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JP2023106098A - Semiconductor device inspection device, learning device, reasoning device, and manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device inspection device, learning device, reasoning device, and manufacturing method Download PDF

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JP2023106098A
JP2023106098A JP2022007238A JP2022007238A JP2023106098A JP 2023106098 A JP2023106098 A JP 2023106098A JP 2022007238 A JP2022007238 A JP 2022007238A JP 2022007238 A JP2022007238 A JP 2022007238A JP 2023106098 A JP2023106098 A JP 2023106098A
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inference
learning
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JP2022007238A
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Inventor
慶治 別府
Keiji Beppu
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

【課題】素子破壊の原因となる欠陥を有する半導体装置を検出する精度を電気特性検査よりも向上させる。【解決手段】モデル生成部7は、学習用データを用いる機械学習により、第1半導体装置に含まれるに含まれる少なくとも1つの欠陥に関するデータを含む学習入力データから第1半導体装置の品質に関するデータを推論する学習済みモデルを生成する。推論用データ加工部10は、第2半導体装置に含まれる少なくとも1つの欠陥に関するデータを含む推論入力データを生成する。推論部11は、学習済みモデルを用いて、推論入力データから第2半導体装置の品質に関するデータを推論する。【選択図】図1Kind Code: A1 An object of the present invention is to improve the accuracy of detecting a semiconductor device having a defect that causes element breakdown, compared to electrical characteristic inspection. A model generating unit (7) generates data regarding the quality of a first semiconductor device from learning input data including data regarding at least one defect included in the first semiconductor device by machine learning using learning data. Generate a trained model for inference. The inference data processing unit 10 generates inference input data including data regarding at least one defect included in the second semiconductor device. The inference unit 11 infers data regarding the quality of the second semiconductor device from the inference input data using the trained model. [Selection drawing] Fig. 1

Description

本開示は、半導体装置の検査装置、学習装置、推論装置、および製造方法に関する。 The present disclosure relates to a semiconductor device inspection device, a learning device, an inference device, and a manufacturing method.

炭化珪素基板上にMOS(Metal Oxide Semiconductor)構造を有するFET(Field Effect Transistor)等を含む半導体装置において、炭化珪素基板上に欠陥が生じている場合、半導体装置への通電時に当該欠陥に電流が集中する。そのため、当該欠陥は、素子破壊の原因になり得る。このような素子破壊を防止するため、半導体装置の製造工程においては、素子破壊が生じ得る半導体装置を出荷される製品から取り除くための検査工程が必要である。 In a semiconductor device including an FET (Field Effect Transistor) or the like having a MOS (Metal Oxide Semiconductor) structure on a silicon carbide substrate, if a defect occurs on the silicon carbide substrate, current flows through the defect when the semiconductor device is energized. concentrate. Therefore, the defect can cause element breakdown. In order to prevent such element destruction, the manufacturing process of semiconductor devices requires an inspection process for removing semiconductor devices that may cause element destruction from products to be shipped.

たとえば、特許第6471421号(特許文献1)には、スイッチング不良を起こし得る半導体装置を取り除くための半導体装置の検査方法が開示されている。当該検査方法においては、電圧が入力されて電流を出力する半導体装置の入出力特性(電気特性)を示す、横軸に当該電圧が設定されているとともに縦軸に対数目盛で表された当該電流が設定された特性曲線から半導体装置に欠陥が含まれているか否かが特定される。具体的には、特性曲線の微小電流から中間電流区間内に設定された第1区間の2点を結ぶ直線の第1傾きが算出され、特性曲線の中間電流から半導体装置の定格電流区間内に設定された第2区間の2点を結ぶ直線の第2傾きが算出され、第1傾きと第2傾きとが比較される。第1傾きと第2傾きとが一致しない場合には、半導体装置に欠陥が含まれていることが特定され、第1傾きと第2傾きとが一致する場合には、半導体装置に欠陥が含まれていないことが特定される。当該検査方法によれば、検査によるコストの増加を抑制してスイッチング不良を起こし得る半導体装置を取り除くことができる。 For example, Japanese Patent No. 6471421 (Patent Document 1) discloses a semiconductor device inspection method for removing semiconductor devices that may cause switching failure. In the inspection method, the input/output characteristics (electrical characteristics) of a semiconductor device to which a voltage is input and a current is output are shown. It is specified whether or not the semiconductor device includes a defect from the characteristic curve for which is set. Specifically, a first slope of a straight line connecting two points in a first section set in the middle current section from the minute current of the characteristic curve is calculated, and the first slope of the straight line connecting two points in the first section from the middle current of the characteristic curve to the rated current section of the semiconductor device is calculated. A second slope of a straight line connecting two points in the set second section is calculated, and the first slope and the second slope are compared. When the first slope and the second slope do not match, it is specified that the semiconductor device includes a defect, and when the first slope and the second slope match, the semiconductor device includes a defect. is not specified. According to the inspection method, it is possible to suppress an increase in cost due to inspection and eliminate semiconductor devices that may cause switching failure.

特許第6471421号Patent No. 6471421

特許文献1に開示された検査方法においては、検査装置の電流の測定分解能によっては、半導体装置における欠陥の有無が第1傾きと第2傾きとの差として現れない状況が想定される。すなわち、素子破壊を生じさせる欠陥が半導体装置にありながら、当該半導体装置の第1傾きと第2傾きとが検査結果において一致し得る。このような半導体装置においても通電時の電流が欠陥に集中して素子破壊が生じ得ることに変わりはないため、検査装置の測定分解能を上げて検査工程において当該半導体装置を取り除く必要がある。 In the inspection method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200012, it is assumed that the presence or absence of a defect in the semiconductor device may not appear as the difference between the first slope and the second slope depending on the current measurement resolution of the inspection device. That is, even though the semiconductor device has a defect that causes element breakdown, the first tilt and the second tilt of the semiconductor device can match in the inspection result. Even in such a semiconductor device, the current during energization may concentrate on the defect and cause element breakdown. Therefore, it is necessary to remove the semiconductor device in the inspection process by increasing the measurement resolution of the inspection apparatus.

検査装置の測定分解能を上げるためには、入力電圧の入力から、出力電流の計測までの計測時間を1秒以上設ける必要がある。しかし、大量に製造される半導体装置の各々に対する計測時間の長期化は膨大な製造コストを生じさせる。そのため、半導体装置に対して電気特性検査を行う特許文献1に開示されたような検査方法においては、製造コストの制限により、電流の測定分解能より小さな領域にしか欠陥の有無の差が現れない半導体装置を検査工程において取り除くことができないという問題がある。 In order to increase the measurement resolution of the inspection device, it is necessary to provide a measurement time of 1 second or longer from the input of the input voltage to the measurement of the output current. However, lengthening the measurement time for each semiconductor device manufactured in large quantities results in a huge manufacturing cost. Therefore, in the inspection method disclosed in Patent Document 1 for inspecting the electrical characteristics of a semiconductor device, due to restrictions on manufacturing costs, the difference in the presence or absence of defects appears only in a region smaller than the current measurement resolution. The problem is that the device cannot be removed in the inspection process.

本開示は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、素子破壊の原因となる欠陥を有する半導体装置を検出する精度を電気特性検査よりも向上させることである。 The present disclosure has been made to solve the problems described above, and the purpose thereof is to improve the accuracy of detecting a semiconductor device having a defect that causes element breakdown, compared to electrical property inspection. .

本開示に係る半導体装置の検査装置は、学習用データ加工部と、モデル生成部と、推論用データ加工部と、推論部とを備える。学習用データ加工部は、第1炭化珪素基板に生じた欠陥に関する欠陥データと第1炭化珪素基板に第1半導体装置が形成される位置情報とから、第1半導体装置に含まれる少なくとも1つの欠陥を特定し、第1半導体装置に含まれるに含まれる少なくとも1つの欠陥に関するデータを含む学習入力データと第1半導体装置の品質に関するデータを含む教師データとが関連付けられた学習用データを生成する。モデル生成部は、学習用データを用いる機械学習により、学習入力データから第1半導体装置の品質に関するデータを推論する学習済みモデルを生成する。推論用データ加工部は、第2炭化珪素基板に生じた欠陥に関する欠陥データと第2炭化珪素基板に第2半導体装置が形成される位置情報とから、第2半導体装置に含まれる少なくとも1つの欠陥を特定し、第2半導体装置に含まれる少なくとも1つの欠陥に関するデータを含む推論入力データを生成する。推論部は、学習済みモデルを用いて、推論入力データから第2半導体装置の品質に関するデータを推論する。 A semiconductor device inspection apparatus according to the present disclosure includes a learning data processing unit, a model generation unit, an inference data processing unit, and an inference unit. The learning data processing unit identifies at least one defect included in the first semiconductor device from defect data relating to defects occurring in the first silicon carbide substrate and positional information of the first semiconductor device formed on the first silicon carbide substrate. and generate learning data in which learning input data including data relating to at least one defect included in the first semiconductor device and teacher data including data relating to the quality of the first semiconductor device are associated. The model generation unit generates a trained model for inferring data regarding the quality of the first semiconductor device from learning input data by machine learning using learning data. The inference data processing unit identifies at least one defect included in the second semiconductor device from defect data relating to defects occurring in the second silicon carbide substrate and positional information of the second semiconductor device formed on the second silicon carbide substrate. and generating inference input data including data relating to at least one defect contained in the second semiconductor device. The inference unit uses the trained model to infer data regarding the quality of the second semiconductor device from the inference input data.

本開示に係る学習装置は、学習用データ加工部と、モデル生成部とを備える。学習用データ加工部は、炭化珪素基板に生じた欠陥に関する欠陥データと炭化珪素基板に半導体装置が形成される位置情報とから、半導体装置に含まれる少なくとも1つの欠陥を特定し、半導体装置に含まれるに含まれる少なくとも1つの欠陥に関するデータを含む入力データと半導体装置の品質に関するデータを含む教師データとが関連付けられた学習用データを生成する。モデル生成部は、学習用データを用いる機械学習により、入力データから半導体装置の品質に関するデータを推論する学習済みモデルを生成する。 A learning device according to the present disclosure includes a learning data processing unit and a model generation unit. The learning data processing unit identifies at least one defect included in the semiconductor device from defect data relating to defects occurring in the silicon carbide substrate and positional information of the semiconductor device formed on the silicon carbide substrate, and identifies at least one defect included in the semiconductor device. learning data is generated in which input data including data regarding at least one defect included in and teacher data including data regarding the quality of the semiconductor device are associated with each other. The model generator generates a trained model for inferring data on the quality of the semiconductor device from the input data by machine learning using the learning data.

