(57)【要約】【課題】より少ない演算量で良否判定を行うことができる半導体装置の検査方法を提供する。【解決手段】良品からなる複数のデバイス７Ｍについての電気的特性の測定値の集合が統計的に正規分布をなすものを用意し、その集合から、異なる２つの測定値を選択して両者の差を求める。前記差から偏差σを求め、偏差σに基づいて上限規格値及び下限規格値を設定する。次に、予め良品と判定されている第１集合に属するデバイス７（１）の電気的特性の測定値を１つ選択すると、検査対象とする第２集合に属するデバイス７（２）の１つを選択してその電気的特性を測定し、第１集合より選択した測定値との差を求める。そして、その差が上限規格値以下で且つ下限規格値以上の範囲に無ければ、第２集合に属するデバイス７（２）を不良と判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め良品と判定されている複数の半導体装置について、それらの電気的特性の測定値の集合が統計的に正規分布をなすものを用意し、
前記半導体装置の電気的特性を測定し、その測定値の集合が統計的に正規分布をなすのに十分と判定できる数からなる要素を得ると、
前記測定値の集合から、異なる２つの測定値を選択して両者の差を求め、
前記集合から全ての測定値を選択すると、前記差から偏差σを求め、
前記偏差σに基づいて上限規格値及び下限規格値を設定し、
予め良品と判定されている半導体装置からなる集合を第１集合とし、検査対象とする半導体装置からなる集合を第２集合として、
前記第１集合に属する半導体装置の電気的特性の測定値を１つ選択すると、前記測定値と、前記第２集合に属する半導体装置の１つの電気的特性を測定した値との差を求め、
前記差が、前記上限規格値以下で且つ前記下限規格値以上の範囲に無ければ、前記第２集合に属する半導体装置を不良と判定することを特徴とする半導体装置の検査方法。
【請求項２】
前記上限規格値をσ，前記下限規格値を−σに設定することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の検査方法。
【請求項３】
予め良品と判定されている複数の半導体装置について、それらの電気的特性の測定値の集合が統計的に正規分布をなすものを用意し、
前記半導体装置の電気的特性を測定し、その測定値の集合が統計的に正規分布をなすのに十分と判定できる数からなる要素を得ると、
前記測定値の集合に属する測定値の偏差σを求め、
前記偏差σに基づいて上限規格値及び下限規格値を設定し、
予め良品と判定されている複数の半導体装置からなる集合を第１集合とし、検査対象とする複数の半導体装置からなる集合を第２集合とすると、
前記第１集合に属する半導体装置の電気的特性の測定値の１つと、前記測定値と、前記第２集合に属する半導体装置の１つの電気的特性を測定した値との差を求め、
前記差が、前記上限規格値以下で且つ前記下限規格値以上の範囲に無ければ、前記第２集合に属する半導体装置を不良と判定することを特徴とする半導体装置の検査方法。
【請求項４】
前記上限規格値を√（２）σ（√（）は括弧内の値の平方根を示す），前記下限規格値を−√（２）σに設定することを特徴とする請求項３記載の半導体装置の検査方法。
【請求項５】
半導体装置（７）の電気的特性を測定する測定器（２）と、
この測定器により、電気的特性の測定値の集合が統計的に正規分布をなし、且つ前記電気的特性が良品と判定されている複数個の半導体装置の電気的特性を測定すると、
前記測定値の集合から、異なる２つの測定値を選択して両者の差を求める演算手段（３）と、
前記各集合から全ての測定値を選択すると、前記差から偏差σを求め、前記偏差σに基づいて上限規格値及び下限規格値を設定する規格値設定手段（３）と、
予め良品と判定されている半導体装置からなる集合を第１集合とし、検査対象とする半導体装置からなる集合を第２集合とし、
前記第１集合に属する半導体装置の電気的特性の測定値を１つ選択すると、前記測定値と、前記第２集合に属する半導体装置の１つの電気的特性を測定した値との差を求める演算手段（３）と、
前記差が、前記上限規格値以下で且つ前記下限規格値以上の範囲に無ければ、前記第２集合に属する半導体装置を不良と判定する判定手段（５）とを備えることを特徴とする半導体装置の検査装置。
