CN113157666A - 一种建立晶圆良率问题数据库的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种建立晶圆良率问题数据库的方法和装置，该方法包括：在多个第一晶圆图中，确定其中存在预设的失效模式的若干第二晶圆图；提取若干第二晶圆图中的失效特征；根据失效特征,确定各第二晶圆图的失效类别；根据所述失效类别，获取对于不同失效类别的第二晶圆图的失效原因的调查结果；将失效类别与调查结果、失效类别相关的失效特征关联起来，保存于数据库。

Description

一种建立晶圆良率问题数据库的方法和装置

技术领域

本发明涉及芯片制造领域，尤其涉及一种建立晶圆良率问题数据库的方法和装置。

背景技术

在半导体集成电路生产过程中，晶圆的测试结果是在基准范围(Baseline Yield)内，还是有特殊的良率问题，通常是依赖于良率工程师浏览晶圆图(wafermap)，对偏离基准良率范围的晶圆依据失效管芯排列图形、位置、失效功能等进行人工分拣。这一过程耗时耗力，且标准不统一，容易造成相同的良率问题被分属进不同的组别，影响原因调查的效率，延长解决问题的时间，对芯片生产厂商造成经济损失。

发明内容

本发明的实施例提供一种建立晶圆良率问题数据库的方法和装置，相较于传统的依赖良率工程师浏览晶圆图(wafermap)进行人工划分来确定追查良率问题的路径，该方法中根据已有晶圆良率数据提取特征，根据特征归并晶圆良率问题，将获得的良率问题的调查结果，与上述良率问题和特征关联起来，建立一个良率问题数据库。利用通过该方法建立的上述数据库，可以大大提高良率工程师追查良率问题的效率。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为，一方面提供一种建立晶圆良率问题数据库的方法，所述方法包括：

在多个第一晶圆图中，确定其中存在预设的失效模式的若干第二晶圆图；

提取所述若干第二晶圆图中的失效特征；

根据所述失效特征,确定各第二晶圆图的失效类别；

根据所述失效类别，获取对于不同失效类别的第二晶圆图的失效原因的调查结果；

将所述失效类别与所述调查结果、失效类别相关的失效特征关联起来，保存于数据库。

优选地，所述失效模式包括大面积和/或连续相邻管芯功能失效，

在多个第一晶圆图中，确定其中存在预设的失效模式的若干第二晶圆图；包括：

根据所述多个晶圆图各自包含的失效管芯的失效功能和位置，基于预设规则，确定所述多个晶圆图中是否包括若干第二晶圆图，所述第二晶圆图中存在大面积和/或连续相邻管芯功能失效；或

根据所述多个晶圆图各自包含的失效管芯的失效功能和位置，进行聚类运算，根据聚类运算结果，确定所述多个晶圆图中是否包括若干第二晶圆图，所述第二晶圆图中存在大面积和/或连续相邻管芯功能失效。

优选地，提取所述若干第二晶圆图中的失效特征，包括：

根据发生失效模式的晶圆图中各失效管芯的失效功能和位置，确定第二晶圆图中的失效特征。

具体地，所述失效特征包括，失效功能的组成特征、失效图案形状特征、失效位置特征、失效图案的发生次数特征中一种或多种。

优选地，所述失效模式包括至少一种功能失效率超过基准失效率、晶圆整体良率低于基准良率中一种或多种，

在多个第一晶圆图中，确定其中存在失效模式的若干第二晶圆图，包括：

至少基于预先获取的各失效功能的基准失效率，确定所述多个晶圆图中是否包括若干第二晶圆图，所述第二晶圆图中至少一种功能的失效率超过所述基准失效率；和/或

至少基于预先获取的晶圆整体基准良率，确定所述多个晶圆图中是否包括若干第二晶圆图，所述第二晶圆图的整体良率低于所述晶圆整体基准良率。

优选地，所述失效模式包括单一位置管芯的累计失效率超过位置累计基准良率，

在多个第一晶圆图中，确定其中存在失效模式的若干第二晶圆图，包括：

至少基于预先获取的位置累计基准良率，确定所述多个晶圆图中是否包括若干第二晶圆图，所述第二晶圆图中存在单一位置管芯的累计失效率超过位置累计基准良率。

优选地，所述调查结果包括指证性数据、调查结论、调查人员备注信息中的一种或多种。

具体地，所述指证性数据包括相关性其他测试数据/相关性其他测试数据链接，生产机台检测数据异常报警/生产机台检测数据异常报警链接中的一种或多种，所述调查人员备注信息包括，是否处于机台维护周期、是否受线上实验影响中的一种或多种。

