IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ ケーエルエー−テンカー コーポレイションの特許一覧

特表2024-526004半導体欠陥誘導バーンインおよびシステムレベル試験のためのシステムおよび方法
<>
  • 特表-半導体欠陥誘導バーンインおよびシステムレベル試験のためのシステムおよび方法 図1
  • 特表-半導体欠陥誘導バーンインおよびシステムレベル試験のためのシステムおよび方法 図2
  • 特表-半導体欠陥誘導バーンインおよびシステムレベル試験のためのシステムおよび方法 図3
  • 特表-半導体欠陥誘導バーンインおよびシステムレベル試験のためのシステムおよび方法 図4A
  • 特表-半導体欠陥誘導バーンインおよびシステムレベル試験のためのシステムおよび方法 図4B
  • 特表-半導体欠陥誘導バーンインおよびシステムレベル試験のためのシステムおよび方法 図5
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-07-17
(54)【発明の名称】半導体欠陥誘導バーンインおよびシステムレベル試験のためのシステムおよび方法
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/02 20060101AFI20240709BHJP
   H01L 21/66 20060101ALI20240709BHJP
【FI】
H01L21/02 Z
H01L21/66 J
H01L21/66 H
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023551717
(86)(22)【出願日】2022-06-01
(85)【翻訳文提出日】2023-08-24
(86)【国際出願番号】 US2022031853
(87)【国際公開番号】W WO2022260912
(87)【国際公開日】2022-12-15
(31)【優先権主張番号】63/197,509
(32)【優先日】2021-06-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/372,292
(32)【優先日】2021-07-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】500049141
【氏名又は名称】ケーエルエー コーポレイション
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】弁理士法人YKI国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ラサート ロバート ジェイ
(72)【発明者】
【氏名】プライス デービット ダブリュー
(72)【発明者】
【氏名】レノックス チェット ブイ
(72)【発明者】
【氏名】ドンゼッラ オレステ
(72)【発明者】
【氏名】ロビンソン ジョン
【テーマコード(参考)】
4M106
【Fターム(参考)】
4M106AA01
4M106AA02
4M106CA42
4M106CA43
4M106DA15
(57)【要約】
バーンインテストのためのシステムおよび方法ならびにシステムレベル(SLT)において、インライン欠陥コンポーネント(I-PAT)の平均試験サブシステムからインライン欠陥コンポーネント(I-PAT)の平均試験スコアを受信するように構成される。複数のI-PATスコアは、複数の半導体チップに対する半導体チップデータの関数としてI-PATサブシステムによって生成される。半導体チップデータは、複数の半導体チップの特徴付け評価測定値を含み、複数のI-PATスコアの各I-PATスコアは、複数の半導体チップの対応する半導体チップの特徴付け評価測定値の関数としてI-PATサブシステムによって決定される重み付けされた欠陥を表す。動的決定プロセス中に複数のI-PATスコアに1つまたは複数のルールを適用する。動的決定プロセスに応じて、複数の半導体チップの少なくとも1つの半導体チップのための1つまたは複数の欠陥配向配置を生成する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
インライン欠陥部分平均試験(I-PAT)サブシステムに通信可能に結合された欠陥誘導配置コントローラであって、1つまたは複数のプロセッサおよびメモリを含み、前記メモリは、プログラム命令のセットを記憶するように構成され、前記1つまたは複数のプロセッサは、前記1つまたは複数のプロセッサに前記プログラム命令を実行するように構成される、欠陥誘導配置コントローラを含むシステムであって、
前記1つまたは複数のプロセッサは、前記プログラム命令を実行することで、
前記I-PATサブシステムから複数のインライン欠陥部分平均試験(I-PAT)スコアを受信し、複数のI-PATスコアは、複数の半導体ダイの半導体ダイデータに基づいてI-PATサブシステムによって生成し、前記半導体ダイデータは、複数の半導体ダイの特徴付け測定値を含み、前記複数のI-PATスコアの各I-PATスコアは、複数の半導体ダイのうちの対応する半導体ダイの特徴付け測定に基づいてI-PATサブシステムによって決定された検出率を表し、
動的意思決定プロセス中に、1つ以上の規則を前記複数のI-PATスコアに適用し、
前記動的意思決定プロセスに基づいて、前記複数の半導体ダイのうちの少なくとも1つの半導体ダイに対するバーンインまたはシステムレベルテスト(SLT)のうちの少なくとも1つに関する1つまたは複数の欠陥誘導配置を生成する、
システム。
【請求項2】
請求項1に記載のシステムであって、
前記1つまたは複数のプロセッサは、
前記半導体製造特徴付けサブシステムに対する1つ以上の調整を、1つ以上の欠陥誘導配置に続いて実行される1つ以上の欠陥誘導試験からの出力に基づいて決定し、半導体製造特徴付けサブシステムは、前記半導体ダイデータの特徴付け測定値を取得するように構成される、前記プログラム命令を実行するようにさらに構成される、
システム。
【請求項3】
請求項1に記載のシステムであって、
前記複数のI-PATスコアのうちの少なくとも1つのI-PATスコアは、低欠陥率半導体ダイに対応し、1つまたは複数の欠陥誘導配置は、低欠陥率半導体ダイ上でバーンインまたはSLTのいずれかを実行しないことを含む、
システム。
【請求項4】
請求項1に記載のシステムであって、
前記複数のI-PATスコアのうちの少なくとも1つのI-PATスコアは、中欠陥率半導体ダイに対応し、1つまたは複数の欠陥誘導配置は、中欠陥率半導体ダイ上でバーンインまたはSLTのうちの少なくとも1つを実行することを含み、バーンインまたはSLTの少なくとも1つは、1つまたは複数の欠陥属性に基づいて適応的に形成される、
システム。
【請求項5】
請求項4に記載のシステムであって、
前記1つ又は複数の欠陥属性は、欠陥サイズ、欠陥層、欠陥位置、又は欠陥タイプのうちの1つ又は複数を含む、
システム。
【請求項6】
請求項1に記載のシステムであって、
前記複数のI-PATスコアのうちの少なくとも1つのI-PATスコアは、高欠陥率半導体ダイに対応し、1つ以上の欠陥誘導配置は、バーンインまたはSLTのいずれかを行うことなく、前記高欠陥率半導体ダイを選別またはインクアウトすることを含む、
システム。
【請求項7】
請求項1に記載のシステムであって、
前記1つまたは複数のプロセッサは、
前記動的意思決定プロセス中に、複数のI-PATスコアおよびダイレベル電気的ソートデータ、ダイレベル最終試験データ、または統計的予測フィードバックのうちの少なくとも1つに1つまたは複数のルールを適用する、前記プログラム命令を実行するようにさらに構成される、
システム。
【請求項8】
方法であって、
欠陥誘導配置コントローラを介して、複数のインライン欠陥部分平均試験(I-PAT)スコアをインライン欠陥部分平均試験(I-PAT)サブシステムから受信し、複数のI-PATスコアは、複数の半導体ダイの半導体ダイデータに基づいてI-PATサブシステムによって生成し、
前記半導体ダイデータは、前記複数の半導体ダイの特徴付け測定値を含み、前記複数のI-PATスコアの各I-PATスコアは、前記複数の半導体ダイの対応する半導体ダイの特徴付け測定値に基づいてI-PATサブシステムによって決定された検出率し、
前記動的意思決定プロセス中に、前記欠陥誘導配置コントローラを介して、1つまたは複数のルールを複数のI-PATスコアに適用するステップと、前記欠陥誘導配置コントローラを介して、動的決定プロセスに基づいて、前記複数の半導体ダイのうちの少なくとも1つの半導体ダイに対するバーンインまたはシステムレベルテスト(SLT)のうちの少なくとも1つに関する1つまたは複数の欠陥誘導配置を生成する、
方法。
【請求項9】
請求項8に記載の方法であって、
前記半導体製造特徴付けサブシステムに対する1つ以上の調整を、1つ以上の欠陥誘導配置に続いて実行される1つ以上の欠陥誘導試験からの出力に基づいて決定するステップであって、半導体製造特徴付けサブシステムは、前記半導体ダイデータの特徴付け測定値を取得するように構成される、ステップをさらに含む、
方法。
【請求項10】
請求項8に記載の方法であって、
前記複数のI-PATスコアのうちの少なくとも1つのI-PATスコアは、低欠陥率半導体ダイに対応し、1つまたは複数の欠陥誘導配置は、低欠陥率半導体ダイ上でバーンインまたはSLTのいずれかを実行しないことを含む、
方法。
【請求項11】
請求項8に記載の方法であって、
前記複数のI-PATスコアのうちの少なくとも1つのI-PATスコアは、中欠陥率半導体ダイに対応し、1つまたは複数の欠陥誘導配置は、中欠陥率半導体ダイ上でバーンインまたはSLTのうちの少なくとも1つを実行することを含み、バーンインまたはSLTの少なくとも1つは、1つまたは複数の欠陥属性に基づいて適応的に形成される、
方法。
【請求項12】
請求項8に記載の方法であって、
前記1つ又は複数の欠陥属性は、欠陥サイズ、欠陥層、欠陥位置、又は欠陥タイプのうちの1つ又は複数を含む、
方法。
【請求項13】
請求項8に記載の方法であって、
前記複数のI-PATスコアのうちの少なくとも1つのI-PATスコアは、高欠陥率半導体ダイに対応し、前記1つ以上の欠陥誘導配置は、バーンインまたはSLTのいずれかを行うことなく、前記高欠陥率半導体ダイを選別またはインクアウトすることを含む、
方法。
【請求項14】
請求項8に記載の方法であって、
前記欠陥誘導配置コントローラを介して、前記動的意思決定プロセス中に、複数のI-PATスコアおよびダイレベル電気的ソートデータ、ダイレベル最終試験データ、または統計的予測フィードバックのうちの少なくとも1つに1つまたは複数のルールを適用する、
方法。
【請求項15】
システムであって、
複数の半導体ダイのための半導体ダイデータを受信し、前記半導体ダイデータに基づいて複数のインライン欠陥部分平均試験(I-PAT)スコアを生成するように構成され、前記半導体ダイデータが前記複数の半導体ダイの特徴付け測定値を含む、インライン欠陥部分平均試験(I-PAT)サブシステムを含み、
前記複数のI-PATスコアの各I-PATスコアは、複数の半導体ダイのうちの対応する半導体ダイの特徴付け測定に基づいてI-PATサブシステムによって決定された欠陥を表し、
前記I-PATサブシステムに通信可能に結合された欠陥誘導配置コントローラであって、1つまたは複数のプロセッサおよびメモリを含み、メモリは、プログラム命令のセットを記憶するように構成され、1つまたは複数のプロセッサは、1つまたは複数のプロセッサに以下を実行させる前記プログラム命令を実行するように構成される欠陥誘導配置コントローラと、前記I-PATサブシステムから複数のI-PATスコアを受信し、
動的意思決定プロセス中に、1つ以上の規則を複数のI-PATスコアに適用する;そして、前記動的意思決定プロセスに基づいて、複数の半導体ダイのうちの少なくとも1つの半導体ダイに対するバーンインまたはシステムレベルテスト(SLT)のうちの少なくとも1つに関する1つまたは複数の欠陥誘導配置を生成する、
システム。
【請求項16】
請求項15に記載のシステムであって、
前記半導体ダイデータの前記特徴付け測定値を取得するように構成された半導体製造特徴付けサブシステムであって、前記1つ以上のプロセッサはさらに、前記1つ以上のプロセッサに実行させる前記プログラム命令を実行するように構成される、半導体製造特徴付けサブシステムを含み、前記1つ以上のプロセッサは、前記プログラム命令を実行することで、
前記1つ以上の欠陥誘導配置に続いて実施された1つ以上の欠陥誘導テストからの出力に基づいて、半導体製造特徴付けサブシステムに対する1つ以上の調整を決定する、
システム。
【請求項17】
請求項15に記載のシステムであって、
