SJ-Z 21580-2020 半導(dǎo)體分立器件統(tǒng)計(jì)過程控制技術(shù)實(shí)施指南

國家國防科技工業(yè)局發(fā)布I Ⅲ 1 11半導(dǎo)體分立器件統(tǒng)計(jì)過程控制技術(shù)實(shí)施指南效應(yīng)晶體管(MOSFET)工藝制造過程實(shí)施PC,他型半導(dǎo)體分立器件可參照使用。勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成柳議的各方研究是使冊(cè)這些文件的最新版本凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本后是性技術(shù)文GJB33體分立器通用規(guī)范4SPC體系與00實(shí)施方案實(shí)施SPC首先應(yīng)按照CQB3014的要求，建立SPC體系，并納入質(zhì)量保f)工序能力水平(Cpk)評(píng)價(jià)；2否1)數(shù)據(jù)采集方式和頻次。2)數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)批次的組成、每批包括的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。6)工序能力指數(shù)評(píng)價(jià)方法。按照第9章和附錄C描述的原則和方法，說明監(jiān)控參數(shù)的規(guī)范要35關(guān)鍵過程節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控參數(shù)的確定原則5.1概述實(shí)施SPC是以監(jiān)控參數(shù)為對(duì)象，評(píng)價(jià)關(guān)鍵過程節(jié)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)。實(shí)施SPC的第一步工作是針對(duì)制造過程特點(diǎn)，確定關(guān)鍵過程節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控參數(shù)。一般應(yīng)至少包含以下a)繪制工藝流程圖；b)確定關(guān)鍵過程節(jié)點(diǎn)；c)確定監(jiān)控參數(shù)；d)確定監(jiān)控參數(shù)的數(shù)據(jù)采集方案。5.2繪制工藝流程圖5.2.1繪制目的繪制工藝流程圖的主要日的是為了分析、確定制造過程中新響產(chǎn)品質(zhì)量可靠性的關(guān)鍵過程節(jié)點(diǎn)。針對(duì)半導(dǎo)體分立器件制造過程中包括的制造工藝和制造工序，繪制包含制造全過程的工藝流程圖，具體細(xì)化程度可根據(jù)其對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響程度的重要性來確定。隨著工藝技術(shù)的進(jìn)步，工藝流程會(huì)隨之發(fā)生變化。應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)線的具體情況繪制實(shí)際采用的工藝5.2.2典型肖特基二極管工流程圖肖特基上肖特基上極管正流程如圖2所示。合9圖2快恢復(fù)二極管和肖特基二極管典型工藝流程5.2.3典型快恢復(fù)二極管工藝流程圖快恢復(fù)二極管工藝流程圖如圖2所示。5.2.4典型電壓調(diào)整二極管工藝流程圖電壓調(diào)整二極管工藝流程圖如圖所示。硼預(yù)擴(kuò)散硼主擴(kuò)散減薄蒸發(fā)燒結(jié)鍵合封帽圖3電壓調(diào)整二極管典型工藝流程4刻積雜5術(shù)能力和費(fèi)效比，應(yīng)結(jié)合GJB33對(duì)制造過程質(zhì)量揮制酌求按照下述原則確定實(shí)際采用的監(jiān)控參數(shù)。a)重要性：通過對(duì)監(jiān)控參數(shù)數(shù)宜破動(dòng)情況的分析該過程節(jié)點(diǎn)的工藝能力水平，判斷是否統(tǒng)計(jì)受控監(jiān)控參數(shù)可采龍結(jié)果參數(shù)(如鍵合引線拉力、方塊電阻等，可采用工藝條件參數(shù)(如可以近用一個(gè)或多個(gè)多個(gè)工發(fā)車為監(jiān)控參數(shù)。b)可測(cè)性對(duì)該監(jiān)控參數(shù)能進(jìn)行定量測(cè)半導(dǎo)體分反器件工藝流(見圖3和圖4)較長，其中不少過節(jié)點(diǎn)在同一個(gè)產(chǎn)的制造過程中重復(fù)器件生產(chǎn)紅中包含的基本節(jié)點(diǎn)如表1所示。實(shí)施SPC應(yīng)針對(duì)制進(jìn)過程實(shí)際情況，操身原則，進(jìn)一步表1半導(dǎo)體分立器件制造過程基本節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控參數(shù)厚度摻雜厚度(方塊電阻計(jì)算)二氧化硅淀積、厚度晶圓厚度封帽封帽6的高低，并采用控制圖判斷過程節(jié)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)，因此按GJB3014的規(guī)定，參照附錄A,制定合過計(jì)量校準(zhǔn)保證測(cè)量結(jié)果的正確性以外，還應(yīng)進(jìn)行精密度評(píng)價(jià)(評(píng)價(jià)方法參見附錄B),并且要求儀器標(biāo)準(zhǔn)偏差與測(cè)量數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差之比不得大于30%,最好不大于10%。