工業(yè)工程實(shí)務(wù)講座

1、主題：IE的機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn):工業(yè)工程實(shí)務(wù)講座心得報(bào)告以IC晶圓制造業(yè)為例講員:黃昆智先生臺(tái)積電工業(yè)工程處產(chǎn)能企劃部部經(jīng)理組員:8824623882461088246438824656張鴻耀翁英棕林恭任徐興國8724608872465388246068824641李俊杰陳墳孝許秀慧古佳惠日期:2002/12/26一、半導(dǎo)體制造(1)、何謂半導(dǎo)體半導(dǎo)體的主要材料為硅，不同物質(zhì)與硅所合成的化合物可以成為非導(dǎo)體如SiO八SiN、SiON等，或?qū)w如WSix、PolySi等。另在純硅中以選擇性方式摻雜不同物質(zhì)(Donor或Acceptor),使硅能以電/，或以電洞來傳導(dǎo)電信號(hào),利用電荷差異的性質(zhì)，產(chǎn)生不同的

2、物理變化成為兩類半導(dǎo)體一一正型(p-type)及負(fù)型及-type)。PMOS是利用電洞來傳導(dǎo)電性信號(hào)的金氧半導(dǎo)體，是由正型摻雜(p-type)形成的汲極(drain)及源極(source),與在氧化層上的閘極(gate)所構(gòu)成。當(dāng)閘極(gate)施以負(fù)偏壓時(shí)，就會(huì)在氧化層的下方感應(yīng)出薄薄一層的電洞,當(dāng)源極(source)外加一個(gè)偏壓之后，電洞就可經(jīng)由源極(source)與汲極(drain)之間聚集的電動(dòng)通道導(dǎo)通。而NMOS利用電子來傳導(dǎo)電性信號(hào)的金氧半導(dǎo)體，是由負(fù)型摻雜(n-type)形成的汲極與源極，與在氧化層上的閘極所構(gòu)成。當(dāng)閘極施以正偏壓時(shí)，就會(huì)在氧化層的下方感應(yīng)出一層薄薄的電子。當(dāng)汲極

3、(drain)外加一個(gè)偏壓之后，電子就可經(jīng)由聚集的電子信道導(dǎo)通。(見圖一)PMOSNMOS圈一:NMOS及PMOS示意翻而所謂的IC(Integratedcircuit集成電路)是將晶體管(transistor)、二極管、電阻器及電容器等電路組件，架構(gòu)在硅芯片上，形成完整的邏輯電路,以達(dá)成控制、計(jì)算或記憶等功能，為人們處理各種事物。IC被稱為是信息產(chǎn)業(yè)之母，是信息產(chǎn)品最基本、也是最重要的組件。(2)、半導(dǎo)體制程半導(dǎo)體的制程，主要可分為四大模塊：黃光(Phot。)、蝕刻(Etch)、薄膜(ThinFilm)、擴(kuò)散(Diffusion),而每個(gè)模塊又可細(xì)分為好幾百道制程。(見圖二)H）二、晶圄裂造

4、流程海黃光一一利用上光阻、曝光、顯影等步驟形成所需圖案的制程，工作區(qū)域使用黃色光線，乂稱為微影制程。擴(kuò)散離子植入（IonImplantation）后，經(jīng)由高溫步驟（爐管Anneal或是DriveIn）使原子擴(kuò)散，從高濃度往低濃度，目的在于改變半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力。薄膜一一使用PVD物理方法或是CVD化學(xué)方法，沉積在基板表面形成的這一層材料（金屬、高分子、陶瓷等）。成為半導(dǎo)體制程中的介電材料或金屬材料。蝕刻一一使用物理方法（離子撞擊）或是化學(xué)方法（薄膜與氣體或是液體反應(yīng)）,將薄膜或是基材不需要部分去除。需要的部分可以由光罩（Mask）成像在光阻上，保留下來。蝕刻乂可分為干蝕刻與濕蝕刻。IC的制作過程