前記複数のI-PATスコアのうちの少なくとも1つのI-PATスコアは、低欠陥率半導体ダイに対応し、1つまたは複数の欠陥誘導配置は、低欠陥率半導体ダイ上でバーンインまたはSLTのいずれかを実行しない、
システム。
【請求項18】
請求項15に記載のシステムであって。
前記複数のI-PATスコアのうちの少なくとも1つのI-PATスコアは、中欠陥率半導体ダイに対応し、全いい1つまたは複数の欠陥誘導配置は、中欠陥率半導体ダイ上でバーンインまたはSLTのうちの少なくとも1つを実行することを含み、バーンインまたはSLTの少なくとも1つは、1つまたは複数の欠陥属性に基づいて適応的に形成される、
システム。
【請求項19】
請求項18に記載のシステムであって、
前記1つ又は複数の欠陥属性は、欠陥サイズ、欠陥層、欠陥位置、又は欠陥タイプのうちの1つ又は複数を含む、
システム。
【請求項20】
請求項15に記載のシステムであって、
前記複数のI-PATスコアのうちの少なくとも1つのI-PATスコアは、高欠陥率半導体ダイに対応し、1つ以上の欠陥誘導配置は、バーンインまたはSLTのいずれかを行うことなく、前記高欠陥率半導体ダイを選別またはインクアウトすることを含む、
システム。
【請求項21】
請求項15に記載のシステムであって、
前記1つまたは複数のプロセッサは、
前記動的意思決定プロセス中に、複数のI-PATスコアおよびダイレベル電気的ソートデータ、ダイレベル最終試験データ、または統計的予測フィードバックのうちの少なくとも1つに1つまたは複数のルールを適用する、前記プログラム命令を実行するようにさらに構成される、
システム。
【請求項22】
請求項15に記載のシステムであって、
前記I-PATサブシステムは、前記欠陥誘導配置コントローラに複数のI-PATスコアを送信する前に、複数のI-PATスコアをビニングするように構成される、
システム。
【請求項23】
請求項15に記載のシステムであって、
前記I-PATサブシステムは、第1のデータフォーマットで半導体ダイデータを受信し、第2のデータフォーマットで複数のI-PATスコアを送信するように構成される、
システム。
【請求項24】
請求項15に記載のシステムであって、
前記I-PATサブシステムは、前記欠陥誘導配置コントローラに複数のI-PATスコアを送信する前に、複数のI-PATスコアを非標準化データフォーマットから標準化データフォーマットに変換するように構成される、
システム。
【請求項25】
請求項15に記載のシステムであって、
前記欠陥誘導配置コントローラは、前記I-PATサブシステムから複数のI-PATスコアを受信した後に、複数のI-PATスコアを非標準化データフォーマットから標準化データフォーマットに変換するように構成される、
システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
「関連出願の参照」
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国仮出願63/197,509(2021年6月7日)の優先権の利益を主張する。
【0002】
本開示は、概して半導体デバイスに関し、より詳細には、半導体欠陥誘導バーンイン及びシステムレベル試験のためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【0003】
半導体デバイスの製造は、典型的には、機能するデバイスを形成するために、数万以上の処理ステップを必要とする場合がある。これらの処理ステップの過程で、欠陥を識別し、および/またはデバイス上の様々なパラメータを監視するために、様々な特性測定(特徴付け測定:characterization measurements)(例えば、検査(インスペクション)および/または計量(メトロロジー:metrology)測定)を実行することができる。電気的試験は、デバイスの機能性を検証または評価するために、種々の特徴付け測定の代わりに、またはそれに加えて行われてもよい。しかしながら、いくつかの検出された欠陥および計量誤差は、デバイス故障を明確に示すほど重大であり得るが、より少ない変動は、作業環境への暴露後にデバイスの早期信頼性故障を引き起こし得る。半導体デバイスの危険にさらされるユーザは現在、現在のパーツ・パー・ミリオン(PPM)レベルを超えるパーツ・パー・ビリオン(PPB)範囲の故障率(不良率:failure rates)を求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】米国特許出願公開2003/0120457A1公報
【特許文献2】米国特許7,194,366公報
【特許文献3】米国特許10,761,128公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
半導体ダイの信頼性を評価することは、用途における半導体デバイスの必要性が増加し続けるにつれて、要件を満たす鍵である。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の1つ以上の実施形態によるシステムが開示される。例示的な一実施形態では、システムは、インライン欠陥部分平均試験(inline defect part average testing:I-PAT)サブシステムに通信可能に結合された欠陥誘導配置コントローラを含む。別の例示的な実施形態では、欠陥誘導配置コントローラ(defect-guided disposition controller)は、1つ又は複数のプロセッサ及びメモリを含む。別の例示的な実施形態では、メモリは、プログラム命令のセットを記憶するように構成される。別の例示的な実施形態では、1つまたは複数のプロセッサは、1つまたは複数のプロセッサに、I-PATサブシステムから複数のインライン欠陥部分平均試験(I-PAT)スコアを受信させるプログラム命令を実行するように構成される。別の例示的な実施形態では、複数のI-PATスコアは、複数の半導体ダイの半導体ダイデータに基づいて、I-PATサブシステムによって生成される。別の例示的な実施形態では、半導体ダイデータは、複数の半導体ダイの特徴付け測定値を含む。別の例示的な実施形態では、複数のI-PATスコアの各I-PATスコアは、複数の半導体ダイのうちの対応する半導体ダイの特徴付け測定に基づいてI-PATサブシステムによって決定された欠陥を表す。別の例示的な実施形態では、1つまたは複数のプロセッサは、動的な意思決定プロセス中に1つまたは複数のルールを複数のI-PATスコアに適用することを1つまたは複数のプロセッサに行わせるプログラム命令を実行するように構成される。別の例示的な実施形態では、1つまたは複数のプロセッサは、動的意思決定プロセスに基づいて、複数の半導体ダイのうちの少なくとも1つの半導体ダイに対するバーンインまたはシステムレベルテスト(SLT)のうちの少なくとも1つに関する1つまたは複数の欠陥誘導配置を1つまたは複数のプロセッサに生成させるプログラム命令を実行するように構成される。
【0007】
本開示の1つ以上の実施形態による方法が開示される。例示的な一実施形態では、方法は、欠陥誘導配置コントローラを介して、インライン欠陥部分平均試験(I-PAT)サブシステムから複数のインライン欠陥部分平均試験(I-PAT)スコアを受信することを含むが、これに限定されない。別の例示的な実施形態では、複数のI-PATスコアは、複数の半導体ダイの半導体ダイデータに基づいて、I-PATサブシステムによって生成される。別の例示的な実施形態では、半導体ダイデータは、複数の半導体ダイの特徴付け測定値を含む。別の例示的な実施形態では、複数のI-PATスコアの各I-PATスコアは、複数の半導体ダイのうちの対応する半導体ダイの特徴付け測定に基づいてI-PATサブシステムによって決定された欠陥を表す。別の例示的な実施形態では、本方法は、限定はしないが、動的意思決定プロセス中に、欠陥誘導配置コントローラを介して、1つまたは複数のルールを複数のI-PATスコアに適用することを含むことができる。別の例示的な実施形態では、本方法は、限定はしないが、動的意思決定プロセスに基づいて、複数の半導体ダイのうちの少なくとも1つの半導体ダイに対するバーンインまたはシステムレベルテスト(SLT)のうちの少なくとも1つに関する1つまたは複数の欠陥誘導配置を、欠陥誘導配置コントローラを介して生成するステップを含むことができる。
【0008】
本開示の1つ以上の実施形態によるシステムが開示される。例示的な一実施形態では、システムは、インライン欠陥部分平均試験(I-PAT)サブシステムを含み、I-PATサブシステムは、複数の半導体ダイの半導体ダイデータを受信し、半導体ダイデータに基づいて複数のインライン欠陥部分平均試験(I-PAT)スコアを生成するように構成される。別の例示的な実施形態では、半導体ダイデータは、複数の半導体ダイの特徴付け測定値を含む。別の例示的な実施形態では、複数のI-PATスコアの各I-PATスコアは、複数の半導体ダイのうちの対応する半導体ダイの特徴付け測定に基づいてI-PATサブシステムによって決定された欠陥を表す。別の例示的な実施形態では、システムは、I-PATサブシステムに通信可能に結合された欠陥誘導配置コントローラを含む。別の例示的な実施形態では、欠陥誘導配置コントローラは、1つ又は複数のプロセッサ及びメモリを含む。別の例示的な実施形態では、メモリは、プログラム命令のセットを記憶するように構成される。別の例示的な実施形態では、1つまたは複数のプロセッサは、1つまたは複数のプロセッサに、I-PATサブシステムから複数のI-PATスコアを受信させるプログラム命令を実行するように構成される。別の例示的な実施形態では、1つまたは複数のプロセッサは、動的な意思決定プロセス中に1つまたは複数のルールを複数のI-PATスコアに適用することを1つまたは複数のプロセッサに行わせるプログラム命令を実行するように構成される。別の例示的な実施形態では、1つまたは複数のプロセッサは、動的意思決定プロセスに基づいて、複数の半導体ダイのうちの少なくとも1つの半導体ダイに対するバーンイン(burn-in:温度、電圧をかけるテスト)またはシステムレベルテスト(SLT:使用環境に置くテスト)のうちの少なくとも1つに関する1つまたは複数の欠陥誘導配置を1つまたは複数のプロセッサに生成させるプログラム命令を実行するように構成される。
【0009】
前述の概要および以下の詳細な説明の両方は、例示的および説明的なものにすぎず、特許請求される本発明を必ずしも限定するものではないことを理解されたい。明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、本発明の例示的な実施形態であり、全体的な説明とともに、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【発明の効果】
【0010】
本開示の多数の利点は、添付の図面を参照することによって当業者によってよりよく理解され得る:
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1図1は、本開示の1つまたは複数の実施形態による、半導体欠陥誘導バーンインおよびシステムレベルテスト(SLT)のためのシステムのブロック図である。
図2図2は、本開示の1つまたは複数の実施形態による、半導体欠陥誘導バーンインおよびシステムレベルテスト(SLT)のためのシステムの概念図である。
図3図3は、本開示の1つまたは複数の実施形態による、半導体欠陥誘導バーンインおよびシステムレベルテスト(SLT)のための方法において実行されるステップを示す流れ図である。
図4A図4Aは、本開示の1つまたは複数の実施形態による、半導体デバイスを製造、特徴付け、および/または試験するためのシステムのブロック図である。
図4B図4Bは、本開示の1つまたは複数の実施形態による、半導体デバイスを製造、特徴付け、および/または試験するためのシステムのブロック図である。
図5】;図5は、本開示の1つまたは複数の実施形態による、半導体デバイスを製造、特徴付け、および/または試験するための方法において実行されるステップを示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
ここで、添付の図面に示される開示された主題を詳細に参照する。本開示は、特定の実施形態およびその特定の特徴に関して具体的に示され、説明されてきた。本明細書に記載される実施形態は、限定的ではなく例示的であると解釈される。本開示の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細における種々の変更および修正が行われ得ることが、当業者に容易に明白となるはずである。
【0013】
