专利名称：半导体装置、其制造方法以及使用该半导体装置的信号发送/接收方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体装置、制造该半导体装置的方法、以及使 用该半导体装置的信号发送/接收方法。
背景技术：
近来，己知通过无线电通信来传递数据的半导体装置。
JP 2007-134694 A描述了通过电磁感应传递数据的半导体装置。所 述半导体装置包括螺旋天线和连接到所述螺旋天线的半导体集成电
路。当连接到读出器/写入器的螺旋天线接近半导体装置时，由连接到 该读出器/写入器的螺旋天线产生AC磁场。所产生的AC磁场通过包含 在半导体装置中的螺旋天线，并且通过电磁感应在螺旋天线的端子之 间产生电动势，由此操作包含在半导体装置中的半导体集成电路。
JP 2005-311331 A描述了这样的结构，其中集成电路和天线形成在 相同的衬底上，并且形成天线的导体线或导电膜被形成在两层中以便 把包括形成在其上的集成电路的衬底夹在中间。在JP 2005-311331 A 中，描述了这样的实例，其中形成在一层中的导体线用作提供功率给 集成电路的天线，并且形成在另一层中的导体线用作发送/接收信号的 天线。
JP 2005-228785 A描述了其中螺旋天线被设置在半导体芯片的电 路轮廓的外部的结构。此外，JP 2005-30877 A描述了在半导体集成电 路装置中安装内置测试电路和无线电通信电路并且通过无线电信号控 制所述内置测试电路以进行测试的技术。本发明者的认识如下。通常，为了对晶片级半导体装置的内部电 路进行测试，例如，使用探针探测半导体装置的芯片表面的焊盘以给 内部电路提供功率，或者发送/接收用来观测其的信号。这会出现问题， 因为例如在探针测试期间探针对焊盘引起损伤，所述损伤稍后在焊接 焊盘的情况下会导致不良连接，或者因为焊盘被刮破并且碎片被移动， 其会引起沾污。而且，随着芯片尺寸的减小以及每一个芯片的焊盘的 增加，焊盘尺寸和焊盘之间的间距被减小，并且因此通过施加对应于 许多焊盘的许多探针来实现充分的电连接变得愈加困难。
为了避免上述问题，期望以非接触方式将功率提供给内部电路或 者将信号发送到内部电路/从内部电路接收信号。然而，为了通过例如 电磁感应而不是多个焊盘来将多个信号发送到内部电路/从内部电路接 收多个信号以对应于到所述多个焊盘的输入/输出信号，需要大量电感
器，这增加了提供那些电感器所需的面积。正如JP 2007-134694 A、 JP 2005-311331 A和JP 2005-228785 A中所描述的，对于其中用来发送/接
收信号的螺旋天线设置在芯片周边的结构，不能设置许多天线。可替 换地，在JP 2005-30877 A中描述的技术中，假定一个芯片仅设置一个 天线线圈，并且利用将从外部输入的无线电信号的载波产生功率。另 一方面，为了给内部电路提供功率，需要大的电磁力。
发明内容
本发明提供一种半导体装置，包括 包括半导体芯片形成区的半导体衬底；
被设置在半导体衬底的半导体芯片形成区内的芯片内部电路； 信号发送/接收单元，所述信号发送/接收单元被设置在半导体衬底 的半导体芯片形成区内，通过电磁感应和电容耦合中的一个以非接触 方式将信号发送到外部/从外部接收信号，并且通过到芯片内部电路的 电连接将信号发送到芯片内部电路或从芯片内部电路接收信号；以及 功率接收电感器，所述功率接收电感器具有沿半导体衬底的半导体芯片形成区的外部边缘设置的直径以便包围芯片内部电路和信号发 送/接收单元，以非接触方式从外部接收供电信号，并且电连接到芯片 内部电路。
本发明也提供信号发送/接收方法，包括
