(57)【要約】【課題】ウェハに含まれる半導体集積回路の電気的特性の測定には、測定対象となる全ての半導体集積回路が専用の測定回路を備えている必要があるが、全ての半導体集積回路に対して専用の測定回路を配設すると、半導体集積回路の面積が増加してしまう問題がある。そのため、半導体集積回路の面積を増加させることなく、半導体集積回路の電気的特性の測定を可能とする半導体試験装置が望まれる。【解決手段】半導体試験装置は、第１の半導体集積回路と、電気的特性を測定するための測定回路及び測定端子と、前記測定回路に近接する第２の半導体集積回路と、を含むウェハの特性の測定を行う測定部と、第２の半導体集積回路に対して実施するウェハテストから得られる第１の電気的特性と、測定端子から測定した第２の半導体集積回路についての第２の電気的特性と、の相関に基づいて第１の半導体集積回路について第２の電気的特性を推定する制御部と、を備えている。【選択図】図１
2012251971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の半導体集積回路と、電気的特性を測定するための測定回路及び測定端子と、前記測定回路に近接する第２の半導体集積回路と、を含むウェハの特性の測定を行う測定部と、
前記第２の半導体集積回路に対して実施するウェハテストから得られる第１の電気的特性と、前記測定端子から測定した前記第２の半導体集積回路についての第２の電気的特性と、の相関に基づいて前記第１の半導体集積回路について前記第２の電気的特性を推定する制御部と、
を備えることを特徴とする半導体試験装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１の電気的特性と、前記第２の電気的特性と、前記第１及び第２の半導体集積回路に対して実施する試験から得られる第３の電気的特性と、の相関に基づいて前記第２の電気的特性を推定する請求項１の半導体試験装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１及び第２の電気的特性の相関を、一次関数に近似させて回帰計算することで算出する請求項１の半導体試験装置。
【請求項４】
第１の半導体集積回路、及び、測定端子に近接する第２の半導体集積回路に対して実施する試験から得られる第１の電気的特性と、前記測定端子から得られる第２の電気的特性と、の相関を計算する工程と、
前記第１及び第２の電気的特性の相関に基づいて、前記第１の半導体集積回路についての前記第２の電気的特性を推定する工程と、
を含むことを特徴とする半導体試験方法。
【請求項５】
第１の半導体集積回路、及び、測定端子に近接する第２の半導体集積回路に対して実施する試験から得られる第１の電気的特性と、前記測定端子から得られる第２の電気的特性と、の相関を計算する処理と、
前記第１及び第２の電気的特性の相関に基づいて、前記第１の半導体集積回路についての前記第２の電気的特性を推定する処理と、
をコンピュータに実行させ、前記コンピュータを半導体試験装置として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体試験装置、半導体試験方法及びプログラムに関する。特に、ウェハに含まれる半導体集積回路の電気的特性の測定を行う半導体試験装置、半導体試験方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の生産工程では、半導体集積回路の電気的特性の測定が行われる。電気的特性を測定することで、生産した半導体集積回路の特性が保障の範囲内に収まっているか否かを確認する。さらに、測定した特性値に応じて、半導体集積回路のグレード選別が行われる。
【０００３】
ここで、特許文献１において、チップ上に形成された製品回路の性能を評価するために、電気的特性を測定する特性チェックパターンを製品回路と同一のチップ上に形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２７７４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
なお、上記先行技術文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明の観点からなされたものである。
【０００６】