本開示に係る推論装置は、推論用データ加工部と、推論部とを備える。推論用データ加工部は、炭化珪素基板に生じた欠陥に関する欠陥データと炭化珪素基板に半導体装置が形成される位置情報とから、半導体装置に含まれる少なくとも1つの欠陥を特定し、半導体装置に含まれる少なくとも1つの欠陥に関するデータを含む推論入力データを生成する。推論部は、学習済みモデルを用いて、推論入力データから半導体装置の品質に関するデータを推論する。 An inference device according to the present disclosure includes an inference data processing unit and an inference unit. The inference data processing unit specifies at least one defect included in the semiconductor device from the defect data regarding the defect occurring in the silicon carbide substrate and the positional information of the semiconductor device formed on the silicon carbide substrate, and identifies at least one defect included in the semiconductor device. generate inference input data including data about at least one defect that The inference unit uses the trained model to infer data regarding the quality of the semiconductor device from the inference input data.

本開示に係る半導体装置の検査装置、学習装置、および推論装置によれば、半導体装置に含まれるに含まれる少なくとも1つの欠陥に関するデータを含む入力データから半導体装置の品質に関するデータを推論する学習済みモデルを用いることにより、素子破壊の原因となる欠陥を有する半導体装置を検出する精度を電気特性検査よりも向上させることができる。 According to a semiconductor device inspection device, a learning device, and an inference device according to the present disclosure, learned data relating to the quality of a semiconductor device is inferred from input data including data relating to at least one defect included in the semiconductor device. By using a model, it is possible to improve the accuracy of detecting a semiconductor device having a defect that causes element breakdown, compared to electrical characteristic inspection.

実施の形態1に係る半導体装置の検査装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the configuration of a semiconductor device inspection apparatus according to a first embodiment; FIG. 図1の学習装置の構成をブロック図である。2 is a block diagram of the configuration of the learning device in FIG. 1; FIG. 図1の推論装置の構成をブロック図である。2 is a block diagram of the configuration of the inference device of FIG. 1; FIG. 図2のモデル生成部による最適化の対象となる推論モデルの一例であるニューラルネットワークを示す図である。3 is a diagram showing a neural network as an example of an inference model to be optimized by the model generator in FIG. 2; FIG. 図2の学習装置において行われる学習処理の流れを示すフローチャートである。3 is a flow chart showing the flow of learning processing performed in the learning device of FIG. 2; 炭化珪素基板に生じた欠陥を含む欠陥データを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing defect data including defects occurring in a silicon carbide substrate; 図6の炭化珪素基板において半導体装置が形成される位置を示す製造位置情報が欠陥データに関連付けられて重畳表示された図である。7 is a diagram in which manufacturing position information indicating a position where a semiconductor device is formed on the silicon carbide substrate of FIG. 6 is displayed superimposed in association with defect data; FIG. 図7の半導体装置における欠陥の相対位置を示す図である。8 is a diagram showing relative positions of defects in the semiconductor device of FIG. 7; FIG. 図8のA1-A2線断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line A1-A2 of FIG. 8; 図3の推論装置および選別部によって行われる推論処理の流れを示すフローチャートである。4 is a flow chart showing the flow of inference processing performed by the inference device and selection unit of FIG. 3; 図1の半導体装置の検査装置のハードウェア構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing the hardware configuration of the semiconductor device inspection apparatus of FIG. 1; FIG. 実施の形態1の変形例1に係る半導体装置の検査装置の構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor device inspection apparatus according to Modification 1 of Embodiment 1; 実施の形態1の変形例2に係る半導体装置の検査装置の構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a semiconductor device inspection apparatus according to Modification 2 of Embodiment 1; 実施の形態1の変形例3に係る半導体装置の検査装置の構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a semiconductor device inspection apparatus according to Modification 3 of Embodiment 1; 実施の形態1の変形例4に係る半導体装置の検査装置の構成の一例を示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram showing an example of a configuration of a semiconductor device inspection apparatus according to Modification 4 of Embodiment 1; 実施の形態1の変形例4に係る半導体装置の検査装置の構成の他の例を示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram showing another example of the configuration of the semiconductor device inspection apparatus according to Modification 4 of Embodiment 1; 実施の形態1の変形例5に係る半導体装置の検査装置の構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a semiconductor device inspection apparatus according to Modification 5 of Embodiment 1; 図17の不要データ演算部の処理の流れを説明するためのフローチャートである。FIG. 18 is a flow chart for explaining the processing flow of the unnecessary data calculation unit in FIG. 17; FIG. 実施の形態2に係る半導体装置の検査装置の構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of an inspection apparatus for a semiconductor device according to a second embodiment; 図19の学習装置の構成をブロック図である。20 is a block diagram of the configuration of the learning device of FIG. 19; FIG. 図19の推論装置の構成をブロック図である。20 is a block diagram of the configuration of the inference device of FIG. 19; FIG. 半導体装置の短絡耐量の測定の前に予め測定された電気特性のヒストグラムである。4 is a histogram of electrical characteristics previously measured before short-circuit withstand capability measurement of a semiconductor device; 図21の推論部から出力された短絡耐量のヒストグラムである。FIG. 22 is a histogram of short-circuit tolerance output from the inference unit of FIG. 21; FIG. 図20の学習装置において行われる学習処理の流れを示すフローチャートである。21 is a flow chart showing the flow of learning processing performed in the learning device of FIG. 20; 図21の推論装置および選別部によって行われる推論処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 22 is a flow chart showing the flow of inference processing performed by the inference device and selection unit of FIG. 21; FIG. 実施の形態3に係る半導体装置の製造方法の流れを示すフローチャートである。10 is a flow chart showing the flow of a method for manufacturing a semiconductor device according to Embodiment 3;

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated in principle.

実施の形態1.
実施の形態1において、検査対象の半導体装置が炭化珪素基板に形成されるパワー半導体である場合について説明する。図1は、実施の形態1に係る半導体装置の検査装置100の構成を示すブロック図である。図1に示されるように、半導体装置の検査装置100は、教師データ記憶部6と、学習装置13と、推論装置14とを備える。なお、学習装置13および推論装置14の各々は、たとえば、ネットワークを介して半導体装置の検査装置100に接続される、半導体装置の検査装置100とは別個の装置であってもよい。また、学習装置13および推論装置14は、クラウドサーバ上に存在していてもよい。教師データ記憶部6には、製造予定の半導体装置の検査の結果(合格または不合格)である良否判定結果に関するデータ(品質に関するデータ)が保存されている。
Embodiment 1.
In the first embodiment, a case where a semiconductor device to be inspected is a power semiconductor formed on a silicon carbide substrate will be described. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a semiconductor device inspection apparatus 100 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1 , semiconductor device inspection apparatus 100 includes teacher data storage unit 6 , learning device 13 , and reasoning device 14 . Each of learning device 13 and reasoning device 14 may be, for example, a device separate from semiconductor device inspection device 100 and connected to semiconductor device inspection device 100 via a network. Also, the learning device 13 and the reasoning device 14 may exist on a cloud server. The teaching data storage unit 6 stores data (data regarding quality) regarding the result of pass/fail determination, which is the result (acceptance or rejection) of the inspection of the semiconductor device to be manufactured.

図2は、図1の学習装置13の構成をブロック図である。図2に示されるように、学習装置13は、学習用データ取得部4と、学習用データ加工部5と、モデル生成部7と、学習済モデル記憶部8とを含む。学習用データ取得部4は、欠陥検査データ記憶部3から、炭化珪素基板(第1炭化珪素基板)の欠陥データを取得するとともに、寸法情報記憶部30から当該炭化珪素基板に形成される半導体装置(第1半導体装置)の製造位置情報を取得する。欠陥データは、たとえば、マイクロパイプ、三角欠陥、あるいは積層欠陥といった炭化珪素基板上に一般的に生ずる公知の欠陥の種類、当該欠陥の大きさ、角度、あるいは発生位置を含む。当該欠陥は、炭化珪素基板の欠陥検査装置2によって計測され、欠陥検査データ記憶部3に記憶される。半導体装置の製造位置情報は、パワー半導体が形成された炭化珪素基板上の位置に関する情報(位置情報)を含む。学習用データ取得部4は、半導体装置の製造位置情報および欠陥データを学習用データ加工部5に出力する。 FIG. 2 is a block diagram of the configuration of the learning device 13 of FIG. As shown in FIG. 2 , the learning device 13 includes a learning data acquisition unit 4 , a learning data processing unit 5 , a model generation unit 7 and a trained model storage unit 8 . The learning data acquisition unit 4 acquires defect data of the silicon carbide substrate (first silicon carbide substrate) from the defect inspection data storage unit 3, and also acquires the semiconductor device formed on the silicon carbide substrate from the dimension information storage unit 30. Acquire the manufacturing position information of (the first semiconductor device). The defect data includes, for example, types of known defects commonly occurring on silicon carbide substrates, such as micropipes, triangular defects, or stacking faults, and the size, angle, or location of the defects. The defect is measured by the silicon carbide substrate defect inspection apparatus 2 and stored in the defect inspection data storage unit 3 . The manufacturing position information of the semiconductor device includes information (position information) on the position on the silicon carbide substrate where the power semiconductor is formed. The learning data acquisition unit 4 outputs the manufacturing position information of the semiconductor device and the defect data to the learning data processing unit 5 .

学習用データ加工部5は、学習用データ取得部4からの半導体装置の製造位置情報および欠陥データを用いて製造予定の半導体装置に含まれる少なくとも1つの欠陥を特定し、欠陥データにおいて当該少なくとも1つの欠陥の各々に製造位置情報を関連付ける。学習用データ加工部5は、当該半導体装置に含まれる少なくとも1つの欠陥の各々の相対位置、当該欠陥の大きさ、当該欠陥の種類、および当該種類に分類される欠陥の個数という特徴量を欠陥データに付与する。学習用データ加工部5は、当該半導体装置の検査の結果(合格または不合格)である良否判定結果を教師データ記憶部6から取得し、半導体装置の欠陥データと当該良否判定結果とを関連付ける。学習用データ加工部5は、欠陥データと良否判定結果(教師データ)との組み合わせを含む学習用データを作成する。学習用データ加工部5は、学習用データをモデル生成部7に出力する。 The learning data processing unit 5 identifies at least one defect contained in the semiconductor device to be manufactured using the manufacturing position information of the semiconductor device and the defect data from the learning data acquisition unit 4, and identifies the at least one defect in the defect data. Manufacturing location information is associated with each of the defects. The learning data processing unit 5 converts feature amounts such as the relative position of each of at least one defect included in the semiconductor device, the size of the defect, the type of the defect, and the number of defects classified into the type into the defect. Give to data. The learning data processing unit 5 acquires the pass/fail determination result (pass or fail) of the inspection of the semiconductor device from the teacher data storage unit 6, and associates the defect data of the semiconductor device with the pass/fail determination result. The learning data processing unit 5 creates learning data including combinations of defect data and pass/fail judgment results (teacher data). The learning data processing unit 5 outputs learning data to the model generation unit 7 .

