JP6605866B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置に関し、特にその検査、解析技術に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to inspection and analysis techniques thereof.
図1(a)〜(c)は、半導体装置300を示す模式図である。図1(a)は、リードフレームパッケージの半導体装置300の外観斜視図である。半導体装置300は、半導体チップ(チップ、あるいはダイともいう)を封止する樹脂312と、そこから引き出された複数のリード端子(ピン)308を備える。
1A to 1C are schematic views showing a
近年、半導体装置300の高機能化にともない、ひとつのパッケージに複数の半導体チップが内蔵されるマルチチップパッケージが採用される場合がある。図1(b)は、マルチチップパッケージの半導体装置300の内部構造を示す平面図である。複数の半導体チップ302a、302bそれぞれの素子形成領域には、トランジスタ、配線、抵抗などの回路素子が集積化され、半導体チップ302の外周部のI/O領域には、複数のI/Oパッド304が形成される。
In recent years, a multi-chip package in which a plurality of semiconductor chips are built in one package may be employed as the function of the
図1(c)は、マルチチップパッケージの半導体装置300の断面図である。複数の半導体チップ302a,302bは、アイランド309上に実装(ダイボンディング)される。半導体装置300のI/Oパッド304はそれぞれ、対応するリード端子308と、ボンディングワイヤ310を介して電気的に接続される。
FIG. 1C is a cross-sectional view of a multi-chip
また、複数の半導体チップ302a、302bのパッドの間は、チップ間ワイヤ306を介して結線される。ワイヤボンディング工程の後、半導体装置300は樹脂312により封止される。半導体装置300は、電気的特性の検査を経て正常品が選別され、出荷される。
The pads of the plurality of
ボンディングワイヤ310や306をワイヤボンディングする際に、パッド304およびその周辺の回路素子に機械的なストレス、ダメージが加わり、製造不良の原因となる場合がある。リード端子308と接続されるボンディングワイヤ310については、リード端子308を介して外部からアクセス可能であるため、ボンディングワイヤ310の実装不良は検出可能である。
When wire bonding the
一方、複数の半導体チップ302a、302b間を結線するチップ間ワイヤ306に関しては、リード端子308を介して回部から直接アクセスできない。したがって、半導体装置300に何らかの不良が検出された場合に、チップ間ワイヤ306の不良に起因したものであるか、その他の不良に起因したものであるかを判定することができない。なおこのような問題を当業者の一般的な認識と捉えてはならない。またこの問題は、リードフレームパッケージに限らず、チップ間がワイヤで結線されるその他の形状のマルチチップパッケージにおいても生じうる。
On the other hand, the
本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、マルチチップパッケージにおけるチップ間の配線の不良を検出可能な半導体装置の提供にある。 The present invention has been made in view of such a problem, and one of exemplary objects of an embodiment thereof is to provide a semiconductor device capable of detecting a wiring defect between chips in a multichip package.
本発明のある態様は、マルチチップパッケージの半導体装置に関する。半導体装置は、複数の入出力ピンと、チップ間接続用の複数の第1パッドを有するとともに、複数の第1パッドそれぞれに試験信号を供給可能に構成される第1半導体チップと、チップ間接続用の複数の第2パッドと、複数の入出力ピンのひとつであるテストピンと電気的に接続される第3パッドと、複数の第2パッドに生ずる複数の信号を受け、ひとつを選択して第3パッドに出力する第1セレクタと、を有する第2半導体チップと、それぞれが、第1半導体チップの複数の第1パッドの対応するひとつを、第2半導体チップの複数の第2パッドの対応するひとつと結線する、複数のチップ間配線と、を備える。 One embodiment of the present invention relates to a semiconductor device of a multichip package. The semiconductor device includes a plurality of input / output pins, a plurality of first pads for interchip connection, a first semiconductor chip configured to be able to supply a test signal to each of the plurality of first pads, and for interchip connection A plurality of second pads, a third pad electrically connected to a test pin that is one of a plurality of input / output pins, and a plurality of signals generated on the plurality of second pads, and one is selected and the third pad is selected. A second semiconductor chip having a first selector that outputs to a pad, each corresponding to one of the plurality of first pads of the first semiconductor chip, and one of the plurality of second pads of the second semiconductor chip; And a plurality of inter-chip wirings connected to each other.
試験工程において、第1セレクタにより、複数の第2パッドからひとつの信号を選択し、選択された第2パッドに対応する第1パッドに試験信号を発生させ、テストピンの状態を監視する。選択された第2パッドと対応する第1パッドの間のチップ間配線が正常であれば、テストピンには試験信号に応じた信号が観測される。もし選択された第2パッドと対応する第1パッドの間のチップ間配線が異常であり、あるいはその周辺回路にダメージが生じていた場合、テストピンには、試験信号に応じた信号が発生しない。この態様によれば、チップ間配線の不良を検出できる。 In the test process, the first selector selects one signal from the plurality of second pads, generates a test signal on the first pad corresponding to the selected second pad, and monitors the state of the test pin. If the chip-to-chip wiring between the selected second pad and the corresponding first pad is normal, a signal corresponding to the test signal is observed on the test pin. If the inter-chip wiring between the selected second pad and the corresponding first pad is abnormal or the peripheral circuit is damaged, a signal corresponding to the test signal is not generated on the test pin. . According to this aspect, it is possible to detect a defect in the interchip wiring.