第二方面，提供一种建立晶圆良率问题数据库的装置，所述装置包括：

失效模式探索单元，配置为，在多个第一晶圆图中，确定其中存在预设的失效模式的若干第二晶圆图；

失效特征提取单元，配置为，提取所述若干第二晶圆图中的失效特征；

失效类别确定单元，配置为，根据所述失效特征,确定各第二晶圆图的失效类别；

分组调查单元，配置为，根据所述失效类别，获取对于不同失效类别的第二晶圆图的失效原因的调查结果；

保存单元，配置为，将所述失效类别与所述调查结果、失效类别相关的失效特征关联起来，保存于数据库。

附图说明

为了更清楚说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种建立晶圆良率问题数据库的方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的晶圆图示意图；

图3为本发明实施例提供的晶圆图分类结果示意图；

图4为本发明实施例提供的一种建立晶圆良率问题数据库的装置的结构图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如前所述，目前对于晶圆良率问题的原因追查，通常是依赖于良率工程师浏览晶圆图(wafermap)，然后根据其经验对晶圆图进行人工分拣分组，然后根据人工分拣的结果，进一步追查良率问题的原因。一方面，这样的过程本身耗时耗力；另一方面，晶圆分拣标准不统一，容易造成实际具有相同的良率问题的晶圆被分拣到不同的组别，从而影响问题根源确定的效率，延长解决问题的时间。

为解决上述技术问题，发明人在本说明书中提出一种建立晶圆良率问题数据库的方法，从已有的晶圆图中确定其中特定的失效模式的晶圆图，对这些晶圆图中提取失效特征，根据失效特征进行对上述晶圆图中出现的良率问题归类，然后将获得的上述良率问题的调查结果，与良率问题和特征关联起来，建立一个良率问题数据库。利用通过该方法建立的数据库，一方面可以减少良率工程师进行问题归类的时间，另一方面也可以减少由于人工确定的标准不统一造成的问题归类失误，从而减少因该失误造成的原因追查中的时间浪费，大大提高良率工程师解决良率问题的效率。

图1为本发明实施例提供的一种建立晶圆良率问题数据库的方法的流程图，如图1所示，该方法的流程至少包括：

步骤11，在多个第一晶圆图中，确定其中存在预设的失效模式的若干第二晶圆图。

晶圆图(wafer map)，可以根据晶圆功能测试的测试结果获取。一般的，晶圆图中示出晶圆中的失效管芯的失效功能和位置。在一个例子中，失效功能还具有对应的失效功能编号。通常，在半导体集成电路制造过程中,高纯度的硅一般被做成(例如:直径6英寸，8英寸或者12英寸的)圆柱形棒,集成电路生产企业把这些硅棒用激光切割成极薄的硅片圆形，然后在上面用光学和化学蚀刻的方法把电路、电子元器件做上去，做好之后的每片硅片上有大量的一片片的半导体芯片，这些加工好的圆形硅片就是晶圆wafer。对晶圆进行功能测试,就是对晶圆中所有的芯片(或管芯)进行的功能(主要为电性功能)测试。在不同的实施例中，可以实施多种不同的功能测试，例如，一种功能测试可以是测试焊盘/焊盘或引脚/引脚是否短路，以及测试保护二极管电路中是否短路。其测试方法可以是对电路施加电流并测量电压，如果电压太低，则表示短路。另一种功能测试可以是测试I/O引脚和保护二极管电路的开路。其测试方法可以是对电路施加电流并测量电压，如果电压太高，则表示开路。对于具体采用哪些种类的功能测试以及其具体的测试方式，本说明书不做限制。