モデル生成部7は、学習用データ加工部5からの学習用データを用いて、欠陥データと良否判定結果との関係を学習する。モデル生成部7は、半導体装置の欠陥データおよび良否判定結果(教師データ)から最適な良否判定結果を推論する学習済みの推論モデル(学習済モデル)を生成する。当該推論モデルは、学習用データ加工部5によって加工された欠陥データ(学習入力データ)を入力(説明変数)とし、良否判定結果を出力(目的変数)とする。モデル生成部7は、学習済モデルを学習済モデル記憶部8に保存する。なお、学習済モデルは、学習装置13とは異なる外部の学習装置において最適化された、他の半導体装置等の学習済モデルであってもよい。 The model generation unit 7 uses the learning data from the learning data processing unit 5 to learn the relationship between the defect data and the pass/fail judgment results. The model generation unit 7 generates a learned inference model (learned model) for inferring an optimum pass/fail judgment result from defect data and pass/fail judgment results (teacher data) of the semiconductor device. The inference model uses the defect data (learning input data) processed by the learning data processing unit 5 as an input (explanatory variable), and the quality judgment result as an output (objective variable). The model generation unit 7 saves the learned model in the learned model storage unit 8 . Note that the trained model may be a trained model of another semiconductor device or the like optimized by an external learning device different from the learning device 13 .

図3は、図1の推論装置14の構成をブロック図である。図3に示されるように、推論装置14は、推論用データ取得部9と、推論用データ加工部10と、推論部11と、判定部12とを含む。推論用データ取得部9は、欠陥検査データ記憶部3から炭化珪素基板(第2炭化珪素基板)の欠陥データを取得するとともに、寸法情報記憶部30から当該炭化珪素基板に形成される半導体装置(第2半導体装置)の製造位置情報を取得する。推論用データ取得部9は、半導体装置の製造位置情報および欠陥データを推論用データ加工部10に出力する。 FIG. 3 is a block diagram of the configuration of the inference device 14 of FIG. As shown in FIG. 3 , the inference device 14 includes an inference data acquisition unit 9 , an inference data processing unit 10 , an inference unit 11 , and a determination unit 12 . The inference data acquisition unit 9 acquires the defect data of the silicon carbide substrate (second silicon carbide substrate) from the defect inspection data storage unit 3, and also acquires the semiconductor device formed on the silicon carbide substrate from the dimension information storage unit 30 ( second semiconductor device) is acquired. The inference data acquisition unit 9 outputs the manufacturing position information and the defect data of the semiconductor device to the inference data processing unit 10 .

推論用データ加工部10は、推論用データ取得部9からの半導体装置の製造位置情報および欠陥データを用いて製造予定の半導体装置に含まれる少なくとも1つの欠陥を特定し、当該少なくとも1つの欠陥の各々に製造位置情報を関連付ける。推論用データ加工部10は、当該半導体装置に含まれる少なくとも1つの欠陥の各々の相対位置、当該欠陥の大きさ、当該欠陥の種類、および当該種類に分類される欠陥の個数という特徴量を欠陥データに付与する。推論用データ加工部10は、加工された欠陥データを推論部11に出力する。 The inference data processing unit 10 identifies at least one defect included in the semiconductor device to be manufactured using the semiconductor device manufacturing position information and the defect data from the inference data acquisition unit 9, and identifies the at least one defect. Associate manufacturing location information with each. The inference data processing unit 10 converts the feature amounts of the relative position of each of at least one defect included in the semiconductor device, the size of the defect, the type of the defect, and the number of defects classified into the type into the defect. Give to data. The inference data processing unit 10 outputs the processed defect data to the inference unit 11 .

推論部11は、学習済モデル記憶部8に記憶された学習済モデルを用いて、欠陥データから半導体装置の良否判定結果を推論する。すなわち、推論部11は、学習済モデルに推論用データ加工部10によって加工された欠陥データ(推論入力データ)を入力することによって、欠陥データから推論される良否判定確率(良品の確率および不良品の確率)を判定部12に出力する。 The inference unit 11 uses the learned model stored in the learned model storage unit 8 to infer the quality judgment result of the semiconductor device from the defect data. That is, the inference unit 11 inputs the defect data (inference input data) processed by the inference data processing unit 10 to the learned model, so that the quality determination probability (probability of good product and probability of defective product) inferred from the defect data. probability) to the determination unit 12 .

判定部12は、推論部11から出力された良否判定確率のうち、最も高い確立を特定して、当該確立に従って半導体装置が良品および不良品のいずれかであるかを判定し、判定結果を選別部23に出力する。なお、判定部12の判定方法は実施の形態1の判定方法に限定されない。たとえば、当該判定方法は、半導体装置の良品確率が一定以上にならない限り当該半導体装置を不良と判定する方法、あるいは、その逆のように、予め定められたしきい値と比較して半導体装置の良否が判定される方法でもよい。 Judgment unit 12 specifies the highest probability among the probability of quality judgment output from inference unit 11, judges whether the semiconductor device is a non-defective product or a defective product according to the probability, and sorts the judgment result. Output to unit 23 . Note that the determination method of the determination unit 12 is not limited to the determination method of the first embodiment. For example, the determination method is a method of determining that the semiconductor device is defective unless the probability of the semiconductor device being non-defective exceeds a certain value, or vice versa, by comparing the semiconductor device with a predetermined threshold. A method for judging quality may also be used.

選別部23は、判定部12からの判定結果を用いて、半導体装置を良品および不良品のいずれかに選別する。 The sorting unit 23 sorts the semiconductor devices into non-defective products or defective products using the determination result from the determining unit 12 .

モデル生成部7が用いる機械学習アルゴリズムとしては、教師あり学習、半教師あり学習、教師なし学習、あるいは強化学習等の公知のアルゴリズムを用いることができる。また、モデル生成部7は、特徴量そのものの抽出を学習する深層学習(Deep Learning)、あるいは遺伝的プログラミング、機能論理プログラミング、サポートベクターマシン、またはGBDT(Gradient Boosting Decision Tree)等の他の公知の方法に従って機械学習を実行してもよい。以下では、モデル生成部7が用いる機械学習アルゴリズムの一例として、ニューラルネットワークを用いる機械学習アルゴリズムについて説明する。 As a machine learning algorithm used by the model generation unit 7, a known algorithm such as supervised learning, semi-supervised learning, unsupervised learning, or reinforcement learning can be used. In addition, the model generation unit 7 uses deep learning for learning to extract the feature amount itself, genetic programming, functional logic programming, support vector machines, or other known methods such as GBDT (Gradient Boosting Decision Tree). Machine learning may be performed according to the method. A machine learning algorithm using a neural network will be described below as an example of the machine learning algorithm used by the model generation unit 7 .

モデル生成部7は、たとえば、ニューラルネットワークモデルに従って、いわゆる教師あり学習により、欠陥データと半導体装置の良否判定結果との関係を学習する。ここで、教師あり学習とは、入力と結果のデータ(ラベルあるいは正解データ)との組を学習用データとして用いて、当該学習用データにおける特徴を学習し、入力から結果を推論する手法を意味する。ニューラルネットワークは、複数のニューロンからなる入力層、複数のニューロンからなる中間層(隠れ層)、および複数のニューロンからなる出力層で構成される。中間層は、1層、または2層以上の層を含んでもよい。 The model generation unit 7 learns the relationship between the defect data and the pass/fail determination result of the semiconductor device by so-called supervised learning according to, for example, a neural network model. Here, supervised learning means a method of inferring a result from an input by using a set of input and result data (label or correct data) as learning data, learning the features of the learning data, and inferring the result from the input. do. A neural network consists of an input layer made up of multiple neurons, an intermediate layer (hidden layer) made up of multiple neurons, and an output layer made up of multiple neurons. The intermediate layer may comprise one layer, or two or more layers.

図4は、図2のモデル生成部7による最適化の対象となる推論モデルの一例であるニューラルネットワークNw1を示す図である。図4に示されるように、ニューラルネットワークNw1は、入力層X10と、中間層Y10と、出力層Z10とを含む。入力層X10は、ニューロンX11,X12,X13を含む。中間層Y10は、ニューロンY11,Y12を含む。出力層Z10は、ニューロンZ11,Z12,Z13を含む。入力層X10と中間層Y10とは、互いに全結合している。中間層Y10と出力層Z10とは互いに全結合している。 FIG. 4 is a diagram showing a neural network Nw1, which is an example of an inference model to be optimized by the model generator 7 of FIG. As shown in FIG. 4, neural network Nw1 includes an input layer X10, an intermediate layer Y10, and an output layer Z10. The input layer X10 includes neurons X11, X12, X13. The intermediate layer Y10 includes neurons Y11 and Y12. The output layer Z10 includes neurons Z11, Z12, Z13. The input layer X10 and the intermediate layer Y10 are fully coupled to each other. The intermediate layer Y10 and the output layer Z10 are fully coupled to each other.

複数の入力が入力層X10のニューロンX11~X13にそれぞれ入力されると、その値に重みw11,w12,w13,w14,w15,w16が乗じられて中間層Y10のニューロンY11,Y12に入力される。ニューロンY11,Y12からの出力に重みw21,w22,w23,w24,w25,w26が乗じられて出力層Z10のニューロンZ11,Z12,Z13から出力される。出力層Z10からの出力結果は、重みw11~w16,w21~w26の値によって変わる。 When a plurality of inputs are input to neurons X11 to X13 of input layer X10, the values are multiplied by weights w11, w12, w13, w14, w15, and w16 and input to neurons Y11 and Y12 of intermediate layer Y10. . Outputs from neurons Y11 and Y12 are multiplied by weights w21, w22, w23, w24, w25 and w26 and output from neurons Z11, Z12 and Z13 of output layer Z10. The output result from the output layer Z10 varies depending on the values of weights w11-w16 and w21-w26.

ニューラルネットワークNw1は、欠陥データおよび半導体装置の良否判定結果(教師データ)の組合せを用いて作成される学習用データに従って、いわゆる教師あり学習により、欠陥データと良否判定結果との関係を学習する。すなわち、ニューラルネットワークNw1の重みおよびバイアスは、入力層に欠陥データを入力して出力層から出力された結果が、正解データの良否判定結果に近づくように、当該結果と正解データとの誤差に対するバックプロパゲーションによって更新される。 The neural network Nw1 learns the relationship between defect data and pass/fail judgment results by so-called supervised learning according to learning data created using a combination of defect data and pass/fail judgment results (teacher data). In other words, the weights and biases of the neural network Nw1 are set so that the results obtained by inputting defect data to the input layer and outputting from the output layer are closer to the quality judgment results of the correct data. Updated by propagation.