7c)按照選定的控制圖，參照附錄D的方法，采用測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算控制限。d)繪制控制圖。在控制圖上畫出控制限，同時(shí)將每批數(shù)據(jù)的特征值標(biāo)示在控制圖上，完成控制圖e)根據(jù)9.4,判斷工藝過程是否采用統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)。如果出現(xiàn)失控情況，應(yīng)該分析問題，查找原因，并采取針對(duì)性的措施，使得關(guān)鍵過程節(jié)點(diǎn)恢復(fù)統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)。9.3控制圖的選用對(duì)于實(shí)施SPC的每個(gè)關(guān)鍵過程節(jié)點(diǎn)，參照附錄D的說明，選用合適的控制圖，對(duì)關(guān)鍵過程節(jié)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)進(jìn)行正確的評(píng)價(jià)。如果控制圖選用不對(duì)，可能對(duì)關(guān)鍵過程節(jié)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)作出錯(cuò)誤的結(jié)論。9.4受控/失控判斷規(guī)則GB/T4091給出下述8條基本判斷規(guī)則，哥以糧據(jù)生產(chǎn)線的實(shí)所情況特點(diǎn)選用。為了便于理解判斷規(guī)則將控制圖控制上限范圍分為5個(gè)區(qū)間，圖6所示。由于上控制下限分別對(duì)應(yīng)中心線CL+3o以及中e-26,因此每個(gè)區(qū)間對(duì)應(yīng)一個(gè)6?？胤秶膮^(qū)域分注出現(xiàn)超出控制限數(shù)據(jù)點(diǎn)，說時(shí)生了的波動(dòng)，該過出控狀態(tài)，因此這是應(yīng)排使用的一條基控說明：對(duì)于制中設(shè)備零部件材料存在磨損耗減的工序，例如沖床上例模真健工序鍵合臺(tái)采用的劈d)規(guī)則4:連續(xù)14點(diǎn)中相鄰點(diǎn)交替上下：e)規(guī)則5:連續(xù)3點(diǎn)中有兩點(diǎn)落在中心線同一側(cè)的B區(qū)以外f)規(guī)則6:連續(xù)5點(diǎn)中有4點(diǎn)落在中心緣同一側(cè)的C區(qū)以外g)規(guī)則7:連續(xù)15點(diǎn)落在中心線兩側(cè)的C區(qū)內(nèi)h)規(guī)則8:連續(xù)8點(diǎn)落在中心線兩側(cè)且無一點(diǎn)在C區(qū)內(nèi)。b)~h)中，數(shù)據(jù)點(diǎn)均未超出控制限，但是只要出現(xiàn)相應(yīng)規(guī)則中列出的小概率事件，也應(yīng)判斷工藝失控。10典型過程節(jié)點(diǎn)SPC技術(shù)的實(shí)施半導(dǎo)體分立器件制造過程中，多次采用氧化技術(shù)生長氧化層，特別是MOSFET中柵氧化層是決定電路特性以及質(zhì)量可靠性的最主要的因素之一，因此氧化工序應(yīng)該作為實(shí)施SPC的關(guān)鍵過程節(jié)點(diǎn)。該工序從以下三個(gè)方面進(jìn)行控制。8b)數(shù)據(jù)采集方案：通常從同時(shí)氧化的一批晶圓中選取一片晶圓，在該晶圓的幾個(gè)(一般取5個(gè)或用于批加工制造過程的嵌套均值-標(biāo)準(zhǔn)偏差控制圖(控制圖)。如果一臺(tái)氧化爐采用幾套程序10.2.1概述b)數(shù)據(jù)采集方案：勻膠后通常從晶圓上的幾個(gè)(一般取5個(gè)或者9個(gè))位置測(cè)量b)數(shù)據(jù)采集方案：曝光顯影后通常從晶圓上的幾個(gè)(一般取5個(gè)或者9個(gè))位置b)數(shù)據(jù)采集方案：刻蝕后通常從晶圓上的幾個(gè)(一般取5個(gè)或者9個(gè))位置測(cè)量910.4摻雜(離子注入退火)b)數(shù)據(jù)采集方案：每批離子注入退火后，通常抽取一片晶圓，在該晶圓的的幾個(gè)(一般取5個(gè)或者9個(gè))位置測(cè)量方塊電阻作為實(shí)施SPC的一組數(shù)據(jù)。對(duì)于方塊電阻監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，由于同千組方塊電數(shù)據(jù)是同時(shí)生成的，因此數(shù)附錄D中適用于批加工制造過程的嵌套均值-標(biāo)準(zhǔn)偏差制圖。10.5摻雜(擴(kuò)散)該工序從以下三個(gè)方面行控制。a)關(guān)健數(shù)：采腳方塊電阻作為表征擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵藝參數(shù)。b)數(shù)據(jù)方案：每片晶圓，在該。圓的的幾個(gè)(一般區(qū)5個(gè)或者9個(gè))位c)控制圖選用：由于上述數(shù)據(jù)采集特點(diǎn)對(duì)于散節(jié)點(diǎn)，采用下述三種控制圖。