半導体デバイスの製造は、典型的には、機能するデバイスを形成するために、数万以上の処理ステップを必要とする場合がある。これらの処理ステップの過程で、欠陥を識別し、および/またはデバイス上の様々なパラメータを監視するために、様々な特徴付け測定(例えば、検査および/または計量測定)を実行することができる。電気的試験は、デバイスの機能性を検証または評価するために、種々の特徴付け測定の代わりに、またはそれに加えて行われてもよい。
【0014】
しかしながら、いくつかの検出された欠陥および計量誤差は、デバイス故障を明確に示すほど重大であり得るが、より少ない変動は、作業環境への暴露後にデバイスの早期信頼性故障を引き起こし得る。製造プロセス中に生じる欠陥は、当該分野におけるデバイスの性能に広範な影響を及ぼし得る。例えば、設計内の既知または未知の場所で発生する「キラー:致命的」欠陥は、即時のデバイス故障をもたらす可能性がある。例えば、未知の位置におけるキラー欠陥は、それらが試験ギャップにおける信頼性の逃げ(エスケープ)に対する感受性を有し、半導体デバイスが処理後に機能的に死んでいる可能性があるが、デバイスメーカーが試験における制限のためにこの配置(ディスポジション:disposition)を作ることができない場合に特に問題となり得る。別の例として、わずかな欠陥は、デバイス寿命を通してデバイスの性能にほとんどまたは全く影響を及ぼさない可能性がある。別の例として、潜在的信頼性欠陥(LRD:latent reliability defects)として知られる欠陥のクラスは、製造/試験中の故障につながらない場合があり、または動作中の即時のデバイス故障につながらない場合があるが、作業環境で使用されるとき、動作中のデバイスの早期寿命故障につながる場合がある。本明細書において、「製造(ファブリケーション:fabrication)プロセス」および「製造(マニファクチャリング:manufacturing)プロセス」という用語は、本開示の目的のために、用語(例えば、「ファブリケーション(製造)ライン」や「manufacturing(製造)ライン」などである)のそれぞれの変形とともに等価と見なされ得ることに留意されたい。
【0015】
半導体デバイスのリスク逆ユーザ(例えば、自動車、軍事、航空、工業、および/または医療用途における)は、現在のパーツパーミリオン(PPM)レベルを超えるパーツパービリオン(PPB)範囲の故障率(不良率)を必要とすることがある。例えば、自動車、軍事、航空宇宙、工業、および/または医療用途などのミッションまたはセキュリティーに重要な機能の半導体デバイスは、消費者デバイスよりも高い品質および信頼性の基準に保持される。半導体ダイの信頼性を評価することは、自動車、軍事、航空宇宙、工業、および/または医療用途における半導体デバイスの必要性が増加し続けるにつれて、要件を満たす鍵となる。
【0016】
半導体デバイス供給業者は、品質目標に達し、リスクのある半導体ダイを識別するために、従来の自動試験装置(ATE)テスタ上で利用可能な試験カバレッジ(カバーできる範囲)を最大化しようと試みてきた。しかしながら、テストカバレッジギャップ、テスト障害モデルの制限もしくは欠陥、および/またはLRDは、依然として、不満足なレベルの低信頼性ダイがサプライチェーンに逃げる(エスケープ:流れる)ことを可能にし得る。
【0017】
エスケープの不満足なレベルに対処するために、「バーンイン(burn-in)」ステップを追加して、振動、温度(例えば、高温または低温)、湿度、および/または半導体デバイス仕様外の電気的条件の範囲を用いてパッケージ化されたダイに応力を加え、存在する潜在的な故障を活性化(アクティベート)することができる。しかし、時間がかかり費用がかかることに加えて、バーンイン工程は、そうでなければ正常なダイに潜在的に損傷を与える望ましくないリスクをもたらす。加えて、システムレベルテスト(SLT)を使用して、個別に、逐次的に、同時に、またはバーンインと同時に起こり得るエスケープの不満足なレベルに対処することができる。SLTは、その内部タイミング経路および機能インタフェースを検証するために、動作チップの実滋養環境での機能を模倣するテスタに挿入される半導体ダイを伴う。この模倣は、ATEテスタでは見られない故障を明らかにし得る。しかしながら、1つのトレードオフは、SLT試験時間が、ATE試験機での秒と比較して、しばしば数分の長さであり、非常に費用がかかり、遅いことである。SLTの説明は、「I. Polian et al., ”Exploring the Mysteries of System-Level Test,” 2020 IEEE 29th Asian Test Symposium (ATS), 2020, pp.1-6, doi:10.1109/ATS49688.2020.9301557.に見出すことができる。さらに、SLTについては、「H. H. Chen, ”Beyond structural test, the rising need for system-level test,” 2018 International Symposium on VLSI Design, Automation and Test (VLSI-DAT), 2018, pp. 1-4, doi: 10.1109/VLSI-DAT.2018.8373238」に見出すことができる。
【0018】
品質クリティカルな役割を果たす半導体デバイスは、ウエハソート(分類)中と、個片化(単一化:singulation)およびパッケージング後の最終試験時に再び、広範な電気的試験を受けることがある。この製造段階は、相反するプレッシャーの下にあり、品質逃避(エスケープ)を低減することおよび、試験時間を短縮することによってコストを下げることがある。
【0019】
例えば、既知の試験技術は、主として、ウエハソートからの予備的な電気的データ、または電気的試験傾向の統計的予測、および試験戦略を形作る(成形)ための以前のロットおよび隣接するダイからの歩留まり結果に依拠し得る。製造プロセス制御情報は、個々のデバイスレベルで試験戦略を形作るには疎すぎ、サンプリングは生産材料のわずか1~2%しか含まなかった。さらに、既知の試験技術は、ダイレベルの製造欠陥および/またはリスク予測を支援する計量情報を欠いている。さらに、非活性化LRDは電気的試験には見えないので、電気ウエハソートデータのみに依存することは、欠陥誘導試験の成形におけるLRDの潜在的な存在を見落とす可能性がある。さらに、統計ベースの予測アルゴリズムは、試験を受ける半導体ダイに関する所在データを欠いており、局所的な製造偏差によって引き起こされる個々の異常値を逃す可能性がある。さらに、試験セットを電気的試験のみに対処する履歴フィードバックループに基づく予測アルゴリズムは、製造プロセス偏位の予測不可能な性質およびそれらが生じ得る予期せぬ故障を見落とすことができない場合がある。これらの欠点は、許容できないリスクを引き起こし得るので、PPB試験環境において特に問題である。
【0020】
いくつかの事例では、半導体ダイ供給者は、伝統的に、半導体ダイのどの集団がバーンインおよび/またはSLTを受けるべきかを決定するために、主に電気的試験データおよび/または統計的サンプリングに依拠してきた。しかしながら、以前の方法は、バーンインおよび/またはSLTを受ける母集団を選択するときにリスク予測を支援するために複数の層にわたって集計された適切な製造ダイレベル欠陥または計量異常値を欠いていた。
【0021】
別の例として、電気的試験データに主に依存してバーンインおよび/またはSLTのためのダイの集団を選択することは、ATE試験において有効に現れず、試験カバレッジギャップ、試験故障モデルの制限または欠陥、および/またはLRDによって引き起こされるエスケープにつながる信頼性メカニズムを見落とし得る。別の例として、統計的サンプリングを使用してバーンインおよび/またはSLTの母集団を選択すると、試験に合格するが補足ステップに含めるべきである高欠陥ダイを見落とすことがある。別の例として、既存の方法は、ダイの最終的なフィールド信頼性をより良く評価するのに関連し得る欠陥層、タイプおよび位置に関する利用可能な詳細を見落とす。別の例として、半導体ダイ供給者は、バーンインおよび/またはSLTが、存在する欠陥に適切であった(および回避され得る)場合、不確実であり得る。別の例として、欠陥データは、既知の方法から欠けているSLTにおける故障の根本原因を分析する際に有用であり得る。別の例として、現在実施されている任意のモデルは、費用がかかり、最適化するのが困難であり、大きすぎる集団を選択することによる非効率性および潜在的なダイ損傷のいずれかにつながり、かつ/または誤ったサブセットをサンプリングすることからの逃避のリスクにつながる。本明細書では、米国特許出願公開US 2003/0120457 A1 (2003年6月26日、発行:米国特許US 7,194,366 B2 (2007年3月20日))は、この役割を果たすために、同じ領域内の欠陥に対する限定された欠陥クラスタリングを使用するが、単一層上の欠陥クラスタリングの記載された使用は、3次元(3D)におけるダイの総欠陥率の総合的な効果を見落とし、タイプ、層、位置などによって適用される重み付けを考慮しないことに留意されたい。
【0022】
したがって、どの半導体ダイがバーンインおよび/またはSLTの補足ステップを受けるかを、最適化する必要がある。例えば、最も保守的なシナリオでは、それは半導体ダイの100%までであり得、大いに増加したコストをもたらす。別の例として、半導体ダイ供給者は、半導体デバイス集団をサブサンプリングする(例えば、その一部のみをサンプリングする)ために、試験および/または統計モデリング中に収集された情報に依拠し、固有のギャップを有する電気データに依拠しようと試みることができる。別の例として、単一のプロセス層からの欠陥クラスタリング情報が使用され得るが、この方法は、100%のスクリーニングおよび重み付き集計欠陥の異常値検出の非存在下では不完全であり、これは、リスクおよび/または不良な最適化をもたらし得る。
【0023】
これに関して、半導体欠陥誘導バーンインおよびSLTのためのシステムおよび方法を提供することが有益であろう。提供されるシステムおよび方法では、工場におけるインライン欠陥部分平均試験(I-PAT)スクリーニングから高度に欠陥のあるダイを識別するデータは、既存の方法を補完し得、どのダイがバーンインおよび/またはSLTを受けるかに関するより良い情報に基づく決定を可能にする。例えば、コストは、健全な低欠陥半導体ダイ上のバーンインおよび/またはSLTを排除することによって低減され得る。別の例として、健全な半導体ダイがこれらのステップでの損傷の可能性を回避しながら、リスクのある半導体ダイのみが補足的なバーンインステップを経ることを確実にすることによって、半導体ダイの品質を改善することができる。別の例として、エスケープは、高欠陥半導体ダイがバーンインおよび/またはSLTのサンプルに含まれることを確実にすることによって低減され得る。本明細書において、I-PATのためのシステムおよび方法は、その全体が本明細書に組み込まれる米国特許10,761,128 (2020年9月1日)に記載されていることに留意されたい。
【0024】
全ての欠陥タイプを明らかにするためのATEベースの構造試験の欠点は、当該分野におけるデバイス信頼性に影響を及ぼし得る。これに対抗するために、構造試験を補完し、その間隙のいくつかを閉鎖し、出入り両方の品質管理ニーズに役立つように、バーンインおよび/またはSLTが望ましくあり得る。しかしながら、バーンインおよび/またはSLTの追加は、厳しい試験コスト低減圧力下にあり得る。例えば、補足的な方法はかなりの時間を要し、したがって産業は、これらの工程の集団およびパラメータを最適化する方法を望む。主として電気的試験データに基づく方法は固有のギャップを有するが、各半導体ダイについてのインライン欠陥検査および/または計量I-PAT外れ値を決定プロセスに入れることによって、相関しているが別個のデータソースがもたらされ得、そこからバーンインおよび/またはSLTのための適切なダイが積極的に選択され得、これらのステップのパラメータが、品質を改善しながらコストを低減するように成形(形成)され得る。
【0025】