5、，游戲晶圓清洗開始，經(jīng)過一連串制程步驟，包括光學(xué)顯影、快速高溫制程、化學(xué)氣相沉淀、離子植入、蝕刻、化學(xué)機(jī)械研磨等前段制程，以及封裝、測試等后段制程。由于半導(dǎo)體產(chǎn)品功能的復(fù)雜性愈來愈高，需將更多的組件整合，所以制程需要不斷的進(jìn)步，目前制程技術(shù)由過去的0.5皿、0.35um,進(jìn)步至0.18um、0.13um,按照一步一步的流程，以循環(huán)的方式迭床架屋將電子組件塑造至晶圓上，發(fā)揮電性的效果，而每片晶圓都需經(jīng)過五、六百道加工手續(xù)，若是每片晶圓每天平均加工5至6道制程，其循環(huán)時(shí)間大致需要2至3個(gè)月，因此所短工期、提高良率成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)致勝的關(guān)犍。（3）、生產(chǎn)指針工廠中的任何機(jī)臺(tái)，其美一分美一秒的狀態(tài)對(duì)于工

6、廠都相當(dāng)重要，因此工廠內(nèi)所有指標(biāo)都必須表示的非常清楚。半導(dǎo)體廠常用的生產(chǎn)指針如下： WIP=WorkInProgress TurnRatio=TotalStageMoveWIP Cycletime/Layer=（WaferOutput-WaferInput）Photolayer設(shè)備相關(guān)的指針是需要許多狀態(tài)的組合才能完整的表示： AvailableTime=Up+Bkup4-Lost+Test Non-AvaliableTime=Wait+Down+PM+MON+FAC+PDCK+FA+MF+GHold+OCAP如果要實(shí)時(shí)掌控工廠中的生產(chǎn)狀況，任何時(shí)間都必須要很清楚的了解每一片晶圓的狀況，包含晶

7、圓正在哪一道制程，需作何種加工手續(xù)、晶圓的電性測量狀況，及機(jī)臺(tái)是否上線等。在面對(duì)如此復(fù)雜信息的管理，CIM生產(chǎn)管理系統(tǒng)是不可或缺的。（見圖三）加工過程中，機(jī)臺(tái)、產(chǎn)品與物料的實(shí)時(shí)信息，由網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)匯入CIM。成千上萬的數(shù)據(jù)經(jīng)由計(jì)算機(jī)分析輸出結(jié)果，包括WIPTracking.SPC、設(shè)備管理、工程數(shù)據(jù)分析及各種生產(chǎn)管理指針，以供使用者衡量生產(chǎn)狀態(tài)。所以要掌握這些信息，必定需要計(jì)算機(jī)作為輔助匚具。OUTPUTIUPUT圖三：CIM系統(tǒng)二.IE在IC半導(dǎo)體領(lǐng)域的工作機(jī)會(huì)及必備的專業(yè)能力一般工業(yè)工程系畢業(yè)的學(xué)生，在IC半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)（注1）可擔(dān)任的工作機(jī)會(huì),大致可區(qū)分為三類：LIE工程師2.生管工程師3.品管

8、工程師；此三類工作職務(wù)所須具備的專業(yè)知識(shí)，及產(chǎn)業(yè)界的要求與需求將以下表來說明。（注1）晶圓代工，IC封裝測試項(xiàng)目IE工程師生管工程師品管工程師專業(yè)能力工工專長工作內(nèi)容生產(chǎn)線規(guī)劃生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)料檢驗(yàn)產(chǎn)品成本架構(gòu)分析排定生產(chǎn)排程與進(jìn)出貨可靠度監(jiān)測產(chǎn)品制造效益重大項(xiàng)目評(píng)估分析客戶服務(wù)及產(chǎn)出達(dá)成生產(chǎn)管制工作品質(zhì)系統(tǒng)改進(jìn)法規(guī)制定產(chǎn)能需求計(jì)劃封裝系統(tǒng)規(guī)劃出貨檢驗(yàn)作業(yè)流程改善客戶溝通出貨事宜產(chǎn)品測試新廠規(guī)劃進(jìn)出口作業(yè)新產(chǎn)品作業(yè)導(dǎo)入半成品&成品回庫出貨管制標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)評(píng)量&制定外包生管排程與跟催進(jìn)度.生產(chǎn)線平衡調(diào)整生產(chǎn)企劃執(zhí)行生產(chǎn)線Layout物料庫存分析專案處理生產(chǎn)計(jì)劃安排/跟催產(chǎn)能及成本效益評(píng)估技