使外部装置以非接触方式接近半导体装置，
所述半导体装置包括 包括半导体芯片形成区的半导体衬底；
被设置在半导体衬底的半导体芯片形成区内的芯片内部电路；
信号发送/接收单元，所述信号发送/接收单元被设置在半导体衬底 的半导体芯片形成区内，并且通过到芯片内部电路的电连接将信号发 送到芯片内部电路/从芯片内部电路接收信号；以及
功率接收电感器，所述功率接收电感器具有沿半导体衬底的半导 体芯片形成区的外部边缘设置的直径以便包围芯片内部电路和信号发 送/接收单元，并且电连接到芯片内部电路，
所述外部装置包括
对应于所述功率接收电感器的供电电感器；以及 外部信号发送/接收单元，所述外部信号发送/接收单元通过电磁感
应和电容耦合中的一个以非接触方式将信号发送到信号发送/接收单元
或从信号发送/接收单元接收信号；以及
在外部信号发送/接收单元和信号发送/接收单元之间发送/接收信
号，并且在供电电感器和功率接收电感器之间发送/接收供电信号。
利用上述结构，信号发送/接收单元可以形成得比功率接收电感器 小以被设置在功率接收电感器内部，从而即使在设置多个信号发送/接 收单元时也可以限制芯片尺寸的增加。另一方面，可以增加功率接收 电感器的直径，并且因此可以获得足够大的提供供电电压的信号。
本发明也提供制造半导体装置的方法，包括使外部装置以非接触方式接近半导体装置， 所述半导体装置包括-
包括半导体芯片形成区和设置在所述半导体芯片形成区周围的划 线区的半导体衬底；
被设置在半导体衬底的半导体芯片形成区内的芯片内部电路；
信号发送/接收单元，所述信号发送/接收单元被设置在半导体衬底 的半导体芯片形成区内并且通过到芯片内部电路的电连接将信号发送 到芯片内部电路/从芯片内部电路接收信号；
功率接收电感器，所述功率接收电感器具有沿半导体衬底的半导
体芯片形成区的外部边缘设置的直径以便包围芯片内部电路和信号发
送/接收单元，并且电连接到芯片内部电路；
焊盘，所述焊盘对应于信号发送/接收单元被设置在半导体衬底的 半导体芯片形成区中并且电连接到芯片内部电路；以及
供电悍盘，所述供电焊盘设置在半导体衬底的半导体芯片形成区 中，同时电连接到芯片内部电路， 所述外部装置包括
对应于所述功率接收电感器的供电电感器；以及 外部信号发送/接收单元，所述外部信号发送/接收单元通过电磁感
应和电容耦合中的一个以非接触方式将信号发送到信号发送/接收单元
或从信号发送/接收单元接收信号；
在外部信号发送/接收单元和信号发送/接收单元之间发送/接收信
号；
在供电电感器和功率接收电感器之间发送/接收供电信号； 沿所述划线区将半导体装置切割成芯片;以及
在半导体装置的每一个芯片中分别通过焊接线将焊盘和供电焊盘 连接到外部信号发送/接收单元和外部供电电路。
利用上述结构，在半导体衬底被切割成芯片之前，可以以非接触 方式发送/接收信号，并且同时，当在晶片级进行测试时可以以非接触 方式提供供电电压。应当注意的是，其中上述部件被适当组合或其间本发明的描述被 改变的半导体装置或方法作为本发明的一方面也是有效的。
根据本发明，当以非接触方式发送/接收多个信号时，可以以非接 触方式充分地供电同时限制芯片尺寸的增加。
根据结合附图对特定优选实施例的下列描述，本发明的以上和其 它目的、优点和特征将会更明显。
图l是示出根据本发明的实施例的半导体装置的结构的平面图； 图2是详细示出半导体芯片形成区的结构和设置在半导体芯片形 成区的周围的划线区的结构的平面图3是沿图2的线A-A'的截面图；以及 图4是示出半导体装置的结构和测试器的结构的方块图。
具体实施例方式