ここで、半導体集積回路の電気的特性にはウェハテストによって取得することができる電気的特性と、ウェハテストでは取得することができない電気的特性が存在する。このウェハテストでは取得することができない電気的特性を測定するためには、専用の測定回路及び測定端子をウェハのいずれかの箇所に配置する必要がある。
【０００７】
特許文献１において開示された技術では、ウェハに含まれる各製品回路に、専用の測定回路と、その測定回路から電気的特性を外部に出力するための専用の測定端子を設けた上で、各製品回路の電気的特性を測定している。即ち、ウェハに含まれる半導体集積回路の電気的特性の測定のために、測定対象となる全ての半導体集積回路に専用の測定回路及び測定端子を設けている。
【０００８】
しかし、全ての半導体集積回路に対して専用の測定回路及び測定端子を配設すると、半導体集積回路の面積が増加してしまう問題が存在する。そのため、半導体集積回路の面積を増加させることなく、半導体集積回路の電気的特性の測定を可能とする半導体試験装置、半導体試験方法及びプログラムが、望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の視点によれば、第１の半導体集積回路と、電気的特性を測定するための測定回路及び測定端子と、前記測定回路に近接する第２の半導体集積回路と、を含むウェハの特性の測定を行う測定部と、前記第２の半導体集積回路に対して実施するウェハテストから得られる第１の電気的特性と、前記測定端子から測定した前記第２の半導体集積回路についての第２の電気的特性と、の相関に基づいて前記第１の半導体集積回路について前記第２の電気的特性を推定する制御部と、を備える半導体試験装置が提供される。
【００１０】
本発明の第２の視点によれば、第１の半導体集積回路、及び、測定端子に近接する第２の半導体集積回路に対して実施する試験から得られる第１の電気的特性と、前記測定端子から得られる第２の電気的特性と、の相関を計算する工程と、前記第１及び第２の電気的特性の相関に基づいて、前記第１の半導体集積回路についての前記第２の電気的特性を推定する工程と、を含む半導体試験方法が提供される。
【００１１】
本発明の第３の視点によれば、第１の半導体集積回路、及び、測定端子に近接する第２の半導体集積回路に対して実施する試験から得られる第１の電気的特性と、前記測定端子から得られる第２の電気的特性と、の相関を計算する処理と、前記第１及び第２の電気的特性の相関に基づいて、前記第１の半導体集積回路についての前記第２の電気的特性を推定する処理と、をコンピュータに実行させ、前記コンピュータを半導体試験装置として機能させるプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の各視点によれば、半導体集積回路の面積を増加させることなく、半導体集積回路の電気的特性の測定を可能とする半導体試験装置、半導体試験方法及びプログラムが、提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態の概要を説明するための図である。
【図２】本実施形態に係る半導体試験装置１の構成の一例を示す図である。
【図３】図２に示すテスタ１０の内部構成の一例を示す図である。
【図４】ウェハ５０の正面図の一例を示す図である。
【図５】図２に示す半導体試験装置１の動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】ウェハテストの測定結果の一例を示す図である。
【図７】推定の対象となる電気的特性のグラフ化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
初めに、図１を用いて一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。
【００１５】
上述のように、ウェハに含まれる半導体集積回路の電気的特性には、専用の測定回路及び測定端子が必要となるものが存在する。そのような電気的特性を測定する場合には、測定対象となる全ての半導体集積回路が専用の測定回路及び測定端子を備えている必要がある。しかし、全ての半導体集積回路に対して専用の測定回路及び測定端子を配設すると、半導体集積回路の面積が増加してしまう問題がある。そのため、半導体集積回路の面積を増加させることなく、半導体集積回路の電気的特性の測定を可能とする半導体試験装置が望まれる。
【００１６】