本開示の実施形態は、半導体欠陥誘導バーンインおよびSLTのためのシステムおよび方法を対象とする。本開示の実施形態はまた、どの半導体ダイがバーンインおよび/またはSLTを対象とするかを決定するためのより効果的な方法を提供することを対象とする。本開示の実施形態は、バーンインおよび/またはSLTの最適化において重み付け集計スクリーニングデータ(例えば、I-PATまたは他のスクリーニング方法からの重み付け、集計(アグリゲート:集合した)インライン欠陥および/またはメトロロジー外れ値(異常値)データ)を使用することを対象とする。本開示の実施形態は、個々の「リスクあり」ダイがバーンイン、SLT、またはその両方を受けるべきかどうかを評価することを対象とする。本開示の実施形態は、どの「低リスク:低欠陥率」ダイがバーンインおよび/またはSLTを実行しない(たとえばスキップする)のに適切であるか、およびどの「高リスク:こう欠陥率」ダイがバーンインおよび/またはSLTの前に選別(まびき)されるべきであるかを決定するために、I-PATデータを電気的試験データおよび統計的サンプリングモデルとマージすることを対象とする。本開示の実施形態は、製造工場におけるスクリーニング検査からのインライン欠陥データを使用して、バーンインおよび/またはシステムレベル試験プログラムパラメータの内容および持続時間を修正することを対象とする。
【0026】
図1および図2は、概して、本開示の1つまたは複数の実施形態による、半導体欠陥誘導バーンインおよびシステムレベルテスト(SLT)のためのシステム100のブロック図を示す。本明細書において、システム100は、製造プロセスにおける挿入のための全体的な戦略(例えば、ウエハソート、パッケージング、バーンイン、SLTなど)を決定するために利用され得ることに留意されたい。
【0027】
いくつかの実施形態では、システム100は、スクリーニングサブシステム102を含む。例えば、スクリーニングサブシステム102は、スクリーニングサブシステム102がI-PATサブシステム102であるように、インライン欠陥部分平均試験(I-PAT)プロセスまたは他のスクリーニングプロセスを含むか、または実行するように構成されてもよい。I-PAT法の例示的な使用は、米国特許10,761,128 (2020年9月1日)に記載されており、その全体が先に本明細書に組み込まれる。
【0028】
いくつかの実施形態では、システム100は、欠陥誘導配置コントローラ104(または欠陥誘導試験サーバ)を含み、例えば、欠陥誘導配置コントローラ104は、半導体ダイバーンインおよびSLTオプティマイザであってもよい。欠陥誘導配置コントローラ104は、メモリ108(例えば、記憶媒体、記憶装置等である)に保持または記憶されたプログラム命令を実行するように構成された1つまたは複数のプロセッサ106を含むことができる。本明細書では、欠陥誘導配置コントローラ104の1つ以上のプロセッサ106は、本開示全体にわたって説明される様々なプロセスステップのいずれかを実行することができ、例えば、1つ以上のプロセッサ106は、半導体製造特徴付けサブシステムから半導体ダイデータを受信し、半導体ダイデータから半導体ダイに関する重み付けされた集計スコアをスクリーニングサブシステムで生成するように構成することができることに留意されたい。動的意思決定プロセス中に少なくとも重み付き集計スコアに定義された規則を適用し、動的意思決定プロセスに基づいて半導体ダイの少なくともいくつかのための欠陥誘導配置を生成し、および/または欠陥誘導配置に続いて実行される欠陥誘導テストからの出力に基づいて調整を決定する。
【0029】
システム100は、欠陥誘導配置コントローラ104に結合された(例えば、物理的に結合される、電気的に結合される、通信可能に結合されるなどである)ユーザインタフェース110を含むことができる。例えば、ユーザインタフェース110は、欠陥誘導配置コントローラ104に結合された別個のデバイスであってもよい。別の例として、ユーザインタフェース110及び欠陥誘導配置コントローラ104は、共通又は共有ハウジング内に配置することができる。しかしながら、本明細書では、欠陥誘導配置コントローラ104は、ユーザインタフェース110を含む、必要とする、またはそれに結合されなくてもよいことに留意されたい。
【0030】
いくつかの実施形態では、システム100は、スクリーニングサブシステム102に結合された(例えば、物理的に結合される、電気的に結合される、通信可能に結合されるなどである)半導体製造特徴付けサブシステム112(または本開示の目的のための製造特徴付けサブシステム112)を含む。半導体製造特徴付けサブシステム112は、スクリーニングサブシステム102によって受信され得る半導体データ(半導体ダイデータ)114を送信し得る。例えば、半導体データ114は、半導体製造特徴付けサブシステム112とスクリーニングサブシステム102との間で直接伝送されてもよい。別の例として、半導体データ114は、1つ以上の補助コントローラまたはサーバを介して、半導体製造特徴付けサブシステム112とスクリーニングサブシステム102との間で伝送されてもよい。したがって、本開示全体にわたって説明されるようなシステム、サブシステム、またはコントローラもしくはサーバの例は、単に例示目的で提供され、限定として解釈されるべきではない。
【0031】
半導体データ114は、半導体製造特徴付けサブシステム112およびスクリーニングサブシステム102によって共有される標準化されたデータフォーマットとして、スクリーニングサブシステム102にアップロードされ得る。例えば、標準化されたデータフォーマットは、Android(登録商標)、Apple iOS、Microsoft Windows(登録商標)、Apple macOS(登録商標)、Linux(登録商標)、ChromeOS、Unix(登録商標)、Ubuntuなどを含むがこれらに限定されない異なるオペレーティングシステムと共に使用するためにフォーマットされ得る。しかしながら、本明細書では、製作環境は、第1のタイプのファイルフォーマットを使用し得るが、I-PAT環境は、異なるタイプのファイルフォーマットを使用し得ることに留意されたい。
【0032】
したがって、半導体データ114は、変換を必要とする非標準化製造データフォーマットであり得る。例えば、半導体製造特徴付けサブシステム112は、非標準化された製造データフォーマットで半導体データ114をスクリーニングサブシステム102に送信することができ、スクリーニングサブシステム102は、受信後に半導体データ114を標準化された試験データフォーマットに変換することができる。別の例として、半導体製造特徴付けサブシステム112は、スクリーニングサブシステム102に送信する前に、半導体データ114を標準化された試験データフォーマットに変換することができる。さらに、半導体データ114は、製造環境および/または試験環境に固有の独自仕様のデータフォーマットとしてスクリーニングサブシステム102にアップロードすることができる。さらに、半導体データ114は、暗号化されたデータ(例えば、デーモンを介して)、ウェブもしくはクラウドインタフェース、または半導体データ114が同期されたままであることを確実にするためのダイトレーサビリティを使用する他のセキュアな接続を使用して共有され得る。
【0033】
スクリーニングサブシステム102は、半導体データ114を受信し、半導体データ114に対して1つまたは複数のスクリーニングプロセス200を実行することができる。半導体データ114は、複数の半導体ウエハ202の半導体ウエハ202に関する情報を含むことができ、複数の半導体ウエハ202の各半導体ウエハ202は、いくつかの製造プロセスによって実行されるいくつか(例えば、数万回)のステップに従って製造される複数(例えば、1、2、...である。N数)の層を含む。ここで、複数の層の各層は複数の半導体ダイ204を含み、複数の半導体ダイ204の各半導体ダイ204は複数のブロックを含む。これに関して、半導体データ114は、ウエハレベルのデータ、層レベルのデータ、ダイレベルのデータ、および/またはブロックレベルのデータを含み得る。本開示の目的のために、「半導体データ「は、「半導体ダイデータ」を含むものとして理解されるべきであり、「半導体データ」および「半導体ダイデータ」は等価であると見なされ得る。ただし、「半導体データ」は、「半導体ダイデータ」のみを含むことを意図するものではない。
【0034】
1つ以上のスクリーニングプロセス200は、複数の半導体ダイ204を特徴付けることができる。例えば、複数の半導体ダイ204の各半導体ダイ204は、低検出率または「低リスク:低欠陥率」(または「良」)半導体ダイ206、中程度の中検出率または「中リスク:中欠陥率」半導体ダイ208、または高検出率または「高リスク:高欠陥率」半導体ダイ210のいずれかとして特徴付けられ得る。
【0035】
複数の半導体ダイ204の特徴付けは、特定の半導体ウエハ202上の複数の半導体ダイ204のすべて(例えば、100%)またはサブセットに対して行われ得ることに本明細書において留意されたい。加えて、複数の半導体ダイ204の特徴付けは、特定の半導体ウエハ202上の複数の半導体層の全て(例えば、100%)またはサブセットに対して生じ得ることに本明細書において留意されたい。例えば、複数の半導体層のサブセットは、それだけに限らないが、完全にクリティカルであるおよび/またはクリティカルな側面を含むと決定された1つまたは複数の層を含むことができる。さらに、複数の半導体ダイ204の特徴付けは、複数の半導体ウエハ202のすべて(例えば、100%)またはサブセットに対して行われ得ることが本明細書において留意される。
【0036】
スクリーニングサブシステム102がI-PATサブシステム102であり、I-PATスコアが100%のウエハおよび100%のダイに対して潜在的に利用可能である場合、各ダイの相対的な健全性または品質に関する有意な情報が使用可能であり、バーンインおよび/またはSLTを調整するために試験エンジニアによって採用され得る。I-PATデータの追加により、バーンインおよび/またはSLTの調整は、低レイテンシ(低い潜在率)でテストコンテンツを動的にカスタマイズして、エスケープを低減すると同時に、テストの総コストを低減することができる。加えて、I-PATデータの追加により、バーンインおよび/またはSLTの調整は、各半導体ダイについて異なり得、潜在的に、試験される各半導体デバイスについて調整された試験時間、異なる試験内容、または異なる試験基準をもたらす。I-PAT法の例示的な使用は米国特許10,761,128 (2020年9月1日)を含み、これは以前にその全体が本明細書に組み込まれる。
【0037】
いくつかの実施形態では、スクリーニングサブシステム102は、重み付き集計スコア116(またはI-PATスコア116であり、スクリーニングサブシステム102はI-PATサブシステム102である)を欠陥誘導配置コントローラ104に出力する。重み付き集計スコア116は、スクリーニングされる各層にわたって合計される各半導体ダイ204内に存在する欠陥の量およびリスクレベルを表し得、したがって、重み付き集計スコア116は、ダイレベルスコアである。重み付き集計スコア116は、半導体ダイ204内のx、y位置に関する情報を含む、欠陥が発生した層を含み得る。重み付き集計スコア116は、欠陥のタイプ(例えば、ショート、オープン等である)、欠陥のサイズ、クラスタ内への包含、またはウエハ202上の位置(例えば、x、y位置)を記述することができる。
【0038】
重み付き集計スコア116は、欠陥誘導配置コントローラ104に出力される前に、1つ以上の事前設定された外れ値閾値またはカスタムユーザ定義外れ値閾値でビニングされてもよい。しかしながら、本明細書では、重み付き集計スコア116は、半導体ダイデータ114のものと類似する編成形式で欠陥誘導配置コントローラ104に出力され得ることに留意されたい。
【0039】
重み付き集計スコア116は、欠陥誘導配置コントローラ104に直接的に、または1つもしくは複数の補助サーバもしくはコントローラを介して間接的に出力され得る。したがって、本開示全体にわたって説明されるようなシステム、サブシステム、またはコントローラもしくはサーバの例は、単に例示目的で提供され、限定として解釈されるべきではない。
【0040】
重み付き集計スコア116は、スクリーニングサブシステム102および欠陥誘導配置コントローラ104によって共有される標準化されたデータフォーマットとして、欠陥誘導配置コントローラ104にアップロードされ得る。例えば、標準化されたデータフォーマットは、Android(登録商標)、Apple iOS、Microsoft Windows(登録商標)、Apple macOS(登録商標)、Linux(登録商標)、ChromeOS、Unix(登録商標)、Ubuntuなどを含むがこれらに限定されない異なるオペレーティングシステムと共に使用するためにフォーマットされ得る。しかしながら、本明細書では、製造環境および/またはスクリーニングもしくはI-PAT環境は、第1のタイプのファイルフォーマット(例えば、欠陥データフォーマットおよびKLARFファイルフォーマット)を使用し得るが、製造後試験環境は、異なるタイプのファイルフォーマット(例えば、STDFファイルフォーマット、BITdbファイルフォーマットなど)を使用し得ることに留意されたい。
【0041】
