一种晶圆失效功能的关系的确定方法和装置与流程

1.本发明涉及半导体集成电路制造领域，尤其涉及一种晶圆失效功能的关系的确定方法和装置。


背景技术：

2.在半导体集成电路制造领域，芯片的良率至关重要，当线上出现良率问题的时候，需要尽快调查到问题根源并及时解决，以便保护生产线的7x24小时正常运转。
3.在产品出现良率问题的时候，良率分析工程师(ya:yield analyst)通常基于过往经验和主观判断进行分类调查，过往的经验往往也不能直接和快速地适用在新上线的产品上。现有调查方法中，常常由团队中良率分析师各自调查的良率问题中，不同失效功能的原因分析需要经过大量的数据分析和会议讨论，耗时耗力。


技术实现要素：

4.本发明的实施例提供一种晶圆失效功能的关系的确定方法和装置，相较于传统的单纯依靠良率分析工程师基于个别失效功能的深入调查的方法，该方法可以一方面减少良率事故原因调查时间以及分析工程师分析工作需要的工作量，进而提高对于大量失效功能的原因的调查效率。另一方面，较少的依赖分析工程师的主观经验，从而减少主观性判断误差和局限对于调查结果的影响。
5.本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为，一方面提供一种晶圆失效功能的关系的确定方法，所述方法包括：
6.根据对晶圆进行功能测试的测试结果，获取晶圆中的多个失效单元的失效功能和位置；
7.将所述多个失效单元的失效功能，分别转化为多个第一向量；
8.根据所述多个第一向量、以及所述多个失效单元的位置，确定多个失效单元各自对应的第一数据；
9.根据多个所述第一数据,利用聚类算法，获取第一结果，所述第一结果用于指示晶圆失效功能之间的关系。
10.优选地，所述方法还包括，至少根据所述第一结果，确定若干所述失效功能的第一推荐原因。
11.优选地，所述方法还包括，至少根据所述第一结果，将若干所述失效功能合并为第一失效功能，所述第一失效功能可以被包含于或不包含于所述若干所述失效功能之内。
12.优选地，根据对晶圆进行功能测试的测试结果，获取晶圆中的多个失效单元的失效功能和位置，包括：
13.根据对晶圆进行功能测试的测试结果，获取晶圆图；所述晶圆图中示出晶圆中的多个失效单元各自的失效功能和位置，所述失效功能具有对应的失效功能编号；
14.获取所述多个失效单元的失效功能对应的失效功能编号和所述多个失效单元的
位置。
15.具体地，将所述多个失效单元的失效功能，分别转化为多个第一向量，包括，基于独热编码，将所述多个失效单元的失效功能对应的失效功能编号分别转化为多个第一向量。
16.优选地，所述聚类算法包括k平均聚类算法。
17.优选地，所述失效功能包括高频失效、短路失效、i/o引脚开路失效或保护二极管电路开路失效其中之一。
18.优选地，根据对晶圆进行功能测试的测试结果，获取晶圆中的多个失效单元的失效功能和位置,包括，根据对多个时期和/或多批次的多个晶圆进行功能测试的测试结果，，获取所述多个晶圆中的多个失效单元的失效功能和位置。
19.第二方面，提供一种晶圆失效功能的关系的确定装置，所述装置包括：
20.失效功能获取单元，配置为，根据对晶圆进行功能测试的晶圆测试结果，获取晶圆中的多个失效单元的失效功能和位置；
21.向量转化单元，配置为，将所述多个失效单元的失效功能，分别转化为多个第一向量；
22.第一数据获取单元，配置为，根据所述多个第一向量、以及所述多个失效单元的位置，确定多个失效单元各自对应的第一数据；
23.结果确定单元，配置为，根据多个所述第一数据,利用聚类算法，获取第一结果，所述第一结果用于指示晶圆失效功能之间的关系。
24.第三方面，提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行第一、第二方面的方法。
附图说明
25.为了更清楚说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明实施例提供的一种晶圆失效功能的关系的确定方法的流程图；
27.图2为本发明实施例提供的晶圆图示意图；
28.图3为本发明实施例提供的一种晶圆失效功能的关系的确定装置的结构图；
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.如前所述，半导体集成电路制造领域的良率分析工程师在分析产品的良率问题时，因此会出现依赖过往经验和主观判断进行分类调查，以及这样的调查方法在时间和人力上也存在消耗很大的问题。
