(57)【要約】【課題】１つの電源用電極リードと個別にワイヤボンディングされる複数の電源用電極パッドを介して動作電源の供給を受ける集積回路部を備えた半導体装置において、いずれかのボンディングワイヤが断線した状態で使用されることを防止するための技術を提供する。【解決手段】電源用電極リードと、電源用電極リードと個別にワイヤボンディングされる複数の電源用電極パッドと、複数の電源用電極パッドを介して動作電源の供給を受ける回路部とを備え、各電源用電極パッドから回路部に至るそれぞれの経路上に、他の電源用電極パッドに電源電圧が印加された場合に導通状態となるスイッチを設けた半導体装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源用電極リードと、
前記電源用電極リードと個別にワイヤボンディングされる複数の電源用電極パッドと、
前記複数の電源用電極パッドを介して動作電源の供給を受ける回路部とを備え、
各電源用電極パッドから前記回路部に至るそれぞれの経路上に、他の電源用電極パッドに電源電圧が印加された場合に導通状態となるスイッチを設けたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
入力信号用電極パッドをさらに備え、
各電源用電極パッドと前記入力信号用電極パッドとの間に、抵抗と、前記入力信号用電極方向を順方向とした整流素子とを直列に接続したことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
それぞれの抵抗の値、あるいは、それぞれの整流素子の順方向降下電圧値が異なることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の半導体装置の試験を行なう半導体試験装置であって、
前記電源用電極リードに電源電圧を供給する端子と、
前記入力信号用電極パッドから出力される電流の値に基づいて、前記電源用電極リードにボンディングされたワイヤの断線を判定する判定部と、を備えたことを特徴とする半導体試験装置。
【請求項５】
請求項３に記載の半導体装置の試験を行なう半導体試験装置であって、
前記電源用電極リードに電源電圧を供給する端子と、
前記電源用電極リードにボンディングされたワイヤの断線がない場合に各抵抗を流れるべき電流の値と、前記入力信号用電極パッドから出力される電流の測定値とに基づいて、どのワイヤで断線が生じたかを判定する判定部と、を備えたことを特徴とする半導体試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つの電源用電極リードと個別にワイヤボンディングされる複数の電源用電極パッドを介して動作電源の供給を受ける集積回路部を備えた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程において、半導体チップをパッケージングする際に、半導体チップの周縁部に形成された電極パッドとパッケージ側に備えられた電極リードとを電気的に接続するボンディングと呼ばれる工程が行なわれる。ボンディングでは、微細な金属ワイヤを用いて電極パッドと電極リードとを接続するワイヤボンディングが広く採用されており、この場合、半導体チップに形成された集積回路に供給する電源電圧もボンディングワイヤを介して電源用電極リードから電源用電極パッドに印加される。
【０００３】
近年、半導体チップに形成される集積回路の高集積化、規模の拡大化、高速化等に伴って消費電力が増加し、より大きな電流を電源用電極リードから電源用電極パッドに流す必要性が高まっている。この容量を確保するための技術として、２つの電源用電極パッドを設け、１つの電源用電極リードからそれぞれの電源用電極パッドに個別にワイヤボンディングするダブルボンディングという手法が知られている。
【０００４】
図５は、ダブルボンディングを行なっている従来の半導体装置４０の構成例を示す図である。従来の半導体装置４０において、パッケージ基板４００に半導体チップ４１０が搭載されており、半導体チップ４１０の周縁部に第１電源用電極パッド４１２ａ、第２電源用電極パッド４１２ｂ、入力信号用電極パッド４１３、出力信号用電極パッド４１４等の電極パッドが形成されている。
