半导体测试设备和方法、以及数据分析设备与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年9月18日提交的第10-2015-0132027号韩国专利申请的优先权，其全部公开内容在此通过引用并入。

本发明构思的示范性实施例涉及一种半导体测试设备和方法、以及数据分析设备。

背景技术：

由于电离辐射，例如，α粒子穿过集成电路(ic)的半导体元件，可能发生集成电路(ic)的软错误。这种类型的错误被称为“软错误”，因为它只会持续到ic的功能的下个周期。

当α粒子浸入(penetrate)半导体元件时，沿着α粒子的运动路线可能产生空穴电子对的“云”。ic中存在的电场将空穴和电子向相反的方向移动，以使电荷到达特定的电路节点，从而可能影响ic的功能。

随着ic尺寸的不断缩小，电容单元的大小和工作电压不断减小，电路密度增加。结果，ic的软错误率(ser)可能增加。

技术实现要素：

本发明构思的示范性实施例提供了一种能够测量集成电路(ic)的软错误率(ser)的设备，因此，提供了一种降低ic的ser的方案。

本发明构思的示范性实施例提供了一种能够有效测量α粒子的能量消耗并基于测量结果提供用于改善软错误率的数据的半导体测试设备。

本发明构思的示范性实施例还提供了一种能够基于关于α粒子的能量消耗的数据来计算ser和基于计算的ser来计算样品的金属-介电比的数据分析设备。

本发明构思的示范性实施例还提供了一种能够基于关于α粒子的能量消耗的数据来计算ser和基于计算的ser来计算样品的金属-介电比的半导体测试方法。

根据本发明构思的示范性实施例，一种半导体测试设备，包括：致动器，其保持辐射源并调整所述辐射源与样品之间的距离；以及控制器，其控制所述致动器的操作，并基于所述辐射源与所述样品之间的距离来计算所述样品的软错误率(ser)。所述控制器计算所述样品的ser在该处变为零的、所述辐射源与所述样品之间的第一距离，并基于所述第一距离来计算所述样品的金属-介电比。

在本发明构思的示范性实施例中，所述控制器基于在所述样品中包括的钝化层的厚度和在所述样品中包括的后段制程(beol)层的厚度来计算在所述样品中包括的beol层的金属-介电比。

在本发明构思的示范性实施例中，所述控制器使用表示所述beol层的厚度与所述beol层的金属-介电比之间的关系的查找表(lut)来计算所述beol层的金属-介电比。

在本发明构思的示范性实施例中，所述控制器基于关于材料中的辐射能量损失与所述材料的厚度之间的关系的数据来计算所述beol层的金属-介电比。

在本发明构思的示范性实施例中，所述控制器控制所述致动器将所述辐射源与所述样品之间的距离从零改变至所述第一距离。

在本发明构思的示范性实施例中，所述控制器计算所述样品的ser在该处到达其峰值的、所述辐射源与所述样品之间的第二距离。

在本发明构思的示范性实施例中，基于关于所述样品的ser与所述辐射源和所述样品之间的距离之间的关系的数据来计算所述第一距离和所述第二距离。

在本发明构思的示范性实施例中，所述控制器基于在预定义量的时间内发生在所述样品中的单一事件(se)的数目来计算所述样品的ser。所述se可以与由于从所述辐射源发射的α粒子而发生在所述样品中的错误相对应。

在本发明构思的示范性实施例中，所述控制器包括存储器，其存储用于检测发生在所述样品中的se的测试模式和所述测试模式的结果值。响应于在所述样品中发生se，所述控制器利用所述测试模式的结果值来校正所述样品的已经发生se的部分的值。

在本发明构思的示范性实施例中，所述辐射源包括发射α粒子的放射性材料。

在本发明构思的示范性实施例中，所述致动器包括：支柱单元，其基本垂直地放置在衬底上，并在所述衬底上沿第一方向移动；连接单元，其沿基本垂直于所述第一方向的第二方向移动，通过所述支柱单元导向；以及保持单元，其与所述连接单元的一端连接，并保持所述辐射源。

在本发明构思的示范性实施例中，所述保持单元包括形成在所述保持单元的底表面的开口，穿过所述开口露出所述辐射源的一部分。

在本发明构思的示范性实施例中，所述支柱单元使所述样品的中心和所述辐射源的中心对齐。

在本发明构思的示范性实施例中，所述半导体测试设备进一步包括子控制器，其控制所述支柱单元和所述连接单元的操作，并通过所述控制器来控制。

在本发明构思的示范性实施例中，所述子控制器放置在所述支柱单元的一侧。

在本发明构思的示范性实施例中，所述半导体测试设备进一步包括固定所述样品的在试器件(dut)板，其向所述样品提供电力以及向所述控制器发送从所述样品获得的数据。

在本发明构思的示范性实施例中，所述半导体测试设备进一步包括，控制终端，其向所述控制器发送测试模式和测试命令，以及从所述控制器接收关于所述样品的金属-介电比的数据。

