JPH07235617A

JPH07235617A - 半導体装置

Info

Publication number: JPH07235617A
Application number: JP6025058A
Authority: JP
Inventors: Masao Sakata; 正雄坂田; Kazuko Ishihara; 和子石原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-02-23
Filing date: 1994-02-23
Publication date: 1995-09-05

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体ウェハと半導体装置とパッケージにそれ
ぞれＩＤを持たせ、場外不良や製造途中で発生した不良
原因の究明を短期間で行うことを目的とする。【構成】製造条件等各種ＤＢ７０１〜７１１とＩＤ管理
解析システム７１２を持つ。そして、必要に応じてＩＤ
をキーにして各種データを引き出し、原因究明をしたの
ち、各工程に結果をフィードバックする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその不
良解析方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造は、通常ウェハプロセ
スと呼ばれる製造過程と、組立と呼ばれる製造過程に分
けられる。ウェハプロセスはウェハと呼ばれるシリコン
の概略円形の円板の加工であり、ウェハは現在直径8イ
ンチ（200mm）で円板上に100〜300個の半導体装置を同
時に製作する方式で生産されている。ウェハプロセスを
終了したウェハは、半導体装置（チップ）に切断され、
組立工程において電気的接触用の導体、及びチップを樹
脂やセラミックで封止し、計算機などの電子機器に用い
られる。これまでウェハプロセスでは大量に生産される
ため、チップ個々に来歴情報を記録する方式として「来
歴情報記録方式、及び半導体集積回路」（特開平5-7474
8号公報）にレーザ光で来歴情報を刻印し半導体チップ
の位置やウェハ番号、ロット番号を記録する方式が提案
されている。しかし上記発明は、チップ単位の来歴情報
の活用が十分に開示されていない。また、半導体装置の
製造工程はウェハプロセス、組立のウェハからチップ単
位への製造ロットサイズの変更のみでなく、ロット間の
ウェハを合わせてロットを作り、途中から品種が変更す
る場合には考慮されていなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の上記公開特許の
来歴の付与方式では半導体チップの位置やウェハ番号、
ロット番号を情報として付与しているが、半導体チップ
の一部分に情報を記録しているため、組立工程のパッケ
ージになった場合には記録部分が判読できない場合や、
ウェハプロセス中にロット番号が変更になった場合等に
ついて考慮されていなかった。このため不良原因を追求
する際に十分な情報となっていなかった。

【０００４】本発明の目的は、半導体装置のチップ状態
でチップに識別子を付与し、更にウェハプロセス中でロ
ット番号が変更になった場合にも識別子を付与し、同様
に組立工程でのパッケージになった時にも識別子を付与
する方式とその付与した識別子を用い、特に不良が発生
した場合の不良解析に活用する手段を提供することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、半導体装置
に付与した識別子に応じて半導体装置の製造来歴をトレ
ースできるようにすることで、半導体特有の製造方式
（ウェハプロセス、切断、組立）での不良発生とその原
因究明の期間を短縮し、歩留りの早期向上や、顧客から
の不良報告に対して早期に原因対策の処置を行うことが
できる。以下本発明の概要を簡単に説明する。

【０００６】半導体装置の識別子（ＩＤ）はウェハプロ
セスで多用される写真蝕刻法（ホト、エッチング）を用
いて、チップ上に識別子を付与する。この識別子の付与
に合わせて、製品の製造来歴を記録し、製造来歴はウェ
ハプロセスでは主にロット番号や、ウェハ番号で管理で
きるが、上記識別子は、前記ロット、ウェハ番号と関係
付けて記録しておく。組立工程では、切断したウェハか
らの個々のチップの識別子までを、管理し、このとき組
立工程では半導体装置に組み立てるまでの製造工程を処
理する単位、組立工程ロット番号をも付与される。この
ときウェハプロセスと同様に、製造ライン、製造装置、
製造条件、検査結果等の製造来歴を記憶する。