在下文中，参考附图描述本发明的实施例。应当注意的是，在各 个附图中用类似的参考数字表示类似的部件，并且适当省略它们的描 述。在该实施例中，描述这样的情形，其中例如当对设置在半导体装 置内的芯片内部电路进行晶片级测试时，以非接触方式将多个测试信 号发送到外部测试器或从外部测试器接收多个测试信号，并且同时以 非接触方式给所述半导体装置提供供电电压。
图1是示出根据该实施例的半导体装置100的结构的平面图。
半导体装置100包括半导体衬底101。在半导体衬底101的表面上形 成多个半导体芯片形成区102和设置在半导体芯片形成区102周围的划 线区104。图1示出四个半导体芯片形成区102，并且其中对准标记108设置在划线区104中。
图2是详细示出一个半导体芯片形成区102的结构和设置在半导体 芯片形成区102周围的划线区104的结构的平面图。
半导体装置100包括芯片内部电路124、多个信号发送/接收电感器 114 (信号发送/接收单元)、多个焊盘118、多个转换电路116、供电电 路120、以及焊盘122，其均设置在半导体芯片形成区102内。焊盘11S 和焊盘122是稍后将受到丝焊的焊盘。
在常规半导体装置中，可以提供信号发送/接收电感器114来代替 为在晶片级利用探针探测内部电路而提供的焊盘。通常，当利用探针 执行探测时，焊盘被损伤，并且当在所述损伤部分执行焊接时，所述 焊接可能引起不良连接。因此，需要为焊盘提供探测区和丝焊区，并 且因此其尺寸增加了。在该实施例中，焊盘118仅需要包括丝焯区，由 此与常规焊盘相比其尺寸可以减小。
应当注意的是，信号发送/接收电感器114设置在半导体装置100的 表面附近以便将信号发送到外部装置/从外部装置接收信号。另外，焊 盘118设置在半导体装置100的表面附近以便稍后对其进行丝焊。另一 方面，转换电路116不需要设置在半导体装置100的表面附近，因为转 换电路116只是通过信号发送/接收电感器114转换发送到外部装置/从 外部装置接收的信号。因此，转换电路U6可以被设置为使得沿半导体 衬底的层压方向与信号发送/接收电感器114重叠，从而可以限制半导体 装置100的尺寸的增加。
转换电路116均对应于各个信号发送/接收电感器114而被设置在 信号发送/接收电感器114下面。所述每一个信号发送/接收电感器114通 过对应的转换电路116电连接到芯片内部电路124。转换电路116调制/ 解调在芯片内部电路124和外部之间发送/接收的信号。而且，所述每个焊盘118电连接到芯片内部电路124。
此外，半导体装置100包括设置在所述每个半导体芯片形成区102 的周边部分上的密封圈110和设置在所述密封圈110周围的功率接收电 感器112。
功率接收电感器112具有沿所述每个半导体芯片形成区102的外部 边缘设置的直径以便包围所述多个信号发送/接收电感器114和所述多 个焊盘118。功率接收电感器112具有连接到供电电路120的一个端和另 一个端。供电电路120是，例如，整流电路。功率接收电感器112通过 供电电路120连接到芯片内部电路124。可以以线圈形状形成信号发送/ 接收电感器114和功率接收电感器112。
焊盘122电连接到芯片内部电路124。在沿划线区104将半导体装置 100切割成芯片之后焊盘122通过焊接线连接到芯片外部的供电电路。 然后，通过焊盘122从芯片外部的供电电路将功率提供给芯片内部电路 124。应当注意的是，也可以形成与常规焊盘相比尺寸较小的焊盘122， 因为焊盘122仅包括丝焊区就足够的。
图3是沿图2的线A-A'的截面图。这里，也示出给半导体装置100提 供信号的测试器200的结构。
