(57)【要約】【課題】  電極パッドの下側の領域の半導体基板の状態を容易に測定することが可能な半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】  電源電極ＶDDと接地電極ＧＮＤとの間に６つの拡散抵抗１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅおよび１５ｆが接続される。６つの拡散抵抗は、直列に接続された２つの拡散抵抗を１組として、縦方向、横方向および斜め方向のそれぞれにおいて、１組ずつ計３組設けられている。半導体装置には、前述の直列に接続された２つの拡散抵抗の一方の電圧を測定するために、直列に接続された２つの拡散抵抗同士の間に１つの出力用配線が接続されている。これらの６つの拡散抵抗のうち３つは、３つの電極パッドを設けるための３つの開口領域３５ａ，３５ｂおよび３５ｃのそれぞれの下側の領域に設けられている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の上方に形成された電極パッドと、
前記電極パッドの下側の領域の前記半導体基板内に形成されたセンサ素子と、
前記センサ素子に直列に接続された抵抗素子と、
前記センサ素子および前記抵抗素子のうちの一方に電気的に接続された接地電極と、
前記センサ素子および前記抵抗素子のうちの他方に電気的に接続され電源電極と、
一方端が前記センサ素子と前記抵抗素子との間に接続され、かつ、他方端が前記積層膜および前記半導体基板の外部の出力端子に接続され、該外部端子に前記センサ素子が検出した情報を出力する配線とを備えた、半導体装置。
【請求項２】
前記センサ素子は、第１拡散抵抗であり、
前記抵抗素子は、前記半導体基板内であって前記第１拡散抵抗の近傍に設けられた第２拡散抵抗である、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記センサ素子は、複数のセンサ配線部を含み、
前記複数のセンサ配線部のそれぞれは、一方端が一の結線部に接続され、他方端が他の結線部に接続され、
前記一の結線部が、前記接地電極に電気的に接続され、
前記他の結線部が、前記電源電極に電気的に接続された、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
半導体基板の上方に形成された電極パッドと、
前記電極パッドの下側の領域の前記半導体基板内に形成されたセンサ素子とを備え、
前記センサ素子が検出した情報が前記電極パッドを介して外部へ出力される、半導体装置。
【請求項５】
半導体基板の上方に形成された電極パッドと、
前記電極パッドの下側の領域の前記半導体基板内に形成されたセンサ素子とを備え、
前記センサ素子は、前記電極パッドの下側の領域を横切っており、
前記接地電極および前記電源電極のそれぞれと前記センサ素子とは、前記電極パッドの下側の領域の外側の領域で電気的に接続されている、半導体装置。
【請求項６】
半導体基板の上方に形成された電極パッドと、
前記電極パッドの下側の領域の前記半導体基板内に形成されたセンサ素子とを備え、
前記センサ素子は、
第１方向に延びるように設けられた第１センサ素子と、
前記第１方向とは異なる第２方向に延びるように設けられた第２センサ素子と、
前記第１および第２方向のいずれとも異なる第３方向に延びるように設けられた第３センサ素子とを有している、半導体装置。
【請求項７】
半導体基板の上方に形成された電極パッドと、
前記電極パッドの下側の領域の前記半導体基板内に形成された第１センサ素子と、
前記電極パッドの下側の領域の前記半導体基板内に形成され、出力値が温度に依存する第２センサ素子とを備えた、半導体装置。
【請求項８】
半導体基板の上方に形成された電極パッドと、
前記電極パッドの下側の領域の前記半導体基板内に形成されたセンサ素子と、
前記電極パッドの下側の領域の前記半導体基板内に形成された機能素子とを備えた、半導体装置。
【請求項９】
半導体基板の上方に形成された電極パッドと、
前記電極パッドの下側の領域の前記半導体基板内に形成されたセンサ素子と、
前記センサ素子を用いて得られたデータであって、前記電極パッドの上に接続用導体が接続される工程が実行されたか否かの履歴を示すデータが記憶されたメモリ部とを備えた、半導体装置。
【請求項１０】
前記電極パッドにワイヤがボンディングされた、請求項１〜９のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記電極パッド上にバンプが設けられ、前記バンプを介して他のベアチップが電気的に接続された、請求項１〜９のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記電極パッドの上にバンプが設けられ、
前記バンプを介して有機基板が電気的に接続された、請求項１〜９のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１３】
第１半導体基板の上方に形成された第１電極パッドを有する第１ベアチップと、
第２半導体基板の上方に形成された第２電極パッドを有する第２ベアチップと、
前記第１ベアチップと前記第２ベアチップとを接続する接続用導体と、
前記第１電極パッドの下側の領域の前記第１半導体基板内および前記第２電極パッドの下側の領域の前記第２半導体基板内のうち少なくともいずれか一方に形成されたセンサ素子とを備えた、半導体装置。
【請求項１４】
半導体基板の上方に形成された第１電極パッド、第２電極パッド、および第３電極パッドと、
前記第１電極パッドの下側の領域の前記半導体基板内に形成された第１センサ素子と、
前記第２電極パッドの下側の領域の前記半導体基板内に形成された第２センサ素子と、
前記第３電極パッドの下側の領域の前記半導体基板内に形成された第３センサ素子と、
を備えたベアチップを用いる半導体装置の製造方法であって、
第１接続用導体、第２接続用導体、および第３接続用導体を有する他の装置を前記ベアチップに電気的に接続する接続ステップを含み、
前記接続ステップにおいては、前記第１電極パッドに第１接続用導体が接続され、前記第２電極パッドに第２接続用導体が接続され、かつ前記第３電極パッドに第３接続用導体が接続されるときに、前記第１センサ素子、前記第２センサ素子、および前記第３センサ素子のそれぞれの出力値が監視される、半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記第１センサ素子、前記第２センサ素子、および前記第３センサ素子のうちのいずれか２つの出力値の差が所定値以上になった場合には、前記ベアチップと前記他の装置との間の電気的な接続のための動作が停止される、請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベアチップに設けられた電極パッドと電極パッドに接続されるボンディング部材とを有する半導体装置およびその製造方法に関するものである。なお、ベアチップとは、半導体基板の上に導電層および絶縁層のそれぞれが積層され、最上層に電極パッドが形成されているが、未だ樹脂封止が行なわれていない状態のチップ構造物を意味する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電極パッドに導電性部材がボンディングされた半導体装置が用いられている。従来の半導体装置においては、ボンディングによる悪影響を考慮して、動作信号の入出力用の電極パッドの下側の領域には、機能素子が形成されていない。しかしながら、半導体装置の小型化が進むにつれて、電極パッドの下側の領域に配線層および機能素子を形成する必要性が高まっている。そのため、ワイヤボンディングによって電極パッドの下側の配線層および機能素子にどのような悪影響が与えられたかを把握することが必要である。つまり、電極パッドと他のワイヤとがボンディングされた後の半導体基板の状態を把握することが必要である。したがって、ワイヤが電極パッドにボンディングされた後の電極パッドの下側の領域の状態の定量的な評価を行なう必要がある。