【０００５】
第１電源用電極パッド４１２ａ、第２電源用電極パッド４１２ｂは、半導体チップ４１０に形成された集積回路部４１１への電源供給を受けるための電極パッドである。第１電源用電極パッド４１２ａ、第２電源用電極パッド４１２ｂは、集積回路部４１１内部で電気的に接続されている。
【０００６】
入力信号用電極パッド４１３は、外部からの信号を入力するための電極パッドであり、高入力抵抗となっている。出力信号用電極パッド４１４は、外部に信号を出力するための電極パッドである。
【０００７】
パッケージ基板４００には、電源用電極リード４２１、入力信号用電極リード４２２、出力信号用電極リード４２３等の電極リードが備えられており、入力信号用電極リード４２２、出力信号用電極リード４２３は、それぞれ、入力信号用電極パッド４１３、出力信号用電極パッド４１４と１本のワイヤでボンディングされている。
【０００８】
また、電源用電極リード４２１は、ワイヤ４２５ａにより第１電源用電極パッド４１２ａにボンディングされ、ワイヤ４２５ｂにより第２電源用電極パッド４１２ｂにボンディングされている。すなわち、１つの電源用電極リード４２１から２つの電源用電極パッド４１２に個別にボンディングされるダブルボンディングとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２２７７７号公報
【特許文献２】特開２００７−１６５３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
半導体装置４０では、製造工程において良否の試験が行なわれる。半導体装置４０の試験では、ボンディングワイヤの断線も試験項目に含める必要があるが、ダブルボンディングでは、一方のワイヤが切断状態であっても、他方のワイヤが導通しておれば、集積回路部４１１は動作可能であるため、単純な動作検査では断線を検出できない。このため、例えば、電源用電極リード４２１側から見た抵抗値の微小な差に基づいて一方のワイヤの断線の有無を判別したり、断線検出のための専用装置を用いたり、目視や画像を用いて一方のワイヤの断線の有無を判別等しなければならず、手間やコストがかかる上に、検出精度も十分とはいえない。
【００１１】
ダブルボンディングの一方のワイヤの断線が試験において看過された場合、直ちに半導体装置４０の動作に影響を与えるものではないが、十分な電流容量が確保できず、発熱等によって後に不具合が発生するおそれがある。このため、ダブルボンディングの一方のワイヤが断線した状態で半導体装置４０を使用することは避けることが望ましい。
【００１２】
そこで、本発明は、１つの電源用電極リードと個別にワイヤボンディングされる複数の電源用電極パッドを介して動作電源の供給を受ける集積回路部を備えた半導体装置において、いずれかのボンディングワイヤが断線した状態で使用されることを防止するための技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様である半導体装置は、電源用電極リードと、前記電源用電極リードと個別にワイヤボンディングされる複数の電源用電極パッドと、前記複数の電源用電極パッドを介して動作電源の供給を受ける回路部とを備え、各電源用電極パッドから前記回路部に至るそれぞれの経路上に、他の電源用電極パッドに電源電圧が印加された場合に導通状態となるスイッチを設けたことを特徴とする。
ここで、入力信号用電極パッドをさらに備え、各電源用電極パッドと前記入力信号用電極パッドとの間に、抵抗と、前記入力信号用電極方向を順方向とした整流素子とを直列に接続してもよい。
このとき、それぞれの抵抗の値、あるいは、それぞれの整流素子の順方向降下電圧値が異なることが望ましい。
上記課題を解決するため、本発明の第２の態様である半導体試験装置は、上述の半導体装置の試験を行なう半導体試験装置であって、前記電源用電極リードに電源電圧を供給する端子と、前記入力信号用電極パッドから出力される電流の値に基づいて、前記電源用電極リードにボンディングされたワイヤの断線を判定する判定部と、を備えたことを特徴とする。