图2示出本发明实施例提供的晶圆图示意图。从前面的叙述可知，半导体芯片的生产，是将电路通过各种复杂的物理化学方法制作到晶圆上。通常，在生产的最后阶段会进行不同电性功能的测试以确保产品的功能性，而利用这些测试结果再结合晶圆的形状所产生的图形就是晶圆图(Wafer Map)。晶圆图中，可以以管芯(未进行封装的芯片)为单位的，将测试完成的结果用不同颜色、形状或代码标示在各个管芯的位置上。所以，晶圆图是提供追溯产品发生异常原因的重要线索，通过晶圆图的空间分布情况及其模型分析，可以找出可能发生低良率的原因(例如有问题的生产机台或异常的制程步骤等)。本说明书对于生成晶圆图的具体方式不做限定，只要其中示出各失效管芯的失效功能和位置既可。晶圆图中的失效管芯，即其中没有通过功能测试的管芯。通常一个失效管芯只标注一种失效功能，在不同的例子，该种失效功能例如可以是主要的失效功能，也可以例如是功能测试过程中首先出现的失效功能。在不同的实施例中，失效功能也可以有很多具体的种类。例如，在一个实施例中，失效功能可以包括高频失效、短路失效、I/O引脚开路失效或保护二极管电路开路失效。各种失效功能还具有各自的编号。例如,在一个例子中,高频失效的编号可以为Bin2，短路失效的编号可以为Bin3，I/O引脚开路失效或保护二极管电路开路失效的编号可以为Bin4。可以理解，不同的实施例中，可以具有不同的失效功能种类和不同的失效功能编号方式，本说明书对于失效功能的具体种类和编号方式不做限定。

在不同的实施例中，可以采用不同的具体的失效模式、以及不同的具体的确定失效模式的方式。因此，在一个实施例中，失效模式可以包括大面积和/或连续相邻管芯功能失效。在一个具体的实施例中，可以根据所述多个晶圆图各自包含的失效管芯的失效功能和位置，基于预设规则，确定所述多个晶圆图中是否包括若干第二晶圆图，所述第二晶圆图中存在大面积和/或连续相邻管芯功能失效。在另一个具体的实施例中，还可以根据所述多个晶圆图各自包含的失效管芯的失效功能和位置，进行聚类运算，根据聚类运算结果，确定所述多个晶圆图中是否包括若干第二晶圆图，所述第二晶圆图中存在大面积和/或连续相邻管芯功能失效。例如，一个例子中，可以基于DBSCAN聚类算法进行聚类运算，确定是否可以从晶圆图中获取包括多个失效管芯的团簇，从而确定该晶圆图中是否存在大面积和/或连续相邻管芯功能失效，DBSCAN的优势在于，它不需要一个预设定的团簇数量，还便于发现不同大小和形状的团簇。

在另一个实施例中，失效模式还可以包括至少一种功能失效率超过基准失效率、晶圆整体良率低于基准良率中一种或多种，在该实施例中，可以至少基于预先获取的各失效功能的基准失效率，确定所述多个晶圆图中是否包括若干第二晶圆图，所述第二晶圆图中至少一种功能的失效率超过所述基准失效率；和/或

至少基于预先获取的晶圆整体基准良率，确定所述多个晶圆图中是否包括若干第二晶圆图，所述第二晶圆图的整体良率低于所述晶圆整体基准良率。

在又一个实施例中，失效模式可以包括单一位置管芯的累计失效率超过位置累计基准良率，

在多个第一晶圆图中，确定其中存在失效模式的若干第二晶圆图，包括：

至少基于预先获取的位置累计基准良率，确定所述多个晶圆图中是否包括若干第二晶圆图，所述第二晶圆图中存在单一位置管芯的累计失效率超过位置累计基准良率。

步骤12，提取若干第二晶圆图中的失效特征。

该步骤中，从步骤11中获得的第二晶圆图中提取其失效特征。在不同的实施例中，可以提取不同的具体的失效特征。在不同的实施例中，也可以具有不同的失效特征的方式。

在一个实施例中，可以根据存在失效模式的晶圆图中各失效管芯的失效功能和位置，确定第二晶圆图中的失效特征。

在不同的实施例中，还可以基于第二晶圆图中存在的不同的上述的失效模式提取不同的失效特征，例如，当第二晶圆图中存在大面积和/或连续相邻管芯功能失效时，提取的失效特征可以所述失效特征可以包括，失效功能的组成特征、失效图案形状特征、失效位置特征、失效图案的发生次数特征中一种或多种。

