JP2013140117A - 半導体装置の製造方法及び半導体試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体試験装置側に生じた不具合によって生じるフェイルを検出し、半導体試験装置の誤判定の認識精度を向上させ、半導体装置の生産性を向上させる。
【解決手段】本発明に係る半導体装置の試験方法は、半導体装置の複数の試験項目について、半導体試験装置側に生じる同一の不具合事象によって不良と判断される試験項目をグループ化する。そして、試験項目のグループ毎にフェイルの数を計数し、計数結果に基づいて半導体試験装置の不具合を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体試験装置に関し、特に、半導体装置の不良チップを検出する半導体装置の製造方法及び半導体試験装置に関する。

従来より、半導体装置の不良チップを検出する半導体試験装置が知られている。不良チップの検査は、半導体装置に複数本のプローブ針を接触させて通電試験を行う。この通電試験は、数十〜数十万個の半導体装置に対して連続して行われる。そのため、プローブ針には、異物の付着やプローブ針先の汚れによって接触抵抗の増大等が発生する。

通常、異物の付着やプローブ針先の汚れのような異常がなく、半導体試験装置が正常に機能していれば、半導体装置の良否判定は正常に行われる。しかしながら、半導体試験装置に上記のような不具合が発生すれば、良品の半導体装置を不良と誤判定してしまい、廃棄ロスや、確認のための再試験による時間的なロスが増大することとなる。

そこで、従来より、半導体装置の廃棄ロス等を改善するために、半導体試験装置側に生じた不具合に起因する誤判定を検出する技術が知られている。具体的には、連続して複数の半導体装置に対し、不良チップと判定された場合には、半導体試験装置側に不具合が生じているとみなし、半導体試験装置を強制的に停止して警報を表示する。このような機能に関する技術は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開平４−１７７８５５号公報

しかしながら、従来の半導体試験装置では、以下のような問題がある。図３は、従来の半導体装置の試験方法を示すフロー図である。通常、１個の半導体装置に対し、複数の試験項目１〜Ｎがある。試験は、１個の半導体装置に対し、試験項目１より始まり、試験項目Ｎで終了する。

試験項目は、具体的に、オープン、ショート、リーク電流、ドライブ電流、オン電圧、フォワード電圧等の３０〜２００項目と多岐にわたる。全ての試験項目を測定すると、１チップ当たり、約１秒の測定時間を要する。

従来は、それぞれの試験項目毎に予め連続フェイル数を設定する。そして、試験項目１〜Ｎ毎に連続フェイルを加算し（ステップＳ２１）、連続フェイル数が許容値を超えると（ステップＳ２２）、半導体試験装置側に不具合が発生しているとみなして、警報を表示する（ステップＳ２３）。

そのため、プローブ針間の異物付着や汚れといった同一の半導体試験装置側の不具合に起因して複数の試験項目にわたって連続フェイルが発生した場合であっても、発生したフェイル数が、試験項目毎に設定された連続フェイル数を超えなければ、半導体試験装置側の不具合として検出されないという問題があった。

次に、このような問題点を、図４を用いて具体的に説明する。図４において、「Ｐ」は、試験において正常に動作したチップであり、商品の規格をみたした半導体装置である。また、「Ｆｘ」は、試験項目Ｘにおいて不良チップと判定されたことを示している。同様に、「Ｆｙ」は、試験項目Ｙにおいて不良チップと判定されたことを示している。また、「Ｆｚ」は、試験項目Ｚにおいて不良チップと判定されたことを示している。

また、半導体試験装置側に不具合があると判定するしきい値となる連続フェイル数を、「８」に設定したと仮定する。図４に示すケース１では、同一試験項目Ｘにおいて連続フェイルＦｘが８回発生している。そのため、半導体試験装置は、半導体試験装置側に不具合が生じていると判断し、警報を表示する。しかしながら、ケース２のように、異なる試験項目Ｘ、Ｙ、Ｚにわたって連続してフェイルＦｘ、Ｆｙ、Ｆｚが発生している場合には、試験項目毎にしかフェイル数が加算されないため、試験項目Ｘ、Ｙ、Ｚにわたって連続して発生したフェイル数が、しきい値「８」を超えた場合であっても、半導体試験装置側に不具合が発生しているとは検出されず、警報は表示されないこととなる。

このように、従来の半導体試験装置では、誤判定の認識精度が不十分であり、半導体装置の廃棄ロスや再試験時間ロスを十分に低減できないという問題があった。

本発明に係る半導チップの試験方法は、半導体装置の複数の試験項目について、半導体試験装置側に生じる同一の不具合事象によって不良と判断される試験項目をグループ化し、前記試験項目のグループ毎にフェイルの数を計数し、当該計数結果に基づいて半導体試験装置の不具合を検出することを特徴とする。