【０００７】更に半導体装置として製品化された半導体
装置の出荷単位、出荷先等の情報を半導体装置の識別子
と合わせて記憶する。

【０００８】上述したロット番号、ウェハ番号、チップ
ＩＤ、組立ロット番号、半導体装置の識別子の製造工程
に合わせて、製造時の投入から出荷までの変遷を管理す
ることと、各製造工程での品質管理、生産管理、設備管
理システムなどの製造したロットの変遷や製造したロッ
トの品質を管理するシステムの記憶しているデータと合
わせて管理ができる。

【０００９】

【作用】上記した手段によれば、半導体装置の製造来歴
を各製造工程の管理単位と管理単位より詳細に管理する
部分とを管理でき、製造データは各システム上にあるデ
ータを用いることができる。

【００１０】すなわち、不良発生時の製品の管理単位、
もしくは識別子から不良発生時の製品形態（ロット、ウ
ェハ、チップ、半導体装置）での検査情報や製造来歴は
情報として特定できる。しかし半導体の場合には、不良
の原因が前の別形態で製造された時に作り込まれている
場合が多く、上記した管理単位の変遷の管理ができるの
で、前の別形態の時の製造状態を特定でき原因を解析で
き、対策を立案できる。また、最小の単位の管理もでき
るので、製造形態の管理単位での解析よりもより詳細に
解析することを可能とする。

【００１１】

【実施例】まず、製品のＩＤについて説明する。ＩＤ
は、製品の製造来歴等の情報をコード化したものであ
る。このコードをもとにして、生産管理、進度管理、品
質管理等が行われている。

【００１２】次に上記製品ＩＤの付け方について説明す
る。本発明では、ＩＤとして、ウェハＩＤ、チップＩＤ
及びパッケージのＩＤ（以下「マーク」と呼ぶ）につい
て、それぞれの内容を以下に示す。

【００１３】ウェハＩＤは、品種名、前工程ロットＮ
Ｏ、ウェハＮＯ及び前工程ライン名より構成する。チッ
プＩＤは、品種名、前工程ライン名、前工程ロットＮ
Ｏ、ウェハＮＯ、ウェハ内チップ座標より構成する。マ
ークは、品種名、前工程ロットＮＯ、ウェハＮＯ、チッ
プＮＯ、組立ライン名、組立ロットＮＯ、選別ライン
名、選別ロットＮＯ、出荷日（週）、出荷日（曜日）よ
り構成する。それぞれのコード形態を図１に示す。

【００１４】品種名は、アルファベット２文字で、各桁
アルファベット大文字Ａから小文字ｚで表現する。前工
程ロットＮＯはアルファベット３文字で、初めの１文字
はを前工程にウェハを投入した月を示し、ＡからＪで表
現する。又残りの２文字は、各桁アルファベットＡから
ｚで表現する。ウェハＮＯは、アルファベット１文字
（Ａからｚ）で示す。前工程ライン名は、ウェハ製造を
行っている工場の生産ラインの名前である。チップＮＯ
は、図２に示すように、オリフラを下にして、Ｘ軸、Ｙ
軸を取り、例えば、原点からＸ軸方向に４チップ目、Ｙ
軸方向に３チップ目のチップは、（Ｃ，Ｄ）と表現す
る。又、組立ライン名は、前工程ライン名と同様のルー
ルで表現する。組立ロットＮＯは、アルファベット３文
字で、初めの１文字はを組立工程にチップを投入した月
を示し、ＡからＪで表現する。又残りの２文字は、各桁
アルファベットＡからｚで表現する。選別ライン名は、
チップをアクセス速度と消費電力を基にグレード分けす
る工程のライン名で、アルファベット１文字で表す。選
別ロットＮＯは、アルファベット３文字で、初めの１文
字はを選別工程にチップを投入した月を示し、ＡからＪ
で表現する。又残りの２文字は、各桁アルファベットＡ
からｚで表現する。出荷日（週）は、アルファベット１
文字（Ａからｚ）で表現し、１年を週で表す。例えば、
１９９３年２月２０日は、その年の第８週なので、Ｈで
表す。又、出荷日（曜日）は、数字１文字（１から７）
で表現する。例えば水曜日ならば、３と表現する。