對(duì)于方塊電阻監(jiān)河數(shù)據(jù)，由于同一方塊電阻薄是同生成的因此數(shù)據(jù)具有嵌套性考附錄D中適該工序從以下三個(gè)方面進(jìn)行控制。10.7金屬化(蒸發(fā))b)數(shù)據(jù)采集方案：每批蒸發(fā)后，通常抽取一片晶圓，在該晶圓的的幾個(gè)(一般取5個(gè)或者9個(gè))位b)數(shù)據(jù)采集方案：通常從一批晶圓中選取一片晶圓，在該晶圓的一個(gè)位置或者幾個(gè)(一般取5個(gè)b)數(shù)據(jù)采集方案：通常定時(shí)(例如首件、半天或者一個(gè)班次)抽取幾個(gè)樣本，1)如果芯片燒結(jié)工藝完全為逐件加工工藝，滿足獨(dú)立且相同正態(tài)分布(IIND)條件，應(yīng)選2)如果芯片燒結(jié)工藝為批處理加工工藝，剪切力數(shù)據(jù)具有嵌套特點(diǎn)，參照附錄D,選用嵌套3)如果芯片燒結(jié)工藝中不同步驟分別具有逐件加工和批處理加工的特點(diǎn)，參照附錄D的方法c)控制圖選用：由于內(nèi)引線是一根一根鍵合的，為逐件加工工藝，滿足IIND條件，應(yīng)該選用常10.11封帽該工序從以下兩個(gè)方面進(jìn)行控制。a)數(shù)據(jù)采集方案：統(tǒng)計(jì)每個(gè)批次的封帽器件藪以及其中冷格品數(shù)，作為實(shí)施SPC的一組數(shù)據(jù)。合格品率較低C例如p不超過0.01,就需要采用分位數(shù)計(jì)件值控制該工序從以下少方面進(jìn)行控制a)數(shù)據(jù)采集方案每時(shí)帽批次中抽取選個(gè)樣本測(cè)量漏氣作為實(shí)施SPC十組數(shù)據(jù)。b)控制圖選用，由于帽是一個(gè)一個(gè)進(jìn)行的，為逐件加工藝，滿足Nn途采用常規(guī)均值標(biāo)準(zhǔn)偏塑控制圖或者均值極差控制圖。如果一臺(tái)封帽機(jī)不同批次中封科不同尺寸的外(資料性附錄)數(shù)據(jù)采集示例a)對(duì)逐件加工的過程節(jié)點(diǎn)，一組數(shù)據(jù)(包括組編號(hào))記錄在同一行。例如，表A.1為鍵合工序某X12346789表A.2涉及兩種直徑內(nèi)引線的25組鍵合強(qiáng)度數(shù)據(jù)內(nèi)引線直徑XX123456789791括組編號(hào))記錄在同一行。為連續(xù)25組(每組包括3個(gè)子組)的數(shù)據(jù)采集記錄表實(shí)例。晶圓編號(hào)(子組)Q/口112321233123412351236123712381239123123123123123表A.3(續(xù))晶圓編號(hào)(子組)S/口X1231231232123123123123組編號(hào)(1)封裝器件數(shù)(n)不合格品數(shù)(D)i8i699698687585869(資料性附錄)B.1范圍證測(cè)量結(jié)果的正確性，還應(yīng)進(jìn)行精密度評(píng)本附錄針對(duì)實(shí)施SPC的需要，說明量校器精密度(包括重和再現(xiàn)性”)的評(píng)價(jià)方法以及需B.2.1測(cè)量?jī)x器精密度的定是裝測(cè)量系統(tǒng)的精警度描述同操作人員采用同一臺(tái)儀器多次重則量同一個(gè)對(duì)原?則量結(jié)果分散性的大小，反映測(cè)是過程的隨吳差。影響測(cè)量票統(tǒng)精密度的因素要是重復(fù)性和再孤性所得的測(cè)量值不會(huì)完全相同，一般服從正態(tài)分布。定量測(cè)量系統(tǒng)重象性酶方去是計(jì)算同一個(gè)操所人員采用同一合測(cè)量?jī)x器重復(fù)次第同一個(gè)對(duì)蒙得到的多個(gè)測(cè)量題據(jù)之間的標(biāo)準(zhǔn)偏條件)相同的測(cè)量?jī)x器對(duì)同一產(chǎn)品的同一特性分別進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，所得測(cè)量結(jié)果之間的差樣對(duì)象所，據(jù)平均值之間的標(biāo)準(zhǔn)偏差，記為0g性。d)工藝參數(shù)分散性的定量表征和實(shí)際制造過程中，用工藝參數(shù)分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差o工z描述之比為(R&R)%,即公式(B.3)和公式(B.4)?！?23456789之比又稱為儀器能力與容限之比，記為(G/TOL),見公式(B.6)。同時(shí)也采用10%~30%參考判據(jù)判斷該儀器是否具有足夠的測(cè)量能力。b)(oa/og)與(G/TOL)比值的適用范圍密度σ2有關(guān)，同時(shí)也取決于工藝工的精度因此(ow/or)比值實(shí)際上表征的是，對(duì)不同精度的加工設(shè)備，進(jìn)行上水平評(píng)價(jià)時(shí)，僅器精資度滿足數(shù)證(o6e比值滿足10%~30%判據(jù)要求，就必然要求oa更水。這就是說，加工精度越高的該采用(σ5)能評(píng)價(jià)出儀器精家度是否滿足數(shù)據(jù)采集的要求。