31.发明人在对上述问题进行研究后发现，不同的良率分析师各自调查的问题，经过
大量的数据分析和会议讨论，有可能最终被确定是同一个问题，如果可以早期发现其为一个问题，那么可以节约大量的时间和人力消耗。此外，良率分析师依赖人眼分辨晶圆(wafer)上的良率缺陷问题(如小的区域规模失效gfa:gross failure area)存在不够灵敏的局限性，一些间断出现、失效面积不大的问题在事后发现其可能含有统计意义上长期重复出现的良率失效问题。
32.为了解决上述技术问题，发明人提出一种晶圆失效功能的关系的确定方法。图1为本发明实施例提供的一种晶圆失效功能的关系的确定方法的流程图，如图1所示，该方法的流程至少包括：
33.步骤11，根据对晶圆进行功能测试的测试结果，获取晶圆中的多个失效单元的失效功能和位置。
34.在半导体集成电路制造过程中,高纯度的硅一般被做成(例如:直径6英寸，8英寸或者12英寸的)圆柱形棒,集成电路生产企业把这些硅棒用激光切割成极薄的硅片圆形，然后在上面用光学和化学蚀刻的方法把电路、电子元器件做上去，做好之后的每片硅片上有大量的一片片的半导体芯片，这些加工好的圆形硅片就是晶圆wafer。
35.对晶圆进行功能测试,就是对晶圆中所有的芯片进行的功能(主要为电性功能)测试。在不同的实施例中，可以实施多种不同的功能测试，例如，一种功能测试可以是测试焊盘/焊盘或引脚/引脚是否短路，以及测试保护二极管电路中是否短路。其测试方法可以是对电路施加电流并测量电压，如果电压太低，则表示短路。另一种功能测试可以是测试i/o引脚和保护二极管电路的开路。其测试方法可以是对电路施加电流并测量电压，如果电压太高，则表示开路。对于具体采用哪些种类的功能测试以及其具体的测试方式，本说明书不做限制。
36.在一个实施例中，可以根据对晶圆进行功能测试的测试结果，获取晶圆图(wafer map)；晶圆图中示出晶圆中的多个失效单元(芯片)各自的失效功能和位置，失效功能具有对应的失效功能编号；获取所述多个失效单元的失效功能对应的失效功能编号和所述多个失效单元的位置。
37.图2示出本发明实施例提供的晶圆图示意图。如前所述，半导体芯片的生产，简单来讲，是将电路通过各种复杂的物理化学方法制作到晶圆上。通常在生产的最后阶段会进行不同电性功能的测试以确保产品的功能性，而利用这些测试结果再结合晶圆的形状所产生的图形就是晶圆图(wafer map)。晶圆图中，以芯片为单位的，将测试完成的结果用不同颜色、形状或代码标示在各个芯片的位置上。所以，晶圆图是提供追溯产品发生异常原因的重要线索，通过晶圆图的空间分布情况及其模型分析，可以找出可能发生低良率的原因(例如有问题的生产机台或异常的制程步骤等)，目前对于低良率的原因的分析中还主要依靠良率分析工程师的主观经验和判断，主要因为芯片制造的条件严格且成本很大，导致如果良率原因推断失误，代价太大。本说明书对于生成晶圆图的具体方式不做限定，只要其中示出各失效单元(芯片)的失效功能和位置既可。
38.通常，晶圆图中一个失效单位就是指其中一个没有通过功能测试的芯片，而通常一个失效单位只标注一种失效功能，在不同的例子，该种失效功能例如可以是主要的失效功能，也可以例如是按一定流程的一系列功能测试中首先出现的失效功能。在不同的实施例中，失效功能也可以有很多具体的种类。例如，在一个实施例中，失效功能可以包括高频
失效、短路失效、i/o引脚开路失效或保护二极管电路开路失效。
39.在晶圆图中，各种失效功能还具有各自的编号。例如,在一个例子中,高频失效的编号可以为bin2，短路失效的编号可以为bin3，i/o引脚开路失效或保护二极管电路开路失效的编号可以为bin4。可以理解，不同的实施例中，可以具有不同的失效功能种类和不同的失效功能编号方式，本说明书对于失效功能的具体种类和编号方式不做限定。
40.对于不同时期(例如生产周期)生产的、生产批次的芯片中，其中也有可能出现具有共性的良率问题，现有的分析中常常考虑不到这类跨生产周期/批次问题。为了发现其中可能的共性问题，可以将不同时期和批次的芯片生成中出现失效功能的信息聚集起来进行分析。因此，在一个实施例中，还可以根据对晶圆进行功能测试的测试结果，获取晶圆中的多个失效单元的失效功能和位置,包括，根据对多个时期和/或多批次的多个晶圆进行功能测试的测试结果，获取所述多个晶圆中的多个失效单元的失效功能和位置。
41.步骤12，将多个失效单元的失效功能，分别转化为多个第一向量。
42.该步骤中，可以基于不同编码方式获取第一向量，在一个实施例中，可以基于独热编码，将多个失效单元的失效功能对应的失效功能编号分别转化为多个第一向量。