第2半導体チップは、それぞれが、チップ間配線を介して第1半導体チップの第1パッドの対応するひとつと接続される、少なくともひとつの第4パッドをさらに有してもよい。第1セレクタは、少なくともひとつの第4パッドの信号に応じて制御されてもよい。
この場合、第1半導体チップにおいて第4パッドに供給する制御信号に応じて、第1セレクタを制御することができる。
The second semiconductor chip may further include at least one fourth pad, each connected to a corresponding one of the first pads of the first semiconductor chip via inter-chip wiring. The first selector may be controlled according to the signal of at least one fourth pad.
In this case, the first selector can be controlled in accordance with a control signal supplied to the fourth pad in the first semiconductor chip.
第1半導体チップは、複数の入出力ピンに含まれる複数の入力ピンと電気的に接続される複数の第5パッドと、複数の第1パッドそれぞれを、複数の第5パッドの対応するひとつと接続する第1状態と、複数の第1パッドそれぞれを、第1半導体チップに形成される第1機能回路と接続する第2状態と、が選択可能である第2セレクタと、をさらに有してもよい。
この場合、第2セレクタを第1状態とすることで、複数の入力ピンに、外部から試験信号および/または制御信号を入力することができる。
The first semiconductor chip connects a plurality of fifth pads electrically connected to a plurality of input pins included in the plurality of input / output pins, and each of the plurality of first pads to a corresponding one of the plurality of fifth pads. And a second selector capable of selecting a first state to be connected and a second state in which each of the plurality of first pads is connected to a first functional circuit formed in the first semiconductor chip. Good.
In this case, by setting the second selector to the first state, it is possible to input test signals and / or control signals from the outside to the plurality of input pins.
第1半導体チップは、複数の入出力ピンに含まれる複数の入力ピンと電気的に接続される複数の第5パッドと、複数の第1パッドのうち選択されたひとつを複数の第5パッドの所定のひとつと接続する第1状態と、複数の第1パッドそれぞれを、第1半導体チップに形成される第1機能回路と接続する第2状態と、が選択可能である第3セレクタと、をさらに有してもよい。
この場合、第5パッドの所定のひとつと接続される入力ピンに、試験信号および/または制御信号を入力することができる。
The first semiconductor chip includes a plurality of fifth pads electrically connected to a plurality of input pins included in the plurality of input / output pins, and a selected one of the plurality of first pads as a predetermined number of the fifth pads. A third selector capable of selecting a first state connected to one of the first state and a second state where each of the plurality of first pads is connected to a first functional circuit formed in the first semiconductor chip; You may have.
In this case, a test signal and / or a control signal can be input to an input pin connected to a predetermined one of the fifth pads.
ある態様において第1半導体チップは、試験信号を生成するテスト制御回路と、複数の第1パッドのうち選択されたひとつに試験信号を供給する第1状態と、複数の第1パッドそれぞれを、第1半導体チップに形成される第1機能回路と接続する第2状態と、が選択可能である第4セレクタと、をさらに有してもよい。
テスト制御回路を第1半導体チップに内蔵することにより、入力ピンに試験信号・制御信号を入力する必要がなくなり、自動的な検査が可能となる。
In one aspect, a first semiconductor chip includes a test control circuit that generates a test signal, a first state that supplies a test signal to a selected one of the plurality of first pads, and each of the plurality of first pads. You may further have the 4th selector which can select the 2nd state connected with the 1st functional circuit formed in 1 semiconductor chip.
By incorporating the test control circuit in the first semiconductor chip, it is not necessary to input a test signal / control signal to the input pin, and automatic inspection becomes possible.
ある態様において複数のチップ間配線は、ボンディングワイヤを含んでもよい。これによりボンディングワイヤの実装不良を検出できる。 In some embodiments, the plurality of inter-chip wirings may include bonding wires. Thereby, the mounting defect of a bonding wire can be detected.
ある態様において第1半導体チップに、デジタルオーディオ信号を処理し、オーディオ信号に応じてパルス変調されたパルスオーディオ信号を生成するオーディオ信号処理回路が形成され、第2半導体チップに、パルスオーディオ信号を増幅するD級アンプが形成されてもよい。 In one embodiment, an audio signal processing circuit that processes a digital audio signal and generates a pulse audio signal that is pulse-modulated according to the audio signal is formed in the first semiconductor chip, and the pulse audio signal is amplified in the second semiconductor chip. A class D amplifier may be formed.
ある態様において第1半導体チップは、複数の第1パッドにハイレベル電圧またはローレベル電圧を発生する複数のバッファと、複数のバッファを順に選択し、選択されたひとつにハイレベル電圧を、残りにローレベル電圧を発生させ、かつ第1半導体チップに含まれる第1機能回路、第2半導体チップに含まれる第2機能回路を停止させるテスト制御回路と、をさらに有してもよい。
ハイレベル電圧が発生する第1パッドと接続されるチップ間配線が、隣接するローレベル電圧が発生する第1パッドとショートする実装不良が発生している場合、大きなリーク電流が流れる。したがって、第1半導体チップの電源端子と接続される電源ピンの電流を測定することにより、実装不良を検出できる。
In one aspect, the first semiconductor chip sequentially selects a plurality of buffers that generate a high level voltage or a low level voltage on a plurality of first pads, and a plurality of buffers, and selects the high level voltage for the selected one, and the rest A test control circuit that generates a low level voltage and stops the first functional circuit included in the first semiconductor chip and the second functional circuit included in the second semiconductor chip may be further included.