上記課題を解決するため、本発明の第３の態様である半導体試験装置は、上述の半導体装置の試験を行なう半導体試験装置であって、前記電源用電極リードに電源電圧を供給する端子と、前記電源用電極リードにボンディングされたワイヤの断線がない場合に各抵抗を流れるべき電流の値と、前記入力信号用電極パッドから出力される電流の測定値とに基づいて、どのワイヤで断線が生じたかを判定する判定部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、１つの電源用電極リードと個別にワイヤボンディングされる複数の電源用電極パッドを介して動作電源の供給を受ける集積回路部を備えた半導体装置において、いずれかのボンディングワイヤが断線した状態で使用されることを防止するための技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る半導体装置の構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る半導体装置に対する試験を説明する図であり、ワイヤ断線が発生していない場合を示している。
【図３】本実施形態に係る半導体装置に対する試験を説明する図であり、ワイヤ断線が発生した場合を示している。
【図４】本実施形態に係る半導体装置の別構成を示す図である。
【図５】ダブルボンディングを行なっている従来の半導体装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る半導体装置１０の構成を示す図である。半導体装置１０において、パッケージ基板１００に半導体チップ１１０が搭載されており、半導体チップ１１０の周縁部に第１電源用電極パッド１１２ａ、第２電源用電極パッド１１２ｂ、入力信号用電極パッド１１３、出力信号用電極パッド１１４等の電極パッドが形成されている。
【００１７】
第１電源用電極パッド１１２ａ、第２電源用電極パッド１１２ｂは、半導体チップ１１０に形成された集積回路部１１１への電源供給を受けるための電極パッドである。入力信号用電極パッド１１３は、外部からの信号を入力するための電極パッドであり、高入力抵抗となっている。出力信号用電極パッド１１４は、外部に信号を出力するための電極パッドである。
【００１８】
パッケージ基板１００には、電源用電極リード１２１、入力信号用電極リード１２２、出力信号用電極リード１２３等の電極リードが備えられており、入力信号用電極リード１２２、出力信号用電極リード１２３は、それぞれ、入力信号用電極パッド１１３、出力信号用電極パッド１１４と１本のワイヤでボンディングされている。
【００１９】
また、電源用電極リード１２１は、ワイヤ１２５ａにより第１電源用電極パッド１１２ａにボンディングされ、ワイヤ１２５ｂにより第２電源用電極パッド１１２ｂにボンディングされている。すなわち、１つの電源用電極リード１２１から２つの電源用電極パッド１１２に個別にボンディングされるダブルボンディングとなっている。
【００２０】
本実施形態の半導体装置１０の集積回路部１１１には、電源用電極パッド１１２の後段にボンディングワイヤ断線遮断回路１１５が形成され、電源用電極パッド１１２と入力信号用電極パッド１１３との間に、ボンディングワイヤ断線検出回路１１６が形成されている。これらの回路は、集積回路部１１１の他の回路（内部回路）と同じプロセスで形成することができる。
【００２１】
ボンディングワイヤ断線遮断回路１１５は、ダブルボンディングに使用されているワイヤ１２５ａ、１２５ｂのいずれかが断線している場合に、集積回路部１１１の内部回路への電源供給を遮断する回路である。
【００２２】
