(57)【要約】【課題】光半導体ウエハと貼合せ可能な電子半導体ウエハについて、貼合せ前バーインテストを容易に実施できる電子半導体ウエハおよびその検査方法を提供する。【解決手段】導波路２、フォトダイオード３、および光変調器４などの光素子を含む光半導体ウエハ１に対して貼合せ可能な電子半導体ウエハ５は、ウエハ貼合せ時に受光素子と電気的に接続される入力パッド８ａ，８ｂと、ウエハ貼合せ時に光変調器４と電気的に接続される出力パッド９ａ，９ｂと、入力パッド８ａ，８ｂと出力パッド９ａ，９ｂとの間の導通または遮断を制御するためのスイッチ素子１０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光素子、導波路および光変調器を含む光半導体ウエハに対して貼合せ可能な電子半導体ウエハであって、
ウエハ貼合せ時に受光素子と電気的に接続可能な入力パッドと、
ウエハ貼合せ時に光変調器と電気的に接続可能な出力パッドと、
入力パッドと出力パッドとの間の導通または遮断を制御するための制御部材とを備えることを特徴とする電子半導体ウエハ。
【請求項２】
制御部材は、スイッチ素子である請求項１記載の電子半導体ウエハ。
【請求項３】
制御部材は、ヒューズ素子である請求項１記載の電子半導体ウエハ。
【請求項４】
制御部材は、金属ワイヤである請求項１記載の電子半導体ウエハ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の電子半導体ウエハの検査方法であって、
入力パッドと出力パッドとの間の導通を維持した状態で、電子半導体ウエハのバーインテストを実施するステップと、
バーインテスト後、入力パッドと出力パッドとの間を遮断するステップとを含むことを特徴とする電子半導体ウエハの検査方法。
【請求項６】
受光素子、導波路および光変調器を含む光半導体ウエハを用意するステップと、
光半導体ウエハに対して貼合せ可能な電子半導体ウエハであって、ウエハ貼合せ時に受光素子と電気的に接続可能な入力パッドと、ウエハ貼合せ時に光変調器と電気的に接続可能な出力パッドと、入力パッドと出力パッドとの間の導通または遮断を制御するための制御部材とを備える電子半導体ウエハを用意するステップと、
入力パッドと出力パッドとの間の導通を維持した状態で、電子半導体ウエハのバーインテストを実施するステップと、
バーインテスト後、電子半導体ウエハの入力パッドと出力パッドとの間を遮断するステップと、
該電子半導体ウエハと前記光半導体ウエハとを貼合せるステップとを含むことを特徴とする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、チップ内光配線及び／又はチップ間光配線などを備えた光半導体ウエハに対して貼合せ可能な電子半導体ウエハおよびその検査方法に関する。また本発明は、光半導体ウエハと電子半導体ウエハの貼合せにより得られる半導体装置の製造方法に関する。
【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】
従来、電気集積回路を搭載した電子半導体ウエハと、光素子を搭載した光半導体ウエハとをバンプ接続で貼り合せることによって、光配線を搭載した半導体装置を製造している。このため、ウエハ貼合せ前に電子半導体ウエハをテストするには、光半導体ウエハが存在していないことから、受光素子のパッドにテスト用電気信号を入力し、発光素子のパッドから出力される電気信号を取り出す必要がある。
【０００５】
図４は、従来の電子半導体ウエハの一例を示す説明図である。光半導体ウエハ１は、導波路２、フォトダイオード３、および光変調器４などの光素子を含む。電子半導体ウエハ５は、一般のＬＳＩと同様な電気集積回路を備えており、さらに、外部回路と電気集積回路の間に介在する入力回路６および出力回路７を備える。さらに、電子半導体ウエハ５は、ウエハ貼合せ時にフォトダイオード３と電気的に接続される入力パッド８ａ，８ｂと、ウエハ貼合せ時に光変調器４と電気的に接続される出力パッド９ａ，９ｂとを備える。入力パッド８ａ，８ｂは入力回路６と内部接続され、出力パッド９ａ，９ｂは出力回路７と内部接続されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−５０７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図４に示した従来の電子半導体ウエハでは、入力パッド８ａ，８ｂおよび出力パッド９ａ，９ｂは、ウエハ間の接続用のため設計されているため、パッドピッチが狭く、パッドサイズも極めて小さい。しかも、これらのパッドはチップ周辺だけでなくチップ中央付近にも配置されることもあるため、検査ツールのコンタクトプローブをこれらのパッドに正確に接触させることが極めて困難である。
【０００８】
また、高温動作を伴うバーイン(Burn-in)テストを、光半導体ウエハ１と電子半導体ウエハ５を貼り合わせた状態で実施すると、光素子の動作範囲を超えてしまう可能性がある。また、光源を使って光信号を入力し多数のチップ領域を同時に検査するには、検査ツールが複雑になってしまう。