在本发明构思的示范性实施例中，所述控制终端以无线或有线的方式与所述控制器连接。

在本发明构思的示范性实施例中，所述样品包括钝化层、beol层和前段制程(feol)层。

在本发明构思的示范性实施例中，金属包括铜(cu)或钨(w)。

根据本发明构思的示范性实施例，一种半导体测试设备，包括：致动器，其使辐射源的中心与样品的中心对齐，并调整所述辐射源与所述样品之间的距离；以及控制器，其控制所述致动器的操作，并计算包括在所述样品中的beol层的金属-介电比。所述致动器包括：支柱单元，其基本垂直地放置在衬底上，并在所述衬底上沿第一方向移动；连接单元，其沿基本垂直于所述第一方向的第二方向移动，通过所述支柱单元导向；以及保持单元，其与所述连接单元的一端连接，并保持所述辐射源。

在本发明构思的示范性实施例中，所述控制器计算所述样品的ser在该处变为零的、所述辐射源与所述样品之间的第一距离，并基于所述第一距离来计算所述beol层的金属-介电比。

在本发明构思的示范性实施例中，所述控制器基于在所述样品中包括的钝化层的厚度和所述beol层的厚度来计算所述beol层的金属-介电比。

在本发明构思的示范性实施例中，所述控制器使用表示所述beol层的厚度与所述beol层的金属-介电比之间的关系的查找表(lut)来计算所述beol层的金属-介电比。

在本发明构思的示范性实施例中，所述控制器计算所述样品的ser在该处到达其峰值的、所述辐射源与所述样品之间的第二距离。

在本发明构思的示范性实施例中，所述控制器基于在预定义量的时间内发生在所述样品中的单一事件(se)的数目来计算所述样品的ser。

在本发明构思的示范性实施例中，所述控制器控制所述致动器将所述辐射源与所述样品之间的距离从零改变至所述第一距离改变。

在本发明构思的示范性实施例中，所述第一方向包括x-y平面上的方向，且所述第二方向包括基本垂直于所述x-y平面的z轴方向。

根据本发明构思的示范性实施例，一种数据分析设备，包括：处理器和存储数据分析模块的存储器，其接收输入数据和使用所述处理器计算样品的金属-介电比。所述输入数据包括与在所述样品和辐射源之间测量的距离相对应的se的发生频率。所述处理器基于所述se的发生频率来计算所述样品的ser，基于关于所述样品的ser与所述样品和所述辐射源之间的距离之间的关系的数据，计算所述样品的ser在该处变为零的、所述辐射源与所述样品之间的第一距离，且计算所述样品的ser在该处到达其峰值的、所述辐射源与所述样品之间的第二距离，以及基于所述第一距离，计算所述样品的金属-介电比。

根据本发明构思的示范性实施例，一种数据分析设备，包括，存储器，其存储计算机程序并接收输入数据，和被配置为执行所述计算机程序的处理器。所述输入数据包括与在样品和辐射源之间测量的距离相对应的单一事件(se)的发生频率。所述计算机程序被配置为基于所述se的发生频率来计算所述样品的软错误率(ser)，基于关于所述样品的ser与所述样品和所述辐射源之间的距离之间的关系的数据，计算所述样品的ser在该处变为零的、所述辐射源与所述样品之间的第一距离，且计算所述样品的ser在该处到达其峰值的、所述辐射源与所述样品之间的第二距离，以及基于所述第一距离，计算所述样品的金属-介电比。

在本发明构思的示范性实施例中，所述处理器基于在所述样品中包括的钝化层的厚度和在所述样品中包括的beol层的厚度来计算包括在所述样品中的所述beol层的金属-介电比。

在本发明构思的示范性实施例中，所述处理器使用表示所述beol层的厚度与所述beol层的金属-介电比之间的关系的lut来计算所述beol层的金属-介电比。

在本发明构思的示范性实施例中，所述处理器基于关于材料中的辐射能量损失与所述材料的厚度之间的关系的数据来计算所述beol层的金属-介电比。

在本发明构思的示范性实施例中，所述存储器存储将被发送至所述样品的测试模式、所述测试模式的结果值和所述se的发生频率。

在本发明构思的示范性实施例中，响应于在所述样品中发生se，所述处理器利用存储在所述存储器中的所述结果值来校正所述样品的已经发生所述se的部分的值。

在本发明构思的示范性实施例中，基于在预定义量的时间内发生在所述样品中的se的数目来计算所述se的发生频率。

根据本发明构思的示范性实施例，一种数据分析设备，包括，存储器，其存储用于计算包括在样品中的beol层的金属-介电比的算法和lut，以及执行所述算法的处理器。所述lut包括关于所述beol层的厚度与所述beol层的金属-介电比之间的关系的数据，以及所述算法基于发生在所述样品中的se，计算所述样品的ser在该处变为零的、辐射源与所述样品之间的第一距离，并基于所述第一距离和所述lut，计算所述beol层的金属-介电比。

在本发明构思的示范性实施例中，所述算法基于在预定义量的时间内发生在所述样品中的se的数目来计算所述样品的ser。

在本发明构思的示范性实施例中，所述存储器存储用于从所述样品检测se的测试模式和所述测试模式的结果值，且响应于发生在所述样品中的se，所述算法利用所述测试模式的所述结果值来校正所述样品的已经发生se的部分的值。

