JP6135690B2 - 半導体チップと、その半導体チップにボンディングされるワイヤの断線検出方法 - Google Patents

Description

本明細書に開示する技術は、半導体チップと、その半導体チップにボンディングされるワイヤの断線検出方法に関する。

半導体チップに設けられている電極パッドは、ワイヤを介してリード端子にワイヤボンディングされている。リード端子は、半導体チップ内に形成されている回路にワイヤを介して電源電圧を供給し、信号を入出力し、あるいは半導体チップ内の回路の出力電圧を受け入れる役割を果たす。

半導体チップに複数の電極パッドを設け、それぞれの電極パッドを同一のリード端子にワイヤボンディングする場合がある（いわゆるマルチボンディング）。これにより、例えば、当該リード端子から複数の電極パッドに電源電圧を印加でき、チップ内の回路により大きな電流を流すことができる（以下、電源電圧が印加される電極パッドを電源用電極パッドと称する）。

特許文献１に、マルチボンディングされているワイヤの断線を検出可能な半導体チップが開示されている。この半導体チップには、複数の電源用電極パッドと、チップ内の回路に信号を入力する入力信号用電極パッドが設けられている。入力信号用電極パッドは、電源用電極パッドに隣接して配置されている。複数の電源用電極パッドのそれぞれは、１個の電源用リード端子とマルチボンディングされている。入力信号用電極パッドは、電源用リード端子とは別の入力信号用リード端子とワイヤボンディングされている。複数の電源用電極パッドのそれぞれと入力信号用電極パッドとの間には、互いに異なる抵抗値を有する抵抗が接続された回路が構成されている。これにより、電源用リード端子に電源電圧を印加し、入力信号用リード端子から出力される電流を測定することで、マルチボンディングされているワイヤのうちどのワイヤが断線しているかを検出できる。

特開２０１３−２２５５３５号公報

特許文献１の技術では、マルチボンディングワイヤの断線を検出する際は、電圧を印加するテスタ（電圧印加モジュール）を電源用リード端子に接続し、電流を測定するテスタ（電流測定モジュール）を入力信号用リード端子に接続する。このように、特許文献１の技術では、ワイヤの断線を検出するために電源用リード端子と入力信号用リード端子にテスタを割り当てる必要がある。

本明細書では、同一のリード端子にワイヤボンディングされているワイヤの断線を検出するに際して、テスタの使用を低減できる技術を提供する。

本明細書が開示する半導体チップは、第１電極パッドと、第２電極パッドと、第１電流検出器と、第３電極パッドを備える。第１電極パッドは、第１リード端子にワイヤボンディングされる。第２電極パッドは、第１電極パッドがワイヤボンディングされる第１リード端子にワイヤボンディングされる。第１電流検出器は、第１電極パッドと第２電極パッドの間に接続されている。第３電極パッドは、第１リード端子とは別の第２リード端子にワイヤボンディングされる。第１電流検出器は、第３電極パッドに誘導起電力発生電流を通電したときに第１リード端子と第１電極パッドと第１電流検出器と第２電極パッドを巡る第１閉回路を流れる誘導電流が閾値を上回る場合と閾値を下回る場合で出力が異なるように構成されている。

上記の半導体装置では、第１電極パッドと第２電極パッドが第１リード端子にワイヤボンディングされると、第１リード端子と第１電極パッドと第１電流検出器と第２電極パッドを巡る第１閉回路が形成される。ここで、第１閉回路を構成するワイヤが断線していない場合は、第３電極パッドに誘導起電力発生電流を通電することにより第１閉回路を貫通する磁束が変化すると、電磁誘導により第１閉回路に誘導起電力が発生し、誘導電流が流れる。一方、第１閉回路を構成するワイヤが断線している場合は、第３電極パッドに誘導起電力発生電流を通電することにより第１閉回路を貫通する磁束が変化しても電磁誘導が生じない。このため、第１閉回路に誘導電流が流れない。第１電流検出器は、第１閉回路を流れる誘導電流が閾値を上回る場合と閾値以下の場合とで出力が異なるように構成されている。第１電流検出器の閾値を、第１閉回路を構成するワイヤが断線していないときに流れる誘導電流の値より小さくすることにより、第１電流検出器の出力によりワイヤの断線を検出することができる。このように、上記半導体チップは、第１閉回路を流れる誘導電流に基づいて、ワイヤの断線の有無を検出可能な構成を有する。このため、断線を検出するために第１リード端子と第２リード端子の両方にテスタを割り当てる必要がなくなり、テスタの使用を低減できる。また、テスタのうちの通電モジュールを利用してワイヤの断線を検出できるため、テスタに必要な機能が少なくて済む。なお、第１電流検出器を流れる電流が閾値と同じ場合は、第１電流検出器は、電流が閾値を上回る場合の出力を示してもよいし、電流が閾値を下回る場合の出力を示してもよい。また、本明細書では、説明の都合上、ワイヤが断線している場合も第１リード端子と第１電極パッドと第１電流検出器と第２電極パッドからなる回路を「第１閉回路」と称する。また、以下では、「閉回路を構成するワイヤの断線」を単に「ワイヤの断線」とも称する。

また、本明細書は、半導体チップのワイヤの新規な断線検出方法を開示する。この断線検出方法では、半導体チップに形成されている第１電極パッド及び第２電極パッドのそれぞれと第１リード端子とをワイヤボンディングしている２つのワイヤの断線を検出する。この断線検出方法では、第２リード端子から第３電極パッドに誘導起電力発生電流を通電し、誘導起電力発生電流通電時の第１電流検出器の出力を検出する。この断線検出方法によると、断線の有無を判定するのに必要な情報を、第２リード端子に電流を供給することで取得できる。テスタには通電機能さえあればよい。テスタの有効活用ができる。また、上記の断線検出方法は、第２リード端子に電流を供給する他の検査と同時に実施できる。この場合、断線を検出するためだけに第２リード端子に電流を供給する必要がなくなるため、専ら断線検出用のテスタが不要となり、検査時間を短縮化できる。