【請求項６】
前記規格値設定手段は、前記上限規格値をσ，前記下限規格値を−σに設定することを特徴とする請求項５記載の半導体装置の検査装置。
【請求項７】
半導体装置（７）の電気的特性を測定する測定器（２）と、
この測定器により、電気的特性の測定値の集合が統計的に正規分布をなし、且つ前記電気的特性が良品と判定されている複数の半導体装置の電気的特性を測定すると、
前記測定値の集合に属する測定値の偏差σを求め、前記偏差σに基づいて上限規格値及び下限規格値を設定する規格値設定手段（３）と、
予め良品と判定されている半導体装置からなる集合を第１集合とし、検査対象とする半導体装置からなる集合を第２集合とすると、
前記第１集合に属する半導体装置の電気的特性の測定値を１つ選択すると、前記測定値と、前記第２集合に属する半導体装置の１つの電気的特性を測定した値との差を求める演算手段（３）と、
前記差が、前記上限規格値以下で且つ前記下限規格値以上の範囲に無ければ、前記第２集合に属する半導体装置を不良と判定する判定手段（５）とを備えることを特徴とする半導体装置の検査装置。
【請求項８】
前記規格値設定手段は、前記上限規格値を√（２）σ（√（）は括弧内の値の平方根を示す），前記下限規格値を−√（２）σに設定することを特徴とする請求項７記載の半導体装置の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の電気的特性の良否を、統計的手法により判定する検査方法及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の検査工程において、電気的特性の良否を統計的手法により判定する方法については、従来より様々な提案がされている（例えば、特許文献１参照）。極一般的な手法として、上記電気的特性の測定値は一般に正規分布するので、測定値の集合について平均値，偏差，分散を求め、平均値からある一定の差を持つ測定値を異常と判定するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−８９８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の検査を実施する際には、新たな対象について測定を行う毎に、それ以前に測定した値の集合に新たな測定値を加えて、新たに平均値，偏差，分散を求める必要がある。
【０００５】
また、新たな測定値が、予め良品と判定されている半導体装置（マスタサンプル）についての測定値の正規分布から外れているか否かを判断するには、マスタサンプルの測定値の正規分布と、現在測定対象としている複数のサンプルの測定値についての正規分布とを正規化して、双方の集合について得られる平均値及び偏差を一致させて比較する必要があり、演算量が膨大となる。更に、不良品，良品を弁別するための閾値が測定ごとに変化するため、測定器に閾値を一々設定し直す必要があり、検査工程の工数が過大になる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より少ない演算量で良否判定を行うことができる半導体装置の検査方法及び半導体装置の検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の半導体装置の検査方法によれば、良品からなる複数の半導体装置についての電気的特性の測定値の集合が統計的に正規分布をなすものを用意し、その集合から、異なる２つの測定値を選択して両者の差を求める。そして、前記差から偏差σを求め、偏差σに基づいて上限規格値及び下限規格値を設定する。
【０００８】
次に、予め良品と判定されている第１集合に属する半導体装置の電気的特性の測定値を１つ選択すると、検査対象とする第２集合に属する半導体装置の１つを選択してその電気的特性を測定し、第１集合より選択した測定値との差を求める。そして、その差が上限規格値以下で且つ下限規格値以上の範囲に無ければ、第２集合に属する半導体装置を不良と判定する。
【０００９】