本说明书对于失效特征的具体种类和提取方式不做限定。

步骤13，根据所述失效特征,确定各第二晶圆图的失效类别。

该步骤中，根据步骤12中提取的各第二晶圆图中失效特征，对各第二晶圆图进行失效归类。发明人根据研究发现，失效特征越接近的晶圆图，导致其失效的为同种原因或类似原因的可能性就越大。因此，根据一种实施方式，可以根据各个第二晶圆图的失效特征，对其进行聚类运算，根据获得的团簇结果，确定该第二晶圆图的失效类别。例如，在一个例子中，多个第二晶圆图在聚类运算后的被分别置于若干个团簇中，处于相同团簇中的第二晶圆图其失效特征在特征空间上距离接近，因此，因此可以至少根据各第二晶圆图是否属于同一团簇，确定其是否属于同一失效类别。由于，在不同聚类算法中，聚类运算的团簇结果常常也会受到参数设定的影响，例如k平均聚类算法中获得团簇数量收到k参数决定。因此，在不同的例子中，还可以调整上述聚类运算的参数，从而对获取的上述团簇的数量进行调整。此外，还可以根据预定的筛选规则，对于获取的上述团簇进行筛选，进而根据筛选后的结果确定失效类别。

在不同的实施例中，所述聚类运算可以基于不同的聚类算法。例如，在一个实施例中，聚类算法可以为k平均聚类算法。在另一个实施例中，其还可以为BIRCH算法、DENCLUE算法中一种。

图3为本发明实施例提供的晶圆图分类结果示意图。如图3所示，其中，不同灰度的方框围绕的晶圆图分别属于不同的失效类别。

如此，该步骤中获得的失效类别，其意思在于其指示了不同的良率问题，所以，在后续步骤可以根据失效类别，获取针对不同良率问题的原因调查信息。

步骤14,根据失效类别，获取对于不同失效类别的第二晶圆图的失效原因的调查结果。

该步骤中，获取各失效类别的晶圆图的失效原因调查结果。调查结果，指的是对于失效原因的调查信息。根据不同的实施方式，可以获得不同形式的调查结果。获取调查结果也可以具有不同的具体方式。例如，在一个实施例中，可以由工程师针对失效原因进行调查后，将调查结果输入实施本说明书实施例提供的一种建立晶圆良率问题数据库的方法的计算机系统中。在一个实施例中，调查结果也可以包括从生产设备监测系统获取的与失效有关联的指证性数据。在一个例子中，所述指证性数据包括相关性其他测试数据/相关性其他测试数据链接，生产机台检测数据异常报警/生产机台检测数据异常报警链接中的一种或多种。

在一个实施例中，调查结果还可以包括调查结论、调查人员备注信息中的一种或多种。在一些生产场景中，调查人员也可以将调查过程中发现的失效相关信息，人工备注到上述实施系统中。因此，在一个例子中，调查人员备注信息可以包括，是否处于机台维护周期、是否受线上实验影响中的一种或多种。

步骤15,将失效类别与调查结果、失效类别相关的失效特征关联起来，保存于数据库。

如前所述，失效类别指示了不同的良率失效问题，该步骤中，将失效类别与对于归属该类别的各失效晶圆图的失效原因的调查结果、失效类别相关的失效特征关联起来保存于数据库中，就完成了良率问题数据库的建立。根据该数据库，可以通过检索失效类别，快速查找现有的良率问题，以及快速查找良率问题的现有的各种实例(各失效类别的晶圆图)，及对其失效原因的调查记录；还可以利用失效特征匹配，识别其他晶圆图种可能出现的良率问题。

