WO2021096076A1 - Apparatus and method for testing semiconductor device by using frequency output properties of semiconductor device and machine learning - Google Patents

Apparatus and method for testing semiconductor device by using frequency output properties of semiconductor device and machine learning Download PDF

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WO2021096076A1
WO2021096076A1 PCT/KR2020/014011 KR2020014011W WO2021096076A1 WO 2021096076 A1 WO2021096076 A1 WO 2021096076A1 KR 2020014011 W KR2020014011 W KR 2020014011W WO 2021096076 A1 WO2021096076 A1 WO 2021096076A1
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WO
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semiconductor device
data
machine learning
under test
current
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Application number
PCT/KR2020/014011
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
김규태
이국진
남상진
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/317Testing of digital circuits
    • G01R31/31708Analysis of signal quality
    • G01R31/31711Evaluation methods, e.g. shmoo plots
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N20/00Machine learning

Definitions

  • the present invention relates to a technical idea of testing a semiconductor device by machine learning the frequency output characteristics of a semiconductor device, and more particularly, measuring a wave of current or voltage output through a semiconductor device, and measuring the wave of the measured wave by MFCC (Mel Frequency Cepstral Coefficient)
  • MFCC Mel Frequency Cepstral Coefficient
  • the degree of stress and deterioration applied to the semiconductor device varies. It is difficult to accurately grasp the electrical characteristics of the device.
  • the present invention converts the fluctuation of a current or voltage signal of a semiconductor device into frequency domain data using a Mel Frequency Cepstral Coefficient (MFCC) similar filter, converts the converted data into a database, and converts the converted data into a database.
  • MFCC Mel Frequency Cepstral Coefficient
  • the present invention performs machine learning to determine temperature, dimension, process conditions, channel material, gate material, degree of degradation, electrical properties, reliability, and interface traps. ), bulk trap, light emission degree, light emission wavelength, or lifespan.
  • the present invention divides frequency domain data into a plurality of frames, converts it into 2D array data to build a database, and improves test accuracy for semiconductor devices by performing machine learning on the built database. It is aimed at.
  • An object of the present invention is to improve test accuracy for a semiconductor device regardless of the material or size of the semiconductor device by using frequency domain data on the output of the semiconductor device.
  • the semiconductor device test apparatus measures a current or voltage signal output from the test device based on the source application unit for applying a current or voltage to the device under test, and the applied current or voltage.
  • An amplification conversion unit for amplifying and converting the measured current or voltage signal into a machine learning signal, converting the amplified-converted machine learning signal into vector data having a vector form with respect to time, and converting the converted vector data into a plurality of frames A data conversion unit that divides into (frame) and converts it into 2D array data, and a machine learning unit that determines a condition of the device to be tested by performing machine learning on the 2D array data, wherein the measured current or voltage
  • the signal may have a frequency form according to the condition of the device under test.
  • the data converter may calculate a power spectral density by applying a Fourier transform to the divided frames.
  • the data converter may convert the vector data into the 2D array data by applying a discrete cosine transform using at least one filter to the calculated power spectral density.
  • the data conversion unit analyzes the frequency shape using at least one filter, and converts the converted vector data into the two-dimensional array data each including conditions of the device under test based on the analyzed frequency shape. can do.
  • the number of the at least one filter may be proportional to the determination accuracy of the condition of the device under test.
  • the machine learning signal has a text file format divided into a first column and a second column, the first column represents data according to time, and the second column is fluctuation data according to the change of time. Can represent.
  • the machine learning unit performs the machine learning to capture temperature, dimensions, process conditions, channel materials, gate materials, degradation degrees, electrical properties, reliability, and interfacial capture. Conditions of the device to be tested including at least one of (interface trap), bulk trap, degree of emission, emission wavelength, and lifetime may be determined.
  • the machine learning unit may divide and learn the 2D array data into a plurality of folders, and then perform cross validation on the plurality of folders.
  • a method for testing a semiconductor device includes measuring a current or voltage signal output from the device under test based on a current or voltage applied to the device under test in an amplifying converter, and measuring the measured current or Amplifying and converting a voltage signal into a machine learning signal, in a data conversion unit, converting the amplified converted machine learning signal into vector data having a vector form with respect to time, and converting the converted vector data into a plurality of frames Dividing into two-dimensional array data, and determining a condition of the device under test by performing machine learning on the two-dimensional array data in a machine learning unit, wherein the measured current or voltage signal May have a frequency shape according to the condition of the device under test.
  • the step of dividing the transformed vector data into a plurality of frames and converting it into 2D array data includes applying a Fourier transform to the divided plurality of frames to achieve power spectrum density. Calculating spectral density) and applying a discrete cosine transform using at least one filter to the calculated power spectral density to transform the transformed vector data into the 2D array data It may include the step of.
  • the present invention converts the fluctuation of a current or voltage signal of a semiconductor device into frequency domain data using a Mel Frequency Cepstral Coefficient (MFCC) similar filter, converts the converted data into a database, and converts the converted data into a database.
  • MFCC Mel Frequency Cepstral Coefficient
  • the present invention performs machine learning to determine temperature, dimension, process conditions, channel material, gate material, degree of degradation, electrical properties, reliability, and interface traps. ), a bulk trap, a degree of light emission, a light emission wavelength, or a condition of a semiconductor device including at least one of a lifetime, thereby improving test accuracy for the semiconductor device.
  • the present invention divides frequency domain data into a plurality of frames and converts it into 2D array data to build a database, and improves test accuracy for semiconductor devices by performing machine learning on the built database. I can.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an apparatus for testing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an operation procedure of a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a process of converting a machine learning signal in a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a 2D array data conversion procedure of a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 5 to 7 are diagrams illustrating a machine learning procedure of a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the efficiency of a filter applied to a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a method of testing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 10 and 11 are diagrams illustrating an operating procedure of a semiconductor device test apparatus according to various embodiments of the present disclosure.
  • 12A to 13 are diagrams for explaining classification accuracy of a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 14A to 14C are views for explaining measurement results of a current or voltage wave output through a semiconductor device of a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • first or second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are only for the purpose of distinguishing one component from other components, for example, without departing from the scope of the rights according to the concept of the present invention, the first component may be referred to as the second component, Similarly, the second component may also be referred to as a first component.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an apparatus for testing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 illustrates the components of a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a semiconductor device testing apparatus includes a source applying unit 110, an amplifying and converting unit 120, a data converting unit 130, and a machine learning unit 140.
  • the source application unit 110 may apply current or voltage to the device under test.
  • the source application unit 110 includes a battery box in a shielded environment where external signals are blocked, and the battery box is in a shielded environment where external signals are blocked in order to accurately analyze weak signals. Apply voltage or current to the device under test.
  • a current or voltage signal applied to the device under test has a specific fluctuation, and the specific vibration can be identified in a frequency domain.
  • the amplification converter 120 measures a current or voltage signal output from the device under test based on the current or voltage applied from the source application unit 110.
  • the amplification converter 120 may amplify and convert the measured current or voltage signal into a machine learning signal.
  • the measured current or voltage signal may have a frequency shape according to the condition of the device under test.
  • the amplification converter 120 includes a low-noise current/voltage preamplifier, and the low-noise preamplifier reads the micro signal applied from the battery box by python, one of the machine learning programs. It can be amplified and converted into a machine learning signal by amplifying into a possible frequency band.
  • the amplified machine learning signal is actually composed of classes for machine learning, and time and amplified current are included in each class folder, so that machine learning can be performed in the form of a text file.
  • the data conversion unit 130 may convert the amplified-converted machine learning signal into vector data having a vector form with respect to time.
  • the data conversion unit 130 may divide the converted vector data into a plurality of frames and convert it into 2D array data.
  • the data converter 130 may calculate a power spectral density by applying a Fourier transform to a plurality of divided frames.
  • the present invention divides frequency domain data into a plurality of frames and converts it into 2D array data to build a database, and by performing machine learning on the built database, test accuracy for semiconductor devices is improved. Can be improved.
  • the data conversion unit 130 applies a discrete cosine transform using at least one filter to the calculated power spectral density to convert the vector data into a two-dimensional array. Can be converted to data.
  • At least one filter may include a Mel Frequency Cepstral Coefficient (MFCC) similar transformation filter.
  • MFCC Mel Frequency Cepstral Coefficient
  • the data conversion unit 130 may analyze the frequency shape using at least one filter and convert the vector data into 2D array data each including conditions of the device under test based on the analyzed frequency shape.
  • a procedure for converting to 2D array data will be supplemented with reference to FIG. 4.
  • the machine learning unit 140 may determine a condition of a device under test by performing machine learning on 2D array data.
  • the conditions of the device under test include temperature, dimension, process conditions, channel material, gate material, degree of degradation, electrical properties, reliability, and interfacial trapping ( interface trap), bulk trap, degree of emission, emission wavelength, or lifetime.
  • the present invention converts the fluctuation of a current or voltage signal of a semiconductor device into frequency domain data using a Mel Frequency Cepstral Coefficient (MFCC) similar filter, converts the converted data into a database, and By performing machine learning on the base, the conditions of the semiconductor device can be determined.
  • MFCC Mel Frequency Cepstral Coefficient
  • the machine learning unit 140 may divide and learn 2D array data into a plurality of folders, and then cross-validate the plurality of folders.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an operation procedure of a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 illustrates a procedure of converting a frequency signal output from a device under test into 2D array data in order to test a device under test by a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • step S201 the semiconductor device testing apparatus applies a voltage or current to the device to be tested.
  • step S202 the semiconductor device testing apparatus amplifies the current or voltage signal 210 output from the device under test using a low-noise current/voltage preamplifier.
  • the current or voltage signal 210 output from the device under test has a specific fluctuation.
  • the semiconductor device test apparatus amplifies the current or voltage signal and converts it into a machine learning signal so that the current or voltage signal can be recognized in Python.
  • step S203 the semiconductor device testing apparatus reads and records the amplified machine learning signal.
  • steps S204 and S205 the semiconductor device testing apparatus repeatedly performs normalizing and pre-emphasis on the recorded machine learning signal.
  • step S206 the semiconductor device test apparatus divides the frame of the normalized and pre-emphasis frequency signal 220.
  • step S207 the semiconductor device testing apparatus applies a window to the divided frequency signal 220, and applies a discrete cosine transform to the frequency signal to which the window is applied, and the divided frequency signal 230 ) To form.
  • step S208 the semiconductor device testing apparatus applies a mel and log scale to the divided frequency signal 230 using at least one filter.
  • step S209 the semiconductor device testing apparatus generates two-dimensional array data by applying a discrete cosine transform of the mel energy of the frequency signal to which the mel and log scale is applied.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a process of converting a machine learning signal in a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 illustrates the configuration and frequency characteristics of a current or voltage signal applied from a voltage applying unit of a semiconductor device testing apparatus and output from a device under test according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 a text configuration 300 and a waveform 310 of an applied signal are shown.