そこで、一例として図１に示す半導体試験装置を提供する。図１に示す半導体試験装置は、第１の半導体集積回路と、電気的特性を測定するための測定回路及び測定端子と、測定回路に近接する第２の半導体集積回路と、を含むウェハの特性の測定を行う測定部と、第１及び第２の半導体集積回路に対して実施する試験から得られる第１の電気的特性と、測定端子から測定した第２の半導体集積回路についての第２の電気的特性と、の相関に基づいて第１の半導体集積回路について第２の電気的特性を推定する制御部と、を備えている。
【００１７】
ウェハに含まれる半導体集積回路に対して実施するウェハテストから得られる電気的特性には、相関関係を有するものが含まれる。ここで、ウェハテストにおいて全ての半導体集積回路に対して実施するテスト項目から得られる電気的特性を第１の電気的特性とする。さらに、専用の測定回路及び測定端子からのみ測定することのできる電気的特性を第２の電気的特性とする。
【００１８】
第２の電気的特性の測定には専用の測定回路及び測定端子を必要とすることから、専用の測定回路及び測定端子に近接していない半導体集積回路の第２の電気的特性は測定することができない。しかし、上述の第１の電気的特性に、第２の電気的特性と相関関係を有するものを選択すれば、第１の電気的特性はウェハに含まれる全ての半導体集積回路に対して測定されているため、測定回路及び測定端子に近接していない半導体集積回路の第２の電気的特性を、第１及び第２の電気的特性から推定することができる。その結果、第２の電気的特性を測定するために必要であった測定回路及び測定端子を削減することができる。
【００１９】
［第１の実施形態］
次に、本発明の第１の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。図２は、本実施形態に係る半導体試験装置１の構成の一例を示す図である。半導体試験装置１はウェハに含まれる半導体集積回路の電気的特性を測定する。同時に、専用の測定回路及び測定端子を用いて得られる電気的特性については、その電気的特性の推定を行う。
【００２０】
図２に示す半導体試験装置１は、テスタ１０と、テスタヘッド２０と、プローブカード３０と、ウェハチャック４０から構成されている。さらに、図２にはウェハチャック４０により固定されたウェハ５０が示されている。
【００２１】
テスタ１０は、テスタヘッド２０及びプローブカード３０を制御し、ウェハ５０の電気的特性が測定可能である。より具体的には、テスタ１０はケーブル１１を介してテスタヘッド２０及びプローブカード３０に制御信号を出力すると共に、試験結果である測定信号を受信する。なお、テスタ１０は上述の制御部に相当する。
【００２２】
図３は、テスタ１０の内部構成の一例を示す図である。テスタ１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１と、メモリ１０２と、記憶部１０３と、操作部１０４と、表示部１０５から構成されている。電気的特性を測定する際に必要となるプログラム等は記憶部１０３に記憶され、ＣＰＵ１０１においてプログラムが実行される。メモリ１０２はＣＰＵ１０１が動作する際の一次記憶媒体として機能する。ユーザが行う操作を操作部１０４から受け付け、ユーザの操作に必要な情報は表示部１０５に表示する。
【００２３】
テスタヘッド２０は、テスタ１０とプローブカード３０を電気的に接続するインターフェイスとして機能する。テスタヘッド２０には、テスタ１０から受け付けた制御信号からウェハ５０に印加する信号を生成するドライバ等が含まれている。
【００２４】
プローブカード３０は、テスタヘッド２０に取り付けられる。プローブカード３０は、プローブ針３０１乃至３０３を備えている。プローブ針３０１乃至３０３をウェハ５０に形成された電極パッドと接触させることで、測定信号の取得を行う。
【００２５】
ウェハチャック４０によりウェハ５０を固定する。
【００２６】
次に、ウェハ５０について説明する。図４は、ウェハ５０の正面図の一例を示す図である。ウェハ５０には複数の半導体集積回路が含まれている。図４において、碁盤状のマス目がウェハ５０に含まれる各半導体集積回路を表している。図４に示すウェハ５０は、各半導体集積回路間に測定回路及び測定端子を備えている。ウェハ５０は、９個の測定回路と測定端子を備えるものとする。なお、本実施形態における説明では、各測定回路と測定端子は一体化されているものとするが、これに限定する趣旨ではない。各測定回路と測定端子が分離して配置されていても良い。図４の黒丸が、一体化された測定回路及び測定端子を表している。以下の説明においては、一体化した測定回路及び測定端子を、測定端子５０１乃至５０９と表記する。