而比值(G/Tol)大小只能說明該儀器能否于合格與否的檢驗(yàn)不能說明儀器精密度是否滿足實(shí)sPc的數(shù)據(jù)采集需要B.2.3測(cè)量?jī)x器精密度的評(píng)價(jià)流程對(duì)一臺(tái)測(cè)號(hào)儀器進(jìn)行精器度評(píng)價(jià)的流程如圖B.1所包括水步驟。B.3測(cè)量?jī)x器精密度評(píng)價(jià)步驟B.3.1步驟1:數(shù)據(jù)采集c)每位操作者對(duì)每個(gè)樣本重復(fù)測(cè)量的次數(shù)m。針對(duì)實(shí)施SPC的需要，目前儀器評(píng)價(jià)采用的數(shù)據(jù)采集基本方案是：抽取20個(gè)樣品(n=20),選取三名操作者(k=3),每人均分別對(duì)每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)量?jī)纱?m=2),記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，然后根據(jù)測(cè)得的60據(jù)儀器評(píng)價(jià)中采用的樣品來計(jì)算工藝數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差(參見3.6節(jié)步驟6),選用的20個(gè)樣品應(yīng)B.3.2步驟2:統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)的評(píng)價(jià)m…B.3.7步驟7:計(jì)算(R&R)%XXX123456789樣品XXX1234056078090400b)步聚2統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)的分析：“圖B.2、圖BK、圖B.4分別是對(duì)表B.3所示數(shù)據(jù)實(shí)例中操作者A、操作的儀均處于統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)，因此可以采用這些測(cè)量數(shù)據(jù)評(píng)儀器的精密度。嵌套-均值控制圖UCL:0.3978CL:0.3576LC嵌套-極差控制圖 極0.004差0.0030SJ/Z嵌套-均值控制圖均0.36值嵌套-極差控制圖89101112131415161718190.0050.0040.0020.001嵌套-均值控制圖均0.36值—UCL嵌套-極差控制圖0.005極差d)步驟4:再現(xiàn)性評(píng)價(jià)：首先計(jì)算三名操作人員對(duì)20個(gè)樣品測(cè)量結(jié)果平均值得：R=R=(x)=(0.357575-0.35695)=0.000625所以得：=(R)/d?(3,D=0.00f)步驟6:計(jì)算總的標(biāo)準(zhǔn)偏差本例蟲采用B.3.6.1介紹的移動(dòng)極差方由評(píng)儀器使用商數(shù)據(jù)計(jì)算。相據(jù)數(shù).3計(jì)算的20個(gè)樣由移動(dòng)極拳平均值計(jì)算工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差UCL:0.3970CL:0.3573UCL:0.3970CL:0.3573LCL:0.31UCL:0.0705CL:0.0216LUCL:0.0705CL:0.0216L移0.06動(dòng)極差(R&R)%小于10%,因此該測(cè)量顯微鏡精密度很好，滿足要求。0m23456789123456789(資料性附錄)工序能力指數(shù)(Opk)計(jì)算方法為了保證半導(dǎo)體分立器件生產(chǎn)具有較高的成品率，合格產(chǎn)品具有較高的質(zhì)量可靠性，要求半導(dǎo)體分立器件制造過程每道關(guān)鍵過程節(jié)點(diǎn)均具有較高的能力水平，為此應(yīng)該采用工序能力指數(shù)(Cpk)對(duì)關(guān)鍵過程節(jié)點(diǎn)的能力水平高低進(jìn)行定量表征。本附錄給出制造過程中不同類型過程點(diǎn)的dpk計(jì)算法以及需要注意的問題。C.2.1Qpk常規(guī)計(jì)算方法適用條件采用C.2給出的Ck常規(guī)計(jì)算方法要求工藝參數(shù)滿足下面三個(gè)條件。b)測(cè)最的個(gè)藝多數(shù)數(shù)服從正態(tài)分布。如工藝參數(shù)數(shù)據(jù)(服從正態(tài)分們則來用C.3給出的計(jì)算方法藝參數(shù)表征其狀態(tài)工序節(jié)點(diǎn)，則采用C.4給出的計(jì)算。C.2.2工序能力指數(shù)常規(guī)計(jì)算方法實(shí)際生產(chǎn)對(duì)工藝加工的求根據(jù)求。a)雙側(cè)規(guī)范要求雙側(cè)規(guī)范指工藝加工結(jié)果的參數(shù)值應(yīng)在規(guī)定的范圍少。如氧化層生長工序要求生長的氧層厚度既不能太厚，也不能太薄。描述加工結(jié)果合格危通的界限分別稱為上規(guī)范上規(guī)范與下規(guī)范之差稱為規(guī)范范圍，記為T,即T=(To-T)b)兩種單側(cè)規(guī)范要求：?jiǎn)蝹?cè)規(guī)范指對(duì)工藝加工結(jié)果的參數(shù)值只有單側(cè)要求。例如，內(nèi)引線鍵合工定，要求內(nèi)引線的拉力強(qiáng)度于等于一定的值，這是只有下規(guī)范T;要求的例如，氣密性封裝工序，如果采用漏氣率作為關(guān)鍵工藝參數(shù)，則要求漏氣率小于等于一定的值，這是只有上規(guī)范Tu要求的情況。