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（聯(lián)合微電子中心有限責(zé)任公司，重慶 401332）

1 半導(dǎo)體良率管理面臨的挑戰(zhàn)

隨著電子信息技術(shù)快速發(fā)展，半導(dǎo)體行業(yè)經(jīng)歷持續(xù)高速增長(zhǎng)。截至2022年，全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到5 740億美元。為滿足消費(fèi)電子、通信、汽車電子等下游需求，半導(dǎo)體制造商不斷提高集成度，推出更復(fù)雜的芯片產(chǎn)品。

與此同時(shí)，更先進(jìn)的制程也對(duì)半導(dǎo)體企業(yè)的良率管理能力提出更高的要求。目前主流芯片制程已經(jīng)達(dá)到10 nm 甚至更小的工藝節(jié)點(diǎn)。極限尺寸使芯片制造難度大幅提高，不同工序間容錯(cuò)率降低。任何微小變異都可能導(dǎo)致產(chǎn)量損失和質(zhì)量問(wèn)題。晶圓直徑、芯片尺寸（面積）、工藝制程步驟的數(shù)量、電路密度、工藝制程周期等因素都會(huì)對(duì)良率產(chǎn)生影響。

此外，新技術(shù)、新材料和新結(jié)構(gòu)設(shè)備的引入也增加了良率管理的復(fù)雜性。同時(shí)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇使企業(yè)面臨縮短產(chǎn)品周期和降低成本的壓力。因此如何建立科學(xué)合理的良率管理體系，實(shí)現(xiàn)精益和可持續(xù)發(fā)展，是每一個(gè)半導(dǎo)體企業(yè)都亟待解決的問(wèn)題。

2 影響半導(dǎo)體良率的關(guān)鍵因素

半導(dǎo)體良率是評(píng)估半導(dǎo)體生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量好壞的一個(gè)重要指標(biāo)，通常表示在半導(dǎo)體晶圓或芯片批次中可正常工作的比例。如果說(shuō)先進(jìn)制程代表晶圓廠技術(shù)的領(lǐng)先性，那么產(chǎn)品良率就代表著其產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。對(duì)于尖端的邏輯晶圓廠而言，1%的良率提升意味著1.5億美元的凈利潤(rùn)。半導(dǎo)體良率越高，器件可靠性越好。

良率還可細(xì)分為晶圓良率、芯片良率和封裝良率，而整體總良率則是這3種良率的總乘積[1]，公式如下：

晶圓良率=晶圓產(chǎn)出數(shù)/晶圓投入數(shù)

芯片良率=合格芯片數(shù)/晶圓上芯片總數(shù)

封裝良率=終測(cè)合格的封裝芯片數(shù)/投入封裝的合格芯片數(shù)

整體良率=晶圓良率×芯片良率×封裝良率

因此半導(dǎo)體產(chǎn)品從晶圓到封裝的各個(gè)環(huán)節(jié)，都會(huì)對(duì)最終芯片的良率產(chǎn)生影響。尤其是晶圓制造環(huán)節(jié)，由于工藝復(fù)雜，工藝步驟多，成為影響良率的主要因素，是良率提升的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。

從質(zhì)量管理的角度分析晶圓制造到封裝測(cè)試等環(huán)節(jié)影響良率的因素，如工藝水平、設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境條件[2]等。主要的因素如下。

（1）光刻、刻蝕、沉積、植入等關(guān)鍵工藝步驟的參數(shù)穩(wěn)定性。關(guān)鍵工序如光刻曝光量偏差會(huì)導(dǎo)致圖形畸變，刻蝕時(shí)段控制不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致堿滲漏，這些參數(shù)偏差會(huì)降低良率，須建立工藝參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化管理。

（2）金屬互連、劃片和封裝等后道工序的工藝成熟度。金屬互連質(zhì)量、劃片效果、芯片與引線的焊接可靠性，都會(huì)影響最終測(cè)試良率，需持續(xù)改進(jìn)工藝。

（3）原材料質(zhì)量穩(wěn)定性。硅片的缺陷密度、光刻膠、掩模、各種化學(xué)品的質(zhì)量波動(dòng)，均會(huì)引起良率的不穩(wěn)定，需嚴(yán)格的供應(yīng)商管理。

（4）設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、保養(yǎng)水平和故障率控制。設(shè)備的穩(wěn)定性和抗擾動(dòng)能力對(duì)良率有重要影響，設(shè)備老化、故障停產(chǎn)都會(huì)導(dǎo)致良率下降，必須建立有效的設(shè)備監(jiān)控和保養(yǎng)機(jī)制。