また、本明細書は、上記の断線検出方法とは別の、半導体チップのワイヤの新規な断線検出方法を開示する。この断線検出方法は、リード端子に第１ワイヤでワイヤボンディングされる第１電極パッドと、リード端子に第２ワイヤでワイヤボンディングされる第２電極パッドと、第１電極パッドと第２電極パッドの間に接続されている電流検出器と、を備える半導体チップの第１ワイヤと第２ワイヤの少なくとも一方の断線を検出する。この断線検出方法は、磁束印加工程と、断線検出工程を備える。磁束印加工程では、リード端子と第１ワイヤと第１電極パッドと電流検出器と第２電極パッドと第２ワイヤを巡る閉回路を貫く方向に磁束を印加する。断線検出工程では、磁束印加工程において電流検出器が出力する出力値に応じて第１ワイヤと第２ワイヤの少なくとも一方の断線を検出する。この断線検出方法では、磁束印加工程において様々な手段で閉回路に磁束を印加できるため、半導体チップの設計の自由度が向上する。

実施例１の半導体装置の平面図であり、スイッチＳＷ２がオンのときを示す。 変形例１の半導体装置の平面図であり、スイッチＳＷ２がオンのときを示す。 実施例２の半導体装置の平面図であり、スイッチＳＷ２がオンのときを示す。

図１を参照して実施例１の半導体チップ１００について説明する。半導体チップ１００は、集積回路５０が形成された直方体形状の電子部品である。半導体チップ１００は、複数のリード端子と共に樹脂１１によりパッケージングされており、これにより半導体装置１１０を構成している。図１では、複数のリード端子のうち２つのリード端子３０、８０を図示している。なお、図１では、リード端子３０、８０のうち、樹脂１１の外部に突出している部分の図示を省略している。また、図１では、図を見易くするために、樹脂１１の外形のみ図示し、半導体チップ１００とリード端子３０、８０を覆う樹脂１１の図示を省略している。

半導体チップ１００は、電極パッド１２ａ、１２ｂ、６０と、配線１４ａ、１４ｂ、６６と、抵抗体１６ａと、比較器１８ａと、コントローラ２４と、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を備える。電極パッド１２ａ、１２ｂ、６０は、半導体チップ１００の上面（即ち、半導体チップ１００がリードフレーム（図示省略）のダイパッド（図示省略）に載置される面と反対の面）の周縁部に、この順に隣接して設けられている。電極パッド１２ａは、ワイヤ４０ａによりリード端子３０の一端にボンディングされている。電極パッド１２ｂは、ワイヤ４０ｂによりリード端子３０の一端にボンディングされている。即ち、電極パッド１２ａ、１２ｂは、それぞれ同一のリード端子３０にダブルボンディングされている。電極パッド６０は、ワイヤ９０によりリード端子８０の一端にボンディングされている。なお、半導体チップ１００の上面には複数の電極パッドが設けられているが、図１では電極パッド１２ａ、１２ｂ、６０のみを図示している。なお、電極パッド１２ａ、１２ｂ、６０は、それぞれ「第１電極パッド」、「第２電極パッド」、「第３電極パッド」の一例に相当し、リード端子３０、８０は、それぞれ「第１リード端子」、「第２リード端子」の一例に相当する。

配線１４ａは、電極パッド１２ａと集積回路５０を接続している。配線１４ｂは、電極パッド１２ｂと集積回路５０を接続している。これにより、リード端子３０に電源電圧が印加されると、電極パッド１２ａ、１２ｂに電圧が印加され、配線１４ａ、１４ｂを介して集積回路５０に電流が供給される。リード端子３０が２つの電極パッド１２ａ、１２ｂにダブルボンディングされていることにより、集積回路５０に大電流を供給することができる。配線１４ａと配線１４ｂは点Ｂ１で合流して１つの配線となっている。本実施例では、点Ｂ３より集積回路５０側の配線は、配線１４ａでもあり配線１４ｂでもある。配線６６は、電極パッド６０と集積回路５０を接続している。

抵抗体１６ａは、抵抗値Ｒ１を有する抵抗体であり、配線１４ａの点Ｂ２と配線１４ｂの点Ｂ３の間に接続されている。比較器１８ａは、抵抗体１６ａの高電位側の電圧と低電位側の電圧を比較し、その結果をＨ（ハイ）又はＬ（ロー）の２値信号で出力する。具体的には、抵抗体１６ａの一端（図１における抵抗体１６ａの上側）が比較器１８ａの非反転入力端子Ｖｉｎ＋に接続され、他端（図１における抵抗体１６ａの下側）が反転入力端子Ｖｉｎ−に接続されている。比較器１８ａの出力端子Ｖｏｕｔは、半導体チップ１００内部のレジスタ２２ａに接続されている。比較器１８ａは、閾値付き比較器である。非反転入力端子Ｖｉｎ＋には抵抗体１６ａの両端にかかる電圧Ｖｉｎ１（以下では、「入力電圧Ｖｉｎ１」とも称する）が入力される。入力電圧Ｖｉｎ１が閾値を上回る場合は出力端子ＶｏｕｔはＨ信号を出力し、入力電圧Ｖｉｎ１が閾値を下回る場合は出力端子ＶｏｕｔはＬ信号を出力する。出力信号は、レジスタ２２ａに記憶される。レジスタ２２ａに記憶された出力信号は、外部から読み出し可能となっている。なお、抵抗体１６ａは「第１抵抗体」の一例に相当し、比較器１８ａは「第１比較器」の一例に相当する。