図5は、図2の学習装置13において行われる学習処理の流れを示すフローチャートである。図6は、炭化珪素基板16に生じた欠陥15a,15b,15cを含む欠陥データを示す図である。図7は、図6の炭化珪素基板16において半導体装置17が形成される位置を示す製造位置情報18が図6の欠陥データに関連付けられて重畳表示された図である。図8は、半導体装置17における欠陥15a,15cの相対位置を示す図である。図9は、図8のA1-A2線断面図である。図8,図9において、X軸、Y軸、およびZ軸は、互いに直交している。以下ではステップを単にSと記載する。 FIG. 5 is a flow chart showing the flow of learning processing performed in the learning device 13 of FIG. FIG. 6 shows defect data including defects 15a, 15b and 15c occurring in silicon carbide substrate 16. In FIG. FIG. 7 is a diagram in which manufacturing position information 18 indicating the position where semiconductor device 17 is formed on silicon carbide substrate 16 in FIG. 6 is displayed superimposed in association with defect data in FIG. FIG. 8 is a diagram showing relative positions of defects 15a and 15c in the semiconductor device 17. As shown in FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line A1-A2 of FIG. 8. FIG. 8 and 9, the X-axis, Y-axis and Z-axis are orthogonal to each other. A step is simply denoted as S below.

図5を主に参照するとともに図6を併せて参照しながら、学習用データ取得部4は、S101において、欠陥検査データ記憶部3から図6に示される炭化珪素基板16の欠陥データを取得するとともに、寸法情報記憶部30からグリッド上の半導体装置17の製造位置情報18を取得する。 Mainly referring to FIG. 5 and also referring to FIG. 6, the learning data acquisition unit 4 acquires defect data of the silicon carbide substrate 16 shown in FIG. 6 from the defect inspection data storage unit 3 in S101. At the same time, the manufacturing position information 18 of the semiconductor device 17 on the grid is acquired from the dimension information storage unit 30 .

図7も併せて参照しながら、学習用データ加工部5は、S102において、学習用データ取得部4によって取得された欠陥15a~15cを、半導体装置17の炭化珪素基板16上の製造位置情報18を介して、半導体装置17の良否判定結果(教師データ)と紐づけるように欠陥データを加工する。図8も併せて参照しながら、学習用データ加工部5は、S102において、欠陥15a~15cの各々の相対位置、当該欠陥の大きさ、当該欠陥の種類、および当該種類に分類される欠陥の個数に関する情報を欠陥データに付与する。すなわち、学習用データ加工部5は、欠陥15a~15cの各々が半導体装置17の通電時に電流がほとんど流れない無効領域19もしくはゲートパッド24に位置するのか、または通電時に電流の流れる有効領域20に位置するのかという情報を当該欠陥データに付与する。さらに、学習用データ加工部5は、半導体装置17の同一個体内における各欠陥種の個数も当該欠陥データに付与する。なお、図9も併せて参照しながら、半導体装置17の外周部にあたる領域は通電時に電流の流れない無効領域19と定義され、半導体装置17の内周部のセルのある領域が通電時に電流の流れる有効領域20と定義される。また、S102においては、欠陥データおよび良否判定結果(教師データ)が個別に取得される場合について説明したが、欠陥データおよび良否判定結果(教師データ)が関連付けられて入力されればよく、両者が同時に取得されてもよい。 Also referring to FIG. 7, in S102, the learning data processing unit 5 converts the defects 15a to 15c acquired by the learning data acquisition unit 4 into the manufacturing position information 18 on the silicon carbide substrate 16 of the semiconductor device 17. , the defect data is processed so as to be associated with the pass/fail judgment result (teaching data) of the semiconductor device 17 . Also referring to FIG. 8, in S102, the learning data processing unit 5 determines the relative position of each of the defects 15a to 15c, the size of the defect, the type of the defect, and the number of defects classified into the type. Information about the number is added to the defect data. That is, the learning data processing unit 5 determines whether each of the defects 15a to 15c is located in the ineffective region 19 or the gate pad 24 where little current flows when the semiconductor device 17 is energized, or in the effective region 20 where current flows when energized. Information as to whether the defect is located is added to the defect data. Furthermore, the learning data processing unit 5 also assigns the number of each defect type in the same semiconductor device 17 to the defect data. Also referring to FIG. 9, a region corresponding to the outer periphery of the semiconductor device 17 is defined as an invalid region 19 in which no current flows when current is applied. A flowing effective area 20 is defined. In addition, in S102, the case where the defect data and the pass/fail judgment results (teaching data) are individually acquired has been described, but the defect data and the pass/fail judgment results (teaching data) may be associated and input, and both may be acquired at the same time.

モデル生成部7は、S103において、学習用データ加工部5から出力された欠陥データおよび良否判定結果(教師データ)の組合せを用いて作成される学習用データに従って、いわゆる教師あり学習により、欠陥データと良否判定結果との関係を学習し、学習済モデルを生成し、処理をS104に進める。モデル生成部7は、S104において、学習済モデルを学習済モデル記憶部8に保存する。なお、モデル生成部7は、複数の半導体装置に対して作成される学習用データに従って、欠陥データと良否判定結果(教師データ)との関係を学習してもよい。たとえば、同一製造ロット、同一期間、あるいは同一インゴット等から製造された半導体装置のデータから学習用データが作成されてもよいし、異なる製造ロット、異なる期間、あるいは異なるインゴット等から製造された半導体装置のデータから学習用データが作成されてもよい。 In S103, the model generating unit 7 generates defect data by so-called supervised learning according to the learning data created using a combination of the defect data output from the learning data processing unit 5 and the pass/fail judgment results (teacher data). and the pass/fail judgment result, a learned model is generated, and the process proceeds to S104. The model generation unit 7 stores the learned model in the learned model storage unit 8 in S104. Note that the model generation unit 7 may learn the relationship between defect data and pass/fail judgment results (teacher data) according to learning data created for a plurality of semiconductor devices. For example, learning data may be created from data of semiconductor devices manufactured from the same manufacturing lot, during the same period, or from the same ingot, etc., or from semiconductor devices manufactured from different manufacturing lots, during different periods, or from different ingots, etc. data for learning may be created from the data of

図10は、図3の推論装置14および選別部23によって行われる推論処理の流れを示すフローチャートである。図10に示されるように、推論用データ取得部9は、S111において、欠陥検査データ記憶部3から、炭化珪素基板の欠陥データを取得するとともに、寸法情報記憶部30より、半導体装置の製造位置情報を取得する。 FIG. 10 is a flow chart showing the flow of inference processing performed by the inference device 14 and selection unit 23 of FIG. As shown in FIG. 10, in S111, the inference data acquisition unit 9 acquires the defect data of the silicon carbide substrate from the defect inspection data storage unit 3, and also acquires the manufacturing position of the semiconductor device from the dimension information storage unit 30. Get information.

推論用データ加工部10は、S112において、推論用データ取得部9から出力された半導体装置の製造位置情報および欠陥データを用いて製造予定の半導体装置に含まれる少なくとも1つの欠陥を特定し、欠陥データにおいて当該少なくとも1つの欠陥の各々に製造位置情報を関連付ける。また、推論用データ加工部10は、当該半導体装置に含まれる少なくとも1つの欠陥の各々の相対位置、当該欠陥の大きさ、当該欠陥の種類、および当該種類に分類される欠陥の個数という特徴量を欠陥データに付与する。 In S112, the inference data processing unit 10 identifies at least one defect contained in the semiconductor device to be manufactured using the semiconductor device manufacturing position information and the defect data output from the inference data acquisition unit 9, and identifies the defect. Manufacturing location information is associated with each of the at least one defect in the data. In addition, the inference data processing unit 10 obtains feature quantities such as the relative position of each of at least one defect included in the semiconductor device, the size of the defect, the type of the defect, and the number of defects classified into the type. to the defect data.

推論部11は、S113において、学習済モデル記憶部8に記憶された学習済モデルに、S112において加工された欠陥データ(推論用データ)を入力し、学習済モデルから半導体装置の良否判定確率を得る。 In S113, the inference unit 11 inputs the defect data (inference data) processed in S112 to the learned model stored in the learned model storage unit 8, and calculates the pass/fail judgment probability of the semiconductor device from the learned model. obtain.

判定部12は、推論部11から出力された良否判定確率のうち、最も高い確立を選定して、半導体装置が良品であるか、または不良品であるかの判定結果を出力する。 The judging unit 12 selects the highest probabilities of the pass/fail judging probabilities output from the inferring unit 11, and outputs a judgment result as to whether the semiconductor device is non-defective or defective.

選別部23は、S115において、S114において出力された判定結果を用いて、半導体装置を選別する。その結果、より正確に素子破壊の原因となる半導体装置を完成品から除去することができる。 In S115, the sorting unit 23 sorts out semiconductor devices using the determination result output in S114. As a result, it is possible to more accurately remove the semiconductor device that causes element breakdown from the finished product.

なお、学習用データを収集する半導体装置を途中で検査対象に追加すること、および検査対象から除去することも可能である。さらに、ある半導体装置に関して欠陥データと良否判定結果(教師データ)との関係が学習された推論モデルを、当該半導体装置とは別の半導体装置に適用し、当該別の半導体装置に関して欠陥データと良否判定結果との関係を再学習(あるいは追加学習)することによって、当該推論モデルが更新されてもよい。 Note that it is possible to add or remove the semiconductor device from which the learning data is to be collected from the inspection target on the way. Furthermore, an inference model obtained by learning the relationship between defect data and pass/fail determination results (teaching data) for a certain semiconductor device is applied to a semiconductor device other than the semiconductor device, and defect data and pass/fail for the other semiconductor device are applied. The inference model may be updated by re-learning (or additionally learning) the relationship with the determination result.

