(57)【要約】【課題】半導体チップが備えている絶縁されているべき一対の対象電極間に短絡が生じる可能性が増大したタイミングを検出する。【解決手段】半導体チップ１０の半導体基板２８にＥＱＲ電極１４とＦＬＲ電極１６で構成される一対の対象電極が形成されている。半導体基板２８に、ＥＱＲ電極１４と第１センサ電極１２で構成される一対のセンサ電極が構成されている。検査回路５０は、一対の対象電極間に発生する電界よりも強い電界を一対のセンサ電極間に発生させる電圧を一対のセンサ電極間に印加する。また検査回路５０は、一対のセンサ電極間の電流を検出する。電界が強いほどイオンマイグレーションの進行速度は速くなる。従って、一対の対象電極間が短絡するのに先立って一対のセンサ電極間が短絡する。一対の対象電極間に短絡が生じる可能性が増大したタイミングを、一対のセンサ電極間に電流が流れたタイミングとして検出できる。【選択図】図２
2008177293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップが備えている一対の電極間に短絡が生じる可能性が、半導体チップの経時的変化に起因して所定レベルにまで増大したタイミングを検出できるチップ組み込み装置であり、
前記一対の電極に追加して設けられている一対のセンサ電極を備えている半導体チップと、
前記一対の電極間に発生する電界よりも強い電界を前記一対のセンサ電極間に発生させる電圧を前記一対のセンサ電極間に印加するとともに、前記一対のセンサ電極間に流れる電流を検出する回路と、
を備えることを特徴とするチップ組み込み装置。
【請求項２】
前記一対のセンサ電極間距離が、前記一対の電極間距離よりも短いことを特徴とする請求項１に記載のチップ組み込み装置。
【請求項３】
前記一対の電極を構成する一つの電極と前記一対のセンサ電極を構成する一つの電極が、共通であることを特徴とする請求項１又は２に記載のチップ組み込み装置。
【請求項４】
前記一対のセンサ電極を構成する少なくとも一つの電極が、所定の方向からみたときに前記一対の電極を囲んでいることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のチップ組み込み装置。
【請求項５】
半導体チップのセル領域の表面に一方の主電極が形成されており、セル領域を一巡する終端領域の内側にセル領域を一巡するＦＬＲ電極が形成されており、ＦＬＲ電極の外側に半導体基板と導通するＥＱＲ電極が形成されており、ＥＱＲ電極の外側に半導体基板から絶縁されているセンサ電極が形成されていることを特徴とする半導体チップ。
【請求項６】
半導体チップが備えている一対の電極間に短絡が生じる可能性が、半導体チップの経時的変化に起因して所定レベルにまで増大したタイミングを検出する方法であり、
前記一対の電極に追加して一対のセンサ電極を設けておき、
前記一対の電極間に発生する電界よりも強い電界を前記一対のセンサ電極間に発生させる電圧を前記一対のセンサ電極間に印加し、
前記一対のセンサ電極間に流れる電流を検出することを特徴とする検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップを使用することによって生じる経時的変化に起因して、本来は絶縁されているべき一対の電極間に短絡が生じる可能性が増大したタイミングを検出する技術に関する。そのようなタイミングとは、そのまま放置しておくと間もなく短絡が発生するであろうと推定されるタイミングである。換言すれば、短絡が生じるのに先立って何らかの対処を講じた方がよいタイミングである。なお、本明細書では、上記のタイミングを「短絡警戒タイミング」と称する場合がある。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップに形成されている電極や配線の微細化が進んでいる。電極や配線を微細化すると、半導体チップを使用することによって生じる経時的変化に起因する不具合が生じる可能性が高まる。経時的変化に起因する不具合が生じるのに先立って、不具合が生じる可能性が所定レベルにまで増大したタイミングを検出できることが好ましい。