【０００３】
そのための手法としては、半導体基板の歪みを測定する手法がある。この手法においては、半導体基板内に不純物拡散領域からなる拡散抵抗が形成される。この拡散抵抗の抵抗値のボンディング中の変化を測定することによって、拡散抵抗のボンディングによる歪みが測定される。この拡散抵抗を用いる手法においては、拡散抵抗の歪みに対応して拡散抵抗の抵抗値が変化するというピエゾ効果が利用されている。
【０００４】
この方法によれば、拡散抵抗の抵抗値を測定することによって、ボンディングに起因して半導体基板に生じる歪みの度合を定量的に把握することが可能である。
【特許文献１】特開２００３−２３０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、拡散抵抗の抵抗値の変化量は、数パーセントという非常に小さいな値であるとともに、半導体基板の温度の変化に大きく依存する。そのため、従来の方法では、拡散抵抗の抵抗値の測定の精度を向上させるために、高い精度で拡散抵抗の温度の変化を測定する必要がある。
【０００６】
また、従来の方法では、高い精度で抵抗値を測定するためには、４つの端子を用いて抵抗の測定（４端子抵抗測定法）を行なう必要がある。その結果、多数の信号を同時に把握しなければならないため、半導体装置に設けられる測定用の端子が多数必要になる。その結果、従来の方法によれば、拡散抵抗の抵抗値の測定に手間がかかるとともに、測定用の端子を別途ベアチップに設けることが必要になる。
【０００７】
したがって、従来の方法では、ボンディング中の電極パッドの下側の半導体基板の状態を容易に把握することはできない。
【０００８】
本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ボンディング工程での電極パッドの下側の半導体基板の状態を容易に把握することが可能な半導体装置および製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一の局面の半導体装置は、次のような構成である。
【００１０】
半導体基板の上方に電極パッドが形成されている。電極パッドの下側の領域の半導体基板内には、センサ素子が形成されている。センサ素子に抵抗素子が直列に接続されている。センサ素子および抵抗素子のうちの一方に接地電極が電気的に接続されている。センサ素子および抵抗素子のうちの他方には、電源電極が電気的に接続されている。センサ素子が検出した情報を外部端子へ出力する配線が設けられている。その配線は、一方端がセンサ素子と抵抗素子との間に接続され、かつ、他方端が積層膜および半導体基板の外部の出力端子に接続されている。
【００１１】
上記の構成によれば、センサ素子に印加される電圧の情報を外部に送信することができる。また、センサ素子が検出した情報を出力するために用いられる外部端子は、１つだけである。そのため、センサ素子が検出した情報を送信するための配線の数を最小限にすることができる。
【００１２】
前述のセンサ素子は、第１拡散抵抗であり、かつ、抵抗素子は、半導体基板内であって第１拡散抵抗の近傍に設けられた第２拡散抵抗であることが望ましい。これによれば、半導体装置の製造プロセスにおける熱処理工程において、第１拡散抵抗に与えられる影響と第２拡散抵抗に与えられる影響とがほぼ等しくなる。そのため、熱処理工程に起因して生じる、センサ素子が検出した情報のばらつきが低減される。
【００１３】
また、前述のセンサ素子は、複数のセンサ配線部を含んでいてもよい。また、複数のセンサ配線部のそれぞれは、一方端が一の結線部に接続され、他方端が他の結線部に接続されていてもよい。一の結線部が、接地電極に電気的に接続され、かつ、他の結線部が、電源電極に電気的に接続されていてもよい。
【００１４】
上記の構成によれば、複数のセンサ素子と接地電極および電源電極のそれぞれとを接続するための配線数を極力低減することができる。
【００１５】
本発明の他の局面の半導体装置は、次のような構成である。半導体基板の上方に電極パッドが形成されている。電極パッドの下側の領域の半導体基板内には、センサ素子が形成されている。センサ素子が検出した情報が電極パッドを介して外部へ出力される。
【００１６】
上記の構成において、電極パッド、接地電極および電源電極のいずれもが、半導体装置にとって必須の構成要素である。そのため、上記の構成によれば、何らさらなる電極を付加することなく、センサ素子が検出した情報を外部に出力することが可能になる。
【００１７】
本発明のさらに他の局面の半導体装置は、次のような構成である。半導体基板の上方に電極パッドが形成されている。電極パッドの下側の領域の半導体基板内には、センサ素子が形成されている。センサ素子は、電極パッドの下側の領域を横切っている。接地電極および電源電極のそれぞれとセンサ素子とは、電極パッドの下側の領域の外側の領域で電気的に接続されている。
【００１８】
上記の構成によれば、接地電極および電源電極のそれぞれとセンサ素子との結線部のそれぞれは、電極パッドの下側の領域の外側の領域に存在するため、電極パッドの下側の領域に存在する場合に比較して、ボンディング時の悪影響を受け難い。そのため、ボンディング時の悪影響によってセンサ素子の精度が低下するおそれが低減される。
【００１９】
本発明の別の局面の半導体装置は、次のような構成である。半導体基板の上方に電極パッドが形成されている。電極パッドの下側の領域の半導体基板内には、センサ素子が形成されている。
【００２０】
センサ素子は、第１方向に延びるように設けられた第１センサ素子と、第１方向とは異なる第２方向に延びるように設けられた第２センサ素子と、第１および第２方向のいずれとも異なる第３方向に延びるように設けられた第３センサ素子とを有している。
【００２１】
上記の構成によれば、半導体基板の３方向におけるボンディングによる悪影響が測定される。そのため、ボンディングによる悪影響が方向によってどのように異なるかを分析することができる。
【００２２】
本発明のさらに別の局面の半導体装置は、次のような構成である。半導体基板の上方に電極パッドが形成されている。電極パッドの下側の領域の半導体基板内には、第１センサ素子が形成されている。電極パッドの下側の領域の半導体基板内には、出力値が温度に依存する第２センサ素子が形成されている。
【００２３】
上記の構成によれば、第１センサ素子へ与えられる熱による悪影響を第２センサ素子を用いて測定することができる。そのため、第１センサ素子が検出した情報から熱による悪影響の成分を除外して、ボンディング時に半導体基板に与えられる悪影響を把握することができる。
【００２４】