A large leakage current flows when the chip-to-chip wiring connected to the first pad where the high level voltage is generated is short-circuited with the adjacent first pad where the low level voltage is generated. Therefore, a mounting failure can be detected by measuring the current of the power supply pin connected to the power supply terminal of the first semiconductor chip.
本発明の別の態様もまた、半導体装置である。この装置は、マルチチップパッケージの半導体装置であって、複数の入出力ピンと、チップ間接続用の複数の第1パッド、第1機能回路、複数の第1パッドに、ハイレベル電圧またはローレベル電圧を発生する複数のバッファと、を有する第1半導体チップと、チップ間接続用の複数の第2パッドおよび第2機能回路を有する第2半導体チップと、それぞれが、第1半導体チップの複数の第1パッドの対応するひとつを、第2半導体チップの複数の第2パッドの対応するひとつと結線する、複数のチップ間配線と、を備える。第1半導体チップは、複数のバッファを順に選択し、選択されたひとつにハイレベル電圧を、残りにローレベル電圧を発生させ、かつ第1機能回路、第2機能回路を停止させるテスト制御回路をさらに有する。 Another embodiment of the present invention is also a semiconductor device. This device is a semiconductor device of a multi-chip package, and a high level voltage or a low level voltage is applied to a plurality of input / output pins, a plurality of first pads for interchip connection, a first functional circuit, and a plurality of first pads. A first semiconductor chip having a plurality of buffers, and a plurality of second pads for inter-chip connection and a second semiconductor chip having a second functional circuit, each of which is a plurality of first semiconductor chips. And a plurality of inter-chip wirings that connect one corresponding pad to one corresponding plurality of second pads of the second semiconductor chip. The first semiconductor chip includes a test control circuit that sequentially selects a plurality of buffers, generates a high level voltage in the selected one, and generates a low level voltage in the remaining one, and stops the first functional circuit and the second functional circuit. Also have.
ハイレベル電圧が発生する第1パッドと接続されるチップ間配線が、隣接するローレベル電圧が発生する第1パッドとショートする実装不良が発生している場合、大きなリーク電流が流れる。したがって、第1半導体チップの電源端子と接続される電源ピンの電流を測定することにより、実装不良を検出できる。 A large leakage current flows when the chip-to-chip wiring connected to the first pad where the high level voltage is generated is short-circuited with the adjacent first pad where the low level voltage is generated. Therefore, a mounting failure can be detected by measuring the current of the power supply pin connected to the power supply terminal of the first semiconductor chip.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を、方法、装置などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above-described constituent elements and the expression of the present invention converted between methods, apparatuses, etc. are also effective as an aspect of the present invention.
本発明のある態様によれば、マルチチップパッケージにおけるチップ間の配線の不良を検出できる。 According to an aspect of the present invention, it is possible to detect a wiring defect between chips in a multichip package.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. The embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合や、部材Aと部材Bが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
In this specification, “the state in which the member A is connected to the member B” means that the member A and the member B are physically directly connected, or the member A and the member B are electrically connected. The case where it is indirectly connected through another member that does not affect the state is also included.
Similarly, “the state in which the member C is provided between the member A and the member B” refers to the case where the member A and the member C or the member B and the member C are directly connected, as well as an electrical condition. It includes the case of being indirectly connected through another member that does not affect the connection state.
(第1の実施の形態)
図2は、第1の実施の形態に係る半導体装置1の回路図である。半導体装置1は、マルチチップパッケージであり、複数の入出力ピン(I/Oピン)30、第1半導体チップ2および第2半導体チップ4、複数のチップ間配線WI、複数の接続手段WEを備える。
(First embodiment)
FIG. 2 is a circuit diagram of the
第1半導体チップ2は、主として、複数の第5パッドPd5、第1機能回路20、チップ間接続用の複数の第1パッドPd1を備える。複数の第5パッドPd5は、複数のI/Oピン30のうち、複数の入力ピンPe1と電気的に接続される。パッドPdとピンPeの接続手段WEは特に限定されず、ボンディングワイヤや再配線、バンプ、ビアホール、それらの組み合わせであってもよい。
The
第1機能回路20は、第5パッドPd5を介して外部と信号を入出力し、所定の信号処理を行う。第1機能回路20の機能は特に限定されず、半導体装置1の用途に応じたアナログ回路、デジタル回路、アナログ・デジタル混載回路を含みうる。
The first
この第1半導体チップ2は、複数の第1パッドPd1それぞれに試験信号S1を供給可能に構成される。複数の第1パッドPd1に試験信号S1を発生するために、第1半導体チップ2は、第2セレクタ22、テスト制御回路24を備える。
The
半導体装置1は、テストモードと通常モードが切りかえ可能となっている。