本発明に係る半導体試験装置によれば、半導体試験装置の不具合に起因するフェイルを精度よく検出し、半導体装置の廃棄ロスや再試験時間ロスを低減することができる。

本発明の実施の形態に係る半導体試験装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る半導体試験装置の動作を示すフローチャートである。 従来の半導体装置の試験方法を示すフロー図である。 従来の半導体装置の試験方法の試験結果を示す図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の最良な実施の形態について説明する。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る半導体試験装置の構成例を示すブロック図である。この半導体試験装置１は、試験対象である半導体装置に対し、連続して不良判定が行われた場合に、半導体試験装置１側に不具合が生じているとみなして、半導体試験装置１を強制的に停止し、警報を表示する「連続フェイルアラーム機能」を有している。

図１に示すように、半導体試験装置１は、プロ―バ２と、テスタ３を備えている。プローバ２は、ステージ５上に設置されたウェーハ４上の半導体装置に対してプロービングを行う。テスタ３は、プローバ２に試験信号を供給すると共に、プローバ２から出力された測定信号を入力する。

プローバ２は、ステージ５、プローブカード６、レーザマーカー７を備えている。プローバ２は、更に、半導体製品仕様解析部２１、試験項目グループ化部２２、及び誤判定認識部２３を備えている。半導体製品仕様解析部２１、試験項目グループ化部２２、及び誤判定認識部２３は、プローバ２に設けられた図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等が、図示しないメモリ等に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。

ステージ５の上には、検査対象の半導体装置が形成されたウェーハ４が設置される。プローブカード６は、半導体装置に対し、試験信号及び測定信号の授受を行う。具体的には、プローブカード６は、テスタ３から送られてくる制御信号に基づいて、複数のプローブ針６ａを介して、試験信号を半導体装置に供給する。また、プローブカード６は、半導体装置から出力される信号を、測定信号としてテスタ３に出力する。レーザマーカー７は、テスタ３によって不良と判定された半導体装置に対し、レーザーによりマークをつける。なお、不良判定された半導体装置を識別することができれば、レーザマーカー７以外の手段を用いてもよい。

半導体製品仕様解析部２１は、解析対象の半導体装置の仕様を解析する。ここで、半導体装置は、品種毎にゲート寸法、回路抵抗、電極間距離などの製品仕様に応じて、測定装置側の不具合事象の影響度が異なる。そのため、半導体製品仕様解析部２１は、はじめに、品種を特定し、解析対象の半導体装置の仕様を解析する。試験項目グループ化部２２は、半導体製品仕様解析部２１によって解析されたデータを基に、試験項目のグループ化を行う。ここで、試験項目のグループ化とは、同一の半導体試験装置側の不具合によって生じる複数の試験項目を、グループ化する作業を示す。

誤判定認識部２３は、プローバ２側の不具合による誤判定を検出する。具体的には、誤判定認識部２３は、連続フェイル設定部２３ａ、連続フェイル加算部２３ｂ、連続フェイル判定部２３ｃを有している。連続フェイル設定部２３ａは、プローバ２側に不具合があることをユーザに喚起させるための警報を表示する条件を設定する。具体的には、連続フェイル設定部２３ａは、連続してテスタ３が不良と判定した半導体装置の個数（連続不良個数）の許容値を、警告を表示する条件として設定する。なお、以下の説明では、テスタ３が不良と判定した半導体装置を「不良」若しくは「フェイル」と呼ぶ。

連続フェイル加算部２３ｂは、テスタ３によって検出されたフェイルの連続回数を計数し、加算する。連続フェイル判定部２３ｃは、連続フェイル加算部２３ｂによって加算されたフェイルの連続回数が、連続フェイル設定部２３ａによって設定された許容値を超えたか否か判定する。連続フェイル判定部２３ｃは、連続フェイル加算部２３ｂによって加算されたフェイルの連続回数が、連続フェイル設定部２３ａによって設定された許容値を超えた場合には、半導体試験装置１側に不具合が生じているとみなして、警報を表示する。

テスタ３は、良否判定部３１を備えている。良否判定部３１は、プローバ２から受け取った測定信号に基づいて、試験対象の半導体装置が不良チップであるか判定する。テスタ３は、フェイルを検出すると、誤判定認識部２３にフェイルを検出したことを通知する。

次に、このように構成された半導体試験装置の動作について説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る半導体試験装置の動作を示すフロー図である。はじめに、半導体製品仕様解析部２１は、試験対象である半導体装置の製品仕様を解析する（ステップＳ１０）。試験項目グループ化部２２は、半導体製品仕様解析部２１によって解析された製品仕様に基づいて、半導体装置の品種（仕様）毎に、試験項目のグループ化を行う（ステップＳ１１）。具体的には、試験項目グループ化部２２は、半導体試験装置側の同一の不具合事象に起因してフェイルと判断される複数の試験項目をまとめる処理を行う。