  • the text structure 300 is composed of a first column 302 and a second column 304, has a text file format, the first column 302 represents data according to the change of time, and the second Column 304 may represent fluctuation data over time.
  • the waveform 310 may represent a fluctuation according to a change in time as a change in frequency.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a 2D array data conversion procedure of a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 illustrates a procedure for converting a current or voltage signal output from a device under test into 2D array data by a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • step S401 the semiconductor device testing apparatus acquires a current or voltage signal output from the device under test.
  • step S402 the semiconductor device testing apparatus applies normalizing and pre-emphasis to the acquired current or voltage signal to convert it into generalized vector data, divides the converted vector data into a preset frame size, and divides each frame. For this, a Fourier transform is performed and a power spectral density is calculated.
  • step S403 the semiconductor device testing apparatus generates 2D array data by applying a discrete cosine transform using at least one filter to the calculated power spectral density.
  • the 2D array data is comma-separated values (CSV) data composed of a plurality of rows and columns, and each of the 2D arrays may have a condition of a device under test as a value.
  • CSV comma-separated values
  • the 2D array data may have a vector sequence data structure in which the condition of the device under test is an array structure.
  • 5 to 7 are diagrams illustrating a machine learning procedure of a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 illustrates a procedure for machine learning by using 2D array data by a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • step S501 the semiconductor device testing apparatus sequentially machine learns 2D array data.
  • step S502 the semiconductor device testing apparatus performs learning of comparing and comparing the machine-learned data sequentially in step S501 with 2D array data.
  • step S503 the semiconductor device testing apparatus identifies conditions of the device to be tested.
  • the conditions of the device under test include temperature, dimension, process conditions, channel material, gate material, degree of degradation, electrical properties, reliability, and interfacial trapping ( interface trap), bulk trap, degree of emission, emission wavelength, or lifetime.
  • the present invention performs machine learning to achieve temperature, dimension, process conditions, channel material, gate material, degree of degradation, electrical properties, reliability, and interfacial capture (by determining conditions of a semiconductor device including at least one of interface trap), bulk trap, degree of light emission, light emission wavelength, and lifetime, test accuracy for a semiconductor device may be improved.
  • the semiconductor device testing apparatus may use a hidden markov model, and it is possible to learn the conditions of the device under test by learning the conditions and classes of the device under test. have.
  • the semiconductor device testing apparatus has an accuracy of up to 99.3% after learning with Si, doping, gate material, oxidation degree, temperature, channel material, QLED, OLED, luminescence degree, etc. Can be distinguished.
  • the semiconductor device testing apparatus may utilize 50 or more classes and 4000 or more data for machine learning.
  • FIG. 6 illustrates an output screen when a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention learns 2D array data using Python.
  • the accuracy according to the result of the experiment using Python can be at least 85%, and conditions of semiconductor devices can be extracted with higher accuracy through additional parameter control.
  • FIG. 7 illustrates a procedure of cross validation for a plurality of folders by a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • step S701 the semiconductor device testing apparatus learns data by collecting training data from a folder Fold1 among a plurality of folders. On the other hand, among a plurality of folders, tests and learning are performed in parallel on the folder Fold2 and the folder Fold3.
  • step S702 the semiconductor device testing apparatus performs a test on data in a folder Fold1 among a plurality of folders. Meanwhile, training data is collected for folders Fold 2 and Fold 3 among a plurality of folders to learn data.
  • step 703 the semiconductor device testing apparatus collects test results for a plurality of folders (Fold1, Fold2, Fold3), and calculates an average accuracy of the collected test results.
  • the semiconductor device testing apparatus performs a procedure of cross-verifying a plurality of folders.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the efficiency of a filter applied to a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 8 illustrates accuracy efficiency according to the number of filters applied to the semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a graph 800 shows a change in the number of filters on a horizontal axis, a change in accuracy on a vertical axis, and shows a high frequency region and a low frequency region as a legend.
  • the test accuracy of the semiconductor device test apparatus may increase.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a method of testing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
  • 9 is a method for testing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention measures a current or voltage signal having a specific frequency form according to a condition of a device under test, converts it into 2D array data, and converts the converted 2D array data. Illustrates the procedure of learning to accurately grasp the conditions of the device under test.
  • step 901 the method for testing a semiconductor device amplifies and converts an output signal from a device under test into a machine learning signal.
  • the semiconductor device test method may measure a current or voltage signal output from the device under test based on the current or voltage applied to the device under test, and amplify and convert the measured current or voltage signal into a machine learning signal.
  • step 902 the semiconductor device test method converts the machine learning signal into 2D array data.
  • the amplified-converted machine learning signal may be converted into vector data having a vector form over time, and the converted vector data may be divided into a plurality of frames and converted into 2D array data. .
  • step 903 the method of testing a semiconductor device determines a condition of the device to be tested based on machine learning on the 2D array data.
  • FIGS. 10 and 11 are diagrams illustrating an operating procedure of a semiconductor device testing apparatus according to various embodiments of the present disclosure.
  • the semiconductor device testing apparatus applies a voltage to the semiconductor device in step 1001, amplifies the current measured from the semiconductor device in step 1002, and then the wave of the current measured in step 1003. Is measured, and a two-dimensional array data is generated from vector data by applying an MFCC-like filter to the measured wave.
  • step 1004 the semiconductor device test apparatus machine learns the 2D array data using a hidden markov model.
  • the step of machine learning 2D array data using the hidden Markov model includes the machine learning process described in FIG. 5.
  • step 1005 the semiconductor device testing apparatus additionally machine-learns the machine-learned 2D array data using a neural network.
  • step 1006 conditions of a semiconductor device related to channel material, gate material, chemical doping, and E-beam irradiation may be determined as a result of machine learning of the semiconductor device testing apparatus.
  • the semiconductor device test apparatus may improve the accuracy of determining the conditions of the semiconductor device by using the hidden Markov model and the neuron network together to determine the conditions of the semiconductor device.
  • the crystal accuracy related to the conditions of the semiconductor device can be improved to about 96% or more.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an operation procedure of a semiconductor device test apparatus in which machine learning such as CNN is applied to the operation procedure of the semiconductor device test apparatus described in FIG. 10.
  • the semiconductor device testing apparatus extracts feature data of a semiconductor device in step 1101, and features data using a machine learning neural network such as a convolution neural network (CNN) in step 1102.
  • a machine learning neural network such as a convolution neural network (CNN)
  • CNN convolution neural network
  • the semiconductor device testing apparatus may determine conditions of a semiconductor device related to channel material, gate material, chemical doping, and E-beam irradiation based on the data learned in step 1102 and the feature data learned in step 1104.
  • the semiconductor device testing apparatus may exhibit an accuracy of about 90% or more in relation to the determination accuracy related to the conditions of the semiconductor device.
  • the semiconductor device test apparatus may machine learn the condition of the semiconductor device by using a characteristic in which current/voltage fluctuation occurs from the device.
  • the semiconductor device test apparatus divides the current/voltage fluctuation into a specific frame such as a time domain frame, and then converts the current/voltage fluctuation into a power spectrum density through a Fourier transform, respectively,
  • a filter that is sensitive to a specific frequency can be used to amplify the converted power spectrum density.
  • the semiconductor device test apparatus may perform a featureization of a two-dimensional array by extracting a coefficient through a discrete cosine transform.
  • the semiconductor device test apparatus learns through a machine learning application having various algorithms to infer various conditions such as channels, oxide films, device size, temperature, process conditions, degree of deterioration, and metal type. And can be distinguished.
  • the feature extraction mechanism used by the semiconductor device testing apparatus may depend on the level, distribution, and density of traps present in the semiconductor device.
  • a semiconductor device testing apparatus extracts fluctuation noise generated from a semiconductor device as a feature.
  • 12A to 13 are diagrams for explaining classification accuracy of a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 12A and 12B illustrate classification accuracy according to types of machine learning applications that can be utilized in the semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • HMM hidden markov model
  • NN neural network
  • the result of learning more than 20,000 pieces of data has very excellent classification accuracy, and may be the same as the graph 1210 of FIG. 12B.
  • HMM hidden markov model
  • NN neural network
  • CNN convolution neural network
  • HMM hidden markov model
  • NN neural network
  • CNN convolution neural network
  • FIG. 13 shows score differences according to labels in a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 14A to 14C are views for explaining measurement results of a current or voltage wave output through a semiconductor device of a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14A illustrates 2D array data 1400 obtained by classifying ReS2 h-BN related to a first semiconductor device by a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14B illustrates two-dimensional array data 1410 in which ReS2 SiO2 related to a second semiconductor device is classified by the semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14C illustrates 2D array data 1420 obtained by classifying graphene related to a third semiconductor device by a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 14A to 14C illustrate two-dimensional array data for a test object related to a semiconductor device, but are not limited thereto.
  • Array data can be created.
  • the apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of a hardware component and a software component.
  • the devices and components described in the embodiments include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions.
  • the processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications executed on the operating system. Further, the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of software.
  • OS operating system
  • the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of software.
  • the processing device is a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include.
  • the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller.
  • other processing configurations are possible, such as a parallel processor.
  • the method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium.
  • the computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like alone or in combination.
  • the program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and usable to those skilled in computer software.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks.
  • -A hardware device specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • Examples of program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operation of the embodiment, and vice versa.
  • the software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, configuring the processing unit to operate as desired or processed independently or collectively. You can command the device.
  • Software and/or data may be interpreted by a processing device or, to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. , Or may be permanently or temporarily embodyed in a transmitted signal wave.
  • the software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer-readable recording media.

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Abstract

The present invention relates to a technology for testing a semiconductor device by means of machine learning of the frequency output properties of a semiconductor device, and more specifically relates to technology that increases the test accuracy of a determination of the condition of a semiconductor device by measuring the waves of a current or voltage output via a semiconductor device, applying an MFCC-based filter to the measured waves, and thereby constructing a database using two dimensional array data of vector data, and carrying out machine learning with respect to the constructed database.

Description

반도체 소자의 주파수 출력 특성 및 기계 학습을 이용한 반도체 소자 테스트 장치 및 방법Apparatus and method for testing semiconductor devices using frequency output characteristics and machine learning of semiconductor devices
본 발명은 반도체 소자의 주파수 출력 특성을 기계 학습하여 반도체 소자를 테스트하는 기술적 사상에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 소자를 통해 출력된 전류 또는 전압의 파동을 측정하고, 측정된 파동에 MFCC(Mel Frequency Cepstral Coefficient) 유사 필터를 적용하여 반도체 소자의 조건을 결정 및 테스트하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technical idea of testing a semiconductor device by machine learning the frequency output characteristics of a semiconductor device, and more particularly, measuring a wave of current or voltage output through a semiconductor device, and measuring the wave of the measured wave by MFCC (Mel Frequency Cepstral Coefficient) A technology for determining and testing conditions of semiconductor devices by applying a similar filter.