第2セレクタ22は、複数の第1パッドPd1それぞれを、複数の第5パッドPd5の対応するひとつと接続する第1状態φ1と、複数の第1パッドPd1それぞれを、第1機能回路20と接続する第2状態φ2と、で切りかえ可能に構成される。テスト制御回路24は、テストモードにおいて第1半導体チップ2を第1状態φ1に設定し、通常モードにおいて第1半導体チップ2を第2状態φ2に設定する。図2の第2セレクタ22は第2状態φ2を示す。なお第2セレクタ22の出力段、あるいは後段には、第1パッドPd1、チップ間配線WI、第2パッドPd2(第4パッドPd4)を含む伝送線路を駆動可能なバッファ(トランスミッタあるいはレベルシフタともいう)が設けられるが、ここでは省略している。
The
The
第2半導体チップ4は、複数の第2パッドPd2、ひとつまたは複数の第4パッドPd4、第2機能回路40、第1セレクタ42および第3パッドPd3を備える。複数の第2パッドPd2および第4パッドPd4は、チップ間接続用に設けられる。複数のチップ間配線WIは、第2パッドPd2、第4パッドPd4それぞれを、対応する第1パッドPd1と電気的に接続する。チップ間配線WIは、たとえばボンディングワイヤである。
The
第2機能回路40は、通常の動作状態において、第1半導体チップ2からの信号を受け、所定の信号処理を行う。第2機能回路40の機能は特に限定されず、半導体装置1の用途に応じたアナログ回路、デジタル回路、アナログ・デジタル混載回路を含みうる。
The second
第3パッドPd3は、複数のI/Oピン30のひとつであるテストピン(TEST)と電気的に接続される。第1セレクタ42は、テストモードにおいて複数の第2パッドPd2に生ずる複数の試験信号を受け、ひとつを選択して第3パッドPd3に出力する。第1セレクタ42は、少なくともひとつの第4パッドPd4の制御信号に応じて制御される。第4パッドPd4は、検査対象となる複数の第2パッドPd2の個数に応じて設ければよい。たとえば第2パッドPd2が2個の場合、第4パッドPd4は1個、第2パッドPd2が4個の場合、第4パッドPd4は2個、第2パッドPd2が8個の場合、一般化すると、第2パッドPd2が2N個のとき第4パッドPd4はN個必要となる。
The third pad Pd3 is electrically connected to a test pin (TEST) that is one of the plurality of I / O pins 30. The
そのほか、I/Oピン30のひとつである電源ピン(VDD)には電源電圧が供給され、別のひとつである電源ピン(VSS)および接地ピン(GND)には接地電圧が供給される。また別のひとつである出力ピン(OUT)は、第2機能回路40が生成した信号を出力するために設けられる。
In addition, a power supply voltage is supplied to a power supply pin (VDD) that is one of the I / O pins 30, and a ground voltage is supplied to another power supply pin (VSS) and a ground pin (GND). Further, another output pin (OUT) is provided for outputting a signal generated by the second
以上が半導体装置1の構成である。続いて検査工程におけるその動作を説明する。検査工程においてテスト制御回路24は、第2セレクタ22を第1状態φ1に設定する。これにより、複数の入力ピンPe1の一部から、第1パッドPd1および第2パッドPd2を経由して第1セレクタ42に試験信号S1を入力可能となる。また入力ピンPe1の一部に入力した制御信号S2に応じて、第1セレクタ42が制御可能となる。
The above is the configuration of the
図3は、テストモードにおける半導体装置1の等価回路図である。i番目(i=1,2,…N)のチップ間配線WIの実装の良否を検査するとき、制御信号S2によって第1セレクタ42を制御し、i番目の第2パッドPd2iと第3パッドPd3を接続する。この状態で、第2パッドPd2iに対応する入力ピンPe1iに対して、試験信号S1を入力する。このときに、チップ間配線WIiが正常であれば、TESTピンに試験信号S1に応じた信号が観測され、チップ間配線WIiに実装不良があれば、TESTピンには試験信号S1は観測されない。検査対象のチップ間配線WIを切りかえながら同様の処理を繰り返すことにより、複数のチップ間配線WI1〜WINの実装不良を検査することができる。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the
また、第4パッドPd4と接続されるチップ間配線WIについても、実装不良を検出することが可能である。たとえば、複数の入力ピンPe11〜Pe1Nに、複数の試験信号S1を供給し、この状態で制御信号S2を変化させる。そして制御信号S2とTESTピンに観測される信号の組み合わせに基づいて、第1セレクタ42が、制御信号S2に応じて正常に動作しているかを判定できる。つまり第4パッドPd4と接続されるチップ間配線WIの実装不良を検出できる。
In addition, it is possible to detect mounting defects for the inter-chip wiring WI connected to the fourth pad Pd4. For example, a plurality of test signals S1 are supplied to the plurality of input pins Pe1 1 to Pe1 N , and the control signal S2 is changed in this state. Based on the combination of the control signal S2 and the signal observed at the TEST pin, it can be determined whether the
(第2の実施の形態)
図4は、第2の実施の形態に係る半導体装置1aの回路図である。第1半導体チップ2aは、第2セレクタ22に代えて第3セレクタ26を備える。第3セレクタ26は第1状態φ1,第2状態φ2が切りかえ可能である。第2状態φ2は、第2セレクタ22の第2状態φ2と同じである。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a circuit diagram of the
第3セレクタ26は、第1状態φ1において複数の第1パッドPd1のうち、テスト制御回路24により指示されたひとつを選択し、複数の第5パッドPd5の所定のひとつPd5Nと接続する。
The
以上が半導体装置1aの構成である。第2の実施の形態では、ひとつの第5パッドPd5Nに対して、試験信号S1を入力する。そして試験信号S1が、第3セレクタ26によって、複数の第1パッドPd11〜Pd1Nのひとつに供給される。この半導体装置1aによっても、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。
The above is the configuration of the
(第3の実施の形態)
図5は、第3の実施の形態に係る半導体装置1bの回路図である。第1半導体チップ2bは、第2セレクタ22あるいは第3セレクタ26に代えて、第4セレクタ28を備える。テスト制御回路24は、テストモードにおいて、試験信号および第1セレクタ42の制御信号を生成する。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a circuit diagram of the
第4セレクタ28は、複数の第1パッドPd1のうち選択されたひとつに試験信号S1を供給する第1状態φ1と、複数の第1パッドPd1それぞれを、第1半導体チップ2に形成される第1機能回路20と接続する第2状態φ2と、が選択可能である。
The
つまり第3の実施の形態では、外部から試験信号S1や制御信号S2を入力する代わりに、テスト制御回路24により、試験信号S1や制御信号S2を生成する。これにより、入力ピンPe1に試験信号S1、制御信号S2を入力する必要がなくなり、自動的な検査が可能となる。
That is, in the third embodiment, instead of inputting the test signal S1 and the control signal S2 from the outside, the
(第4の実施の形態)
図6は、第4の実施の形態に係る半導体装置1cの回路図である。第4の実施の形態で説明する特徴は、第1〜第3の実施の形態と組み合わせて使用してもよいし、それ単独で使用してもよい。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is a circuit diagram of a
第1半導体チップ2cは、第1機能回路20に加えて、複数のバッファB1を備える。各バッファB1は、入力される試験信号S1に応じて、対応する第1パッドPd1にハイレベル電圧VHまたはローレベル電圧VLを発生させる。試験信号S1をバッファB1に供給する方法は、第1の実施の形態〜第3の実施の形態に示したいずれかの形態を取り得る。
The
バッファB1の回路形式は特に限定されず、CMOSインバータ回路、レベルシフタ、トランスミッタなどで構成することができる。 The circuit format of the buffer B1 is not particularly limited, and can be composed of a CMOS inverter circuit, a level shifter, a transmitter, and the like.
