁層13に形成された第6のクラック検出ビア45と、
第3配線層22に形成された第7のクラック検出配線36と、
第3絶縁層12に形成された第7のクラック検出ビア46と、
第2配線層21に形成された第8のクラック検出配線37と、
第2絶縁層11に形成された第8のクラック検出ビア47と、
第1配線層20に形成された第9のクラック検出配線38と、
が、順次直列に接続された構成となっており、第1配線層20に形成された第1のクラック検出配線30と、第1配線層20に形成された第9のクラック検出配線38が、図示しないクラック検出回路CDCAに接続されている。
Then, as shown in FIG. 3, the crack detection unit CDU is
A first crack detection wiring 30 formed on the first wiring layer 20;
A first crack detection via 40 formed in the second insulating layer 11,
A second crack detection wiring 31 formed on the second wiring layer 21;
A second crack detection via 41 formed in the third insulating layer 12;
A third crack detection wiring 32 formed on the third wiring layer 22,
A third crack detection via 42 formed in the fourth insulating layer 13,
A fourth crack detection wiring 33 formed on the fourth wiring layer 23,
A fourth crack detection via 43 formed in the fifth insulating layer 14,
A fifth crack detection wiring 34 formed on the fifth wiring layer 24;
A fifth crack detection via 44 formed in the fifth insulating layer 14,
A sixth crack detection wiring 35 formed in the fourth wiring layer 23,
A sixth crack detection via 45 formed in the fourth insulating layer 13,
A seventh crack detection wiring 36 formed on the third wiring layer 22,
A seventh crack detection via 46 formed in the third insulating layer 12,
An eighth crack detection wiring 37 formed on the second wiring layer 21,
An eighth crack detection via 47 formed in the second insulating layer 11,
A ninth crack detection wiring 38 formed in the first wiring layer 20,
Are sequentially connected in series, and the first crack detection wiring 30 formed in the first wiring layer 20 and the ninth crack detection wiring 38 formed in the first wiring layer 20 are It is connected to a crack detection circuit CDCA (not shown).

図4は、クラック検出回路CDCAとクラック検出ビアCDVの接続の一例を示す断面図である。クラック検出回路CDCAとして、レジスタが用いられた例であり、レジスタとクラック検出部CDUの接続を示す。クラック検出回路CDCAは、同図においてREG1と示されている第1レジスタ50と、同図においてREG2と示されている第2レジスタ51を備え、第1レジスタ50が第1のクラック検出配線30に接続され、第2レジスタ51が第9のクラック検出配線38に接続されている。第1レジスタ50から送信されたデータ信号DSが、クラック検出部CDUのインピーダンスに応じて変化された検出信号DETSとして、第2レジスタ51が受信する。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the connection between the crack detection circuit CDCA and the crack detection via CDV. This is an example in which a register is used as the crack detection circuit CDCA, and the connection between the register and the crack detection unit CDU is shown. The crack detection circuit CDCA includes a first register 50 shown as REG1 in the figure and a second register 51 shown as REG2 in the figure, and the first register 50 is connected to the first crack detection wiring 30. The second register 51 is connected to the ninth crack detection wiring 38. The data signal DS transmitted from the first register 50 is received by the second register 51 as the detection signal DETS changed according to the impedance of the crack detection unit CDU.

ここで、クラック検出ビアCDVが配置されている領域にクラックが発生すると、当該クラック検出ビアCDVの一部破損や、断線を招き、クラック検出部CDUのインピーダンスが高くなる。 Here, if a crack occurs in a region where the crack detection via CDV is arranged, the crack detection via CDV is partially damaged or broken, and the impedance of the crack detection unit CDU increases.

例えば、クラックによりクラック検出ビアCDVの断線が起こると、クラック検出部CDUのインピーダンスがローインピーダンスからハイインピーダンスに変化する。クラック検出回路CDCAは、このインピーダンスの変化を検出する。クラック検出回路CDCAは、図1に示す信号判定回路SDCと接続されており、信号判定回路SDCは、クラック検出回路CDCAにより検出されたインピーダンスの変化に基づいて、絶縁層のクラックの発生を検出する。 For example, when the crack detection via CDV is disconnected due to a crack, the impedance of the crack detection unit CDU changes from low impedance to high impedance. The crack detection circuit CDCA detects this change in impedance. The crack detection circuit CDCA is connected to the signal determination circuit SDC shown in FIG. 1, and the signal determination circuit SDC detects the occurrence of cracks in the insulating layer based on the change in impedance detected by the crack detection circuit CDCA. ..

図5は、図4の断面図において、絶縁層内に発生しうるクラックの一例を示す図である第3絶縁層12内の第2のクラック検出ビア41を横切るようなクラックが発生した場合を示している。 FIG. 5 is a diagram showing an example of a crack that may occur in the insulating layer in the cross-sectional view of FIG. 4. In the case where a crack that crosses the second crack detection via 41 in the third insulating layer 12 is generated, Shows.

クラックは、上述の発明者による事前検討で説明したように、絶縁層の主面に沿う方向に広がるような形状となっている。 The crack has a shape that spreads in the direction along the main surface of the insulating layer, as described in the preliminary study by the inventor.

クラックが発生していない場合は、第1レジスタ50から送信されたデータ信号DSは、クラック検出部CDUを介して、検出信号DETSとして第2レジスタ51が受信する。つまり、データ信号DSの状態の遷移に応じて、検出信号DETSの状態も遷移する。一方、クラックが発生すると、それによりクラック検出ビアCDV若しくはクラック検出配線CDWの断線を招く。クラック検出ビアCDV若しくはクラック検出配線CDWが断線すると、第1レジスタ50から送信されるデータ信号DSの状態が遷移しても、第2レジスタ51が受信する検出信号DETSは、ローレベル若しくはハイレベルに固着される。信号判定回路SDCは、この検出信号DETSが固着された状態を検知することで、絶縁層内のクラックの発生を検出する。 When no crack has occurred, the data signal DS transmitted from the first register 50 is received by the second register 51 as the detection signal DETS via the crack detection unit CDU. That is, the state of the detection signal DETS also changes in accordance with the state change of the data signal DS. On the other hand, when a crack is generated, the crack detection via CDV or the crack detection wiring CDW is broken. When the crack detection via CDV or the crack detection wiring CDW is disconnected, the detection signal DETS received by the second register 51 becomes low level or high level even if the state of the data signal DS transmitted from the first register 50 transits. It is fixed. The signal determination circuit SDC detects the occurrence of cracks in the insulating layer by detecting the state in which the detection signal DETS is fixed.

図6は図4、図5のレジスタの回路の構成の一例を示す回路図である。第1レジスタ50及び第2レジスタ51の回路の一例であるレジスタ回路52と、レジスタ回路52の動作のタイミングを規定するレジスタ用基準クロック信号を出力するレジスタ用基準クロック回路53の一例を示す。第1レジスタ50と第2レジスタ51は、それぞれレジスタ回路52と同じ回路構成となっている。 FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of the circuit configuration of the register shown in FIGS. A register circuit 52 that is an example of a circuit of the first register 50 and the second register 51, and an example of a register reference clock circuit 53 that outputs a register reference clock signal that defines the operation timing of the register circuit 52 are shown. The first register 50 and the second register 51 have the same circuit configuration as the register circuit 52, respectively.

図6のように、第1レジスタ50及び第2レジスタ51は、例えばMOSFETで構成されたインバータ54とトランスファーゲート55を備える。そして、レジスタ用基準クロック回路53から出力される互いに相補な関係の2つのレジスタ用基準クロック信号により、第1レジスタ50及び第2レジスタ51の状態が遷移される。 As shown in FIG. 6, the first register 50 and the second register 51 include an inverter 54 and a transfer gate 55, which are configured by MOSFETs, for example. Then, the states of the first register 50 and the second register 51 are transited by the two reference clock signals for registers which are output from the reference clock circuit 53 for register and have a mutually complementary relationship.

第1レジスタ50と第2レジスタ51の動作について、図5を参照し説明する。第1レジスタ50は、図示しない信号発生器から出力されるデータ信号DSを、レジスタ用基準クロック信号の立ち上がり時にDINから取り込み、DOUTから出力する。DOUTから出力されたデータ信号DSは、クラック検出部CDUの第1のクラック検出配線30へ入力され、クラック検出部CDUのインピーダンスに応じて変化された検出信号DETSとして、クラック検出部CDUの第9のクラック検出配線38から第2レジスタ51に入力される。入力された検出信号DETSは第2レジスタ51に保持され、レジスタ用基準クロック信号の次の立ち上がり時に、第2レジスタ51から図示しない信号判定回路SDCへ出力される。 The operation of the first register 50 and the second register 51 will be described with reference to FIG. The first register 50 takes in the data signal DS output from a signal generator (not shown) from DIN at the rising of the register reference clock signal and outputs it from DOUT. The data signal DS output from DOUT is input to the first crack detection wiring 30 of the crack detection unit CDU, and as the detection signal DETS changed according to the impedance of the crack detection unit CDU, the ninth signal of the crack detection unit CDU. It is input to the second register 51 from the crack detection wiring 38. The input detection signal DETS is held in the second register 51, and is output from the second register 51 to the signal determination circuit SDC (not shown) at the next rising of the register reference clock signal.

ここで、レジスタ用基準クロック回路53から出力される互いに相補な関係の2つのレジスタ用基準クロック信号は、トランスファーゲート55を構成するPMOSトランジスタとNMOSトランジスタのゲートへそれぞれ入力される。 Here, the two register reference clock signals output from the register reference clock circuit 53 and having a complementary relationship with each other are input to the gates of the PMOS transistor and the NMOS transistor that form the transfer gate 55.

クラック検出回路CDCAは、クラック検出部CDUの断線等のインピーダンス変化を、MOSトランジスタを用いた小さな回路規模の論理回路により、検出することが可能である。 The crack detection circuit CDCA can detect an impedance change such as disconnection of the crack detection unit CDU by a logic circuit having a small circuit scale using MOS transistors.

なお、データ信号DSは、ハイレベル(high-level)とローレベル(low-level)の2値のデジタル信号であり、例えば、所定の周期で、ハイレベルとローレベルが遷移されている。 The data signal DS is a binary digital signal of a high-level and a low-level, and for example, the high level and the low level are transited in a predetermined cycle.

クラック検出装置CDDの低消費電力化のためには、レジスタ用基準クロック回路53が発生するレジスタ用基準クロック信号の周期を長くするのが好ましい。 In order to reduce the power consumption of the crack detection device CDD, it is preferable to lengthen the cycle of the register reference clock signal generated by the register reference clock circuit 53.