本発明のまたさらなる局面の半導体装置は、次のような構成である。半導体基板の上方に電極パッドが形成されている。電極パッドの下側の領域の半導体基板内には、センサ素子が形成されている。電極パッドの下側の領域の半導体基板内には、機能素子が形成されている。これによれば、機能素子に与えられるボンディング時の悪影響をセンサ素子を用いて測定することができる。
【００２５】
本発明のまたさらに別の局面の半導体装置は、次のような構成である。半導体基板の上方に電極パッドが形成されている。電極パッドの下側の領域の半導体基板内には、センサ素子が形成されている。そのセンサ素子を用いて得られたデータであって、電極パッドの上に接続用導体が接続される工程が実行されたか否かを示すデータがメモリ部に記憶されている。
【００２６】
上記の構成によれば、ボンディング時に半導体基板に与えられる悪影響のデータをメモリ部に記憶させることにより、電極パッドに接続用導体がボンディングされた経歴があるか否かを判別することができる。その結果、電極パッドにボンディングされていた接続用導体が剥がれたような不都合が生じたのか、それとも、当初からボンディングされずに使用されるべき電極パッドにボンディングが行なわれていない正常な状態であるのかを、メモリ部に記憶されているデータにより判別することができる。
【００２７】
前述の複数の局面の半導体装置のそれぞれは、電極パッドにワイヤがボンディングされたものであってもよい。また、前述の複数の局面の半導体装置のそれぞれは、電極パッド上にバンプが設けられ、バンプを介して他のベアチップが電気的に接続されたものであってもよい。さらに、前述の複数の局面の半導体装置のそれぞれは、電極パッドの上にバンプが設けられ、バンプを介して有機基板が電気的に接続されたものであってもよい。
【００２８】
本発明の上記とは異なる局面の半導体装置は、第１半導体基板の上方に第１電極パッドが形成された第１ベアチップを備えている。また、その半導体装置は、半導体基板の上方に第２電極パッドが形成された第２ベアチップとを備えている。第１ベアチップと第２ベアチップとは、接続用導体によって接続されている。さらに、第１電極パッドの下側の領域の第１半導体基板内および第２電極パッドの下側の領域の第２半導体基板内のうち少なくともいずれか一方にセンサ素子が形成されている。
【００２９】
上記の構成によれば、第１半導体基板および第２半導体基板のうち少なくともいずれか一方に与えられたボンディングによる悪影響を把握することができる。
【００３０】
本発明の半導体装置の製造方法においては、次のような構成のベアチップが用いられる。
【００３１】
半導体基板の上方に第１電極パッド、第２電極パッドおよび第３電極パッドが形成されている。第１電極パッドの下側の領域の半導体基板内には、第１センサ素子が形成されている。第２電極パッドの下側の領域の半導体基板内には、第２センサ素子が形成されている。第３電極パッドの下側の領域の半導体基板内には、第３センサ素子が形成されている。
【００３２】
また、本発明の半導体装置の製造方法においては、第１接続用導体、第２接続用導体、および第３接続用導体を有する他の装置がベアチップに電気的に接続されるステップが実行される。このステップにおいては、第１電極パッドに第１接続用導体が接続され、第２電極パッドに第２接続用導体が接続され、かつ第３電極パッドに第３接続用導体が接続される。また、前述のステップにおいては、第１センサ素子、第２センサ素子、および第３センサ素子のそれぞれの出力値が監視される。
【００３３】
上記の構成によれば、ボンディング時の半導体基板内の３つの位置に生じる応力のそれぞれを監視することができる。その結果、ボンディング時に３つの接続用導体を含む平面に対してどの程度傾いてベアチップが他の装置に押し付けられているかを把握しながら、ボンディングを行なうことができる。
【００３４】
また、第１センサ素子、第２センサ素子、および第３センサ素子のうちのいずれか２つの出力値の差が所定値以上になった場合には、ベアチップと他の装置との間の電気的な接続のための動作が停止されることが望ましい。
【００３５】
これによれば、ボンディング時に３つの接続用導体を含む平面に対して大きく傾いた状態でベアチップが他の装置に押し付けられることに起因したベアチップの損傷が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下図を用いて本発明の実施の形態の半導体装置を説明する。
【００３７】
まず、図１を用いて、本実施の形態の半導体装置の構造を具体的に説明する。本実施の形態のベアチップ１０００の半導体基板１０には、その主表面の近傍に拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのそれぞれが設けられている。拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのそれぞれは、半導体基板１０内において不純物が拡散することによって形成された領域である。したがって、ボンディング時の悪影響によって半導体基板１０が歪んだ場合には、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのそれぞれも歪む。
【００３８】
そのため、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのそれぞれに印加される電圧の変化を測定することによって、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃが設けられている３つの位置のそれぞれの半導体基板１０の歪みを測定することが可能である。
【００３９】
また、半導体基板１０の主表面の上には積層膜２０が形成されている。積層膜２０は、半導体装置の製造プロセスにおいて積層された膜であって、素子および素子同士の間を電気的に接続する配線層のそれぞれを構成する複数の導電部、および、その素子および配線層のそれぞれを互いに絶縁する複数の層間絶縁膜により構成されている。積層膜２０の上には、電極パッド２５ａ，２５ｂおよび２５ｃが形成されている。積層膜２０の上であって電極パッド２５ａ，２５ｂおよび２５ｃのそれぞれを取囲むように保護膜３０が形成されている。
【００４０】
上記の構成において、拡散抵抗１５ａは電極パッド２５ａの下側の領域に形成されている。また、拡散抵抗１５ｂは電極パッド２５ｂの下側の領域に形成されている。また、拡散抵抗１５ｃは、電極パッド２５ｃの下側の領域に形成されている。
【００４１】
また、電極パッド２５ａ，２５ｂおよび２５ｃには、他のベアチップ２０００のバンプ９０ａ，９０ｂおよび９０ｃが、この順番でかつ１対１の対応で、接続されている。他のベアチップ２０００においては、半導体基板６０の主表面の近傍に拡散抵抗６５ａ，６５ｂおよび６５ｃが形成されている。半導体基板６０の主表面に接するように積層膜７０が形成されている。積層膜７０は、積層膜２０と同様に、半導体装置の製造プロセスにおいて積層された、複数の層間絶縁膜および複数の導電性部である。
【００４２】
また、積層膜７０の表面に接するように電極パッド７５ａ，７５ｂおよび７５ｃが形成されている。電極パッド７５ａ，７５ｂおよび７５ｃには、バンプ９０ａ，９０ｂおよび９０ｃが、この順番でかつ１対１の関係で、接続されている。電極パッド７５ａ，７５ｂおよび７５ｃのそれぞれは、保護膜８０に囲まれている。なお、拡散抵抗１５ｄ，１５ｅおよび１５ｆと拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃとは、半導体基板の歪みを測定するための電気回路としての構成および機能は同一である。したがって、以下においては、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃについてのみその構成および機能の説明がなされる。