根据本发明构思的示范性实施例，一种半导体测试方法，包括：测量与在样品和辐射源之间测量的距离相对应的se的发生频率，基于测量的所述se的发生频率，计算所述样品的ser，基于表示所述样品的ser与测量的所述距离之间的关系的数据，计算所述样品的ser在该处变为零的、所述辐射源与所述样品之间的第一距离，以及基于所述第一距离，计算所述样品的金属-介电比。

在本发明构思的示范性实施例中，所述半导体测试方法进一步包括，计算所述样品的ser在该处到达其峰值的、所述辐射源与所述样品之间的第二距离。

在本发明构思的示范性实施例中，计算所述样品的金属-介电比包括，计算在所述样品中包括的beol层的金属-介电比。

在本发明构思的示范性实施例中，计算所述beol层的金属-介电比包括，使用表示所述beol层的厚度与所述beol层的金属-介电比之间的关系的lut来计算所述样品的金属-介电比。

在本发明构思的示范性实施例中，计算所述样品的金属-介电比包括，基于所述第一距离、在所述样品中包括的钝化层的厚度和在所述样品中包括的beol层的厚度，计算在所述样品中包括的所述beol层的金属-介电比。

在本发明构思的示范性实施例中，基于在预定义量的时间内发生在所述样品中的se的数目来计算所述se的发生频率。

根据本发明构思的示范性实施例，一种半导体测试方法，包括，将辐射源与样品之间的距离设置为零，测量所述样品的软错误率(ser)，增加所述辐射源与所述样品之间的距离直到所述ser等于零，基于关于所述样品的ser与在所述辐射源和所述样品之间测量的距离之间的关系的数据，相对于所述辐射源与所述样品之间的距离，绘制所述样品的ser的曲线图，以及分析绘制的所述曲线图。

在本发明构思的示范性实施例中，测量所述样品的ser包括，在存储器中存储测试模式和所述测试模式的结果值，确定样品中是否已经发生单一事件(se)，以及当确定se已经发生时，使用所述测试模式的所述结果值来校正所述样品的已经发生se的部分的值。所述se与由于从所述辐射源发射的α粒子而发生在所述样品中的错误相对应。

在本发明构思的示范性实施例中，分析绘制的所述曲线图包括，使用绘制的所述曲线图，确定在所述样品的ser在该处变为零的第一距离，使用绘制的所述曲线图，确定在所述样品的ser为其峰值时的第二距离，以及基于所述第二距离，计算所述样品的金属-介电比。

附图说明

本发明构思的上述特征以及其它特征将通过参考附图对其示范性实施例的详细描述而变得明显，其中：

图1是根据本发明构思的示范性实施例的半导体测试设备的透视图。

图2是根据本发明构思的示范性实施例的沿图1的线a-a所取的剖视图。

图3是根据本发明构思的示范性实施例的沿图1的线b-b所取的剖视图。

图4是图示根据本发明构思的示范性实施例的图1的致动器的保持单元和连接单元的底表面的透视图。

图5是根据本发明构思的示范性实施例的半导体测试设备的框图。

图6是图示根据本发明构思的示范性实施例的辐射源和样品的示意图。

图7是根据本发明构思的示范性实施例的数据分析设备的框图。

图8是根据本发明构思的示范性实施例的半导体测试设备的操作方法的流程图。

图9是根据本发明构思的示范性实施例的图8的软错误率(ser)测试方法的流程图。

图10是根据本发明构思的示范性实施例的图8的数据分析方法的流程图。

图11是表示根据本发明构思的示范性实施例的根据辐射源与样品之间的距离的样品的ser的曲线图。

图12是表示根据本发明构思的示范性实施例的材料中的辐射能量损失与材料厚度之间的关系的曲线图。

图13a至13c是表示根据本发明构思的示范性实施例的针对各种辐射能量的浸入深度和金属-介电比的表格。

具体实施方式

以下将参考附图更为充分地描述本发明的示范性实施例。图中，为了清楚，可能夸大了层和区域的大小及相对大小。贯穿附图，相同的参考标号可指代相同的元件。

图中，为了清楚，可能夸大了层和区域的厚度。

应理解的是，当提及一个元件或层“连接至”或“耦合至”另一个元件或层时，它可以直接连接至或耦合至另一个元件或层，或者可以存在中介的元件或层。在此所使用的，术语“和/或”包括关联的列出项目中的一个或多个的任意和所有组合。

还应理解的是，当提及一个层在另一个层或衬底“上”时，它可以直接在其它层或衬底上，或者也可以存在中介的层。

应理解的是，尽管术语第一、第二等等在此可以用于描述各种元件，但是这些元件不应该受限于这些术语。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分。因此，例如，下面讨论的第一元件、第一组件或第一部分可以被叫做第二元件、第二组件或第二部分而不脱离本发明构思的教导。