9、術(shù)協(xié)調(diào)、交期管控工時(shí)量測標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)分析現(xiàn)場改善標(biāo)準(zhǔn)成本分析績效指針模式建立指標(biāo)計(jì)算、效率改善系統(tǒng)整合、開發(fā)與維護(hù)作業(yè)流程分析計(jì)算機(jī)專長Word、Excel、PowerPointWord、Excel、PowerPointWord、Excel程序設(shè)計(jì)：VB程序設(shè)計(jì)：LotusNotes、PowerPoint數(shù)據(jù)庫：DbaseVisualFoxpro中文打字20/min英文打字20/min數(shù)據(jù)庫：Access更言英文一聽/略懂、說/略懂、讀/略懂、寫/略懂英文一聽/中等、說/中等、讀/中等、寫/中等其它類1.具有社團(tuán)或?qū)W會(huì)領(lǐng)導(dǎo)干部的經(jīng)驗(yàn)5.有項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)2.了解半導(dǎo)體廠制程與相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)6.具M(jìn)TM執(zhí)

10、照者3.能獨(dú)立作業(yè)主動(dòng)積極7.具溝通及協(xié)調(diào)能力者4.具軟件撰寫經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰φ唠m然在收集資料中對(duì)于IC半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，工工系畢業(yè)學(xué)生可有上述三種職業(yè)可選擇，但實(shí)際上就工作內(nèi)容來看，企業(yè)主對(duì)IE工程師&生工程師有部份內(nèi)容是相重迭的，而計(jì)算機(jī)專長方面，程序設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)庫軟件的操作，對(duì)一個(gè)工工系得學(xué)生而言也是必備的專業(yè)能力。三.心得如高學(xué)長所言，IE工程師在我國現(xiàn)階段的IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展，扮演著極重要的角色。蓋因國內(nèi)近幾十年經(jīng)濟(jì)快速成長，已使IC工業(yè)由制造技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)檎c(diǎn)合性技術(shù)的型態(tài)。因此目前的IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展已無法單獨(dú)依賴各個(gè)專門的學(xué)科，必須尋找一有效的經(jīng)營體系，從事業(yè)務(wù)服務(wù)、制造技術(shù)、生產(chǎn)管制、質(zhì)量管理、綜合

11、協(xié)調(diào)與整合，對(duì)有限的資源作合理的分配并獲至最大的整體利益。IE工程師的主要功能，就是促使上述目標(biāo)的達(dá)成。IE工程師在我國現(xiàn)階段的IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向：除了重視傳統(tǒng)工業(yè)工程領(lǐng)域外，并結(jié)合管理及整合技術(shù)，其專注四個(gè)領(lǐng)域發(fā)展：1 .生產(chǎn)系統(tǒng)：專注生產(chǎn)規(guī)劃與管理、生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)整合，以現(xiàn)有的資源及業(yè)務(wù)的客戶情報(bào)，作較準(zhǔn)確的預(yù)測，使產(chǎn)能利用率達(dá)到最高，且交財(cái)期最短。2 .質(zhì)量管理：專注于品注質(zhì)系統(tǒng)，以IE手法作統(tǒng)計(jì)，監(jiān)督與量測，強(qiáng)調(diào)工程與管理結(jié)合，培養(yǎng)品質(zhì)保證之專業(yè)化經(jīng)營人員。3 .系統(tǒng)決策：利用系統(tǒng)分析，作業(yè)研究方法協(xié)助組織對(duì)高度復(fù)雜及風(fēng)險(xiǎn)的系統(tǒng)、軟硬體做研究與評(píng)估，加強(qiáng)數(shù)量方法于生產(chǎn)制造系統(tǒng)之運(yùn)用。4 .模擬技術(shù)：利用系統(tǒng)分析及仿真等科學(xué)方法，專注于系統(tǒng)及產(chǎn)品導(dǎo)入、強(qiáng)調(diào)仿真測試，降低常失敗成本及導(dǎo)入失誤。5 .系統(tǒng)整合技術(shù)：從上游的IC設(shè)計(jì)晶圓代工封裝測試-系統(tǒng)整合-市場通路，一個(gè)產(chǎn)業(yè)的成功，最重要的是專業(yè)分工，而不是整碗捧去，有這樣的共市識(shí)，故整合性技術(shù)，變得非常重要。如高學(xué)長所言，IE工程師在IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向:1 .制程工程師：包括薄膜、蝕刻、微影、進(jìn)鍍、清洗等制程工程，多數(shù)公司要求新進(jìn)入員的學(xué)歷為大學(xué)以上電子、電機(jī)、材料、機(jī)械、物理、工工等相關(guān)系所畢業(yè)。2 .工業(yè)工程工程師：多數(shù)公司要求新進(jìn)人員的學(xué)歷為大學(xué)以上工業(yè)工程相關(guān)系所畢業(yè)，主要工作為生產(chǎn)管理、產(chǎn)能規(guī)劃、成本及效率分析。