【００４３】
上記のような半導体装置は、チップオンチップＦＣＢ（Flip Chip Bonding）構造である。なお、図１においては、ベアチップ１０００および２０００の双方に拡散抵抗が設けられている。そのため、ベアチップ１０００および２０００の双方の拡散抵抗を用いれば、半導体基板１０および６０のそれぞれに生じたボンディングによる悪影響の度合いを把握することができる。しかしながら、ベアチップ１０００および２０００の双方に拡散抵抗が設けれていることは必須の事項はない。ベアチップ１０００および２０００のいずれか一方に拡散抵抗が設けられていれば、少なくとも、拡散抵抗が設けられているベアチップの半導体基板に与えられるボンディングによる悪影響を把握することは可能である。
【００４４】
上記の半導体装置の構造において、拡散抵抗１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅおよび１５ｆについて、回路図を描くと、図２のようになる。図２に示すように、入力電位１の電極は接地電極ＧＮＤであり、入力電位２の電極は接地電極ＧＮＤよりも高い電位である電源電極ＶDDである。３つの拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃは、電極パッド２５ａ，２５ｂおよび２５ｃが形成されている３つの領域の下側に、この順番でかつ１対１の関係で、形成されている。
【００４５】
また、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃに対し、この順番で、１対１の関係で、かつ、直列に、拡散抵抗１５ｄ，１５ｅおよび１５ｆが接続されている。すなわち、拡散抵抗１５ａと拡散抵抗１５ｄとが直列に接続されている。また、拡散抵抗１５ｂと拡散抵抗１５ｅとが直列に接続されている。さらに、拡散抵抗１５ｃと拡散抵抗１５ｆとが直列に接続されている。拡散抵抗１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅおよび１５ｆのそれぞれは、一方端が電源電極ＶDDに電気的に接続されており、他方端が接地電極ＧＮＤに電気的に接続されている。接地電極ＧＮＤおよび電源電極ＶDDは、半導体装置が完成した後に半導体装置の動作信号の入出力のために用いられる接地電極および電源電極である。
【００４６】
また、拡散抵抗１５ａは、拡散抵抗１５ａ1，１５ａ2，１５ａ3，１５ａ4，１５ａ5および１５ａ6からなる６つの拡散抵抗領域によって形成されている。拡散抵抗１５ａ1，１５ａ2，１５ａ3，１５ａ4，１５ａ5および１５ａ6は、拡散抵抗１５ｄを構成する６つの拡散抵抗領域１５ｄ1，１５ｄ2，１５ｄ3，１５ｄ4，１５ｄ5および１５ｄ6に、この順番でかつ１対１の対応で、接続されている。また、拡散抵抗１５ａ1，１５ａ2，１５ａ3，１５ａ4，１５ａ5および１５ａ6のそれぞれは、電源電極ＶDDに電気的に接続されている１つの配線部に接続されている。
【００４７】
また、拡散抵抗１５ｄを構成する６つの拡散抵抗領域１５ｄ1，１５ｄ2，１５ｄ3，１５ｄ4，１５ｄ5および１５ｄ6は、１つにまとめられて、接地電極ＧＮＤに電気的に接続されている配線部に接続されている。さらに、６つの拡散抵抗領域からなる拡散抵抗１５ａと６つの拡散抵抗領域からなる拡散抵抗１５ｄとの間の６つの結線部は、６つの出力端子１３〜１８に、１対１の関係で接続れている。出力端子１３〜１８のそれぞれは、ベアチップ１０００の外部に設けられている。
【００４８】
また、図２に示すように、拡散抵抗１５ｂ、拡散抵抗１５ｅ、および出力端子７〜１２の電気回路としての構成、および、拡散抵抗１５ｃ、拡散抵抗１５ｆ、および出力端子１〜６の電気回路としての構成は、拡散抵抗１５ａ、拡散抵抗１５ｄ、および出力端子１３〜１８の電気回路としての構成と同様である。
【００４９】
ただし、拡散抵抗１５ａおよび拡散抵抗１５ｄのそれぞれは、図２において斜め方向に延びるように設けられている。また、拡散抵抗１５ｂおよび拡散抵抗１５ｅのそれぞれは、図２において上下方向に延びるように設けられている。さらに、拡散抵抗１５ｃおよび拡散抵抗１５ｆは、図２において左右方向に延びるように設けられる。すなわち、上下、左右、および斜めの方向のそれぞれの方向において２つずつ拡散抵抗が形成されている。
【００５０】
図１および図２においては、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃを構成する１８個の拡散抵抗領域と拡散抵抗１５ｄ，１５ｅおよび１５ｆを構成する１８個の拡散抵抗領域との間の１８個の結線部には、１８個の出力端子１〜１８が、１対１の関係で、接続されている。出力端子１〜１８のそれぞれの電位を測定すると、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのそれぞれに印加されている電圧が算出される。
【００５１】
上述のように、半導体基板１０に歪みが発生していない場合の抵抗値が既知の拡散抵抗１５ｄ，１５ｅおよび１５ｆを、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃに、この順番で、１対１の関係で、かつ、直列に接続する場合を考える。この場合において、拡散抵抗１５ｄ，１５ｅおよび１５ｆのそれぞれは、それ自身に対して直列に接続された拡散抵抗の近傍の半導体基板１０内に形成されていることが望ましい。すなわち、拡散抵抗１５ｄは拡散抵抗１５ａの近傍に設けられていることが望ましい。拡散抵抗１５ｅは拡散抵抗１５ｂの近傍に設けられていることが望ましい。拡散抵抗１５ｆは拡散抵抗１５ｃの近傍に設けられていることが望ましい。
【００５２】
一般に、シリコンからなる半導体基板１０は熱伝導率が高い。そのため、たとえば、前述の構成によれば、半導体基板１０の温度の変化に起因した拡散抵抗１５ａの抵抗値の変化と、半導体基板１０の温度の変化に起因した拡散抵抗１５ｄの抵抗値の変化とはほぼ等しくなる。このことは、拡散抵抗ｂと拡散抵抗ｅとの関係、および、拡散抵抗ｃと拡散抵抗ｆとの関係のそれぞれにおいても同様である。つまり、拡散抵抗１５ａ（１５ｂまたは１５ｃ）と拡散抵抗１５ｄ（１５ｂまたは１５ｃ）とが、それぞれの機能を果たす範囲内で、互いに接近して設けられていれば、拡散抵抗１５ａ（１５ｂまたは１５ｃ）と拡散抵抗１５ｄ（１５ｅまたは１５ｆ）とは、半導体基板１０において温度に分布が生じることに起因した互いの抵抗値の変化量の差が小さくなる。
【００５３】
したがって、電極パッド２５ａ，２５ｂおよび２５ｃのそれぞれにワイヤ等をボンディングすることにのみ起因した、拡散抵抗１５ａ，１５ｂ，１５ｃのそれぞれの抵抗値の変化の度合いを取得し易くなる。その結果、本実施の形態の歪みの測定方法によれば、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのそれぞれの抵抗値のみを測定する場合に比較して、半導体基板１０において温度に分布が生じることに起因した拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのそれぞれの抵抗値の変化量のばらつきが補正される。つまり、拡散抵抗の抵抗値の変化量の全体から熱に起因した抵抗値の変化量が減算される。その結果、半導体基板１０の歪みにのみ起因した拡散抵抗の抵抗値の変化量のみを抽出する状態により近い状態が実現される。