また、クラック検出装置CDDを更に低消費電力で動作させるためには、レジスタ用基準クロック回路53は、当該クラック検出装置CDDが備えられた半導体チップSCの他の回路が動作中であっても、必ずしも動作させておく必要はない。半導体チップSCを覆うように半導体装置のパッケージ基板PS上に形成された樹脂100の温度が、所定の範囲以上変動した場合にのみ、レジスタ用基準クロック回路53を動作させるように制御するのがよい。 Further, in order to operate the crack detection device CDD with further lower power consumption, the register reference clock circuit 53 is configured such that the other circuits of the semiconductor chip SC provided with the crack detection device CDD are operating, It is not necessary to keep it running. It is preferable to control the register reference clock circuit 53 to operate only when the temperature of the resin 100 formed on the package substrate PS of the semiconductor device so as to cover the semiconductor chip SC fluctuates by a predetermined range or more. ..

以上のような動作となるようにレジスタ用基準クロック回路53が制御されることで、当該クラック検出回路CDCAが実装された半導体チップSCを、製品として出荷後の長期にわたり消費電力を抑制することが可能となる。 By controlling the register reference clock circuit 53 so as to operate as described above, the power consumption of the semiconductor chip SC mounted with the crack detection circuit CDCA can be suppressed for a long period after being shipped as a product. It will be possible.

第2レジスタ51の代わりに、検出信号DETSの様々な振幅レベルを検出することができる他の機能回路を用いてもよい。 Instead of the second register 51, another functional circuit capable of detecting various amplitude levels of the detection signal DETS may be used.

クラック検出ビアCDV若しくはクラック検出配線CDWが、断線には至らない一部破壊であっても、第1クラック検出配線30と第9クラック検出配線38との間のインピーダンスは変化する。当該インピーダンスの変化に応じた検出信号DETSの振幅レベルを検出することは、クラックの発生の有無だけでなく、クラック検出ビアCDV若しくはクラック検出配線CDWの状態を推測することに応用することが可能である。 Even if the crack detection via CDV or the crack detection wiring CDW is partially broken without breaking, the impedance between the first crack detection wiring 30 and the ninth crack detection wiring 38 changes. The detection of the amplitude level of the detection signal DETS according to the change of the impedance can be applied to not only the presence/absence of a crack, but also the state of the crack detection via CDV or the crack detection wiring CDW. is there.

更に、クラック検出回路CDCAが検出信号DETSの振幅レベルの変化を検出し続け、検出結果を情報としてメモリ等の記憶素子に蓄積し、蓄積された検出結果を、半導体チップSCに搭載されたMPU等の処理装置で解析することも出来る。そのことで、クラックが半導体装置に搭載される回路の動作に影響を及ぼす時期を予測することが可能となる。 Further, the crack detection circuit CDCA continues to detect the change in the amplitude level of the detection signal DETS, accumulates the detection result as information in a storage element such as a memory, and stores the accumulated detection result in the MPU mounted on the semiconductor chip SC. It can also be analyzed by the processing device. This makes it possible to predict when the crack will affect the operation of the circuit mounted on the semiconductor device.

クラック検出回路CDCAが、検出信号DETSの振幅レベルの変化を検出することが可能であれば、クラック検出部CDUが完全に断線する前に、半導体チップSCに搭載されたMPU等の処理装置からアラームを発信させることに活用することも可能である。 If the crack detection circuit CDCA can detect a change in the amplitude level of the detection signal DETS, an alarm is issued from a processing device such as an MPU mounted on the semiconductor chip SC before the crack detection unit CDU is completely disconnected. It is also possible to utilize it for sending.

また、信号判定回路SDCがデータ信号DSと検出信号DETSからクラックの発生を検出する方法は上述の内容に特に限定される訳ではない。 Further, the method by which the signal determination circuit SDC detects the occurrence of cracks from the data signal DS and the detection signal DETS is not particularly limited to the above contents.

データ信号DSは、レジスタ用基準クロック信号の立ち上がり時に、第1レジスタ50に取り込まれ、保持されている。例えば、この保持されているデータ信号DSと、次のレジスタ用基準クロック信号の立ち上がり時に第2レジスタ51に取り込まれる検出信号DETSとが、比較される方法であってもよい。 The data signal DS is captured and held in the first register 50 when the register reference clock signal rises. For example, the held data signal DS may be compared with the detection signal DETS captured in the second register 51 at the next rise of the register reference clock signal.

ここで、データ信号DSと検出信号DETSの比較は、例えば、差動増幅回路から構成される比較器で行うことができる。 Here, the comparison between the data signal DS and the detection signal DETS can be performed by, for example, a comparator including a differential amplifier circuit.

なお、クラック検出部CDUが下方に配置される電極パッドEPは、半導体チップSCに配置される複数の電極パッドEPのうち、少なくとも一つであり、複数の電極パッドEPの下方にそれぞれクラック検出部CDUを配置してもよい。複数の電極パッドEPの下方にクラック検出部CDUを配置することで、絶縁層のクラックの発生を複数位置で監視できることになり、クラック検出装置CDDを有する半導体装置の信頼性向上を図ることが可能となる。 The electrode pad EP on which the crack detection unit CDU is disposed is at least one of the plurality of electrode pads EP disposed on the semiconductor chip SC, and the crack detection unit is disposed below each of the plurality of electrode pads EP. A CDU may be placed. By disposing the crack detection unit CDU below the plurality of electrode pads EP, it is possible to monitor the occurrence of cracks in the insulating layer at a plurality of positions, and it is possible to improve the reliability of the semiconductor device having the crack detection device CDD. Becomes

更に、クラック検出部CDUが下方に配置される電極パッドEPは、半導体チップSCの縁部よりも内側のコア領域に配置される電極パッドEPであってもよい。コア領域には、メモリ回路やMPUなどのロジック回路の全部又は一部や、BGR回路、ADC回路、PLL回路などの機能回路の全部又は一部が設けられている。そのため、コア領域の絶縁層に発生したクラックは、半導体チップSCに搭載される回路の電気特性に対して、影響を及ぼし易い。コア領域にクラック検出部CDUを設けることは、回路の電気特性に対して、影響を及ぼし易いクラックを効果的に検出することが可能となる。 Further, the electrode pad EP on which the crack detection unit CDU is arranged below may be an electrode pad EP arranged on the core region inside the edge of the semiconductor chip SC. The core region is provided with all or part of a logic circuit such as a memory circuit or MPU, or all or part of a functional circuit such as a BGR circuit, an ADC circuit, or a PLL circuit. Therefore, the crack generated in the insulating layer in the core region easily affects the electrical characteristics of the circuit mounted on the semiconductor chip SC. Providing the crack detection unit CDU in the core region makes it possible to effectively detect a crack that easily affects the electrical characteristics of the circuit.

また、半導体チップSCに複数のクラック検出部CDUが配置される場合は、それぞれのクラック検出部CDUにクラック検出回路CDCAが接続される構成とともに、複数のクラック検出部CDUが、一つのクラック検出回路CDCAに直列に接続される構成であってもよい。複数のクラック検出部CDUをまとめて、一つのクラック検出回路CDCAに直列に接続させる構成は、クラック検出装置CDDの小型化に有効である。なお、複数のクラック検出部CDUをまとめて、一つのクラック検出回路CDCAに直列に接続させる構成であっても、複数のクラック検出部CDUのうちのどれか一つのクラック検出部CDUに断線が発生すれば、クラック検出回路CDCAはクラックの発生を検出可能であり、クラック検出機能としては問題ない。 When a plurality of crack detection units CDU are arranged on the semiconductor chip SC, the crack detection circuits CDCA are connected to the respective crack detection units CDU, and the plurality of crack detection units CDU are combined into one crack detection circuit. It may be configured to be connected in series to the CDCA. The configuration in which a plurality of crack detection units CDU are collectively connected to one crack detection circuit CDCA in series is effective for downsizing the crack detection device CDD. Even if the plurality of crack detection units CDU are collectively connected to one crack detection circuit CDCA in series, any one of the plurality of crack detection units CDU is broken. If so, the crack detection circuit CDCA can detect the occurrence of a crack, and there is no problem in the crack detection function.

クラック検出部CDUは、電極パッドEPとボンディングワイヤBWが接続される接合領域JRBの下方の絶縁層及び配線層に複数設けられてもよい。 A plurality of crack detection units CDU may be provided in the insulating layer and the wiring layer below the joining region JRB where the electrode pad EP and the bonding wire BW are connected.

クラック検出ビアCDVが配置される電極パッドEPの下方の絶縁層には、クラック検出ビアCDVとは異なる他のビアが配置されていてもよい。 Another via different from the crack detection via CDV may be arranged in the insulating layer below the electrode pad EP where the crack detection via CDV is arranged.

絶縁層に配置されるビアが多くなることで、絶縁層の機械強度を高めることが出来る。 By increasing the number of vias arranged in the insulating layer, the mechanical strength of the insulating layer can be increased.

クラック検出配線CDWが配置される電極パッドEPの下方の配線層には、クラック検出配線CDWとは異なる他の回路等の配線が配置されていてもよい。 In the wiring layer below the electrode pad EP on which the crack detection wiring CDW is arranged, wiring such as another circuit different from the crack detection wiring CDW may be arranged.

クラック検出回路CDCAの配置は、コア領域でも、半導体チップSCの縁部でもよい。また、クラック検出回路CDCAの構成要素は、コア領域に配置された他の回路の構成要素を兼用してもよく、また、クラック検出回路CDCA用に新たに設けてもよい。 The crack detection circuit CDCA may be arranged in the core region or the edge of the semiconductor chip SC. The constituent elements of the crack detection circuit CDCA may also serve as the constituent elements of other circuits arranged in the core region, or may be newly provided for the crack detection circuit CDCA.

本実施の形態に係わる半導体装置は、上述のように発明者が解明した絶縁層内のクラックの発生のメカニズムに基づいて、電極パッドEPの下方のクラックの発生頻度の高い絶縁層の領域に、クラック検出部CDUに備えられるクラック検出ビアCDVとクラック検出配線CDWが選択的に配置される。クラック検出部CDUはクラック検出回路CDCAと接続され、断線などによるクラック検出部CDUのインピーダンス変化を検出する。それにより、平面視で電極パッドEPの領域と重なる位置の下方の絶縁層と配線層において、クラック検出ビアCDVとクラック検出配線CDWが広範囲に設けられた時と同等のクラック検出率を維持し、小型なクラック検出部CDUの実現が可能となる。 The semiconductor device according to the present embodiment is based on the mechanism of crack generation in the insulating layer elucidated by the inventor as described above, in the insulating layer region below the electrode pad EP in which the frequency of crack generation is high, The crack detection via CDV and the crack detection wiring CDW provided in the crack detection unit CDU are selectively arranged. The crack detection unit CDU is connected to the crack detection circuit CDCA and detects a change in impedance of the crack detection unit CDU due to disconnection or the like. As a result, in the insulating layer and the wiring layer below the position overlapping with the region of the electrode pad EP in plan view, the crack detection rate equivalent to that when the crack detection via CDV and the crack detection wiring CDW are provided in a wide range is maintained, It is possible to realize a compact crack detection unit CDU.