したがって、重み付き集計スコア116は、変換を必要とする非標準化製作データフォーマットであり得る。例えば、スクリーニングサブシステム102は、重み付き集計スコア116を非標準化製造データフォーマットで欠陥誘導配置コントローラ104に送信することができ、欠陥誘導配置コントローラ104は、重み付き集計スコア116を受信後に標準化試験データフォーマットに変換することができる。別の例として、スクリーニングサブシステム102は、欠陥誘導配置コントローラ104に送信する前に、重み付き集計スコア116を標準化された試験データフォーマットに変換することができる。加えて、重み付き集計スコア116は、製造環境及び/又は試験環境に固有の独自のデータフォーマットとして欠陥誘導配置コントローラ104にアップロードすることができる。さらに、重み付き集計スコア116は、暗号化されたデータ(例えば、デーモンを介して)、ウェブまたはクラウドインタフェース、あるいはダイトレーサビリティを使用する他のセキュア接続を使用して共有され、各半導体ダイ204の重み付き集計スコア116が同期されたままであることを確実にしてもよい。
【0042】
スクリーニングサブシステム102、欠陥誘導配置コントローラ104、および/または半導体製造特徴付けサブシステム112に関する「標準化データフォーマット」および/または「非標準化データフォーマット」で動作することの区別は、単に例示目的で提供され、限定として解釈されるべきではないことに、本明細書では留意されたい。
【0043】
いくつかの実施形態では、欠陥誘導配置コントローラ104は、重み付き集計スコア116から1つ以上の欠陥誘導配置118を生成する。例えば、1つ以上の欠陥誘導配置118は、バーンインおよび/もしくはSLTをスキップする、バーンインおよび/もしくはSLTを受ける、ならびに/または選別もしくはインクアウトされる試料または試料の集団を決定し得る。別の例として、1つまたは複数の欠陥誘導配置118は、バーンインおよび/またはSLTを受ける試料または試料の集団に対するバーンインおよび/またはSLTの基準、持続時間、および/または限界を決定することができる。
【0044】
重み付き集計スコア116(および/または重み付き集計スコア116の寄与要素および/またはそれに対する寄与要素)に対する基準に対するユーザ定義ルールまたは事前設定されたルールのセットを使用して、欠陥誘導配置コントローラ104は、各半導体ダイ204に対する重み付き集計スコア116に対する動的(ダイナミック)ルールベースの意思決定プロセスを使用し得る。例えば、動的ルールベースの意思決定プロセスを使用して、存在する欠陥の量、タイプ、位置、または層に応じて、各被試験デバイス上で実行される試験の内容、持続時間、および/または基準に関する意思決定を行うことができる。たとえば、動的ルールベースの意思決定プロセスは、半導体ダイがバーンインおよび/またはSLTを受けるべきかどうかに関する決定を行うために、重み付き集計スコア116(および/または重み付き集計スコア116の寄与要素および/またはそれに対する寄与要素)を使用し得る。
【0045】
ユーザ定義ルールは、問題を示すI-PAT情報と結合された障害の数、1つ以上の障害の重症度の程度等の何らかの組み合わせを含むが、それらに限定されない。本明細書において、ルールは、専門家、人工知能(Al)などによって定義され得ることに留意されたい。例えば、規則は、決定論的および/または統計的閾値化方法またはプロセス、空間シグネチャ分析方法またはプロセス、高度深層学習または機械学習方法またはプロセス、または同等物を通して決定されてもよい。概して、機械学習技法は、教師あり学習、教師なし学習、または線形回帰、ニューラルネットワークもしくは深層ニューラルネットワーク、ヒューリスティックベースのモデルなどであるがこれらに限定されない他の学習ベースのプロセスを含むがこれらに限定されない、当技術分野で知られている任意の技法であり得る。
【0046】
意思決定の「動的」性質は、ユーザ定義ルールの受信およびその後の意思決定プロセスの調整、重み付き集計スコア116が受信される際の意思決定プロセスの連続動作及び/又は1つ以上の欠陥誘導配置118を生成するための定義された規則の適用に基づく欠陥誘導配置118の絶え間ない変更のうちの1つまたは複数に起因し得ることに、本明細書では留意されたい。
【0047】
欠陥誘導配置コントローラ104は、各半導体ダイ204のみの重み付き集計スコア116に対して動的ルールベースの意思決定プロセスを使用することができ、または動的ルールベースの意思決定プロセスを他のプロセスおよび/または寄与要素、例えば他の利用可能なテスト挿入または製造データと組み合わせて、ユーザ定義ルールに従って適切な半導体ダイビニングに影響を及ぼすことができる。
【0048】
例えば、意思決定プロセスは、ウエハロットが完全に製造された後にウエハソート中に電気的ソートプロセスを実行するように構成された電気的試験サブシステム120からダイレベル電気的ソートデータ212を受け取ることができる。例えば、ダイレベル電気的ソートデータ212は、ファブリケーション・マニファクチャリングプロセス(例えば、電気ウエハソート(EWS)プロセスなど)の終わりに半導体デバイスの機能性を電気的に評価するプロセス中またはその後に電気的試験サブシステム120から受信されるウエハプローブデータまたは他の電気的試験データを含むことができるが、これに限定されない。
【0049】
別の例として、意思決定プロセスは、ウエハロットの個片化(単一化:シンギュレーション)およびパッケージングの後に最終試験プロセスを実行するように構成された最終試験サブシステム122からダイレベル最終試験データ214を受け取ることができる。例えば、ダイレベル最終試験データ214は、ファブリケーション・マニファクチャリングプロセスの終わりに半導体デバイス機能性を評価するプロセス中またはその後に最終試験サブシステム122から受信され得る。
【0050】
別の例として、意思決定プロセスは、統計的予測プロセスを実行するように構成された統計的予測モデル124から統計的予測フィードバック216を受信することができる。例えば、統計的予測フィードバック216は、データセットもしくはテーブル、グラフ、モデル、または他の形態の物理的もしくはグラフィカル表示の形態であり得る。
【0051】
本明細書では、動的ルールベースの意思決定、電気的試験サブシステム120および対応する電気的ソートプロセス、最終試験サブシステム122および対応する最終試験プロセス、ならびに/または統計的予測モデル124および対応する統計的予測プロセスを組み合わせることができることに留意されたい。たとえば、組み合わせは、1つまたは複数の欠陥誘導配置118を生成するときに考慮に入れられるべきユーザ定義の優先順位(たとえば、重み係数)に基づき得る。
【0052】
1つ又は複数の欠陥誘導配置118は、以下の非限定的な例のうちの1つ又は複数を含むことができる。例えば、1つまたは複数の欠陥誘導配置118は、低検出率または「低リスク:低欠陥率」(または「良好な」)半導体ダイ206と中程度の中検出率(中欠陥率)または「リスクがある」半導体ダイ208との間の第1の閾値に基づいて作られ得る。低検出率または「低リスク」(または「良」)半導体ダイ206が第1の閾値を上回り、中欠陥率または「リスクにある」半導体ダイ208が第1の閾値を下回る場合。別の例として、1つまたは複数の欠陥誘導配置118は、中程度の欠陥性(欠陥率)または「危険性がある」半導体ダイ208と高欠陥性(欠陥率)または「高リスク」半導体ダイ210との間の第2の閾値に基づいて作製され得る。中程度の欠陥または「リスクがある」半導体ダイ208が第2の閾値を上回り、高欠陥率または「高リスク」半導体ダイ210が第2の閾値を下回る場合。
【0053】
1つの非限定的な例では、1つ又は複数の欠陥誘導配置118は、バーンイン及び/又はSLTを実行しない(例えば、スキップする)配置218を含むことができる。配置218は、低欠陥性(欠陥率)または「低リスク」(または「良」)半導体ダイ206のために選択され得る。例えば、低い重み付き集計スコア116(例えば、単独で、またはデータ212、214、216に加えて、)に基づいて、低い欠陥度または「低リスク」(または「良」)半導体ダイ206であると決定された半導体ダイ204は、バーンインおよび/またはSLTを実行しない(例えば、スキップする)ように指示され得る。本明細書では、配置218は、低欠陥性または「低リスク」(または「良」)半導体ダイ206の中への追加の試験挿入を回避する最も高い機会を提供し得ることに留意されたい。
【0054】
別の非限定的な例では、1つ又は複数の欠陥誘導配置118は、バーンインを実行する及び/又はSLTを実行する配置220を含むことができる。配置220は、中程度の検出性または「リスクがある」半導体ダイ208のために選択され得る。例えば、重み付き集計スコア116(例えば、単独で、または追加のデータ212、214、216に加えて、)に基づいて中程度の検出性または「リスクがある」と決定された半導体ダイ204は、最終的な配置または解放の前に、ユーザ定義の規則に従ってバーンインおよび/またはSLTに向けられ得る。例えば、欠陥属性(例えば、欠陥サイズ、欠陥層、欠陥位置、欠陥タイプ、又は本開示を通して記載される他の欠陥属性)を使用して、バーンインおよび/またはSLTのいずれかの持続時間および内容を適応的に成形して、中程度の欠陥または「リスクにある」半導体ダイ208内に存在する潜在的なLRDをより効果的に活性化することができる。本明細書では、配置220は、バーンインおよび/またはSLTを実行することを決定し、中程度の欠陥性「リスクあり」半導体ダイ208にストレスを与えて潜在的なLRDを活性化することによって、中程度の欠陥性「リスクあり」半導体ダイ208の検証を可能にし得ることに留意されたい。
【0055】
本開示の実施形態は、配置218がバーンインおよび/またはSLTをスキップすることを例示しているが、配置220は、バーンインおよび/またはSLTを実行することを対象とし得る。本明細書では、低欠陥性または「低リスク」(または「良好な」)半導体ダイ206のために作製される配置218と、中程度の欠陥性「リスクあり」半導体ダイ208のために作製される配置220とは、本開示全体にわたって説明されるように、欠陥誘導配置コントローラ104によって考慮される、別個の異なる要因を伴って、別個かつ独立していることに留意されたい。
【0056】
別の非限定的な例では、1つまたは複数の欠陥誘導配置118は、カルまたは「インクアウト」するための配置222を含むことができる。配置222は、高欠陥性または「高リスク」半導体ダイ210のために選択され得る。例えば、重み付き集計スコア116(例えば、単独で、または追加のデータ212、214、216に加えて、)に基づいて、高欠陥性または「高リスク」半導体ダイ210であると決定された半導体ダイ204は、バーンインまたはSLTのいずれかを行うことなく、選別または「インクアウト:インクjで印をつけて除外する」されてもよい。本明細書では、配置222は、高欠陥性または「高リスク」半導体ダイ210が除去される(例えば、選別される、またはインクアウトされる)ときに、サプライチェーンに入るエスケープの低減をもたらし得ることに留意されたい。さらに、本明細書では、配置222は、外れ値を追加の(および/または不要な)バーンインおよび/またはSLTにかけないことによってコストの低減をもたらし得ることに留意されたい。
【0057】
本明細書において、上記の非限定的な例は、欠陥誘導配置118のタイプを単に例示する目的で提供されていることに留意されたい。
【0058】
スクリーニングサブシステム102および欠陥誘導配置コントローラ104は、システム100の別個の構成要素として示されているが、本明細書では、スクリーニングサブシステム102および欠陥誘導配置コントローラ104は、ともに統合されてもよいことに留意されたい。例えば、スクリーニングサブシステム102は、欠陥誘導配置コントローラ104が半導体製造特徴付けサブシステム112から半導体ダイデータ114を受信するように、欠陥誘導配置コントローラ104(例えば、欠陥誘導配置コントローラ104上で動作するようにコード化されたプロセスである)に統合されてもよい。別の例として、欠陥誘導配置コントローラ104は、スクリーニングサブシステム102が1つ以上の欠陥誘導配置118を生成し得るように、スクリーニングサブシステム102(例えば、スクリーニングサブシステム102上で動作するようにコード化されたプロセスである)に統合され得る。
【0059】