図11は、図1の半導体装置の検査装置100のハードウェア構成を示すブロック図である。図11に示されるように、検査装置100は、処理回路71と、メモリ72と、入出力部73とを含む。処理回路71は、メモリ72に格納されるプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)を含む。処理回路71は、GPU(Graphics Processing Unit)を含んでもよい。検査装置100の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアあるいはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ72に格納される。処理回路71は、メモリ72に記憶されたプログラムを読み出して実行する。なお、CPUは、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいはDSP(Digital Signal Processor)とも呼ばれる。 FIG. 11 is a block diagram showing the hardware configuration of the semiconductor device inspection apparatus 100 of FIG. As shown in FIG. 11 , inspection apparatus 100 includes processing circuitry 71 , memory 72 , and input/output section 73 . The processing circuit 71 includes a CPU (Central Processing Unit) that executes programs stored in the memory 72 . The processing circuit 71 may include a GPU (Graphics Processing Unit). The functions of the inspection apparatus 100 are implemented by software, firmware, or a combination of software and firmware. Software or firmware is written as a program and stored in memory 72 . The processing circuit 71 reads and executes a program stored in the memory 72 . Note that the CPU is also called a central processing unit, a processing unit, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, a processor, or a DSP (Digital Signal Processor).

メモリ72には、不揮発性または揮発性の半導体メモリ(たとえばRAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、あるいはEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory))、および磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、あるいはDVD(Digital Versatile Disc)が含まれる。 The memory 72 includes nonvolatile or volatile semiconductor memory (eg, RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), or EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)). )), and magnetic discs, flexible discs, optical discs, compact discs, mini discs, or DVDs (Digital Versatile Discs).

メモリ72には、教師データDsと、機械学習プログラムPg1と、検査プログラムPg2と、推論モデルM1とが保存されている。機械学習プログラムPg1を実行する処理回路71が図2の学習装置13に対応する。検査プログラムPg2を実行する処理回路71が図3の推論装置14に対応する。メモリ72が図1の教師データ記憶部6および学習済モデル記憶部8に対応する。 The memory 72 stores teacher data Ds, a machine learning program Pg1, an inspection program Pg2, and an inference model M1. A processing circuit 71 that executes the machine learning program Pg1 corresponds to the learning device 13 in FIG. A processing circuit 71 that executes the inspection program Pg2 corresponds to the inference device 14 in FIG. A memory 72 corresponds to the teacher data storage unit 6 and the learned model storage unit 8 in FIG.

入出力部73は、ユーザからの操作を受けるとともに、処理結果をユーザに出力する。入出力部73は、たとえば、マウス、キーボード、タッチパネル、ディスプレイ、およびスピーカを含む。 The input/output unit 73 receives an operation from a user and outputs a processing result to the user. Input/output unit 73 includes, for example, a mouse, keyboard, touch panel, display, and speaker.

実施の形態1の変形例1.
実施の形態1の変形例1においては、半導体装置の検査装置に入力される欠陥データが画像データである場合について説明する。欠陥データを画像データとすることで、低次元なデータからはわからない複雑な特徴量を推論モデルに学習させることができるため、推論モデルの推論の精度を向上させることができる。また、半導体装置が不良品と判定された場合にその根拠を画像データとして視覚的に確認できるため、不良品と判定された原因の究明および対策立案を簡単に行うことができる。
Modification 1 of the first embodiment.
In Modification 1 of Embodiment 1, a case will be described in which defect data input to an inspection apparatus for a semiconductor device is image data. By using image data as defect data, it is possible to make the inference model learn complex feature amounts that cannot be understood from low-dimensional data, so that the inference accuracy of the inference model can be improved. In addition, when a semiconductor device is determined to be defective, the grounds for the determination can be visually confirmed as image data. Therefore, it is possible to easily investigate the cause of the determination as a defective product and to plan countermeasures.

図12は、実施の形態1の変形例1に係る半導体装置の検査装置100の構成を示すブロック図である。図12に示される構成は、図1の欠陥検査データ記憶部3が欠陥画像データ記憶部33に置き換えられた構成である。図12に示されるように、学習用データ取得部4および推論用データ取得部9は、欠陥画像データ記憶部33から欠陥画像データを取得する。これら以外の構成は実施の形態1と同様であるため、説明を繰り返さない。 FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor device inspection apparatus 100 according to Modification 1 of Embodiment 1. As shown in FIG. The configuration shown in FIG. 12 is a configuration in which the defect inspection data storage unit 3 in FIG. 1 is replaced with a defect image data storage unit 33. FIG. As shown in FIG. 12 , the learning data acquisition unit 4 and the inference data acquisition unit 9 acquire defect image data from the defect image data storage unit 33 . Since the configuration other than these is the same as that of the first embodiment, description thereof will not be repeated.

実施の形態1の変形例2.
学習用データ取得部4および推論用データ取得部9が取得するデータは実施の形態1のおよび変形例1の場合に限定されない。たとえば、図13に示される実施の形態1の変形例2に係る半導体装置の検査装置100の学習用データ取得部4および推論用データ取得部9のように、欠陥検査データおよび半導体装置の製造位置情報に加えて、製造予定の半導体装置の製品仕様のデータを製品仕様記憶部25から取得し、当該データが学習および推論において使用されてもよい。なお、製品仕様には、たとえば、半導体装置のエピタキシャル層の厚み、濃度、半導体装置の厚み、チャネル濃度、チャネル長、およびゲート酸化膜の厚み等の半導体装置の設計に必要な情報、ならびにそれらの製造ばらつきを含む。
Modified example 2 of the first embodiment.
The data acquired by the learning data acquisition unit 4 and the inference data acquisition unit 9 are not limited to those of the first embodiment and the first modification. For example, as in the learning data acquisition unit 4 and the inference data acquisition unit 9 of the semiconductor device inspection apparatus 100 according to the second modification of the first embodiment shown in FIG. In addition to the information, product specification data for the semiconductor device to be manufactured may be obtained from the product specification storage unit 25 and used in learning and reasoning. The product specifications include, for example, information necessary for designing the semiconductor device such as the thickness and concentration of the epitaxial layer of the semiconductor device, the thickness of the semiconductor device, the channel concentration, the channel length, and the thickness of the gate oxide film. Includes manufacturing variability.

実施の形態1の変形例3.
寸法情報記憶部30および製品仕様記憶部25は、半導体装置の検査装置100の外部に設けられている必要はない。図14に示される実施の形態1の変形例3に係る半導体装置の検査装置100のように、半導体装置の検査装置100の内部に設けられてもよい。
Modification of Embodiment 1 3.
The dimension information storage unit 30 and the product specification storage unit 25 need not be provided outside the semiconductor device inspection apparatus 100 . It may be provided inside the semiconductor device inspection apparatus 100 like the semiconductor device inspection apparatus 100 according to the third modification of the first embodiment shown in FIG.

実施の形態1の変形例4.
図15は、実施の形態1の変形例4に係る半導体装置の検査装置100の構成の一例を示すブロック図である。図15においては、実施の形態1の変形例4の特徴を強調するため、モデル生成部7、学習済モデル記憶部8、および判定部12以外の半導体装置の検査装置100の構成を図示していない。図15に示されるように、表示装置28は、ディスプレイ281を含む。操作入力装置27は、キーボード271と、マウス272とを含む。半導体装置の検査装置100においては、判定部12の判定結果が表示装置28に表示される。ユーザは、表示装置28に表示された判定結果を操作入力装置27によって変更可能である。ユーザは、判定結果に対して行った変更をモデル生成部7にフィードバックして学習済みモデルを更新することができる。なお、図15の表示装置28および操作入力装置27は、図16に示されるタッチディスプレイ291を含む表示・操作入力装置29のように、一体として形成されてもよい。
Modified example 4 of the first embodiment.
FIG. 15 is a block diagram showing an example of a configuration of a semiconductor device inspection apparatus 100 according to Modification 4 of Embodiment 1. As shown in FIG. In FIG. 15, in order to emphasize the features of the fourth modification of the first embodiment, the configuration of the semiconductor device inspection apparatus 100 other than the model generation unit 7, the learned model storage unit 8, and the determination unit 12 is illustrated. do not have. As shown in FIG. 15, display device 28 includes display 281 . Operation input device 27 includes a keyboard 271 and a mouse 272 . In the semiconductor device inspection apparatus 100 , the judgment result of the judging section 12 is displayed on the display device 28 . The user can change the determination result displayed on the display device 28 using the operation input device 27 . The user can update the trained model by feeding back changes made to the determination result to the model generation unit 7 . Note that the display device 28 and the operation input device 27 in FIG. 15 may be integrally formed like the display/operation input device 29 including the touch display 291 shown in FIG.

実施の形態1の変形例5.
図17は、実施の形態1の変形例5に係る半導体装置の検査装置100の構成を示すブロック図である。図17においては、実施の形態1の変形例5の特徴を強調するため、学習装置13、教師データ記憶部6、および不要データ演算部31以外の半導体装置の検査装置100の構成を図示していない。図17に示されるように、半導体装置の検査装置100は、不要データ演算部31をさらに含む。不要データ演算部31は、モデル生成部7が生成した学習済みモデルに対して、推論装置の判定部による判定に寄与しない不要な欠陥検査データを抽出し、欠陥検査データ記憶部3から不要な欠陥データを削除する。
Modified example 5 of the first embodiment.
FIG. 17 is a block diagram showing the configuration of a semiconductor device inspection apparatus 100 according to Modification 5 of Embodiment 1. As shown in FIG. In FIG. 17, in order to emphasize the features of the fifth modification of the first embodiment, the configuration of the semiconductor device inspection apparatus 100 other than the learning device 13, the teacher data storage unit 6, and the unnecessary data calculation unit 31 is illustrated. do not have. As shown in FIG. 17 , the semiconductor device inspection apparatus 100 further includes an unnecessary data calculation unit 31 . The unnecessary data calculation unit 31 extracts unnecessary defect inspection data that does not contribute to the determination by the determination unit of the inference device from the learned model generated by the model generation unit 7, and extracts unnecessary defect inspection data from the defect inspection data storage unit 3. Delete data.

図18は、図17の不要データ演算部31の処理の流れを説明するためのフローチャートである。図18に示されるように、不要データ演算部31は、S131において、モデル生成部7で使用された欠陥データの重要度を取得し、処理をS132に進める。不要データ演算部31は、S132において、S131で取得された重要度が予め定められたしきい値より高いか否かを判定する。重要度がしきい値より高い場合(S132においてYES)、不要データ演算部31は、処理をS134に進める。重要度がしきい値以下である場合(S132においてNO)、不要データ演算部31は、処理をS133に進める。不要データ演算部31は、S133において欠陥検査データ記憶部3から当該重要度に対応する欠陥検査データを削除して、処理をS134に進める。不要データ演算部31は、S134においてモデル生成部7で使用された欠陥データの重要度のうち未判定の重要度があるか否かを判定する。未判定の重要度がある場合(S134においてYES)、不要データ演算部31は、処理をS131に戻す。未判定の重要度がない場合(S134においてNO)、不要データ演算部31は、処理を終了する。 FIG. 18 is a flow chart for explaining the processing flow of the unnecessary data calculation unit 31 of FIG. As shown in FIG. 18, the unnecessary data calculation unit 31 acquires the degree of importance of the defect data used by the model generation unit 7 in S131, and advances the process to S132. The unnecessary data calculation unit 31 determines in S132 whether or not the degree of importance obtained in S131 is higher than a predetermined threshold value. If the degree of importance is higher than the threshold (YES in S132), unnecessary data calculation unit 31 advances the process to S134. If the degree of importance is equal to or less than the threshold (NO in S132), unnecessary data calculation unit 31 advances the process to S133. The unnecessary data calculation unit 31 deletes the defect inspection data corresponding to the degree of importance from the defect inspection data storage unit 3 in S133, and advances the process to S134. The unnecessary data calculation unit 31 determines whether or not there is an undetermined degree of importance among the degrees of importance of the defect data used by the model generation unit 7 in S134. If there is an undetermined degree of importance (YES in S134), the unnecessary data calculation unit 31 returns the process to S131. If there is no undetermined importance (NO in S134), the unnecessary data calculation unit 31 ends the process.