更に、本実施の形態によれば、クラックの発生頻度の高い絶縁層の領域に、クラック検出ビアCDVが配置されるため、絶縁層内に絶縁層の主面に沿う方向に広がるクラックが高い確度で検出されることが可能となる。 Furthermore, according to the present embodiment, since the crack detection via CDV is arranged in the region of the insulating layer where cracks frequently occur, the crack that spreads in the insulating layer in the direction along the main surface of the insulating layer has high accuracy. Can be detected in.

更に、本実施の形態によれば、検出信号DETSの経時変化の情報が蓄積され、蓄積された経時変化の情報が解析されることで、故障予測に活用されることも可能である。 Furthermore, according to the present embodiment, it is possible to utilize the information for the failure prediction by accumulating the information on the temporal change of the detection signal DETS and analyzing the accumulated information on the temporal change.

更に、本実施の形態によれば、クラック検出部CDUが、電極パッドEPの下層のクラック発生頻度の高い特定の狭い領域に配置されることが可能である。そのため、コア領域に配置される電極パッドEPの下方の領域にクラック検出部CDUを配置することができる。コア領域に発生したクラックは、半導体チップSCに搭載される回路の電気特性に対して影響が強いため、コア領域の絶縁層に発生するクラックを効果的に検出することは、半導体装置の信頼性の向上に有効である。 Furthermore, according to the present embodiment, the crack detection unit CDU can be arranged in a specific narrow region where the crack occurrence frequency is high in the lower layer of the electrode pad EP. Therefore, the crack detection unit CDU can be arranged in a region below the electrode pad EP arranged in the core region. Since the cracks generated in the core region have a strong influence on the electrical characteristics of the circuit mounted on the semiconductor chip SC, it is important to effectively detect the cracks generated in the insulating layer in the core region. Is effective in improving.

[実施の形態2]
半導体チップSCにおいて、ビアは、電極パッドEPの下方の絶縁層の全領域に配置されることが可能であるが、ビアが接続される回路の電気特性や、半導体製造におけるレイアウトルールなどが考慮されて配置される。そのため、実際の半導体チップSCのレイアウトでは、ビア密度が異なる領域が生じている。
[Second Embodiment]
In the semiconductor chip SC, the via can be arranged in the entire region of the insulating layer below the electrode pad EP, but the electrical characteristics of the circuit to which the via is connected, the layout rule in semiconductor manufacturing, and the like are taken into consideration. Are arranged. Therefore, in the actual layout of the semiconductor chip SC, there are regions with different via densities.

図7は、電極パッドEPの下方の絶縁層に配置されるビアに関して、ビア密度の異なる領域の一例を示す平面図である。 FIG. 7 is a plan view showing an example of regions having different via densities with respect to the vias arranged in the insulating layer below the electrode pad EP.

電極パッドEPの下方において、ビアの密度が高い領域と、ビアの密度が低い領域が存在する一例が示されている。ビアの密度の高い領域である高密度ビア領域HVDと、高密度ビア領域HVDよりもビアの密度の低い領域である低密度ビア領域LVDが混在していることがわかる。 An example in which a region having a high via density and a region having a low via density are provided below the electrode pad EP is shown. It can be seen that the high-density via region HVD, which is a region with high via density, and the low-density via region LVD, which is a region with lower via density than the high-density via region HVD, are mixed.

図8は、図7のB−B’線に沿った断面図である。実施の形態1の図3と同様に、半導体基板SS上に第1から第6の6層の絶縁層と、第1から第5の5層の配線層が備えられた半導体チップSCの断面図である。電極パッドEP直下の最上層の第6絶縁層15は、機械強度の高い、SiOよりも比誘電率が高いHigh−k材料が用いられ、この最上層の絶縁層より下層に設けられる第1から第5絶縁層14は、機械強度は低い、Low−kの多孔質材料が用いられている。 FIG. 8 is a sectional view taken along the line BB′ of FIG. 7. Similar to FIG. 3 of the first embodiment, a cross-sectional view of a semiconductor chip SC provided with first to sixth six insulating layers and first to fifth five wiring layers on a semiconductor substrate SS. Is. The sixth insulating layer 15, which is the uppermost layer immediately below the electrode pad EP, is made of a High-k material having high mechanical strength and a relative dielectric constant higher than that of SiO 2 , and is a first layer provided below the uppermost insulating layer. Therefore, the fifth insulating layer 14 is made of a low-k porous material having low mechanical strength.

複数の絶縁層のうち、下層から数えて3番目の第3絶縁層12は、ビアの配置されている数が少ない領域があることがわかる。この領域は、図7において、ビアの密度の低い低密度ビア領域LVDである。一方、同じ第3絶縁層12には、ビアの密度の高い高密度ビア領域HVDがあることがわかる。 It can be seen that among the plurality of insulating layers, the third insulating layer 12 third from the bottom has a region in which the number of vias is small. This region is the low-density via region LVD having low via density in FIG. 7. On the other hand, it can be seen that the same third insulating layer 12 has a high-density via region HVD with a high via density.

ここで、絶縁層において、ビアの密度の低い低密度ビア領域LVDは、加えられる力に対する機械強度が低いので、下層から数えて3番目のビアの密度の低い第3絶縁層12内にクラックが発生する頻度が高い。 Here, in the insulating layer, the low density via region LVD having a low density of vias has a low mechanical strength against an applied force, and thus a crack is generated in the third insulating layer 12 having a low density of the third via from the lower layer. It occurs frequently.

また、発明者が解明したクラックの発生のメカニズムによると、電極パッドEPとボンディングワイヤBWが接続される領域と平面視で重なる領域である電極パッドEPの中心部が、クラックが発生する頻度が高い。したがって、図7、図8の場合では、第3絶縁層12内の電極パッドEPの中心部が、クラックの発生する頻度が高いことになる。 Further, according to the mechanism of crack generation that has been clarified by the inventor, the central portion of the electrode pad EP, which is a region overlapping with the region where the electrode pad EP and the bonding wire BW are connected in plan view, has a high frequency of crack generation. .. Therefore, in the case of FIGS. 7 and 8, the frequency of occurrence of cracks is high in the central portion of the electrode pad EP in the third insulating layer 12.

図9は、図7、図8に示されるような、絶縁層内にビア密度の異なる領域がある場合において、絶縁層内に発生しうるクラックの一例を示す断面図である。ここで、複数ある絶縁層のうち、絶縁層に用いられる層間絶縁膜の機械強度が低く、ビアの密度が低い箇所を有する絶縁層が、クラックの発生する頻度が高い。 FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of a crack that may occur in the insulating layer when there are regions having different via densities in the insulating layer as shown in FIGS. 7 and 8. Here, among the plurality of insulating layers, the insulating layer having a low mechanical strength of the interlayer insulating film used for the insulating layer and a portion having a low density of vias has a high frequency of crack generation.

図9において、クラックは、第3絶縁層12内に、電極パッドEPとボンディングワイヤBWが接続される接合領域JRBを、平面視で含むような位置に、絶縁層の主面に沿うように広がっている。 In FIG. 9, the crack spreads in the third insulating layer 12 along the main surface of the insulating layer at a position that includes, in a plan view, the junction region JRB to which the electrode pad EP and the bonding wire BW are connected. ing.

なお、図9は、絶縁層内にクラックが発生後、半導体装置の樹脂100の温度が繰り返し変化することで、クラックが大きくなった際の一例である。クラックは、樹脂100の温度変化が繰り返されることで、徐々に大きくなっていく。そのため、半導体装置に備えられる半導体チップSCに搭載される回路の電気特性が劣化する前に早期に検出しておくことが大切である。 It should be noted that FIG. 9 shows an example in which the crack becomes large due to the temperature of the resin 100 of the semiconductor device being repeatedly changed after the crack is generated in the insulating layer. The cracks gradually increase as the temperature change of the resin 100 is repeated. Therefore, it is important to detect early before the electrical characteristics of the circuit mounted on the semiconductor chip SC provided in the semiconductor device deteriorate.

図10は、本実施の形態に係わるクラック検出部CDUの配置の一例を示す断面図である。複数の絶縁層は、平面視で電極パッドEPと重なる領域に、少なくとも一つのビアを備えている。クラック検出ビアCDVを備えるクラック検出部CDUは、クラックの発生の頻度の高い領域に配置されている。つまり、クラック検出部CDUが備えるクラック検出ビアCDVは、実施の形態1と同様に、電極パッドEPとボンディングワイヤBWが接続される接合領域JRBと平面視で重なる位置に配置されている。更に、クラック検出ビアCDVは、複数の絶縁層のなかで、電極パッドEPと平面視で重なる領域に配置されるビアの数が少ない絶縁層に配置されている。 FIG. 10 is a sectional view showing an example of the arrangement of the crack detection unit CDU according to this embodiment. The plurality of insulating layers have at least one via in a region overlapping with the electrode pad EP in a plan view. The crack detection unit CDU including the crack detection via CDV is arranged in a region where cracks frequently occur. That is, the crack detection via CDV provided in the crack detection unit CDU is arranged at a position that overlaps with the bonding region JRB where the electrode pad EP and the bonding wire BW are connected in a plan view, as in the first embodiment. Further, the crack detection via CDV is arranged in an insulating layer having a small number of vias arranged in a region overlapping the electrode pad EP in a plan view among the plurality of insulating layers.

言い換えると、クラック検出ビアCDVが配置される絶縁層における平面視で電極パッドEPと重なる領域に備えられるビアの数は、クラック検出ビアCDVが配置される絶縁層とは異なる複数の各絶縁層における平面視で当該電極パッドEPと重なる領域に備えられるビアの数より少ない。図10においては、複数の絶縁層のうち、下層から数えて3番目の第3絶縁層12に、クラック検出ビアCDVが配置されている。 In other words, the number of vias provided in a region in the insulating layer in which the crack detection via CDV is arranged overlaps with the electrode pad EP in a plan view is the same as that in each of the plurality of insulating layers different from the insulating layer in which the crack detection via CDV is arranged. It is smaller than the number of vias provided in a region overlapping with the electrode pad EP in plan view. In FIG. 10, among the plurality of insulating layers, the crack detection via CDV is arranged in the third insulating layer 12 which is third from the bottom.