【００５４】
また、本実施の形態の歪みの測定方法によれば、入力電位１および入力電位２の双方が、拡散抵抗１５ａ，１５ｄ、拡散抵抗１５ｂ，１５ｅ、および拡散抵抗１５ｃ，１５ｆからなる３つの組合わせに対して、共通に用いられるため、出力端子数（出力用パッド）が削減されている。その結果、本実施の形態の歪みの測定方法によれば、拡散抵抗の抵抗値を出力する端子の数が一定値以下に制限される場合、多数のバンプが多数の電極パッドへボンディングされるときの半導体基板への悪影響を把握する必要がある場合、および、１つの電極パッドの下側の領域の半導体基板の歪みの分布を把握する必要がある場合に有利である。たとえば、図２に示すように、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃが、３つの方向のそれぞれに沿って延びるように形成されていれば、３つの方向の拡散抵抗の抵抗値の変化のそれぞれを同時に把握することができる。そのため、半導体基板１０の歪みの成分を３方向に分解して把握することができる。
【００５５】
さらに、本実施の形態の歪みの測定方法によれば、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのそれぞれの抵抗値が極めて小さくても、出力端子に出力される値が電位の値であるため、容易にその出力値を増幅させることができるという利点もある。
【００５６】
また、上述の拡散抵抗１５ａ（１５ｂまたは１５ｃ）は、図３に示すように、電極パッド２５ａ（２５ｂまたは２５ｃ）を包んでいる保護膜３０の開口領域３５ａ（３５ｂまたは３５ｃ）よりも外側の領域において配線層５および４１５のそれぞれに接続されている。超音波振動によってワイヤボンディングを行なう場合および超音波フリップチップ接合においては、拡散抵抗１５ａ（１５ｂまたは１５ｃ）と配線層５および４１５のそれぞれとの間の結線部１８および１９に悪影響が及ぼされるおそれがある。そのため、拡散抵抗１５ａ（１５ｂまたは１５ｃ）の抵抗値が変化するおそれがある。したがって、開口領域３５ａ，３５ｂおよび３５のそれぞれの下側であって、開口領域３５ａ，３５ｂおよび３５のそれぞれの外側の領域に、結線部１８および１９が設けられている。
【００５７】
また、図１には、チップオンチップ構造の半導体装置が示されているが、図４に示すように、電極パッド２５の上にワイヤ２００がボンディングされた半導体装置であっても、前述の効果と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
さらに、図５に示すように、電極パッド７５の下側にバンプ９０ａを介して基板ランド６００が設けられた有機基板５００が接続されても前述の効果と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
このように、本実施の形態の半導体装置においては、１つのセンサ素子としての１つの拡散抵抗に対して１つの出力端子としての電極パッドが設けられている。そのため、接続用導体としてのバンプ等に接続された１つの電極パッドを介して１つの拡散抵抗に印加された１つの電圧値をベアチップの外部へ出力することができる。すなわち、拡散抵抗と電極パッドとが１対１の関係であれば、拡散抵抗の上側の領域に設けられた電極パッドを出力端子１〜１８のいずれかとして用いるだけで、拡散抵抗の歪みの度合いを検出することができる。したがって、半導体装置が完成した後に信号の入出力用の端子として使用される電極パッド以外に、歪みの測定の結果を出力するための専用の出力端子としての電極パッドを設ける必要がない。
【００６０】
また、図６に示すように、拡散抵抗１５が、配線層５を介して接地電極ＧＮＤに接続されるとともに、配線層４１５を介してメモリ部１４０に接続され、かつ、配線層４１５が配線層２１５を介して電極パッド２５に接続される構造の半導体装置であっても、上記の半導体装置と同様の効果得ることができる。図６に示す半導体装置においては、半導体基板１０の歪みに起因した拡散抵抗１５の抵抗値の変化のデータが配線層４１５を介してメモリ部１４０に記憶される。この拡散抵抗１５の抵抗値の変化のデータは、電極パッド２５にワイヤ２００が押し付けられたか否かによって、その値が異なる。そのため、ボンディング工程のときのみならず、ボンディング工程の後においても、メモリ部１４０に記憶された拡散抵抗１５の抵抗値の変化のデータを用いて、電極パッド２５にワイヤ２００を接続するための接続用導体が押し付けられる工程が実行されたか否かを判別することが可能である。なお、メモリ部４００に記憶されているデータは、配線層２１５、電極パッド２５およびワイヤ２００を介して外部の出力端子へ出力される。
【００６１】
さらに、図７に示すように、拡散抵抗６５ｂが、配線層５を介して接地電極ＧＮＤに接続されるとともに、配線層４７５を介してメモリ部４００に接続され、かつ、配線層４７５が配線層７１５を介してパッド電極７５ａに接続されているような構造の半導体装置であっても、上記の半導体装置と同様の効果を得ることができる。なお、図７においては、有機基板５００の上には、基板ランド６００ａおよび６００ｂが設けられており、基板ランド６００ａおよび６００ｂを介して、有機基板５００とベアチップ２０００とが電気的に接続されている。
【００６２】
図７に示す半導体装置においては、半導体基板６０の歪みに起因した拡散抵抗６５ｂの抵抗値の変化のデータが配線層４７５を介してメモリ部４００に送信される。この拡散抵抗６５ｃの抵抗値の変化のデータは、電極パッド７５ｂにバンプ９０ｂが押し付けられたか否かによって、その値が異なる。そのため、ボンディング工程のときのみならず、ボンディング工程の後においても、メモリ部４００に記憶された拡散抵抗６５ｂの抵抗値の変化のデータを用いて、電極パッド７５ｂにバンプ９０ｂが押し付けられる工程が実行されたか否かを判別することが可能である。なお、メモリ部４００に記憶されているデータは、電極パッド７５ａを介して外部へ出力される。
【００６３】
上記図６および図７に示すように、メモリ部４００に拡散抵抗１５によるセンシング情報を記憶させておけば、バンプ等の形成工程の後に、対象とする電極パッドの下側の半導体基板にバンプ等の接続用導体の形成による悪影響があったか否かを判別することができる。その結果、電極パッドに接続用導体が形成されていない場合に、当初から接続用導体が形成される必要がなかったのか、それとも、何らかの原因でバンプが剥がれてしまったのかを判別することができる。つまり、電極パッドに接続用導体が押し付けられたことを示すデータがメモリ部に記憶されている場合であって、接続用導体が電極パッドに接合されていない状態であれば、接続用導体が剥がれるという不都合が生じていると判別される。また、電極パッドに接続用導体が押し付けられたことを示すデータがメモリ部に記憶されていない場合であって、接続用導体が電極パッドに接合されていない状態であれば、当初から接続用導体が形成される必要がなかった電極パッドであると判別される。
【００６４】