テスト制御回路24は、複数のバッファB11〜B1Nを順に選択し、選択されたひとつにハイレベル電圧VH(=VDD)を、残りにローレベル電圧VL(=VSS)を発生させる。またテスト制御回路24は、第1半導体チップ2に含まれる第1機能回路20、第2半導体チップ4に含まれる第2機能回路40を停止させる。
The
以上が半導体装置1cの構成である。続いてその動作を説明する。
The above is the configuration of the
図7は、図6の半導体装置1cの検査工程における等価回路図である。検査工程において、半導体装置1には、電源電圧VDD、接地電圧VSSが供給される。i番目のチップ間配線WIiが検査対象とする。このときi番目のバッファB1iのハイサイドトランジスタMHがオン、ローサイドトランジスタMLがオフとなり、第1パッドPd1iにハイレベル電圧VH(=VDD)が発生する。一方、隣接するi+1番目のバッファB1i+1のハイサイドトランジスタMHがオフ、ローサイドトランジスタMLがオンとなり、第1パッドPd1i+1にローレベル電圧VL(=VSS)が発生する。第1機能回路20および第2機能回路40は停止状態となり、それぞれの消費電流IDD1,IDD2はゼロとされる。
FIG. 7 is an equivalent circuit diagram in the inspection process of the
(正常状態)
はじめに第1半導体チップ2、第2半導体チップ4が正常であり、さらにチップ間配線WIiが正常である場合を説明する。このとき、第2半導体チップ4側の受信回路RXiの入力インピーダンスは非常に高い。チップ間配線WIiが正常であれば、第1パッドPd1iはハイインピーダンスであるから、バッファB1iに流れる電流IBi1は実質的にゼロである。その他のバッファB1j(j≠i)に関しては、ハイサイドトランジスタMHがオフであるから、電流IB1jは実質的にゼロである。したがって正常時には、半導体装置1に流れる電流ITOTALは実質的にゼロとなる。
(Normal state)
First, the case where the
(ワイヤの実装不良)
続いて第1半導体チップ2、第2半導体チップ4が正常であるが、図7に一点鎖線の経路(i)で示すように、チップ間配線WIiが、隣接する第1パッドPd1i+1(あるいは第2パッドPd2i+1、チップ間配線WIi+1)とショートした場合を説明する。
(Wire mounting failure)
Subsequently, although the
この場合、バッファB1iのハイサイドトランジスタMH、経路(i)、バッファB1i+1のローサイドトランジスタMLを経由して、第1半導体チップ2の電源ライン50と接地ライン52の間がショート状態となる。これにより、半導体装置1に流れる電流ITOTALは増加する。
In this case, the
(素子破壊による不良)
続いて、チップ間配線WIiが正常であるが、第1半導体チップ2のバッファB1iもしくは第2半導体チップ4の受信回路RXiに含まれる素子が破壊される不良について説明する。
(Defects due to element destruction)
Next, a description will be given of a failure in which an element included in the buffer B1 i of the
たとえばバッファB1iのローサイドトランジスタML(あるいは保護ダイオードD1)がショートモードで破壊している場合、バッファB1iのハイサイドトランジスタMHとローサイドトランジスタMLを含む経路(ii)に電流が流れ、これにより、半導体装置1に流れる電流ITOTALは増加する。
For example, if the buffer B1 i of the low-side transistor ML (or protection diode D1) is destroyed in short mode, a current flows through the path (ii) comprising a high-side transistor MH and the low-side transistor ML of buffer B1 i, thereby, The current I TOTAL flowing through the
あるいは受信回路RXiの保護ダイオードD2、あるいは受信バッファB2i、プルダウン用トランジスタM3がショートモードで破壊している場合、バッファB1iのハイサイドトランジスタMHと、受信回路RXiを含む経路(iii)に電流が流れ、これにより、半導体装置1に流れる電流ITOTALは増加する。
Alternatively, when the protection diode D2 of the reception circuit RX i or the reception buffer B2 i and the pull-down transistor M3 are destroyed in the short mode, the path (iii) including the high-side transistor MH of the buffer B1 i and the reception circuit RX i As a result, current I TOTAL flowing in the
以上が半導体装置1cの検査工程の説明である。このように、半導体装置1cによれば、半導体装置1cの動作電流ITOTALを測定することにより、チップ間配線WIの実装不良、あるいは周辺回路のショートモードの破壊を検出することができる。
The above is the description of the inspection process of the
最後に、半導体装置1(1a〜1c)の用途を説明する。図8は、半導体装置1を備えるオーディオ信号処理回路の回路図である。オーディオ信号処理回路100は、第1半導体チップ2に相当するDSP(Digital Signal ProcessorあるいはDigital Sound Processor)チップ102と、第2半導体チップ4に相当するD級アンプチップ104を備える。
Finally, the use of the semiconductor device 1 (1a to 1c) will be described. FIG. 8 is a circuit diagram of an audio signal processing circuit including the