経時的変化に起因する代表的な不具合に断線と短絡がある。特許文献１に、半導体チップの経時的変化によって断線が生じる可能性が所定レベルにまで増大したタイミングを検出する技術が開示されている。以下では「経時的変化によって断線が生じる可能性が所定レベルにまで増大したタイミング」を「断線警戒タイミング」と称する場合がある。特許文献１に開示されている技術では、半導体基板の表面に設けられたエミッタ電極に電流を供給するための配線を２重化する。即ち、２本の配線を介してエミッタ電極へ電流を供給する。経時的変化に起因して一方の配線が断線しても、他方の配線によってエミッタ電極へ給電することができる。一方の配線が断線すれば、他方の配線が断線する可能性が増大したとすることができる。一方の配線が断線したタイミングを検出することによって、不具合が実際に生じるのに先立って、断線警戒タイミングが到来したことを検出できる。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−５６１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、結線を２重化することによって、断線警戒タイミングの到来を検出する。しかしながら、結線を２重化する手法を利用しても、短絡警戒タイミングを検出することはできない。
半導体チップに形成されている電極の微細化によって、絶縁されているべき一対の電極が非常に近い間隔で配置される場合が多くなってきている。非常に近い間隔で配置されていると、例えばイオンマイグレーションが経時的に進行することによって、本来は絶縁されているべき一対の電極が短絡してしまうことがある。半導体チップに形成されており、本来は絶縁されているべき一対の電極間が、実際に短絡してしまう前に短絡警戒タイミングが到来したことを検出する技術が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
半導体チップが備えている一対の電極間に短絡が生じる可能性を増大させる要因には種々のものがあるが、一対の電極間に発生する電界が主要因となる場合が多い。一対の電極間に電界が発生すると、その電界によって一方の電極に含まれている金属が微視的にではあるが他方の電極へ向って流れ出す。即ち、一対の電極間の距離が時間の経過とともに狭まっていく。一対の電極が非常に近い間隔で配置されている場合には、最終的には短絡に至ってしまう。一対の電極間の距離が狭まっていく速度は、一対の電極を隔てる物質や周囲の湿度等に依存して変化するが、一対の電極間に発生する電界の強さが支配的要因であることが知られている。一対の電極間に発生する電界が強いほど一対の電極間の距離が狭まる速度が速いことが知られている。
【０００６】
本発明は、一対の電極間の距離が狭まる速度を決定する支配的要因が電極間に発生する電界強度であるという事実、及び、強い電界が発生している電極間ほど電極間の距離が速く狭まるという事実を利用する。そうすることによって、半導体チップが備えている一対の電極間に短絡が生じる可能性が、半導体チップに生じる経時的変化に起因して所定レベルにまで増大したタイミング（即ち、短絡警戒タイミング）が到来したことを検出できる装置を具現化する。
本発明のチップ組み込み装置は、半導体チップとそれに接続されている回路を備えている。半導体チップは、短絡の発生を予知したい一対の電極に追加して設けられている一対のセンサ電極を備えている。回路は、一対の電極間に発生する電界よりも強い電界を一対のセンサ電極間に発生させる電圧を一対のセンサ電極間に印加するとともに、一対のセンサ電極間に流れる電流を検出する。
【０００７】
短絡の発生を予知したい一対の電極間に発生する電界よりも強い電界を一対のセンサ電極間に発生させることによって、一対のセンサ電極間の距離が狭まっていく速度が、一対の電極間の距離が狭まっていく速度よりも早められる。そのために、一対の電極間が短絡するのに先立って、一対のセンサ電極間が短絡する現象を得ることができる。一対のセンサ電極が短絡したタイミングでは、一対の電極がまだ短絡するには至っていないが、間もなく短絡してしまうほどに電極間距離が狭まっている。換言すれば、一対のセンサ電極間が短絡したタイミングは、短絡の発生を予知したい一対の電極に短絡警戒タイミングが到来したタイミングである。一対のセンサ電極間に流れる電流を検出することによって、短絡警戒タイミングが到来したことを検出できる。
この技術によると、一対の電極間で実際に短絡が生じるのに先立って、一対の電極間の短絡警戒タイミングを検出することができ、実際に不具合が生じるのに先立って必要な対策を講じることが可能となる。
【０００８】
上記の半導体チップでは、一対のセンサ電極間距離が、一対の電極間距離よりも短いことが好ましい。