최근, 반도체 소자의 크기가 감소하고, 공정 및 설계의 난이도가 증가함에 따른 신뢰성에 대한 문제가 대두되고 있으며, 반도체 소자의 열화 정도를 파악하는 방법에 대해서도 논의가 지속적으로 진행하고 있는 추세이다. Recently, as the size of the semiconductor device decreases and the difficulty of process and design increases, the problem of reliability has emerged, and discussions on how to determine the degree of deterioration of the semiconductor device are continuously being discussed.
최근, 우리의 생활 속에는 스마트폰부터 스마트 자동차에 이르기까지 수많은 전자 제품들이 자리 잡고 있다.Recently, numerous electronic products from smartphones to smart cars have been found in our lives.
따라서, 제품 속의 다양한 반도체 소자들은 각각의 기대 수명을 가지고 있으며, 제품 공급자는 이에 대한 기대 수명 내에서 제품과 반도체 소자의 정상 작동을 보장할 수 있어야 한다.Accordingly, various semiconductor devices in a product have their respective life expectancy, and a product supplier must be able to guarantee the normal operation of the product and the semiconductor device within the expected life span.
만약, 기대 수명 내에서의 정상 작동이 보장되지 않는다면, 추가적인 비용을 발생시킬 뿐만 아니라, 고객이 가지는 제품의 이미지 및 나아가 회사의 이미지에도 부정적인 영향을 미칠 수 있으므로 제품의 신뢰성과 반도체 소자의 열화 정도에 따른 정도는 필수적이다.If normal operation within the expected life span is not guaranteed, it not only incurs additional costs, but also negatively affects the image of the product of the customer and the image of the company, thus affecting the reliability of the product and the degree of deterioration of the semiconductor device. The degree to which it follows is essential.
특히, 시간의 경과, 전기적인 스트레스 또는 온도의 변화 등에 따라서 제품의 노화 현상이 반도체 소자의 성능에 미치는 영향에 대하여 고려하는 것은 반도체 소자의 기대 수명 내에서의 반도체 소자의 정상 작동을 보장하기 위해서 매우 필수적이다.In particular, considering the effect of aging of the product on the performance of the semiconductor device due to the passage of time, electrical stress, or temperature change, etc., it is very important to ensure the normal operation of the semiconductor device within the expected life of the semiconductor device. It is essential.
또한, 반도체 소자의 크기가 감소하면서 발생하는 다양한 문제들은 소자의 열화에 큰 영향을 끼치고 있으며, 이를 정확하게 파악하고 소자의 열화 정도를 구분하고 명시하는 것은 필수적이다.In addition, various problems that occur as the size of a semiconductor device decreases have a great influence on the degradation of the device, and it is essential to accurately grasp this and classify and specify the degree of deterioration of the device.
반도체 소자의 조건들(예: 화학적인 물질 변경, 소자의 크기 변경, 온도, 공정 장비, 공정 조건, 스트레스, metal 물질)에 따라서 반도체 소자에 가해지는 스트레스 및 열화 정도가 달라지는데, 단순한 측정법으로는 반도체 소자가 가지는 전기적은 특성을 정확하기 파악하기 힘들다.Depending on the conditions of the semiconductor device (e.g., chemical material change, device size change, temperature, process equipment, process conditions, stress, metal material), the degree of stress and deterioration applied to the semiconductor device varies. It is difficult to accurately grasp the electrical characteristics of the device.
다시 말해, 단순한 측정법만으로는 조건에 대한 소자의 정보를 확인하는 것은 어렵다. 특히, 반도체 소자의 제작 및 스케일링(scaling)이 거듭됨에 따라서 이를 정확하게 파악하는 데 어려움을 겪고 있다.In other words, it is difficult to check the device information on the condition with only a simple measurement method. In particular, as semiconductor devices are repeatedly manufactured and scaled, it is difficult to accurately grasp them.
본 발명은 반도체 소자의 전류 또는 전압 신호의 변동(fluctuation)을 MFCC(Mel Frequency Cepstral Coefficient) 유사 필터를 이용하여 주파수 영역(frequency domain) 데이터로 변환하고, 변환된 데이터를 데이터 베이스화하고, 데이터 베이스에 대한 기계학습을 수행함으로써 반도체 소자의 조건을 결정하는 것을 목적으로 한다.The present invention converts the fluctuation of a current or voltage signal of a semiconductor device into frequency domain data using a Mel Frequency Cepstral Coefficient (MFCC) similar filter, converts the converted data into a database, and converts the converted data into a database. The purpose of this study is to determine the conditions of semiconductor devices by performing machine learning.
본 발명은 기계 학습을 수행하여 온도(temperature), 크기(dimension), 공정 조건, 채널 물질(material), 게이트 물질(material), 열화 정도(degradation degree), 전기적 특성, 신뢰성, 계면 포획(interface trap), 벌크 포획(bulk trap), 발광 정도, 발광 파장 또는 수명 중 적어도 하나를 포함하는 반도체 소자의 조건을 결정함으로써, 반도체 소자에 대한 테스트 정확도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.The present invention performs machine learning to determine temperature, dimension, process conditions, channel material, gate material, degree of degradation, electrical properties, reliability, and interface traps. ), bulk trap, light emission degree, light emission wavelength, or lifespan.
본 발명은 주파수 영역(frequency domain) 데이터를 복수의 프레임으로 분할하여 2차원 어레이 데이터로 변환하여 데이터 베이스를 구축하고, 구축된 데이터 베이스에 대한 기계 학습을 수행함으로써 반도체 소자에 대한 테스트 정확도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.The present invention divides frequency domain data into a plurality of frames, converts it into 2D array data to build a database, and improves test accuracy for semiconductor devices by performing machine learning on the built database. It is aimed at.
본 발명은 반도체 소자의 출력에 대한 주파수 영역(frequency domain) 데이터를 이용함으로써, 반도체 소자의 물질 또는 크기와 관계 없이 반도체 소자에 대한 테스트 정확도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to improve test accuracy for a semiconductor device regardless of the material or size of the semiconductor device by using frequency domain data on the output of the semiconductor device.
본 발명의 일실시예에 따르면 반도체 소자 테스트 장치는 테스트 대상 소자에 전류 또는 전압을 인가하는 소스 인가부, 상기 인가된 전류 또는 전압에 기초하여 상기 테스트 대상 소자로부터 출력된 전류 또는 전압 신호를 측정하고, 상기 측정된 전류 또는 전압 신호를 기계 학습 신호로 증폭 변환하는 증폭 변환부, 상기 증폭 변환된 기계 학습 신호를 시간에 대한 벡터 형태를 갖는 벡터 데이터로 변환하고, 상기 변환된 벡터 데이터를 복수의 프레임(frame)으로 분할하여 2차원 어레이 데이터로 변환하는 데이터 변환부 및 상기 2차원 어레이 데이터에 대한 기계 학습을 수행하여 상기 테스트 대상 소자의 조건을 결정하는 기계 학습부를 포함하고, 상기 측정된 전류 또는 전압 신호는 상기 테스트 대상 소자의 조건에 따라 주파수 형태를 갖을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the semiconductor device test apparatus measures a current or voltage signal output from the test device based on the source application unit for applying a current or voltage to the device under test, and the applied current or voltage. , An amplification conversion unit for amplifying and converting the measured current or voltage signal into a machine learning signal, converting the amplified-converted machine learning signal into vector data having a vector form with respect to time, and converting the converted vector data into a plurality of frames A data conversion unit that divides into (frame) and converts it into 2D array data, and a machine learning unit that determines a condition of the device to be tested by performing machine learning on the 2D array data, wherein the measured current or voltage The signal may have a frequency form according to the condition of the device under test.
상기 데이터 변환부는, 상기 분할된 복수의 프레임(frame)에 대해 퓨리에 변환(fourier transform)을 적용하여 파워스펙트럼밀도(power spectral density)를 계산할 수 있다.The data converter may calculate a power spectral density by applying a Fourier transform to the divided frames.
상기 데이터 변환부는, 상기 계산된 파워스펙트럼밀도(power spectral density)에 적어도 하나 이상의 필터를 이용한 이산 코사인 변환(discrete cosine transform)을 적용하여 상기 벡터 데이터를 상기 2차원 어레이 데이터로 변환할 수 있다.The data converter may convert the vector data into the 2D array data by applying a discrete cosine transform using at least one filter to the calculated power spectral density.
상기 데이터 변환부는, 적어도 하나 이상의 필터를 이용하여 상기 주파수 형태를 분석하고, 상기 분석된 주파수 형태에 기초하여 상기 변환된 벡터 데이터를 상기 테스트 대상 소자의 조건을 각각 포함하는 상기 2차원 어레이 데이터로 변환할 수 있다.The data conversion unit analyzes the frequency shape using at least one filter, and converts the converted vector data into the two-dimensional array data each including conditions of the device under test based on the analyzed frequency shape. can do.
상기 적어도 하나 이상의 필터의 개수는 상기 테스트 대상 소자의 조건에 대한 결정 정확도와 비례할 수 있다.The number of the at least one filter may be proportional to the determination accuracy of the condition of the device under test.
상기 기계 학습 신호는, 제1 열과 제2 열로 구분된 텍스트 파일 형태를 갖고, 상기 제1 열은 시간의 변화에 따른 데이터를 나타내고, 상기 제2 열은 상기 시간의 변화에 따른 변동(fluctuation) 데이터를 나타낼 수 있다.The machine learning signal has a text file format divided into a first column and a second column, the first column represents data according to time, and the second column is fluctuation data according to the change of time. Can represent.
상기 기계 학습부는, 상기 기계 학습을 수행하여 온도(temperature), 크기(dimension), 공정 조건, 채널 물질(material), 게이트 물질(material), 열화 정도(degradation degree), 전기적 특성, 신뢰성, 계면 포획(interface trap), 벌크 포획(bulk trap), 발광 정도, 발광 파장 또는 수명 중 적어도 하나를 포함하는 상기 테스트 대상 소자의 조건을 결정할 수 있다.The machine learning unit performs the machine learning to capture temperature, dimensions, process conditions, channel materials, gate materials, degradation degrees, electrical properties, reliability, and interfacial capture. Conditions of the device to be tested including at least one of (interface trap), bulk trap, degree of emission, emission wavelength, and lifetime may be determined.
상기 기계 학습부는, 상기 2차원 어레이 데이터를 복수의 폴더로 구분하여 학습한 후, 상기 복수의 폴더에 대하여 교차 검증(cross validation)할 수 있다.The machine learning unit may divide and learn the 2D array data into a plurality of folders, and then perform cross validation on the plurality of folders.