スイッチＳＷ１は、配線１４ａの点Ｂ１と点Ｂ２の間に設けられている。スイッチＳＷ２は、抵抗体１６ａに隣接して点Ｂ２と点Ｂ３の間に設けられている。スイッチＳＷ３は、配線１４ｂの点Ｂ１と点Ｂ３の間に設けられている。スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオン・オフは、コントローラ２４によって制御される。具体的には、コントローラ２４は、スイッチＳＷ２をオンするとスイッチＳＷ１、ＳＷ３をオフし、逆に、スイッチＳＷ１、ＳＷ３をオンするとスイッチＳＷ２をオフする。スイッチＳＷ２がオンのときは、リード端子３０と電極パッド１２ａとスイッチＳＷ２と抵抗体１６ａと電極パッド１２ｂが、ワイヤ４０ａ、４０ｂと配線１４ａ、１４ｂにより接続された閉回路Ｌ１が形成される。このとき、スイッチＳＷ１、ＳＷ３はオフであるため、電極パッド１２ａ、１２ｂは集積回路５０から電気的に分離しており、非導通状態となっている。一方、スイッチＳＷ２がオフのときは閉回路Ｌ１が形成されない。このとき、スイッチＳＷ１、ＳＷ３はオンであるため、電極パッド１２ａ、１２ｂは集積回路５０と接続しており、導通状態となっている。なお、閉回路Ｌ１は、「第１閉回路」の一例に相当する。

リード端子８０の他端（即ち、リード端子８０のうち樹脂１１から突出している部分）には、電流源７０が接続可能となっている。電流源７０は検査用の電流源（テスタ）であり、リード端子８０に電流Ｉ１を供給して半導体装置１１０（半導体チップ１００）の良否を検査するために使用される。

ワイヤ４０ａ、４０ｂ（即ち、ダブルボンディングされているワイヤ）の断線を検出する方法について説明する。この断線検出方法は、動作確認工程と同時に実施される。動作確認工程では、まず、コントローラ２４が、スイッチＳＷ２をオンし、スイッチＳＷ１、ＳＷ３をオフする。これにより、閉回路Ｌ１が形成されると共に、電極パッド１２ａ、１２ｂが集積回路５０から電気的に分離される。次に、リード端子８０に電流源７０を接続して電流Ｉ１を供給し、半導体装置１１０が正常に動作するか否か検査する。動作確認工程で実施される検査は、電流源７０からリード端子８０に電流Ｉ１を供給する検査であれば、どのような種類の検査であってもよい。リード端子８０に供給された電流Ｉ１は、ワイヤ９０を図１の右方向に向かって流れる。これにより、ワイヤ９０の周囲には、電流の進行方向に対して時計回りの磁界が同心円状に発生する。閉回路Ｌ１は、電流の進行方向から見てワイヤ９０の左側に位置しているため、発生した磁界は閉回路Ｌ１を半導体チップ１００の下面から上面に向かう方向に貫通する。なお、電流Ｉ１は「誘導起電力発生電流」の一例に相当する。

ワイヤ４０ａ、４０ｂが断線していない場合は、ワイヤ９０の周囲に発生した磁界が閉回路Ｌ１を貫通すると、閉回路Ｌ１を貫く磁束が変化するため、閉回路Ｌ１には電磁誘導により誘導起電力Ｖｅ１が発生する。誘導起電力Ｖｅ１は、磁束の時間的変化率に等しい。別言すれば、誘導起電力Ｖｅ１は、電流Ｉ１の時間的変化率と閉回路Ｌ１の面積に比例する。本実施例では、動作確認工程における所定の時間の間は、電流源７０は一定の変化率で増加する電流Ｉ１を供給する。このため、誘導起電力Ｖｅ１は一定の値となる。

閉回路Ｌ１の抵抗体１６ａの抵抗値Ｒ１は、閉回路Ｌ１を構成する他の要素（即ち、ワイヤ４０ａ、４０ｂや配線１４ａ、１４ｂなど）の抵抗に比べて十分に大きいため、閉回路Ｌ１における電圧降下は抵抗体１６ａでのみ生じると考えて差し支えない。この場合、キルヒホッフの第２法則より、抵抗体１６ａにおける電圧降下（即ち、抵抗体１６ａの両端にかかる電圧）は、誘導起電力Ｖｅ１に等しい。このとき、閉回路Ｌ１には時計回り（図１の矢印参照）に誘導電流Ｉ２（＝Ｖｅ１／Ｒ１）が流れる。従って、比較器１８ａの非反転入力端子Ｖｉｎ＋には、誘導起電力Ｖｅ１と等しい値の入力電圧Ｖｉｎ１が入力される（即ち、Ｖｉｎ１＝Ｖｅ１）。比較器１８ａの閾値は、０より大きく、Ｖｅ１より小さい値となるように予め設定されている。これにより、比較器１８ａの非反転入力端子Ｖｉｎ＋に入力される入力電圧Ｖｉｎ１（＝Ｖｅ１）は閾値を上回るため、出力端子ＶｏｕｔはＨ信号を出力する。出力信号はレジスタ２２ａに記憶される。

一方、ワイヤ４０ａ、４０ｂの少なくとも一方が断線している場合は、ワイヤ９０の周囲に発生した磁界が閉回路Ｌ１を貫通しても閉回路Ｌ１には電磁誘導が起こらず、誘導起電力が発生しない。このため、抵抗体１６ａの両端には電位差が生じず、入力電圧Ｖｉｎ１は０［Ｖ］となる。従って、入力電圧Ｖｉｎ１が閾値を下回るため、出力端子ＶｏｕｔはＬ信号を出力する。出力信号はレジスタ２２ａに記憶される。