図3は、本開示の1つまたは複数の実施形態による、半導体欠陥誘導バーンインおよびシステムレベルテスト(SLT)のための方法またはプロセス300を示す。本明細書では、方法またはプロセス300のステップは、図1および図2に示すシステム100によってすべてまたは部分的に実装され得ることに留意されたい。しかしながら、方法またはプロセス300は、追加のまたは代替のシステムレベルの実施形態が方法またはプロセス300のステップのすべてまたは一部を実行し得るという点で、図1および図2に示されるシステム100に限定されないことがさらに認識される。
【0060】
ステップ302において、半導体ダイデータが半導体製造特徴付けサブシステムから受信される。いくつかの実施形態では、半導体ダイデータ114は、半導体製造特徴付けサブシステム112からスクリーニングサブシステム102によって受信される。
【0061】
ステップ304において、スクリーニングサブシステムを用いて半導体ダイデータから半導体ダイについて重み付けされた集計スコアが生成される。いくつかの実施形態では、スクリーニングサブシステム102は、重み付き集計スコア116を集計し、半導体ダイ204を分離するか、またはビニングする。
【0062】
ステップ306において、定義されたルールが、ダイナミック(動的)意思決定プロセス中に少なくとも重み付けされた集計スコアに適用される。いくつかの実施形態では、欠陥誘導配置コントローラ104は、重み付き集計スコア116(および/または重み付き集計スコア116の寄与要素および/またはそれに対する寄与要素)に対する基準に対するユーザ定義ルールまたは事前設定されたルールのセットに基づいて、各半導体ダイ204に対する重み付き集計スコア116に対して動的ルールベースの意思決定プロセスを使用し得る。例えば、重み付き集計スコア116は単独で使用されてもよい。別の例として、重み付き集計スコア116は、ダイレベル電気的ソートデータ212、ダイレベル最終試験データ214、統計的予測フィードバック216などを含むがこれらに限定されない他の利用可能な試験挿入または製造データと組み合わせて使用され得る。定義された規則は、ユーザ定義され、欠陥誘導配置コントローラ104によって(例えば、ユーザインタフェース110を介して)受信されてもよい。加えて、または代替として、定義された規則は、欠陥誘導配置コントローラ104内に事前設定されてもよい。さらに加えて、または代替として、定義された規則は、半導体ダイ204上の対応する重み付き集計スコア116および/または観察された欠陥に基づいて、半導体ダイ204を分離してもよい。
【0063】
本明細書では、スクリーニングサブシステム102は、半導体ダイデータ114の重み付き集計スコア116へのビニング中に、半導体ダイ204を、低検出率または「低リスク」(または「良」)半導体ダイ206、中程度の中検出率「中リスク(リスクあり)」半導体ダイ208、または高検出率半導体ダイ210として分離し得ることに留意されたい。加えて、本明細書では、欠陥誘導配置コントローラ104は、重み付き集計スコア116を受信した後に、半導体ダイ204を、低検出率または「低リスク」(または「良」)半導体ダイ206、中程度の中検出率「中リスク」半導体ダイ208、または高欠陥率(高検出率)の「高リスク」半導体ダイ210として分離し得ることに留意されたい。
【0064】
ステップ308では、欠陥誘導配置が、動的意思決定プロセスに基づいて、半導体ダイのうちの少なくともいくつかのために生成される。いくつかの実施形態では、欠陥誘導配置は、複数の半導体ダイ204の各半導体ダイ204を、低検出率または「低リスク:低欠陥率」(または「良」)半導体ダイ206、中程度の検出率または「中リスク:中欠陥率」半導体ダイ208、または高欠陥率または「高リスク」半導体ダイ210のいずれかとして特徴付ける。特徴付けは、半導体ダイ204についての重み付き集計スコア116を、適切なウエハレベルデータ、ダイレベル電気的ソートデータ212、および/またはダイレベル最終試験データ214とマージまたは組み合わせることを含み得る。
【0065】
1つの非限定的な例では、低欠陥の「良」半導体ダイ206は、配置218に続いてバーンインおよび/またはSLTを安全に実行しない(たとえばスキップする)ことができる半導体ダイ母集団のビンを作成するためのデータのマージまたは合成を介して識別され得る。本明細書では、この識別は、信頼性障害のリスクを最小限に抑えながら、時間および費用を節約し得ることに留意されたい。加えて、本明細書では、この識別は、取り扱いからの歩留まり損失、およびそうでなければ満足のいくであろうバーンイン中に損傷した「ウォーキング創傷」ダイの生成を低減し得ることに留意されたい。
【0066】
別の非限定的実施例では、高リスクを伴う中程度の欠陥性または「中リスク」半導体ダイ208は、配置220に従うユーザ定義基準に基づいて、バーンインおよび/またはSLTに向けられるであろうビンを作成するように、データのマージまたは組み合わせを介して、欠陥性レベルにより識別されてもよい。中程度の欠陥性または「危険性がある」半導体ダイ208を識別する際に、欠陥の層、タイプ、および場所が、識別され、バーンインおよび/またはSLTの持続時間および内容を成形し、その潜在的故障源を最良に「活性化」することが知られているパラメータを選択してもよい。SLTに失敗するデバイスの場合、関連する欠陥性データは、潜在的な根本原因のより狭いフィールドを提供し、これは、既知の開ループ方法を上回る改善である。
【0067】
別の非限定的実施例では、高欠陥率または「高リスク」半導体ダイ210、またはより広い母集団とは有意に異なる加重総欠陥性スコアを伴う外れ値ダイは、バーンインまたはSLTのいずれかを行うことなく、配置222に続いて選別(まびき)または「インクアウト」されるように指示されるであろうビンを作成するように、データのマージまたは組み合わせを介して識別されてもよい。本明細書では、高欠陥性または「高リスク」半導体ダイ210の選別または「インクアウト」は、低信頼性半導体ダイのサプライチェーンへの漏出も低減しながら、追加の不要なステップを回避することによって、試験コストを低減し得ることに留意されたい。
【0068】
ステップ310において、調整は、欠陥誘導配置に従って実行される欠陥誘導テストからの出力に基づいて決定される。いくつかの実施形態では、調整は、製造プロセスの完全性に応じて、フィードフォワードループ(例えば、現在の半導体デバイスを補正するため)またはフィードバックループ(例えば、将来の半導体デバイスを調整するため)のいずれかを介して、製造プロセスおよび/または特徴付けプロセスを調整するために半導体製造特徴付けサブシステム112に送信される。例えば、不完全な製造プロセスは、フィードフォワードループまたはフィードバックループのいずれかを介して修正可能であり得るが、欠陥誘導配置コントローラ104は、不完全な製造プロセスのためのバーンインおよび/またはSLTの使用に関する1つまたは複数の欠陥誘導配置118を生成するときに、ダイレベル電気的ソートデータ212および/またはダイレベル最終試験データ214を考慮に入れてもしなくてもよい。別の例として、完全な製造プロセスは、フィードバックループを介して修正可能であり得、欠陥誘導配置コントローラ104は、完全な製造プロセスのためのバーンインおよび/またはSLTの使用に関する1つまたは複数の欠陥誘導配置118を生成するときに、ダイレベル電気的ソートデータ212および/またはダイレベル最終試験データ214を考慮に入れ得る。これに関して、製造プロセスおよび/または特徴付けプロセスを改善することができ、所望の品質レベル(例えば、PPB故障率)を維持しながら、製造業者のコスト(例えば、時間、金銭などにおける)の低減につながる。
【0069】
本開示の実施形態は、欠陥誘導配置コントローラ104によって実行される方法又はプロセス300のステップを示しているが、本明細書において、方法又はプロセス300のステップのいくつか又は全ては、欠陥誘導配置コントローラ104に通信可能に結合されたサーバ又はコントローラによって実行されてもよいことに留意されたい。たとえば、サーバまたはコントローラは、プロセッサおよびメモリと、本開示全体にわたって説明されるような他の通信可能に結合された構成要素とを含み得る。
【0070】
図4Aおよび図4Bは、本開示の1つまたは複数の実施形態による、半導体デバイスを製造、特徴付け、および/または試験するためのシステム400のブロック図を示す。本明細書では、システム400は、本開示全体にわたって説明されるように、半導体デバイスおよび/または半導体デバイス上の構成要素(例えば、半導体ダイ)を製作および/または分析するための処理ステップを行うように構成され得ることに留意されたい。さらに、本明細書では、システム400は、本開示全体にわたって説明されるように、システム100のすべてまたは一部を含み得ることに留意されたい。
【0071】
いくつかの実施形態では、システム400は、半導体製造特徴付けサブシステム112、電気的試験サブシステム120、最終試験サブシステム122、および/または統計的予測モデル124を生成するように構成された構成要素を含む。本明細書において、半導体製造特徴付けサブシステム112、電気的試験サブシステム120、最終試験サブシステム122、および/または統計的予測モデル124を生成するように構成された構成要素は、スタンドアロンであってもよく、または少なくとも部分的に一緒に組み合わされるかまたは統合されてもよいことに留意されたい。加えて、本明細書では、半導体製造特徴付けサブシステム112、電気的試験サブシステム120、最終試験サブシステム122、および/または統計的予測モデル124を生成するように構成された構成要素は、独立型であってもよく、または本開示全体にわたって説明されるように、システム400の他の構成要素と少なくとも部分的に組み合わされるか、もしくは統合されてもよいことに留意されたい。
【0072】
いくつかの実施形態では、半導体製造特徴付けサブシステム112は、半導体ダイデータ114(例えば、特徴付けデータ114)内の(またはそれとしての)特徴付け測定値を出力するように構成される、1つ以上の特徴付けツールを含む。例えば、特徴付け測定は、プロセス制御検査(例えば、サンプリングベースの検査)、キー半導体デバイス層でのスクリーニング検査などを含むことができるが、これらに限定されない。本開示の目的のために、「特徴付け測定」は、インライン欠陥検査および/またはインライン計量測定を指し得る。
【0073】
1つの非限定的な例では、半導体製造特徴付けサブシステム112は、試料404(例えば、半導体ウエハ202)の1つまたは複数の層内の欠陥を検出するための少なくとも1つの検査ツール402(例えば、インライン試料分析ツール)を含むことができる。半導体製造特徴付けサブシステム112は、概して、任意の数またはタイプの検査ツール402を含み得る。例えば、検査ツール402は、限定はしないが、レーザ源、ランプ源、X線源、または広帯域プラズマ源などの任意の源からの光による試料404のインタロゲーションに基づいて欠陥を検出するように構成された光学検査ツールを含むことができる。別の例として、検査ツール402は、限定はしないが、電子ビーム、イオンビーム、または中性粒子ビームなどの1つまたは複数の粒子ビームによる試料404のインタロゲーションに基づいて欠陥を検出するように構成された粒子ビーム検査ツールを含むことができる。例えば、検査ツール402は、透過型電子顕微鏡(TEM)または走査型電子顕微鏡(SEM)を含み得る。本開示の目的のために、本明細書において、少なくとも1つの検査ツール402は、単一の検査ツール402であってもよく、又は検査ツール402のグループを表してもよいことに留意されたい。
【0074】
本明細書では、試料404は、複数の半導体ウエハのうちの半導体ウエハであってもよく、複数の半導体ウエハの各半導体ウエハは、複数の半導体製造プロセスによって実行されるいくつか(例えば、数万回)のステップに従って製造される複数の(例えば、1、2、...である。N数)の層を含み、複数の層の各層は、複数の半導体ダイを含むことに留意されたい。複数の半導体ダイの各半導体ダイが複数のブロックを含む場合、加えて、試料404は、進歩したダイパッケージまたは3Dダイパッケージの内側の基板上にベアダイの2.5D横方向組み合わせで配置された複数の半導体ダイから形成された半導体ダイパッケージであり得ることに留意されたい。
【0075】