実施の形態1の変形例5に係る半導体装置の検査装置100によれば、欠陥検査データ記憶部3が保持するデータ量を減らすことができるため、モデル生成部7による機械学習に要する計算コストを減らすことができる。 According to the semiconductor device inspection apparatus 100 according to the fifth modification of the first embodiment, the amount of data held by the defect inspection data storage unit 3 can be reduced. can be reduced.

以上、実施の形態1および変形例1~5に係る半導体装置の検査装置によれば、素子破壊の原因となる欠陥を有する半導体装置を検出する精度を電気特性検査よりも向上させることができる。 As described above, according to the semiconductor device inspection apparatus according to the first embodiment and modifications 1 to 5, it is possible to improve the accuracy of detecting a semiconductor device having a defect that causes element breakdown, compared to the electrical characteristic inspection.

実施の形態2.
実施の形態2においては、検査対象の半導体装置がSBD(Schottky Barrier Diode)構造を有する、いわゆるSBD内蔵型MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)であり、当該半導体装置の短絡耐量を検査するための半導体装置の検査装置について説明する。なお、短絡耐量とは、検査対象の半導体装置が短絡したときから当該半導体装置が破壊するまでの時間である。
Embodiment 2.
In the second embodiment, the semiconductor device to be inspected is a so-called SBD (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) having an SBD (Schottky Barrier Diode) structure, and the short-circuit resistance of the semiconductor device is inspected. A semiconductor device inspection apparatus for testing will be described. It should be noted that the short-circuit tolerance is the time from when the semiconductor device to be inspected is short-circuited to when the semiconductor device is destroyed.

図19は、実施の形態2に係る半導体装置の検査装置200の構成を示すブロック図である。半導体装置の検査装置200の構成は、図1の教師データ記憶部6,推論部11が教師データ記憶部26,推論部21にそれぞれ置き換えられた構成である。教師データ記憶部26には、製造予定の半導体装置の短絡耐量に関するデータ(品質に関するデータ)が保存されている。 FIG. 19 is a block diagram showing the configuration of a semiconductor device inspection apparatus 200 according to the second embodiment. The semiconductor device inspection apparatus 200 has a configuration in which the teacher data storage unit 6 and the inference unit 11 in FIG. 1 are replaced with the teacher data storage unit 26 and the inference unit 21, respectively. The teacher data storage unit 26 stores data on the short-circuit tolerance (data on quality) of the semiconductor device to be manufactured.

図20は、図19の学習装置13の構成をブロック図である。図20に示されるように、学習装置13は、学習用データ取得部4と、学習用データ加工部5と、モデル生成部7と、学習済モデル記憶部8とを含む。学習用データ取得部4は、実施の形態1と同様の処理を行って、半導体装置の製造位置情報および欠陥データを学習用データ加工部5に出力する。 FIG. 20 is a block diagram of the configuration of the learning device 13 of FIG. As shown in FIG. 20 , the learning device 13 includes a learning data acquisition unit 4 , a learning data processing unit 5 , a model generation unit 7 and a trained model storage unit 8 . The learning data acquisition unit 4 performs the same processing as in the first embodiment, and outputs the manufacturing position information and the defect data of the semiconductor device to the learning data processing unit 5 .

学習用データ加工部5は、実施の形態1と同様の処理を行うとともに、製造予定の半導体装置の短絡耐量を教師データ記憶部26から取得し、半導体装置の欠陥データと当該短絡耐量とを関連付ける。学習用データ加工部5は、欠陥データと短絡耐量(教師データ)との組み合わせを含む学習用データを作成する。学習用データ加工部5は、学習用データをモデル生成部7に出力する。 The learning data processing unit 5 performs the same processing as in the first embodiment, acquires the short-circuit tolerance of the semiconductor device to be manufactured from the teacher data storage unit 26, and associates the defect data of the semiconductor device with the short-circuit tolerance. . The learning data processing unit 5 creates learning data including a combination of defect data and short-circuit tolerance (teaching data). The learning data processing unit 5 outputs learning data to the model generation unit 7 .

モデル生成部7は、学習用データ加工部5からの学習用データを用いて、欠陥データと短絡耐量との関係を学習する。モデル生成部7は、半導体装置の欠陥データおよび短絡耐量(教師データ)から最適な短絡耐量を推論する学習済モデルを生成する。当該推論モデルは、学習用データ加工部5によって加工された欠陥データ(学習入力データ)を入力(説明変数)とし、短絡耐量を出力(目的変数)とする。モデル生成部7は、学習済モデルを学習済モデル記憶部8に保存する。 The model generation unit 7 uses the learning data from the learning data processing unit 5 to learn the relationship between the defect data and the short-circuit tolerance. The model generator 7 generates a learned model for inferring the optimum short-circuit tolerance from the defect data and the short-circuit tolerance (teacher data) of the semiconductor device. The inference model uses the defect data (learning input data) processed by the learning data processing unit 5 as an input (explanatory variable) and the short-circuit tolerance as an output (objective variable). The model generation unit 7 saves the learned model in the learned model storage unit 8 .

図21は、図19の推論装置14の構成をブロック図である。図21に示されるように、推論装置14は、推論用データ取得部9と、推論用データ加工部10と、推論部21と、判定部12とを含む。推論用データ取得部9は、実施の形態1と同様の処理を行って半導体装置の製造位置情報および欠陥データを推論用データ加工部10に出力する。推論用データ加工部10は、実施の形態1と同様の処理を行って加工された欠陥データを推論部21に出力する。 FIG. 21 is a block diagram of the configuration of the inference device 14 of FIG. As shown in FIG. 21 , the inference device 14 includes an inference data acquisition unit 9 , an inference data processing unit 10 , an inference unit 21 , and a determination unit 12 . The inference data acquisition unit 9 performs the same processing as in the first embodiment, and outputs the manufacturing position information and the defect data of the semiconductor device to the inference data processing unit 10 . The inference data processing unit 10 outputs the processed defect data to the inference unit 21 by performing the same processing as in the first embodiment.

推論部21は、学習済モデル記憶部8に記憶された学習済モデルを用いて、欠陥データから半導体装置の短絡耐量を推論する。推論部21は、学習済モデルに推論用データ加工部10によって加工された欠陥データ(推論入力データ)を入力することによって、欠陥データから推論される短絡耐量を判定部12に出力する。 The inference unit 21 infers the short-circuit tolerance of the semiconductor device from the defect data using the learned model stored in the learned model storage unit 8 . The inference unit 21 inputs the defect data (inference input data) processed by the inference data processing unit 10 to the trained model, and outputs the short-circuit tolerance inferred from the defect data to the determination unit 12 .

判定部12は、推論部11から出力された短絡耐量に対して、予め定められたしきい値に基づいて検査対象の半導体装置が良品か、あるいは不良品かを判定する。すなわち、判定部12は、当該短絡耐量が当該しきい値以上である場合に当該半導体装置を良品と判定し、当該短絡耐量が当該しきい値未満である場合に当該半導体装置を不良品と判定する。 The determination unit 12 determines whether the semiconductor device to be inspected is a non-defective product or a defective product based on a predetermined threshold for the short-circuit resistance output from the inference unit 11 . That is, the determining unit 12 determines that the semiconductor device is non-defective when the short-circuit tolerance is equal to or greater than the threshold, and determines the semiconductor device as defective when the short-circuit tolerance is less than the threshold. do.

選別部23は、判定部12からの判定結果を用いて、検査対象の半導体装置を良品および不良品のいずれかに選別する。 The sorting unit 23 sorts the semiconductor device to be inspected into either a non-defective product or a defective product using the determination result from the determination unit 12 .

図22は、半導体装置の短絡耐量の測定の前に予め測定された電気特性のヒストグラムである。図23は、図21の推論部21から出力された短絡耐量のヒストグラムである。図22および図23においては、実際の短絡耐量の測定の結果、素子破壊が生じた階級と、素子破壊が生じなかった正常品の階級とが分けられて示されている。図22に示されるように、電気特性のヒストグラムにおいては、正常品の階級と素子破壊が生じる階級とが混在しているため、電気特性を用いると正常品と素子破壊とを高精度に分類することができない。一方、図23に示されるように、短絡耐量のヒストグラムにおいては、正常品の階級と素子破壊が生じる階級とがしきい値Wthを境界として分離されているため、短絡耐量の推論値を用いることにより、素子破壊の生ずる半導体装置と素子破壊が生じない半導体装置とを高精度に分類することができる。 FIG. 22 is a histogram of electrical characteristics measured in advance before measuring the short-circuit withstand capability of the semiconductor device. FIG. 23 is a histogram of short-circuit tolerance output from the inference unit 21 of FIG. In FIGS. 22 and 23, as a result of the actual measurement of the short-circuit withstand voltage, the class in which element breakdown occurred and the class of normal products in which element breakdown did not occur are shown separately. As shown in FIG. 22, in the histogram of electrical characteristics, the class of normal products and the class in which element breakdown occurs are mixed. I can't. On the other hand, as shown in FIG. 23, in the histogram of the short-circuit tolerance, the class of normal products and the class in which element breakdown occurs are separated by the threshold value Wth. Thus, it is possible to highly accurately classify semiconductor devices in which element destruction occurs and semiconductor devices in which element destruction does not occur.