断線の有無は、レジスタ２２ａに記憶されている出力信号を読み出すことで検出できる。読み出し値がＨ信号の場合はワイヤ４０ａ、４０ｂが断線していないと判定し、Ｌ信号の場合はワイヤ４０ａ、４０ｂの少なくとも一方が断線していると判定する。このように、比較器１８ａを用いてワイヤ４０ａ、４０ｂの断線の有無を２値信号で出力する構成とすることにより、出力信号を読み出すことでワイヤ４０ａ、４０ｂの断線を容易に検出できる。なお、この断線検出検査は、半導体装置１１０が基板に実装される前に実施される。

断線検出検査において断線が検出されなかった半導体装置１１０は、その他の検査を経て良品と判定されると、基板に実装される。基板に実装後の半導体装置１１０を通常使用する場合は、まず、コントローラ２４がスイッチＳＷ１、ＳＷ３をオンし、スイッチＳＷ２をオフする。次に、リード端子３０に電源電圧を印加して、電極パッド１２ａ、１２ｂに電圧を印加する。これにより、リード端子３０から、配線１４ａ、１４ｂを介して集積回路５０に電流が供給される。このように、コントローラ２４は、ワイヤ４０ａ、４０ｂの断線を検出する場合と、半導体装置１１０を通常使用する場合とで、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を切替える。これにより、ワイヤ４０ａ、４０ｂの断線を検出する場合は閉回路Ｌ１を流れる誘導電流Ｉ２が集積回路５０側に流れることを抑制でき、一方、半導体装置１１０を通常使用する場合はリード端子３０から配線１４ａ、１４ｂを介して集積回路５０に流れる電流が抵抗体１６ａ側と比較器１８ａ側に流れ込むことを抑制できる。このため、比較器１８ａの非反転入力端子Ｖｉｎ＋には計算値に基づく入力電圧Ｖｉｎ１（即ち、誘導起電力Ｖｅ１）が入力されるため、出力端子Ｖｏｕｔからは正確な出力信号が出力される。従って、ワイヤ４０ａ、４０ｂの断線検出の信頼性が向上する。

上記の半導体装置１１０では、リード端子８０に電流を供給するだけで、ワイヤ４０ａ、４０ｂが断線していない場合は閉回路Ｌ１に電圧（誘導起電力）を発生させることができる。このため、断線を検出するためにリード端子３０に電圧を印加する必要がないため、断線検出用のテスタ（電圧印加モジュール）が不要となり、当該テスタを他の検査のために使用することができる。テスタを有効活用できる。また、上記の半導体装置１１０の断線検出方法では、動作確認工程の段階で、断線の有無を判定可能な出力信号が比較器１８ａの出力端子Ｖｏｕｔから出力される。このため、１度に２種類の検査を実施でき、半導体装置１１０の検査時間を短縮することができる。また、断線の有無は、比較器１８ａの出力端子Ｖｏｕｔから出力されるため、電流測定用の電極パッド（いわゆる検査専用パッド）を設ける必要がなくなり、半導体チップのレイアウトの自由度が向上する。

（変形例１）
次に、図２を参照して変形例１の半導体チップ２００について説明する。以下では、実施例１と相違する点について説明し、実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。これは、実施例２についても同様である。半導体チップ２００は、複数のリード端子と共に樹脂１１によりパッケージングされており、これにより半導体装置２１０を構成している。変形例１では、半導体チップ２００が電極パッド６２と配線６８を備えており、半導体装置２１０がリード端子８２を備えている点で、実施例１の半導体装置１１０と異なっている。電極パッド６２は、電極パッド１２ａに対して電極パッド１２ｂと反対側（即ち、図２の上側）に、電極パッド１２ａに隣接して配置されている。同様に、リード端子８２は、リード端子３０に対してリード端子８０と反対側（即ち、図２の上側）に、リード端子３０に隣接して配置されている。電極パッド６２は、ワイヤ９２によりリード端子８２の一端にボンディングされている。配線６８は、電極パッド６２と集積回路５０を接続している。リード端子８２の他端には、電流源７２が接続可能となっている。電流源７２は、動作確認工程において半導体装置２１０の良否を検査するための電流源である。電流源７２は、電流源７０と同じタイミングで、ワイヤ９２に図２の左方向に向かう電流Ｉ３を供給する。動作確認工程における所定の時間の間は、電流源７２は、一定の変化率で増加する電流Ｉ３を供給する。なお、電流Ｉ３は、「誘導起電力発生電流」の一例に相当する。

電流源７２により電流Ｉ３がワイヤ９２を左方向に流れると、ワイヤ９２の周囲に発生した磁界が閉回路Ｌ１を半導体チップ２００の下面から上面に向かう方向に貫通する。これにより、ワイヤ４０ａ、４０ｂが断線していない場合は、閉回路Ｌ１に電磁誘導により誘導起電力Ｖｅ２が発生する。ワイヤ９２の周囲に発生した磁界が閉回路Ｌ１を貫通する方向は、電流Ｉ１によりワイヤ９０の周囲に発生した磁界が閉回路Ｌ１を貫通する方向と同じである。このため、抵抗体１６ａの両端には、Ｖｅ１＋Ｖｅ２の電圧がかかることになり、比較器１８ａの非反転入力端子Ｖｉｎ＋には、Ｖｅ１＋Ｖｅ２の入力電圧Ｖｉｎ１が入力される。

この構成によっても、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。また、このように、閉回路Ｌ１の両隣に位置する２つのワイヤ９０、９２に電流を供給することにより、閉回路Ｌ１を貫通する磁束密度を増加させ、閉回路Ｌ１に発生する誘導起電力を増加させることができる。このため、１つのワイヤに流せる電流に制限があるなどの理由により閉回路Ｌ１に十分な誘導起電力を生じさせることができない場合であっても、２つのワイヤに電流を供給することにより、閉回路Ｌ１に十分な大きさの誘導起電力を生じさせることができ、比較器１８ａの出力端子Ｖｏｕｔから正確な出力信号を得ることができる。なお、電流を供給するワイヤの数は２つに限られず、３つ以上であってもよい。