（5）溫濕度和潔凈度等環(huán)境條件管理。溫度、濕度、潔凈度等環(huán)境參數(shù)嚴(yán)格控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，可減少故障發(fā)生。

（6）自動(dòng)化程度和先進(jìn)制造系統(tǒng)應(yīng)用水平。人員操作誤差也是良率較低的原因之一，自動(dòng)化程度越高，人為操作越少，良率越高。建立嚴(yán)格的作業(yè)規(guī)程，規(guī)范的作業(yè)也是保證良率的關(guān)鍵。

（7）測(cè)試覆蓋率和良率數(shù)據(jù)的分析效果。測(cè)試覆蓋率越高，可發(fā)現(xiàn)更多隱性缺陷。同時(shí)，對(duì)良率數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，找出影響因素和改善方法。

（8）技術(shù)成熟度。新技術(shù)、新工藝剛應(yīng)用時(shí)良率會(huì)很低，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行與導(dǎo)致低良率的因素被發(fā)現(xiàn)和改進(jìn)，良率就會(huì)不斷提升。

3 半導(dǎo)體良率管理體系框架

為全面有效地提高半導(dǎo)體產(chǎn)品的良率，企業(yè)需建立完善的良率管理體系。針對(duì)影響半導(dǎo)體良率的關(guān)鍵因素，提出由組織體系和流程、過(guò)程控制和優(yōu)化、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析及持續(xù)改進(jìn)4個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的良率質(zhì)量管理框架。

（1）組織體系和流程。明確良率管理的組織結(jié)構(gòu)、崗位職責(zé)和操作規(guī)程，以保證各項(xiàng)工作有效開展。①設(shè)立專門的質(zhì)量管理部門，負(fù)責(zé)良率管理工作；②建立良率數(shù)據(jù)收集、工藝質(zhì)量控制、問(wèn)題處理等標(biāo)準(zhǔn)化工作流程；③形成各部門、各崗位間的協(xié)作機(jī)制，明確聯(lián)動(dòng)規(guī)程；④定期審核現(xiàn)有良率管理系統(tǒng)的成效，根據(jù)結(jié)果進(jìn)一步優(yōu)化良率管理。

（2）過(guò)程控制和優(yōu)化。針對(duì)關(guān)鍵工序，建立標(biāo)準(zhǔn)化的過(guò)程控制方法，實(shí)施統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制[3]等，保證工藝質(zhì)量。①制訂光刻、刻蝕、擴(kuò)散、薄膜等關(guān)鍵工藝的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)；②規(guī)范參數(shù)設(shè)置、檢測(cè)方法、數(shù)據(jù)記錄等；③使用統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制，監(jiān)測(cè)參數(shù)偏離趨勢(shì)；④持續(xù)優(yōu)化工藝，減少參數(shù)漂移范圍。

（3）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。收集良率相關(guān)數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析找出影響良率的關(guān)鍵因素。①收集日常良率數(shù)據(jù)，建立制程質(zhì)量數(shù)據(jù)庫(kù)；②使用統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，找到良率變化趨勢(shì)；③利用統(tǒng)計(jì)模型識(shí)別影響良率的關(guān)鍵工序和參數(shù)；④數(shù)據(jù)反饋給相關(guān)部門，支持決策改進(jìn)。

（4）持續(xù)改進(jìn)機(jī)制?；谶^(guò)程數(shù)據(jù)，持續(xù)優(yōu)化工藝參數(shù)，改進(jìn)操作方法，并針對(duì)根本原因推進(jìn)系統(tǒng)性的解決方案。①建立質(zhì)量改進(jìn)項(xiàng)目制度，組織專項(xiàng)改進(jìn)；②改進(jìn)后評(píng)估效果，總結(jié)推廣經(jīng)驗(yàn)；③不斷強(qiáng)化體系，完善規(guī)章制度；④形成全員參與、持續(xù)優(yōu)化的機(jī)制。

這4個(gè)子系統(tǒng)相輔相成，組成了一個(gè)閉環(huán)式的良率管理體系，使企業(yè)可持續(xù)提高產(chǎn)品良率與生產(chǎn)效率。

4 半導(dǎo)體良率管理體系建設(shè)

基于半導(dǎo)體良率管理體系框架，良率管理體系建設(shè)包含組織體系和流程建設(shè)、關(guān)鍵工藝的參數(shù)質(zhì)量控制、供應(yīng)鏈質(zhì)量監(jiān)管、設(shè)備監(jiān)控和保養(yǎng)、測(cè)試效能的持續(xù)改進(jìn)，以及封裝、測(cè)試、包裝環(huán)節(jié)的良率保障和良率數(shù)據(jù)分析應(yīng)用等方面，其中組織架構(gòu)構(gòu)建、過(guò)程控制和數(shù)據(jù)分析是體系的3大支柱。