また、ある電極パッドに接続用導体が接続されているか否かでその機能を変更することができるチップを用いる場合がある。この場合には、電極パッドに接続用導体が接続されているかどうかの情報を得る必要がある。上記の構造によれば、チップのメモリ部に記憶されているデータを参照することによって電極パッドに接続用導体が接続されているか否かの情報を得ることができる。この情報の取得方法によれば、電極パッドに接続用導体が接続されているか否かの情報を電極パッドに電気信号を流すことによって得る手法よりも、高速でその情報を得ることが可能になる。
【００６５】
さらに、図８に示すように、拡散抵抗１５およびトランジスタ等の機能素子１００の双方が電極パッド２５の下側の領域の半導体基板１０内に設けられているような構造の半導体装置であってもよい。また、機能素子１００の一例としてのトランジスタにおいては、出力電圧が温度に依存するため、電極パッドの下側の領域のトランジスタの出力電圧の変化を測定することにより、電極パッドの下側の領域の半導体基板の温度の変化を監視することができる。その結果、電極パッドの下側の領域の半導体基板の温度が管理された状態で、電極パッドに導電性材料のボンディングを行なうことができる。したがって、トランジスタの近傍に設けられ、かつ温度依存性を有する、材料の硬度等の物性値がほぼ一定な状態に維持された状態で、電極に接続用導体をボンディングすることが可能となる。
【００６６】
上記本実施の形態の半導体装置の特徴およびその特徴により得られる効果をまとめると次のようになる。
【００６７】
本実施の形態の半導体装置は、次のような構成である。
【００６８】
図１に示すように、半導体基板１０の上に積層膜２０が形成されている。積層膜２０の上には、電極パッド２５ａ，２５ｂおよび２５ｃのそれぞれが形成されている。電極パッド２５ａ，２５ｂおよび２５ｃの下側の領域の半導体基板１０内には、この順番でかつ１対１の関係で、センサ素子としての拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃが形成されている。
【００６９】
また、図２に示すように、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃに、この順番で、１対１の関係で、かつ、直列に、拡散抵抗１５ｄ，１５ｅ，および１５ｆが接続されている。拡散抵抗１５ｄ，１５ｅおよび１５ｆのそれぞれには、接地電極ＧＮＤが電気的に接続されている。拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのそれぞれには、電源電極ＶDDが電気的に接続されている。
【００７０】
図２に示すように、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのそれぞれが検出した情報として、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃと拡散抵抗１５ｄ，１５ｅおよび１５ｆとの間の１８個所の結線部の電位の値は、１対１の関係で、外部端子としての出力端子１〜１８へ出力される。出力端子１〜１８と結線部との間には、１対１の関係で、１８本の配線が設けられている。その１８本の配線は、一方端が拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃを構成する１８個の拡散抵抗領域と拡散抵抗１５ｄ，１５ｅおよび１５ｆを構成する１８個の拡散抵抗領域との間の１８個の結線部に、１対１の関係で、接続されている。また、１８本の配線は、３つのグループに分けられ、その３つのグループは、他方端が積層膜２０および半導体基板１０の外部に存在する、出力端子１〜６としての電極パッド２５ａ、出力端子７〜１２としての電極パッド２５ｂ、および出力端子１３〜１８としての電極パッド２５ｃに、この順番でかつ１対１の関係で、接続されている。
【００７１】
上記の構成によれば、１８本の配線を用いて、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのそれぞれに印加される電圧の情報を外部に送信することができる。また、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのそれぞれが検出した情報を出力するために用いられる出力端子としての電極パッドは、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのそれぞれに対して１つずつでよい。そのため、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのそれぞれが検出した情報を送信するための電極パッドの数を最小限にすることができる。
【００７２】
また、拡散抵抗１５ｄは、拡散抵抗１５ａの近傍に設けられている。そのため、半導体装置の製造プロセスにおける熱処理工程において、拡散抵抗１５ａに与えられる影響と拡散抵抗１５ｄに与えられる影響とがほぼ等しくなる。その結果、熱処理工程に起因して生じる、拡散抵抗１５ａが検出した情報のばらつきが低減される。拡散抵抗１５ｅは、拡散抵抗１５ｂの近傍に設けられている。そのため、半導体装置の製造プロセスにおける熱処理工程において、拡散抵抗１５ｂに与えられる影響と拡散抵抗１５ｅに与えられる影響とがほぼ等しくなる。その結果、熱処理工程に起因して生じる、拡散抵抗１５ｂが検出した情報のばらつきが低減される。拡散抵抗１５ｃは、拡散抵抗１５ｆの近傍に設けられている。そのため、半導体装置の製造プロセスにおける熱処理工程において、拡散抵抗１５ｃに与えられる影響と拡散抵抗１５ｆに与えられる影響とがほぼ等しくなる。その結果、熱処理工程に起因して生じる、拡散抵抗１５ａが検出した情報のばらつきが低減される。
【００７３】
また、拡散抵抗１５ａは、複数のセンサ配線部としての拡散抵抗１５ａ1，１５ａ2，１５ａ3，１５ａ4，１５ａ5および１５ａ6を含んでいる。拡散抵抗１５ｂは、複数のセンサ配線部としての拡散抵抗１５ｂ1，１５ｂ2，１５ｂ3，１５ｂ4，１５ｂ5および１５ｂ6を含んでいる。また、拡散抵抗１５ｃは、拡散抵抗１５ｃ1，１５ｃ2，１５ｃ3，１５ｃ4，１５ｃ5および１５ｃ6を含んでいる。
【００７４】
また、複数のセンサ配線部のそれぞれは、一方端が一の結線部に接続され、他方端が他の結線部に接続されていていることが望ましい。また、一の結線部が、接地電極に電気的に接続され、かつ、他の結線部が、電源電極に電気的に接続されていることが望ましい。たとえば、図３においては、複数のセンサ配線部としての拡散抵抗１５ａ1，１５ａ2，１５ａ3，１５ａ4，１５ａ5および１５ａ6のそれぞれは、一方端が接地電極ＧＮＤに接続された配線層５の結線部１８に接続され、その他方端が電源電極ＶDDに接続された配線層４１５の結線部１９に接続されている。拡散抵抗１５ｂ1，１５ｂ2，１５ｂ3，１５ｂ4，１５ｂ5および１５ｂ6、ならびに、拡散抵抗１５ｃ1，１５ｃ2，１５ｃ3，１５ｃ4，１５ｃ5および１５ｃ6のそれぞれの周辺の構造は、図３に示す拡散抵抗１５ａ1，１５ａ2，１５ａａ3，１５ａ4，１５ａ5および１５ａ6の構造とほぼ同様の構造である。
【００７５】
上記の構成によれば、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのそれぞれと接地電極ＧＮＤならびに電源電極ＶDDのそれぞれとを接続するための配線部の数を極力低減することができる。
【００７６】