次に、図３を参照して実施例２の半導体チップ３００について説明する。半導体チップ３００は、複数のリード端子と共に樹脂１１によりパッケージングされており、これにより半導体装置３１０を構成している。実施例２では、半導体チップ３００が、半導体チップ１００が備える各部材に加えて、電極パッド１２ｃと、配線１４ｃと、抵抗体１６ｂと、比較器１８ｂと、スイッチＳＷ４、ＳＷ５を備える点で実施例１の半導体チップ１００と異なっている。

電極パッド１２ｃは、電極パッド１２ｂと電極パッド６０の間に配置されている。電極パッド１２ｃは、ワイヤ４０ｃによりリード端子３０の一端にボンディングされている。即ち、電極パッド１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、それぞれ同一のリード端子３０にトリプルボンディングされている。配線１４ｃは、電極パッド１２ｃと集積回路５０を接続している。これにより、リード端子３０に電源電圧が印加されると、配線１４ａ、１４ｂ、１４ｃを介して集積回路５０にダブルボンディング時よりもさらに大きな電流を供給することができる。配線１４ｃは配線１４ａと点Ｂ１で合流して１つの配線となっている。なお、電極パッド１２ｃは「第４電極パッド」の一例に相当する。

抵抗体１６ｂは、抵抗値Ｒ２を有する抵抗体であり、配線１４ａの点Ｂ４と配線１４ｃの点Ｂ５の間に接続されている。比較器１８ｂは、閾値付き比較器であり、抵抗体１６ｂの高電位側の電圧と低電位側の電圧を比較し、その結果を２値信号で出力する。抵抗体１６ｂの一端が比較器１８ｂの非反転入力端子Ｖｉｎ＋に接続され、他端が反転入力端子Ｖｉｎ−に接続されている。比較器１８ｂの出力端子Ｖｏｕｔは、半導体チップ３００内部のレジスタ２２ｂに接続されている。非反転入力端子Ｖｉｎ＋には抵抗体１６ｂの両端にかかる電圧Ｖｉｎ２（以下では、「入力電圧Ｖｉｎ２」とも称する）が入力される。出力端子Ｖｏｕｔは、入力電圧Ｖｉｎ２が閾値を上回る場合はＨ信号を出力し、閾値を下回る場合はＬ信号を出力する。出力信号は、レジスタ２２ｂに記憶される。なお、抵抗体１６ｂは「第２抵抗体」の一例に相当し、比較器１８ｂは「第２比較器」の一例に相当する。

スイッチＳＷ４は、抵抗体１６ｂに隣接して点Ｂ４と点Ｂ５の間に設けられている。スイッチＳＷ４がオンのときは、リード端子３０と電極パッド１２ａと抵抗体１６ｂとスイッチＳＷ４と電極パッド１２ｃが、ワイヤ４０ａ、４０ｃと配線１４ａ、１４ｃにより接続された閉回路Ｌ２が形成される。スイッチＳＷ５は、配線１４ｃの点Ｂ１と点Ｂ５の間に設けられている。また、本実施例では、配線１４ａにおいて、点Ｂ４は点Ｂ２よりも集積回路５０側に位置している。この場合、スイッチＳＷ１は、点Ｂ１と点Ｂ４の間に接続される。コントローラ２４は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３に加えて、スイッチＳＷ４、ＳＷ５のオン・オフを制御する。具体的には、コントローラ２４は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５を制御して、次の３つのケースの回路のいずれかに切替える。即ち、ケース１では、スイッチＳＷ２をオンし、スイッチＳＷ１、ＳＷ３〜ＳＷ５をオフする。ケース２では、スイッチＳＷ４をオンし、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷ５をオフする。ケース３では、スイッチＳＷ１、ＳＷ３、ＳＷ５をオンし、スイッチＳＷ２、ＳＷ４をオフする。これにより、ケース１では、閉回路Ｌ１が形成される一方で閉回路Ｌ２が形成されず、また、電極パッド１２ａ〜１２ｃが集積回路５０から電気的に分離される。ケース２では、閉回路Ｌ２が形成される一方で閉回路Ｌ１が形成されず、また、電極パッド１２ａ〜１２ｃが集積回路５０から電気的に分離される。ケース３では、閉回路Ｌ１、Ｌ２が形成されない一方で、電極パッド１２ａ〜１２ｃが集積回路５０に接続される。なお、閉回路Ｌ２は、「第２閉回路」の一例に相当する。

ワイヤ４０ａ〜４０ｃの断線検出方法について説明する。動作確認工程において、コントローラ２４が上記のケース１の回路に切替える場合は、実施例１においてコントローラ２４がスイッチＳＷ２をオンする場合と同様である。ケース１の回路を用いることで、ワイヤ４０ａ、４０ｂの断線を検出することができる。一方、コントローラ２４が上記のケース２の回路に切替えると、電流源７０がリード端子８０に一定の変化率で増加する電流Ｉ１を供給する。