すなわち、正規分布の加法性より、第１，第２集合に属する半導体装置の測定値の差の偏差は、良品の半導体装置について得られている測定値の差の偏差σと一定の相関があるので、偏差σに基づいて良否判定を行うための上限規格値及び下限規格値を設定できる。そして、これらの規格値は、良品の半導体装置の測定値に基づいて予めスタティックに設定されているので、従来のように判定を行う毎に規格値を再計算する必要が無い。したがって、判定に伴う計算処理負担を削減できる。
【００１０】
請求項２記載の半導体装置の検査方法によれば、上限規格値をσ，下限規格値を−σに設定する。すなわち、第２集合に属する半導体装置の測定値の差の偏差は、良品の半導体装置について得られている測定値の差の偏差σに等しいから、各規格値を数学的に決まる臨界値として設定できる。
【００１１】
請求項３記載の半導体装置の検査方法によれば、良品からなる複数の半導体装置について、それらの電気的特性の測定値の集合が統計的に正規分布をなすものを用意して電気的特性を測定し、その測定値の集合が統計的に正規分布をなすのに十分と判定できる数からなる要素を得る。そして、測定値の集合に属する測定値の偏差σを求め、その偏差σに基づいて上限規格値及び下限規格値を設定する。
【００１２】
次に、予め良品と判定されている第１集合に属する半導体装置の電気的特性の測定値を１つ選択すると、検査対象とする第２集合に属する半導体装置の１つを選択してその電気的特性を測定し、第１集合より選択した測定値との差を求める。そして、その差が、上限規格値以下で且つ下限規格値以上の範囲に無ければ、第２集合に属する半導体装置を不良と判定する。
【００１３】
すなわち、請求項１について述べたように、第２集合に属する半導体装置の測定値の差の偏差は、良品の半導体装置について得られている測定値の偏差σと一定の相関があるから、偏差σに基づいて良否判定を行うための上限規格値及び下限規格値を設定できる。そして、これらの規格値は、請求項１と同様に良品の半導体装置の測定値に基づいて予めスタティックに設定されているので、判定を行う毎に規格値を再計算する必要が無い。したがって、判定に伴う計算処理負担を削減できる。
【００１４】
請求項４記載の半導体装置の検査方法によれば、上限規格値を√（２）σ，下限規格値を−√（２）σに設定する。すなわち、第２集合に属する半導体装置の測定値の差の偏差は、良品の半導体装置について得られている測定値の偏差σの√（２）倍になるから、各規格値を数学的に決まる臨界値として設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態であり、テストシステムの構成を示す機能ブロック図
【図２】規格値設定処理を示すフローチャート
【図３】測定処理及び良否判定処理を示すフローチャート
【図４】測定値の平均値を説明する図
【図５】測定値の差の平均値を説明する図
【図６】ダイオードの順方向電圧Ｖｆについて（ａ）測定数値例、（ｂ）良否判定例を示す図
【図７】第２実施形態であり、規格値設定処理を示すフローチャート
【図８】測定処理及び良否判定処理を示すフローチャート
【図９】（ａ）測定値の正規分布、（ｂ）測定値の差の正規分布を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態のテストシステム（検査装置）１は、測定器２，プロセッサ３（規格値設定手段，演算手段），メモリ４（記憶手段）及び比較器５（判定手段）で構成されている。測定器２は、例えばソケットやウエハプローバ等のデバイスインターフェイス６を介して、デバイス７（半導体装置）の電気的特性を測定する。デバイス７は、例えばバイポーラトランジスタやＭＯＳＦＥＴ，ダイオード等であり、電気的特性は、例えばバイポーラトランジスタのベース−エミッタ間電圧やＭＯＳＦＥＴの閾値電圧，ダイオードの順方向電圧などである。
【００１７】
プロセッサ３は、ＣＰＵ又はマイクロコンピュータであり、測定器２が測定した電気的特性をＡ／Ｄ変換して読み込んだり、メモリ４に書き込んで記憶させる。メモリ４は、例えばフラッシュメモリなどである。第１演算部８，第２演算部９及び規格値設定部１０は、プロセッサ３のソフトウェアによって実現される機能をブロック化して示したものである。そして、プロセッサ３は、規格値設定部１０において求めた上限規格値及び下限規格値を、比較器５に設定する。
