(57)【要約】【課題】チップ領域にミラーを個別に設置することなく、ウエハ内にある多数のチップ領域に外部光信号を同時に供給できる半導体ウエハおよびその検査方法を提供する。【解決手段】半導体ウエハは、複数のチップ領域１ａ〜１ｆと、各チップ領域１ａ〜１ｆの外側に設けられたダイシング領域とを備え、各チップ領域１ａ〜１ｆには、多数の半導体素子からなる電気集積回路と、電気集積回路を光学的に接続するためのチップ内光配線と、チップ外から供給される光信号を電気信号に変換して電気集積回路へ供給するためのフォトダイオード３ａ〜３ｆとが設けられ、ダイシング領域には、ウエハ外から供給される光信号を伝送し、受光素子へ供給するための導波路２ａ〜２ｃが設けられる。【選択図】図１
2009146985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチップ領域と、
各チップ領域の外側に設けられたダイシング領域とを備えた半導体ウエハであって、
前記チップ領域には、多数の半導体素子からなる電気集積回路と、該電気集積回路を光学的に接続するためのチップ内光配線と、チップ外から供給される光信号を電気信号に変換して電気集積回路へ供給するための受光素子とが設けられ、
前記ダイシング領域には、ウエハ外から供給される光信号を伝送し、受光素子へ供給するための導波路が設けられることを特徴とする半導体ウエハ。
【請求項２】
前記導波路には、光信号を受光素子へ分配するためのＹ分岐が設けられることを特徴とする請求項１記載の半導体ウエハ。
【請求項３】
前記導波路には、光信号を受光素子へ分配するための分波器が設けられることを特徴とする請求項１記載の半導体ウエハ。
【請求項４】
前記分波器は、光トリガーによってスイッチング動作を行うことを特徴とする請求項３記載の半導体ウエハ。
【請求項５】
前記チップ領域には、電気集積回路からの電気信号によって変調された光信号を出力するための変調器がさらに設けられ、
前記導波路には、該変調器からの光信号を合波するための合波器が設けられることを特徴とする請求項１記載の半導体ウエハ。
【請求項６】
前記導波路は、チップごとに異なる波長を有する波長分割多重信号を伝送することを特徴とする請求項５記載の半導体ウエハ。
【請求項７】
チップ間の光通信を行うための第２の導波路が、前記ダイシング領域と交差するように設けられることを特徴とする請求項１記載の半導体ウエハ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の半導体ウエハの検査方法であって、
前記導波路を用いて、波長分割多重化した光入力信号及び／又は光出力信号を伝送することによって、複数のチップ領域を同時に検査することを特徴とする半導体ウエハの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイシング領域に光学部品を設けた半導体ウエハおよびその検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のＬＳＩ（大規模集積回路）は、トランジスタ等の電子デバイスの性能向上とともに、動作速度が大幅に向上している。しかしながら、ＬＳＩの電気配線は、パターン微細化に伴って、配線抵抗や配線間容量の増大が深刻となり、性能向上に限界が見え始めている。特に、１つのチップに複数のプロセッサを搭載したマルチコアＬＳＩでは、コア間のデータ伝送やクロック伝送を行うためのグローバル配線および周辺回路が極めて複雑になる。
【０００３】
こうした電気配線に伴う性能限界を打破するために、ＬＳＩ上のグローバル配線を光配線に置換する研究が進められている。光配線技術では、微小サイズの受光素子、光導波路、光変調素子などの光学部品をチップ内に搭載することにより、光クロック配線や光バス配線を実現し、これによってＬＳＩの動作速度の向上、伝送損失の低減、配線間クロストークの低減などを図っている。
【０００４】