ワイヤ４０ａ、４０ｃが断線していない場合は、閉回路Ｌ２に電磁誘導により一定の値を有する誘導起電力Ｖｅ３が発生する。このため、閉回路Ｌ２には時計回りに誘導電流Ｉ４（＝Ｖｅ３／Ｒ２）が流れる。閉回路Ｌ２の面積は閉回路Ｌ１の面積よりも大きいため、誘導起電力Ｖｅ３は誘導起電力Ｖｅ１よりも大きい。抵抗体１６ｂの両端には誘導起電力Ｖｅ３と等しい電圧がかかるため、入力電圧Ｖｉｎ２は誘導起電力Ｖｅ３と等しい。比較器１８ｂの閾値は、０より大きく、Ｖｅ３より小さい値となるように予め設定されている。これにより、入力電圧Ｖｉｎ２（＝Ｖｅ３）が閾値を上回るため、比較器１８ｂの出力端子ＶｏｕｔはＨ信号を出力する。出力信号はレジスタ２２ｂに記憶される。一方、ワイヤ４０ａ、４０ｃの少なくとも一方が断線している場合は、閉回路Ｌ２には誘導起電力が発生しない。このため、抵抗体１６ｂの両端には電位差が生じず、入力電圧Ｖｉｎ２は０［Ｖ］となる。従って、Ｖｉｎ２（＝０）が閾値を下回るため、出力端子ＶｏｕｔはＬ信号を出力する。出力信号はレジスタ２２ｂに記憶される。

断線の有無は、レジスタ２２ｂに記憶されている出力信号を読み出すことで検出できる。読み出し値がＨ信号の場合はワイヤ４０ａ、４０ｃが断線していないと判定し、Ｌ信号の場合はワイヤ４０ａ、４０ｃの少なくとも一方が断線していると判定する。

断線検出検査において断線が検出されなかった半導体装置３１０は、その他の検査を経て良品と判定されると、基板に実装される。基板に実装後の半導体装置３１０を通常使用する場合は、まず、コントローラ２４が上記のケース３の回路に切替える。次に、リード端子３０に電源電圧を印加して、電極パッド１２ａ〜１２ｃに電圧を印加する。これにより、リード端子３０から配線１４ａ〜１４ｃを介して集積回路５０に電流が供給される。

上記の構成によっても、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。また、コントローラ２４は、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ４を同時にオンすることがないため、閉回路Ｌ１と閉回路Ｌ２が同時に形成されることがない。従って、電磁誘導により閉回路Ｌ１、Ｌ２の両方に誘導電流Ｉ２、Ｉ４がそれぞれ流れることによる相互干渉（例えば、ワイヤ４０ｂを流れる誘導電流Ｉ２の周囲に発生する磁界が閉回路Ｌ２を貫通して新たな誘導起電力が生じる現象）を回避できる。このため、ワイヤ４０ａ〜４０ｃの断線を適切に検出できる。また、コントローラ２４は、ワイヤ４０ａ〜４０ｃの断線を検出する場合（ケース１、２）と、半導体装置３１０を通常使用する場合（ケース３）とで、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５を切替える。これにより、ワイヤ４０ａ〜４０ｃの断線を検出する場合は閉回路Ｌ１又は閉回路Ｌ２を流れる誘導電流が集積回路５０側に流れることを抑制でき、一方、半導体装置３１０を通常使用する場合はリード端子３０から配線１４ａ〜１４ｃを介して集積回路５０に流れる電流が抵抗体１６ａ、１６ｂ側と比較器１８ａ、１８ｂ側に流れ込むことを抑制できる。このため、比較器１８ａ、１８ｂの各出力端子Ｖｏｕｔから正確な出力信号を出力でき、ワイヤ４０ａ〜４０ｃの断線検出の信頼性が向上する。

以上、本明細書が開示する技術の実施例について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、本明細書が開示する半導体装置及びその製造方法は、上記の実施例を様々に変形、変更したものが含まれる。

例えば、上記の実施例及び変形例では、閉回路に隣接するリード端子に電流を供給して磁界を発生させたが、磁界を発生させる構成はこれに限られない。例えば、半導体装置の近傍に電線を配置し、その電線に電流を供給することで、閉回路に磁束を印加してもよい。また、半導体装置の近傍に磁石を配置することで、閉回路に磁束を印加してもよい。なお、上記の実施例、変形例において、電流を供給するリード端子は、磁界が閉回路を貫通する構成であれば、閉回路に隣接している必要はない。

また、上記の実施例及び変形例では、抵抗体と比較器を利用してワイヤの断線を検出したが、この構成に限られない。例えば、電流計を用いてワイヤの断線を検出してもよい。また、同一のリード端子にボンディングされるワイヤの数は４つ以上であってもよい。即ち、本明細書が開示する技術は、マルチボンディングされているワイヤの断線検出に利用することができる。また、半導体装置を基板に実装した後で断線検出検査を行ってもよい。また、半導体チップは、樹脂の代わりにセラミックでパッケージされていてもよい。

また、実施例２の半導体チップ３００において、配線１４ｂと配線１４ｃの間に抵抗体を接続し、抵抗体の両端に、当該抵抗体の両端にかかる電圧を比較する閾値付きの比較器（以下、比較器１８ｃと称する）を接続してもよい。抵抗体に隣接してスイッチ（以下、スイッチＳＷ６と称する）を接続し、リード端子３０と電極パッド１２ｂとスイッチＳＷ６と抵抗体と電極パッド１２ｃがワイヤ４０ｂ、４０ｃと配線１４ｂ、１４ｃにより接続された閉回路（以下、閉回路Ｌ３と称する）を形成してもよい。コントローラ２４が、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６を制御して、３つの閉回路Ｌ１〜Ｌ３のうち１つの閉回路が形成される場合は残り２つの閉回路を形成せず、また、電極パッド１２ａ〜１２ｃを集積回路５０から電気的に分離してもよい。この構成によると、ワイヤ４０ａ〜４０ｃのどのワイヤが断線しているか特定することができる。例えば、閉回路Ｌ１を形成したときに比較器１８ａからＬ信号が出力され、閉回路Ｌ２を形成したときに比較器１８ｂからＬ信号が出力され、閉回路Ｌ３を形成したときに比較器１８ｃからＨ信号が出力された場合を考える。この場合、比較器１８ａ、１８ｂからの出力信号だけでは、ワイヤ４０ａ、４０ｂ、４０ｃのいずれかが断線していることは検出できるものの、どのワイヤが断線しているかまでは特定することはできない。しかしながら、比較器１８ｃの出力信号がＨであることから、ワイヤ４０ａのみが断線していることを特定できる。従来は、トリプルボンディングされているワイヤの中から断線しているワイヤを検出するためには、半導体チップをパッケージングしている樹脂を剥がして目視などにより直接調べていた。しかしながら、上記の構成によると、樹脂を剥がすことなく、断線している１つのワイヤを特定することができる。