【００１５】以上のルールで、各ＩＤを表現する。各項
目の並べ方は、図１のコードの意味の欄に示す。又各項
目は、単にアルファベット等で表現したあるだけで、そ
の詳細は、各項目毎に対応表があり、その内容は、ＤＢ
に登録されている。例えば、品種名の場合は、図３に示
すような対応表になる。

【００１６】次に、各ＩＤの刻印位置について説明す
る。ウェハの場合、図４（ａ）に示すように、ウェハ表
面の、パターンが刻まれている周辺部分４０１、又は、
図４（ｂ）に示すように、ウェハ側面部分４０２にＩＤ
を刻む。ＩＤを刻む時期としては、ウェハにおける第一
処理を行う直前とする。

【００１７】また、チップＩＤの場合、図５（ａ）に示
すように、チップの側面５０１、図５（ｂ）に示すよう
にチップ裏面（成膜等の処理がされていない側の面）５
０２、及びチップ図５（ｃ）に示すように、チップ表面
周辺回路が作りこまれている部分の外側部分５０３があ
る。パターンを刻む時期としては、プローブ検査の直前
とする。その理由として、プローブ検査はチップ単位の
情報を持つため、チップ単位の管理が必要になる。

【００１８】マークは、図６に示すように、パッケージ
表面に印刷する。

【００１９】次に、本発明のシステム構成について説明
する。図７に本システムの構成を示す。製造条件データ
ベース７０１（以下、「ＤＢ」と略す。）と設備条件Ｄ
Ｂ７０２と、検査規格値のＤＢ７０３と、製造仕様書の
情報が入ったＤＢ７０４と、各工程で測定したデータが
蓄積されているＤＢ７０５と、設計情報ＤＢ７０６と、
各製造ラインの記号と実際のライン名の対応をとるため
の情報が入ったＤＢ７０７と、各品種名と品種名を表す
記号の対応をとるための情報が入ったＤＢ７０８と、各
ロットを示す記号と実際のロットＮＯの対応をとるため
の情報が入ったＤＢ７０９と、各ウェハを示す記号と実
際のウェハＮＯの対応をとるための情報が入ったＤＢ７
１０と解析した結果を蓄積しておくノウハウＤＢ７１１
と、各情報とＩＤを対応付けかつ各種解析を行うＩＤ管
理システム７１２からなる。各種情報は、図７に示すよ
うに、おたがいのやり取りが可能である。

【００２０】上記のＩＤを用いることにより、以下の作
業が可能となる。

【００２１】まずプローブ検査の結果より、不良発生工
程及び不良原因の究明を行う方法について説明する。

【００２２】プローブ検査における歩留りが急激に低下
するなど異常がが発生した場合、まず異常が発生したウ
ェハのプローブ検査で、どのような不良が発生している
か等確認する。

【００２３】プローブ検査の場合、図８に示すような、
メモリチップ内のメモリセル１つ１つの動作を確認した
結果を示すフェイルビットマップと、図９に示すよう
な、チップの電気特性を調べた結果を示すカテゴリマッ
プがある。両マップを用いて、不良内容や不良発生位置
を確認し、不良原因の推定を行う。

【００２４】例えば、フェイルビットマップより、異物
や外観起因の不良と推定した場合、ウェハＩＤをキーに
して、どの工程でそれぞれの検査が行われたか、異物検
査データ、外観検査データそれぞれのデータベース（以
後「ＤＢ」と略す）を検索し、所望のデータを呼び出
す。