具体的には、第１電源用電極パッドと集積回路部１１１の内部回路への配線との間に、第２電源用電極パッドに電源電圧が印加された場合に導通状態となるスイッチＳＷａを設け、第２電源用電極パッドと集積回路部１１１の内部回路への配線との間に、第１電源用電極パッドに電源電圧が印加された場合に導通状態となるスイッチＳＷｂを設けている。スイッチＳＷａ、スイッチＳＷｂは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子を用いて構成することができる。また、スイッチＳＷａ、スイッチＳＷｂの後段は電気的に接続され、集積回路部１１１の内部回路に導かれる。
【００２３】
ボンディングワイヤ断線検出回路１１６は、ダブルボンディングに使用されているワイヤ１２５ａ、１２５ｂの断線を検出するための回路である。具体的には、第１電源用電極パッド１１２ａと入力信号用電極パッド１１３との間に抵抗ＲａとダイオードＤａとを直列接続し、第２電源用電極パッド１１２ｂと入力信号用電極パッド１１３との間に抵抗ＲｂとダイオードＤｂとを直列接続している。ダイオードＤａ、ダイオードＤｂは、例えば、ダイオード接続されたＭＯＳＦＥＴ等を用いて構成することができ、入力信号用電極パッド１１３方向を順方向とする。
【００２４】
このとき、抵抗Ｒａの値と抵抗Ｒｂとの値を異ならせておくようにする。あるいは、抵抗Ｒａの値と抵抗Ｒｂとの値を同じにして、ダイオードＤａ、ダイオードＤｂの順方向降下電圧を異ならせるようにしてもよい。さらには、抵抗Ｒａの値と抵抗Ｒｂとの値およびダイオードＤａ、ダイオードＤｂの順方向降下電圧を異ならせるようにしてもよい。ただし、この場合は、第１電源用電極パッド１１２ａと第２電源用電極パッド１１２ｂとに同じ電圧が印加されたときに、抵抗Ｒａを流れる電流と抵抗Ｒｂを流れる電流とが異なる値になるように設定する。
【００２５】
次に、半導体装置１０のワイヤ断線試験について図２、図３を参照して説明する。図２は、ワイヤ断線が発生していない状態を示している。本図に示すように、半導体装置１０の試験に、半導体試験装置２００が用いられている。半導体試験装置２００は、半導体装置１０の電源用電極リード１２１に電源電圧Ｖｉｎを印加し、入力信号用電極リード１２２から流れる電流を電流センサ２０１で計測し、判定部２０２で、ワイヤ断線状態を判定する。
【００２６】
このように、通常使用時には、外部からの信号を入力する入力信号用電極リード１２２および入力信号用電極パッド１１３を、試験時には、断線検出用の電流出力端子として用いている。これは、入力信号用電極パッド１１３が高入力抵抗となっており、ボンディングワイヤ断線検出回路１１６からの電流をすべて外部に出力することができるからである。なお、通常使用時に、入力信号用電極パッド１１３に入力された信号は、ダイオードＤａおよびダイオードＤｂによって電源用電極パッド１１２方向に流れないようになっている。
【００２７】
本図に示すように、ワイヤ１２５ａ、１２５ｂのいずれも断線が発生していない場合は、スイッチＳＷａ、スイッチＳＷｂとも導通状態となり、集積回路部１１１の内部回路に正常に電源電圧が供給される。通常使用時においても、スイッチＳＷａ、スイッチＳＷｂとも導通状態となり、集積回路部１１１の内部回路に正常に電源電圧が供給されるため、ボンディングワイヤ断線遮断回路１１５による動作への影響はない。
【００２８】
また、抵抗Ｒａには、［数１］に示す電流Ｉａが流れ、抵抗Ｒｂには、［数１］に示す電流Ｉｂが流れる。ここで、ＶＤａは、ダイオードＤａの順方向降下電圧であり、ＶＤｂは、ダイオードＤｂの順方向降下電圧である。このとき、電流Ｉａと電流Ｉｂとは異なる値である。
【数１】
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この結果、入力信号用電極リード１２２からは、Ｉａ＋Ｉｂの電流が出力され、半導体試験装置２００の電流センサ２０１で計測される。Ｉａ＋Ｉｂの値は既知であるため、判定部２０２は、ワイヤ１２５ａ、１２５ｂのいずれも断線が発生していないと判定することができる。
【００２９】