実施の形態2では、実施の形態1に対して、クラック検出ビアCDVが配置される絶縁層として、ビアの配置される数が少なく、ビアの密度が低い第3絶縁層12に選択的にクラック検出ビアCDVが配置されている。クラック検出ビアCDVが、例えば実施の形態1の図3のように縦積みのスタック構造として配置される必要はない。そのため、クラック検出ビアCDVが縦積みに多数配置されない場合であっても、効果的に絶縁層内のクラックを検出することが可能となっている。 In the second embodiment, as compared with the first embodiment, as the insulating layer in which the crack detection vias CDV are arranged, the third insulating layer 12 in which the number of arranged vias is small and the density of vias is low is selectively cracked. The detection via CDV is arranged. The crack detection via CDV does not need to be arranged as a vertically stacked stack structure as in FIG. 3 of the first embodiment, for example. Therefore, even if a large number of crack detection vias CDV are not arranged vertically, it is possible to effectively detect cracks in the insulating layer.

このように、クラック検出ビアCDVとクラック検出配線CDWを備えるクラック検出部CDUが、電極パッドEPとボンディングワイヤBWが接続される領域と平面視で重なる位置に配置され、更に、クラック検出ビアCDVは、ビアの密度が低い絶縁層に選択的に配置されている。 As described above, the crack detection unit CDU including the crack detection via CDV and the crack detection wiring CDW is arranged at a position overlapping with a region where the electrode pad EP and the bonding wire BW are connected in a plan view. , The vias are selectively arranged in an insulating layer having a low density.

本実施の形態に係わる半導体装置は、実施の形態1に係わる半導体装置と同等の効果を奏することができる。 The semiconductor device according to this embodiment can achieve the same effects as the semiconductor device according to the first embodiment.

更に本実施の形態に係わる半導体装置は、クラックが効果的に検出されるように、クラック検出部CDUが配置されている。クラック検出ビアCDVとクラック検出配線CDWが、平面視及び断面視で小さい領域に配置可能となる。つまり、クラックの発生頻度の高い絶縁層に選択的にクラック検出ビアCDVが配置されるため、クラック検出装置CDDによるクラックの検出率は低下されることなく、小型なクラック検出装置CDDが実現可能となる。このことにより、レイアウト設計の際のレイアウトの自由度が高められ、設計効率の向上といった顕著な効果がもたらされる。 Further, in the semiconductor device according to the present embodiment, the crack detection unit CDU is arranged so that the crack can be effectively detected. The crack detection via CDV and the crack detection wiring CDW can be arranged in a small area in plan view and sectional view. That is, since the crack detection vias CDV are selectively arranged in the insulating layer where cracks frequently occur, the crack detection rate by the crack detection device CDD does not decrease, and a small crack detection device CDD can be realized. Become. As a result, the degree of freedom in layout at the time of layout design is increased, and a remarkable effect such as improvement in design efficiency is brought about.

[実施の形態3]
図11はワイヤ・ボンディングのフロー後に、半導体チップSC及びボンディングワイヤBWを覆うようにパッケージ基板PS上に形成された樹脂100の温度による外形の変化を示す図である。樹脂100が形成される時の樹脂100の高温での樹脂外形60と、室温まで樹脂100の温度を下げて硬化させたときの樹脂100の室温での樹脂外形61を示す平面図である。xy座標は図示の通りである。
[Third Embodiment]
FIG. 11 is a diagram showing a change in the outer shape of the resin 100 formed on the package substrate PS so as to cover the semiconductor chip SC and the bonding wires BW depending on the temperature after the wire bonding flow. FIG. 6 is a plan view showing a resin outline 60 at a high temperature of the resin 100 when the resin 100 is formed and a resin outline 61 at a room temperature of the resin 100 when the temperature of the resin 100 is lowered to the room temperature and cured. The xy coordinates are as shown.

図において、外形の大きい点線が高温での樹脂外形60であり、高温での樹脂外形60より小さい外形の点線が室温での樹脂外形61である。 In the figure, a dotted line having a large outer shape is the resin outer shape 60 at high temperature, and a dotted line having an outer shape smaller than the resin outer shape 60 at high temperature is the resin outer shape 61 at room temperature.

樹脂100の温度が下がることで、樹脂100の各部分が、樹脂100が形成されている領域の中心部に向かうように収縮するため、図のように室温での樹脂外形61が示す樹脂100の外形は、高温での樹脂外形60が示す樹脂100の外形よりも小さい。 When the temperature of the resin 100 is lowered, each part of the resin 100 shrinks toward the center of the region where the resin 100 is formed, and thus the resin 100 shown by the resin outer shape 61 at room temperature as shown in FIG. The outer shape is smaller than the outer shape of the resin 100 indicated by the resin outer shape 60 at high temperature.

樹脂100における点P1は、図において半導体チップSCの下辺縁部の中央部にある点であり、樹脂100の温度が高温から下がり室温となる際には、樹脂100における点P1は、Y軸方向にΔP1y移動する。 The point P1 on the resin 100 is a point at the center of the lower edge of the semiconductor chip SC in the figure, and when the temperature of the resin 100 falls from high temperature to room temperature, the point P1 on the resin 100 is in the Y-axis direction. Move to ΔP1y.

樹脂100における点P2は、図において半導体チップSCの左下頂点縁部にある点であり、樹脂100の温度が下がり室温となる際には、樹脂100における点P2は、X軸方向にΔP2x移動し、Y軸方向にΔP2y移動する。 The point P2 on the resin 100 is a point at the lower left apex edge portion of the semiconductor chip SC in the figure, and when the temperature of the resin 100 falls and reaches room temperature, the point P2 on the resin 100 moves ΔP2x in the X-axis direction. , P2y moves in the Y-axis direction.

樹脂100は、温度の低下に伴い、樹脂100の各部分が、樹脂100が形成されている領域の中心部に向かうように収縮するため、樹脂100が形成される領域の中心部からの距離が長い位置にある樹脂100の部分ほど、温度の変化に応じて移動する距離は長い。言い換えると、樹脂100が形成される領域の中心部からの距離が長い位置にある樹脂100の部分ほど、位置の変位する量が大きい。 As the temperature of the resin 100 decreases, each part of the resin 100 shrinks toward the center of the region where the resin 100 is formed, so that the distance from the center of the region where the resin 100 is formed is reduced. The portion of the resin 100 located at a longer position has a longer distance to move in accordance with the change in temperature. In other words, the portion of the resin 100 located at a position where the distance from the center of the region where the resin 100 is formed is longer, the greater the amount of displacement of the position.

つまり、平面視で半導体チップSCの領域と重なる領域に形成された樹脂100のなかで、樹脂100の温度の変化に伴う樹脂100の各部分の位置の変位する量は、半導体チップSCのコーナー領域にある樹脂100の部分が大きい。 That is, in the resin 100 formed in the region overlapping with the region of the semiconductor chip SC in plan view, the amount of displacement of the position of each portion of the resin 100 due to the temperature change of the resin 100 is determined by the corner region of the semiconductor chip SC. The portion of the resin 100 located in is large.

樹脂100の位置の変位する量(移動距離)が大きい領域にあるボンディングワイヤBWほど、樹脂100から大きな力が加えられる。そのため、半導体チップSCの電極パッドEPと接続される複数のボンディングワイヤBWのうち、半導体チップSCのコーナー領域にある電極パッドEPに接続されるボンディングワイヤBWが、大きな力が加えられることになる。この大きな力が加えられるボンディングワイヤBWと接続される電極パッドEPの下方の絶縁層の領域が、クラックの発生する頻度が高くなっている。 The larger the amount of displacement (movement distance) of the position of the resin 100, the larger the bonding wire BW in the region, the larger the force applied from the resin 100. Therefore, among the plurality of bonding wires BW connected to the electrode pads EP of the semiconductor chip SC, the bonding wires BW connected to the electrode pads EP in the corner regions of the semiconductor chip SC are subjected to a large force. The frequency of occurrence of cracks is high in the region of the insulating layer below the electrode pad EP that is connected to the bonding wire BW to which this large force is applied.

なお、半導体チップSCのコーナー領域とは、通常の集積回路では空き領域となる半導体チップSCのコーナー部を含み、半導体チップSCの隣り合う辺の中点を結ぶ線よりも、半導体チップSCのコーナー部側の角部の領域である。つまり、半導体チップSCのコーナー領域に配置されている電極パッドEPとは、半導体チップSCの外周部に配置された電極パッドEPのうち、各辺の中点近傍に配置された電極パッドEPを除いた電極パッドEPである。 The corner area of the semiconductor chip SC includes a corner portion of the semiconductor chip SC that is an empty area in a normal integrated circuit, and is a corner of the semiconductor chip SC rather than a line connecting midpoints of adjacent sides of the semiconductor chip SC. This is a corner area on the part side. That is, the electrode pads EP arranged in the corner regions of the semiconductor chip SC are the electrode pads EP arranged in the outer peripheral portion of the semiconductor chip SC except the electrode pads EP arranged in the vicinity of the midpoint of each side. And the electrode pad EP.

図12は、実施の形態3に係わる半導体チップSCにおけるクラック検出部CDUの配置の一例を示す平面図である。 FIG. 12 is a plan view showing an example of the arrangement of crack detection units CDU in the semiconductor chip SC according to the third embodiment.

図20に示すように、半導体チップSCは、パッケージ基板PS上に実装され、樹脂100で覆われている。そして、図12に示すように、半導体チップSCの外周部に電極パッドEPが並べられている。 As shown in FIG. 20, the semiconductor chip SC is mounted on the package substrate PS and covered with the resin 100. Then, as shown in FIG. 12, the electrode pads EP are arranged on the outer peripheral portion of the semiconductor chip SC.

第1電極パッド70は、発明者が解明したクラックの発生のメカニズムに基づいて、電極パッドEPの下方の絶縁層にクラック検出部CDUが配置されている電極パッドEPである。第2電極パッド71は、電極パッドEPの下方の絶縁層にクラック検出部CDUが配置されていない電極パッドEPである。 The first electrode pad 70 is the electrode pad EP in which the crack detection unit CDU is arranged in the insulating layer below the electrode pad EP based on the mechanism of crack generation that the inventors have clarified. The second electrode pad 71 is an electrode pad EP in which the crack detection unit CDU is not arranged in the insulating layer below the electrode pad EP.

半導体チップSCのコーナー領域は、絶縁層のクラックの発生頻度が高いため、図12のように半導体チップSCのコーナー領域に配置される電極パッドEPの下方の絶縁層に、クラック検出部CDUが配置されている。 Since the frequency of occurrence of cracks in the insulating layer is high in the corner region of the semiconductor chip SC, the crack detection unit CDU is disposed in the insulating layer below the electrode pad EP disposed in the corner region of the semiconductor chip SC as shown in FIG. Has been done.