【００２５】すると、図１０に示すような検査工程の一
覧表１０００が表示される。横軸に工程名１００１、縦
軸に検査名１００２をとる。表の中で○印１００３が付
いている工程は、その欄の検査を行ったことを意味す
る。例えば、異物検査は、「Ａ工程」１００４と「Ｃ工
程」１００３、．．．で行われている。

【００２６】そして、作業者がマウス等で○印のの付い
ている欄をピックし、「グラフ」１００５、「マップ」
１００６、「データ」１００７の何れかのボタンを選択
すれば、所望のデータが表示される。

【００２７】例えば、異物の「Ａ工程」の欄１００４を
ピックし、「マップ」１００６と表示されたボタンを選
択すると、図１１に示すように、異物マップが表示され
る。このマップにより、異物の発生状況を確認する。ま
た異物がどこの行程で発生したかを統計的に解析する場
合には、一覧表１０００で異物検査を行った全ての工程
を選択し、「グラフ」１００５のボタンをピックすると
図１２に示すような、異物の発生来歴がグラフ表示され
る。このグラフより、何処の工程でどのような異物がど
のくらい発生した即時に把握できる。そして、発生した
異物の位置を確認する場合は、図１１の異物マップを用
いて解析すればよい。

【００２８】また、図１０の一覧表１０００で、異なる
検査のデータを複数選択して、マップ表示させることに
より、異なるデータの発生位置の比較を容易に行える。

【００２９】例えば、異物検査の「Ａ工程」の欄１００
４と外観検査の「Ｂ工程」の欄１００８を選択し、「マ
ップ」１００６表示をさせた場合、図１３のような、異
物検査データと外観検査データを同一ウェハ上に表示さ
せたマップが出力される。このとき、異物と外観のデー
タが重なって表示されている場合１３０１、その位置の
外観不良は、「Ａ工程」以前の工程で、同位置に異物が
付着したために発生したと、容易に不良原因の推定及び
不良発生工程の絞り込みが可能となる。

【００３０】そして更に、その異物が「Ａ工程」以前の
どの工程でどのようにして発生したか追求する。その方
法としては、まず、条件設定で、ウェハＩＤと製造工程
一覧で「Ａ工程」以前の工程を選択する。そして、ＤＢ
検索を行うと、図１４に示すような、ウェハに関するあ
らゆる項目が表示される。

【００３１】表示内容としては、品種名、工程名、前工
程ライン名、前工程ロットＮＯ、ウェハＮＯ、製造条
件、設備条件、測定結果、設備名称、検査規格値、着工
日付、前工程ライン投入日、製造仕様書番号、コメント
等の情報に加え、ＳＥＭ観察を行った場合には、その写
真と観察位置情報も同時に表示される。

【００３２】各種データはそれぞれ別々のＤＢに登録さ
れており、ウェハＩＤをキーにデータを呼び出し、統合
している。

【００３３】図１４のリストを確認することにより、不
良原因の究明が容易に短時間で行える。

【００３４】また、異常ウェハと正常ウェハのリストを
比較し、相違点を抽出することで、不良原因の究明を行
うことも可能である。この場合、図１５に示すように、
両リストの相違点を明確にするため、相違点抽出ボタン
をピックすると、各種条件や測定結果等で相違がある欄
は色が変化し、容易に確認できる。

【００３５】例えば、ＳＥＭ写真１５０１，１５０２で
カバレジの形状に相違が発生した場合、良品と不良品で
一覧表を比較したところ、温度に関する製造条件の指示
の仕方に違いがあった。この結果より、製造条件の見直
しが必要となった。

【００３６】次に、組立工程で異常が発生した場合の原
因究明方法について説明する。

【００３７】例えば、エージング工程つまり、熱劣化試
験を行う工程で、不良が発生した場合、その不良の大半
は、前工程に原因がある考えられている。ウェハをダイ
シングして作られたチップの原因究明方法として、以下
の方法がある。

