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Applicazione della metodologia SBL nel collaudo dei dispositivi a semiconduttore

Informazioni tesi

  Autore: Francesco Capone
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2003-04
  Università: Università degli Studi di Milano - Bicocca
  Facoltà: Scienze Statistiche
  Corso: Scienze Statistiche ed Economiche
  Relatore: Paolo Mariani
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 53

L’argomento del progetto riguarda lo studio e l’applicazione della metodologia Statistical Bin Limit che viene applicata ai dati di produzione ottenuti al termine di una fase di collaudo alla quale sono sottoposti i dispositivi a semiconduttore. Durante la fase di test i chip che hanno presentato valori fuori specifica vengono catalogati in base alla causa che ne ha determinato il guasto attraverso una macroclassificazione che prevede 14 categorie denominate Bin.
L’obiettivo dello studio è quello di aumentare le rese di produzione attraverso il calcolo di una soglia critica corrispondente al numero massimo accettabile di chip difettosi per fetta per una determinata tipologia di guasto. Fissare un limite consentirebbe di scartare, nella fase iniziale della produzione, i wafer sui quali si ritiene che anche i chip che hanno superato il test possono avere in futuro problemi di affidabilità ed avere un ciclo di vita inferiore rispetto alla media.
Per raggiungere lo scopo è necessario utilizzare lo Statistical Bin Limit, ovvero una tecnica che analizza gli scarti di produzione attraverso l’applicazione di modelli statistici. Quelli che riescono ad adattarsi il più possibile ai dati reali sono la distribuzione di Poisson, utilizzata frequentemente per lo studio degli scarti di produzione nei control chart, e la distribuzione di Neyman ideale per descrivere campioni di dati che presentano fenomeni di clusterizzazione. Il limite verrà poi stabilito calcolando il valore corrispondente al 99.9 percentile delle due distribuzioni.
Il principale beneficio ottenuto attraverso il calcolo della soglia critica è costituito dal notevole risparmio di fette di silicio da scartare che si ottiene applicando il limite calcolato sulla distribuzione di Neyman. Questo infatti, a differenza di quello calcolato sulla distribuzione di Poisson, trovandosi in coda alla distribuzione dei dati reali riduce la regione di rifiuto del campione di dati.
La metodologia SBL viene elaborata in modo automatico mediante l’utilizzo del programma SAS che calcola i valori dei limiti sulle due diverse distribuzioni per ciascuna tipologia di guasto, fornendo come output una tabella riepilogativa dei valori dei limiti e delle percentuali di fette di silicio che andrebbero scartate applicando una determinata soglia critica.

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APPLICAZIONI DELLA METODOLOGIA SBL NEL COLLAUDO DEI DISPOSITIVI A SEMICONDUTTORE 4 PREMESSA L’uso delle tecniche statistiche per l’analisi dei dati nel mondo industriale è sempre in forte espansione. Di enorme applicazione sono le tecniche di Statistical Process Control, di analisi fattoriale della varianza e delle tecniche di regressione lineare e non. L’argomento di questa tesi riguarda lo studio e l’applicazione della metodologia cosiddetta Statistical Bin Limit a dati che provengono da una particolare fase di collaudo (Electrical Wafer Sort) e di fabbricazione dei dispositivi a semiconduttore. La fase di collaudo viene effettuata su fette di silicio su cui si trovano, non ancora montati negli appositi contenitori, i dispositivi. A parità di programma di collaudo, i dispositivi potranno essere conformi oppure no alle prestazioni richieste: quindi ogni fetta potrà avere un certo numero di dispositivi conformi (GOOD) e difettosi (FAIL): dal rapporto tra GOOD e totali dei collaudati si ottiene la resa per wafer. La perdita di resa è rappresentabile come la somma di diverse tipologie di guasto, a loro volta dovute, anche se non sempre, alla presenza di difetti nel materiale oppure causate da errori nel processo di fabbricazione. L’analisi della distribuzione delle tipologie di guasto (chiamati BIN) può quindi mettere in evidenza se i difetti che li hanno provocati provengono da cause sistematiche oppure casuali. La tecnica SBL permette quindi di individuare quegli insiemi di dati che essendo “fuori distribuzione o outlier” possono indicare particolari criticità. La STM sta investendo su questa tecnica per la rimozione, nella prima fase di fabbricazione, di quei dispositivi che potrebbero essere critici in quanto a qualità e affidabilità. L’uso di una tecnica del genere in ambito industriale deve essere organizzata tenendo conto della struttura della società.

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Parole chiave

dispositivi a semiconduttore
metodologia sbl
statistical bin limit

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