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智慧工厂解决方案

 

统计过程控制SPC软件---企业强“芯”剂

一、中国半导体制造业
    仙童半导体公司的罗伯特•诺伊思和德州仪器公司的杰克•基尔比在1959年分别独自发明了集成电路,罗伯特诺伊思吧集成电路的概念扩展到如何在平面硅材料上相互连接不同元器。在一块集成电路上集成许多不同元器件的能力激励工程师们设计更为复杂的电子电路来满足新客户的要求。

    芯片制造是在晶圆上通过光刻,蚀刻,镀膜,平坦化,离子注入等众多的制造工艺在晶圆上制造出大量的CMOS元件,并把它们用金属线连接起来,变成一个具有逻辑功能或存储功能的芯片。制造一个逻辑功能的芯片,需要几百道工艺流程,并且整个过程一般需要2个月的时间。半导体芯片的制造过程是非常复杂的,并且由于半导体芯片工艺的不断进步,先在主流的制造工艺已经达到180纳米,130纳米,90纳米以及领先的65纳米、45纳米制造工艺;晶圆片的直径也从200毫米发展到300毫米,芯片的制造工艺越来越复杂,芯片的制造要求越来越高。导致半导体制造设备成本越来越高,半导体制造厂的建造成本越来越巨额,使得越来越多的欧美公司推出半导体制造领域而专门做设计。半导体行业也分工为:半导体设备供应商、半导体设计公司、半导体制造公司(代工OEM)。当然还有一些公司为了保护半导体芯片的关键技术如,英特尔,有自己的制造工厂生产他先进的芯片,同时向这类的大厂其制造工艺比专业的纯半导体制造厂(代工厂)领先至少一代。

半导体制造公司的质量体现在以下四点:
1. 芯片良率高
2. 芯片良率稳定性高
3. 交货准量
4.交货准时

    一个稳定的工厂它的生产线良率都会在98%以上,高的生产线良率产出同样多的晶圆片,在产品生产时可以投入较少的原料,可以节约成本,并且可以运用节余的生产能力生产其他产品,提高产能的利用率。

    中国的半导体制造产业自2000年来虽然有了长足的发展,但是目前还是处在低水平状态,大对数企业的工艺能力还处于0.5微米以上的工艺,并且中国半导体制造产业的产能扩充速度严重大于半导体世界生产产量的增长速度,在目前世界半导体产业整体产能利用率一直在85%左右,特别是在半导体制造业的第二集团的企业-华联电子、特许半导体、中芯国际,产能利用率都不高的情况下,中国半导体制造业在没有稳定客户来源的情况下,他们的处境是非常让人担忧的,半导体产业是高科技产业,人力成本比起巨额的设备成本来说不算什么的,这并不是中国人力成本低廉可以解决的。在目前处境下,中国半导体制造厂家必须提高半导体生产的技术水平、质量管理水平,生产有竞争力的高质量产品,才能在全球竞争中处于不败之地。

二、SPC软件在K半导体企业应用跟踪
    半导体制造企业的质量,最终都会反映到晶圆的报废上来。通过整理统计S公司从2009年2月到2010年1月一年时间晶圆报废情况,如下图所示:2009年5月、10月、12月三个月的报废数量异常的多。通过追查可以发现5月因为新的设备在安装完成出现异常,造成大量报废;10月是因为一台设备在保养的时候出现问题,未能及时解决,造成产品的大量报废;而12月却是因为一台沈北在转换产品支撑的时候,出现问题,未能及时发现,造成大量的报废。从这三个月的情况看,我们可以发现,这三次的产品异常,都是在对设备作较大动作之后产生,也可以这样说:变动是造成大量报废的原因,所以对任何变动,我们都要谨慎对待。

spc

    通过观察同一型号产品的不同晶圆在同一加工过程中厚度的SPC变化监控制程稳定性。对于在控制范围之外的,我们需要及时检查它是不是有做实验、前层的膜厚是否有变化或者是否是那一台蚀刻设备出现了问题,找出它的原因。如果控制图重点趋势发生改变,也需追溯原因,给予纠正。

SPC控制图

    上图是某产品厚度的监控图,对于连续7点下降,系统指定负责人进行了邮件报警,及时发现问题,及时解决问题。

K半导体企业使用QSmart SPC Monitor质量管理系统,从2010年5月生产良率开始不断上升,截止到2010年9月,SPC异常率从44%降至28%,全体员工在设备管理和SPC系统上做出的努力,使K公司全员产生了一股不断向上不断追求的热枕,K公司攀登了一个又一个的质量高峰。

SPC半导体

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