【０００９】
本発明の目的は、光半導体ウエハと貼合せ可能な電子半導体ウエハについて、貼合せ前バーインテストを容易に実施できる電子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。
【００１０】
また本発明の目的は、貼合せ前バーインテストを含む半導体装置の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】
【００１１】
本発明の一実施例によれば、光半導体ウエハに対して貼合せ可能な電子半導体ウエハは、光半導体ウエハの受光素子と電気的に接続可能な入力パッドと、光半導体ウエハの光変調器と電気的に接続可能な出力パッドと、入力パッドと出力パッドとの間の導通または遮断を制御するための制御部材とを備える。
【００１２】
制御部材は、スイッチ素子、ヒューズ素子または金属ワイヤであることが好ましい。
【００１３】
本発明の他の実施例によれば、電子半導体ウエハの検査方法は、入力パッドと出力パッドとの間の導通を維持した状態で、電子半導体ウエハのバーインテストを実施するステップと、バーインテスト後、入力パッドと出力パッドとの間を遮断するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１４】
この実施例によれば、入力パッドと出力パッドとの間の導通または遮断を制御するための制御部材を備えることによって、光半導体ウエハとの貼合せ前に、電子半導体ウエハのバーインテストを実施することができる。
【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実施形態に係る電子半導体ウエハを示す説明図である。光半導体ウエハ１は、導波路２、フォトダイオード３、および光変調器４などの光素子を含む。電子半導体ウエハ５は、一般のＬＳＩと同様な電気集積回路を備えており、さらに、外部回路と電気集積回路の間に介在する入力回路６および出力回路７を備える。さらに、電子半導体ウエハ５は、ウエハ貼合せ時にフォトダイオード３と電気的に接続される入力パッド８ａ，８ｂと、ウエハ貼合せ時に光変調器４と電気的に接続される出力パッド９ａ，９ｂとを備える。入力パッド８ａ，８ｂは入力回路６と内部接続され、出力パッド９ａ，９ｂは出力回路７と内部接続されている。
【００１６】
電子半導体ウエハ５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、各チップ領域には、入出力信号線の数に応じて、複数の入力パッド８ａ，８ｂ、複数の出力パッド９ａ，９ｂ、複数の入力回路６、複数の出力回路７が設けられる。
【００１７】
光半導体ウエハ１と電子半導体ウエハ５とをバンプ接続などで貼り合せることによって、光配線を搭載した半導体装置が得られる。通常の動作では、出力回路７からの電気信号は、出力パッド９を介して光変調器４に供給される。光変調器４は、電気信号に基づいて、光半導体ウエハ１に設けた導波路２に外部から入力した光を変調し、フォトダイオード３によって電気信号に再変換され、入力パッド８を介して入力回路６に供給される。
【００１８】
本実施形態では、電子半導体ウエハ５において入力パッド８ａ，８ｂと出力パッド９ａ，９ｂとの間の導通または遮断を制御するための制御部材として、スイッチ素子１０を設けている。スイッチ素子１０は、電子半導体ウエハ５に設けられた別のパッド（不図示）からの制御信号によって制御される。なお、複数の入力パッド８ａ，８ｂおよび複数の出力パッド９ａ，９ｂが存在する場合、必要に応じて、その一部または全てについて１つ以上のスイッチ素子１０が設けられる。
【００１９】
バーインテストは、高温のオーブン内で通電を行い、初期故障モードを示す不具合品を除去するスクリーニングテストである。こうしたバーインテストを光半導体ウエハ１と電子半導体ウエハ５を貼り合わせた状態で実施すると、光素子の動作範囲を超えてしまう可能性がある。そこで、光半導体ウエハ１との貼合せ前に、電子半導体ウエハ５のスイッチ素子１０を閉じて、入力パッド８ａ，８ｂと出力パッド９ａ，９ｂとの間を導通状態に維持して、バーインテストを実施する。
【００２０】
バーインテストの終了後、必要に応じて、スイッチ素子１０を開いて、入力パッド８ａ，８ｂと出力パッド９ａ，９ｂとの間を遮断する。続いて、バーインテストに合格した電子半導体ウエハ５と光半導体ウエハ１とを貼り合せることによって、光配線を搭載した半導体装置が得られる。
【００２１】
このように入力パッドと出力パッドとの間の導通または遮断を制御するスイッチ素子１０を設けることによって、光半導体ウエハ１との貼合せ前に、電子半導体ウエハ５のバーインテストを容易に実施することができる。また、チップ内のブロック間通信を張り合わせ前に行うことで、ウエハ状態でのＫＧＤ供給を可能とできる。
【００２２】