在描述本发明构思的上下文中，单数形式的术语“一”和术语“该”以及相似的指示物的使用可以解释为包括单数和复数，除非另外指示。

在此，当两个或更多的元件被描述为互相基本平行或垂直地放置时，应理解的是，这两个或更多的元件互相完全平行或垂直地放置，或者互相大概平行或垂直地放置，如本领域普通技术人员理解的那样。此外，当两个或更多的元件被描述为具有基本相同的形状时，应理解的是，这两个或更多的元件具有完全一样的形状，或者具有大概一样的形状，如本领域普通技术人员理解的那样。此外，当两个或更多的元件被描述为互相基本对齐时，应理解的是，这两个或更多的元件互相完全对齐，或者互相大概对齐，如本领域普通技术人员理解的那样。

将参考图1至13c描述根据本发明构思的示范性实施例的半导体测试设备和方法、以及数据分析设备。

图1是根据本发明构思的示范性实施例的半导体测试设备的透视图。图2是根据本发明构思的示范性实施例的沿图1的线a-a所取的剖视图。图3是根据本发明构思的示范性实施例的沿图1的线b-b所取的剖视图。图4是图示根据本发明构思的示范性实施例的图1的致动器的保持单元和连接单元的底表面的透视图。图5是根据本发明构思的示范性实施例的半导体测试设备的框图。

参见图1至图5，根据本发明构思的示范性实施例的半导体测试设备包括衬底110、致动器120、子控制器130、在试器件(dut)板140、主控制器150和控制终端160。

在示范性实施例中，衬底110放置在致动器120、dut板140和主控制器150的下面。衬底110支撑致动器120、dut板140和主控制器150。然而，本发明构思的示范性实施例不限于此。例如，在示范性实施例中，主控制器150与衬底110分开。

在示范性实施例中，衬底110可以为例如半导体衬底。根据示范性实施例，衬底110可以包含例如有机塑料材料、金属材料或介电材料。

在示范性实施例中，用于驱动致动器120的支柱单元122的驱动设备提供在衬底110上。驱动设备可以例如通过主控制器150或子控制器130来控制，并可以改变支柱单元122的位置。然而，本发明构思的示范性实施例不限于此。

在示范性实施例中，致动器120放置在衬底110上。根据示范性实施例，致动器120可以在衬底110上沿着衬底110的顶表面可移动，或者可以固定致动器120。致动器120保持辐射源300，且致动器120调整辐射源300的位置和/或高度。

致动器120可以包括例如支柱单元122、连接单元124和保持单元126。

在示范性实施例中，支柱单元122基本垂直地放置在衬底110上，并在衬底110上沿第一方向移动。第一方向可以是x-y平面上的任意方向。例如，按照图1中示出的与支柱单元122对应的箭头所指示的，支柱单元122可以在衬底110的顶表面上前后、左右和对角地移动。然而，本发明构思的示范性实施例不限于此。

在示范性实施例中，连接单元124通过由支柱单元122导向沿第二方向移动，第二方向基本垂直于第一方向。即，连接单元124通过支柱单元122移动。第二方向可以是z轴方向，z轴方向基本垂直于x-y平面。因此，在示范性实施例中，按照图1中示出的与连接单元124对应的箭头所指示的，连接单元124可以沿着支柱单元122的一侧上下移动。连接单元124可以基本垂直地放置在支柱单元122的一侧。然而，本发明构思的示范性实施例不限于此。

在示范性实施例中，保持单元126与连接单元124的一端连接，并保持辐射源300。沟槽129形成在保持单元126的顶部以在那里保持辐射源300。沟槽129的剖面形状与辐射源300的剖面形状相匹配。例如，辐射源300的一个表面的形状可以与沟槽129的底表面的形状基本相同。沟槽129可以耦合至辐射源300，并可以由此固定辐射源300，以不移开保持单元126。然而，本发明构思的示范性实施例不限于此。

在示范性实施例中，保持单元126与连接单元124一体地形成。保持单元126可以由与连接单元124一样的材料形成。例如，保持单元126可以由辐射不能浸入的材料形成。保持单元126的一个表面可以大于连接单元124的一个表面。然而，本发明构思的示范性实施例不限于此。

参见图4，在示范性实施例中，保持单元126在其底部包括开口127。开口127可以位于保持单元126的底部的中心c的附近。穿过开口127露出辐射源300的一部分，且辐射源300发射的辐射r的一部分可以通过开口127向下发射。图4中，开口127被图示为矩形。然而，本发明构思的示范性实施例不限于此。例如，开口127可以具有各种其它形状，诸如圆形、椭圆形或多边形。

在示范性实施例中，保持单元126包括用于调整开口127大小的调整设备。通过经由调整设备调整开口127的大小，可以调整向下发射的辐射r的密度或流量。

在示范性实施例中，样品200放置在保持单元126的下面。致动器120移动支柱单元122，以使保持在保持单元126中的辐射源300的中心c与放置在保持单元126的下面的样品200的中心c基本对齐。致动器120可以调整辐射源300与样品200之间的距离。

在示范性实施例中，子控制器130控制支柱单元122和连接单元124的操作。例如，子控制器130可以调整支柱单元122在衬底110上的移动和连接单元124在支柱单元122上的移动。由此，样品200的中心c与辐射源300的中心c可以对齐以互相重叠。子控制器130的操作可以通过主控制器150来控制。