図12において、第1電極パッド70は、半導体チップSCの4つのコーナー領域にそれぞれ4つ配置されている。そして、各コーナー領域に配置されている第1電極バッド70は、半導体チップSCの対角線に最も近い一対の第1電極パッド70と、2番目に近い一対の第1電極パッド70である。ここで、第1電極パッド70の下方の絶縁層に配置されたクラック検出部CDUは、図示しないクラック検出回路CDCAに接続されている。なお、クラック検出回路CDCAは、実施の形態1に記載のクラック検出回路CDCAと同様な回路で構成される。クラック検出回路CDCAは、MOSトランジスタを用いた小さな回路規模の論理回路により、クラック検出部CDUの断線等のインピーダンス変化を検出することが可能である。 In FIG. 12, four first electrode pads 70 are arranged in each of the four corner regions of the semiconductor chip SC. The first electrode pads 70 arranged in each corner region are the pair of first electrode pads 70 closest to the diagonal line of the semiconductor chip SC and the pair of first electrode pads 70 closest to the second. Here, the crack detection unit CDU arranged in the insulating layer below the first electrode pad 70 is connected to a crack detection circuit CDCA (not shown). The crack detection circuit CDCA is composed of the same circuit as the crack detection circuit CDCA described in the first embodiment. The crack detection circuit CDCA can detect an impedance change such as disconnection of the crack detection unit CDU by a logic circuit having a small circuit scale using MOS transistors.

半導体チップSCの各コーナー領域に配置される4つのクラック検出部CDUは、それぞれ別々のクラック検出回路CDCAへ接続されてもよく、一つのクラック検出回路CDCAへ接続されてもよい。 The four crack detection units CDU arranged in each corner region of the semiconductor chip SC may be connected to different crack detection circuits CDCA or may be connected to one crack detection circuit CDCA.

また、半導体チップSCの各コーナー領域に配置されるクラック検出部CDUの全ては、一つのクラック検出回路CDCAに接続されてもよい。 Further, all of the crack detection units CDU arranged in each corner area of the semiconductor chip SC may be connected to one crack detection circuit CDCA.

更に、各コーナー領域に配置されるクラック検出部CDUの全ては、複数のクラック検出回路CDCAと任意の組み合わせで接続されても良い。 Further, all of the crack detection units CDU arranged in each corner area may be connected to the plurality of crack detection circuits CDCA in any combination.

半導体チップSCの各コーナー領域に配置されるクラック検出部CDUの全てを、一つのクラック検出回路CDCAに接続する構成では、クラックの検出率の低下を抑制しつつ、クラック検出回路CDCAが半導体チップSCに占める領域を小さくすることが出来るため、当該半導体チップSCを小型に実現することができる。 In the configuration in which all of the crack detection units CDU arranged in the respective corner regions of the semiconductor chip SC are connected to one crack detection circuit CDCA, the crack detection circuit CDCA prevents the crack detection circuit CDCA from decreasing while suppressing a decrease in crack detection rate. Since the area occupied by the semiconductor chip SC can be reduced, the semiconductor chip SC can be miniaturized.

半導体チップSCの各コーナー領域に配置されるクラック検出部CDUは、それぞれ一つであってもよく、少なくとも一つのコーナー領域に、クラック検出部CDUが配置される形態であっても良い。なお、半導体チップSCの一つのコーナー領域に、クラック検出部CDUが配置される場合は、樹脂100のコーナーに最も近い位置の半導体チップSCのコーナー領域に、クラック検出部CDUが配置される。 There may be one crack detection unit CDU arranged in each corner region of the semiconductor chip SC, or a form in which the crack detection unit CDU is arranged in at least one corner region. When the crack detection unit CDU is arranged in one corner area of the semiconductor chip SC, the crack detection unit CDU is arranged in the corner area of the semiconductor chip SC closest to the corner of the resin 100.

クラック検出部CDUが、特定のコーナー領域のみに配置される場合は、コーナー領域にある電極パッドEPのうちの、低密度ビア領域LVDを有する電極パッドEPの下方にクラック検出部CDUが配置されるのがよい。このことで、クラック検出装置CDDによるクラックの検出率を低下させることなく、クラック検出部CDUを小型にすることが可能になる。 When the crack detection unit CDU is arranged only in a specific corner region, the crack detection unit CDU is arranged below the electrode pad EP having the low density via region LVD among the electrode pads EP in the corner region. It's good. This makes it possible to reduce the size of the crack detection unit CDU without reducing the crack detection rate of the crack detection device CDD.

クラック検出回路CDCAは、半導体チップSCのコア領域に配置されてもよく、通常の集積回路では空き領域となる半導体チップSCのコーナー部に配置されてもよい。また、電極パッドEPの下方の領域に配置されてもよい。 The crack detection circuit CDCA may be arranged in the core region of the semiconductor chip SC, or may be arranged in a corner portion of the semiconductor chip SC which is an empty region in a normal integrated circuit. Further, it may be arranged in a region below the electrode pad EP.

また、クラック検出回路CDCAは、コア領域に設けられ、クラック検出回路CDCAを構成する回路素子は、コア領域に配置されている他の回路を構成する回路素子を兼用してもよい。 The crack detection circuit CDCA may be provided in the core region, and the circuit element forming the crack detection circuit CDCA may also serve as a circuit element forming another circuit arranged in the core region.

クラック検出部CDUとクラック検出回路CDCAが半導体チップSCに配置される位置、及びクラック検出部CDUとクラック検出回路CDCAの接続は特に限定されるものではない。設計の際に、発明者が解明したクラックの発生のメカニズムとともに、半導体チップSCの信頼性や、半導体チップSCに搭載される回路の電気特性などを考慮して適宜最適な位置や接続とすることができる。 The position where the crack detection unit CDU and the crack detection circuit CDCA are arranged on the semiconductor chip SC, and the connection between the crack detection unit CDU and the crack detection circuit CDCA are not particularly limited. At the time of designing, the optimal position and connection should be appropriately considered in consideration of the mechanism of crack generation which the inventors have clarified, the reliability of the semiconductor chip SC, the electrical characteristics of the circuit mounted on the semiconductor chip SC, and the like. You can

実施の形態3に係わる半導体装置は、発明者が解明した絶縁層のクラックの発生のメカニズムに基づいて、半導体チップSCのクラックが発生しやすい半導体チップSCのコーナー領域に、クラック検出部CDUが選択的に配置される。クラック検出部CDUが、半導体チップSCのコーナー領域に選択的に配置されることで、クラック検出装置CDDによるクラックの検出率の低下を招くことなく、半導体チップSCにおけるクラック検出部CDUの占める領域を減らすことが可能となる。 In the semiconductor device according to the third embodiment, the crack detection unit CDU is selected in the corner region of the semiconductor chip SC where the crack of the semiconductor chip SC is likely to occur, based on the mechanism of the crack generation of the insulating layer which the inventors have clarified. Will be placed in the target. By selectively arranging the crack detection unit CDU in the corner area of the semiconductor chip SC, the area occupied by the crack detection unit CDU in the semiconductor chip SC can be prevented without lowering the crack detection rate of the crack detection device CDD. It is possible to reduce.

更に、本実施の形態によれば、複数のクラック検出部CDUを一つのクラック検出回路CDCAに接続することで、更に、半導体チップSCにおけるクラック検出回路CDCAの占める領域を減らすことが可能となる。 Furthermore, according to the present embodiment, by connecting a plurality of crack detection units CDU to one crack detection circuit CDCA, it is possible to further reduce the area occupied by the crack detection circuit CDCA in the semiconductor chip SC.

以上のように、本実施の形態によれば、半導体チップSCにおけるクラック検出部CDUとクラック検出回路CDCAの占める領域を減らすことができる。クラック検出装置CDDによるクラックの検出率を維持しつつ、小型なクラック検出装置CDDの実現が可能となる。このことより、半導体チップSCの他の回路が占有できる領域を広くできるため、レイアウト設計の際のレイアウトの自由度が高められ、設計効率の向上が実現できる。 As described above, according to the present embodiment, the area occupied by the crack detection unit CDU and the crack detection circuit CDCA in the semiconductor chip SC can be reduced. It is possible to realize a compact crack detection device CDD while maintaining the crack detection rate by the crack detection device CDD. As a result, the area of the semiconductor chip SC that can be occupied by other circuits can be widened, so that the degree of freedom in layout at the time of layout design can be increased and the design efficiency can be improved.

[実施の形態3の変形例]
次に実施の形態3の変形例を説明する。上述の実施の形態3では、パッケージ基板PSに一つの半導体チップSCが実装された半導体装置について説明した。実施の形態3の変形例においては、発明者が解明した絶縁層のクラックの発生のメカニズムに基づいて、パッケージ基板PSに複数の半導体チップSCAおよびSCBが実装された場合の半導体装置について説明する。
[Modification of Third Embodiment]
Next, a modification of the third embodiment will be described. In the above-described third embodiment, the semiconductor device in which one semiconductor chip SC is mounted on the package substrate PS has been described. In the modified example of the third embodiment, a semiconductor device in which a plurality of semiconductor chips SCA and SCB are mounted on the package substrate PS will be described based on the mechanism of crack generation in the insulating layer that has been clarified by the inventor.

図13は、実施の形態3の変形例に係わる2つの半導体チップSCAおよびSCBにおけるクラック検出部CDUの配置の一例を示す平面図である。2つの半導体チップは、それぞれ第1の半導体チップSCAと第2の半導体チップSCBである。当該2つの半導体チップSCAおよびSCBは、パッケージ基板PSの上に隣接して実装され、半導体チップSCAおよびSCBを覆うようにパッケージ基板PS上に樹脂100が形成されている。第1の半導体チップSCAは、例えばメモリチップであり、第2の半導体チップSCBは、例えば通信用RFICである。第1の半導体チップSCAと第2の半導体チップSCBには、それぞれのチップの外周部に沿うように複数の電極パッドEPが配置されている。 FIG. 13 is a plan view showing an example of the arrangement of crack detection units CDU in two semiconductor chips SCA and SCB according to the modification of the third embodiment. The two semiconductor chips are the first semiconductor chip SCA and the second semiconductor chip SCB, respectively. The two semiconductor chips SCA and SCB are mounted adjacent to each other on the package substrate PS, and the resin 100 is formed on the package substrate PS so as to cover the semiconductor chips SCA and SCB. The first semiconductor chip SCA is, for example, a memory chip, and the second semiconductor chip SCB is, for example, a communication RFIC. In the first semiconductor chip SCA and the second semiconductor chip SCB, a plurality of electrode pads EP are arranged along the outer peripheral portion of each chip.