43.独热编码(one
‑
hot编码)，又称为一位有效编码，主要是采用n位状态寄存器来对n个状态进行编码，每个状态都由他独立的寄存器位，并且在任意时候只有一位有效。例如对4个状态进行编码，独热编码是0001,0010,0100,1000。
44.步骤13，根据多个第一向量、以及多个失效单元的位置，确定多个失效单元各自对应的第一数据。
45.该步骤中,第一数据包含了表示失效单元的失效功能的第一向量和失效单元的位置信息的元素。在一个实施例中，第一数据可以表示为：
46.a＝{f，px，py}
47.其中a为第一数据，f为第一向量，px、py为失效单元的位置坐标。
48.步骤14，根据多个第一数据,利用聚类算法，获取第一结果，所述第一结果用于指示晶圆的失效功能之间的关系。
49.该步骤中，对于多个第一数据进行聚类计算，获取的第一结果可以用于揭示晶圆失效功能之间的潜在联系，晶圆的失效功能可以包括晶圆功能测试中其包含的芯片的各种失效功能。本说明书对于该步骤中所利用的聚类算法不做限制。在不同的实施例子中，可以采用不同聚类算法。例如，在一个实施例中，聚类算法可以为k平均聚类算法。在另一个实施例中，其还可以为birch算法、denclue算法中一种。
50.如前所述，现有的依靠分析者(例如良率工程师)进行的良率分析，通常依据失效功能本身进行追踪分析，因此其往往对单个功能进行深度分析，但是这样的结果可能在耗费大量时间后，发现不同功能失效具有类似或相同的发生原因。通过本说明书实施例提供的方法，一方面可以帮助工程师在第一时间发现很多失效功能之间可能存在潜在关系，从而可以在分析失效原因时，对于这些失效功能一起进行分析，从而可能大大节约发现各失效功能的原因的时间。因此，根据一种实施例，该方法还可以包括，至少根据所述第一结果，确定若干所述失效功能的第一推荐原因。
51.这样得到的推荐原因，更少的依赖分析工程师的主观经验，从而减少主观性判断误差的负面影响。并且，在例如前述从多生产周期/批次的晶圆图获得失效功能和位置的例
子中，也更容易发现长期的良率问题中的共性问题，帮助分析工程师突破通常对于近期良率问题容易感知而对长期的良率共性问题不易感知的局限。
52.另外，在获取各失效功能的潜在关系之后，可以对于十分接近(例如发生机率或产生原因)的若干失效功能进行合并，进而减少分析工程师的需要分析的失效功能的数量，提高其分析工作的效率。因此，根据又一种实施例，该方法还可以包括，至少根据所述第一结果，将若干所述失效功能合并为第一失效功能，所述第一失效功能可以被包含于或不包含于所述若干所述失效功能之内。在如前所述采用独热编码表示失效功能向量(第一向量)的例子中，由于独热编码的向量维度等同于失效功能的类别数，因此若干失效功能合并后的，可以理解，失效功能总的类别数量降低，因此每个失效功能向量的维度也随之降低。
53.根据又一方面的实施例，提供了一种晶圆失效功能的关系的确定装置，图3示出本发明实施例提供的一种晶圆失效功能的关系的确定装置的结构图。如图3所示，该装置300包括：
54.失效功能获取单元31，配置为，根据对晶圆进行功能测试的晶圆测试结果，获取晶圆中的多个失效单元的失效功能和位置；
55.向量转化单元32，配置为，将所述多个失效单元的失效功能，分别转化为多个第一向量；
56.第一数据获取单元33，配置为，根据所述多个第一向量、以及所述多个失效单元的位置，确定多个失效单元各自对应的第一数据；
57.结果确定单元34，配置为，根据多个所述第一数据,利用聚类算法，获取第一结果，所述第一结果用于指示晶圆失效功能之间的关系。
58.根据又一方面的实施例，还提供一种计算机可读介质，包括存储于其上的计算机程序，所述计算机在运行时执行上面所述的方法。
59.上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
60.专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
61.结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd
‑
rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
62.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明
的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。