図24は、図20の学習装置13において行われる学習処理の流れを示すフローチャートである。図24に示されるように、学習用データ取得部4は、S201において、欠陥検査データ記憶部3から炭化珪素基板の欠陥データを取得するとともに、半導体装置の寸法情報記憶部からグリッド上の半導体装置の製造位置情報を取得する。 FIG. 24 is a flow chart showing the flow of learning processing performed in the learning device 13 of FIG. As shown in FIG. 24, in S201, the learning data acquisition unit 4 acquires defect data of the silicon carbide substrate from the defect inspection data storage unit 3, and also acquires the semiconductor device on the grid from the semiconductor device dimension information storage unit. Get the manufacturing location information of

学習用データ加工部5は、S202において、学習用データ取得部4によって取得された欠陥データを、半導体装置の炭化珪素基板上の製造位置情報を介して、半導体装置の短絡耐量(教師データ)と関連付けるように欠陥データを加工する。また、学習用データ加工部5は、S202において、当該半導体装置に含まれる少なくとも1つの欠陥の各々の相対位置、当該欠陥の大きさ、当該欠陥の種類、および当該種類に分類される欠陥の個数という特徴量を欠陥データに付与する。なお、S202においては、欠陥データおよび短絡耐量(教師データ)が個別に取得される場合について説明したが、欠陥データおよび半導体装置の短絡耐量(教師データ)が関連付けられて入力されればよく、両者が同時に取得されてもよい。 In S202, the learning data processing unit 5 converts the defect data acquired by the learning data acquisition unit 4 into the short-circuit tolerance (teacher data) of the semiconductor device via the manufacturing position information of the semiconductor device on the silicon carbide substrate. Process the defect data so as to be associated. In S202, the learning data processing unit 5 determines the relative position of each of at least one defect included in the semiconductor device, the size of the defect, the type of the defect, and the number of defects classified into the type. is added to the defect data. In S202, the case where the defect data and the short-circuit tolerance (teaching data) are acquired separately has been described, but the defect data and the short-circuit tolerance (teaching data) of the semiconductor device may be associated and input. may be obtained at the same time.

モデル生成部7は、S203において、学習用データ加工部5から出力された欠陥データおよび短絡耐量(教師データ)の組合せに基づいて作成される学習用データに従って、いわゆる教師あり学習により、欠陥データと短絡耐量との関係を学習し、学習済モデルを生成し、処理をS204に進める。モデル生成部7は、S204において、学習済モデルを学習済モデル記憶部8に保存する。なお、モデル生成部7は、複数の半導体装置に対して作成される学習用データに従って、欠陥データと短絡耐量(教師データ)との関係を学習してもよい。たとえば、同一製造ロット、同一期間、あるいは同一インゴット等から製造された半導体装置のデータから学習用データが作成されてもよいし、異なる製造ロット、異なる期間、あるいは異なるインゴット等から製造された半導体装置のデータから学習用データが作成されてもよい。 In S203, the model generation unit 7 performs so-called supervised learning according to the learning data created based on the combination of the defect data output from the learning data processing unit 5 and the short-circuit tolerance (teacher data). The relationship with the short-circuit tolerance is learned, a learned model is generated, and the process proceeds to S204. The model generation unit 7 stores the learned model in the learned model storage unit 8 in S204. The model generation unit 7 may learn the relationship between the defect data and the short-circuit tolerance (teaching data) according to learning data created for a plurality of semiconductor devices. For example, learning data may be created from data of semiconductor devices manufactured from the same manufacturing lot, during the same period, or from the same ingot, etc., or from semiconductor devices manufactured from different manufacturing lots, during different periods, or from different ingots, etc. data for learning may be created from the data of

図25は、図21の推論装置14および選別部23によって行われる推論処理の流れを示すフローチャートである。図25に示されるように、推論用データ取得部9は、S211において、欠陥検査データ記憶部3から炭化珪素基板の欠陥データを取得するとともに、半導体装置の寸法情報記憶部30から半導体装置の製造位置情報を取得する。 FIG. 25 is a flowchart showing the flow of inference processing performed by the inference device 14 and selection unit 23 of FIG. As shown in FIG. 25, in S211, the inference data acquisition unit 9 acquires the defect data of the silicon carbide substrate from the defect inspection data storage unit 3, and also acquires the semiconductor device manufacturing data from the semiconductor device dimension information storage unit 30. Get location information.

推論用データ加工部10は、S212において、推論用データ取得部9から出力された半導体装置の製造位置情報および欠陥データを用いて製造予定の半導体装置に含まれる少なくとも1つの欠陥を特定し、当該少なくとも1つの欠陥の各々に製造位置情報を関連付けるように当該欠陥データを加工する。また、推論用データ加工部10は、当該半導体装置に含まれる少なくとも1つの欠陥の各々の相対位置、当該欠陥の大きさ、当該欠陥の種類、および当該種類に分類される欠陥の個数という特徴量を欠陥データに付与する。 In S212, the inference data processing unit 10 identifies at least one defect contained in the semiconductor device to be manufactured using the semiconductor device manufacturing position information and the defect data output from the inference data acquisition unit 9, and identifies at least one defect included in the semiconductor device to be manufactured. The defect data is processed to associate manufacturing location information with each of the at least one defect. In addition, the inference data processing unit 10 obtains feature quantities such as the relative position of each of at least one defect included in the semiconductor device, the size of the defect, the type of the defect, and the number of defects classified into the type. to the defect data.

推論部11は、S213において、学習済モデル記憶部8に記憶された学習済モデルに、S212において生成された推論用データを入力し、学習済モデルから半導体装置の短絡耐量を得る。 In S213, the inference unit 11 inputs the inference data generated in S212 to the learned model stored in the learned model storage unit 8, and obtains the short-circuit tolerance of the semiconductor device from the learned model.

判定部12は、推論部11から出力された短絡耐量に対して、予め定められたしきい値を用いて検査対象の半導体装置が良品か、あるいは不良品かを判定する。 The determination unit 12 determines whether the semiconductor device to be inspected is a non-defective product or a defective product by using a predetermined threshold for the short-circuit resistance output from the inference unit 11 .

選別部23は、S215において、S214において出力された判定結果を用いて、半導体装置を選別する。その結果、より正確に素子破壊の原因となる半導体装置を完成品から除去することができる。 In S215, the sorting unit 23 sorts out semiconductor devices using the determination result output in S214. As a result, it is possible to more accurately remove the semiconductor device that causes element breakdown from the finished product.

なお、学習用データを収集する半導体装置を途中で検査対象に追加すること、および検査対象から除去することも可能である。さらに、ある半導体装置に関して欠陥データと短絡耐量(教師データ)との関係が学習された推論モデルを、当該半導体装置とは別の半導体装置に適用し、当該別の半導体装置に関して欠陥データと短絡耐量との関係を再学習(あるいは追加学習)することによって、当該推論モデルが更新されてもよい。 Note that it is possible to add or remove the semiconductor device from which the learning data is to be collected from the inspection target on the way. Furthermore, an inference model obtained by learning the relationship between defect data and short-circuit tolerance (teaching data) for a certain semiconductor device is applied to a semiconductor device other than the semiconductor device, and defect data and short-circuit tolerance are applied to the other semiconductor device. The inference model may be updated by re-learning (or additionally learning) the relationship between .

以上、実施の形態2に係る半導体装置の検査装置によれば、素子破壊の原因となる欠陥を有する半導体装置を検出する精度を電気特性検査よりも向上させることができる。 As described above, according to the semiconductor device inspection apparatus according to the second embodiment, it is possible to improve the accuracy of detecting a semiconductor device having a defect that causes element breakdown, compared to the electrical characteristic inspection.

実施の形態3.
実施の形態3においては、実施の形態1,2で説明した半導体装置の検査装置を利用して、半導体装置を製造する製造方法について説明する。図26は、実施の形態3に係る半導体装置の製造方法の流れを示すフローチャートである。図26に示されるように、S301において、炭化珪素からなる炭化珪素基板が調達される。S301に続くS302において、当該炭化珪素基板(半導体ウェハ)の欠陥データが取得される。S302に続くS303において、当該炭化珪素基板上に製造される候補の半導体装置の製品仕様が取得される。S303に続くS304において、半導体装置の検査装置は、当該半導体ウェハに当該製品仕様の半導体装置が製造されると仮定した場合の半導体装置の判定結果を推論し、推論された判定結果から当該半導体ウェハから得られる半導体装置の良品数および歩留まりを推論する。
Embodiment 3.
In the third embodiment, a manufacturing method for manufacturing a semiconductor device using the semiconductor device inspection apparatus described in the first and second embodiments will be described. FIG. 26 is a flow chart showing the flow of the method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment. As shown in FIG. 26, in S301, a silicon carbide substrate made of silicon carbide is procured. In S302 following S301, defect data of the silicon carbide substrate (semiconductor wafer) is acquired. In S303 following S302, the product specifications of the candidate semiconductor device to be manufactured on the silicon carbide substrate are acquired. In S304 following S303, the semiconductor device inspection apparatus infers the determination result of the semiconductor device when it is assumed that the semiconductor device of the product specification is manufactured on the semiconductor wafer, and determines the semiconductor wafer from the inferred determination result. Infer the number of non-defective products and the yield of semiconductor devices obtained from

S304に続くS305において、推論された歩留まりから、当該炭化珪素基板に当該製品仕様の半導体装置の製造を開始するか否かが判定される。半導体装置の製造を開始するか否かは、たとえば、推論された歩留まりが予め定められたしきい値以上である場合に製造を開始すると判定され、当該歩留まりが当該しきい値未満である場合に製造を開始しないと判定される。半導体装置の製造を開始すると判定された場合(S305においてYES)、S306において当該半導体装置の製造が開始される。半導体装置の製造を開始しないと判定された場合(S305においてNO)、S307において他の製品仕様の候補があるか否かが判定される。他の製品仕様の候補がある場合(S307においてYES)、工程がS303に戻される。他の製品仕様の候補がない場合(S307においてNO)、S308において当該炭化珪素基板は使用されないことが決定される。 In S305 following S304, it is determined from the inferred yield whether or not to start manufacturing semiconductor devices having the product specifications on the silicon carbide substrate. Whether to start manufacturing the semiconductor device is determined to start manufacturing, for example, when the inferred yield is equal to or higher than a predetermined threshold, and when the yield is less than the threshold, It is decided not to start manufacturing. If it is determined to start manufacturing the semiconductor device (YES at S305), manufacturing of the semiconductor device is started at S306. If it is determined not to start manufacturing the semiconductor device (NO in S305), it is determined in S307 whether or not there are other product specification candidates. If there are other product specification candidates (YES in S307), the process returns to S303. If there is no other product specification candidate (NO in S307), it is determined in S308 that the silicon carbide substrate is not used.

以上の実施の形態3に係る半導体装置の製造方法によれば、炭化珪素基板を製造した結果、故障を起こさないような良品の取れ数が少ないことによる生産計画との差異の発生、あるいは製造コストの増大を防止することができる。 According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment described above, as a result of manufacturing the silicon carbide substrate, the number of non-defective products that do not cause failures is small, which causes a difference from the production plan, or reduces the manufacturing cost. can be prevented from increasing.