DSPチップ102(第1半導体チップ2)には、デジタルオーディオ信号を処理し、オーディオ信号に応じてパルス変調されたパルスオーディオ信号を生成するオーディオ信号処理回路が形成される。入力ピンPe1は、SCL,SDA,ADDR,SDATA,LRCK,BCLK,MUTEX,RSTXを含む。SCL,SDAピンは、I2C通信用に設けられる。ADDRはアドレス指定用のピン、SDATAはオーディオデータを受信するピン、LRCK、BCLKは、オーディオデータ用のクロックを受信するピン、MUTEXは、ミュート制御信号を受けるピン、RSTXはミュート制御信号を受けるピンである。DSPチップ102は、2チャンネル(Lch/Rch)のオーディオデータSDATAを受け、所定の信号処理を施し、Lch/Rchのパルスオーディオ信号を生成する。
The DSP chip 102 (first semiconductor chip 2) is formed with an audio signal processing circuit that processes a digital audio signal and generates a pulse audio signal that is pulse-modulated in accordance with the audio signal. The input pin Pe1 includes SCL, SDA, ADDR, SDATA, LRCK, BCLK, MUTEX, and RSTX. The SCL and SDA pins are provided for I 2 C communication. ADDR is a pin for addressing, SDATA is a pin for receiving audio data, LRCK and BCLK are pins for receiving a clock for audio data, MUTEX is a pin for receiving a mute control signal, RSTX is a pin for receiving a mute control signal It is. The
複数の第1パッドPd1は、SCLO,SDAO,OUT2N,OUT2P,OUT1N,OUT1P,MUTEXO,RSTXOを含む。SCLO,SDAOパッドを介して、SCL,SDAピンに入力されるクロック、データがD級アンプチップ104に伝送される。OUT1P/OUT1Nは、Lチャンネルのパルスオーディオ信号を差動形式でD級アンプチップ104に伝送する。OUT2P/OUT2Nは、Rチャンネルのパルスオーディオ信号を差動形式でD級アンプチップ104に伝送する。MUTEXO,RSTXOは、MUTEXピン、RSTXピンに入力される信号を、D級アンプチップ104に伝送する。
The plurality of first pads Pd1 include SCLO, SDAO, OUT2N, OUT2P, OUT1N, OUT1P, MUTEXO, and RSTXO. The clock and data input to the SCL and SDA pins are transmitted to the class
D級アンプチップ104には、Rチャンネル用のD級アンプ106と、Lチャンネル用のD級アンプ108が形成される。D級アンプ106は、差動形式のパルス信号OUT2P/OUT2Nをシングルエンド形式に変換し、増幅してOUTRピンから出力する。D級アンプ108は、差動形式のパルス信号OUT1P/OUT1Nをシングルエンド形式に変換し、増幅してOUTLピンから出力する。
In the class
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。 The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are within the scope of the present invention. is there. Hereinafter, such modifications will be described.
(第1変形例)
半導体装置1のパッケージの種類は特に限定されず、図1(a)に示すDIP(Dual Inline Package)のほか、SIP(Single Inline Package)、PGA(Pin Grid Array)、QFP(Quad Flat Package)、BGA(Ball Grid Array)パッケージなどさまざまなパッケージに適用可能である。
(First modification)
The type of package of the
(第2変形例)
実施の形態では、複数の半導体チップが同一平面に実装される場合を説明したが、3次元的に実装されてもよい。またチップ間配線WIは、ボンディングワイヤには限定されず、再配線、バンプ、ビアホール、それらの組み合わせであってもよい。さらにチップの個数は3個以上であってもよい。
(Second modification)
In the embodiment, the case where a plurality of semiconductor chips are mounted on the same plane has been described, but they may be mounted three-dimensionally. Further, the interchip wiring WI is not limited to the bonding wire, and may be a rewiring, a bump, a via hole, or a combination thereof. Further, the number of chips may be three or more.
実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。 Although the present invention has been described using specific terms based on the embodiments, the embodiments only illustrate the principles and applications of the present invention, and the embodiments are defined in the claims. Many variations and modifications of the arrangement are permitted without departing from the spirit of the present invention.