また、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのそれぞれが検出した１８個の情報、すなわち電位を示す１８個の信号は、電極パッド２５ａ，２５ｂおよび２５ｃを介して外部へ出力されることが望ましい。これによれば、電極パッド２５ａ，２５ｂおよび２５ｃ、接地電極ＧＮＤならびに電源電極ＶDDが、半導体装置を動作させるために必要な部位であるため、何らさらなる電極をベアチップ１０００に付加することなく、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのそれぞれが検出した情報を外部に出力することが可能になる。
【００７７】
また、拡散抵抗１５ａは、電極パッド２５ａの下側の領域を横切っている。拡散抵抗１５ｂは、電極パッド２５ｂの下側の領域を横切っている。拡散抵抗１５ｃは、電極パッド２５ｃの下側の領域を横切っている。接地電極ＧＮＤおよび電源電極ＶDDの双方と拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのそれぞれとは、電極パッド２５ａ，２５ｂおよび２５ｃのそれぞれの下側の領域の外側の領域で電気的に接続されている。
【００７８】
上記の構成によれば、たとえば、図３に示すように、結線部１８および１９のそれぞれは、電極パッド２５ｂの下側の領域の外側の領域に存在するため、ボンディング時の悪影響を受け難い。そのため、ボンディング時の悪影響によって拡散抵抗１５ｂの精度が低下することが防止される。
【００７９】
センサ素子としての拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃは、図２に示すように、紙面において縦方向に延びるように設けられた拡散抵抗１５ａと、紙面において横方向に延びるように設けられた拡散抵抗１５ｂと、紙面において斜め方向に延びるように設けられた拡散抵抗１５ｃとを有していることが望ましい。
【００８０】
上記の構成によれば、半導体基板１０および６０のそれぞれに関して、縦、横および斜めの３方向のそれぞれのボンディングによる悪影響が測定される。そのため、ボンディングが半導体基板に与える悪影響が方向によってどのように異なるかを分析することができる。
【００８１】
また、図８に示すように、電極パッド２５の下側の領域の半導体基板１０内に、拡散抵抗１５とともに、出力値が温度に依存するトランジスタ等の機能素子１００が形成されていることが望ましい。これによれば、拡散抵抗１５に与えられる熱による悪影響を機能素子１００としてのトランジスタを用いて測定することができる。そのため、拡散抵抗１５が検出した情報から熱による悪影響の成分を除外して、ボンディング時に半導体基板１０に与えられる悪影響を把握することができる。また、逆に、機能素子１００としてのトランジスタに与えられるボンディング時の悪影響を拡散抵抗１５を用いて測定することもできる。
【００８２】
上記のような半導体装置においては、ボンディング工程の後において、電極パッドからバンプまたはワイヤが剥がれてしまうという不都合が生じることがある。しかしながら、半導体装置によっては、バンプまたはワイヤを接続しない電極パッドが残存する状態を正常な状態として使用されるものもある。したがって、ボンディング工程の後において、電極パッドからバンプまたはワイヤが剥がれてしまうという不都合が生じたのか、それとも、バンプまたはワイヤを接続しない電極パッドが残存する状態が正常な状態であるのかの判別ができないという問題が生じる。
【００８３】
そのため、図６に示すように、拡散抵抗１５による歪みの測定のデータであって、電極パッド２５の上にワイヤ２００が形成される工程が行なわれたか否かの履歴を示すデータを記憶するメモリ部１４０を有していることが望ましい。
【００８４】
上記の構成によれば、ボンディング時に半導体基板１０に与えられる悪影響のデータをメモリ部１４０に記憶させることができる。それにより、そのデータを確認すれば、電極パッド２５に接続用導体としてのワイヤ２００がボンディングされる工程が実行された否かを判別することができる。その結果、ボンディング工程後において、電極パッド２５にボンディングされていた接続用導体としてのワイヤ２００が剥がれたような不都合が生じたのか、それとも、当初からボンディングされずに使用されるべき電極パッド２５にボンディングが行なわれていない正常な状態であるのかを判別することができる。
【００８５】
また、図７に示すように、拡散抵抗６５ｂによる歪みの測定のデータであって、電極パッド７５ｂの上にバンプ９０ｂが形成される工程が行なわれたか否かの履歴を示すデータを記憶するメモリ部４００を有していることが望ましい。
【００８６】
上記の構成によれば、ボンディング時に半導体基板６０に与えられる悪影響のデータをメモリ部４００に記憶させることができる。それにより、そのデータを確認すれば、電極パッド７５ｂに対するボンディングの有無を判別することができる。その結果、ボンディング工程後において、電極パッド７５ｂにボンディングされていた接続用導体としてのバンプ９０ｂが剥がれたような不都合が生じたのか、それとも、当初からボンディングされずに使用されるべき電極パッド７５ｂにボンディングが行なわれていない正常な状態であるのかを、判別することができる。
【００８７】
また、ベアチップ２０００においては、図１に示すように、電極パッド２５ａ，２５ｂおよび２５ｃの上に、この順番でかつ１対１の対応で、バンプ９０ａ，９０ｂおよび９０ｃが設けられ、バンプ９０ａ，９０ｂおよび９０ｃのそれぞれを介してベアチップ１０００とベアチップ２０００とが電気的に接続されている。
【００８８】
また、ベアチップ２０００は、図５に示すように、電極パッド７５の下にバンプ９０ａが設けられ、バンプ９０ａを介して有機基板５００が電気的に接続されたものであってもよい。
【００８９】
また、図１に示すように、本実施の形態の半導体装置は、ベアチップ１０００の半導体基板１０内およびベアチップ２０００の半導体基板６０内のそれぞれに拡散抵抗が形成されている。そのため、半導体基板１０および半導体基板６０のそれぞれに与えられたボンディングによる悪影響を把握することができる。ただし、ベアチップ１０００および２０００のいずれか一方のみに拡散抵抗が形成されている半導体装置であってもよい。
【００９０】
また、本実施の形態においては、ベアチップ２０００は、図１に示すように、第１接続用導体としてのバンプ９０ａ、第２接続用導体としてのパンプ９０ｂ、および第３接続用導体としてのバンプ９０ｃを有する。このベアチップ２０００が、ベアチップ１０００に電気的に接続される。このとき、電極パッド２５ａにバンプ９０ａが接続され、電極パッド２５ｂにバンプ９０ｂが接続され、かつ電極パッド２５ｃにバンプ９０ｃが接続される。
【００９１】
本実施の形態の半導体装置の製造方法においては、前述の工程において、図２に示す出力端子１〜１８のそれぞれに出力される電位の値を用いて、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのそれぞれに印加されている電圧の変化が監視される。
【００９２】