比較器５は、第１演算部８より入力される判定対象値を上限規格値及び下限規格値と比較することで、検査対象であるデバイス７の良否判定を行う。尚、比較器５の機能はプロセッサ３の内部に持たせても良い。
【００１８】
次に、本実施形態の作用について説明する。先ず、上限規格値及び下限規格値の設定を行う。そのため、予め良品と判定されている複数のデバイス７Ｍ（以下、マスタ品と称す）について、それらの電気的特性の測定値の集合が統計的に正規分布をなすものを用意しておく。そして、測定器２により全てのマスタ品について電気的特性を測定し（Ｓ１）、プロセッサ３は、それらの測定値をメモリ４に記憶させる（Ｓ２）。
【００１９】
続いて、メモリ４に記憶された測定値から異なる２つを取り出し（選択）て、それらの差を求めると（Ｓ３〜Ｓ５）、求めた差をメモリ４に記憶させる（Ｓ６）。そして、ステップＳ２で記憶させた全ての測定値を取り出すまで（Ｓ７：ＮＯ）、ステップＳ３〜Ｓ６の処理を繰り返す。
【００２０】
ステップＳ７で「ＹＥＳ」と判断すると、第２演算部９により、メモリ４に記憶された全ての測定値について偏差σを求める（Ｓ８）。それから、規格値設定部１０により、比較器５により良否判定を行うための上限規格値をσに、下限規格値を−σに設定する（Ｓ９）。以上で規格値の設定が終了する。
【００２１】
次に、測定処理・良否判定処理を行う。図３に示すように、予め良品と判定されている例えばα（αは自然数）個のデバイス７（１）からなる集合を第１集合とし、それらの測定値をメモリ４に記憶させる（Ｓ１１）。尚、この第１集合については、既にメモリ４に記憶されているマスタ品を流用しても良い。それから、検査対象とするα個のデバイス７（２）からなる集合を第２集合とすると、それらの電気的特性を測定し、メモリ４に記憶させる（Ｓ１２）。次いで、第１集合に属するデバイス７（１）の電気的特性の測定値を１つ選択すると、第２集合に属するデバイス７（２）の測定値の１つを選択して、第１演算部８により、前記第１集合から選択した測定値との差を求める（Ｓ１３）。
【００２２】
次に、比較器５により、前記差が、下限規格値−σ以上で且つ上限規格値σ以下の範囲内にあるか否かを判断し（Ｓ１４）、前記範囲内にあれば（ＹＥＳ）第２集合に属するα個のデバイス７は良品と判定する（Ｓ１５）。一方、前記差が前記範囲内になければ（ＮＯ）第２集合に属するデバイス７は潜在不良品と判定する（Ｓ１６）。そして、第１及び第２集合に属する全ての測定値について判定を行うまで（Ｓ１７：ＮＯ）、ステップＳ１３〜Ｓ１６の処理を繰り返す。
【００２３】
図４に示すように、従来の異常判定用閾値である上限規格値，下限規格値は、測定値の平均値μに測定値の偏差σを加減して設定している。このため、平均値μが変動すれば、上限規格値，下限規格値を変更しなければならなかった。これに対して本実施形態では、図５に示すように、測定値の差ΔＸの平均値μ’がゼロであるから、上限規格値，下限規格値は、平均値μ’に依存しない固定値になる。
【００２４】
図６（ａ）に示すように、ダイオード（半導体装置）の順方向電圧Ｖｆを測定して測定値の差を求め、偏差σを求めると「１．１４４６１８４」が得られる。これに基づき、上限規格値を「１．１４４６１８４」，下限規格値を「１．１４４６１８４」に設定する。そして、図６（ｂ）に示すように、第１集合に属するダイオード（１）の測定値と、第２集合に属するダイオード（２）の測定値との差を求めると例えば「０．５」となった。この値は、下限規格値以上で且つ上限規格値以下の範囲内であるから、ダイオード（２）は良品と判定される。
【００２５】
以上のように本実施形態によれば、良品からなる複数のデバイス７Ｍについての電気的特性の測定値の集合が統計的に正規分布をなすものを用意し、その集合から、異なる２つの測定値を選択して両者の差を求める。そして、前記差から偏差σを求め、偏差σに基づいて上限規格値及び下限規格値を設定する。
【００２６】