1…半導体装置、2…第1半導体チップ、4…第2半導体チップ、20…第1機能回路、22…第2セレクタ、24…テスト制御回路、26…第3セレクタ、40…第2機能回路、42…第1セレクタ、B1…バッファ、30…I/Oピン、S1…試験信号、S2…制御信号、Pd1…第1パッド、Pd2…第2パッド、Pd3…第3パッド、Pd4…第4パッド、Pd5…第5パッド、Pe1…入力ピン、WI…チップ間配線、300…半導体集積回路、302…半導体基板、304…I/Oパッド、306…チップ間ワイヤ、308…リード端子、310…ボンディングワイヤ、312…樹脂、100…オーディオ信号処理回路、102…DSPチップ、104…D級アンプチップ。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
複数の入出力ピンと、
チップ間接続用の複数の第1パッドを有するとともに、前記複数の第1パッドそれぞれに試験信号を供給可能に構成される第1半導体チップと、
チップ間接続用の複数の第2パッドと、前記複数の入出力ピンのひとつであるテストピンと電気的に接続される第3パッドと、前記複数の第2パッドに生ずる複数の信号を受け、ひとつを選択して前記第3パッドに出力する第1セレクタと、を有する第2半導体チップと、
それぞれが、前記第1半導体チップの前記複数の第1パッドの対応するひとつを、前記第2半導体チップの前記複数の第2パッドの対応するひとつと結線する、複数のチップ間配線と、
を備え、
前記第1半導体チップは、
前記複数の入出力ピンに含まれる複数の入力ピンと電気的に接続される複数の第5パッドと、
前記複数の第1パッドのうち選択されたひとつを前記複数の第5パッドの所定のひとつと接続する第1状態と、前記複数の第1パッドそれぞれを、前記第1半導体チップに形成される第1機能回路と接続する第2状態と、が選択可能である第3セレクタと、
をさらに有することを特徴とする半導体装置。 A multi-chip package semiconductor device,
Multiple input / output pins;
A first semiconductor chip having a plurality of first pads for interchip connection and configured to be able to supply a test signal to each of the plurality of first pads;
Receiving a plurality of second pads for inter-chip connection, a third pad electrically connected to a test pin which is one of the plurality of input / output pins, and a plurality of signals generated on the plurality of second pads; A first selector that selects and outputs to the third pad; and
A plurality of inter-chip wirings each connecting a corresponding one of the plurality of first pads of the first semiconductor chip to a corresponding one of the plurality of second pads of the second semiconductor chip;
Bei to give a,
The first semiconductor chip is
A plurality of fifth pads electrically connected to a plurality of input pins included in the plurality of input / output pins;
A first state in which a selected one of the plurality of first pads is connected to a predetermined one of the plurality of fifth pads, and each of the plurality of first pads is formed on the first semiconductor chip. A third selector capable of selecting a second state connected to one functional circuit;
The semiconductor device further comprising:
複数の入出力ピンと、
チップ間接続用の複数の第1パッドを有するとともに、前記複数の第1パッドそれぞれに試験信号を供給可能に構成される第1半導体チップと、
チップ間接続用の複数の第2パッドと、前記複数の入出力ピンのひとつであるテストピンと電気的に接続される第3パッドと、前記複数の第2パッドに生ずる複数の信号を受け、ひとつを選択して前記第3パッドに出力する第1セレクタと、を有する第2半導体チップと、
それぞれが、前記第1半導体チップの前記複数の第1パッドの対応するひとつを、前記第2半導体チップの前記複数の第2パッドの対応するひとつと結線する、複数のチップ間配線と、
を備え、
前記第1半導体チップは、
前記試験信号を生成するテスト制御回路と、
前記複数の第1パッドのうち選択されたひとつに前記試験信号を供給する第1状態と、前記複数の第1パッドそれぞれを、前記第1半導体チップに形成される第1機能回路と接続する第2状態と、が選択可能である第4セレクタと、
をさらに有することを特徴とする半導体装置。 A multi-chip package semiconductor device,
Multiple input / output pins;
A first semiconductor chip having a plurality of first pads for interchip connection and configured to be able to supply a test signal to each of the plurality of first pads;
Receiving a plurality of second pads for inter-chip connection, a third pad electrically connected to a test pin which is one of the plurality of input / output pins, and a plurality of signals generated on the plurality of second pads; A first selector that selects and outputs to the third pad; and
A plurality of inter-chip wirings each connecting a corresponding one of the plurality of first pads of the first semiconductor chip to a corresponding one of the plurality of second pads of the second semiconductor chip;
Bei to give a,
The first semiconductor chip is
A test control circuit for generating the test signal;
A first state in which the test signal is supplied to a selected one of the plurality of first pads, and a first function circuit that connects each of the plurality of first pads to a first functional circuit formed in the first semiconductor chip. A fourth selector capable of selecting two states;
The semiconductor device further comprising:
複数の入出力ピンと、
チップ間接続用の複数の第1パッドを有するとともに、前記複数の第1パッドそれぞれに試験信号を供給可能に構成される第1半導体チップと、
チップ間接続用の複数の第2パッドと、前記複数の入出力ピンのひとつであるテストピンと電気的に接続される第3パッドと、前記複数の第2パッドに生ずる複数の信号を受け、ひとつを選択して前記第3パッドに出力する第1セレクタと、を有する第2半導体チップと、
それぞれが、前記第1半導体チップの前記複数の第1パッドの対応するひとつを、前記第2半導体チップの前記複数の第2パッドの対応するひとつと結線する、複数のチップ間配線と、
を備え、
前記第1半導体チップは、
前記複数の第1パッドに、ハイレベル電圧またはローレベル電圧を発生する複数のバッファと、
前記複数のバッファを順に選択し、選択されたひとつにハイレベル電圧を、残りにローレベル電圧を発生させ、かつ前記第1半導体チップに含まれる第1機能回路、前記第2半導体チップに含まれる第2機能回路を停止させるテスト制御回路と、
をさらに有することを特徴とする半導体装置。 A multi-chip package semiconductor device,
Multiple input / output pins;
A first semiconductor chip having a plurality of first pads for interchip connection and configured to be able to supply a test signal to each of the plurality of first pads;
Receiving a plurality of second pads for inter-chip connection, a third pad electrically connected to a test pin which is one of the plurality of input / output pins, and a plurality of signals generated on the plurality of second pads; A first selector that selects and outputs to the third pad; and