その場合、一対の電極間に印加する電圧と略等しい電圧を一対のセンサ電極間に印加すれば、一対のセンサ電極間に発生する電界の強さを一対の電極間に発生する電界の強さよりも強くすることができる。即ち、一対のセンサ電極間距離を、一対の電極間距離よりも短くすることによって、一対の電極間に印加する電圧と同等の大きさの電圧を一対のセンサ電極間に印加するだけで、一対のセンサ電極間の電界の強さを一対の電極間の電界の強さよりも強くできる。これによって、回路を簡略化できる。さらに一対のセンサ電極間の距離を短くするほど、一対のセンサ電極間に印加する必要がある電圧を小さくできる。
【０００９】
上記の半導体チップでは、一対の電極を構成する一つの電極と、一対のセンサ電極を構成する一つの電極が、共通であることが好ましい。短絡警戒タイミング検出するための電極の数を減らせるからである。
【００１０】
一対のセンサ電極を構成する少なくとも一つの電極が、所定の方向からみたときに、一対の電極を囲んでいることが好ましい。所定の方向とは、例えば、一対のセンサ電極や一対の電極が配置されている半導体基板の表面に交差する方向である。これは次の理由による。
イオンマイグレーションの進行速度は、電極間に発生する電界の強さが支配的要因であるが、電極の周囲の湿度にも影響されることが知られている。より具体的には、湿度が高いほどイオンマイグレーションの進行が早いことが知られている。パッケージされた半導体チップ内の湿度は、半導体チップの周囲から進入する水分によって上昇する場合が多い。一対のセンサ電極を構成する少なくとも一つの電極を上記の通り構成することによって、半導体チップの周囲から侵入する水分の影響で一対のセンサ電極間よりも一対の電極間が先に短絡してしまうことを防止できる。特に、パッケージされた半導体チップは、半導体基板に交差する方向から見たときに半導体基板の周囲にパッケージの継ぎ目が位置することが多い。一対のセンサ電極を構成する少なくとも一つの電極が、半導体基板に交差する方向からみて一対の電極を囲んでいることによって、パッケージされた半導体チップ内で一対のセンサ電極よりも一対の電極が先に短絡することを防止できる。
【００１１】
以上説明した本発明のチップ組み込み装置は、一対の電極、一対のセンサ電極、及び検査回路がパッケージされてしてもよいし、一対の電極と一対のセンサ電極がパッケージされており、回路がパッケージ外に構成されていてもよい。
【００１２】
耐圧性を高めた半導体チップでは、半導体基板上にＥＱＲ（Equi potential Ring）電極とＦＬＲ（Field Limiting Ring）電極が形成されている場合が多い。そのような半導体チップでは、セル領域の表面に一方の主電極（典型的にはエミッタ電極、或いはソース電極）が形成されており、セル領域を一巡する終端領域の内側にセル領域を一巡するＦＬＲ電極が形成されており、ＦＬＲ電極の外側に半導体基板と導通するＥＱＲ電極が形成されている。
そのような半導体チップでは、ＥＱＲ電極とＦＬＲ電極の間に発生する電界が他の電極対の間に発生する電界よりも強くなる。複数のＦＬＲ電極を備える半導体チップの場合には、隣接するＦＬＲ電極間に発生する電界も強くなる。従って、ＥＱＲ電極とそれに隣接するＦＬＲ電極で構成される一対の電極間、或いは隣接するＦＬＲ電極で構成される一対の電極間の短絡警戒タイミングが検出できることが好ましい。そこで、本発明は、ＥＱＲ電極とＦＬＲ電極を有する半導体チップに具現化することも好適である。
本発明の半導体チップは、セル領域の表面に一方の主電極が形成されており、セル領域を一巡する終端領域の内側にセル領域を一巡するＦＬＲ電極が形成されており、ＦＬＲ電極の外側に半導体基板と導通するＥＱＲ電極が形成されており、ＥＱＲ電極の外側に半導体基板から絶縁されているセンサ電極が形成されている。
この場合、ＥＱＲ電極とセンサ電極が一対のセンサ電極として機能する。上記の半導体チップによれば、例えば外部の回路を用いて、その一対のセンサ電極間に一対の電極（ＥＱＲ電極とそれに隣接するＦＬＲ電極で構成される一対の電極、或いは隣接するＦＬＲ電極で構成される一対の電極）の間に発生する電界よりも強い電界を発生させるとともに、一対のセンサ電極間に電流が流れるタイミングを検出することによって、その一対の電極間の短絡警戒タイミングを検出できる。
【００１３】