図５は、従来の半導体ウエハの一例を示す平面図である。半導体ウエハには、一般に、多数のチップ領域がマトリクス状に配置されており、ここでは４つのチップ領域１ａ〜１ｄについて例示している。
【０００５】
各チップ領域１ａ〜１ｄには、多数の半導体素子からなる電気集積回路（不図示）と、電気集積回路を光学的に接続するためのチップ内光配線（不図示）と、チップ外から供給される光信号を電気信号に変換して電気集積回路へ供給するためのフォトダイオード３ａ〜３ｄとがそれぞれ設けられている。
【０００６】
従来は、各チップ領域１ａ〜１ｄには、外部からの光信号を受け、フォトダイオード３ａ〜３ｄへ向けて反射するためのミラー７ａ〜７ｄをそれぞれ設けている。ウエハ検査を行う際、テスト用光信号をウエハの上方から個々のチップ領域１ａ〜１ｄへ向けて供給すると、テスト用光信号はミラー７ａ〜７ｄによって反射され、フォトダイオード３ａ〜３ｄで受光されて、テスト用電気信号に変換される。テスト用電気信号は、チップ内の電気集積回路に供給されて、動作確認や信号タイミングなどの各種検査が行われる。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−５５８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図５に示した従来の半導体ウエハでは、複数のチップ領域にテスト用光信号を同時に供給するためには、各ミラー７ａ〜７ｄの受光位置に対応した複数の検査用光源を用意する必要がある。そのため、１枚のウエハに形成された多数のチップ領域を同時に検査するためには、チップ領域の数に相当する数の検査用光源を用意しなければならない。その結果、検査ツールの構成が極めて複雑になり、検査コストが増えてしまう。
【０００９】
また、限定した数の検査用光源、例えば、２×２マトリクス配置の検査用光源を用いた場合、検査ツールを走査し、個々のマトリクス単位で検査せざるを得ない。そのため、１枚のウエハの検査に要する時間が長くなり、検査スループットの低下、検査コストの増加をもたらすことになる。
【００１０】
さらに、従来の半導体ウエハでは、個々のチップ領域にミラー７ａ〜７ｄをそれぞれ設けているため、ミラーの配置や大きさが電気集積回路やチップ内光配線のパターン設計の自由度を制限することになり、ウエハ内でのチップの数やサイズに制約が生じる。また、ミラー自体の製造も比較的難しく、製品歩留まりを低下させる要因となる。
【００１１】
本発明の目的は、チップ領域にミラーを個別に設置することなく、ウエハ内にある多数のチップ領域に外部光信号を同時に供給できる半導体ウエハおよびその検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一実施例によれば、半導体ウエハには、複数のチップ領域と、各チップ領域の外側に設けられたダイシング領域とが設けられる。各チップ領域には、チップ内光配線が設けられており、ダイシング領域には、ウエハ外から供給される光信号を伝送し、受光素子へ供給するための導波路が設けられる。
【００１３】
本発明の他の実施例によれば、上述の導波路を用いて、波長分割多重化した光入力信号及び／又は光出力信号を伝送することによって、複数のチップ領域を同時に検査する。
【発明の効果】
【００１４】
この実施例によれば、ダイシング領域に光信号を伝送するための導波路を設けることによって、ウエハ内にある多数のチップ領域に外部光信号を同時に供給できる。従って、従来の半導体ウエハのように、チップ領域にミラーを個別に設置する必要が無く、電気集積回路やチップ内光配線のパターン設計の自由度を確保でき、検査スループットの向上、検査コストの削減が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体ウエハを示す平面図である。半導体ウエハには、一般に、多数のチップ領域がマトリクス状に配置されており、ここでは６つのチップ領域１ａ〜１ｆについて例示している。