Cpk定量表征工藝滿足加工規(guī)范要求的程度。針對(duì)不同類型規(guī)范要求，相應(yīng)Cpk計(jì)算公式也不C.2.2.2工序能力指數(shù)常規(guī)計(jì)算方法工序能力指數(shù)常規(guī)計(jì)算方法如下：a)雙側(cè)規(guī)范情況工序能力指數(shù)計(jì)算公式：對(duì)存在雙側(cè)規(guī)范要求的工序，采用公式(C.1)和公式(C.2)計(jì)算實(shí)際的工序能力指數(shù)?？梢宰C明，公式(C.1)和公式(C.2)在數(shù)學(xué)上是等效的?！瑿pL=(μ-Tz)/3o...23456789的影響已得到充分表現(xiàn)，或者說采集的數(shù)據(jù)能夠充分反映隨機(jī)擾動(dòng)的總體影響。而“短期明某些隨機(jī)擾動(dòng)的影響尚不充分。例如氧化工序，同一爐氧化的一批晶圓，氧化層厚度服從正態(tài)分布，其標(biāo)準(zhǔn)偏差只反映“批內(nèi)”隨機(jī)擾動(dòng)的影響，對(duì)應(yīng)“短期”情況，因?yàn)樵谕粻t氧化得到的氧化層厚度數(shù)據(jù)中不可能反映出不同批次之間還存在的“批間”隨機(jī)因素影響。如果將多批次氧化的所有晶圓氧化層厚度綜合在一起，所服從的正態(tài)分布標(biāo)準(zhǔn)偏差就同時(shí)反映批內(nèi)”和“挑間”隨機(jī)因素影響，這就對(duì)應(yīng)“長響程度的要求來用合適的方法計(jì)算相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)偏差。b)長期工序能力指數(shù)的計(jì)算按照前面分析，在實(shí)際生產(chǎn)中，將多組效據(jù)匯集在一起，聚用公式(C.10)計(jì)算母體標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計(jì)值，則由該估值計(jì)算的工序能大指數(shù)就是“長期上序能力指數(shù)。n每組數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)。c)短期工序能力指數(shù)的計(jì)算為了計(jì)算短期工序能力指數(shù)”,應(yīng)該采用同一組數(shù)據(jù)。考慮到實(shí)際采集章藝參數(shù)數(shù)據(jù)時(shí)，同一組數(shù)據(jù)量通常較只有幾個(gè)，但是往往存在有多組數(shù)據(jù)，因此可以來用C.8)式所示分組方差法計(jì)算工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差。首先對(duì)每組n個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，得到與k組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差值s(i=1,2,.,k)。然后計(jì)算這k個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差值的均值，再采用公式(C.8)計(jì)算s作為工藝參數(shù)母體正態(tài)分布標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計(jì)值s,則由該儲(chǔ)計(jì)值計(jì)算的工序能力指數(shù)就是“短期工序能力指數(shù)”C?(n)與每組數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)n有關(guān)的常數(shù)，如表C.1所示。計(jì)算“短期工序能力指數(shù)”時(shí)，也可以采用公式(C.9)所示的分組極差法。但是，由于計(jì)算每組數(shù)據(jù)的極差時(shí)只涉及該組數(shù)據(jù)中最大值和最小值兩個(gè)數(shù)據(jù)，而計(jì)算每組數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差時(shí)要采用每組所有數(shù)據(jù)，顯然采用分組方差法的效果更好。C.2.2.4工序能力指數(shù)計(jì)算實(shí)例對(duì)表A.1所示鍵合工序連續(xù)25批采集的200個(gè)數(shù)據(jù)，該鍵合強(qiáng)度參數(shù)只有下規(guī)范，要求T=4。采用直方圖繪制的數(shù)據(jù)分布直方圖如圖C.1所示，為較對(duì)稱的山峰狀分布，呈現(xiàn)正態(tài)分布，因此可以采用常規(guī)方法計(jì)算工序能力指數(shù)。EQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up5(00),66)EQ\*jc3\*hps12\o\al(\s\up3(共25組),標(biāo)準(zhǔn)偏)EQ\*jc3\*hps12\o\al(\s\up3(8),5)EQ\*jc3\*hps12\o\al(\s\up3(個(gè)),8)對(duì)這200個(gè)數(shù)據(jù)，采用公式(C.6)和公式(C.對(duì)這200個(gè)數(shù)據(jù)，采用(C.8)c)說明C.3.2計(jì)算實(shí)例分立器件制造過程中的芯片裝接工序，通常采用剪切力作為表征工藝結(jié)果的參數(shù)。