本発明は、半導体チップが備えている一対の電極間に短絡が生じる可能性が、半導体チップの経時的変化に起因して所定レベルにまで増大したタイミング（即ち短絡警戒タイミング）が到来したことを検出する方法に具現化することもできる。この方法は、一対の電極に追加して一対のセンサ電極を設けておき、一対の電極間に発生する電界よりも強い電界を一対のセンサ電極間に発生させる電圧を一対のセンサ電極間に印加し、一対のセンサ電極間に流れる電流を検出する。この方法を実施することによって、一対の電極間で実際に短絡が生じるのに先立って、その一対の電極間の短絡警戒タイミングを検出することができ、実際に不具合が生じるのに先立って必要な対策を講じることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、一対の電極間で実際に短絡が生じるのに先立って、その可能性が所定レベルにまで増大したタイミングを検出することができ、実際に不具合が生じるのに先立って必要な対策を講じることが可能となる。
【実施例】
【００１５】
本発明に係る実施例の半導体チップ組み込み装置を説明する。なお、以下では、半導体チップ組み込み装置を単にチップ組み込み装置と称する。まずチップ組み込み装置１００の概要を説明する。
図１は、チップ組み込み装置１００の模式図である。チップ組み込み装置１００は、半導体チップ１０と、検査回路５０を備える。検査回路５０の構造は後述する。図１には、半導体チップ１０の平面図と検査回路５０の回路図を合わせて示している。半導体チップ１０は、いわゆるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。半導体チップ１０の表面には、第１センサ電極１２、ＥＱＲ（Equi potential Ring）電極１４、ＦＬＲ（Field Limiting Ring）電極１６、及びエミッタ電極１８が設けられている。図１には図示を省略しているが、半導体チップ１０には、ゲート電極とコレクタ電極が設けられている。夫々の電極は、蒸着やスパッタリングによって形成される。なお、ＦＬＲ電極は、ガードリング電極と呼ばれることもある。
ＥＱＲ電極１４とＦＬＲ電極１６は、半導体チップ１０の耐圧性を高めるために設けられている。これらの電極は、通常の半導体チップでよく用いられるものである。その機能は一般に知られているので説明を省略する。ＦＬＲ電極１６は、半導体チップ１０の表面でエミッタ電極１８を囲んでいる。ＥＱＲ電極１４は、半導体チップ１０の表面でＦＬＲ電極１６を囲んでいる。第１センサ電極１２は、半導体チップ１０の表面でＥＱＲ電極１４を囲んでいる。
なお、ＥＱＲ電極１４は、第１センサ電極１２と対となってセンサ電極対を形成する。第１センサ電極１２とＥＱＲ電極１４を合わせてセンサ電極（或いは一対のセンサ電極）と称する。
エミッタ電極１８とＦＬＲ電極１６の間の間隔はｄ１である。ＦＬＲ電極１６とＥＱＲ電極１４の間の間隔もｄ１である。ＥＱＲ電極１４と第１センサ電極１２の間の間隔はｄ２である。エミッタ電極１８とＦＬＲ電極１６の間の距離ｄ１はミクロンオーダーであり、本来は絶縁されているが、例えばイオンマイグレーションの進行によって短絡する可能性がある。ＦＬＲ電極１６とＥＱＲ電極１４、及び、ＥＱＲ電極１４と第１センサ電極１２も同様である。
【００１６】
半導体チップ１０を図１のII−II線に沿って見たときの断面図を図２に示す。図２には、検査回路５０の回路図も合わせて示している。
半導体チップ１０は、次の構造を有している。半導体チップ１０の半導体基板２８には種々の層が形成されている。半導体基板２８の上側（ＥＱＲ電極等が形成される側）全体に、低濃度ｎ型のドリフト層２２が形成されている。図２に示すように、ドリフト層２２の上側（ＥＱＲ電極等が形成される側）には、トレンチ４０、ボディ層４２、ｐ型拡散層４４、及び高濃度ｎ型拡散層４６が形成されている。
ドリフト層２２の下側に高濃度ｎ型のバッファ層２４が形成されている。バッファ層２４の下側にｐ型のコレクタ層２６が形成されている。本実施例では、ドリフト層２２、バッファ層２４、コレクタ層２６を総称して半導体基板２８と称している。
半導体基板２８の下面にはコレクタ電極２０が形成されている。
半導体基板２８の上面には複数の絶縁層（酸化膜層）３０ａ−３０ｆが形成されている。半導体基板２８の最外周に位置する絶縁層３０ａの上面に第１センサ電極１２が形成されている。即ち、第１センサ電極１２は、半導体基板２８から絶縁されている。絶縁層３０ａと、絶縁層３０ａの内周側で隣接する絶縁層３０ｂに跨ってＥＱＲ電極１４が形成されている。ＥＱＲ電極１４は、絶縁層３０ａと３０ｂの間で高濃度ｎ型拡散層４６に接している。即ち、ＥＱＲ電極１４は、高濃度ｎ型拡散層４６を介して半導体基板２８と導通している。