A plurality of inter-chip wirings each connecting a corresponding one of the plurality of first pads of the first semiconductor chip to a corresponding one of the plurality of second pads of the second semiconductor chip;
Bei to give a,
The first semiconductor chip is
A plurality of buffers for generating a high level voltage or a low level voltage on the plurality of first pads;
The plurality of buffers are sequentially selected, a high level voltage is generated in the selected one, and a low level voltage is generated in the remaining one, and the first functional circuit included in the first semiconductor chip and the second semiconductor chip include A test control circuit for stopping the second function circuit;
The semiconductor device further comprising:
それぞれが、チップ間配線を介して前記第1半導体チップの前記第1パッドの対応するひとつと接続される、少なくともひとつの第4パッドをさらに有し、
前記第1セレクタは、前記少なくともひとつの前記第4パッドの信号に応じて制御されることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の半導体装置。 The second semiconductor chip is
Each further comprising at least one fourth pad connected to a corresponding one of the first pads of the first semiconductor chip via an interchip interconnect;
Wherein the first selector, the semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said controlled in accordance with at least one signal of the fourth pad.
前記複数の入出力ピンに含まれる複数の入力ピンと電気的に接続される複数の第5パッドと、
前記複数の第1パッドそれぞれを、前記複数の第5パッドの対応するひとつと接続する第1状態と、前記複数の第1パッドそれぞれを、前記第1半導体チップに形成される第1機能回路と接続する第2状態と、が選択可能である第2セレクタと、
をさらに有することを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。 The first semiconductor chip is
A plurality of fifth pads electrically connected to a plurality of input pins included in the plurality of input / output pins;
A first state in which each of the plurality of first pads is connected to a corresponding one of the plurality of fifth pads; and a first functional circuit formed on the first semiconductor chip, each of the plurality of first pads. A second selector that can be selected from the second state to be connected;
The semiconductor device according to claim 3 , further comprising:
前記第2半導体チップに、前記パルスオーディオ信号を増幅するD級アンプが形成されることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の半導体装置。 An audio signal processing circuit for processing a digital audio signal and generating a pulse audio signal pulse-modulated according to the audio signal is formed in the first semiconductor chip,
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein a class D amplifier that amplifies the pulse audio signal is formed in the second semiconductor chip.
前記複数の第1パッドに、ハイレベル電圧またはローレベル電圧を発生する複数のバッファと、
前記複数のバッファを順に選択し、選択されたひとつにハイレベル電圧を、残りにローレベル電圧を発生させ、かつ前記第1半導体チップに含まれる第1機能回路、前記第2半導体チップに含まれる第2機能回路を停止させるテスト制御回路と、
をさらに有することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。 The first semiconductor chip is
A plurality of buffers for generating a high level voltage or a low level voltage on the plurality of first pads;
The plurality of buffers are sequentially selected, a high level voltage is generated in the selected one, and a low level voltage is generated in the remaining one, and the first functional circuit included in the first semiconductor chip and the second semiconductor chip include A test control circuit for stopping the second function circuit;
The semiconductor device according to claim 1 or 2, characterized in that it further comprises a.
複数の入出力ピンと、
チップ間接続用の複数の第1パッド、電源端子、第1機能回路、前記複数の第1パッドに、ハイレベル電圧またはローレベル電圧を発生する複数のバッファと、を有する第1半導体チップと、
チップ間接続用の複数の第2パッドおよび第2機能回路を有する第2半導体チップと、
それぞれが、前記第1半導体チップの前記複数の第1パッドの対応するひとつを、前記第2半導体チップの前記複数の第2パッドの対応するひとつと結線する、複数のチップ間配線と、
前記第1半導体チップの電源端子と接続される電源ピンと、
を備え、
前記第1半導体チップは、前記複数のバッファを順に選択し、選択されたひとつにハイレベル電圧を、残りにローレベル電圧を発生させ、かつ前記第1機能回路、前記第2機能回路を停止させるテスト制御回路をさらに有することを特徴とする半導体装置。 A multi-chip package semiconductor device,
Multiple input / output pins;
A first semiconductor chip having a plurality of first pads for inter-chip connection, a power supply terminal, a first functional circuit, and a plurality of buffers for generating a high level voltage or a low level voltage in the plurality of first pads;
A second semiconductor chip having a plurality of second pads for inter-chip connection and a second functional circuit;
A plurality of inter-chip wirings each connecting a corresponding one of the plurality of first pads of the first semiconductor chip to a corresponding one of the plurality of second pads of the second semiconductor chip;
A power supply pin connected to a power supply terminal of the first semiconductor chip;
With
The first semiconductor chip sequentially selects the plurality of buffers, generates a high level voltage in the selected one, and generates a low level voltage in the remaining one, and stops the first function circuit and the second function circuit. A semiconductor device further comprising a test control circuit.
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