今回開示された各実施の形態は、矛盾しない範囲で適宜組み合わせて実施することも予定されている。今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It is also planned that each embodiment disclosed this time will be appropriately combined and carried out within a non-contradictory range. It should be considered that the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present disclosure is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the scope and meaning of equivalents of the scope of the claims.

2 欠陥検査装置、3 欠陥検査データ記憶部、4 学習用データ取得部、5 学習用データ加工部、6,26 教師データ記憶部、7 モデル生成部、8 学習済モデル記憶部、9 推論用データ取得部、10 推論用データ加工部、11,21 推論部、12 判定部、13 学習装置、14 推論装置、15a~15c 欠陥、16 炭化珪素基板、17 半導体装置、18 製造位置情報、19 無効領域、20 有効領域、23 選別部、24 ゲートパッド、25 製品仕様記憶部、27 操作入力装置、29 表示・操作入力装置、28 表示装置、30 寸法情報記憶部、31 不要データ演算部、33 欠陥画像データ記憶部、71 処理回路、72 メモリ、73 入出力部、100,200 検査装置、271 キーボード、272 マウス、281 ディスプレイ、291 タッチディスプレイ、Ds 教師データ、M1 推論モデル、Nw1 ニューラルネットワーク、Pg1 機械学習プログラム、Pg2 検査プログラム、Wth しきい値、X10 入力層、X11~X13,Y11,Y12,Z11~Z13 ニューロン、Y10 中間層、Z10 出力層、w11~w16,w21~w26 重み。 2 defect inspection device, 3 defect inspection data storage unit, 4 learning data acquisition unit, 5 learning data processing unit, 6, 26 teacher data storage unit, 7 model generation unit, 8 learned model storage unit, 9 inference data Acquisition unit 10 inference data processing unit 11, 21 inference unit 12 determination unit 13 learning device 14 inference device 15a to 15c defect 16 silicon carbide substrate 17 semiconductor device 18 manufacturing position information 19 invalid area , 20 effective area, 23 selection unit, 24 gate pad, 25 product specification storage unit, 27 operation input device, 29 display/operation input device, 28 display device, 30 dimension information storage unit, 31 unnecessary data calculation unit, 33 defect image Data storage unit, 71 processing circuit, 72 memory, 73 input/output unit, 100, 200 inspection device, 271 keyboard, 272 mouse, 281 display, 291 touch display, Ds teacher data, M1 inference model, Nw1 neural network, Pg1 machine learning program, Pg2 check program, Wth threshold, X10 input layer, X11-X13, Y11, Y12, Z11-Z13 neurons, Y10 hidden layer, Z10 output layer, w11-w16, w21-w26 weights.

Claims (10)

第1炭化珪素基板に含まれる欠陥に関する欠陥データと前記第1炭化珪素基板に第1半導体装置が形成される位置情報とから、前記第1半導体装置に含まれる少なくとも1つの欠陥を特定し、前記第1半導体装置に含まれるに含まれる少なくとも1つの欠陥に関するデータを含む学習入力データと前記第1半導体装置の品質に関するデータを含む教師データとが関連付けられた学習用データを生成する学習用データ加工部と、
前記学習用データを用いる機械学習により、前記学習入力データから前記第1半導体装置の品質に関するデータを推論する学習済みモデルを生成するモデル生成部と、
第2炭化珪素基板に生じた欠陥に関する欠陥データと前記第2炭化珪素基板に第2半導体装置が形成される位置情報とから、前記第2半導体装置に含まれる少なくとも1つの欠陥を特定し、前記第2半導体装置に含まれる少なくとも1つの欠陥に関するデータを含む推論入力データを生成する推論用データ加工部と、
前記学習済みモデルを用いて、前記推論入力データから前記第2半導体装置の品質に関するデータを推論する推論部とを備える、半導体装置の検査装置。
at least one defect included in the first semiconductor device is specified from defect data relating to defects included in the first silicon carbide substrate and positional information of the first semiconductor device formed on the first silicon carbide substrate; Data processing for learning to generate learning data in which learning input data including data relating to at least one defect included in a first semiconductor device and teacher data including data relating to quality of the first semiconductor device are associated with each other. Department and
a model generation unit that generates a trained model for inferring data regarding the quality of the first semiconductor device from the learning input data by machine learning using the learning data;
identifying at least one defect contained in the second semiconductor device from defect data relating to defects occurring in the second silicon carbide substrate and positional information of the second semiconductor device formed on the second silicon carbide substrate; an inference data processing unit that generates inference input data including data on at least one defect included in the second semiconductor device;
an inference unit that infers data regarding the quality of the second semiconductor device from the inference input data using the trained model.
前記推論部の推論結果を用いて、前記第2半導体装置が良品であるか、あるいは不良品であるかを判定する判定部をさらに備える、請求項1に記載の半導体装置の検査装置。 2. The semiconductor device inspection apparatus according to claim 1, further comprising a determination unit that determines whether said second semiconductor device is a non-defective product or a defective product using the inference result of said inference unit. 前記教師データは、前記第1半導体装置が良品および不良品のいずれであるかの情報を含み、
前記第2半導体装置の品質に関するデータは、前記第2半導体装置が良品である確率と、前記第2半導体装置が不良品である確率とを含む、請求項1または2に記載の半導体装置の検査装置。
the training data includes information as to whether the first semiconductor device is a non-defective product or a defective product;
3. The inspection of the semiconductor device according to claim 1, wherein said data on the quality of said second semiconductor device includes a probability that said second semiconductor device is a non-defective product and a probability that said second semiconductor device is a defective product. Device.
前記教師データは、前記第1半導体装置の短絡耐量を含み、
前記第2半導体装置の品質に関するデータは、前記第2半導体装置の短絡耐量を含む、請求項1または2に記載の半導体装置の検査装置。
the training data includes a short-circuit tolerance of the first semiconductor device;
3. The semiconductor device inspection apparatus according to claim 1, wherein said data relating to the quality of said second semiconductor device includes a short-circuit tolerance of said second semiconductor device.
前記学習入力データは、前記第1半導体装置に含まれる少なくとも1つの欠陥の各々の相対位置、当該欠陥の大きさ、当該欠陥の種類、および当該種類に分類される欠陥の個数を含み、
前記推論入力データは、前記第2半導体装置に含まれる少なくとも1つの欠陥の各々の相対位置、当該欠陥の大きさ、当該欠陥の種類、および当該種類に分類される欠陥の個数を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の半導体装置の検査装置。
the learning input data includes the relative position of each of at least one defect included in the first semiconductor device, the size of the defect, the type of the defect, and the number of defects classified into the type;
3. The inference input data includes the relative position of each of at least one defect included in the second semiconductor device, the size of the defect, the type of the defect, and the number of defects classified into the type. 5. The semiconductor device inspection apparatus according to any one of 1 to 4.
前記学習入力データは、前記第1半導体装置の製品仕様に関するデータを含み、
前記推論入力データは、前記第2半導体装置の製品仕様に関するデータを含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の半導体装置の検査装置。
the learning input data includes data on product specifications of the first semiconductor device;
6. The semiconductor device inspection apparatus according to claim 1, wherein said inference input data includes data relating to product specifications of said second semiconductor device.
前記第1炭化珪素基板および前記第2炭化珪素基板の各々に生じた欠陥に関する欠陥データは、当該炭化珪素基板に生じた欠陥の画像データを含む、請求項1~6のいずれか1項に記載の半導体装置の検査装置。 7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the defect data relating to defects occurring in each of said first silicon carbide substrate and said second silicon carbide substrate includes image data of defects occurring in said silicon carbide substrate. semiconductor device inspection equipment. 炭化珪素基板に生じた欠陥に関する欠陥データと前記炭化珪素基板に半導体装置が形成される位置情報とから、前記半導体装置に含まれる少なくとも1つの欠陥を特定し、前記半導体装置に含まれるに含まれる少なくとも1つの欠陥に関するデータを含む入力データと前記半導体装置の品質に関するデータを含む教師データとが関連付けられた学習用データを生成する学習用データ加工部と、
前記学習用データを用いる機械学習により、前記入力データから前記半導体装置の品質に関するデータを推論する学習済みモデルを生成するモデル生成部とを備える、学習装置。
At least one defect included in the semiconductor device is specified from defect data relating to defects occurring in the silicon carbide substrate and positional information on which the semiconductor device is formed on the silicon carbide substrate, and included in the semiconductor device. a learning data processing unit that generates learning data in which input data including data relating to at least one defect and teacher data including data relating to the quality of the semiconductor device are associated;
and a model generating unit that generates a trained model for inferring data on the quality of the semiconductor device from the input data by machine learning using the learning data.
炭化珪素基板に生じた欠陥に関する欠陥データと前記炭化珪素基板に半導体装置が形成される位置情報とから、前記半導体装置に含まれる少なくとも1つの欠陥を特定し、前記半導体装置に含まれる少なくとも1つの欠陥に関するデータを含む推論入力データを生成する推論用データ加工部と、
学習済みモデルを用いて、前記推論入力データから前記半導体装置の品質に関するデータを推論する推論部とを備える、推論装置。
At least one defect included in the semiconductor device is specified from defect data relating to defects occurring in the silicon carbide substrate and positional information on which the semiconductor device is formed on the silicon carbide substrate, and at least one defect included in the semiconductor device is identified. an inference data processing unit that generates inference input data including defect-related data;
an inference unit that infers data regarding the quality of the semiconductor device from the inference input data using a trained model.
炭化珪素基板の欠陥データ、および前記炭化珪素基板に形成される特定半導体装置の製品仕様を取得するステップと、
請求項1~7のいずれか1項に記載の半導体装置の検査装置を用いて、前記欠陥データから、前記製品仕様に従って前記特定半導体装置を製造した場合の歩留まりを推論するステップと、
前記歩留まりを推論する工程の推論結果から、前記特定半導体装置の製造の開始、前記製品仕様とは異なる製品仕様の半導体装置の歩留まりの予測、および前記炭化珪素基板の不使用のいずれかを選択するステップを含む、半導体装置の製造方法。
acquiring defect data of a silicon carbide substrate and product specifications of a specific semiconductor device formed on the silicon carbide substrate;
a step of inferring a yield when the specific semiconductor device is manufactured according to the product specification from the defect data, using the semiconductor device inspection apparatus according to any one of claims 1 to 7;
From the inference result of the step of inferring the yield, any one of starting manufacturing of the specific semiconductor device, predicting the yield of the semiconductor device having the product specification different from the product specification, and not using the silicon carbide substrate is selected. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising steps.
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