本明細書が開示する半導体装置の構成を以下に列挙する。半導体チップは、少なくとも以下の（１）の状態と（２）の状態を切替えるように構成されているスイッチ群をさらに備えている。
（１）第１電極パッドと第２電極パッドを半導体チップ内の回路から電気的に分離し、第１閉回路を形成する状態。
（２）第１電極パッドと第２電極パッドを上記の回路に接続し、第１閉回路を形成しない状態。

この構成によると、スイッチ群は、第１閉回路を形成する場合は、第１電極パッドと第２電極パッドを半導体チップ内の回路から電気的に分離するため、電磁誘導により第１閉回路を流れる誘導電流が当該回路側に流れることを抑制できる。また、スイッチ群は、第１閉回路を形成しない場合は、第１電極パッドと第２電極パッドを半導体チップ内の回路に接続する。このため、第１リード端子に電源電圧を印加することで第１電極パッドと第２電極パッドのそれぞれを流れる電流が当該回路側に適切に供給され、第１電流検出器側に流れこむことを抑制することができる。このため、ワイヤの断線を適切に検出できる。

本明細書が開示する一例の半導体チップでは、第１電流検出器が、第１抵抗体と第１比較器を有する。第１抵抗体は、第１電極パッドと第２電極パッドの間に接続されている。第１比較器は、第１抵抗体の高電位側電圧と低電位側電圧を比較する。この構成によると、第１比較器の閾値を、０よりも大きく、かつ、第１閉回路に誘導起電力が発生するときに第１抵抗体にかかる電圧よりも小さい値に設定することにより、第１閉回路に誘導電流が流れる場合（即ち、ワイヤが断線していない場合）と流れない場合（即ち、ワイヤが断線している場合）とで、第１比較器が異なる出力を示す。このため、第１比較器の出力を調べることによりワイヤの断線を容易に検出することができる。

本明細書が開示する一例の半導体チップは、第４電極パッドと、第２電流検出器をさらに備える。第４電極パッドは、第１電極パッドと第２電極パッドがワイヤボンディングされる第１リード端子にワイヤボンディングされる。第２電流検出器は、第１電極パッドと第４電極パッドの間に接続されている。第２電流検出器は、第３電極パッドに誘導起電力発生電流を通電したときに第１リード端子と第１電極パッドと第２電流検出器と第４電極パッドを巡る第２閉回路を流れる誘導電流が閾値を上回る場合と閾値を下回る場合で出力が異なるように構成されている。上記の半導体チップでは、第４電極パッドが第１リード端子にワイヤボンディングされると、第１リード端子、第１電極パッド、第２電流検出器、第４電極パッドを巡る第２閉回路が形成される。このため、第３電極パッドに誘導起電力発生電流を通電して第２閉回路を貫通する磁束を変化させることにより、第２閉回路を構成するワイヤ（即ち、第１、第４電極パッドのそれぞれを第１リード端子とボンディングしているワイヤ）の断線を検出することができる。第１閉回路を構成するワイヤだけではなく、第２閉回路を構成するワイヤの断線も検出できる。

本明細書が開示する一例の半導体チップは、少なくとも以下の（１）の状態と（２）の状態と（３）の状態を切替えるように構成されているスイッチ群をさらに備える。
（１）第１電極パッドと第２電極パッドと第４電極パッドを半導体チップ内の回路から電気的に分離し、第１閉回路を形成するとともに第２閉回路を形成しない状態。
（２）第１電極パッドと第２電極パッドと第４電極パッドを上記の回路から電気的に分離し、第２閉回路を形成するとともに第１閉回路を形成しない状態。
（３）第１電極パッドと第２電極パッドと第４電極パッドを上記の回路に接続し、第１閉回路と第２閉回路を形成しない状態。

この構成によると、第１閉回路が形成されるときは第２閉回路が形成されず、逆に、第２閉回路が形成されるときは第１閉回路が形成されない。このため、電磁誘導が第１閉回路と第２閉回路の両方で同時に起こることがない。従って、第１閉回路と第２閉回路の両方を構成しているワイヤに、方向が互いに反対の２つの誘導電流が流れ込む事態を回避できる。また、第１閉回路と第２閉回路の両方に誘導電流が流れることで相互に干渉することを防止することができる。具体的には、一方の閉回路を流れる誘導電流により生じた磁界が他方の閉回路を貫通することで、新たな電磁誘導により他方の閉回路に新たな誘導電流が流れ、他方の閉回路を流れる誘導電流と干渉するといった事態を回避できる。このため、第１、第２閉回路のそれぞれのワイヤの断線を適切に検出できる。また、この構成によると、スイッチ群は、第１又は第２閉回路のいずれかが形成される場合は、第１、第２、及び第４電極パッドを半導体チップ内の回路から電気的に分離する。このため、第１又は第２閉回路のいずれかを流れる誘導電流が当該回路側に流れることを抑制できる。また、スイッチ群は、第１及び第２閉回路を形成しない場合は、第１、第２、及び第４電極パッドを半導体チップ内の回路に接続する。このため、第１リード端子に電源電圧を印加すると、第１、第２、及び第４電極パッドのそれぞれを流れる電流は、当該回路側に適切に供給され、第１及び第２電流検出器側に流れこむことを抑制することができる。