半导体装置100包括信号发送/接收电感器114、密封圈110、和在 设置在半导体衬底101上绝缘层103内的功率接收电感器112。测试器 200包括设置在对应于设置在半导体装置100的半导体芯片形成区102 内的信号发送/接收电感器114的位置处的多个信号发送/接收电感器 204和对应于半导体装置100的功率接收电感器112设置的供电电感器 202。
图4是示出半导体装置100的结构和测试器200的结构的方块图。芯片内部电路124可以包括对应于多个信号发送/接收电感器114 的多个晶体管126。所述每个晶体管126的源极和漏极中的一端接地， 并且其另一端通过供电线128连接到供电电路120或焊盘122。在该情形 下，半导体衬底101的后表面可以接地使得晶体管126的一端连接到所 述半导体衬底101的后表面用来接地。此外，晶体管126的栅极均通过 转换电路116连接到信号发送/接收电感器114。另外，晶体管126的栅极 也均连接到焊盘118。应当注意的是，可以在晶体管126和焊盘118之间 或在晶体管126和转换电路116之间插入输入/输出缓冲电路，其在图4 中没有被示出。
接下来，参考图2到图4描述当根据该实施例的半导体装置100从测 试器200接收信号时的操作。
首先，使测试器200接近半导体装置100的任何芯片使得测试器200 的信号发送/接收电感器204和供电电感器202分别相对于半导体装置 100的信号发送/接收电感器114和功率接收电感器112。然后，测试器200 的信号发送/接收电感器204和供电电感器202将均具有预定频率的无线 电波输出到半导体装置IOO。在该情况下，分别从信号发送/接收电感器 204和供电电感器202输出测试信号和供电信号。
半导体装置100的功率接收电感器112将从供电电感器202输出的 信号转换成AC电信号。供电电路120根据由功率接收电感器112转换的 AC电信号产生供电电压并且将所产生的供电电压提供给芯片内部电路 124。半导体装置100的信号发送/接收电感器114将从信号发送/接收电 感器204输出的信号转换成AC电信号。转换电路116解调由信号发送/ 接收电感器114转换的AC电信号并且将所解调的AC电信号提供给芯片 内部电路124。当信号从半导体装置100输出到测试器200时，转换电路 116调制从芯片内部电路124提供的电信号并且将所调制的电信号提供 给信号发送/接收电感器114。信号发送/接收电感器114将所调制的电信号作为无线电波输出到相应的测试器200的信号发送/接收电感器204。 因此，在半导体装置100和测试器200之间发送/接收数据并且提供功率。
在该实施例中，可以增加功率接收电感器112的直径，由此可以获 得足够大的用来提供供电电压的信号。此外，信号发送/接收电感器114 被形成为比功率接收电感器112小使得信号发送/接收电感器114包含在 功率接收电感器112内，并且因此即使提供了多个信号发送/接收单元也 可以限制其尺寸的增加。
此外，在该实施例中，功率接收电感器112设置在密封圈110的周 围，并且因此当沿划线区104执行晶片切成小块时可以使功率接收电感 器112起切削停止层的作用。另外，功率接收电感器112可以用作用来 检测半导体芯片中的切削的发生的切削传感器。
已经参考附图描述了本发明的实施例，所述实施例是本发明的实 例，并且也可以釆用除上述结构以外的多种结构。
在上述实施例中，已经作为实例描述了其中信号发送/接收单元用 作电感器的情形。然而，信号发送/接收单元可以用作电容器，并且可 以通过电容耦合将数据发送到诸如测试器200的外部装置或从诸如测 试器200的外部装置接收数据。