本開示の目的のために、用語「欠陥」は、インライン検査ツール、計量測定外れ値、または異常であるとみなされる半導体デバイスの他の物理的特性によって見出される物理的欠陥を指し得る。欠陥は、物理的、機械的、化学的、または光学的特性を含むがこれらに限定されない設計特性からの、製造された層または層内の製造されたパターンの任意の逸脱であるとみなすことができる。加えて、欠陥は、製造された半導体ダイパッケージ内の構成要素の整合または接合における任意の偏差であると見なされ得る。さらに、欠陥は、半導体ダイまたはその上の特徴に対して任意のサイズを有し得る。このようにして、欠陥は、半導体ダイ(例えば、1つ以上のパターン化されたフィーチャ(特徴構成)のスケールである)より小さくてもよく、または半導体ダイ(例えば、ウエハスケールのスクラッチまたはパターンの一部として)より大きくてもよい。例えば、欠陥は、パターニング前またはパターニング後の試料層の厚さまたは組成の偏差を含み得る。別の例として、欠陥は、パターン化されたフィーチャのサイズ、形状、向き、または位置の偏差を含み得る。別の例として、欠陥は、隣接する構造間のブリッジ(またはその欠如)、ピット、または穴等であるが、それらに限定されない、リソグラフィおよび/またはエッチングステップと関連付けられる欠陥を含み得る。別の例として、欠陥は、限定はしないが、スクラッチまたはチップなどの試料404の損傷部分を含み得る。例えば、欠陥の重大度(例えば、スクラッチの長さ、ピットの深さ、欠陥の測定された大きさまたは極性などである)が重要であり、考慮され得る。別の例として、欠陥は、試料404に導入された異物を含み得る。別の例として、欠陥は、試料404上の位置ずれおよび/または誤接合パッケージ構成要素であり得る。したがって、本開示における欠陥の例は、単に例示を目的として提供され、限定として解釈されるべきではないことを理解されたい。
【0076】
別の非限定的な例では、半導体製造特徴付けサブシステム112は、試料404またはその1つ以上の層の1つ以上の特性を測定するための少なくとも1つの計量ツール406(例えば、インライン試料分析ツール)を含むことができる。例えば、計量ツール406は、層厚、層組成、限界寸法(CD)、オーバーレイ、またはリソグラフィ処理パラメータ(例えば、リソグラフィステップ中の照明の強度または線量)などであるがこれらに限定されない特性を特徴付けることができる。この点に関して、計量ツール406は、試料404、試料404の1つまたは複数の層、または試料404の1つまたは複数の半導体ダイの製造に関する情報を提供することができ、この情報は、結果として得られる製造デバイスの信頼性の問題につながり得る製造欠陥の確率に関連し得る。本開示の目的のために、少なくとも1つの計量ツール406は、単一の計量ツール406であってもよく、又は計量ツール406のグループを表してもよいことに本明細書で留意されたい。
【0077】
いくつかの実施形態では、半導体製造特徴付けサブシステム112は、少なくとも1つの半導体製造ツールまたはプロセスツール408を含む。本明細書では、試料404は、試料404の製作中に、1つまたは複数の検査ツール402と、1つまたは複数の計量ツール406と、1つまたは複数のプロセスツール408との間で移動させることができることに留意されたい。例えば、プロセスツール408は、限定はしないが、エッチャー、スキャナ、ステッパ、クリーナなどを含む、当技術分野で知られている任意のツールを含むことができる。例えば、製造プロセスは、試料の表面(例えば、半導体ウエハ等である)にわたって分布する複数のダイを製造することを含むことができ、各ダイは、デバイス構成要素を形成する材料の複数のパターン形成された層を含む。各パターン化層は、材料堆積、リソグラフィ、対象のパターンを生成するためのエッチング、および/または1つ以上の露光ステップ(例えば、スキャナ、ステッパ等によって実行される)を含む一連のステップを介して、プロセスツール408によって形成されてもよい。別の例として、プロセスツール408は、半導体ダイを2.5Dおよび/または3D半導体ダイパッケージにパッケージングおよび/または結合するように構成された当技術分野で知られている任意のツールを含むことができる。例えば、製造プロセスは、半導体ダイおよび/または半導体ダイ上の電気構成要素を整合させることを含んでもよいが、それらに限定されない。加えて、製造プロセスは、ハイブリッド接合(例えば、ダイツーダイ、ダイツーウエハ、ウエハツーウエハなどである)はんだ、接着剤、締結具、または同等物を介して、半導体ダイおよび/または半導体ダイ上の電気構成要素を接合することを含んでもよいが、それらに限定されない。本開示の目的のために、本明細書において、少なくとも1つのプロセスツール408は、単一のプロセスツール408であってもよく、またはプロセスツール408のグループを表してもよいことに留意されたい。本明細書において、「製造プロセス」および「製造プロセス」という用語は、本開示の目的のために、用語(例えば、「製造ライン」及び「製造ライン」、「製造業者「及び「製造業者」等である)のそれぞれの変形とともに等価と見なされ得ることに留意されたい。
【0078】
いくつかの実施形態では、システム400は、製造されたデバイスの1つ以上の部分の機能性を試験するための電気的試験サブシステム120および/または最終試験サブシステム122を含む。例えば、電気的試験サブシステム120および/または最終試験サブシステム122は、ダイレベル電気的ソートデータ212および/またはダイレベル最終試験データ214を生成するように構成され得る。本明細書では、試料404は、試料404の製造の完了後に半導体製造特徴付けサブシステム112から電気的試験サブシステム120および/または最終試験サブシステム122に移動され得ることに留意されたい。
【0079】
1つの非限定的な例では、電気的試験サブシステム120および/または最終試験サブシステム122は、ウエハレベルで予備プロービングを完了するために、任意の数またはタイプの電気的試験ツール410を含み得る。例えば、予備プロービングは、ウエハレベルで故障を強制することを試みるように設計されない。
【0080】
別の非限定的な例では、電気的試験サブシステム120および/または最終試験サブシステム122は、製造サイクルの任意の時点で製造されたデバイスの1つまたは複数の部分の特性を試験、検査、または他の方法で特徴付けるための任意の数またはタイプの応力試験ツール412を含むことができる。例えば、応力試験ツール412は、試料404を振動させ、試料404を加熱し(例えば、オーブンまたは他の熱源である)、試料404を冷却する(例えば、冷凍庫または他の冷熱源である)ように構成される、バーンイン前電気ウエハソートおよび最終試験(例えば、e試験)またはバーンイン後電気的試験を含んでもよいが、それらに限定されない。選択された湿度レベルで試料404を操作すること、不正確な電圧(例えば、電源)または別の異常な電気的条件などで試料404を操作すること。試料404は、別々にまたはいくつかの組み合わせで、上記の非限定的な試験に供され得ることに留意されたい。
【0081】
いくつかの実施形態では、欠陥は、半導体ダイおよび/または半導体ダイパッケージ内の対象の層に対して1つ以上のプロセスツール408によって実行される1つ以上の処理ステップ(例えば、リソグラフィ、エッチング、位置合わせ、接合など)の前または後に利用される、半導体製造特徴付けサブシステム112(例えば、検査ツール402、計量ツール406などである)、電気的試験サブシステム120、および/または最終試験サブシステム122(例えば、電気的試験ツール410および/または応力試験ツール412などを含む)の任意の組み合わせを使用して識別される。これに関して、製造プロセスの様々な段階における欠陥検出は、インライン欠陥検出と呼ばれ得る。
【0082】
いくつかの実施形態では、システム400はコントローラ414を含む。コントローラ414は、半導体製造特徴付けサブシステム112(例えば、検査ツール402、計量ツール406、および/またはプロセスツール408を含む)、電気的試験サブシステム120および/または最終試験サブシステム122(例えば、電気的試験ツール410及び/又は応力試験ツール412を含む)などを含むがこれらに限定されないシステム400の構成要素のいずれかと通信可能に結合され得る。本明細書では、図4Aに示される実施形態および図4Bに示される実施形態は、本開示の目的のために、同じシステム400の部分または異なるシステム400の部分と見なされ得ることに留意されたい。さらに、本明細書では、図4Aに示すシステム400内の構成要素および図4Bに示すシステム400内の構成要素は、直接通信することができるか、またはコントローラ414を介して通信することができることに留意されたい。
【0083】
コントローラ414は、メモリ418(例えば、記憶媒体、記憶装置等である)上に維持されるプログラム命令を実行するように構成された1つまたは複数のプロセッサ416を含むことができる。コントローラ414は、方法またはプロセス200および/または方法またはプロセス500(例えば、本開示を通して記載される通りである)の1つまたはすべてのステップを実行するように構成され得る。この点に関して、サブシステム112、120、および/または122は、コントローラ414に記憶されてもよく、かつ/またはそれによって実行されるように構成されてもよい。しかしながら、本明細書では、サブシステム112、120、および/または122は、コントローラ414から分離され、コントローラ414と通信するように構成されてもよいことに留意されたい(例えば、直接的に、またはコントローラ414に通信可能に結合されたサーバまたはコントローラを通してのいずれかで、サーバまたはコントローラは、プロセッサおよびメモリ、ならびに本開示全体を通して説明されるような他の通信可能に結合された構成要素を含んでもよい)。
【0084】
1つまたは複数のプロセッサ416は、当技術分野で知られている任意のプロセッサまたは処理要素を含み得る。本開示の目的のために、「プロセッサ」または「処理要素」という用語は、1つまたは複数の処理または論理要素(たとえば、1つまたは複数のグラフィックス処理ユニット(GPU)、マイクロ処理ユニット(MPU)、システムオンチップ(SoC)、1つまたは複数の特定用途向け集積回路(ASIC)デバイス、1つまたは複数のフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、または1つまたは複数のデジタル信号プロセッサ(DSP))を有する任意のデバイスを包含するように広く定義され得る。この意味で、1つまたは複数のプロセッサ416は、アルゴリズムおよび/または命令(たとえば、メモリに記憶されたプログラム命令)を実行するように構成された任意のデバイスを含み得る。一実施形態では、1つまたは複数のプロセッサ416は、デスクトップコンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、画像コンピュータ、並列プロセッサ、ネットワークコンピュータ、または本開示全体にわたって説明されるように、システム100および/または400の構成要素とともに動作または動作するように構成されるプログラムを実行するように構成された任意の他のコンピュータシステムとして具現化され得る。
【0085】
メモリ418は、関連する1つまたは複数のプロセッサ416それぞれによって実行可能なプログラム命令を記憶するのに適した、当技術分野で知られている任意の記憶媒体を含み得る。例えば、メモリ418は、非一時的なメモリ媒体を含み得る。別の例として、メモリ418は、限定はしないが、読取り専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、磁気または光メモリデバイス(たとえば、ディスク)、磁気テープ、ソリッドステートドライブなどを含み得る。さらに、メモリ418は、1つまたは複数のプロセッサ416とともに共通のコントローラハウジング内に収容され得ることに留意されたい。一実施形態では、メモリ418は、それぞれの1つまたは複数のプロセッサ416の物理的位置に対して遠隔に位置し得る。たとえば、それぞれの1つまたは複数のプロセッサ416は、ネットワーク(例えば、インターネット、イントラネットなど)を介してアクセス可能なリモートメモリ(たとえば、サーバ)にアクセスすることができる。
【0086】
別の実施形態では、システム400は、コントローラ414に結合された(例えば、物理的に結合される、電気的に結合される、通信可能に結合されるなどである)ユーザインタフェース420を含む。例えば、ユーザインタフェース420は、コントローラ414に結合された別個のデバイスであってもよい。別の例として、ユーザインタフェース420およびコントローラ414は、共通または共有のハウジング内に配置され得る。しかしながら、本明細書では、コントローラ414は、ユーザインタフェース420を含む、必要とする、またはそれに結合されなくてもよいことに留意されたい。
【0087】