絶縁層３０ｂと、絶縁層３０ｂの内周側で隣接する絶縁層３０ｃに跨ってＦＬＲ電極１６が形成されている。ＦＬＲ電極１６は、絶縁層３０ｂと３０ｃの間でｐ型拡散層４４に接している。絶縁層３０ｃと、絶縁層３０ｃの内周側に位置する絶縁層３０ｄ、３０ｅ、及び３０ｆに跨ってエミッタ電極１８が形成されている。
図示を省略しているが、半導体基板２８にはゲート電極が設けられている。
なお、図２は、半導体チップ１０の断面を模式的に示しているに過ぎず、半導体基板２８内の各層の構造や電極の配置は、図２の構造に限定されない。
【００１７】
なお、図１において破線で囲んだ領域６０（図２において符号６０で示す領域）は、半導体チップ２８においてトランジスタとして機能する領域であり、この領域をセル領域６０と称する。セル領域６０の外側でセル領域６０を一巡する領域（図１において破線の外側の領域）を終端領域と称する。セル領域６０、及び終端領域という用語を用いると、図１及び図２に示すチップ組み込み装置１００は、次のように表現することができる。チップ組み込み装置１００の半導体チップ１０のセル領域６０の表面に一方の主電極（エミッタ電極１８）が形成されており、セル領域６０を一巡する終端領域の内側にセル領域６０を一巡するＦＬＲ電極１６が形成されており、そのＦＬＲ電極１６の外側に半導体基板２８と導通するＥＱＲ電極１４が形成されており、ＥＱＲ電極１４の外側に半導体基板２８から絶縁されているセンサ電極１２が形成されている。この構成は、半導体基板２８と導通しており、ＦＬＲ電極１６の外側でＦＬＲ電極１６を一巡するＥＱＲ電極の外側に半導体基板２８と導通していないセンサ電極１２を備えている点に特徴がある。この半導体チップ１０の他の特徴を列記する。
・センサ電極１２は、ＥＱＲ電極１４を一巡している。
・センサ電極１２とＥＱＲ電極１４の間の距離ｄ２は、ＥＱＲ電極１４とＦＬＲ電極１６の間の距離ｄ１より短い。
【００１８】
本実施例において重要なのは、エミッタ電極１８とＦＬＲ電極１６、ＦＬＲ電極１６とＥＱＲ電極１４、及びＥＱＲ電極１４と第１センサ電極１２が、本来（製造時）は絶縁されていることである。換言すれば、エミッタ電極１８とＦＬＲ電極１６は、設計上は絶縁されているべき電極対である。同様に、ＦＬＲ電極１６とＥＱＲ電極１４も、設計上は絶縁されているべき電極対である。さらに、ＥＱＲ電極１４と第１センサ電極１２も設計上は絶縁されているべき電極対である。
【００１９】
次に、ＦＬＲ電極１６とＥＱＲ電極１４の電位について説明する。
チップ組み込み装置１００の使用時には、エミッタ電極１８とコレクタ電極２０の間に電圧Ｖ１が印加される。ここでは、エミッタ電極１８の電位をグランドレベルとし、コレクタ電極２０の電位をＶ１とする。このとき、ＥＱＲ電極１４は半導体基板２８と導通しているので、ＥＱＲ電極１４の電位は、コレクタ電極２０の電位Ｖ１とほぼ等しくなる。ＥＱＲ電極１４とＦＬＲ電極１６の間には、高濃度ｎ型拡散層４６、ドリフト層２２、及びｐ型拡散層４４を介して微弱な電流が流れる。同様に、ＦＬＲ電極１６とエミッタ電極１８の間にも、ｐ型拡散層４４とドリフト層２２を介して微弱な電流が流れる。その結果、ＥＱＲ電極１４とエミッタ電極１８の間に位置するＦＬＲ電極１６の電位はＶ１／２となる。
エミッタ電極１８とＦＬＲ電極１６の間にＶ１／２の電位差が生じるので、両電極間に電界が発生する。ＦＬＲ電極１６とＥＱＲ電極１４の間にもＶ１／２の電位差が生じるので両電極間に電界が発生する。エミッタ電極１８とＦＬＲ電極１６の間隔、及びＦＬＲ電極１６とＥＱＲ電極１４の間隔はともにｄ１であるので、夫々の電極間に発生する電界の強さＥ１はともにＥ１＝Ｖ１／（２・ｄ１）である。
【００２０】
チップ組み込み装置１００を使用していると、上記した電界Ｅ１によって、エミッタ電極１８とＦＬＲ電極１６で構成される一対の電極の間の距離（或いはＦＬＲ電極１６とＥＱＲ電極１４で構成される一対の電極の間の距離）が時間の経過とともに狭まってくる。一対の電極間で発生する電界によって、一方の電極に含まれている金属が微視的にではあるが他方の電極に向って流出するためである。電界の作用によって、電極に含まれている金属が流出する現象はイオンマイグレーションと呼ばれている。イオンマイグレーションが進行すると、最終的には一対の電極間に短絡が発生してしまう。エミッタ電極１８とＦＬＲ電極１６の間（或いはＦＬＲ電極１６とＥＱＲ電極１４の間）で短絡が発生すると、半導体チップ１０が不具合を起こす。