此外，在上述实施例中，已经描述了其中当对半导体装置的芯片 内部电路进行晶片级测试时以非接触方式将多个测试信号发送到外部 测试器/从外部测试器接收多个测试信号的情形。然而，本发明也可以 应用于其中在半导体衬底被切割成芯片后以非接触方式发送/接收多个 信号的情形。此外，功率接收电感器112可以设置在密封圈110内。
显而易见的是，本发明不限于以上实施例，但在不脱离本发明的 范围和精神的情况下可以进行修改和变化。
权利要求
1. 一种半导体装置，包括半导体衬底，所述半导体衬底包括半导体芯片形成区；芯片内部电路，所述芯片内部电路被设置在所述半导体衬底的所述半导体芯片形成区内；信号发送/接收单元，所述信号发送/接收单元被设置在所述半导体衬底的所述半导体芯片形成区内，通过电磁感应和电容耦合中的一种以非接触方式将信号发送到外部或从外部接收信号，并且通过电连接到所述芯片内部电路而将信号发送到所述芯片内部电路或从所述芯片内部电路接收信号；以及，功率接收电感器，所述功率接收电感器具有沿所述半导体衬底的所述半导体芯片形成区的外部边缘设置的直径以便包围所述芯片内部电路和所述信号发送/接收单元，以非接触方式从外部接收供电信号，并且电连接到所述芯片内部电路。
2. 根据权利要求l所述的半导体装置，进一步包括设置在所述半 导体衬底的所述半导体芯片形成区内的多个所述信号发送/接收单元。
3. 根据权利要求l所述的半导体装置，其中所述信号发送/接收单元包括相比于所述功率接收电感器具有较 小直径的电感器。
4. 根据权利要求l所述的半导体装置，其中所述半导体衬底进一步包括设置在所述半导体芯片形成区周围的 划线区；以及所述功率接收电感器形成在所述半导体衬底的所述划线区中。
5. 根据权利要求l所述的半导体装置，进一步包括密封圈，其被 设置成包围所述半导体衬底的所述半导体芯片形成区中的所述芯片内部电路和所述信号发送/接收单元，其中，所述功率接收电感器被设置在所述密封圈的周围。
6. 根据权利要求l所述的半导体装置，在所述半导体衬底的所述半导体芯片形成区中，进一步包括供电电路，所述供电电路设置在所 述功率接收电感器和所述芯片内部电路之间同时与所述功率接收电感器和所述芯片内部电路电连接，并且转换由所述功率接收电感器接收 的所述供电信号以提供功率给所述芯片内部电路。
7. 根据权利要求l所述的半导体装置，进一步包括转换电路，所述转换电路被与所述信号发送/接收单元相对应地设置在所述半导体衬底的所述半导体芯片形成区中，所述转换电路设置在所述信号发送/接 收单元和所述芯片内部电路之间同时与所述信号发送/接收单元和所述芯片内部电路电连接，并且转换在所述芯片内部电路和所述外部之间 所发送/接收的信号。
8. 根据权利要求l所述的半导体装置，进一步包括焊盘，所述焊 盘被与所述信号发送/接收单元相对应地设置在所述半导体衬底的所述 半导体芯片形成区中同时电连接到所述芯片内部电路，所述焊盘连接 到焊接线，并且通过所述焊接线来输入/输出在所述芯片内部电路和所 述外部之间所发送/接收的信号。
9. 根据权利要求l所述的半导体装置，进一步包括供电焊盘，所 述供电焊盘被设置在所述半导体衬底的所述半导体芯片形成区中同时 电连接到所述芯片内部电路，所述供电焊盘连接到焊接线，并且通过 所述焊接线来输入从外部供电电路提供的功率。