如图3所示，在示范性实施例中，子控制器130放置在支柱单元122的一侧上。子控制器130可以放置为与支柱单元122的上部分接触。子控制器130可以放置在支柱单元122的相对于连接单元124的相反侧上，连接单元124由支柱单元122导向。然而，本发明构思的示范性实施例不限于此。例如，在示范性实施例中，子控制器130可以包括在致动器120或主控制器150中。

在示范性实施例中，dut板140固定样品200(例如，dut板140牢固地保持样品100)。dut板140可以向样品200提供电力，并可以将从样品200的测量的数据发送至主控制器150。dut板140可以通过主控制器150控制。dut板140可以作为连接样品200和主控制器150的桥梁提供服务。dut板140可以均匀地维持提供给样品200的电力，并可以控制电力的提供。然而，本发明构思的示范性实施例不限于此。

在示范性实施例中，主控制器150控制致动器120的操作，并基于辐射源300与样品200之间的距离d来计算样品200的软错误率(ser)。主控制器150控制样品200的操作。主控制器150存储用于测试样品200的算法、测试模式(testpattern)和测试模式的结果值。主控制器150计算样品200的ser在该处变为零的、辐射源300与样品200之间的第一距离，并基于第一距离来计算样品200的金属-介电比。

在示范性实施例中，主控制器150还计算样品200的ser在该处到达其峰值的、辐射源300与样品200之间的第二距离。可以基于辐射源300与样品200之间的不同距离的ser数据来计算第一距离和第二距离(例如，见图11的曲线图)。由此，主控制器150可以控制致动器120以改变辐射源300与样品200之间的距离d，使其从零至第一距离。

后面将参考图8至图10描述通过主控制器150的样品200的金属-介电比的计算。

在示范性实施例中，主控制器150包括用于执行算法的处理器，和用于存储用于计算的算法和数据的存储器。然而，本发明构思的示范性实施例不限于此。

在示范性实施例中，控制终端160向主控制器150发送测试模式和测试命令，并接收关于样品200的金属-介电比的数据。控制终端160和主控制器150被图示为经由有线连接来连接。然而，本发明构思的示范性实施例不限于此。例如，在示范性实施例中，控制终端160和主控制器150经由无线连接来连接。

在示范性实施例中，控制终端160提供给用户用于控制半导体测试设备的接口。由此，用户可以经由控制终端160来控制主控制器150。例如，控制终端160可以校正主控制器150中存在的现行算法或向主控制器150添加新算法，并可以经由主控制器150来控制致动器120的操作。控制终端160可以向主控制器150提供测试模式和测试命令，并可以运行和测试样品200。控制终端160可以从主控制器150接收样品200的测试结果并可以向用户提供接收到的结果。

控制终端160可以被实现为，例如，个人计算机(pc)、超移动pc(umpc)、工作站、上网本、个人数字助理(pda)、手提电脑、网络平板、无线电话、移动电话、智能手机、电子书(e-book)、便携式多媒体播放器(pmp)、导航设备、黑匣子、能够在无线环境中发送和/或接收信息的装置、组成家庭网络的各种电子设备中的一种、组成计算机网络的各种电子设备中的一种、组成远程信息处理网络的各种电子设备中的一种、射频识别(rfid)设备、组成计算系统的各种电子设备中的一种等等。控制终端160可以适用于几乎所有类型的能够在有线或无线环境中发送和/或接收信息的电子产品。然而，本发明构思的示范性实施例不限于此。

图6是图示根据本发明构思的示范性实施例的辐射源和样品的示意图。

参见图6，样品200可以包括具有钝化层(passivationlayer)、后段制程(back-end-of-line，beol)层和前段制程(front-end-of-line，feol)层的半导体元件。

样品200与辐射源300隔开距离d。当距离d为零时，样品200接触辐射源300。特定材料或媒介可以放置在辐射源300与样品200之间。例如，空气可以位于辐射源300与样品200之间。然而，本发明构思的示范性实施例不限于此。例如，在示范性实施例中，具有与空气不同的性质(例如，密度、传导性等等)的媒介可以位于辐射源300与样品200之间。

在样品200中，钝化层、beol层和feol层可以依次堆叠。钝化层可以包括多个层的堆叠。钝化层可以保护beol层或feol层，阻止外部噪声或其它外部环境因素的干扰。由此，可以露出钝化层。钝化层可以包含例如金属、晶体材料、非晶材料、sixny、sioxny、aloxny等等。然而，本发明构思的示范性实施例不限于此。

beol层可以包括金属和介电材料的堆叠。金属和介电材料以特定的金属-介电比包含在beol层中。辐射粒子的透过率可以依赖于beol层的金属-介电比而改变。

feol层可以包括基本构成电路的有源或无源元件。例如，feol层可以包括晶体管、电容器、二极管等等。feol层可以形成在半导体衬底上，且半导体衬底可以包含例如硅(si)、应变si、si合金、碳化硅(sic)、硅锗(sige)、碳化硅锗(sigec)、锗(ge)、ge合金、砷化镓(gaas)、砷化铟(inas)、iii-v族半导体和ii-vi族半导体中的一种、其组合或其堆栈。