図３は、第１電源用電極パッド１１２ａに接続されるワイヤ１２５ａにおいてワイヤ断線が発生した状態を示している。この場合、第１電源用電極パッド１１２ａに電圧が印加されないため、スイッチＳＷｂが非導通状態となる。この結果、集積回路部１１１の内部回路に電源電圧が供給されず、半導体装置１０は使用不能となる。このため、半導体試験において不良判定となり、一方のボンディングワイヤが断線した状態で半導体装置１０が使用されることを防ぐことができる。
【００３０】
なお、試験時において正常であったが、事後的にワイヤが切断状態になった場合であっても半導体装置１０は同様に使用不能となるため、一方のボンディングワイヤが断線した状態で半導体装置１０が使用されることを確実に防ぐことができる。
【００３１】
また、第１電源用電極パッド１１２ａに電圧が印加されないため、抵抗Ｒａには、電流が流れない。一方、抵抗Ｒｂには、第２電源用電極パッド１１２ｂに印加された電源電圧によって電流が流れる。このため、入力信号用電極リード１２２からは、Ｉｂの電流が出力され、電流センサ２０１で計測される。したがって、判定部２０２は、第１電源用電極パッド１１２ａに接続されるワイヤ１２５ａにおいてワイヤ断線が発生したと判定することができる。これにより、半導体装置１０の使用不能の原因が第１電源用電極パッド１１２ａのワイヤ断線であると特定することができる。
【００３２】
第２電源用電極パッド１１２ｂに接続されるワイヤ１２５ｂにおいてワイヤ断線が発生した場合は、スイッチＳＷａが非導通状態となる。この結果、集積回路部１１１の内部回路に電源電圧が供給されず、半導体装置１０は使用不能となる。このため、半導体試験において不良判定となり、一方のボンディングワイヤが断線した状態で半導体装置１０が使用されることを防ぐことができる。
【００３３】
このとき、入力信号用電極リード１２２からは、Ｉａの電流が出力され、電流センサ２０１で計測される。したがって、判定部２０２は、第２電源用電極パッド１１２ｂに接続されるワイヤ１２５ｂにおいてワイヤ断線が発生したと判定することができる。これにより、半導体装置１０の使用不能の原因が第２電源用電極パッド１１２ｂのワイヤ断線であると特定することができる。
【００３４】
さらに、ワイヤ１２５ａ、ワイヤ１２５ｂの両方で断線が発生した場合は、半導体装置１０は使用不能となるとともに、入力信号用電極リード１２２から、電流は出力されない。これにより、半導体装置１０の使用不能の原因が両方のワイヤ断線であると特定することができる。
【００３５】
なお、上述の例では、ダブルボンディングについて説明したが、本発明は、１つの電源用電極リードから３つの電源用電極パッドに個別にボンディングされるトリプルボンディング以上のワイヤボンディングに適用することも可能である。
【００３６】
図４は、トリプルボンディングに本発明を適用した場合の構成を示す図である。本図に示すように、半導体装置２０において、パッケージ基板２００に半導体チップ２１０が搭載されており、半導体チップ２１０の周縁部に第１電源用電極パッド２１２ａ、第２電源用電極パッド２１２ｂ、第３電源用電極パッド２１２ｃ、入力信号用電極パッド２１３等の電極パッドが形成されている。
【００３７】
パッケージ基板２００には、電源用電極リード２２１、入力信号用電極リード２２２等の電極リードが備えられており、入力信号用電極リード２２２は、入力信号用電極パッド２１３と１本のワイヤでボンディングされている。
【００３８】
また、電源用電極リード２２１は、ワイヤ２２５ａにより第１電源用電極パッド２１２ａにボンディングされ、ワイヤ２２５ｂにより第２電源用電極パッド２１２ｂにボンディングされ、ワイヤ２２５ｃにより第３電源用電極パッド２１２ｃにボンディングされている。すなわち、１つの電源用電極リード１２１から３つの電源用電極パッド２１２に個別にボンディングされるトリプルボンディングとなっている。
【００３９】
半導体装置２０の集積回路部２１１には、電源用電極パッド２１２の後段にボンディングワイヤ断線遮断回路２１５が形成され、電源用電極パッド２１２と入力信号用電極パッド２１３との間に、ボンディングワイヤ断線検出回路２１６が形成されている。
【００４０】
ボンディングワイヤ断線遮断回路２１５は、トリプルボンディングに使用されているワイヤ２２５ａ、２２５ｂ、２２５ｃのいずれかが断線している場合に、集積回路部２１１の内部回路への電源供給を遮断する回路である。