【００１６】
各チップ領域１ａ〜１ｆには、多数の半導体素子からなる電気集積回路（不図示）と、電気集積回路を光学的に接続するためのチップ内光配線（不図示）と、チップ外から供給される光信号を電気信号に変換して電気集積回路へ供給するためのフォトダイオード３ａ〜３ｆとがそれぞれ設けられている。
【００１７】
チップ領域１ａ〜１ｆは、一般に、矩形状をなし、各チップ領域１ａ〜１ｆの外側、即ち、隣接チップ領域の間には、所定幅のダイシング領域が設けられる。このダイシング領域には、Ｘ方向に沿ったＸダイシングラインおよびＹ方向に沿ったＹダイシングラインが予め設けられており、ウエハ検査後でチップ分割工程の際、ダイシングブレードがＸおよびＹダイシングラインを通過することにより、ウエハは個々のチップに分割される。
【００１８】
本実施形態では、ダイシング領域には、ウエハ外から供給される光信号を伝送し、フォトダイオード３ａ〜３ｆへ供給するための導波路２ａ〜２ｃが設けられる。ここでは、導波路２ａ〜２ｃをＹダイシングラインに沿って配置した例を示しているが、Ｘダイシングラインに沿って配置してもよく、あるいはＸダイシングラインおよびＹダイシングラインに沿って配置しても構わない。
【００１９】
各導波路２ａ〜２ｃは、ウエハ周辺まで延長しており、検査ツールなど、ウエハ外から供給される光信号を受けるための光入射端を備えている。
【００２０】
導波路２ａには、光信号をフォトダイオード３ａ，３ｄへ分配するためのＹ分岐８ａ，８ｄがそれぞれ設けられる。同様に、導波路２ｂには、光信号をフォトダイオード３ｂ，３ｅへ分配するためのＹ分岐８ｂ，８ｅがそれぞれ設けられ、導波路２ｃには、光信号をフォトダイオード３ｃ，３ｆへ分配するためのＹ分岐８ｃ，８ｆがそれぞれ設けられる。
【００２１】
ウエハ検査を行う際、テスト用光信号を各導波路２ａ〜２ｃの光入射端に供給する。このとき、テスト用光信号を導波路２ａ〜２ｃごとに別々のタイミングで供給してもよく、あるいは全ての導波路に向けて同時に供給しても構わない。
【００２２】
テスト用光信号は、各導波路２ａ〜２ｃによって伝送され、Ｙ分岐８ａ〜８ｆを通過する際、信号の一部がフォトダイオード３ａ〜３ｆへ分岐し、残りの信号がそのまま導波路２ａ〜２ｃを通過する。フォトダイオード３ａ〜３ｆで受光したテスト用光信号は、テスト用電気信号に変換され、各チップ領域１ａ〜１ｆ内にある電気集積回路に供給されて、動作確認や信号タイミングなどの各種検査が行われる。
【００２３】
ウエハ検査の完了後、ダイシングブレードがＸおよびＹダイシングラインを通過することにより、ウエハは個々のチップに分割される。このとき、ダイシング領域に設けられた導波路２ａ〜２ｃは切削されることになる。
【００２４】
このように、テスト用光信号を伝送するための導波路をダイシング領域に設けることによって、従来のように、チップ領域にミラーを個別に設置する必要が無くなる。その結果、電気集積回路やチップ内光配線のパターン設計の自由度を確保でき、検査スループットの向上、検査コストの削減が図られる。
【００２５】
実施の形態２．
図２は、本発明の第２実施形態に係る半導体ウエハを示す平面図である。半導体ウエハには、一般に、多数のチップ領域がマトリクス状に配置されており、ここでは６つのチップ領域１ａ〜１ｆについて例示している。
【００２６】
各チップ領域１ａ〜１ｆには、多数の半導体素子からなる電気集積回路（不図示）と、電気集積回路を光学的に接続するためのチップ内光配線（不図示）と、チップ外から供給される光信号を電気信号に変換して電気集積回路へ供給するためのフォトダイオード３ａ〜３ｆとがそれぞれ設けられている。
【００２７】
チップ領域１ａ〜１ｆは、一般に、矩形状をなし、各チップ領域１ａ〜１ｆの外側、即ち、隣接チップ領域の間には、所定幅のダイシング領域が設けられる。このダイシング領域には、Ｘ方向に沿ったＸダイシングラインおよびＹ方向に沿ったＹダイシングラインが予め設けられており、ウエハ検査後でチップ分割工程の際、ダイシングブレードがＸおよびＹダイシングラインを通過することにより、ウエハは個々のチップに分割される。