次に、予め良品と判定されている第１集合に属するデバイス７（１）の電気的特性の測定値を１つ選択すると、検査対象とする第２集合に属するデバイス７（２）の１つを選択してその電気的特性を測定し、第１集合より選択した測定値との差を求める。そして、その差が上限規格値以下で且つ下限規格値以上の範囲に無ければ、第２集合に属するデバイス７（２）を不良と判定する。具体的には、上限規格値をσ，下限規格値を−σに設定する。
【００２７】
すなわち、正規分布の加法性より、第１，第２集合に属するデバイス７（１），７（２）の測定値の差の偏差は、良品のデバイス７Ｍについて得られている測定値の差の偏差σに等しいので、偏差σに基づいて良否判定を行うための上限規格値及び下限規格値を数学的に決まる臨界値として設定できる。そして、これらの規格値は、良品のデバイス７Ｍの測定値に基づいて予めスタティックに設定されているので、従来のように判定を行う毎に規格値を再計算する必要が無い。したがって、判定に伴う計算処理負担を削減できる。
【００２８】
（第２実施形態）
以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図２相当図である図７において、ステップＳ１及びＳ２を実行した後にステップＳ８を実行する。そして、ステップＳ９に替わるステップＳ１０では、上限規格値を√（２）σに、下限規格値を−√（２）σに設定する。図３相当図である図８では、ステップＳ１４に替わるステップＳ１８において、上限規格値√（２）σ，下限規格値−√（２）σにより比較判定を行う。
【００２９】
すなわち、図９に示すように、測定値の正規分布をＮ（μ，σ）とすると、測定値の差ΔＸの正規分布Ｎ（μ’，σ’）は、その加法性から
μ’＝μ−μ＝０，
σ’２＝σ２＋σ２＝２σ２，σ’＝√（２）σ
となるから、
Ｎ（μ’，σ’）＝Ｎ（０，√（２）σ）
となる。
【００３０】
以上のように第２実施形態によれば、良品からなる複数のデバイス７Ｍについて、それらの電気的特性の測定値の集合が統計的に正規分布をなすものを用意して電気的特性を測定し、その測定値の集合が統計的に正規分布をなすのに十分と判定できる数からなる要素を得る。そして、前記集合に属する測定値の偏差σを求め、その偏差σに基づいて上限規格値及び下限規格値を設定する。
【００３１】
次に、予め良品と判定されている第１集合に属するデバイス７（１）の電気的特性の測定値を１つ選択すると、検査対象とする第２集合に属するデバイス７（２）の１つを選択してその電気的特性を測定し、第１集合より選択した測定値との差を求める。そして、その差が、上限規格値以下で且つ下限規格値以上の範囲に無ければ、第２集合に属するデバイス７（２）を不良と判定する。具体的には、上限規格値を√（２）σ，下限規格値を−√（２）σに設定する。
【００３２】
すなわち、第１実施形態で述べたように、第２集合に属するデバイス７（２）の測定値の差の偏差は、良品のデバイス７（１）について得られている測定値の偏差σの√（２）倍になるから、偏差σに基づいて良否判定を行うための上限規格値及び下限規格値を数学的に決まる臨界値として設定できる。そして、これらの規格値は、第１実施形態と同様に良品のデバイス７Ｍの測定値に基づいて予め設定されているので、判定を行う毎に規格値を再計算する必要が無く、判定に伴う計算処理負担を削減できる。
【００３３】
本発明は上記した、又は図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
上限規格値，下限規格値は、±√（２）σ,又は±σに限ることなく、良否判定基準の厳しさに応じて設定すれば良い。例えば±１．５σや±０．９σ等に設定しても良い。
第１実施形態において、ステップＳ１〜Ｓ７の処理は、ステップＳ１での測定を行った後に、その時点でメモリ４に記憶されている測定値との差を求めて（Ｓ５）、その差をメモリ４に記憶させて（Ｓ６）も良い。
【符号の説明】
【００３４】
図面中、１はテストシステム、３はプロセッサ（規格値設定手段，演算手段）、４はメモリ（記憶手段）、５は比較器（判定手段）、７はデバイス（半導体装置）を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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