본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 방법은 증폭 변환부에서, 테스트 대상 소자에 인가된 전류 또는 전압에 기초하여 상기 테스트 대상 소자로부터 출력된 전류 또는 전압 신호를 측정하고, 상기 측정된 전류 또는 전압 신호를 기계 학습 신호로 증폭 변환하는 단계, 데이터 변환부에서, 상기 증폭 변환된 기계 학습 신호를 시간에 대한 벡터 형태를 갖는 벡터 데이터로 변환하고, 상기 변환된 벡터 데이터를 복수의 프레임(frame)으로 분할하여 2차원 어레이 데이터로 변환하는 단계 및 기계 학습부에서, 상기 2차원 어레이 데이터에 대한 기계 학습을 수행하여 상기 테스트 대상 소자의 조건을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 측정된 전류 또는 전압 신호는 상기 테스트 대상 소자의 조건에 따라 주파수 형태를 갖을 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, a method for testing a semiconductor device includes measuring a current or voltage signal output from the device under test based on a current or voltage applied to the device under test in an amplifying converter, and measuring the measured current or Amplifying and converting a voltage signal into a machine learning signal, in a data conversion unit, converting the amplified converted machine learning signal into vector data having a vector form with respect to time, and converting the converted vector data into a plurality of frames Dividing into two-dimensional array data, and determining a condition of the device under test by performing machine learning on the two-dimensional array data in a machine learning unit, wherein the measured current or voltage signal May have a frequency shape according to the condition of the device under test.
상기 변환된 벡터 데이터를 복수의 프레임(frame)으로 분할하여 2차원 어레이 데이터로 변환하는 단계는, 상기 분할된 복수의 프레임(frame)에 대해 퓨리에 변환(fourier transform)을 적용하여 파워스펙트럼밀도(power spectral density)를 계산하는 단계 및 상기 계산된 파워스펙트럼밀도(power spectral density)에 적어도 하나 이상의 필터를 이용한 이산 코사인 변환(discrete cosine transform)을 적용하여 상기 변환된 벡터 데이터를 상기 2차원 어레이 데이터로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.The step of dividing the transformed vector data into a plurality of frames and converting it into 2D array data includes applying a Fourier transform to the divided plurality of frames to achieve power spectrum density. Calculating spectral density) and applying a discrete cosine transform using at least one filter to the calculated power spectral density to transform the transformed vector data into the 2D array data It may include the step of.
본 발명은 반도체 소자의 전류 또는 전압 신호의 변동(fluctuation)을 MFCC(Mel Frequency Cepstral Coefficient) 유사 필터를 이용하여 주파수 영역(frequency domain) 데이터로 변환하고, 변환된 데이터를 데이터 베이스화하고, 데이터 베이스에 대한 기계학습을 수행함으로써 반도체 소자의 조건을 결정할 수 있다.The present invention converts the fluctuation of a current or voltage signal of a semiconductor device into frequency domain data using a Mel Frequency Cepstral Coefficient (MFCC) similar filter, converts the converted data into a database, and converts the converted data into a database. By performing machine learning on the semiconductor device, the conditions of the semiconductor device can be determined.
본 발명은 기계 학습을 수행하여 온도(temperature), 크기(dimension), 공정 조건, 채널 물질(material), 게이트 물질(material), 열화 정도(degradation degree), 전기적 특성, 신뢰성, 계면 포획(interface trap), 벌크 포획(bulk trap), 발광 정도, 발광 파장 또는 수명 중 적어도 하나를 포함하는 반도체 소자의 조건을 결정함으로써, 반도체 소자에 대한 테스트 정확도를 향상시킬 수 있다.The present invention performs machine learning to determine temperature, dimension, process conditions, channel material, gate material, degree of degradation, electrical properties, reliability, and interface traps. ), a bulk trap, a degree of light emission, a light emission wavelength, or a condition of a semiconductor device including at least one of a lifetime, thereby improving test accuracy for the semiconductor device.
본 발명은 주파수 영역(frequency domain) 데이터를 복수의 프레임으로 분할하여 2차원 어레이 데이터로 변환하여 데이터 베이스를 구축하고, 구축된 데이터 베이스에 대한 기계 학습을 수행함으로써 반도체 소자에 대한 테스트 정확도를 향상시킬 수 있다.The present invention divides frequency domain data into a plurality of frames and converts it into 2D array data to build a database, and improves test accuracy for semiconductor devices by performing machine learning on the built database. I can.
본 발명은 반도체 소자의 출력에 대한 주파수 영역(frequency domain) 데이터를 이용함으로써, 반도체 소자의 물질 또는 크기와 관계 없이 반도체 소자에 대한 테스트 정확도를 향상시킬 수 있다.According to the present invention, by using frequency domain data on the output of the semiconductor device, it is possible to improve test accuracy for the semiconductor device regardless of the material or size of the semiconductor device.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치를 설명하는 도면이다.1 is a diagram illustrating an apparatus for testing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치의 동작 절차를 설명하는 도면이다.2 is a diagram illustrating an operation procedure of a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치의 기계 학습 신호의 변환 절차를 설명하는 도면이다.3 is a diagram illustrating a process of converting a machine learning signal in a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치의 2차원 어레이 데이터 변환 절차를 설명하는 도면이다.4 is a diagram illustrating a 2D array data conversion procedure of a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치의 기계 학습 절차를 설명하는 도면이다.5 to 7 are diagrams illustrating a machine learning procedure of a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치에 적용되는 필터의 효율성을 설명하는 도면이다.8 is a diagram illustrating the efficiency of a filter applied to a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 방법을 설명하는 도면이다. 9 is a diagram illustrating a method of testing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치의 동작 절차를 설명하는 도면이다.10 and 11 are diagrams illustrating an operating procedure of a semiconductor device test apparatus according to various embodiments of the present disclosure.
도 12a 내지 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치의 분류 정확도를 설명하는 도면이다.12A to 13 are diagrams for explaining classification accuracy of a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치의 반도체 소자를 통해 출력된 전류 또는 전압의 파동의 측정 결과를 설명하는 도면이다.14A to 14C are views for explaining measurement results of a current or voltage wave output through a semiconductor device of a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.Specific structural or functional descriptions of embodiments according to the concept of the present invention disclosed in the present specification are exemplified only for the purpose of describing embodiments according to the concept of the present invention, and embodiments according to the concept of the present invention They may be implemented in various forms and are not limited to the embodiments described herein.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Since the embodiments according to the concept of the present invention can apply various changes and have various forms, the embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the present specification. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to specific disclosed forms, and includes changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are only for the purpose of distinguishing one component from other components, for example, without departing from the scope of the rights according to the concept of the present invention, the first component may be referred to as the second component, Similarly, the second component may also be referred to as a first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle. Expressions describing the relationship between components, for example, "between" and "just between" or "directly adjacent to" should be interpreted as well.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that the specified features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof exist, but one or more other features or numbers, It is to be understood that the presence or addition of steps, actions, components, parts, or combinations thereof does not preclude the possibility of preliminary exclusion.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein including technical or scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be construed as having a meaning consistent with the meaning of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present specification. Does not.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. The same reference numerals shown in each drawing indicate the same members.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치를 설명하는 도면이다.1 is a diagram illustrating an apparatus for testing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치의 구성 요소를 설명한다.1 illustrates the components of a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치는 소스 인가부(110), 증폭 변환부(120), 데이터 변환부(130) 및 기계 학습부(140)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a source applying unit 110, an amplifying and converting unit 120, a data converting unit 130, and a machine learning unit 140.
본 발명의 일실시예에 따른 소스 인가부(110)는 테스트 대상 소자에 전류 또는 전압을 인가할 수 있다.The source application unit 110 according to an embodiment of the present invention may apply current or voltage to the device under test.
즉, 소스 인가부(110)는 외부 신호가 차단된 차폐 환경의 배터리 박스(battery box)를 포함하고, 배터리 박스는 미소 신호(weak signal)을 정밀 분석하기 위해, 외부 신호가 차단된 차폐 환경에서 전압 또는 전류를 테스트 대상 소자에 인가한다.That is, the source application unit 110 includes a battery box in a shielded environment where external signals are blocked, and the battery box is in a shielded environment where external signals are blocked in order to accurately analyze weak signals. Apply voltage or current to the device under test.
예를 들어, 테스트 대상 소자에 인가된 전류 또는 전압 신호는 특정 떨림(fluctuation)을 갖고 있으며, 특정 떨림은 주파수 영역(frequency domain)에서 확인될 수 있다.For example, a current or voltage signal applied to the device under test has a specific fluctuation, and the specific vibration can be identified in a frequency domain.
본 발명의 일실시예에 따라 소스 인가부(110)에서 인가하는 전류 또는 전압은 도 3을 이용하여 보충 설명한다.The current or voltage applied by the source applying unit 110 according to an embodiment of the present invention will be described supplementarily with reference to FIG. 3.
본 발명의 일실시예에 따른 증폭 변환부(120)는 소스 인가부(110)로부터 인가된 전류 또는 전압에 기초하여 테스트 대상 소자로부터 출력된 전류 또는 전압 신호를 측정한다.The amplification converter 120 according to an embodiment of the present invention measures a current or voltage signal output from the device under test based on the current or voltage applied from the source application unit 110.
또한, 증폭 변환부(120)는 측정된 전류 또는 전압 신호를 기계 학습 신호로 증폭 변환할 수 있다. 여기서, 측정된 전류 또는 전압 신호는 테스트 대상 소자의 조건에 따라 주파수 형태를 갖을 수 있다.In addition, the amplification converter 120 may amplify and convert the measured current or voltage signal into a machine learning signal. Here, the measured current or voltage signal may have a frequency shape according to the condition of the device under test.
일례로, 증폭 변환부(120)는 저잡음 전치 증폭기(low-noise current/voltage preamplifier)를 포함하고, 저잡음 전치 증폭기는 배터리 박스로부터 인가된 미소 신호를 기계 학습 프로그램 중 하나인 파이썬(python)이 읽을 수 있는 주파수 대역으로 증폭하여 기계 학습 신호로 증폭 변환될 수 있다.As an example, the amplification converter 120 includes a low-noise current/voltage preamplifier, and the low-noise preamplifier reads the micro signal applied from the battery box by python, one of the machine learning programs. It can be amplified and converted into a machine learning signal by amplifying into a possible frequency band.
여기서, 증폭된 기계 학습 신호는 실제로 기계 학습되기 위한 클래스(class)들로 구성되며, 각 클래스의 폴더 안에 시간과 증폭된 전류가 포함되어 텍스트 파일 형태로 기계 학습이 진행될 수 있다.Here, the amplified machine learning signal is actually composed of classes for machine learning, and time and amplified current are included in each class folder, so that machine learning can be performed in the form of a text file.
본 발명의 일실시예에 따르면 데이터 변환부(130)는 증폭 변환된 기계 학습 신호를 시간에 대한 벡터 형태를 갖는 벡터 데이터로 변환할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the data conversion unit 130 may convert the amplified-converted machine learning signal into vector data having a vector form with respect to time.
또한, 데이터 변환부(130)는 변환된 벡터 데이터를 복수의 프레임(frame)으로 분할하여 2차원 어레이 데이터로 변환할 수 있다.In addition, the data conversion unit 130 may divide the converted vector data into a plurality of frames and convert it into 2D array data.
일례로, 데이터 변환부(130)는 분할된 복수의 프레임(frame)에 대해 퓨리에 변환(fourier transform)을 적용하여 파워스펙트럼밀도(power spectral density)를 계산할 수 있다.For example, the data converter 130 may calculate a power spectral density by applying a Fourier transform to a plurality of divided frames.