样品200可以使用各种封装形式来装配。例如，样品200可以使用诸如层叠封装(packageonpackage，pop)、球栅阵列(ballgridarray，bga)、芯片尺寸封装(chipscalepackage，csp)、塑料带引线芯片载体(plasticleadedchipcarrier，plcc)、塑料双列直插式封装(plasticdualinlinepackage，pdip)、叠片内裸片封装(dieinwafflepack，dwp)、晶片内裸片形式(dieinwaferform，dwf)、板上芯片(chiponboard，cob)、陶瓷双列直插式封装(ceramicdualinlinepackage，cerdip)、塑料标准四边扁平封装(plasticmetricquadflatpack，mqfp)、薄型四边扁平封装(thinquadflatpack，tqfp)、小外形(smalloutline，soic)、缩小型小外形封装(shrinksmalloutlinepackage，ssop)、薄型小外形(thinsmalloutline，tsop)、薄型四边扁平封装(thinquadflatpack，tqfp)、系统级封装(systeminpackage，sip)、多芯片封装(multi-chippackage，mcp)、晶圆级装配封装(wafer-levelfabricatedpackage，wfp)、晶圆级处理堆叠封装(wafer-levelprocessedstackpackage，wsp)等等的封装来装配。

样品200可以包括一个或多个易失性存储设备，例如，双数据速率(ddr)静态动态随机存取存储器(sdram)或单数据速率(sdr)sdram，其被集成到单一的半导体器件中，和/或一个或多个非易失性存储设备，例如，电可擦除可编程只读存储器(eeprom)或闪存。

辐射源300可以包含发射α粒子的放射性材料。当辐射源300包含发射α粒子的放射性材料时，可以测量样品200的α-ser。当辐射源300发射的α粒子穿过空气层时，可能损失它们的一些能量，且当辐射源300发射的α粒子穿过钝化层和beol层时，可能进一步损失它们的一些能量。然后，α粒子可以到达feol层，并可以干涉包括在feol层中的半导体元件的操作。由α粒子的干涉所导致的错误率可以作为ser被测量。由此，ser是在半导体制造工艺中要考虑的可靠性的因素之一。

根据本发明构思的示范性实施例的半导体测试设备测量并分析由于离子辐射(例如，α粒子)而发生的样品200的ser，以算出一种方法来有效地设计钝化层或beol层，用于降低样品200的ser。例如，根据本发明构思的示范性实施例的半导体测试设备计算第一距离、第二距离和样品200的beol层的金属-介电比，第一距离为在该处样品200的ser变为零的、辐射源300与样品200之间的最小距离，第二距离为在该处样品200的ser到达峰值的、辐射源300与样品200之间的距离。包括在样品200的beol层中的金属的示例可以包括铜(cu)和钨(w)。

根据本发明构思的示范性实施例的半导体测试设备使用表示beol层的厚度与beol层的金属-介电比之间的关系的查找表(lut)来计算样品200的beol层的金属-介电比。此外，根据本发明构思的示范性实施例的半导体测试设备基于关于材料中的辐射能量损失与材料厚度之间的关系的数据来计算样品200的beol层的金属-介电比。然而，本发明构思的示范性实施例不限于此。

因此，根据本发明构思的示范性实施例的半导体测试设备分析样品200在α粒子方面的产品特点，并提供给用户能够降低/最小化α粒子的影响的beol层或钝化层的说明，以帮助提高样品200的性能。

图7是根据本发明构思的示范性实施例的数据分析设备的框图。

参见图7，根据本发明构思的示范性实施例的数据分析设备包括处理器1110、输入/输出(i/o)设备1120、存储设备1130、接口1140和总线1150。

处理器1110、i/o设备1120、存储设备1130和/或接口1140经由总线1150互相连接。总线1150是发送数据的路线。

处理器1110可以包括例如微处理器、数字信号处理器、微控制器和执行与微处理器、数字信号处理器或微控制器的功能相似的功能的逻辑元件中的至少一种。在一些示范性实施例中，处理器1110可以被实现为包括多个内核的多核环境。

i/o设备1120的示例包括键区(keypad)、键盘、显示设备等等。

存储设备1130可以存储数据和/或命令。存储设备1130可以包括一个或多个易失性存储设备，例如ddrsdram或sdrsdram，其可以被集成到单一的半导体器件中，和/或一个或多个非易失性存储设备，诸如eeprom或闪存。

根据本发明构思的示范性实施例的数据分析设备可以进一步包括例如高速动态随机存取存储器(dram)和/或静态随机存取存储器(sram)，作为提高处理器1110的操作的操作存储器。