【００４１】
具体的には、第１電源用電極パッドと集積回路部２１１の内部回路への配線との間に、第２電源用電極パッドおよび第３電源用電極パッドに電源電圧が印加された場合に導通状態となるスイッチＳＷａを設け、第２電源用電極パッドと集積回路部２１１の内部回路への配線との間に、第１電源用電極パッドおよび第３電源用電極パッドに電源電圧が印加された場合に導通状態となるスイッチＳＷｂを設け、第３電源用電極パッドと集積回路部２１１の内部回路への配線との間に、第１電源用電極パッドおよび第２電源用電極パッドに電源電圧が印加された場合に導通状態となるスイッチＳＷｃを設けている。
【００４２】
各スイッチＳＷを動作させる回路は、例えば、本図に示すように、他の２つの電源用電極パッドの電圧で動作するＡＮＤ（論理積）回路２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃを用いて構成することができる。
【００４３】
ボンディングワイヤ断線検出回路２１６は、第１電源用電極パッド２１２ａと入力信号用電極パッド２１３との間に抵抗ＲａとダイオードＤａとを直列接続し、第２電源用電極パッド２１２ｂと入力信号用電極パッド２１３との間に抵抗ＲｂとダイオードＤｂとを直列接続し、第３電源用電極パッド２１２ｃと入力信号用電極パッド２１３との間に抵抗ＲｃとダイオードＤｃとを直列接続している。この場合も、第１電源用電極パッド２１２ａと第２電源用電極パッド２１２ｂと第３電源用電極パッド２１２ｃとに同じ電圧が印加されたときに、抵抗Ｒａを流れる電流と抵抗Ｒｂを流れる電流と抵抗Ｒｃを流れる電流とが異なる値になるように設定する。
【００４４】
半導体装置２０のワイヤ断線試験についても、上述の半導体装置１０のワイヤ断線試験と同様に行なうことができる。すなわち、電源用電極リード２２１に電源電圧を印加し、入力信号用電極リード２２２からの電流値を測定すればよい。このとき、いずれかのワイヤ２２５が断線しておれば、半導体装置２０が使用不能になり、また、入力信号用電極リード２２２から出力される電流の値に基づいて、どのワイヤが断線しているかを判定することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１０…半導体装置、２０…半導体装置、４０…半導体装置、１００…パッケージ基板、１１０…半導体チップ、１１１…集積回路部、１１２…電源用電極パッド、１１２ａ…第１電源用電極パッド、１１２ｂ…第２電源用電極パッド、１１３…入力信号用電極パッド、１１４…出力信号用電極パッド、１１５…ボンディングワイヤ断線遮断回路、１１６…ボンディングワイヤ断線検出回路、１２１…電源用電極リード、１２２…入力信号用電極リード、１２３…出力信号用電極リード、１２５ａ…ワイヤ、１２５ｂ…ワイヤ、２００…パッケージ基板、２００…半導体試験装置、２０１…電流センサ、２０２…判定部、２１０…半導体チップ、２１１…集積回路部、２１２…電源用電極パッド、２１２ａ…第１電源用電極パッド、２１２ｂ…第２電源用電極パッド、２１２ｃ…第３電源用電極パッド、２１３…入力信号用電極パッド、２１４…論理積回路、２１５…ボンディングワイヤ断線遮断回路、２１６…ボンディングワイヤ断線検出回路、２２１…電源用電極リード、２２２…入力信号用電極リード、２２５ａ…ワイヤ、２２５ｂ…ワイヤ、２２５ｃ…ワイヤ、４００…パッケージ基板、４１０…半導体チップ、４１１…集積回路部、４１２…電源用電極パッド、４１２ａ…第１電源用電極パッド、４１２ｂ…第２電源用電極パッド、４１３…入力信号用電極パッド、４１４…出力信号用電極パッド、４２１…電源用電極リード、４２２…入力信号用電極リード、４２３…出力信号用電極リード、４２５ａ…ワイヤ、４２５ｂ…ワイヤ
【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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