즉, 본 발명은 주파수 영역(frequency domain) 데이터를 복수의 프레임으로 분할하여 2차원 어레이 데이터로 변환하여 데이터 베이스를 구축하고, 구축된 데이터 베이스에 대한 기계 학습을 수행함으로써 반도체 소자에 대한 테스트 정확도를 향상시킬 수 있다.That is, the present invention divides frequency domain data into a plurality of frames and converts it into 2D array data to build a database, and by performing machine learning on the built database, test accuracy for semiconductor devices is improved. Can be improved.
본 발명의 일실시예에 따르면, 데이터 변환부(130)는 계산된 파워스펙트럼밀도(power spectral density)에 적어도 하나 이상의 필터를 이용한 이산 코사인 변환(discrete cosine transform)을 적용하여 벡터 데이터를 2차원 어레이 데이터로 변환할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the data conversion unit 130 applies a discrete cosine transform using at least one filter to the calculated power spectral density to convert the vector data into a two-dimensional array. Can be converted to data.
예를 들어, 적어도 하나 이상의 필터는 MFCC(Mel Frequency Cepstral Coefficient) 유사 변형 필터를 포함할 수 있다.For example, at least one filter may include a Mel Frequency Cepstral Coefficient (MFCC) similar transformation filter.
즉, 데이터 변환부(130)는, 적어도 하나 이상의 필터를 이용하여 주파수 형태를 분석하고, 분석된 주파수 형태에 기초하여 벡터 데이터를 테스트 대상 소자의 조건을 각각 포함하는 2차원 어레이 데이터로 변환할 수 있다. 여기서, 2차원 어레이 데이터로 변환하는 절차는 도 4를 이용하여 보충 설명한다.That is, the data conversion unit 130 may analyze the frequency shape using at least one filter and convert the vector data into 2D array data each including conditions of the device under test based on the analyzed frequency shape. have. Here, a procedure for converting to 2D array data will be supplemented with reference to FIG. 4.
본 발명의 일실시예에 따르면 기계 학습부(140)는 2차원 어레이 데이터에 대한 기계 학습을 수행하여 테스트 대상 소자의 조건을 결정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the machine learning unit 140 may determine a condition of a device under test by performing machine learning on 2D array data.
예를 들어, 테스트 대상 소자의 조건은 온도(temperature), 크기(dimension), 공정 조건, 채널 물질(material), 게이트 물질(material), 열화 정도(degradation degree), 전기적 특성, 신뢰성, 계면 포획(interface trap), 벌크 포획(bulk trap), 발광 정도, 발광 파장 또는 수명 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.For example, the conditions of the device under test include temperature, dimension, process conditions, channel material, gate material, degree of degradation, electrical properties, reliability, and interfacial trapping ( interface trap), bulk trap, degree of emission, emission wavelength, or lifetime.
즉, 본 발명은 반도체 소자의 전류 또는 전압 신호의 변동(fluctuation)을 MFCC(Mel Frequency Cepstral Coefficient) 유사 필터를 이용하여 주파수 영역(frequency domain) 데이터로 변환하고, 변환된 데이터를 데이터 베이스화하고, 데이터 베이스에 대한 기계학습을 수행함으로써 반도체 소자의 조건을 결정할 수 있다.That is, the present invention converts the fluctuation of a current or voltage signal of a semiconductor device into frequency domain data using a Mel Frequency Cepstral Coefficient (MFCC) similar filter, converts the converted data into a database, and By performing machine learning on the base, the conditions of the semiconductor device can be determined.
일례로, 기계 학습부(140)는 2차원 어레이 데이터를 복수의 폴더로 구분하여 학습한 후, 상기 복수의 폴더에 대하여 교차 검증(cross validation)할 수 있다.For example, the machine learning unit 140 may divide and learn 2D array data into a plurality of folders, and then cross-validate the plurality of folders.
교차 검증은 도 7에 대한 설명에서 보충 설명한다.Cross-validation is supplemented in the description of FIG. 7.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치의 동작 절차를 설명하는 도면이다.2 is a diagram illustrating an operation procedure of a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 반도체 소자 테스트 장치가 테스트 대상 소자를 테스트하기 위하여, 테스트 대상 소자로부터 출력되는 주파수 신호를 2차원 어레이 데이터로 변환하는 절차를 예시한다.FIG. 2 illustrates a procedure of converting a frequency signal output from a device under test into 2D array data in order to test a device under test by a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참고하면, 단계(S201)에서 반도체 소자 테스트 장치는 테스트 대상 소자에 전압 또는 전류를 인가한다.Referring to FIG. 2, in step S201, the semiconductor device testing apparatus applies a voltage or current to the device to be tested.
단계(S202)에서 반도체 소자 테스트 장치는 저잡음 전치 증폭기(low-noise current/voltage preamplifier)를 이용하여 테스트 대상 소자로부터 출력된 전류 또는 전압 신호(210)를 증폭시킨다.In step S202, the semiconductor device testing apparatus amplifies the current or voltage signal 210 output from the device under test using a low-noise current/voltage preamplifier.
예를 들어, 테스트 대상 소자로부터 출력된 전류 또는 전압 신호(210)는 특정 떨림(fluctuation)을 갖고 있다.For example, the current or voltage signal 210 output from the device under test has a specific fluctuation.
여기서, 반도체 소자 테스트 장치는 파이썬에서 전류 또는 전압 신호를 인식할 수 있도록 전류 또는 전압 신호를 증폭 시켜 기계 학습 신호로 변환한다.Here, the semiconductor device test apparatus amplifies the current or voltage signal and converts it into a machine learning signal so that the current or voltage signal can be recognized in Python.
단계(S203)에서 반도체 소자 테스트 장치는 증폭된 기계 학습 신호를 읽어서 기록한다.In step S203, the semiconductor device testing apparatus reads and records the amplified machine learning signal.
단계(S204) 및 단계(S205)에서 반도체 소자 테스트 장치는 기록된 기계 학습 신호에 대하여 노멀라이징(normalizing)과 프림앰퍼시스(pre-emphasis)를 반복 수행한다.In steps S204 and S205, the semiconductor device testing apparatus repeatedly performs normalizing and pre-emphasis on the recorded machine learning signal.
단계(S206)에서 반도체 소자 테스트 장치는 노멀라이징과 프리앰퍼시스된 주파수 신호(220)의 프레임을 분할한다.In step S206, the semiconductor device test apparatus divides the frame of the normalized and pre-emphasis frequency signal 220.
단계(S207)에서 반도체 소자 테스트 장치는 분할된 주파수 신호(220)에 윈도우(window)를 적용하고, 윈도우가 적용된 주파수 신호에 대하여 이산 코사인 변환(discrete cosine transform)을 적용하여 분할된 주파수 신호(230)를 형성한다.In step S207, the semiconductor device testing apparatus applies a window to the divided frequency signal 220, and applies a discrete cosine transform to the frequency signal to which the window is applied, and the divided frequency signal 230 ) To form.
단계(S208)에서 반도체 소자 테스트 장치는 분할된 주파수 신호(230)에 대해 적어도 하나의 필터(filter)를 이용하여 멜과 로그 스케일(mel and log scale)을 적용한다. In step S208, the semiconductor device testing apparatus applies a mel and log scale to the divided frequency signal 230 using at least one filter.
단계(S209)에서 반도체 소자 테스트 장치는 멜과 로그 스케일이 적용된 주파수 신호의 멜 에너지에 대한 이산 코사인 변환을 적용하여 2차원 어레이 데이터를 생성한다.In step S209, the semiconductor device testing apparatus generates two-dimensional array data by applying a discrete cosine transform of the mel energy of the frequency signal to which the mel and log scale is applied.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치의 기계 학습 신호의 변환 절차를 설명하는 도면이다.3 is a diagram illustrating a process of converting a machine learning signal in a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예에따라 반도체 소자 테스트 장치의 전압 인가부로부터 인가되어 테스트 대상 소자로부터 출력된 전류 또는 전압 신호의 구성과 주파수 특성을 예시한다.3 illustrates the configuration and frequency characteristics of a current or voltage signal applied from a voltage applying unit of a semiconductor device testing apparatus and output from a device under test according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참고하면, 인가 신호의 텍스트 구성(300)과 파형(310)을 나타낸다.Referring to FIG. 3, a text configuration 300 and a waveform 310 of an applied signal are shown.
일례로, 텍스트 구성(300)은 제1 열(302) 및 제2 열(304)로 구성되어, 텍스트 파일 형태를 갖고, 제1 열(302)은 시간의 변화에 따른 데이터를 나타내고, 제2 열(304)은 시간의 변화에 따른 변동(fluctuation) 데이터를 나타낼 수 있다.As an example, the text structure 300 is composed of a first column 302 and a second column 304, has a text file format, the first column 302 represents data according to the change of time, and the second Column 304 may represent fluctuation data over time.
파형(310)은 시간의 변화에 따른 변동(fluctuation)을 주파수의 변화로 나타낼 수 있다.The waveform 310 may represent a fluctuation according to a change in time as a change in frequency.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치의 2차원 어레이 데이터 변환 절차를 설명하는 도면이다.4 is a diagram illustrating a 2D array data conversion procedure of a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일실시예에따라 반도체 소자 테스트 장치가 테스트 대상 소자로부터 출력된 전류 또는 전압 신호를 2차원 어레이 데이터로 변환하는 절차를 예시한다.4 illustrates a procedure for converting a current or voltage signal output from a device under test into 2D array data by a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참고하면, 단계(S401)에서 반도체 소자 테스트 장치는 테스트 대상 소자로부터 출력된 전류 또는 전압 신호를 획득한다.Referring to FIG. 4, in step S401, the semiconductor device testing apparatus acquires a current or voltage signal output from the device under test.
단계(S402)에서 반도체 소자 테스트 장치는 획득된 전류 또는 전압 신호에 대하여 노멀라이징 및 프리엠퍼시스를 적용하여 일반화된 벡터 데이터로 변환하고, 변환된 벡터 데이터를 미리 설정된 프레임 사이즈로 분할하며, 각 프레임에 대해서 퓨리에 변환(fourier transform)을 수행하고, 파워스펙트럼밀도(power spectral density)를 계산한다.In step S402, the semiconductor device testing apparatus applies normalizing and pre-emphasis to the acquired current or voltage signal to convert it into generalized vector data, divides the converted vector data into a preset frame size, and divides each frame. For this, a Fourier transform is performed and a power spectral density is calculated.
단계(S403)에서 반도체 소자 테스트 장치는 계산된 파워스펙트럼밀도(power spectral density)에 적어도 하나 이상의 필터를 이용한 이산 코사인 변환(discrete cosine transform)을 적용하여 2차원 어레이 데이터를 생성한다.In step S403, the semiconductor device testing apparatus generates 2D array data by applying a discrete cosine transform using at least one filter to the calculated power spectral density.