某芯片裝接工序裝接了一批面積為1.Imm2的芯片，工藝監(jiān)測(cè)抽樣測(cè)試了25批共150個(gè)樣品。這150個(gè)剪切力測(cè)試數(shù)據(jù)如表C.2所示。每個(gè)樣品的芯片推開后，裝接材料殘余物區(qū)域與裝接區(qū)面積比均接近100%。按照GJB548規(guī)定，判斷該芯片裝接剪切力是否合格的規(guī)范下限為T?=0.64kg。表C.2剪切力測(cè)試數(shù)據(jù)單位為千克12354565A7384944353.5判斷一組數(shù)據(jù)是否為某種分布的簡(jiǎn)單方法有概率紙和直方圖兩種。如果采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的分布擬合方法則可以進(jìn)一步確認(rèn)一組數(shù)據(jù)所服從的分布。對(duì)表C.2所示150個(gè)剪切力測(cè)量數(shù)據(jù)，采用對(duì)數(shù)正態(tài)分布概率紙描述的結(jié)果分別如圖C.2a所示，這些數(shù)據(jù)點(diǎn)基本為直線分布。在概率紙下方顯示有相關(guān)系數(shù)值為0.9936,非常接近1,說明數(shù)據(jù)點(diǎn)確實(shí)可共25組每組6個(gè)數(shù)據(jù)殘差平方：0.0961多數(shù)，=129X123456789圖C.3轉(zhuǎn)換后勇切力數(shù)據(jù)的直方圖b)對(duì)規(guī)范值進(jìn)往同樣的變換。本例中T?=0.64kg,取自然對(duì)數(shù)為-0.4463力為2.15kg,最大為6.6g,密的值為379kg,通遠(yuǎn)高千規(guī)范064kg(資料性附錄)D.1范圍D.2.1“3σ控制限”出(μ±3σ)范圍的概率僅為0.0027,為小概率，通常情況下不會(huì)發(fā)生。因此GB/T4091規(guī)定采用下式確定控制圖的中心線(CL)、控制上限(UCL)和控制下限(LCL)。采用這種方法計(jì)算的控制限又稱對(duì)正態(tài)分布，取值小于控制下限(μ-3σ)的概率為0.00135,因此控制下限就是工藝參數(shù)特征值準(zhǔn)偏差控制圖(x-s控制圖)和均值-極差控制圖(x-R控制圖)。D.3.1.2常規(guī)x-s控制圖的控制限計(jì)算量為n的子樣(x?,..,xn),連續(xù)采集K組數(shù)據(jù)，分別計(jì)算得到這K組數(shù)據(jù)的均值和標(biāo)準(zhǔn)偏 s控制圖的中心線和控制限如公式(D.3)所示：x)k組子樣均值的平均值為k組子樣標(biāo)準(zhǔn)偏差的平均值。系數(shù)As、Bu和B只與每組子樣數(shù)n有關(guān)，如表D.1所示。7s208304050067890.2352...k),則：-R控制圖的中心線和控制限如公式(D.5)所示：D.3.1.4常規(guī)單值-移動(dòng)極差控制圖(x-R,控制圖)…D.3.1.5.1常規(guī)x-s控制圖應(yīng)用實(shí)例某鍵合設(shè)備鍵合拉力強(qiáng)度數(shù)據(jù)如表D.2所示。其中第2列到第9列為25批(每組8個(gè)數(shù)據(jù))鍵合拉力強(qiáng)度測(cè)量數(shù)據(jù)b)確定控制圖由于該鍵合設(shè)備固定鍵合同一種直徑內(nèi)引線的鍵合工序，關(guān)鍵工藝參數(shù)只有一個(gè)，為鍵合拉力強(qiáng)度。鍵合絲是一根一根鍵合的，因此每根鍵合絲的拉力強(qiáng)度值是相互獨(dú)立的，而且所有鍵合絲的拉力強(qiáng)度服從同一個(gè)正態(tài)分布，滿足IIND條件。因此對(duì)該鍵合工序就可以采用常規(guī)計(jì)量值控制圖分析其統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)。根據(jù)常規(guī)均值-標(biāo)準(zhǔn)偏差控制圖的控制限計(jì)算要求，分別計(jì)算了每組數(shù)據(jù)的均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果如表D.2第9列和第10列所示。的極差結(jié)果。按照控制限計(jì)算公式的需要，裝市最后一行給出了批數(shù)搪均值的乎均值(x)、25個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差的平均值5和25個(gè)極差的亞均值R。表D.225批鍵合拉力強(qiáng)度數(shù)據(jù)原賠數(shù)據(jù)X批數(shù)據(jù))xRX10283495167789449As(8)=1.099;Bu(8)=1.815;BL(8)=代入式(D.2)和(D.3)得：均標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)偏差1.0891011121314151617181920212A?(8)=0.373;D?(8)=1.864;D?(8)=代入式(D.4)和(D.5)得：繪制的x-R控制圖如圖D.2所示。結(jié)果表該合工序處于統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)。3UCL:12.45CL:10.66LCL:8.