【００３８】まず、チップＩＤをキーとして、ＤＢを検
索し、該チップが含まれているウェハの製造来歴情報を
呼び出す。そして、表示された一覧表を基に、エージン
グ工程で良品となったチップの製造来歴と不良となった
チップの製造来歴を比較し、相違点を抽出し、原因究明
を行う。

【００３９】また、上記で行った解析結果をノウハウと
して、ＤＢに蓄積する。このノウハウを用いて、前工程
の時点で組立工程のエージング不良率の予測が可能とな
る。従って、後工程の投入量の制御が可能となるので、
余剰品の削減及び効率的な生産が行える。

【００４０】また、選別工程では、アクセス速度や消費
電力によってチップのグレード分けを行っている。顧客
の注文するグレードの製品を効率良く生産するための方
法として以下の方法がある。

【００４１】まず、チップＩＤをキーとして、高グレー
ド品と低グレード品の製造来歴情報をＤＢより呼び出
す。そして、一覧表をもとに、相違点の抽出及び解析を
行い、原因となる項目の適正化を図る。

【００４２】上記の様に、製造来歴情報に、製造条件や
設備条件、測定結果といった様に、同じ表に条件とその
条件に従って製造した結果が表示されるので、試作時期
や量産立ち上げ時期において、ある条件を設定して製造
した場合、その結果を即時に確認できるので、各条件の
値を決定する期間（時間）を大幅に短縮できる。

【００４３】また、製造途中で不良が発生した場合、例
えば、後工程で発生した不良で、その不良を引き起こし
た原因が前工程にあった場合、製造来歴の一覧表を確認
することで、即時に不良原因を摘出できるので、解析時
間の大幅な短縮が図れる。

【００４４】次に、顧客に渡った製品に不良が発生した
場合など、顧客クレームを対処する方法について説明す
る。

【００４５】まず、顧客より不良となった製品及びクレ
ーム内容を回収し、製品ののパッケージ上に記載された
マークを手がかりに、該チップの後工程製造来歴情報を
ＤＢ検索する。呼び出した後工程の製造来歴情報より、
不良原因と思われる工程の諸項目を抽出し、原因究明を
行う。

【００４６】また、前工程に不良原因があると判断した
場合は、チップＩＤをキーとして、前工程の製造来歴情
報をＤＢより呼び出す。呼び出された情報より不良発生
工程及び諸項目を抽出し、詳細解析を行い、不良原因及
び不良発生工程の同定をする。

【００４７】また、不良原因を早期に見つける方法とし
て、クレームのあったチップと同一品種及び同一ロット
／ウェハ内で良品チップがあるか調べ、該良品チップの
製造来歴情報を呼び出して、比較することで相違点の摘
出をし、不良原因の究明をする方法もある。

【００４８】また、顧客からクレームのあったチップの
ウェハＩＤをキーに、該チップと同一ウェハ及び同一ロ
ット、更には、該チップとほぼ同一時期に製造した同一
品種で別ロット内にあるチップについて、異常が発生す
る恐れがないかどうか調べ、異常が発生する可能性があ
るチップについては、ＩＤを手がかりに該チップが渡っ
た顧客を検索し、異常が発生したことを警告をする。こ
れにより、顧客に対する信用度を上げることができる。

【００４９】

【発明の効果】以上のように本発明を実施すれば、顧客
のクレームに対して迅速に不良原因を報告できるので、
顧客へのサービスが向上する。また、製造工程内で発生
した不良に対しても早期に原因を解析し対策できるので
歩留りを早期に向上できる。同様に、解析した結果はノ
ウハウとして蓄積できるので、前の工程で製造した途中
の検査、製造データから最終の歩留りを予測でき生産量
に合わせて製造量を制御できる。以上本発明ではより生
産効率の高い製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＩＤのコード内容を示した図である。