【００２７】
次に、半導体試験装置１の動作について説明する。動作の説明は、半導体集積回路に含まれるトランジスタのオン電流（以下、Ｉｏｎと呼ぶ）を推定するものとして行う。Ｉｏｎは、上述の第２の電気的特性に相当する。
【００２８】
Ｉｏｎは、測定回路及び測定端子を用いて測定可能であるとする。即ち、ウェハ５０に含まれる半導体集積回路のうち、測定端子５０１乃至５０９に近接する半導体集積回路のＩｏｎに限り測定可能である。
【００２９】
図５は、半導体試験装置１の動作の一例を示すフローチャートである。以下の各ステップはテスタ１０において実行される。
【００３０】
ステップＳ０１において、推定の対象とする特性値をＩｏｎに決定する。本ステップでは、半導体試験装置１に対して、ユーザからＩｏｎを測定対象とする旨の操作が行われたものとする。
【００３１】
ステップＳ０２において、ウェハ５０に含まれる全ての半導体集積回路に対して実施するテスト項目から、Ｉｏｎと相関を持つ電気的特性を決定する。その際、データベースに蓄積された半導体集積回路の測定結果を使用してＩｏｎとの相関を計算し、Ｉｏｎと相関を持つ電気的特性を決定する。若しくは、半導体試験装置１のテスタ１０の記憶部１０３に半導体集積回路の測定結果を記憶し、Ｉｏｎと相関を持つ電気的特性を計算することもできる。
【００３２】
ここでは、ウェハ５０に含まれる半導体集積回路に特定の電圧を印加した際に流れる電流値（以下、ＩＯＺと呼ぶ）が、Ｉｏｎと相関を持つものとする。なお、測定端子５０１乃至５０９に近接する半導体集積回路のＩｏｎに限り測定可能であるが、ＩＯＺは、ウェハテストによって、全ての半導体集積回路から測定できる電気的特性であるとする。ＩＯＺは、上述の第１の電気的特性に相当する。
【００３３】
ステップＳ０３において、ウェハ５０に対してウェハテストを実施する。その際に、ウェハ５０に含まれる半導体集積回路の位置に関する情報を保持しながら、ＩＯＺの測定及び記憶を行う。なお、異なる電圧を半導体集積回路に印加し、ＩＯＺを測定する。印加する電圧が高い場合のＩＯＺをＩＯＺＨ、印加する電圧が低い場合のＩＯＺをＩＯＺＬとして以下の説明をする。
【００３４】
図６は、ウェハテストを実施し、測定端子５０１乃至５０９に近接する半導体集積回路のＩｏｎの測定結果と、測定端子５０１乃至５０９に近接する半導体集積回路に隣接する半導体集積回路のＩＯＺの測定結果の一例を示す図である。なお、Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタのオン電流をＩｏｎＮ、Ｐチャンネル型ＭＯＳトランジスタのオン電流をＩｏｎＰとして以下の説明をする。
【００３５】
ステップＳ０４において、測定端子５０１乃至５０９に近接する半導体集積回路に隣接する各半導体集積回路について、測定したＩｏｎとＩＯＺの相関について統計的な評価を行う。その際の統計的な評価としては、ＩｏｎとＩＯＺの相関について一次関数に近似して回帰計算することが考えられる。なお、相関の計算は一次関数に近似して回帰計算することに限定されない。
【００３６】
具体的には、図６に示すＩｏｎとＩＯＺの測定結果に基づいて、ＩＯＺ（ＩＯＺＨ及びＩＯＺＬ）とＩｏｎＮ及びＩｏｎＰとの相関を一次関数に近似して計算する。その際の計算式は、下記の式（１）及び（２）になる。
ＩＯＺＨ＝Ａ１×ＩｏｎＮ＋Ｂ１×ＩｏｎＰ＋Ｃ１  ・・・（１）
ＩＯＺＬ＝Ａ２×ＩｏｎＮ＋Ｂ２×ＩｏｎＰ＋Ｃ２  ・・・（２）
Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２は回帰計算から得られる係数とする。本ステップでは、図６の測定結果に基づいて、式（１）及び（２）の係数（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２）を算出する。
【００３７】
ステップＳ０５において、ステップＳ０４で求めたＩｏｎとＩＯＺの関係式（１）及び（２）をウェハ５０に含まれる全ての半導体集積回路に適用する。ここで、ウェハ５０に含まれる全ての半導体集積回路のＩＯＺ（ＩＯＺＨ及びＩＯＺＬ）は、既知の値である（ウェハテストによって測定されている）。さらに、係数（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２）は、ステップＳ０４で算出されている。従って、式（１）及び（２）は、ＩｏｎＮ及びＩｏｎＰを未知数とする連立方程式と捉えることができるため、式（１）及び（２）の連立方程式を解くことによって、ＩｏｎＮ及びＩｏｎＰを算出（推定）することができる。