本実施例のチップ組み込み装置１００は、本来は絶縁されているはずの一対の電極（エミッタ電極１８とＦＬＲ電極１６で構成される一対の電極、或いはＦＬＲ電極１６とＥＱＲ電極１４で構成される一対の電極）の間に短絡が生じる可能性が増大したタイミングを検出することができる。即ち、上記一対の電極間の短絡警戒タイミングの到来を検出することができる。また、別言すれば、上記一対の電極間の短絡の発生を予知することができる。以下では、ＦＬＲ電極１６とＥＱＲ電極１４の２つの電極の間の短絡警戒タイミング（の到来）を検出する機能について説明する。なお、以下では、短絡警戒タイミングを検出する対象となる電極、即ち、ＦＬＲ電極１６とＥＱＲ電極１４を対象電極と称する。
対象電極間の短絡警戒タイミングの検出は、一対のセンサ電極（第１センサ電極１２とＥＱＲ電極１４で構成される一対の電極）と、検査回路５０によって実現される。ここで、ＥＱＲ電極１４は、半導体チップ１０の耐電圧を向上させるための電極であるとともに、対象電極間の短絡警戒タイミングを検出するための電極を兼ねる。即ち、ＥＱＲ電極１４は、対象電極を構成する一方の電極と、一対のセンサ電極を構成する一方の電極を兼ねている。ＥＱＲ電極１４は、第１センサ電極１２と対をなす第２センサ電極と表現することができる。
第１センサ電極１２とＥＱＲ電極１４の間の距離はｄ２である。距離ｄ２は、ＥＱＲ電極１４とＦＬＲ電極１６の間の距離（即ち、対象電極間の距離）ｄ１よりも短い。
【００２１】
次に検査回路５０の構造を説明する。検査回路５０は、抵抗５２、電源５４、及び電位差検出部５６を備える。抵抗５２と電源５４は、ＥＱＲ電極１４と第１センサ電極１２の間に直列に接続されている。電源５４の両端電圧はＶ２である。電位検出部５６には、警告ランプ５８が接続されている。
ＥＱＲ電極１４と第１センサ電極１２は、チップ組み込み装置１００の製造時には短絡していない。従って、ＥＱＲ電極１４と第１センサ電極１２の間（一対のセンサ電極の間）には電圧Ｖ２が印加される。電圧Ｖ２の大きさは、エミッタ電極１８とコレクタ電極２０の間に印加される電圧Ｖ１の半分である。即ち、Ｖ２＝Ｖ１／２である。ＥＱＲ電極１４とＦＬＲ電極１６の間（対象電極の間）に印加される電圧もＶ１／２であるので、検査回路５０は、対象電極の間に印加される電圧と略等しい大きさの電圧を一対のセンサ電極間に印加する。
電圧Ｖ２が印加されることによって、ＥＱＲ電極１４と第１センサ電極１２（一対のセンサ電極）の間には電界が発生する。その電界の強さをＥ２とする。ＥＱＲ電極１４と第１センサ電極１２の間の距離（センサ電極間の距離）はｄ２であるので、Ｅ２＝Ｖ２／ｄ２＝Ｖ１／（２・ｄ２）である。
ＥＱＲ電極１４と第１センサ電極１２の間の距離ｄ２は、ＥＱＲ電極１４とＦＬＲ電極１６の間の距離（対象電極間の距離）ｄ１より小さい。従って、ＥＱＲ電極１４と第１センサ電極１２の間に発生する電界（一対のセンサ電極の間に発生する電界）の強さＥ２は、ＥＱＲ電極１４とＦＬＲ電極１６の間に発生する電界（対象電極の間に発生する電界）の強さＥ１よりも大きい。換言すれば、検査回路５０は、対象電極間に発生する電界Ｅ１よりも強い電界Ｅ２を一対のセンサ電極の間に発生させる電圧Ｖ２を一対のセンサ電極に印加する。
【００２２】
電位差検出部５６は、抵抗５２と並列に接続されている。また、電位差検出部５６には警告ランプ５８が接続されている。電位差検出部５６は、抵抗５２の両端に電位差が生じているか否かを監視する。電位差が生じていなければ抵抗５２の間には電流が流れない。従って換言すれば、電位差検出部５６は、抵抗５２を流れる電流を検出する。このことは図２から明らかなように、電位差検出部５６が、一対のセンサ電極間に流れる電流を検出することを意味する。電位差検出部５６は、一対のセンサ電極間の電流を検出すると（抵抗５２の両端に電位差が生じていることを検出すると）、警告ランプ５８を点灯させるための信号を出力する。
ＥＱＲ電極１４と第１センサ電極１２が短絡していないときには、それらの電極の間に電流は流れない。即ち、ＥＱＲ電極１４と第１センサ電極１２が短絡していない場合には、警告ランプ５８は点灯しない。一方、ＥＱＲ電極１４と第１センサ電極１２が短絡すると、それらの電極の間に電流が流れる。即ち、警告ランプ５８は、ＥＱＲ電極１４と第１センサ電極１２が短絡すると点灯する。