本明細書が開示する一例の半導体チップでは、第１電流検出器が、第１抵抗体と第１比較器を有する。第１抵抗体は、第１電極パッドと第２電極パッドの間に接続されている。第１比較器は、第１抵抗体の高電位側電圧と低電位側電圧を比較する。また、第２電流検出器は、第２抵抗体と第２比較器を有する。第２抵抗体は、第１電極パッドと第４電極パッドの間に接続されている。第２比較器は、第２抵抗体の高電位側電圧と低電位側電圧を比較する。この構成によると、第１比較器の閾値を０よりも大きく、かつ、第１閉回路に誘導起電力が発生するときに第１抵抗体にかかる電圧よりも小さい値に設定することにより、第１比較器は、第１閉回路に誘導電流が流れるか否かで異なる出力を示す。同様に、第２比較器の閾値を０よりも大きく、かつ、第２閉回路に誘導起電力が発生するときに第２抵抗体にかかる電圧よりも小さい値に設定することにより、第２比較器は、第２閉回路に誘導電流が流れるか否かで異なる出力を示す。このため、第１比較器と第２比較器のそれぞれの出力を調べることによりワイヤの断線を容易に検出することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１２ａ、１２ｂ：電極パッド
１４ａ、１４ｂ：配線
１６ａ：抵抗体
１８ａ：比較器
３０：リード端子
５０：集積回路
１００：半導体チップ
１１０：半導体装置

Claims (8)

1. 半導体チップであって、
   第１リード端子にワイヤボンディングされる第１電極パッドと、
   前記第１リード端子にワイヤボンディングされる第２電極パッドと、
   前記第１電極パッドと前記第２電極パッドの間に接続されている第１電流検出器と、
   前記第１リード端子とは別の第２リード端子にワイヤボンディングされる第３電極パッドと、を備え、
   前記第１電流検出器は、前記第３電極パッドに誘導起電力発生電流を通電したときに前記第１リード端子と前記第１電極パッドと前記第１電流検出器と前記第２電極パッドを巡る第１閉回路を流れる誘導電流が閾値を上回る場合と閾値を下回る場合で出力が異なるように構成されている、半導体チップ。
2. 少なくとも以下の（１）の状態と（２）の状態を切替えるように構成されているスイッチ群をさらに備える、請求項１に記載の半導体チップ。
   （１）前記第１電極パッドと前記第２電極パッドを半導体チップ内の回路から電気的に分離し、前記第１閉回路を形成する状態。
   （２）前記第１電極パッドと前記第２電極パッドを前記回路に接続し、前記第１閉回路を形成しない状態。
3. 前記第１電流検出器は、
   前記第１電極パッドと前記第２電極パッドの間に接続されている第１抵抗体と、
   前記第１抵抗体の高電位側電圧と低電位側電圧を比較する第１比較器と、を有する、請求項２に記載の半導体チップ。
4. 前記第１リード端子にワイヤボンディングされる第４電極パッドと、
   前記第１電極パッドと前記第４電極パッドの間に接続されている第２電流検出器と、をさらに備え、
   前記第２電流検出器は、前記第３電極パッドに誘導起電力発生電流を通電したときに前記第１リード端子と前記第１電極パッドと前記第２電流検出器と前記第４電極パッドを巡る第２閉回路を流れる誘導電流が閾値を上回る場合と閾値を下回る場合で出力が異なるように構成されている、請求項１に記載の半導体チップ。
5. 少なくとも以下の（１）の状態と（２）の状態と（３）の状態を切替えるように構成されているスイッチ群をさらに備える、請求項４に記載の半導体チップ。
   （１）前記第１電極パッドと前記第２電極パッドと前記第４電極パッドを半導体チップ内の回路から電気的に分離し、前記第１閉回路を形成するとともに前記第２閉回路を形成しない状態。
   （２）前記第１電極パッドと前記第２電極パッドと前記第４電極パッドを前記回路から電気的に分離し、前記第２閉回路を形成するとともに前記第１閉回路を形成しない状態。
   （３）前記第１電極パッドと前記第２電極パッドと前記第４電極パッドを前記回路に接続し、前記第１閉回路と前記第２閉回路を形成しない状態。
6. 前記第１電流検出器は、
   前記第１電極パッドと前記第２電極パッドの間に接続されている第１抵抗体と、
   前記第１抵抗体の高電位側電圧と低電位側電圧を比較する第１比較器と、を有しており、
   前記第２電流検出器は、
   前記第１電極パッドと前記第４電極パッドの間に接続されている第２抵抗体と、
   前記第２抵抗体の高電位側電圧と低電位側電圧を比較する第２比較器と、を有する、請求項５に記載の半導体チップ。
7. 請求項１に記載の半導体チップに形成されている前記第１電極パッド及び前記第２電極パッドのそれぞれと前記第１リード端子とをワイヤボンディングしている２つのワイヤの断線を検出する断線検出方法であって、
   前記第２リード端子から前記第３電極パッドに誘導起電力発生電流を通電し、前記誘導起電力発生電流通電時の前記第１電流検出器の出力を検出する、断線検出方法。
8. リード端子に第１ワイヤでワイヤボンディングされる第１電極パッドと、
   前記リード端子に第２ワイヤでワイヤボンディングされる第２電極パッドと、
   前記第１電極パッドと前記第２電極パッドの間に接続されている電流検出器と、を備える半導体チップの第１ワイヤと第２ワイヤの少なくとも一方の断線を検出する断線検出方法であって、
   前記リード端子と前記第１ワイヤと前記第１電極パッドと前記電流検出器と前記第２電極パッドと前記第２ワイヤを巡る閉回路を貫く方向に磁束を印加する磁束印加工程と、
   前記磁束印加工程において前記電流検出器が出力する出力値に応じて第１ワイヤと第２ワイヤの少なくとも一方の断線を検出する断線検出工程と、を備える、断線検出方法。

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