接口1140向通信网络发送数据或从通信网络接收数据。接口1140可以是有线或无线接口。接口1140的示例包括天线、有线或无线收发器等等。

总线1150可以具有多层结构。例如，多层先进高性能总线(ahb)或多层先进可扩展接口(axi)可以用作总线1150。然而，本发明构思的示范性实施例不限于此。

根据本发明构思的示范性实施例的数据分析设备可以应用于根据本发明构思的示范性实施例的半导体测试设备的主控制器150或控制终端160。

在一个示范性实施例中，主控制器150包括处理器1110和存储设备1130。存储设备1130可以在其中存储数据分析模块，数据分析模块从外部源接收输入数据并使用处理器1110计算样品200的金属-介电比。

输入数据可以包括与在样品200和辐射源300之间测量的距离对应的单一事件(se)的发生频率。如上面描述的，se是由于辐射源300发射的α粒子而发生在样品200中的错误。可以基于在预定义量的时间内发生在样品200中的se的数量来计算se的发生频率。然而，本发明构思的示范性实施例不限于此。

在示范性实施例中，处理器1110基于与在样品200和辐射源300之间测量的距离对应的单一事件(se)的发生频率来计算样品200的ser，基于关于样品200的ser与在样品和辐射源300之间测量的距离之间的关系的数据来计算第一距离和第二距离，第一距离为在该处样品200的ser变为零的、辐射源300与样品200之间的距离，第二距离为在该处样品200的ser到达峰值的、辐射源300与样品200之间的距离。处理器1110基于第一距离来进一步计算样品200的金属-介电比。

在示范性实施例中，处理器1110基于第一距离、样品200的钝化层厚度和样品200的beol层厚度来计算样品200的beol层的金属-介电比。

在示范性实施例中，处理器1110使用表示beol层的厚度与beol层的金属-介电比之间的关系的lut来计算样品200的beol层的金属-介电比。处理器1110基于关于材料中的辐射能量损失与材料厚度之间的关系的数据来计算样品200的beol层的金属-介电比。

根据示范性实施例的数据分析设备包括存储计算机程序和接收输入数据的存储器1130。处理器1110执行计算机程序以进行在此描述的操作。

在示范性实施例中，存储设备1130从外部源接收测试模式和关于测试模式的结果值的数据，测试模式将被发送至样品200。存储设备1130可以存储该测试模式和该数据，并存储与在样品200和辐射源300之间测量的距离对应的se的发生频率。与在样品200和辐射源300之间测量的距离对应的se的发生频率可以经由控制终端160向用户提供。

响应于样品200中发生的se，处理器1110可以利用存储在存储器1130中的测试模式的结果值来校正样品200中发生se的部分的值。

在示范性实施例中，主控制器150包括存储设备1130和处理器1110，存储设备1130存储用于计算样品200的beol层的金属-介电比的算法和lut，处理器1110执行该算法。

lut可以包括关于beol层的厚度与beol层的金属-介电比之间的相关性的数据。

在示范性实施例中，算法基于样品200中已经发生的se来计算第一距离，第一距离为在该处样品200的ser变为零的、辐射源300与样品200之间的距离，并基于第一距离和lut来计算样品200的beol层的金属-介电比。算法基于在预定义量的时间内发生在样品200中的se的数量来计算样品200的ser。

存储设备1130可以存储用于从样品200检测se的测试模式和测试模式的结果值。响应于样品200中发生的se，算法可以使用测试模式的结果值来校正样品200中发生se的部分的值。例如，算法可以用结果值代替样品200中发生se的部分的值，或者算法可以使用结果值来修改样品200的部分的值。然而，本发明构思的示范性实施例不限于此。

图8是根据本发明构思的示范性实施例的半导体测试设备的操作方法的流程图。图9是根据本发明构思的示范性实施例的图8的ser测试方法的流程图。图10是根据本发明构思的示范性实施例的图8的数据分析方法的流程图。图11是表示根据本发明构思的示范性实施例的根据辐射源与样品之间的距离的样品的ser的曲线图。图12是表示根据本发明构思的示范性实施例的材料中的辐射能量损失与材料厚度之间的关系的曲线图。图13a至图13c是表示针对每个特定辐射能量的浸入深度和金属-介电比的表格。

参见图8，辐射源300与样品200之间的距离通过调整致动器120的位置来设置为零(s410)。例如，辐射源300与样品200之间的距离可以通过使辐射源300和样品200互相接触来设置为零。操作s410与根据本发明构思的示范性实施例的半导体测试设备的初始化对应。主控制器150可以通过调整致动器122的支柱单元200来使辐射源300的中心与样品120的中心对齐，并可以通过调整致动器120的连接单元124来将辐射源300与样品200之间的距离d设置为零。

此后，计算辐射源300发射的辐射通量(例如，α粒子)(s420)以计算入射到样品200上的辐射通量。响应于辐射源300与样品200之间的距离d为零，辐射源300发射的辐射可以入射到样品200上而没有任何损失。随着辐射源300与样品200之间的距离d的增加，入射到样品200上的辐射通量可能逐渐减少。可以基于辐射源300与样品200之间的距离d来计算入射到样品200上的辐射通量。