예를 들어, 2차원 어레이 데이터는 복수의 행과 열로 구성된 CSV(comma-separated values) 데이터로서 2차원 어레이 각각은 테스트 대상 소자의 조건을 값으로 갖을 수 있다.For example, the 2D array data is comma-separated values (CSV) data composed of a plurality of rows and columns, and each of the 2D arrays may have a condition of a device under test as a value.
즉, 2차원 어레이 데이터는 테스트 대상 소자의 조건이 배열 구조를 갖는 벡터 시퀀스(vector sequence) 데이터 구조를 갖을 수 있다.That is, the 2D array data may have a vector sequence data structure in which the condition of the device under test is an array structure.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치의 기계 학습 절차를 설명하는 도면이다.5 to 7 are diagrams illustrating a machine learning procedure of a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치가 2차원 어레이 데이터를 이용하여 기계 학습하는 절차를 예시한다.5 illustrates a procedure for machine learning by using 2D array data by a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참고하면, 단계(S501)에서 반도체 소자 테스트 장치는 2차원 어레이 데이터를 순차적으로 기계 학습한다.Referring to FIG. 5, in step S501, the semiconductor device testing apparatus sequentially machine learns 2D array data.
단계(S502)에서 반도체 소자 테스트 장치는 단계(S501)에서 순차적으로 기계 학습된 데이터를 2차원 어레이 데이터와 비교 및 대조하는 학습을 수행한다.In step S502, the semiconductor device testing apparatus performs learning of comparing and comparing the machine-learned data sequentially in step S501 with 2D array data.
단계(S503)에서 반도체 소자 테스트 장치는 테스트 대상 소자의 조건을 식별한다.In step S503, the semiconductor device testing apparatus identifies conditions of the device to be tested.
예를 들어, 테스트 대상 소자의 조건은 온도(temperature), 크기(dimension), 공정 조건, 채널 물질(material), 게이트 물질(material), 열화 정도(degradation degree), 전기적 특성, 신뢰성, 계면 포획(interface trap), 벌크 포획(bulk trap), 발광 정도, 발광 파장 또는 수명 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.For example, the conditions of the device under test include temperature, dimension, process conditions, channel material, gate material, degree of degradation, electrical properties, reliability, and interfacial trapping ( interface trap), bulk trap, degree of emission, emission wavelength, or lifetime.
즉, 본 발명은 기계 학습을 수행하여 온도(temperature), 크기(dimension), 공정 조건, 채널 물질(material), 게이트 물질(material), 열화 정도(degradation degree), 전기적 특성, 신뢰성, 계면 포획(interface trap), 벌크 포획(bulk trap), 발광 정도, 발광 파장 또는 수명 중 적어도 하나를 포함하는 반도체 소자의 조건을 결정함으로써, 반도체 소자에 대한 테스트 정확도를 향상시킬 수 있다.That is, the present invention performs machine learning to achieve temperature, dimension, process conditions, channel material, gate material, degree of degradation, electrical properties, reliability, and interfacial capture ( By determining conditions of a semiconductor device including at least one of interface trap), bulk trap, degree of light emission, light emission wavelength, and lifetime, test accuracy for a semiconductor device may be improved.
본 발명의 일실시예에 따르면 반도체 소자 테스트 장치는 히든 마코브 모델(hidden markov model)을 이용할 수 있으며, 테스트 대상 소자의 조건 및 클래스에 대한 학습을 진행하여 테스트 대상 소자가 가지는 조건들을 학습할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the semiconductor device testing apparatus may use a hidden markov model, and it is possible to learn the conditions of the device under test by learning the conditions and classes of the device under test. have.
예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치는 Si, 도핑, 게이트 물질, 산화정도, 온도, 채널 물질, QLED, OLED, 발광 정도 등등으로 학습 후에 classification 이 99.3 %까지 정확성을 가지고 구분할 수 있다.For example, the semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention has an accuracy of up to 99.3% after learning with Si, doping, gate material, oxidation degree, temperature, channel material, QLED, OLED, luminescence degree, etc. Can be distinguished.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치는 기계 학습에 50개 이상의 클래스와 4000개 이상의 데이터를 활용할 수 있다.In addition, the semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention may utilize 50 or more classes and 4000 or more data for machine learning.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치가 2차원 어레이 데이터에 대하여 파이썬(python)을 이용하여 학습할 시 출력 화면을 예시한다.6 illustrates an output screen when a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention learns 2D array data using Python.
파이썬을 이용한 실험 결과에 따른 정확도(accuracy)가 최소 85 % 이상을 가질 수 있으며, 추가적인 파라미터(parameter) 조절을 통해 보다 높은 정확도를 갖고 반도체 소자의 조건이 추출될 수 있다.The accuracy according to the result of the experiment using Python can be at least 85%, and conditions of semiconductor devices can be extracted with higher accuracy through additional parameter control.
특히, 다양한 조건이나 물질, 열화 정도 등 다양한 조건에서도 각각의 조건에 대한 정확도뿐 만 아니라 전반적인 정확도가 90 %를 상회하여, 매우 정확하게 소자의 상태 및 물질, 열화 정도 등을 구분해낼 수 있다.In particular, even in various conditions, such as various conditions, substances, and degree of deterioration, not only the accuracy for each condition but also the overall accuracy exceeds 90%, it is possible to very accurately distinguish the state, material, and degree of deterioration of the device.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치가 복수의 폴더에 대하여 교차 검증(cross validation)하는 절차를 예시한다.7 illustrates a procedure of cross validation for a plurality of folders by a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참고하면, 단계(S701)에서 반도체 소자 테스트 장치는 복수의 폴더 중 폴더(Fold1)에서 트레이닝 데이터를 수집하여 데이터를 학습한다. 한편, 복수의 폴더 중 폴더(Fold2) 및 폴더(Fold3)에 대하여 테스트와 학습을 병행한다.Referring to FIG. 7, in step S701, the semiconductor device testing apparatus learns data by collecting training data from a folder Fold1 among a plurality of folders. On the other hand, among a plurality of folders, tests and learning are performed in parallel on the folder Fold2 and the folder Fold3.
단계(S702)에서 반도체 소자 테스트 장치는 복수의 폴더 중 폴더(Fold1)에서 데이터에 대하여 테스트를 진행한다. 한편, 복수의 폴더 중 폴더(Fold 2 및 Fold3)에 대하여 트레이닝 데이터를 수집하여 데이터를 학습한다.In step S702, the semiconductor device testing apparatus performs a test on data in a folder Fold1 among a plurality of folders. Meanwhile, training data is collected for folders Fold 2 and Fold 3 among a plurality of folders to learn data.
단계(703)에서 반도체 소자 테스트 장치는 복수의 폴더(Fold1, Fold2, Fold3)에 대한 테스트 결과를 수집하고, 수집된 테스트 결과에 대하여 평균 정확도를 산출한다.In step 703, the semiconductor device testing apparatus collects test results for a plurality of folders (Fold1, Fold2, Fold3), and calculates an average accuracy of the collected test results.
즉, 반도체 소자 테스트 장치는 복수의 폴더에 대하여 교차 검증하는 절차를 수행한다.That is, the semiconductor device testing apparatus performs a procedure of cross-verifying a plurality of folders.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치에 적용되는 필터의 효율성을 설명하는 도면이다.8 is a diagram illustrating the efficiency of a filter applied to a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치에 적용되는 필터의 개수에 따른 정확도 효율성을 예시한다.8 illustrates accuracy efficiency according to the number of filters applied to the semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참고하면, 그래프(800)는 가로축에서 필터의 개수 변화를 나타내고, 세로축에서 정확도의 변화를 나타내며, 범례로 고주파수 영역과 저주파수 영역을 나타낸다.Referring to FIG. 8, a graph 800 shows a change in the number of filters on a horizontal axis, a change in accuracy on a vertical axis, and shows a high frequency region and a low frequency region as a legend.
그래프(800)에 따르면, 저 주파수(low-frequency) 영역의 필터(filter) 의 개수가 클 경우, 정확도(accuracy)가 큰 것으로 보아, 전류 혹은 전압에 기여하는 캐리어(carrier)가 저 주파수 영역에서 거동의 특징을 추출할 수 있다.According to the graph 800, when the number of filters in the low-frequency region is large, it is considered that the accuracy is large, so that the carrier contributing to the current or voltage is in the low-frequency region. Behavioral features can be extracted.
따라서, 필터의 개수가 증가할수록 반도체 소자 테스트 장치의 테스트 정확도가 클 수 있다.Accordingly, as the number of filters increases, the test accuracy of the semiconductor device test apparatus may increase.
즉, 본 발명은 반도체 소자의 출력에 대한 주파수 영역(frequency domain) 데이터를 이용함으로써, 반도체 소자의 물질 또는 크기와 관계 없이 반도체 소자에 대한 테스트 정확도를 향상시킬 수 있다.That is, according to the present invention, by using frequency domain data on the output of the semiconductor device, it is possible to improve the test accuracy of the semiconductor device regardless of the material or size of the semiconductor device.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 방법을 설명하는 도면이다. 9 is a diagram illustrating a method of testing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 방법이 테스트 대상 소자의 조건에 따라 특정 주파수 형태를 갖는 전류 또는 전압 신호를 측정하여 2차원 어레이 데이터로 변환하고, 변환된 2차원 어레이 데이터를 학습하여 테스트 대상 소자의 조건을 정확하게 파악하는 절차를 예시한다.9 is a method for testing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention measures a current or voltage signal having a specific frequency form according to a condition of a device under test, converts it into 2D array data, and converts the converted 2D array data. Illustrates the procedure of learning to accurately grasp the conditions of the device under test.
도 9를 참고하면, 단계(901)에서 반도체 소자 테스트 방법은 테스트 대상 소자로부터의 출력 신호를 기계 학습 신호로 증폭 변환한다.Referring to FIG. 9, in step 901, the method for testing a semiconductor device amplifies and converts an output signal from a device under test into a machine learning signal.
즉, 반도체 소자 테스트 방법은 테스트 대상 소자에 인가된 전류 또는 전압에 기초하여 테스트 대상 소자로부터 출력된 전류 또는 전압 신호를 측정하고, 측정된 전류 또는 전압 신호를 기계 학습 신호로 증폭 변환할 수 있다.That is, the semiconductor device test method may measure a current or voltage signal output from the device under test based on the current or voltage applied to the device under test, and amplify and convert the measured current or voltage signal into a machine learning signal.
단계(902)에서 반도체 소자 테스트 방법은 기계 학습 신호를 2차원 어레이 데이터로 변환한다.In step 902, the semiconductor device test method converts the machine learning signal into 2D array data.
즉, 반도체 소자 테스트 방법은 증폭 변환된 기계 학습 신호를 시간에 대한 벡터 형태를 갖는 벡터 데이터로 변환하고, 변환된 벡터 데이터를 복수의 프레임(frame)으로 분할하여 2차원 어레이 데이터로 변환할 수 있다.That is, in the semiconductor device test method, the amplified-converted machine learning signal may be converted into vector data having a vector form over time, and the converted vector data may be divided into a plurality of frames and converted into 2D array data. .