図13のように、クラック検出部CDUは、半導体チップSCAおよびSCBのコーナー領域に配置される電極パッドEPのうち、樹脂100のコーナーに近い位置に配置された電極パッドEPの下方の絶縁層に配置される。つまり、第1の半導体チップSCAと第2の半導体チップSCBの複数のコーナー領域のうちの、当該2つのチップが互いに隣り合う領域から離れた位置にある第1の半導体チップSCAと第2の半導体チップSCBのコーナー領域に、第1電極パッド70が配置される。第1電極パッド70は、電極パッドEPの下方の絶縁層にクラック検出部CDUが配置されている電極パッドEPである。 As shown in FIG. 13, the crack detection unit CDU is formed on the insulating layer below the electrode pad EP located near the corner of the resin 100 among the electrode pads EP located in the corner regions of the semiconductor chips SCA and SCB. Will be placed. That is, of the plurality of corner regions of the first semiconductor chip SCA and the second semiconductor chip SCB, the first semiconductor chip SCA and the second semiconductor that are located away from the regions where the two chips are adjacent to each other. The first electrode pad 70 is arranged in the corner region of the chip SCB. The first electrode pad 70 is the electrode pad EP in which the crack detection unit CDU is arranged in the insulating layer below the electrode pad EP.

なお、この変形例も、発明者が解明した絶縁層のクラックの発生のメカニズムに基づくものであり、クラック検出部CDUは、電極パッドEPとボンディングワイヤBWが接続される領域と平面視で重なる位置に配置されている。 Note that this modified example is also based on the mechanism of crack generation in the insulating layer that has been clarified by the inventor, and the crack detection unit CDU is located at a position overlapping with a region where the electrode pad EP and the bonding wire BW are connected in a plan view. It is located in.

本実施の形態の変形例に係わる半導体装置は、パッケージ基板PS上に2つの半導体チップSCA、SCBが実装され、2つの半導体チップSCA、SCBに配置される複数の電極パッドEPのうちで、クラックの発生頻度の高い電極パッドEPの下方の領域に、クラック検出部CDUが設けられる。このことで効果的に絶縁層内に発生するクラックを検出することができる。 In the semiconductor device according to the modification of the present embodiment, two semiconductor chips SCA and SCB are mounted on the package substrate PS, and cracks among the plurality of electrode pads EP arranged on the two semiconductor chips SCA and SCB. The crack detection unit CDU is provided in a region below the electrode pad EP where the occurrence frequency of the cracks is high. This makes it possible to effectively detect cracks generated in the insulating layer.

半導体チップSCにクラック検出回路CDCA、クラック検出部CDUが配置される位置、及びクラック検出回路CDCAとクラック検出部CDUの接続方法は、実施の形態3と同様に、特に限定されない。レイアウト設計の際に、半導体チップSCの信頼性や電気特性などを考慮してクラック検出回路CDCAとクラック検出部CDUは、適宜最適な位置や接続とすることが可能である。また、本実施の形態の変形例では、複数の半導体チップSCが実装される一例として、半導体チップSCが2つの場合で説明したが、これに限定される訳ではない。 The position where the crack detection circuit CDCA and the crack detection unit CDU are arranged on the semiconductor chip SC, and the connection method between the crack detection circuit CDCA and the crack detection unit CDU are not particularly limited as in the third embodiment. At the time of layout design, the crack detection circuit CDCA and the crack detection unit CDU can be appropriately positioned and connected in consideration of the reliability and electrical characteristics of the semiconductor chip SC. Further, in the modification of the present embodiment, the case where the number of semiconductor chips SC is two is described as an example of mounting a plurality of semiconductor chips SC, but the present invention is not limited to this.

本実施の形態の変形例に係わる半導体装置は、実施の形態3に係わる半導体装置と同等の効果を奏することができる。 The semiconductor device according to the modification of the present embodiment can achieve the same effect as the semiconductor device according to the third embodiment.

更に、複数の半導体チップSCに配置される複数の電極パッドEPのうちで、クラックの発生頻度の高い電極パッドEPの下方の領域にクラック検出部CDUを設けることで、クラックの検出率が低下することなく、小型なクラック検出装置CDDが実現可能となる。 Further, among the plurality of electrode pads EP arranged on the plurality of semiconductor chips SC, the crack detection unit CDU is provided in a region below the electrode pad EP with a high occurrence frequency of cracks, thereby reducing the crack detection rate. Without this, a compact crack detection device CDD can be realized.

[実施の形態4]
実施の形態1及び実施の形態2では、絶縁層に配置されるクラック検出ビアCDVを用いて、絶縁層内のクラックの発生の有無が判断された。より具体的には、クラック検出ビアCDVのインピーダンスが、クラック検出ビアCDVの断線等で変化することを利用していた。また、クラック検出ビアCDVに入力されるデータ信号DSや、クラック検出ビアCDVから出力される検出信号DETSは、2値のデジタル信号を利用していた。
[Embodiment 4]
In the first and second embodiments, the presence/absence of a crack in the insulating layer is determined by using the crack detection via CDV arranged in the insulating layer. More specifically, it has been used that the impedance of the crack detection via CDV changes due to disconnection of the crack detection via CDV. Further, a binary digital signal is used for the data signal DS input to the crack detection via CDV and the detection signal DETS output from the crack detection via CDV.

実施の形態4では、クラック検出ビアCDVが用いられることは必須ではなく、2つのクラック検出電極DEが用いられる。このクラック検出電極DE間のインピーダンスの変化を調べることで、絶縁層内のクラックの発生の有無を判断する。また、クラック検出電極DEに印加される信号は、2値のデジタル信号ではなく交流信号である。 In the fourth embodiment, it is not essential to use the crack detection via CDV, but two crack detection electrodes DE are used. The presence or absence of a crack in the insulating layer is determined by examining the change in impedance between the crack detection electrodes DE. The signal applied to the crack detection electrode DE is not a binary digital signal but an AC signal.

図14は実施の形態4に係わるクラック検出電極DEの配置と、クラック検出電極DEとクラック検出回路CDCBの接続の一例を示す断面図である。実施の形態1のクラック検出ビアCDVの代わりにクラック検出電極DEが用いられ、クラック検出回路CDCBと接続されている。なお、実施の形態1と同様に、半導体チップSCは、第1から第6の6つの絶縁層と、第1から第5の5つの配線層を備えている。また、絶縁層の材料についても、実施の形態1と同様である。 FIG. 14 is a cross-sectional view showing an example of the arrangement of the crack detection electrode DE and the connection between the crack detection electrode DE and the crack detection circuit CDCB according to the fourth embodiment. The crack detection electrode DE is used instead of the crack detection via CDV of the first embodiment, and is connected to the crack detection circuit CDCB. Note that, as in the first embodiment, the semiconductor chip SC includes six insulating layers, first to sixth, and five wiring layers, first to fifth. The material of the insulating layer is also the same as that of the first embodiment.

図において、クラック発生頻度の高い第3絶縁層12の特定の領域を挟むように、第1クラック検出電極DE1と第2クラック検出電極DE2が配置されている。第1クラック検出電極DE1はクラック検出回路CDCBに接続され、第2クラック検出電極DE2はクラック検出回路CDCBの接地電位の端子に電気的に接続されている。 In the figure, the first crack detection electrode DE1 and the second crack detection electrode DE2 are arranged so as to sandwich a specific region of the third insulating layer 12 having a high crack occurrence frequency. The first crack detection electrode DE1 is connected to the crack detection circuit CDCB, and the second crack detection electrode DE2 is electrically connected to the ground potential terminal of the crack detection circuit CDCB.

第1クラック検出電極DE1と第2クラック検出電極DE2は異なる配線層に、互いに対向するように配置され、第1クラック検出電極DE1及び第2クラック検出電極DE2は、平面視で電極パッドEPとボンディングワイヤBWが接続される領域と重なる位置に配置されている。 The first crack detection electrode DE1 and the second crack detection electrode DE2 are arranged in different wiring layers so as to face each other, and the first crack detection electrode DE1 and the second crack detection electrode DE2 are bonded to the electrode pad EP in plan view. The wire BW is arranged at a position overlapping with a region to which the wire BW is connected.

図15は図14のクラック検出回路CDCBの一例を示す回路図である。 FIG. 15 is a circuit diagram showing an example of the crack detection circuit CDCB of FIG.

クラック検出回路CDCBは、差動増幅回路を備えるオペアンプOPAと、オペアンプOPAの反転入力端子と出力端子の間に接続される帰還抵抗R1と、オペアンプOPAの非反転入力端子と接地電位の端子との間に接続される交流信号発生部ACGと、交流信号発生部ACGと接地電位の端子との間に接続される直流電源DCSを有し、オペアンプOPAの反転入力端子に第1クラック検出電極DE1が接続され、第2クラック検出電極DE2は、接地電位の端子に接続されている。オペアンプOPAの出力端子が図示しない信号判定回路SDCに接続されている。 The crack detection circuit CDCB includes an operational amplifier OPA having a differential amplifier circuit, a feedback resistor R1 connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier OPA, a non-inverting input terminal of the operational amplifier OPA, and a ground potential terminal. It has an AC signal generator ACG connected between them and a DC power supply DCS connected between the AC signal generator ACG and a ground potential terminal, and the first crack detection electrode DE1 is provided at the inverting input terminal of the operational amplifier OPA. The second crack detection electrode DE2 is connected to the ground potential terminal. The output terminal of the operational amplifier OPA is connected to a signal determination circuit SDC (not shown).

オペアンプOPAの反転入力端子には、直流電源DCSが発生する直流電圧に、交流信号発生部ACGより生成された交流基準信号RASが重畳された信号と、電圧値が同じ交流信号が反転入力端子電圧として発生する。そのため、第1クラック検出電極DE1と第2クラック検出電極DE2の間のインピーダンスに応じた交流電流が流れることになり、それに基づきオペアンプOPAの出力端子には交流電圧波形が発生する。この交流電圧波形が検出信号DETSとして信号判定回路SDCに入力され、第1クラック検出電極DE1と第2クラック検出電極DE2間の絶縁層内のクラックの発生の有無が判断される。 At the inverting input terminal of the operational amplifier OPA, an AC signal having the same voltage value as the signal obtained by superimposing the AC reference signal RAS generated by the AC signal generating unit ACG on the DC voltage generated by the DC power supply DCS is the inverting input terminal voltage. Occurs as. Therefore, an AC current corresponding to the impedance between the first crack detection electrode DE1 and the second crack detection electrode DE2 will flow, and accordingly, an AC voltage waveform is generated at the output terminal of the operational amplifier OPA. This AC voltage waveform is input to the signal determination circuit SDC as the detection signal DETS, and it is determined whether or not a crack is generated in the insulating layer between the first crack detection electrode DE1 and the second crack detection electrode DE2.