控制圖圖D.2鍵合拉力強(qiáng)度的均值一極差控制圖D.3.2適用于非正態(tài)分布數(shù)據(jù)的控制圖D.3.2.1非正態(tài)分布數(shù)據(jù)的控制圖分析方法分立器件制造過程中，部分過程節(jié)原的工藝參數(shù)數(shù)據(jù)不服從定態(tài)分布的情況，就不滿足常規(guī)控制圖適用條件中的“正態(tài)分布”要求，因此不能直接來用常規(guī)控制圖。如果通過數(shù)據(jù)變換方法，將非正態(tài)分布數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為正態(tài)分布，就可以對(duì)轉(zhuǎn)換后得到的正態(tài)分布數(shù)據(jù)，選用D.3.1給出的常規(guī)計(jì)量值控制圖進(jìn)行分析。分立器件中非正態(tài)分布情況通常為對(duì)數(shù)正態(tài)分布，根據(jù)對(duì)數(shù)正態(tài)分布函數(shù)的定義，直接對(duì)每個(gè)原始數(shù)據(jù)取對(duì)數(shù)，就可以將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為正態(tài)分布。如果非正態(tài)分布不是對(duì)數(shù)正態(tài)分布，就需要采用Box變換等方法將其轉(zhuǎn)換為正態(tài)分布。D.3.2.2非正態(tài)分布數(shù)據(jù)的控制圖應(yīng)用實(shí)例對(duì)表C.2所示服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布的芯片裝接工序25批共150個(gè)剪切力數(shù)據(jù)，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)取對(duì)數(shù)，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布，如表C.3所示。采用均值-標(biāo)準(zhǔn)偏差控制圖分析表C.3所示數(shù)據(jù)，繪制的控制圖如圖D.3所示。結(jié)果表明，該芯片裝接工序處于統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)。UCL:0.4467CL:0.2268LCL:0.00681234567891011121314151617態(tài)分布”,如公式(D.8)所示。實(shí)際計(jì)算中，可以采用下式計(jì)算屬于同一個(gè)品種的n個(gè)數(shù)據(jù)的平均值作為μ的估計(jì)值，如公式(D.9)用下式計(jì)算屬于同一個(gè)品種的n個(gè)數(shù)據(jù)之間的標(biāo)準(zhǔn)偏差s作為o的估計(jì)值，如公式(D.10):表D.3為某鍵合設(shè)備連續(xù)采集的25組鍵合拉力強(qiáng)度數(shù)據(jù)，涉及兩種不同直徑的內(nèi)引線，顯然這些鍵合拉力強(qiáng)度數(shù)據(jù)分別服從兩種不同的正態(tài)分作按AD8)將相應(yīng)數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布后的數(shù)據(jù)如表D.4所示。內(nèi)引線直徑12334525.86789內(nèi)引線直徑1234567895圖D.4兩種直徑內(nèi)引線拉力強(qiáng)度數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布處理結(jié)果D.3.4適用于“批處理加工情況的嵌套控制圖D.3.4.1工藝參數(shù)數(shù)據(jù)的嵌套性同一爐氧化多片晶圓。工藝監(jiān)測(cè)時(shí)，通常以氧化層厚度作為參數(shù)，在同時(shí)氧化的一批晶圓中，抽取一片晶圓，在其中心、上、下、左、右五個(gè)位置測(cè)量氧化層厚度數(shù)據(jù)作為SPC評(píng)價(jià)的一組數(shù)據(jù)。顯然“批處理加工”情況下采集的一組數(shù)據(jù)都具有“同時(shí)加工完成”的特點(diǎn)。分立器件制芯片造過程中相當(dāng)多過程節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的工藝參數(shù)，如光刻中涂膠節(jié)點(diǎn)的膠膜厚度、離子注入工序的方塊電阻、金屬化層淀積工序的金屬層厚度等，通常都是在一片晶圓的幾個(gè)位置監(jiān)測(cè)幾個(gè)數(shù)據(jù)作為進(jìn)行SPC評(píng)價(jià)的一組數(shù)據(jù)，都具有這種特點(diǎn)。內(nèi)波動(dòng)”導(dǎo)致同一批處理加工生成的數(shù)據(jù)服從一個(gè)正態(tài)分布，而在“批間波動(dòng)”的作用下導(dǎo)致不同批次加工生成的數(shù)據(jù)的均值又服從另一個(gè)正態(tài)分布，在數(shù)學(xué)上將這種分布稱為“嵌套”正態(tài)分布?；蛘哒f批處理加工生產(chǎn)生成的數(shù)據(jù)具有“嵌套性”。顯然這類數(shù)據(jù)不滿足IIND中第一個(gè)I,即不滿足“數(shù)據(jù)完全相的條件。Q/口Q/口123456789為k組數(shù)據(jù)均值之間的標(biāo)準(zhǔn)偏差uUCL:211.6CL:207.5LCL值7標(biāo)準(zhǔn)偏差n2345678內(nèi)42829若統(tǒng)計(jì)量MsMs值大于臨界值a,表明實(shí)際數(shù)據(jù)具有嵌套性，不滿足IIND條件，應(yīng)采用庭套控制圖。EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up9(M),MS)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up9(n),粗)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up9(/N),m/M)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up9(實(shí)),明)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up9(際),實(shí))EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up9(數(shù)據(jù)具),際數(shù)據(jù)具)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up9(有),有)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up9(參),著)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up9(性),的)a)按照公式12)計(jì)算得到MSm=3.6d)嵌套性判斷：由于統(tǒng)計(jì)量值(MS。/MS內(nèi))=1.36<-1.472,即統(tǒng)計(jì)量小于a=0.1對(duì)應(yīng)的表D.7不合格品數(shù)數(shù)據(jù)(每組樣本數(shù)n=100)組編號(hào)i13243044526372839250692np=65/25=2.6,p=2.6/100=0圖D.8不合格品數(shù)控制圖(例)i大小n12803604956789698680070585869a)分別計(jì)算每組的不合格品率p=D/n,結(jié)果如表D.8第4列所示。b)采用公式(D.14)計(jì)算得25批不合格品率的平均值p=0.0955。c)采用公式(D.16)計(jì)算p控制圖的中心線和上控制下限。將p=0.096代入公式(D.16)中的中心線計(jì)算公式得CL=p,是一條水平線。同樣可計(jì)算得到與各批數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的摻制分別如表D.8第5列和第6列所示。如果控制下限為負(fù)值，應(yīng)取為0,因此有些批次控制下限為呈現(xiàn)凹凸起伏形狀給受控狀態(tài)分析帶來不方呈現(xiàn)凹凸起伏形狀給受控狀態(tài)分析帶來不方2c圖D.9不合格品率控制圖實(shí)例σ式中…i大小品數(shù)128364956789698687585869在中心線為0,上控制下限分別為+3和-3的控制圖中標(biāo)示出每批對(duì)應(yīng)的pr值后，得到的pr控制圖如圖D.10所示。由圖可見，第11批數(shù)據(jù)點(diǎn)剛剛超出控制上限，表現(xiàn)為失控，與圖D.9的分析結(jié)果一致。通用不合格品率控制圖3300圖0.10D通用不臺(tái)格品率控制圖D.4.5分位數(shù)計(jì)件值控制圖D.4.5.1分位數(shù)控制圖的控制限確定方法分位數(shù)控制圖就是按照D.2.2所述的方法，采用0.00135分位數(shù)確定控制下限采用0.5分位數(shù)確定中D.4.5.2采用分位數(shù)確定控制限的不合格品數(shù)控制圖對(duì)不合格品數(shù)，分位數(shù)撞圍圖的中心線和上報(bào)制下限計(jì)算公式(D22)對(duì)不合格品分位數(shù)控制圖的種心線和上控制下限計(jì)算公式(D23)如下所示：D.4.5.4分位數(shù)控制圖應(yīng)用實(shí)例不合格品數(shù)分位數(shù)控制圖如圖D.11所示，沒有超出控制限的數(shù)據(jù)點(diǎn)，該封裝工序處于統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)。注意：采用分位數(shù)控制限計(jì)算公式(D.22)式得到的控制上限為UCL分位數(shù)=5.1。為了便于比較，圖中還給出了采用常規(guī)np圖的3g控制限計(jì)算公式(D.15)得到的控制上限值UCL?o=3.8,結(jié)果第6組數(shù)據(jù)超出了控制上限UCL?o,給出了失控的誤判結(jié)果。1021304152647281900202010012101101不合格品數(shù)控制圖圖D.11常規(guī)不合格品數(shù)控制圖和分位數(shù)控制圖分析結(jié)果的對(duì)比D.5控制圖的選用D.5.1計(jì)量值控制圖與計(jì)件值控制圖的選用實(shí)際應(yīng)用中，如果一個(gè)過程節(jié)點(diǎn)既可以采用計(jì)量值控制圖也可以使用論件值控制圖，兩種控制圖的使用效果通常存在差別綜合考慮下面幾個(gè)因素，確定應(yīng)該采用哪類控制圖a)在監(jiān)測(cè)異常因素導(dǎo)致輸出結(jié)果異常波動(dòng)方面計(jì)量值控制圖更加敏感。要均值或/和標(biāo)準(zhǔn)偏差數(shù)值變化拿致控制圖