단계(903)에서 반도체 소자 테스트 방법은 2차원 어레이 데이터에 대한 기계 학습에 기초하여 테스트 대상 소자의 조건을 결정한다.In step 903, the method of testing a semiconductor device determines a condition of the device to be tested based on machine learning on the 2D array data.
즉, 반도체 소자 테스트 방법은 2차원 어레이 데이터에 대한 순차적인 기계 학습을 수행하되, 2차원 어레이 데이터를 복수의 폴더로 구분하여 학습한 후, 복수의 폴더에 대하여 교차 검증을 수행하여 테스트 대상 소자의 조건을 결정한다.That is, in the semiconductor device test method, sequential machine learning is performed on 2D array data, but after learning the 2D array data by dividing it into a plurality of folders, cross-validation is performed on the plurality of folders. Determine the conditions.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치의 동작 절차를 설명하는 도면이다.10 and 11 are diagrams illustrating an operating procedure of a semiconductor device testing apparatus according to various embodiments of the present disclosure.
도 10을 참고하면, 반도체 소자 테스트 장치는 단계(1001)에서 반도체 소자에 전압을 인가하고, 단계(1002)에서 반도체 소자로부터 측정되는 전류를 증폭한 후, 단계(1003)에서 측정된 전류의 파동을 측정하고, 측정된 파동에 MFCC 유사 필터를 적용하여 벡터 데이터를 2차원 어레이 데이터를 생성한다.Referring to FIG. 10, the semiconductor device testing apparatus applies a voltage to the semiconductor device in step 1001, amplifies the current measured from the semiconductor device in step 1002, and then the wave of the current measured in step 1003. Is measured, and a two-dimensional array data is generated from vector data by applying an MFCC-like filter to the measured wave.
단계(1004)에서 반도체 소자 테스트 장치는 은닉 마르코프 모델(hidden markov model)을 이용하여 2차원 어레이 데이터를 기계학습한다.In step 1004, the semiconductor device test apparatus machine learns the 2D array data using a hidden markov model.
예를 들어, 은닉 마르코프 모델을 이용하여 2차원 어레이 데이터를 기계학습하는 단계는 도 5에서 설명된 기계학습 과정을 포함한다.For example, the step of machine learning 2D array data using the hidden Markov model includes the machine learning process described in FIG. 5.
단계(1005)에서 반도체 소자 테스트 장치는 뉴런 네트워크(neural network)를 이용하여 기계학습된 2차원 어레이 데이터를 추가적으로 기계학습한다.In step 1005, the semiconductor device testing apparatus additionally machine-learns the machine-learned 2D array data using a neural network.
단계(1006)에서 반도체 소자 테스트 장치의 기계 학습 결과로 채널 물질, 게이트 물질, 화학 도핑, E-빔 조사와 관련된 반도체 소자의 조건을 결정할 수 있다.In step 1006, conditions of a semiconductor device related to channel material, gate material, chemical doping, and E-beam irradiation may be determined as a result of machine learning of the semiconductor device testing apparatus.
예를 들어, 반도체 소자 테스트 장치는 은닉 마르코프 모델과 뉴런 네트워크를 함께 사용하여 반도체 소자의 조건을 결정함에 따라 반도체 소자의 조건의 결정 정확도를 향상시킬 수 있다.For example, the semiconductor device test apparatus may improve the accuracy of determining the conditions of the semiconductor device by using the hidden Markov model and the neuron network together to determine the conditions of the semiconductor device.
예를 들어, 반도체 소자 테스트 장치는 은닉 마르코프 모델과 뉴런 네트워크를 함께 사용할 경우, 반도체 소자의 조건과 관련된 결정 정확도를 약 96% 이상으로 향상시킬 수 있다.For example, in the case of using a hidden Markov model and a neuron network in the semiconductor device test apparatus, the crystal accuracy related to the conditions of the semiconductor device can be improved to about 96% or more.
도 11은 도 10에서 설명된 반도체 소자 테스트 장치의 동작 절차에 CNN과 같은 기계 학습을 적용한 반도체 소자 테스트 장치의 동작 절차를 설명하는 도면이다.FIG. 11 is a diagram illustrating an operation procedure of a semiconductor device test apparatus in which machine learning such as CNN is applied to the operation procedure of the semiconductor device test apparatus described in FIG. 10.
도 11을 참고하면, 반도체 소자 테스트 장치는 단계(1101)에서 반도체 소자의 특징 데이터(featured data)를 추출하고, 단계(1102)에서 CNN(convolution neural network)과 같은 기계학습 신경망을 이용하여 특징 데이터를 기계학습하고, 단계(1103)에서 은닉 마르코프 모델(hidden markov model)을 이용하여 특징 데이터(featured data)를 학습한 후, 단계(1104)에서 뉴런 네트워크(neural network)를 이용하여 특징 데이터를 추가학습한다.Referring to FIG. 11, the semiconductor device testing apparatus extracts feature data of a semiconductor device in step 1101, and features data using a machine learning neural network such as a convolution neural network (CNN) in step 1102. After machine learning is performed, feature data is learned using a hidden markov model in step 1103, and feature data is added using a neural network in step 1104. Learn.
반도체 소자 테스트 장치는 단계(1102)에서 학습된 데이터와 단계(1104)에서 학습된 특징 데이터에 기반하여 채널 물질, 게이트 물질, 화학 도핑, E-빔 조사와 관련된 반도체 소자의 조건을 결정할 수 있다.The semiconductor device testing apparatus may determine conditions of a semiconductor device related to channel material, gate material, chemical doping, and E-beam irradiation based on the data learned in step 1102 and the feature data learned in step 1104.
본 발명의 일실시예에 따르면 반도체 소자 테스트 장치는 CNN과 같은 모델 또는 GMM(Gaussian Mixture Model)을 이용하였을 때도 반도체 소자의 조건과 관련된 결정 정확도와 관련하여 약 90% 이상의 정확도 나타낼 수 있다.According to an embodiment of the present invention, even when a model such as a CNN or a Gaussian Mixture Model (GMM) is used, the semiconductor device testing apparatus may exhibit an accuracy of about 90% or more in relation to the determination accuracy related to the conditions of the semiconductor device.
일례로, 반도체 소자 테스트 장치는 특정 전압을 반도체 소자 또는 나노 반도체 소자에 인가하였을 때, 소자로부터 전류/전압 변동(fluctuation)이 발생하는 특징을 이용하여 반도체 소자의 조건을 기계학습 할 수 있다.For example, when a specific voltage is applied to a semiconductor device or a nano-semiconductor device, the semiconductor device test apparatus may machine learn the condition of the semiconductor device by using a characteristic in which current/voltage fluctuation occurs from the device.
반도체 소자 테스트 장치는 전류/전압 변동(fluctuation)을 시간영역의 프레임(frame)과 같은 특정 프레임으로 분할한 후, 각각 퓨리에 변환(fourier transform)을 통해 파워 스펙트럼 밀도(power spectrum density)로 변환하고, 특정 주파수에 민감한 필터를 이용하여 변환된 파워 스펙트럼 밀도(power spectrum density)를 증폭시킬 수 있다.The semiconductor device test apparatus divides the current/voltage fluctuation into a specific frame such as a time domain frame, and then converts the current/voltage fluctuation into a power spectrum density through a Fourier transform, respectively, A filter that is sensitive to a specific frequency can be used to amplify the converted power spectrum density.
또한, 반도체 소자 테스트 장치는 이산 코사인 변환(discrete cosine transform)을 통해 계수(coefficient)를 추출하여 이차원 어레이의 특성화(featurization)을 진행할 수 있다.In addition, the semiconductor device test apparatus may perform a featureization of a two-dimensional array by extracting a coefficient through a discrete cosine transform.
또한, 반도체 소자 테스트 장치는 다양한 알고리즘을 가지는 기계 학습 어플리케이션(machine learning application)을 통해, 학습을 진행하여 채널, 산화막, 소자의 크기, 온도, 공정 조건, 열화 정도, 메탈 종류 등과 같은 다양한 조건을 추론하고 구분할 수 있다.In addition, the semiconductor device test apparatus learns through a machine learning application having various algorithms to infer various conditions such as channels, oxide films, device size, temperature, process conditions, degree of deterioration, and metal type. And can be distinguished.
본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치가 사용하는 특징 추출 매커니즘(featuring mechanism)은 반도체 소자 내에 존재하는 트랩(trap)의 레벨, 분포, 밀도 등에 의존할 수 있다.The feature extraction mechanism used by the semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention may depend on the level, distribution, and density of traps present in the semiconductor device.
본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치는 반도체 소자에서 발생되는 변동 잡음(fluctuation noise)을 특징으로 추출한다.A semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention extracts fluctuation noise generated from a semiconductor device as a feature.
본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치는 머신 러닝 및 딥러닝 알고리즘을 이용하여 변동 잡음(fluctuation noise)을 기계학습함에 따라 반도체 소자와 관련된 채널, 산화막, 소자의 크기, 온도, 공정 조건, 열화 정도, 메탈 종류 등과 같은 다양한 조건을 추론하고 구분할 수 있다.In the semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention, by machine learning fluctuation noise using machine learning and deep learning algorithms, channels related to semiconductor devices, oxide films, device sizes, temperatures, process conditions, and Various conditions such as the degree of deterioration and the type of metal can be inferred and distinguished.
도 12a 내지 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치의 분류 정확도를 설명하는 도면이다.12A to 13 are diagrams for explaining classification accuracy of a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치에서 활용 가능한 기계 학습 어플리케이션 종류에 따른 분류 정확도를 예시한다.12A and 12B illustrate classification accuracy according to types of machine learning applications that can be utilized in the semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 12a의 그래프(1200)를 참고하면, HMM(hidden markov model)과 NN(neural network)를 이용한 분류 정확도를 나타낸다.Referring to the graph 1200 of FIG. 12A, classification accuracy using a hidden markov model (HMM) and a neural network (NN) is shown.
특히, 20000개 이상의 데이터를 학습 시킨 결과를 확인하면, 매우 우수한 분류 정확도를 가지고, 20000개 이상의 데이터를 학습 시킨 결과는 도 12b의 그래프(1210)과 같을 수 있다.In particular, if the result of learning more than 20,000 pieces of data is checked, the result of learning more than 20,000 pieces of data has very excellent classification accuracy, and may be the same as the graph 1210 of FIG. 12B.
도 12b의 그래프(1210)를 참고하면, HMM(hidden markov model), NN(neural network) 및 CNN(convolution neural network)의 분류 정확도를 나타낸다.Referring to the graph 1210 of FIG. 12B, classification accuracy of a hidden markov model (HMM), a neural network (NN), and a convolution neural network (CNN) is shown.