【００２８】
ダイシング領域には、ウエハ外から供給される光信号を伝送し、フォトダイオード３ａ〜３ｆへ供給するための導波路２ａ〜２ｃが設けられる。ここでは、導波路２ａ〜２ｃをＹダイシングラインに沿って配置した例を示しているが、Ｘダイシングラインに沿って配置してもよく、あるいはＸダイシングラインおよびＹダイシングラインに沿って配置しても構わない。
【００２９】
各導波路２ａ〜２ｃは、ウエハ周辺まで延長しており、検査ツールなど、ウエハ外から供給される光信号を受けるための光入射端を備えている。
【００３０】
本実施形態において、導波路２ａには、光信号をフォトダイオード３ａ，３ｄへ分配するための光トリガー型スイッチ付き分波器９ａ，９ｄがそれぞれ設けられる。同様に、導波路２ｂには、光信号をフォトダイオード３ｂ，３ｅへ分配するための光トリガー型スイッチ付き分波器９ｂ，９ｅがそれぞれ設けられ、導波路２ｃには、光信号をフォトダイオード３ｃ，３ｆへ分配するための光トリガー型スイッチ付き分波器９ｃ，９ｆがそれぞれ設けられる。
【００３１】
光トリガー型スイッチ付き分波器９ａ〜９ｆは、所定の波長を持つ光を分岐し、それ以外の波長を持つ光を通過させる分波機能と、外部光のトリガーによって、分波した光の出力をオンまたはオフする光スイッチ機能とを有する。
【００３２】
ウエハ検査を行う際、テスト用光信号を各導波路２ａ〜２ｃの光入射端に供給する。このとき、テスト用光信号を導波路２ａ〜２ｃごとに別々のタイミングで供給してもよく、あるいは全ての導波路に向けて同時に供給しても構わない。
【００３３】
テスト用光信号は、各導波路２ａ〜２ｃによって伝送され、光トリガー型スイッチ付き分波器９ａ〜９ｆを通過する際、所定の波長を持つ光信号のみが分岐される。このとき、ウエハ上方から外部トリガー光を、光トリガー型スイッチ付き分波器９ａ〜９ｆの一部は全てに照射することによって、トリガー光照射を受けた光トリガー型スイッチ付き分波器だけがオンになり、光信号をフォトダイオード３ａ〜３ｆへ出力する。オン状態にある光トリガー型スイッチ付き分波器は、再びトリガー光照射を受けることによってオフになり、フォトダイオード３ａ〜３ｆへの出力を停止する。
【００３４】
フォトダイオード３ａ〜３ｆで受光したテスト用光信号は、テスト用電気信号に変換され、各チップ領域１ａ〜１ｆ内にある電気集積回路に供給されて、動作確認や信号タイミングなどの各種検査が行われる。
【００３５】
ウエハ検査の完了後、ダイシングブレードがＸおよびＹダイシングラインを通過することにより、ウエハは個々のチップに分割される。このとき、ダイシング領域に設けられた導波路２ａ〜２ｃは切削されることになる。
【００３６】
光トリガー型スイッチ付き分波器９ａ〜９ｆの波長特性は、互いに同一でも構わないが、互いに異なっていてもよい。異なる波長特性を有する場合、テスト用光信号として波長分割多重信号を採用することにより、ウエハ検査の多重化を図ることができる。
【００３７】
このように、導波路に光トリガー型スイッチ付き分波器を設けることによって、検査対象となるチップ領域を任意に選択することができ、検査スループットの向上、検査コストの削減が図られる。
【００３８】
実施の形態３．
図３は、本発明の第３実施形態に係る半導体ウエハを示す平面図である。半導体ウエハには、一般に、多数のチップ領域がマトリクス状に配置されており、ここでは６つのチップ領域１ａ〜１ｆについて例示している。
【００３９】
各チップ領域１ａ〜１ｆには、多数の半導体素子からなる電気集積回路（不図示）と、電気集積回路を光学的に接続するためのチップ内光配線（不図示）と、電気集積回路からの電気信号によって変調された光信号を出力するための変調器１０ａ〜１０ｆとがそれぞれ設けられている。