10. —种信号发送/接收方法，包括 使外部装置以非接触方式接近半导体装置，所述半导体装置包括半导体衬底，所述半导体衬底包括半导体芯片形成区； 芯片内部电路，所述芯片内部电路被设置在所述半导体衬底的半导体芯片形成区内；信号发送/接收单元，所述信号发送/接收单元被设置在所述半导体衬底的所述半导体芯片形成区内，并且通过电连接到所述芯片内部电路而将信号发送到所述芯片内部电路或从所述芯片内部电路接收信号；以及，功率接收电感器，所述功率接收电感器具有沿所述半导体衬底的 所述半导体芯片形成区的外部边缘设置的直径以便包围所述芯片内部 电路和所述信号发送/接收单元，并且电连接到所述芯片内部电路，所述外部装置包括供电电感器，所述供电电感器对应于所述功率接收电感器；以及，外部信号发送/接收单元，所述外部信号发送/接收单元通过电磁感 应和电容耦合中的一种以非接触方式将信号发送到所述信号发送/接收单元或从所述信号发送/接收单元接收信号；以及，在所述外部信号发送/接收单元和信号发送/接收单元之间发送/接 收信号，并且在所述供电电感器和所述功率接收电感器之间发送/接收 供电信号。
11. 根据权利要求10所述的信号发送/接收方法，其中，在所述外 部信号发送/接收单元和所述信号发送/接收单元之间发送/接收的所述 信号包括用来对所述芯片内部电路进行测试的信号。
12. —种制造半导体装置的方法，包括 使外部装置以非接触方式接近半导体装置， 所述半导体装置包括半导体衬底，所述半导体衬底包括半导体芯片形成区和设置在所 述半导体芯片形成区周围的划线区；芯片内部电路，所述芯片内部电路被设置在所述半导体衬底的所 述半导体芯片形成区内；信号发送/接收单元，所述信号发送/接收单元被设置在所述半导体 衬底的所述半导体芯片形成区内，并且通过电连接到所述芯片内部电 路而将信号发送到所述芯片内部电路或从所述芯片内部电路接收信 号；功率接收电感器，所述功率接收电感器具有沿所述半导体衬底的 所述半导体芯片形成区的外部边缘设置的直径以便包围所述芯片内部 电路和所述信号发送/接收单元，并且电连接到所述芯片内部电路；焊盘，所述焊盘被与所述信号发送/接收单元相对应地设置在所述 半导体衬底的所述半导体芯片形成区中，并且电连接到所述芯片内部 电路；以及，供电焊盘，所述供电焊盘被设置在所述半导体衬底的所述半导体 芯片形成区中同时电连接到所述芯片内部电路， 所述外部装置包括供电电感器，所述供电电感器对应于所述功率接收电感器；以及， 外部信号发送/接收单元，所述外部信号发送/接收单元通过电磁感应和电容耦合中的一种以非接触方式将信号发送到所述信号发送/接收单元或从所述信号发送/接收单元接收信号；在所述外部信号发送/接收单元和所述信号发送/接收单元之间发送/接收信号；在所述供电电感器和所述功率接收电感器之间发送/接收供电信号；沿所述划线区将半导体装置切割成芯片；以及 在所述半导体装置的每一个芯片中，通过焊接线分别将所述焊盘 和所述供电焊盘连接到所述外部信号发送/接收单元和外部供电电路。
全文摘要
本发明涉及一种半导体装置及其制造方法，以及使用该半导体装置的信号发送/接收方法。所述半导体装置(100)包括半导体芯片形成区(102)的半导体衬底；芯片内部电路(124)；信号发送/接收电感器(114)，所述信号发送/接收电感器(114)通过电磁感应以非接触方式将信号发送到外部或从外部接收信号，并且通过到芯片内部电路(124)的电连接将信号发送到芯片内部电路(124)或从芯片内部电路(124)接收信号；以及功率接收电感器(112)，所述功率接收电感器(112)具有沿半导体芯片形成区(102)的外部边缘设置的直径以便包围芯片内部电路(124)和信号发送/接收电感器(114)，以非接触方式从外部接收供电信号，并且电连接到芯片内部电路(124)。因此，当以非接触方式发送/接收多个信号时，可以以非接触方式进行充分供电同时限制芯片尺寸的增加。
文档编号H01L27/04GK101452932SQ200810178879
公开日2009年6月10日 申请日期2008年12月4日 优先权日2007年12月4日
发明者中柴康隆 申请人:恩益禧电子股份有限公司