【図２】ウェハ上に構成されたチップ配列の概略を示し
た図である。

【図３】品種名に関する対応を示した図である。

【図４】ウェハ内のＩＤ書込み領域を示した図である。

【図５】チップ内のＩＤ書込み領域を示した図である。

【図６】パッケージのＩＤ書込み領域を示した図であ
る。

【図７】本発明のシステム構成を示した図である。

【図８】フェイルビットマップを示した図である。

【図９】プローブ検査のカテゴリマップを示した図であ
る。

【図１０】各工程における検査状況を示した図である。

【図１１】ウェハ内の異物の発生状況を示した図であ
る。

【図１２】１ウェハにおける異物の付着来歴を示した図
である。

【図１３】異物データと外観データを突合せ表示した図
である。

【図１４】１ウェハに関する製造来歴情報を示した図で
ある。

【図１５】異なるウェハの製造来歴情報を比較し、相違
点を抽出した結果を示した図である。

【符号の説明】４０１〜６０１…ウェハ内のＩＤ書込み領域、７０１〜７１２…本発明のシステム構成ブロック、１００１〜１００８…本システムの解析機能の構成ブロ
ック。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体装置の製造順を示す識別子を付与し
たことを特徴とした半導体装置。
【請求項２】半導体装置の識別子として製造年月日、製
造ライン名の記号を付与したことを特徴とした半導体装
置。
【請求項３】半導体装置の識別子は、製造工程中の写真
蝕刻法を用いて半導体装置に付与したことを特徴とした
請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】半導体装置の識別子として半導体装置の製
造プロセス中の半導体装置の製造位置の情報を付与した
ことを特徴とした請求項１記載の半導体装置。
【請求項５】半導体装置の製造プロセス中の識別子と、
半導体装置の組立工程の識別子を半導体装置の組立後の
封止材に付与したことを特徴とした請求項１記載の半導
体装置。
【請求項６】不良を発生した半導体装置の識別子から、
組立製造ライン、組立条件、組立年月日、ウェハプロセ
ス製造ライン、製造年月日、製造工程順、製造装置、製
造ウェハ、製造ウェハ位置の情報を順次検索でき、不良
の原因となった工程、製造装置、製造条件を特定できる
ことを特徴とした半導体装置の不良解析方法。
【請求項７】不良を発生した半導体装置の識別子から、
組立製造ライン、組立条件、組立年月日、ウェハプロセ
ス製造ライン、製造年月日、製造ロット、製造ウェハ、
製造ウェハ位置の情報を順次検索でき、該検索情報から
不良となった製品の製造来歴である処理工程、製造装
置、製造条件、製造結果、検査結果を順次検索できるこ
とを特徴とした半導体装置の不良解析方法。
【請求項８】不良を発生した半導体装置の識別子から、
組立製造ライン、組立条件、組立年月日、ウェハプロセ
ス製造ライン、製造年月日、製造ロット、製造ウェハ、
製造ウェハ位置の情報を順次検索でき、該検索情報か
ら、同一製造ロットの販売先を検索でき、不良発生状況
を販売先に知らせることのできることを特徴とした半導
体装置の不良解析方法。
【請求項９】製造途中の工程での検査において不良とな
った製品の識別子から該検査工程の前に製造した工程の
処理工程、製造装置、製造条件、製造結果、検査結果を
検索でき、該不良製品が処理された時と略同時に処理し
た別製品の製造装置、製造条件、製造結果、検査結果を
合わせて検索できる手段を設け、該不良製品と略同時に
処理した別製品の検索結果を比較し、同一条件で結果の
異なるものを抽出することを特徴とした半導体装置の不
良解析方法。
【請求項１０】請求項９において、前記別製品は、不良
製品と同一工程順で製造した製品群を検索対象としたこ
とを特徴とした半導体装置の不良解析方法。
【請求項１１】請求項１において、前記識別子は、半導
体装置内部の記憶領域に記憶させ、該識別子情報は、半
導体装置の動作状態に関与せず、特殊な命令により読み
出せることを特徴とした半導体装置。