【００４０】
チップ領域１ａ〜１ｆは、一般に、矩形状をなし、各チップ領域１ａ〜１ｆの外側、即ち、隣接チップ領域の間には、所定幅のダイシング領域が設けられる。このダイシング領域には、Ｘ方向に沿ったＸダイシングラインおよびＹ方向に沿ったＹダイシングラインが予め設けられており、ウエハ検査後でチップ分割工程の際、ダイシングブレードがＸおよびＹダイシングラインを通過することにより、ウエハは個々のチップに分割される。
【００４１】
ダイシング領域には、変調器１０ａ〜１０ｆから供給される光信号を伝送し、ウエハ外へ供給するための導波路２ａ〜２ｃが設けられる。ここでは、導波路２ａ〜２ｃをＹダイシングラインに沿って配置した例を示しているが、Ｘダイシングラインに沿って配置してもよく、あるいはＸダイシングラインおよびＹダイシングラインに沿って配置しても構わない。
【００４２】
各導波路２ａ〜２ｃは、ウエハ周辺まで延長しており、伝送した光信号を外部の検査ツールへ出力するための光出射端を備えている。
【００４３】
導波路２ａには、変調器１０ａ，１０ｄからの光信号を合波するための合波器１１ａ，１１ｄがそれぞれ設けられる。同様に、導波路２ｂには、変調器１０ｂ，１０ｅからの光信号を合波するための合波器１１ｂ，１１ｅがそれぞれ設けられ、導波路２ｃには、変調器１０ｃ，１０ｆからの光信号を合波するための合波器１１ｃ，１１ｆがそれぞれ設けられる。
【００４４】
ウエハ検査を行う際、図１や図２で説明した手法を用いて、テスト用光信号を各チップ領域１ａ〜１ｆに供給する。このとき、テスト用光信号をチップ領域１ａ〜１ｆごとに別々のタイミングで供給してもよく、あるいは全てのチップ領域１ａ〜１ｆに向けて同時に供給しても構わない。
【００４５】
各チップ領域１ａ〜１ｆにある電気集積回路から出力された電気信号は、変調器１０ａ〜１０ｆから光信号として出力され、合波器１１ａ〜１１ｆを通じて導波路２ａ〜２ｃに供給され、続いて光出射端から外部の検査ツールへ出力され、動作確認や信号タイミングなどの各種検査が行われる。
【００４６】
ウエハ検査の完了後、ダイシングブレードがＸおよびＹダイシングラインを通過することにより、ウエハは個々のチップに分割される。このとき、ダイシング領域に設けられた導波路２ａ〜２ｃは切削されることになる。
【００４７】
合波器１１ａ〜１１ｆの波長特性は、互いに同一でも構わないが、互いに異なっていてもよい。異なる波長特性を有する場合、光信号として波長分割多重信号を採用することにより、ウエハ検査の多重化を図ることができる。
【００４８】
このように、チップ領域には、変調された光信号を出力するための変調器を設け、導波路には、変調器からの光信号を合波するための合波器を設けることによって、検査時の光信号を１箇所にまとめることができる。その結果、検査スループットの向上、検査コストの削減が図られる。
【００４９】
実施の形態４．
図４は、本発明の第４実施形態に係る半導体ウエハを示す平面図である。半導体ウエハには、一般に、多数のチップ領域がマトリクス状に配置されており、ここでは６つのチップ領域１ａ〜１ｆについて例示している。
【００５０】
チップ領域１ａ〜１ｆは、一般に、矩形状をなし、各チップ領域１ａ〜１ｆの外側、即ち、隣接チップ領域の間には、所定幅のダイシング領域が設けられる。このダイシング領域には、Ｘ方向に沿ったＸダイシングラインおよびＹ方向に沿ったＹダイシングラインが予め設けられている。
【００５１】
各チップ領域１ａ〜１ｆには、図１〜図３に示したように、電気集積回路、チップ内光配線（不図示）、ダイシングラインに沿って配置された導波路から供給される光信号を電気信号に変換するフォトダイオード（不図示）、電気集積回路からの電気信号を光信号として出力する変調器がそれぞれ設けられている。
【００５２】
本実施形態では、チップ領域間の光通信を行うための第２の導波路１２ａ〜１２ｃが、ダイシング領域と交差するようにさらに設けられている。