HMM(hidden markov model)은 90.52%, NN(neural network)은 95.52%, CNN(convolution neural network)은 94.77%를 각각 나타낸다.HMM (hidden markov model) represents 90.52%, NN (neural network) represents 95.52%, CNN (convolution neural network) represents 94.77%, respectively.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치에서 라벨(label)에 따른 점수 차이(score differences)를 나타낸다.13 shows score differences according to labels in a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 13의 그래프(1300)를 참고하면, 세 개의 라벨을 나타내고, 특정 라벨(label)은 잡음(noise) 특성이 매우 상이하게 나타나서 다른 라벨(label)과 명확하게 구분 되는 것을 확인할 수 있다.Referring to the graph 1300 of FIG. 13, it can be seen that three labels are shown, and a specific label has very different noise characteristics and is thus clearly distinguished from other labels.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치의 반도체 소자를 통해 출력된 전류 또는 전압의 파동의 측정 결과를 설명하는 도면이다.14A to 14C are views for explaining measurement results of a current or voltage wave output through a semiconductor device of a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 14a는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치가 제1 반도체 소자와 관련된 ReS2 h-BN을 구분한 2차원 어레이 데이터(1400)를 예시한다.14A illustrates 2D array data 1400 obtained by classifying ReS2 h-BN related to a first semiconductor device by a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 14b는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치가 제2 반도체 소자와 관련된 ReS2 SiO2을 구분한 2차원 어레이 데이터(1410)를 예시한다.14B illustrates two-dimensional array data 1410 in which ReS2 SiO2 related to a second semiconductor device is classified by the semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 14c는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치가 제3 반도체 소자와 관련된 그래핀(Graphene)을 구분한 2차원 어레이 데이터(1420)를 예시한다.14C illustrates 2D array data 1420 obtained by classifying graphene related to a third semiconductor device by a semiconductor device testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 14a 내지 14c는 반도체 소자와 관련된 테스트 대상에 대한 2차원 어레이 데이터를 예시하나, 이에 한정되지 않고, h-BN MoS2 25 K, h-BN MoS2 300 K, SiO2 MoS2 300 K, SiO2 mono MoS2 after E-beam, h-BN MoS2 300 K, SiO2 MoS2 300 K, SiO2 mono MoS2 after E-beam, SiO2 multi MoS2 after E-beam, SiO2 multi MoS2, h-BN MoS2 25 K, SiO2 MoS2 25 K 등과 관련된 2차원 어레이 데이터를 생성할 수 있다.14A to 14C illustrate two-dimensional array data for a test object related to a semiconductor device, but are not limited thereto. -beam, h-BN MoS2 300 K, SiO2 MoS2 300 K, SiO2 mono MoS2 after E-beam, SiO2 multi MoS2 after E-beam, SiO2 multi MoS2, h-BN MoS2 25 K, SiO2 MoS2 25 K, etc. Array data can be created.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of a hardware component and a software component. For example, the devices and components described in the embodiments include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications executed on the operating system. Further, the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of software. For the convenience of understanding, although it is sometimes described that one processing device is used, one of ordinary skill in the art, the processing device is a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. In addition, other processing configurations are possible, such as a parallel processor.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -A hardware device specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operation of the embodiment, and vice versa.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, configuring the processing unit to operate as desired or processed independently or collectively. You can command the device. Software and/or data may be interpreted by a processing device or, to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. , Or may be permanently or temporarily embodyed in a transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer-readable recording media.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by the limited drawings, various modifications and variations are possible from the above description to those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as systems, structures, devices, circuits, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by an equivalent, an appropriate result can be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and those equivalent to the claims also fall within the scope of the claims to be described later.

Claims (10)

  1. 테스트 대상 소자에 전류 또는 전압을 인가하는 소스 인가부;A source applying unit for applying a current or voltage to the device under test;
    상기 인가된 전류 또는 전압에 기초하여 상기 테스트 대상 소자로부터 출력된 전류 또는 전압 신호를 측정하고, 상기 측정된 전류 또는 전압 신호를 기계 학습 신호로 증폭 변환하는 증폭 변환부;An amplification converter measuring a current or voltage signal output from the device under test based on the applied current or voltage, and amplifying and converting the measured current or voltage signal into a machine learning signal;
    상기 증폭 변환된 기계 학습 신호를 시간에 대한 벡터 형태를 갖는 벡터 데이터로 변환하고, 상기 변환된 벡터 데이터를 복수의 프레임(frame)으로 분할하여 2차원 어레이 데이터로 변환하는 데이터 변환부; 및A data conversion unit converting the amplified-converted machine learning signal into vector data having a vector form with respect to time, and converting the converted vector data into two-dimensional array data by dividing the converted vector data into a plurality of frames; And
    상기 2차원 어레이 데이터에 대한 기계 학습을 수행하여 상기 테스트 대상 소자의 조건을 결정하는 기계 학습부를 포함하고,A machine learning unit that determines a condition of the device to be tested by performing machine learning on the two-dimensional array data,
    상기 측정된 전류 또는 전압 신호는 상기 테스트 대상 소자의 조건에 따라 주파수 형태를 갖는The measured current or voltage signal has a frequency form according to the condition of the device under test.
    반도체 소자 테스트 장치.Semiconductor device testing device.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 데이터 변환부는, 상기 분할된 복수의 프레임(frame)에 대해 퓨리에 변환(fourier transform)을 적용하여 파워스펙트럼밀도(power spectral density)를 계산하는The data conversion unit calculates a power spectral density by applying a Fourier transform to the divided frames.
    반도체 소자 테스트 장치.Semiconductor device testing device.
  3. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 데이터 변환부는, 상기 계산된 파워스펙트럼밀도(power spectral density)에 적어도 하나 이상의 필터를 이용한 이산 코사인 변환(discrete cosine transform)을 적용하여 상기 벡터 데이터를 상기 2차원 어레이 데이터로 변환하는The data conversion unit converts the vector data into the 2D array data by applying a discrete cosine transform using at least one filter to the calculated power spectral density.
    반도체 소자 테스트 장치.Semiconductor device testing device.
  4. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 데이터 변환부는, 적어도 하나 이상의 필터를 이용하여 상기 주파수 형태를 분석하고, 상기 분석된 주파수 형태에 기초하여 상기 변환된 벡터 데이터를 상기 테스트 대상 소자의 조건을 각각 포함하는 상기 2차원 어레이 데이터로 변환하는The data conversion unit analyzes the frequency shape using at least one filter, and converts the converted vector data into the two-dimensional array data each including conditions of the device under test based on the analyzed frequency shape. doing
    반도체 소자 테스트 장치.Semiconductor device testing device.
  5. 제4항에 있어서,The method of claim 4,
    상기 적어도 하나 이상의 필터의 개수는 상기 테스트 대상 소자의 조건에 대한 결정 정확도와 비례하는The number of the at least one filter is proportional to the determination accuracy of the condition of the device under test
    반도체 소자 테스트 장치.Semiconductor device testing device.
  6. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 기계 학습 신호는, 제1 열과 제2 열로 구분된 텍스트 파일 형태를 갖고, 상기 제1 열은 시간의 변화에 따른 데이터를 나타내고, 상기 제2 열은 상기 시간의 변화에 따른 변동(fluctuation) 데이터를 나타내는The machine learning signal has a text file format divided into a first column and a second column, the first column represents data according to time, and the second column is fluctuation data according to the change of time. Indicating
    반도체 소자 테스트 장치.Semiconductor device testing device.
  7. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 기계 학습부는, 상기 기계 학습을 수행하여 온도(temperature), 크기(dimension), 공정 조건, 채널 물질(material), 게이트 물질(material), 열화 정도(degradation degree), 전기적 특성, 신뢰성, 계면 포획(interface trap), 벌크 포획(bulk trap), 발광 정도, 발광 파장 또는 수명 중 적어도 하나를 포함하는 상기 테스트 대상 소자의 조건을 결정하는The machine learning unit performs the machine learning to capture temperature, dimensions, process conditions, channel materials, gate materials, degradation degrees, electrical properties, reliability, and interfacial capture. (interface trap), bulk trap (bulk trap), luminescence degree, luminescence wavelength, or determining the conditions of the device to be tested including at least one of a lifetime
    반도체 소자 테스트 장치.Semiconductor device testing device.
  8. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 기계 학습부는, 상기 2차원 어레이 데이터를 복수의 폴더로 구분하여 학습한 후, 상기 복수의 폴더에 대하여 교차 검증(cross validation)하는The machine learning unit divides and learns the 2D array data into a plurality of folders, and then cross-validates the plurality of folders.
    반도체 소자 테스트 장치.Semiconductor device testing device.
  9. 증폭 변환부에서, 테스트 대상 소자에 인가된 전류 또는 전압에 기초하여 상기 테스트 대상 소자로부터 출력된 전류 또는 전압 신호를 측정하고, 상기 측정된 전류 또는 전압 신호를 기계 학습 신호로 증폭 변환하는 단계;Measuring a current or voltage signal output from the device under test based on the current or voltage applied to the device under test, and amplifying and converting the measured current or voltage signal into a machine learning signal;
    데이터 변환부에서, 상기 증폭 변환된 기계 학습 신호를 시간에 대한 벡터 형태를 갖는 벡터 데이터로 변환하고, 상기 변환된 벡터 데이터를 복수의 프레임(frame)으로 분할하여 2차원 어레이 데이터로 변환하는 단계; 및Converting the amplified-converted machine learning signal into vector data having a vector form with respect to time, and converting the converted vector data into 2D array data by dividing the converted vector data into a plurality of frames; And
    기계 학습부에서, 상기 2차원 어레이 데이터에 대한 기계 학습을 수행하여 상기 테스트 대상 소자의 조건을 결정하는 단계를 포함하고,In the machine learning unit, comprising the step of determining a condition of the device to be tested by performing machine learning on the two-dimensional array data,
    상기 측정된 전류 또는 전압 신호는 상기 테스트 대상 소자의 조건에 따라 주파수 형태를 갖는The measured current or voltage signal has a frequency form according to the condition of the device under test.
    반도체 소자 테스트 방법.Semiconductor device test method.
  10. 제9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 변환된 벡터 데이터를 복수의 프레임(frame)으로 분할하여 2차원 어레이 데이터로 변환하는 단계는,Dividing the converted vector data into a plurality of frames and converting the converted vector data into 2D array data,
    상기 분할된 복수의 프레임(frame)에 대해 퓨리에 변환(fourier transform)을 적용하여 파워스펙트럼밀도(power spectral density)를 계산하는 단계; 및Calculating a power spectral density by applying a Fourier transform to the divided frames; And
    상기 계산된 파워스펙트럼밀도(power spectral density)에 적어도 하나 이상의 필터를 이용한 이산 코사인 변환(discrete cosine transform)을 적용하여 상기 변환된 벡터 데이터를 상기 2차원 어레이 데이터로 변환하는 단계를 포함하는Converting the transformed vector data into the 2D array data by applying a discrete cosine transform using at least one filter to the calculated power spectral density.
    반도체 소자 테스트 방법.Semiconductor device test method.
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