根据另一方面的实施例，提供了一种建立晶圆良率问题数据库的装置，图4示出本发明实施例提供的一种建立晶圆良率问题数据库的装置的结构图。如图4所示，该装置400包括：

失效模式探索单元41，配置为，在多个第一晶圆图中，确定其中存在预设的失效模式的若干第二晶圆图；

失效特征提取单元42，配置为，提取所述若干第二晶圆图中的失效特征；

失效类别确定单元43，配置为，根据所述失效特征,确定各第二晶圆图的失效类别；

分组调查单元44，配置为，根据所述失效类别，获取对于不同失效类别的第二晶圆图的失效原因的调查结果；

保存单元45，配置为，将所述失效类别与所述调查结果、失效类别相关的失效特征关联起来，保存于数据库。

根据又一方面的实施例，还提供一种计算机可读介质，包括存储于其上的计算机程序，所述计算机在运行时执行上面所述的方法。

根据再一方面的实施例，还提供一种计算设备，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有可执行代码，所述处理器执行所述可执行代码时，实现执行上面所述的方法。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种建立晶圆良率问题数据库的方法，所述方法包括：

在多个第一晶圆图中，确定其中存在预设的失效模式的若干第二晶圆图；

提取所述若干第二晶圆图中的失效特征；

根据所述失效特征,确定各第二晶圆图的失效类别；

根据所述失效类别，获取对于不同失效类别的第二晶圆图的失效原因的调查结果；

将所述失效类别与所述调查结果、失效类别相关的失效特征关联起来，保存于数据库。

2.根据权利要求1的方法，还包括，将第二晶圆图保存于数据库，并与其所述失效类别关联起来。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述失效模式包括大面积和/或连续相邻管芯功能失效，

在多个第一晶圆图中，确定其中存在预设的失效模式的若干第二晶圆图；包括：

根据所述多个晶圆图各自包含的失效管芯的失效功能和位置，基于预设规则，确定所述多个晶圆图中是否包括若干第二晶圆图，所述第二晶圆图中存在大面积和/或连续相邻管芯功能失效；或

根据所述多个晶圆图各自包含的失效管芯的失效功能和位置，进行聚类运算，根据聚类运算结果，确定所述多个晶圆图中是否包括若干第二晶圆图，所述第二晶圆图中存在大面积和/或连续相邻管芯功能失效。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，提取所述若干第二晶圆图中的失效特征，包括：

根据发生失效模式的晶圆图中各失效管芯的失效功能和位置，确定第二晶圆图中的失效特征。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述失效特征包括，失效功能的组成特征、失效图案形状特征、失效位置特征、失效图案的发生次数特征中一种或多种。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述失效模式包括至少一种功能失效率超过基准失效率、晶圆整体良率低于基准良率中一种或多种，

在多个第一晶圆图中，确定其中存在失效模式的若干第二晶圆图，包括：

至少基于预先获取的各失效功能的基准失效率，确定所述多个晶圆图中是否包括若干第二晶圆图，所述第二晶圆图中至少一种功能的失效率超过所述基准失效率；和/或

至少基于预先获取的晶圆整体基准良率，确定所述多个晶圆图中是否包括若干第二晶圆图，所述第二晶圆图的整体良率低于所述晶圆整体基准良率。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述失效模式包括单一位置管芯的累计失效率超过位置累计基准良率，

在多个第一晶圆图中，确定其中存在失效模式的若干第二晶圆图，包括：

至少基于预先获取的位置累计基准良率，确定所述多个晶圆图中是否包括若干第二晶圆图，所述第二晶圆图中存在单一位置管芯的累计失效率超过位置累计基准良率。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述调查结果包括指证性数据、调查结论、调查人员备注信息中的一种或多种。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述指证性数据包括相关性其他测试数据/相关性其他测试数据链接，生产机台检测数据异常报警/生产机台检测数据异常报警链接中的一种或多种，所述调查人员备注信息包括，是否处于机台维护周期、是否受线上实验影响中的一种或多种。

10.一种建立晶圆良率问题数据库的装置，所述装置包括：

失效模式探索单元，配置为，在多个第一晶圆图中，确定其中存在预设的失效模式的若干第二晶圆图；

失效特征提取单元，配置为，提取所述若干第二晶圆图中的失效特征；

失效类别确定单元，配置为，根据所述失效特征,确定各第二晶圆图的失效类别；

分组调查单元，配置为，根据所述失效类别，获取对于不同失效类别的第二晶圆图的失效原因的调查结果；

保存单元，配置为，将所述失效类别与所述调查结果、失效类别相关的失效特征关联起来，保存于数据库。

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