【００３８】
Ｉｏｎの推定を行った後は、ウェハ５０に含まれる全ての半導体集積回路のＩｏｎを記憶部１０３に記憶する。若しくは、推定したＩｏｎをデータファイルとして出力することもできる。
【００３９】
なお、半導体試験装置１はＩｏｎの推定だけではなく、推定したＩｏｎに基づいて半導体集積回路の良否を判定することもできる。図７は、式（１）及び（２）をグラフ化した際の一例を示す図である。工場から出荷する半導体集積回路の電気的特性は、一定の範囲内に収まっている必要がある。例えば、図７では長方形で囲まれた領域内にＩｏｎＮ及びＩｏｎＰが収まっていることが必要である。なお、×印は長方形の中心値を示している。推定したＩｏｎが一定の範囲内に収まっているか否かを判断することで、生産した半導体集積回路の良否の判定を行うこともできる。
【００４０】
本実施形態においては、所望の特性値（ＩｏｎＮ、ＩｏｎＰ）とその特性値を推定するために使用するパラメータ（ＩＯＺＨ、ＩＯＺＬ）は、２対２の関係にある。このように、ウェハ５０に含まれる全ての半導体集積回路で実施するテスト項目から得られるテスト結果パラメータと所望の電気的特性は必ずしも１対１で対応しなくても良い。即ち、ＩｏｎＮを推定するという観点から考えると、ＩｏｎＮの推定には、ＩＯＺＨ、ＩＯＺＬの２つのパラメータが必要になり、特性値とパラメータの対応関係は１対２となる。従って、全ての半導体集積回路で実施するテスト項目から得られる電気的特性と所望の電気的特性が、１対１で対応していなくても、１対２、あるいは１対３以上の対応関係から所望の電気的特性値を推定することが可能である。より具体的には、ＩｏｎＮを推定するために、ＩＯＺＨ及びＩＯＺＬに加えて他のテストの測定結果も合わせて使用することも可能である。その結果、より高精度な電気的特性の推定が可能になる。
【００４１】
本実施形態においては、半導体試験装置１が、ウェハ５０に対するウェハテストと電気的特性の推定を行うものとして説明した。しかし、電気的特性を推定する処理を行うプログラムをコンピュータ上で実行させても良い。その場合には、ウェハテストの試験結果等が記憶されているデータベースにアクセスし、電気的特性の推定及び出力を行うことになる。
【００４２】
以上のように、ウェハ５０に含まれる全ての半導体集積回路に対して実施するテスト項目から得られるテスト結果パラメータと、専用の測定回路及び測定端子を用いることで測定可能な電気的特性の相関を利用して、本来であれば専用の測定回路及び測定端子を用いなければ測定することができない電気的特性を推定する。即ち、全ての半導体集積回路について、専用の測定回路及び測定端子を使用しなければ測定できない電気的特性を測定しようとすると、ウェハに含まれる半導体集積回路の個数と同数の測定回路及び測定端子が必要になる。より具体的には、ウェハに１０００個の半導体集積回路が存在すれば、１０００個の測定回路と１０００本の測定端子が必要になる。しかし、一部の測定回路及び測定端子から得られた電気的特性から他の半導体集積回路の電気的特性を推定することができれば、ウェハに必要になる測定回路及び測定端子を削減できる。その結果、測定回路及び測定端子をウェハ上の全ての半導体集積回路に配設する必要はなく、各半導体集積回路自体の面積を減少させることができる。
【００４３】
さらに、全ての半導体集積回路について専用の測定回路及び測定端子を用いて電気的特性を測定する必要がないため、半導体集積回路の電気的特性に要する測定時間及び測定工数を大幅に削減することができる。このことは、半導体集積回路のコスト低下に寄与する。
【００４４】
なお、引用した上記の特許文献等の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００４５】
１  半導体試験装置
１０  テスタ
１１  ケーブル
２０  テスタヘッド
３０  プローブカード
４０  ウェハチャック
５０  ウェハ
１０１  ＣＰＵ
１０２  メモリ
１０３  記憶部
１０４  操作部
１０５  表示部
３０１〜３０３  プローブ針
５０１〜５０９  測定端子
【図１】
2012251971.tif 000003
【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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