第1クラック検出電極DE1と第2クラック検出電極DE2の間の絶縁層に発生したクラックにより、当該検出電極間のインピーダンスが変化することを利用している。 It is used that the impedance between the detection electrodes changes due to the crack generated in the insulating layer between the first crack detection electrode DE1 and the second crack detection electrode DE2.

交流基準信号RASが、第1クラック検出電極DE1と第2クラック検出電極DE2の間の絶縁層に発生したクラックに応じて変化して、検出信号DETSとして出力される。第1クラック検出電極DE1と第2クラック検出電極DE2に対しては、交流基準信号RASに基づく交流信号が印加されるため、リアクタンス成分を解析することで、クラックの発生の有無だけでなく、クラックの大きさを推定することができる。 The AC reference signal RAS changes according to the crack generated in the insulating layer between the first crack detection electrode DE1 and the second crack detection electrode DE2, and is output as the detection signal DETS. Since an AC signal based on the AC reference signal RAS is applied to the first crack detection electrode DE1 and the second crack detection electrode DE2, by analyzing the reactance component, it is possible to determine not only whether or not a crack has occurred but also a crack. The size of can be estimated.

DCの電圧値の変化を用いてクラックを検出する方法では、クラックの大きさの違いや変化を推定することは難しいのに対して、本実施の形態のクラック検出回路CDCBでは、クラックの大きさの違いや変化を推定することが可能である。 It is difficult to estimate the difference or change in the size of the crack by the method of detecting the crack by using the change in the voltage value of DC, whereas in the crack detection circuit CDCB of the present embodiment, the size of the crack is large. It is possible to estimate the differences and changes in.

そのため、検出信号DETSの振幅レベルの経時変化情報を蓄積し、解析することで、クラックの発生や、クラックの領域の拡大速度の推定に役立てることが出来る。この推定により、クラックの領域が拡大していき、半導体チップSCの回路の動作に影響を及ぼす時期の予想が可能になる。 Therefore, by accumulating and analyzing the temporal change information of the amplitude level of the detection signal DETS, it can be useful for estimating the occurrence of cracks and the expansion speed of the crack region. By this estimation, it is possible to predict the time when the crack region expands and affects the operation of the circuit of the semiconductor chip SC.

なお、クラック検出回路CDCBは、半導体装置が製品として出荷された後、定期的に、若しくは、樹脂100温度の変化が所定の変化範囲より大きい場合に、動作されるとよい。 The crack detection circuit CDCB may be operated periodically after the semiconductor device is shipped as a product, or when the change in the temperature of the resin 100 is larger than a predetermined change range.

クラックが発生している時と、クラックが発生していない時とで、信号判定回路SDCに入力される電圧波形の電圧レベル差が小さく、信号判定回路SDCでのクラック検出精度が低い場合には、第1クラック検出電極DE1と第2クラック検出電極DE2間の絶縁層に、第1クラック検出電極DE1と第2クラック検出電極DE2を接続するようにクラック検出ビアCDVを設けてもよい。 When the voltage level difference of the voltage waveform input to the signal determination circuit SDC is small between the time when the crack is generated and the time when the crack is not generated and the crack detection accuracy in the signal determination circuit SDC is low, A crack detection via CDV may be provided in the insulating layer between the first crack detection electrode DE1 and the second crack detection electrode DE2 so as to connect the first crack detection electrode DE1 and the second crack detection electrode DE2.

クラック検出ビアCDVが、クラックにより断線すると、断線していない状態に比べて大きくインピーダンスが変化するため、クラックの発生の有無の判断の確度を高くすることが可能である。 When the crack detection via CDV is broken due to a crack, the impedance changes more greatly than in the state in which there is no break, so that it is possible to increase the accuracy of the determination as to whether or not a crack has occurred.

また、クラック検出回路CDCBは、図15の構成に限定されるわけではなく、その他種々様々なインピーダンス測定回路を適用してもよい。 The crack detection circuit CDCB is not limited to the configuration shown in FIG. 15, and various other impedance measurement circuits may be applied.

本実施の形態に係わる半導体装置は、実施の形態1と実施の形態2と実施の形態3と同様な作用効果を奏することができる。更に、本実施の形態に係わる半導体装置は、検出信号DETSが交流であるため、第1クラック検出電極DE1と第2クラック検出電極DE2の間のリアクタンスを含めたインピーダンスの測定が可能である。そのため製品の出荷後の故障予測に有効であるという顕著な効果を有する。 The semiconductor device according to this embodiment can achieve the same effects as those of the first, second, and third embodiments. Further, in the semiconductor device according to the present embodiment, since the detection signal DETS is AC, it is possible to measure the impedance including the reactance between the first crack detection electrode DE1 and the second crack detection electrode DE2. Therefore, it has a remarkable effect that it is effective in predicting a failure of a product after shipping.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments already described, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.

10 第1絶縁層
11 第2絶縁層
12 第3絶縁層
13 第4絶縁層
14 第5絶縁層
15 第6絶縁層
20 第1配線層
21 第2配線層
22 第3配線層
23 第4配線層
24 第5配線層
30 第1のクラック検出配線
31 第2のクラック検出配線
32 第3のクラック検出配線
33 第4のクラック検出配線
34 第5のクラック検出配線
35 第6のクラック検出配線
36 第7のクラック検出配線
37 第8のクラック検出配線
38 第9のクラック検出配線
40 第1のクラック検出ビア
41 第2のクラック検出ビア
42 第3のクラック検出ビア
43 第4のクラック検出ビア
44 第5のクラック検出ビア
45 第6のクラック検出ビア
46 第7のクラック検出ビア
47 第8のクラック検出ビア
50 第1レジスタ
51 第2レジスタ
52 レジスタ回路
53 レジスタ用基準クロック回路
54 インバータ
55 トランスファーゲート
60 高温での樹脂外形
61 室温での樹脂外形
70 第1電極パッド
71 第2電極パッド
100 樹脂
ACG 交流信号発生部
BW ボンディングワイヤ
CDCA、CDCB クラック検出回路
CDD クラック検出装置
CDU クラック検出部
CDV クラック検出ビア
CDW クラック検出配線
DCS 直流電源
DE1 第1クラック検出電極
DE2 第2クラック検出電極
DETS 検出信号
DIS ボールボンディング部の直径
DS データ信号
EP 電極パッド
FB1 ボンディングワイヤに加えられる力
FB21、FB22 引張応力
HVD 高密度ビア領域
JRA、JRB 接合領域
LVD 低密度ビア領域
OPA オペアンプ
PS パッケージ基板
R1 帰還抵抗
RAS 交流基準信号
SC 半導体チップ
SCA 第1の半導体チップ
SCB 第2の半導体チップ
SDC 信号判定回路
SS 半導体基板
10 1st insulating layer 11 2nd insulating layer 12 3rd insulating layer 13 4th insulating layer 14 5th insulating layer 15 6th insulating layer 20 1st wiring layer 21 2nd wiring layer 22 3rd wiring layer 23 4th wiring layer 24 5th wiring layer 30 1st crack detection wiring 31 2nd crack detection wiring 32 3rd crack detection wiring 33 4th crack detection wiring 34 5th crack detection wiring 35 6th crack detection wiring 36 7th Crack detection wiring 37 eighth crack detection wiring 38 ninth crack detection wiring 40 first crack detection via 41 second crack detection via 42 third crack detection via 43 fourth crack detection via 44 fifth Crack detection via 45 Sixth crack detection via 46 Seventh crack detection via 47 Eighth crack detection via 50 First register 51 Second register 52 Register circuit 53 Register reference clock circuit 54 Inverter 55 Transfer gate 60 High temperature Resin outline 61 Resin outline at room temperature 70 First electrode pad 71 Second electrode pad 100 Resin ACG AC signal generator BW Bonding wire CDCA, CDCB Crack detection circuit CDD Crack detector CDU Crack detector CDV Crack detection via CDW Crack detection wiring DCS DC power supply DE1 First crack detection electrode DE2 Second crack detection electrode DETS Detection signal DIS Ball bonding part diameter DS Data signal EP Electrode pad FB1 Force applied to bonding wire FB21, FB22 Tensile stress HVD High density via area JRA, JRB Junction area LVD Low-density via area OPA Operational amplifier PS Package substrate R1 Feedback resistance RAS AC reference signal SC Semiconductor chip SCA First semiconductor chip SCB Second semiconductor chip SDC Signal judgment circuit SS Semiconductor substrate

Claims (18)