此后，测试/测量样品200的ser(s430)。操作s430将参考图9详细描述。

此后，确定操作s430中测量的样品200的ser是否为零(s440)。

响应于确定操作s430中测量的样品200的ser不为零，辐射源300与样品200之间的距离d增加(s445)，并再次执行操作s420、s430和s440。

或者，响应于确定操作s430中测量的样品200的ser为零，基于关于样品200的ser与在辐射源300和样品200之间测量的距离之间的关系的数据，相对于辐射源300与样品200之间的距离d，绘制样品200的ser的曲线图(s450)。

此后，分析与辐射源300与样品200之间的距离d对应的样品200的ser(s460)。操作s460将参考图10详细描述。

参见图9，为测试样品200的ser，在存储器中记录测试模式和测试模式的结果值(s431)。用于例如检测样品200的se的测试模式和结果值可以从控制终端160接收，并可以存储在包括在主控制器150中的存储器中。然而，本发明构思的示范性实施例不限于此。例如，测试模式和结果值可能已经嵌入在主控制器150中。

此后，确定样品200中是否已经发生se(s433和s435)。se的发生可以通过经由dut板140提供用于样品200的测试模式和确定样品200的输出与测试模式的结果值是否相匹配来检测。

响应于确定se已经发生，存储关于se的发生的信息，利用测试模式的结果值校正样品200中已经发生se的部分的值(s437)。

在操作s437之后，以及响应于确定在操作s435尚未发生se，确定ser测试周期t是否超过参考时间n(s439)。响应于确定ser测试周期t尚未超过参考时间n，再次执行操作s433、s435和s437。

或者，响应于确定ser测试周期t已经超过参考时间n，终止样品200的ser的测试。

如图9所示，即使响应于确定se尚未发生，还要确定ser测试周期t是否超过参考时间n(s439)。响应于确定ser测试周期t尚未超过参考时间n，再次执行操作s433、s435和s437。或者，响应于确定ser测试周期t已经超过参考时间n，终止样品200的ser的测试。

参见图10和图11，使用对照辐射源300与样品200之间的距离d的样品200的ser的曲线图(例如，图11的曲线图)来确定样品200的ser到达其峰值的距离p2(s462)。

此后，使用对照辐射源300与样品200之间的距离d的样品200的ser的曲线图(例如，图11的曲线图)来确定样品200的ser在该处变为零的距离p1(s464)。

此后，基于距离p1来计算样品200的金属-介电比(s466)。操作s466将参考图12至图13c详细描述。

此后，分析样品200的产品特点(s468)。可以使用关于样品200的ser和样品200的布拉格峰值的数据来分析样品200在α粒子方面的产品特点。结果，可以计算包括在样品200中的钝化层或beol层的最佳厚度。应理解的是，半导体测试设备和数据分析设备的操作的上述描述是示例，且本发明构思的示范性实施例不限于此。

虽然图10中图示的操作s462和s464先后进行，但本发明构思的示范性实施例不限于此。例如，在示范性实施例中，操作s462和s464可以以与图10图示的顺序不同的顺序进行或者可以在基本相同的时间进行。

图12是表示材料中的α粒子能量损失与材料厚度之间的关系的曲线图。基于图12的曲线图，可以计算样品200的金属-介电比。

例如在示范性实施例中，基于关于材料中的辐射能量损失与材料厚度之间的关系的数据来计算样品200的beol层的金属-介电比。

例如，参见图12，响应于样品200的beol层中消耗和损失的能量的总量和beol层的厚度分别为约3mev和约7μm，beol层对应e3。由于消耗3mev能量的cu的厚度为约5微米(e2)且消耗3mev能量的介电材料的厚度为约10微米(e1)，e2和e3之间的距离与e1和e3之间的距离之比与beol层的cu-介电比对应。然而，本发明构思的示范性实施例不限于此。

图13a至图13c是表示根据本发明构思的示范性实施例的beol层的浸入深度和金属-介电比的lut。例如，图13a至图13c是用于具有不同α粒子的辐射源300的示范性lut。

根据本发明构思的示范性实施例的半导体测试设备基于图11的距离p1、样品200的钝化层厚度和样品200的beol层厚度来计算beol层的金属-介电比。

例如，参见图6和图13c，在一个示范性实施例中，辐射源300发射的α粒子的初始能量eini为约5.5mev。可以基于辐射源300与样品200之间的距离来计算在辐射源300与样品200之间的空气中的α粒子的能量损失eair。可以基于关于样品200的钝化层厚度的数据来计算在样品200的钝化层中的α粒子的能量损失epas。由于α粒子没有在样品200中引起任何错误，因此可以通过在能量损失eini中减去能量损失eair和epas的总和，计算在样品200的beol层中的α粒子的能量损失ebeol。

此后，可以使用能量损失ebeol和与能量损失ebeol对应的lut，基于样品200的beol层厚度，计算样品200的beol层的金属-介电比。例如，响应于样品200的beol层的厚度和能量损失ebeol分别为约2.8nm和约1mev，样品200的beol层的金属-介电比可以为0.4。然而，本发明构思的示范性实施例不限于此。

虽然已经参考其示范性实施例具体示出和描述了本发明构思，但是本领域普通技术人员应当理解，在不脱离由以下权利要求所限定的本发明构思的精神和范围的情况下，可以对其作出形式和细节上的各种改变。