【００２３】
検査回路５０の動作について説明する。
チップ組み込み装置１００を使用していると、電極間に発生する電界によってイオンマイグレーションが進行する。即ち、時間の経過とともにＥＱＲ電極１４とＦＬＲ電極１６の間（対象電極の間）の距離が狭まっていく。同時に、ＥＱＲ電極１４と第１センサ電極１２の間（一対のセンサ電極の間）の距離も狭まっていく。
前述した通り、一対のセンサ電極の間に発生している電界の強度Ｅ２は、対象電極の間に発生している電界の強度Ｅ１より強い。イオンマイグレーションの進行速度（対象電極の間の距離が狭まる速度）は電界強度が強いほど速くなる。従って、チップ組み込み装置１００を長期間に亘って使用していると、ある時点で対象電極の間よりも一対のセンサ電極の間が先に短絡する。一対のセンサ電極が短絡すると、その電極間に電流が流れ、その結果、警告ランプ５８が点灯する。
警告ランプ５８が点灯するタイミングは、イオンマイグレーションが一対のセンサ電極を短絡させる程度に進行しているが対象電極の間を短絡させる程度には至っていないタイミングの到来を意味する。換言すれば、警告ランプ５８が点灯するタイミングは、対象電極間の短絡警戒タイミングである。本実施例のチップ組み込み装置１００は、対象電極間の短絡警戒タイミング（の到来）を検出して警告ランプ５８を点灯させる。
警告ランプ５８の点灯が確認されれば、チップ組み込み装置１００の利用者は、対象電極間に実際に短絡が生じる前に半導体チップ１０を交換する等の対処を講じることができる。
【００２４】
なお、図１に示したように、第１センサ電極１２は、半導体チップ１０に交差する方向（半導体基板の表面に交差する方向）からみたときに、対象電極であるＥＱＲ電極１４とＦＬＲ電極１６を囲んでいる。図１及び図２では図示していないが、半導体チップ１０の上面（エミッタ電極１８等が配置されている面）は、絶縁樹脂等で被覆されている場合が多い。この場合、半導体チップ１０の周囲には、半導体基板と絶縁樹脂の接合面が形成される。この接合面から水分が半導体チップ１０の内部に浸入することがある。第１センサ電極１２が対象電極を囲んでいることによって、第１センサ電極１２とＥＱＲ電極１４の間（即ち、一対のセンサ電極の間）の湿度がＥＱＲ電極１４とＦＬＲ電極１６の間（即ち、対象電極の間）の湿度よりも高くなる。イオンマイグレーションは、湿度が高いほど早く進行する。従って、半導体チップ１０の外部から水分が浸入した場合には、一対のセンサ電極の間のイオンマイグレーションの進行速度が対象電極の間のイオンマイグレーションの進行速度よりも早まることになる。半導体チップ１０内に水分が浸入しても、一対のセンサ電極間の方が対象電極の間よりも早く短絡する。半導体チップ１０内に水分が浸入しても、一対のセンサ電極が短絡する前に対象電極の間が短絡してしまうことを防止できる。
【００２５】
上記の検査回路５０の動作を換言すると、次の通りである。
検査回路５０は、半導体基板２８の絶縁層３０ａに取り付けられている一対のセンサ電極（ＥＱＲ電極１４と第１センサ電極１２）の間に電圧Ｖ２を印加する。電圧Ｖ２によって一対のセンサ電極の間に発生する電界の強度Ｅ２は、対象電極（ＥＱＲ電極１４とＦＬＲ電極１６）の間に発生する電界の強度Ｅ１よりも大きい。
検査回路５０は、電圧Ｖ２を印加した状態で、一対のセンサ電極の間に電流が流れているか否かを監視する。検査回路５０は、一対のセンサ電極の間に電流が流れていることを検出すると警告ランプ５８を点灯させる。
上記の動作により、チップ組み込み装置１００は、対象電極の間の短絡警戒タイミングを検知し、外部へ通知することができる。
【００２６】
なお、上記の説明では、対象電極はＥＱＲ電極１４とＦＬＲ電極１６であった。ＥＱＲ電極１４とＦＬＲ電極１６の間に発生する電界の強さとＦＬＲ電極１６とエミッタ電極１８の間に発生する電界の強さはともにＥ１である。従って、ＥＱＲ電極１４とＦＬＲ電極１６の間におけるイオンマイグレーションの進行速度と、ＦＬＲ電極１６とエミッタ電極１８の間におけるイオンマイグレーションの進行速度はほぼ等しい。即ち、ＥＱＲ電極１４とＦＬＲ電極１６の間の短絡警戒タイミングは、ＦＬＲ電極１６とエミッタ電極１８の間の短絡警戒タイミングにほぼ等しい。即ち、本実施例では、警告ランプ５８が点灯するタイミングは、ＦＬＲ電極１６とエミッタ電極１８の間の短絡警戒タイミングに等しい。チップ組み込み装置１００は、ＦＬＲ電極１６とエミッタ電極１８の間の短絡警戒タイミングを検出することができる。