半導体基板と、
前記半導体基板の上に形成された複数の絶縁層と、
前記複数の絶縁層上にそれぞれ設けられた複数の配線層と、
前記複数の配線層と前記複数の絶縁層からなる多層配線構造体上に配置され、ボンディングワイヤが接続された電極パッドと、
前記電極パッドの下方の前記複数の絶縁層のうちの第1絶縁層内に配置され、前記複数の配線層と接続される第1ビアと、
前記第1ビアと、前記第1ビアに接続された配線で構成された検出部と、
前記検出部に直列に電気的に接続された検出回路と
を備え、
前記第1ビアは、前記電極パッドと前記ボンディングワイヤとが接続された領域と、平面視で重なる位置に配置されている、半導体装置。
A semiconductor substrate,
A plurality of insulating layers formed on the semiconductor substrate,
A plurality of wiring layers respectively provided on the plurality of insulating layers,
An electrode pad arranged on a multilayer wiring structure composed of the plurality of wiring layers and the plurality of insulating layers, to which a bonding wire is connected,
A first via that is arranged in a first insulating layer of the plurality of insulating layers below the electrode pad and is connected to the plurality of wiring layers;
A detection unit including the first via and a wiring connected to the first via;
A detection circuit electrically connected in series to the detection unit,
The semiconductor device, wherein the first via is arranged at a position overlapping with a region where the electrode pad and the bonding wire are connected in a plan view.
前記検出回路は、前記検出部の導通状態を検出するために、前記検出部に接続されている、請求項1記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the detection circuit is connected to the detection unit in order to detect a conduction state of the detection unit. 前記検出回路は、
前記第1ビアの一端と接続された第1回路と、
前記第1ビアの他端と接続された第2回路と、
を備え、
前記第2回路は、前記第1回路から前記第1ビアの前記一端に送信したデータ信号が、前記第1ビアのインピーダンスに応じて変化された検出信号を、前記第1ビアの前記他端から受信する、請求項1記載の半導体装置。
The detection circuit is
A first circuit connected to one end of the first via;
A second circuit connected to the other end of the first via;
Equipped with
The second circuit outputs, from the other end of the first via, a detection signal in which the data signal transmitted from the first circuit to the one end of the first via is changed according to the impedance of the first via. The semiconductor device according to claim 1, which receives.
前記第1回路及び前記第2回路は、トランジスタで形成されたトランスファーゲート回路とインバータ回路とを有するレジスタ回路である、請求項3記載の半導体装置。 4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the first circuit and the second circuit are register circuits each including a transfer gate circuit formed of a transistor and an inverter circuit. 前記半導体装置は、
さらに、
基準クロック信号を出力する基準クロック回路、
を備え、
前記データ信号は、前記基準クロック信号に基づいて前記第1回路から出力される、請求項4記載の半導体装置。
The semiconductor device is
further,
A reference clock circuit that outputs a reference clock signal,
Equipped with
The semiconductor device according to claim 4, wherein the data signal is output from the first circuit based on the reference clock signal.
前記基準クロック回路から出力される前記基準クロック信号は、互いに相補な関係の第1の基準クロック信号と、第2の基準クロック信号であり、
前記第1の基準クロック信号と前記第2の基準クロック信号は、前記トランスファーゲート回路を形成するトランジスタのゲートへ入力される、請求項5記載の半導体装置。
The reference clock signals output from the reference clock circuit are a first reference clock signal and a second reference clock signal having a complementary relationship with each other,
The semiconductor device according to claim 5, wherein the first reference clock signal and the second reference clock signal are input to a gate of a transistor forming the transfer gate circuit.
前記電極パッドと前記ボンディングワイヤとが接続された前記領域は、前記ボンディングワイヤと前記電極パッドの一部が合金化された第1の接合領域であり、
前記第1の接合領域の平面視での形状は、円形状または楕円形状であり、
前記第1ビアは、前記円形状または楕円形状の領域に、平面視で重なる位置に配置されている、請求項1記載の半導体装置。
The region where the electrode pad and the bonding wire are connected is a first bonding region where a part of the bonding wire and the electrode pad is alloyed,
The shape of the first bonding region in plan view is a circular shape or an elliptical shape,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first via is arranged at a position overlapping the circular or elliptical region in a plan view.
前記第1の接合領域の平面視での形状のうちの一つである前記楕円形状の長軸の方向は、平面視で前記ボンディングワイヤの延在する方向と垂直な方向に沿う向きである、請求項7記載の半導体装置。 The direction of the major axis of the elliptical shape, which is one of the shapes of the first bonding region in plan view, is a direction along a direction perpendicular to the extending direction of the bonding wire in plan view, The semiconductor device according to claim 7. 前記半導体装置は、
さらに、
前記第1ビアと平面視で異なる位置に配置される少なくとも一つの第2ビアと、
前記第1ビアと前記第2ビアを接続する少なくとも一つの第1検出配線と、
を備え、
前記第1ビアと前記第2ビアは、前記第1検出配線の長手方向に沿う第1方向に、平面視で直線状に配列され、
前記第1方向は、前記ボンディングワイヤの延在方向と平面視で垂直な方向に沿っている、請求項1記載の半導体装置。
The semiconductor device is
further,
At least one second via arranged at a position different from the first via in plan view,
At least one first detection line connecting the first via and the second via;
Equipped with
The first via and the second via are linearly arranged in a plan view in a first direction along the longitudinal direction of the first detection wiring,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first direction is along a direction perpendicular to the extending direction of the bonding wire in a plan view.
前記第2ビアは、前記電極パッドと前記ボンディングワイヤとが接続された領域と、平面視で重なる位置に配置されている、請求項9記載の半導体装置。 10. The semiconductor device according to claim 9, wherein the second via is arranged at a position overlapping a region where the electrode pad and the bonding wire are connected in a plan view. 前記電極パッドの下方の前記複数の絶縁層は、
第1のビア密度の領域と、
前記第1のビア密度の領域よりもビアの密度の低い第2のビア密度の領域と、
を有し、
前記第1ビアは、前記第2のビア密度の領域と平面視で重なる位置に配置されている、請求項1記載の半導体装置。
The plurality of insulating layers below the electrode pad are
A region of the first via density,
A second via density region having a lower via density than the first via density region;
Have
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first via is arranged at a position overlapping the region of the second via density in a plan view.
前記複数の絶縁層は、平面視で前記電極パッドと重なる領域に、少なくとも一つのビアをそれぞれ備え、
前記第1絶縁層における平面視で前記電極パッドと重なる領域に備えられたビアの数は、前記第1絶縁層とは異なる前記複数の各絶縁層において、平面視で前記電極パッドと重なる領域に備えられたビアの数より少ない、請求項1記載の半導体装置。
The plurality of insulating layers each include at least one via in a region overlapping with the electrode pad in a plan view,
The number of vias provided in a region of the first insulating layer that overlaps with the electrode pad in a plan view is equal to that of the plurality of insulating layers that are different from the first insulating layer in a region that overlaps with the electrode pad in a plan view. The semiconductor device according to claim 1, wherein the number of vias provided is less than the number of vias provided.
前記複数の絶縁層のうち、前記電極パッドが設けられた最上層の絶縁層は、SiOよりも比誘電率の高い第1の絶縁膜材料で形成され、
前記最上層の絶縁層の下方に設けられる絶縁層は、SiOよりも比誘電率の低い第2の絶縁膜材料で形成され、
前記第1絶縁層は、前記第2の絶縁膜材料で形成された絶縁層である、請求項1記載の半導体装置。
Of the plurality of insulating layers, the uppermost insulating layer provided with the electrode pad is formed of a first insulating film material having a higher relative dielectric constant than SiO 2 .
The insulating layer provided below the uppermost insulating layer is formed of a second insulating film material having a lower relative dielectric constant than SiO 2 .
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first insulating layer is an insulating layer formed of the second insulating film material.
半導体チップと、
前記半導体チップが実装されたパッケージ基板と、
前記半導体チップを覆うようにパッケージ基板上に形成された樹脂と、
を備え、
前記半導体チップは、
半導体基板と、前記半導体基板の上に少なくとも1層以上の絶縁層と、
前記絶縁層上にそれぞれ設けられた配線層と、
前記半導体チップの上部の主面の縁部に沿って配置され、ボンディングワイヤが接続された複数の電極パッドと、
前記絶縁層の少なくとも一つの絶縁層内に形成され、異なる配線層を接続するビアと、
を備え、
前記ビアは、異なる配線層間の導通と非導通を検出するための第1ビアを含み、
前記電極パッドは、前記第1ビアが配置される位置と、平面視で重なる位置に配置される第1電極パッドを含み、
前記第1ビアは、平面視で前記第1電極パッドと前記ボンディングワイヤが接合された領域と重なる位置に配置され、
前記第1電極パッドは、前記半導体チップの少なくとも一つのコーナー領域に配置される、半導体装置。
A semiconductor chip,
A package substrate on which the semiconductor chip is mounted,
A resin formed on the package substrate so as to cover the semiconductor chip,
Equipped with
The semiconductor chip is
A semiconductor substrate, and at least one or more insulating layers on the semiconductor substrate;
Wiring layers respectively provided on the insulating layer,
A plurality of electrode pads arranged along the edge of the main surface of the upper part of the semiconductor chip, to which bonding wires are connected,
A via formed in at least one insulating layer of the insulating layer and connecting different wiring layers;
Equipped with
The via includes a first via for detecting conduction and non-conduction between different wiring layers,
The electrode pad includes a first electrode pad arranged at a position overlapping the position where the first via is arranged in a plan view,
The first via is arranged at a position overlapping with a region where the first electrode pad and the bonding wire are joined in a plan view,
The semiconductor device, wherein the first electrode pad is disposed in at least one corner region of the semiconductor chip.
前記半導体装置は、前記第1ビアと接続された検出回路を備え、
前記検出回路は、データ信号を送信し、前記データ信号が前記第1ビアのインピーダンスに応じて変化した検出信号を受信する、請求項14記載の半導体装置。
The semiconductor device includes a detection circuit connected to the first via,
15. The semiconductor device according to claim 14, wherein the detection circuit transmits a data signal and receives the detection signal in which the data signal changes according to the impedance of the first via.
前記第1電極パッドが配置された位置は、前記半導体チップの複数の前記コーナー領域のうち、前記樹脂のコーナーに近い位置のコーナー領域である、請求項14記載の半導体装置。 15. The semiconductor device according to claim 14, wherein the position where the first electrode pad is arranged is a corner region of a plurality of the corner regions of the semiconductor chip, which is close to a corner of the resin. 半導体基板と、
前記半導体基板の上に形成された少なくとも1層以上の絶縁層と、
前記絶縁層上にそれぞれ設けられた少なくとも1層以上の配線層と、
前記少なくとも1層以上の配線層の最上層の配線層に形成され、ボンディングワイヤが接続された電極パッドと、
前記絶縁層のインピーダンスを検出する検出回路と、
前記検出回路と電気的に接続された第1電極と、
前記第1電極とは異なる配線層に形成され、接地電位に接続される第2電極と、
を備え、
前記第1電極は前記配線層のうちの第1配線層に形成され、
前記第2電極は前記配線層のうちの前記第1配線層とは異なる第2配線層に、前記第1電極と対向するように形成され、
前記第1電極及び前記第2電極は、平面視で前記電極パッドと前記ボンディングワイヤが接続された領域と重なる位置に配置された、半導体装置。
A semiconductor substrate,
At least one insulating layer formed on the semiconductor substrate;
At least one or more wiring layers respectively provided on the insulating layer,
An electrode pad formed on the uppermost wiring layer of the at least one wiring layer and having a bonding wire connected thereto;
A detection circuit for detecting the impedance of the insulating layer,
A first electrode electrically connected to the detection circuit;
A second electrode formed on a wiring layer different from the first electrode and connected to a ground potential;
Equipped with
The first electrode is formed on a first wiring layer of the wiring layers,
The second electrode is formed on a second wiring layer of the wiring layer different from the first wiring layer so as to face the first electrode,
The semiconductor device, wherein the first electrode and the second electrode are arranged at positions overlapping with a region where the electrode pad and the bonding wire are connected in a plan view.
前記第1電極には、前記検出回路から第1交流信号が送信され、
前記検出回路は、前記第1交流信号が前記第1電極と前記第2電極の間のインピーダンスに応じて変化した第2交流信号を、前記第2電極から受信し、
前記検出回路は、前記第1交流信号と、前記第2交流信号に基づいて、前記第1電極と前記第2電極の間のインピーダンスを検出する、請求項17記載の半導体装置。
A first AC signal is transmitted from the detection circuit to the first electrode,
The detection circuit receives, from the second electrode, a second AC signal in which the first AC signal is changed according to the impedance between the first electrode and the second electrode,
18. The semiconductor device according to claim 17, wherein the detection circuit detects an impedance between the first electrode and the second electrode based on the first AC signal and the second AC signal.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3919973A1 (en) 2020-06-05 2021-12-08 Funai Electric Co., Ltd. Light emitting device

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