ユーザインタフェース420は、限定はしないが、1つまたは複数のデスクトップ、ラップトップ、タブレットなどを含むことができる。ユーザインタフェース420は、システム100および/または400のデータをユーザに表示するために使用されるディスプレイを含んでもよい。ユーザインタフェース420のディスプレイは、当技術分野で知られている任意のディスプレイを含み得る。例えば、ディスプレイは、液晶ディスプレイ(LCD)、有機発光ダイオード(OLED)ベースのディスプレイ、またはCRTディスプレイを含んでもよいが、それらに限定されない。当業者は、ユーザインタフェース420と統合可能な任意のディスプレイデバイスが、本開示における実装に好適であることを認識するはずである。別の実施形態では、ユーザは、ユーザインタフェース420のユーザ入力デバイスを介してユーザに表示されるデータに応答して、選択および/または命令を入力してもよい。
【0088】
図5は、本開示の1つまたは複数の実施形態による、半導体デバイスを製造、特徴付け、および/または試験するための方法またはプロセス500を示す。本明細書では、方法またはプロセス500のステップは、図4Aおよび図4Bに示すシステム400によってすべてまたは部分的に実装され得ることに留意されたい。しかしながら、方法またはプロセス500は、追加のまたは代替のシステムレベルの実施形態が方法またはプロセス500のステップのすべてまたは一部を実行し得るという点で、図4Aおよび図4Bに示されるシステム400に限定されないことがさらに認識される。
【0089】
ステップ502において、半導体デバイスは、半導体製造特徴付けサブシステムを用いて製造される。いくつかの実施形態では、半導体ウエハ202は、複数の半導体製造プロセスを介して製造される。例えば、半導体製造特徴付けサブシステム112は、1、2、...を含む半導体デバイスを製造するように構成された1つまたは複数のプロセスツール408を含むことができるが、これに限定されない。上記N個の層は、いくつかの半導体製造プロセスによって実行される多くのステップ(例えば、数万回)に従って製造される。
【0090】
ステップ504において、半導体製造特徴付けサブシステムを用いて半導体ダイの特徴付け特徴づけ測定値が取得される。いくつかの実施形態では、特徴付け測定値は、半導体製造特徴付けサブシステム112によって取得される。例えば、特徴付け測定は、複数のプロセスツール408によって実行される複数の半導体製造プロセスによる1つ以上の半導体ウエハ202の製造中(例えば、ステップの前、ステップの間、および/またはステップの後である)に、複数の特徴付けツール(例えば、検査ツール402及び/又は計量ツール406である)によって実行されてもよい。
【0091】
ステップ506において、特徴付け測定値は、スクリーニングサブシステムに送信される。いくつかの実施形態では、特徴付け評価測定値は、特徴付けデータ114または半導体ダイデータ114としてスクリーニングサブシステム102に送信される。スクリーニングサブシステム102は、特徴付け測定値に基づいて重み付き集計スコア116を生成することができる。いくつかの実施形態では、欠陥誘導配置コントローラ104は、重み付き集計スコア116に基づいて、1つ以上の欠陥誘導配置118を生成する。
【0092】
本明細書では、1つまたは複数の半導体ウエハ202は、スクリーニングサブシステム102への特徴付け測定値の送信と連続して、同時に、または同時に、電気的試験サブシステム120および/または最終試験サブシステム122に移送され得ることに留意されたい。ここで、電気的試験サブシステム120は、ダイレベル電気的ソートデータ212を生成するように構成されてもよく、最終試験サブシステム122は、ダイレベル最終試験データ214を生成するようにそれぞれ構成されてもよい。
【0093】
ステップ508において、スクリーニングサブシステムからの重み付けされた総スコアに基づいて作成された半導体ダイの少なくともいくつかに対して実行される欠陥誘導テストからの出力に基づいて決定された調整のための制御信号が生成される。いくつかの実施形態では、1つまたは複数の制御信号は、1つまたは複数の半導体ウエハ202の製造、特徴付け、または試験のうちの少なくとも1つに向けられる。例えば、1つ以上の制御信号は、半導体製造特徴付けサブシステム112および/または半導体製造特徴付けサブシステム112によって採用される1つ以上の製造プロセスもしくは方法または1つ以上の特徴付けプロセスもしくは方法を調整してもよい。完全性または製造プロセスに応じて、フィードフォワードループ(例えば、現在の半導体デバイスを補正するため)またはフィードバックループ(例えば、将来の半導体デバイスを調整するため)のいずれかを介する。例えば、不完全な製造プロセスは、フィードフォワードループまたはフィードバックループのいずれかを介して修正可能であり得るが、欠陥誘導配置コントローラ104は、不完全な製造プロセスのためのバーンインおよび/またはSLTの使用に関する1つまたは複数の欠陥誘導配置118を生成するときに、ダイレベル電気的ソートデータ212および/またはダイレベル最終試験データ214を考慮に入れてもしなくてもよい。別の例として、完全な製造プロセスは、フィードバックループを介して修正可能であり得、欠陥誘導配置コントローラ104は、完全な製造プロセスのためのバーンインおよび/またはSLTの使用に関する1つまたは複数の欠陥誘導配置118を生成するときに、ダイレベル電気的ソートデータ212および/またはダイレベル最終試験データ214を考慮に入れ得る。
【0094】
本開示の実施形態は、コントローラ414によって実行される方法またはプロセス500のステップを示すが、本明細書では、方法またはプロセス500のステップのいくつかまたはすべては、コントローラ414に通信可能に結合されたサーバまたはコントローラによって実行され得ることに留意されたい。たとえば、サーバまたはコントローラは、プロセッサおよびメモリと、本開示全体にわたって説明されるような他の通信可能に結合された構成要素とを含み得る。
【0095】
本明細書では、方法またはプロセス300および500は、提供されるステップおよび/またはサブステップに限定されないことに留意されたい。方法またはプロセス300および500は、より多いまたはより少ないステップおよび/またはサブステップを含んでもよい。方法またはプロセス300および500は、ステップおよび/またはサブステップを同時に実行することができる。方法またはプロセス300および500は、提供された順序または提供された以外の順序を含む、ステップおよび/またはサブステップを連続的に実行することができる。したがって、上記の説明は、本開示の範囲に対する限定として解釈されるべきではなく、単なる例示として解釈されるべきである。
【0096】
これに関して、本開示のシステムおよび方法は、最も欠陥のある半導体ダイが余分な品質検証を受けることを確実にすることによって、エスケープを低減する。本開示のシステムおよび方法はまた、選択閾値を上回る半導体ダイ上でバーンインおよび/またはSLTを実行しない(例えば、スキップする)ことによって、試験のコストを低減する。本開示のシステムおよび方法はまた、選択閾値を下回る半導体ダイを選別し、不要な焼き付きおよび/またはSLTを排除することによって、試験の費用を低減させる。本開示のシステムおよび方法はまた、バーンインおよび/またはSLTの持続時間およびパラメータを整形して、存在する欠陥に対するその有効性を改善する。本開示のシステムおよび方法はまた、上流ファブから受信されたデータに基づいて、試験コスト削減および品質改善の矛盾するビジネス優先度を管理する。本開示のシステムおよび方法はまた、PPBおよび総コスト削減目標に対する継続的な改善を示すのに役立つ差別化能力として、フロントエンドファブをバックエンド試験と接続する。
【0097】
本開示のシステムおよび方法のユースケースの1つの非限定的な例では、ミッションおよび安全に重要な部品を提供する半導体製造業者における品質チームは、在庫に逃れる低信頼性デバイスの不満足なレベルを観察する。デバイスエンジニアおよびテストエンジニアは、テストのための設計を最大化しており、ATE構造テストカバレッジは、トランジスタの99%に近づいている。しかしながら、複雑な設計及びトランジスタ数の爆発は、依然として数万個のトランジスタを試験しないままにし、カバレッジギャップをもたらす。これらのカバレッジギャップは、検査不能なLRDおよび障害モデルの欠陥と組み合わされて、低信頼性ダイの脱出が許容できない速度(例えば、低い収率がこれらの効果を増幅するランプの特に早期)で継続することを意味する。補償するために、追加のバーンインおよび/またはSLTを使用して、潜在的な低信頼性部品がサプライチェーンに入るのをさらに遮断することができる。
【0098】
これらの時間および費用のかかるステップの追加を最適化することは困難であり得、100%のサンプルを選ぶことは、マージンを侵食し、生産を遅くすることによって有意なコスト・オブ・テストを追加すると同時に、他の点では良好なダイの望ましくない歩留まり損失を潜在的にもたらすことによる。加えて、サブサンプリングは、固有のギャップを有する上流の電気的試験からのデータに大きく基づくので、問題となり得る。さらに、過去のファブ製造データは、深くサブサンプリングされたプロセス制御検査から入手できることは稀であり、本開示全体にわたって説明されるように、母集団または欠陥サイズ、欠陥層、欠陥位置、欠陥タイプ、もしくは他の欠陥属性に対する半導体ダイの検出率の全体的な評価を欠いている。
【0099】
製造工場におけるスクリーニングの出現により、関連するデータは、別々であるが相関するソースから、どの半導体ダイをバーンインおよび/またはSLT(例えば、これは、個々に、連続的に、同時に、または同時に生じ得る)に送るかの配置にインポートされ得る。
【0100】
本開示の利点は、半導体欠陥誘導バーンインおよびSLTのためのシステムおよび方法に関する。本開示の利点はまた、どの半導体ダイがバーンインおよび/またはSLTを対象とするかを決定するためのより効果的な方法を提供することを対象とする。本開示の利点は、バーンインおよび/またはSLTの最適化において重み付き集計スクリーニングデータ(例えば、I-PATまたは他のスクリーニング方法からの重み付き、集計インライン欠陥および/またはメトロロジー異常値データ)を使用することに関する。本開示の利点は、個々の「リスクあり」ダイがバーンイン、SLT、またはその両方を受けるべきかどうかを評価することに関する。本開示の利点は、どの「低リスク」ダイがバーンインおよび/またはSLTを実行しない(例えば、スキップする)のに適切であるか、およびどの「高リスク」ダイがバーンインおよび/またはSLTの前に選別(まびき)されるべきであるかを決定するために、I-PATデータと電気的試験データおよび統計的サンプリングモデルとのマージを対象とする。本開示の利点は、製造工場におけるスクリーニング検査からのインライン欠陥データを使用して、バーンインおよび/またはシステムレベル試験プログラムパラメータの内容および持続時間を修正することを対象とする。
【0101】
本明細書で説明される主題は、場合によっては、他の構成要素内に含まれる、または他の構成要素と接続される、異なる構成要素を図示する。そのような描写されたアーキテクチャは、単なる例示であり、実際には、同じ機能性を達成する多くの他のアーキテクチャが実装され得ることを理解されたい。概念的な意味では、同じ機能を達成するための構成要素の任意の配置は、所望の機能が達成されるように効果的に「関連付けられる」。したがって、特定の機能を達成するために組み合わされた本明細書の任意の2つの構成要素は、アーキテクチャまたは中間構成要素にかかわらず、所望の機能が達成されるように互いに「関連付けられる」と見なすことができる。同様に、そのように関連付けられた任意の2つの構成要素はまた、所望の機能性を達成するために、相互に「接続」または「結合」されていると見なされることができ、そのように関連付けられることが可能な任意の2つの構成要素はまた、所望の機能性を達成するために、相互に「結合可能」であると見なされることができる。結合可能な特定の例は、物理的に相互作用可能な及び/又は物理的に相互作用するコンポーネント及び/又は無線で相互作用可能な及び/又は無線で相互作用するコンポーネント及び/又は論理的に相互作用可能な及び/又は論理的に相互作用するコンポーネントを含むが、これらに限定されない。
【0102】
本開示およびその付随する利点の多くは、前述の説明によって理解されるであろうと考えられ、開示される主題から逸脱することなく、またはその物質的利点の全てを犠牲にすることなく、構成要素の形態、構造、および配置において種々の変更が行われ得ることが明白となるであろう。説明される形態は単なる説明であり、そのような変更を包含し、含むことが以下の特許請求の範囲の意図である。さらに、本発明は添付の特許請求の範囲によって定義されることを理解されたい。
図1
図2
図3
図4A
図4B
図5
【国際調査報告】