【００５３】
チップ領域１ａには、第２の導波路１２ａから供給される光信号を電気信号に変換して電気集積回路に供給する第２のフォトダイオード１３ａと、電気集積回路からの電気信号によって変調された光信号を第２の導波路１２ａへ出力するための第２の変調器１４ａとが設けられる。チップ領域１ｂには、第２の導波路１２ｂから供給される光信号を電気信号に変換して電気集積回路に供給する第２のフォトダイオード１３ｂと、電気集積回路からの電気信号によって変調された光信号を第２の導波路１２ｂへ出力するための第２の変調器１４ｂとが設けられる。チップ領域１ｃには、第２の導波路１２ｃから供給される光信号を電気信号に変換して電気集積回路に供給する第２のフォトダイオード１３ｃと、電気集積回路からの電気信号によって変調された光信号を第２の導波路１２ｃへ出力するための第２の変調器１４ｃとが設けられる。
【００５４】
チップ領域１ｄには、第２の導波路１２ａから供給される光信号を電気信号に変換して電気集積回路に供給する第２のフォトダイオード１３ｄと、電気集積回路からの電気信号によって変調された光信号を第２の導波路１２ａへ出力するための第２の変調器１４ｄとが設けられる。チップ領域１ｅには、第２の導波路１２ｂから供給される光信号を電気信号に変換して電気集積回路に供給する第２のフォトダイオード１３ｅと、電気集積回路からの電気信号によって変調された光信号を第２の導波路１２ｂへ出力するための第２の変調器１４ｅとが設けられる。チップ領域１ｆには、第２の導波路１２ｃから供給される光信号を電気信号に変換して電気集積回路に供給する第２のフォトダイオード１３ｆと、電気集積回路からの電気信号によって変調された光信号を第２の導波路１２ｃへ出力するための第２の変調器１４ｆとが設けられる。
【００５５】
本実施形態では、チップ分割の際、ダイシングラインに沿って各チップ領域１ａ〜１ｆを全て分割するのではなく、複数（例えば、２つまたは３つ以上）のチップ領域を１つのチップとして分割することにより、チップ領域間の光通信を備えたマルチチップ型ＬＳＩを得ることができる。１つのＬＳＩに含まれるチップ数は、実際に切断する場所を変えるだけで容易に変更できるため、市場の需要に応じてＬＳＩ規模の変更が容易になり、例えば、１つのチップに複数のプロセッサを搭載したマルチコアＬＳＩを容易に実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、高性能なＬＳＩを高い生産効率で製造できる点で、産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体ウエハを示す平面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る半導体ウエハを示す平面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る半導体ウエハを示す平面図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る半導体ウエハを示す平面図である。
【図５】従来の半導体ウエハの一例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ａ〜１ｆ  チップ領域、  ２ａ〜２ｃ  導波路、  ３ａ〜３ｆ  フォトダイオード、
８ａ〜８ｆ  Ｙ分岐、  ９ａ〜９ｆ  光トリガー型スイッチ付き分波器、
１０ａ〜１０ｆ  変調器、  １１ａ〜１１ｆ  合波器、
１２ａ〜１２ｃ  第２の導波路、  １３ａ〜１３ｆ  第２のフォトダイオード、
１４ａ〜１４ｆ  第２の変調器。
【図１】
2009146985.tif 000003
【図２】
2009146985.tif 000004
【図３】
2009146985.tif 000005
【図４】
2009146985.tif 000006
【図５】
2009146985.tif 000007