【００２７】
上記実施例の変形例を説明する。
短絡の発生を予測する対象となる電極は、ＥＱＲ電極１４とＦＬＲ電極１６で構成される一対の電極、或いはＦＬＲ電極１６とエミッタ電極１８で構成される一対の電極に限られない。電界が発生する電極対であればよい。たとえば、短絡警戒タイミングを検出する対象となる電極はエミッタ電極とゲート電極で構成される一対の電極であってもよい。
また、短絡警戒タイミングを検出する対象となる電極は、絶縁層を挟んでその両面に取り付けられた一対の電極であってもよい。イオンマイグレーションは、電極に含まれる金属が絶縁層の表層に沿って流出することが多い。しかしながら絶縁層に微視的な隙間が存在すれば、電極に含まれている金属は絶縁層の内部へ流出することもある。即ち、絶縁層を挟んで配置された一対の電極間でもイオンマイグレーションによる短絡が発生し得る。
一対のセンサ電極間の絶縁層（上記の実施例では、第１センサ電極１２とＥＱＲ電極１４の間の絶縁層３０ａ）と、対象電極の間の絶縁層（上記の実施例では、ＥＱＲ電極１４
とＦＬＲ電極１６の間の絶縁層３０ｂ）は、同じ物質であってもよいし、異なる物質であってもよい。但し、絶縁層３０ａと３０ｂが同じ物質であるほうが、特定電極の間の物理状態とセンサ電極の間の物理状態を略同等にできるので、短絡警戒タイミングを精度よく検出することができる。
上記の実施例では、対象電極の一方の電極ＥＱＲ電極１４が、一対のセンサ電極の一方の電極を兼ねている。対象電極とは独立して一対のセンサ電極を設けても良い。例えば、第１センサ電極１２の外側に距離ｄ２だけ離間させて第２センサ電極（不図示）を配置する。検査回路５０は、第１センサ電極１２と第２センサ電極の間に電圧Ｖ２を印加するとともに、第１センサ電極１２と第２センサ電極の間に流れる電流を検出する。警告ランプ５８が点灯したタイミング（即ち、第１センサ電極１２と第２センサ電極の間の短絡発生が検知されたタイミング）が、ＥＱＲ電極１４とＦＬＲ電極１６の間（或いは、ＦＬＲ電極１６とエミッタ電極１８の間）の短絡警戒タイミングとなる。
センサ電極間に電流が流れたことが検出された場合に、警告ランプ５８を点灯させる代わりに何らかの表示を行うことも好適である。或いは、センサ電極間に電流が流れたことが検出された場合に、チップ組み込み装置１００の動作を停止することも好適である。
【００２８】
上記実施例のチップ組み込み装置１００は、ひとつのＦＬＲ電極１６を備えているが、ＦＬＲ電極は複数でもよい。即ち、本発明は、複数のＦＬＲ電極が主電極（エミッタ電極１８）を多重に囲んでおり、複数のＦＬＲ電極のさらに外側をＥＱＲ電極が囲んでいる半導体チップに対しても適用できる。
【００２９】
上記実施例では、検査回路５０は電源５４を備えている。必ずしも検査回路５０自体が電源を備えている必要はない。チップ組み込み装置の外部から検査回路へ電力が供給されてもよい。その場合には、本発明は、検査回路をＥＱＲ電極等とともにひとつのパッケージに収納した半導体チップとして具現化することができる。
【００３０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、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。
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し得るものであり、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。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例に係る半導体チップ組み込み装置の模式図である。
【図２】図１のII−II線に沿って見たときの半導体チップの模式的断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０：半導体チップ
１２：第１センサ電極
１４：ＥＱＲ電極
１６：ＦＬＲ電極
１８：エミッタ電極
２０：コレクタ電極
２８：半導体基板
５０：検査回路
５２：抵抗
５４：電源
５６：電位差検出部
５８：警告ランプ
６０：セル領域
１００：チップ組み込み装置
【図１】
2008177293.tif 000003
【図２】
2008177293.tif 000004