実施の形態２．
図２は、本発明の第２実施形態に係る電子半導体ウエハを示す説明図である。光半導体ウエハ１および電子半導体ウエハ５の構成は、図１のものと同様であり、重複説明を省略する。
【００２３】
本実施形態では、電子半導体ウエハ５において入力パッド８ａ，８ｂと出力パッド９ａ，９ｂとの間の導通または遮断を制御するための制御部材として、ヒューズ素子１１を設けている。ヒューズ素子１１は、初期状態で導通しており、レーザ光照射や温風などのスポット加熱、または大電流の印加によって溶断すると、遮断状態になる。なお、複数の入力パッド８ａ，８ｂおよび複数の出力パッド９ａ，９ｂが存在する場合、必要に応じて、その一部または全てについて１つ以上のヒューズ素子１１が設けられる。
【００２４】
バーインテストの際、光半導体ウエハ１との貼合せ前に、ヒューズ素子１１によって入力パッド８ａ，８ｂと出力パッド９ａ，９ｂとの間を導通状態に維持して、バーインテストを実施する。
【００２５】
バーインテストの終了後、必要に応じて、ヒューズ素子１１を溶断させて、入力パッド８ａ，８ｂと出力パッド９ａ，９ｂとの間を遮断する。続いて、バーインテストに合格した電子半導体ウエハ５と光半導体ウエハ１とを貼り合せることによって、光配線を搭載した半導体装置が得られる。
【００２６】
このように入力パッドと出力パッドとの間の導通または遮断を制御するヒューズ素子１１を設けることによって、光半導体ウエハ１との貼合せ前に、電子半導体ウエハ５のバーインテストを容易に実施することができる。また、チップ内のブロック間通信を張り合わせ前に行うことで、ウエハ状態でのＫＧＤ供給を可能とできる。また、ヒューズ素子１１は、加熱だけで制御可能であり、スイッチ１０のような制御信号は不要であることから、信頼性が向上する。
【００２７】
実施の形態３．
図３は、本発明の第３実施形態に係る電子半導体ウエハを示す説明図である。光半導体ウエハ１および電子半導体ウエハ５の構成は、図１のものと同様であり、重複説明を省略する。
【００２８】
本実施形態では、電子半導体ウエハ５において入力パッド８ａ，８ｂと出力パッド９ａ，９ｂとの間の導通または遮断を制御するための制御部材として、金属ワイヤ１２ａ，１２ｂを設けている。金属ワイヤ１２ａ，１２ｂは、パッド間を接続するボンディングワイヤとして構成可能であり、機械的な除去によりパッド間の導通を容易に遮断することができる。なお、複数の入力パッド８ａ，８ｂおよび複数の出力パッド９ａ，９ｂが存在する場合、必要に応じて、その一部または全てについて１つ以上の金属ワイヤが設けられる。
【００２９】
バーインテストの際、光半導体ウエハ１との貼合せ前に、金属ワイヤ１２ａ，１２ｂによって入力パッド８ａ，８ｂと出力パッド９ａ，９ｂとの間を導通状態に維持して、バーインテストを実施する。
【００３０】
バーインテストの終了後、必要に応じて、金属ワイヤ１２ａ，１２ｂを除去して、入力パッド８ａ，８ｂと出力パッド９ａ，９ｂとの間を遮断する。続いて、バーインテストに合格した電子半導体ウエハ５と光半導体ウエハ１とを貼り合せることによって、光配線を搭載した半導体装置が得られる。
【００３１】
このように入力パッドと出力パッドとの間の導通または遮断を制御する金属ワイヤ１２ａ，１２ｂを設けることによって、光半導体ウエハ１との貼合せ前に、電子半導体ウエハ５のバーインテストを容易に実施することができる。また、金属ワイヤ１２ａ，１２ｂを採用した場合、電子半導体ウエハ５にテストのための構造を追加する必要がなく、パターン設計の自由度が高くなり、汎用性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
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】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電子半導体ウエハを示す説明図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る電子半導体ウエハを示す説明図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る電子半導体ウエハを示す説明図である。
【図４】従来の電子半導体ウエハの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  光半導体ウエハ、  ２  導波路、  ３  フォトダイオード、  ４  光変調器、
５  電子半導体ウエハ、  ６  入力回路、  ７  出力回路、
８ａ，８ｂ  入力パッド、  ９ａ，９ｂ  出力パッド、  １０  スイッチ素子、
１１  ヒューズ素子、  １２ａ，１２ｂ  金属ワイヤ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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