そして、試験項目グループ化部２２は、グループ毎に、警報を表示する条件となる連続フェイル数を設定する。具体的には、図２の例では、試験項目グループ化部２２は、試験項目２〜４をグループ化するとした場合に、この試験項目２〜４にそれぞれ設定されている連続フェイルの許容値（しきい値）を取得して、取得した許容値を合算する。そして、この合算した値を、そのグループの警報を表示する条件となる許容値（しきい値）に設定する。試験項目グループ化部２２は、このグループ化をすべての試験項目について行う。

なお、グループ化の具体的な方法としては、例えば、プローブ針６ａに異物が付着したという半導体試験装置側の不具合の事象に対しては、ショート、ＦＥＴを流れるＩｄ電流の増大、回路を流れるＩｄｄ電流の増大、しきい値Ｖｆの低下といった試験項目を、一つのグループとしてまとめることができる。なお、このグループ化は、ＦＥＴ及び回路の構成や、規格の厳しさに応じて、適宜設定することが好ましい。

連続フェイル加算部２３ｂは、良否判定部３１によって判定されたフェイルの数を、試験項目グループ化部２２によって設定されたグループ毎に加算する（ステップＳ１２）。連続フェイル判定部２３ｃは、グループ毎に連続フェイル加算部２３ｂによって加算された連続フェイル数が、試験項目グループ化部２２によって設定されたそのグループの許容値を超えたか否か判定する。連続フェイル判定部２３ｃは、グループ毎に連続フェイル加算部２３ｂによって加算された連続フェイル数が、試験項目グループ化部２２によって設定されたそのグループの許容値を超えた場合には（ステップＳ１３）、警報を表示する（ステップＳ１４）。

次に、このように構成された半導体試験装置の効果について説明する。本実施の形態に係る半導体試験装置では、複数の試験項目についてグループ化し、グループ毎に警報の条件となる連続フェイルの許容値を設定している。これにより、従来では、同一事象の不具合により複数の試験項目にわたって発生していたフェイルを合算することができ、半導体装置の不具合をより正確に検出することができる。

具体的には、図４に示すようなケース２の場合であっても、本実施の形態では、試験項目Ｘ、Ｙ、Ｚがグループ化されることで、連続フェイルアラーム機能を有効に機能させることができる。これにより、誤判定の認識精度が向上し、半導体装置の廃棄ロスや再試験時間ロスを大幅に低減することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

例えば、上記の実施の形態では、プローバ２側に半導体製品仕様解析部２１と試験項目グループ化部２２を設けたが、テスタ３側に半導体製品仕様解析部２１と試験項目グループ化部２２に設けるように構成しても良い。また、半導体製品仕様解析部２１と試験項目グループ化部２２を、プローバ２及びテスタ３以外の装置に設けるようにしても良い。

なお、上記の説明では、上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、図２の任意の処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。

このプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

１ 半導体試験装置
２ プローバ
３ テスタ
４ ウェーハ
５ ステージ
６ プローブカード
６ａ プローブ針
７ レーザーマーカー
２１ 半導体製品仕様解析部
２２ 試験項目グループ化部
２３ 誤判定認識部
２３ａ 連続フェイル設定部
２３ｂ 連続フェイル加算部
２３ｃ 連続フェイル判定部

Claims (5)

1. 半導体装置の複数の試験項目について、半導体試験装置側に生じる同一の不具合事象によって不良と判断される試験項目をグループ化し、
   前記試験項目のグループ毎に検出された不良と判断された数を計数し、当該計数結果に基づいて前記半導体装置の不具合を検出する半導体装置の製造方法。
2. 前記グループ毎に不良として検出された連続回数に基づいて、前記半導体試験装置の不具合を検出する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記半導体試験装置側に生じる不具合を検出するための、連続して不良と判断される数である前記試験項目毎のしきい値を取得し、
   同一の前記グループに含まれる前記試験項目に設定された前記試験項目毎のしきい値を合算して、当該グループのしきい値を設定し、
   前記グループに含まれる前記試験項目において不良と判断された連続回数と、前記グループに設定されたしきい値とを比較し、
   当該比較結果に応じて、前記半導体試験装置に不具合が生じていると判断する、請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記不具合事象は、前記半導体試験装置に設けられたプローブに異物が付着したこと、及び前記プローブの接触抵抗が増大したことのうち少なくとも１つを含む、請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
5. 半導体装置の複数の試験項目に対し、半導体試験装置に生じる同一の不具合事象によって不良と判断される試験項目をグループ化する試験項目グループ化部と、
   前記試験項目のグループ毎にフェイルの数を計数し、当該計数結果に基づいて前記半導体試験装置の不具合を検出するフェイル判定部と、を有する半導体装置試験装置。

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