図１に示す半導体装置においては、通常、ベアチップ１０００の電極パッド２５ａ，２５ｂおよび２５ｃに対してベアチップ２０００のバンプ９０ａ，９０ｂおよび９０ｃを、この順番で、かつ、１対１の関係で、強く押し付けることによって、ベアチップ１０００とベアチップ２０００とが接続される。このとき、ベアチップ１０００の主表面に対して、ベアチップ２０００の主表面が平行な状態で、ベアチップ１０００にベアチップ２０００が押し付けられれば、電極パッド２５ａ，２５ｂおよび２５ｃのそれぞれは、バンプ９０ａ，９０ｂおよび９０ｃのそれぞれからほぼ同一の押圧力を受ける。したがって、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのそれぞれにほぼ同一の応力が加えられる。その結果、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのそれぞれはほぼ同じ量だけ歪むため、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのそれぞれに印加される電圧の変化の度合同士は、ほぼ同一になる。
【００９３】
しかしながら、ベアチップ２０００の主表面が、ベアチップ１０００の主表面に対して、平行ではなく、すなわち傾いた状態で、バンプ９０ａ，９０ｂおよび９０ｃが、電極パッド２５ａ，２５ｂおよび２５ｃに押し付けられれば、バンプ９０ａ，９０ｂおよび９０ｃのそれぞれが電極パッド２５ａ，２５ｂおよび２５ｃのそれぞれへ加える力同士は、互いに異なる。そのため、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのそれぞれの歪み量同士は互いに異なる値になる。その結果、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのそれぞれに印加される電圧の変化の度合同士は互いに異なる。
【００９４】
この場合、局所的に大きな応力が電極パッド２５ａ，２５ｂおよび２５ｃのいずれかに生じるおそれがある。そのため、ベアチップ１０００および２０００のうち少なくともいずれか一方が損傷するおそれがある。
【００９５】
しかしながら、上記の本実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、ボンディング時の半導体基板１０内の３つの位置に生じる応力のそれぞれを監視することができる。その結果、ボンディング時に３つのバンプ９０ａ，９０ｂおよび９０ｃが形成されている３つの位置を含む平面に対してベアチップ２０００がどの程度傾いて押し付けられているかを把握しながら、ボンディングを行なうことができる。
【００９６】
したがって、拡散抵抗１５ａ，１５ｂおよび１５ｃのうちのいずれか２つの拡散抵抗に印加されている電圧同士を比較し、それらの電圧同士の差が所定値以上になった場合に、ベアチップ１０００とベアチップ２０００との間の電気的な接続のための動作、すなわち、ベアチップ１０００にベアチップ２０００を押し付ける動作を停止することが可能になる。このようにするのは、次のような理由のためである。
【００９７】
２つの拡散抵抗に印加される電圧同士の差が大きくなるということは、２つの拡散抵抗に生じている歪み同士の差が大きくことなること、つまり、２つの拡散抵抗に生じている応力同士の差が大きくことなることを意味する。このような事態が生じるのは、たとえば、電極パッド２５ａと電極パッド２５ｂとを比較した場合に、電極パッド２５ａがバンプ９０ａから受ける力の大きさと電極パッド２５ｂがバンプ９０ｂから受ける力の大きさとが大きく相違しているためである。この場合、ベアチップ１０００の主表面とベアチップ２０００の主表面とは、平行ではなく、大きく傾いている、すなわち、大きな交差角を有する状態で交差していることが原因である。このとき、ベアチップ１０００がボンディング時に３つの接続用導体を含む平面に対して大きく傾いた状態でベアチップ２０００に押し付けられることに起因して、局所的に大きな力がベアチップ１０００に加えられるとによって、ベアチップ１０００の損傷するおそれがある。
【００９８】
本実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、ベアチップ１０００に局所的に力が働いているかどうかが、３つの拡散抵抗のそれぞれの抵抗値の変化を監視することによって、間接的に監視される。したがって、ベアチップ１０００に局所的に大きな力が働いた場合には、ベアチップ１０００とベアチップ２０００とを接合するための動作を停止することが可能となる。すなわち、半導体基板１０に局所的に大きな力がかけられる前に、半導体基板１０のいずれかの位置に所定値以上の応力がかけられた場合に、ベアチップ１０００に対してベアチップ２０００を押し付けるための動作を停止することができる。その結果、ベチップ１０００とベアチップ２０００との接合時にベチップ１０００が損傷することが防止される。
【００９９】
なお、本実施の形態においては、電極パッド２５ａ，２５ｂおよび２５ｃからなる３つの電極パッドのそれぞれの下側の領域に形成された３つの拡散抵抗の電圧の変化を監視しながら、ベアチップ１０００とベアチップ２０００とを接続用導体としてのバンプ９０ａ，９０ｂおよび９０ｃを介して接続する方法を示した。しかしながら、測定される拡散抵抗の数が３つであることは、半導体基板１０が平行であることを確認するための最低限の条件であり、半導体基板の平行度をより精確に把握するには、半導体基板の４隅のそれぞれの近傍に、拡散抵抗が少なくとも１つずつ設けられていることが望ましい。また、半導体基板の歪みの分布を確認するためには、半導体基板の主表面に拡散抵抗が点在するように設けられていることが望ましい。
【０１００】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれていることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】実施の形態のチップオンチップの半導体装置の断面図である。
【図２】拡散抵抗と接地電極、電源電極および出力端子のそれぞれとの間の接続関係を説明するための回路図である。
【図３】１つの拡散抵抗の拡大図である。
【図４】電極パッドにワイヤが接続された状態を説明するための図である。
【図５】ベアチップと有機基板とがバンプを介して接続された状態を説明するための図である。
【図６】拡散抵抗の出力を記憶するメモリ部が設けられたベアチップを説明するための図である。
【図７】拡散抵抗の出力を記憶するメモリ部が設けられたベアチップの他の例を説明するための図である。
【図８】バンプ電極の下側の領域内に拡散抵抗と機能素子とが設けられた状態を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１０２】
５，２１５，４１５，４７５，７１５  配線層、１０，６０  半導体基板、２０，７０  積層膜、３０，８０  保護膜、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ  拡散抵抗、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，７５ａ，７５ｂ，７５ｃ  電極パッド、９０ａ，９０ｂ，９０ｃ  バンプ、１００  機能素子、２００  ワイヤ、１４０，４００  メモリ部、５００  有機基板、６００ａ，６００ｂ  基板ランド、１０００，２０００  ベアチップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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