4.1 組織體系和流程建設(shè)

擬定質(zhì)量組織結(jié)構(gòu)，明確良率管理團(tuán)隊(duì)和個(gè)人職責(zé)。建立工作流程，形成文件化的操作規(guī)程。主要措施如下。

（1）制訂良率目標(biāo)，組織架構(gòu)構(gòu)建。公司高層確定質(zhì)量?jī)?yōu)先的方針，設(shè)置具體的良率改進(jìn)目標(biāo)；設(shè)立獨(dú)立的質(zhì)量管理部門，負(fù)責(zé)良率管理工作；在各業(yè)務(wù)部門設(shè)立質(zhì)量管理崗位，配合做好質(zhì)量監(jiān)督工作；高層管理者負(fù)最終責(zé)任，密切關(guān)注良率態(tài)勢(shì)；建立跨部門的質(zhì)量管理委員會(huì)，進(jìn)行協(xié)調(diào)和決策。

（2）操作規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)制訂。制訂質(zhì)量控制流程，如建立良率數(shù)據(jù)收集、統(tǒng)計(jì)分析、問(wèn)題處理、效果評(píng)估等標(biāo)準(zhǔn)化工作流程，規(guī)范管理；優(yōu)化部門間協(xié)作模式，形成閉環(huán)管理；不斷優(yōu)化流程，提高執(zhí)行效率。

（3）人員能力建設(shè)。加強(qiáng)質(zhì)量管理知識(shí)培訓(xùn)，提高員工質(zhì)量意識(shí)；建立質(zhì)量改進(jìn)提案機(jī)制，發(fā)揮員工在質(zhì)量管理中的積極性；構(gòu)建良率管理者和技術(shù)人員培養(yǎng)機(jī)制；提供持續(xù)教育，強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)能力；通過(guò)科學(xué)的組織體系設(shè)計(jì)、規(guī)范的流程建立和人才隊(duì)伍培養(yǎng)，使良率管理工作得以有效開展。

4.2 關(guān)鍵工藝的參數(shù)質(zhì)量控制

針對(duì)關(guān)鍵工藝工序，建立參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化管理流程，實(shí)施統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制。半導(dǎo)體制程中光刻、刻蝕、氧化、濺射等工序?qū)α悸视绊戯@著[4]，須實(shí)施有效的工藝質(zhì)量控制。主要措施如下。

（1）確定影響芯片良率的關(guān)鍵工藝參數(shù)。確定關(guān)鍵工藝參數(shù)是實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制的第一步。根據(jù)工藝特點(diǎn)、工程經(jīng)驗(yàn)和過(guò)程數(shù)據(jù)，識(shí)別對(duì)良率影響最大的參數(shù)，如光刻中的曝光量、聚焦度，刻蝕中的時(shí)間、溫度、壓強(qiáng)等，關(guān)鍵參數(shù)既包括溫度、壓力等過(guò)程參數(shù)，也包括膜厚、線寬等結(jié)構(gòu)參數(shù)。確定的這些關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)先進(jìn)行過(guò)程質(zhì)量控制，要考慮參數(shù)間的相互影響，隨著過(guò)程積累，需動(dòng)態(tài)調(diào)整關(guān)鍵參數(shù)。

通過(guò)科學(xué)確定對(duì)良率影響關(guān)鍵的工藝參數(shù)，有助于提高過(guò)程控制的針對(duì)性與有效性。

（2）設(shè)置關(guān)鍵參數(shù)的合理標(biāo)準(zhǔn)。在確定關(guān)鍵參數(shù)后，需合理設(shè)置參數(shù)的目標(biāo)值或允許浮動(dòng)范圍。通過(guò)收集歷史過(guò)程數(shù)據(jù)，大致確定參數(shù)的目標(biāo)值，參數(shù)目標(biāo)值要與產(chǎn)品指標(biāo)和規(guī)范形成映射關(guān)系，然后進(jìn)行產(chǎn)品驗(yàn)證試驗(yàn)，確定參數(shù)的最佳目標(biāo)值?？紤]設(shè)備、材料等條件的變化對(duì)參數(shù)的影響，設(shè)置參數(shù)的容差范圍，以滿足工藝要求。形成參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)文件并動(dòng)態(tài)更新，為操作人員提供指導(dǎo)，通過(guò)設(shè)置合理的關(guān)鍵參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，制訂參數(shù)的控制限和統(tǒng)計(jì)控制規(guī)則，指導(dǎo)操作者實(shí)現(xiàn)過(guò)程質(zhì)量控制。

（3）采用統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制監(jiān)測(cè)參數(shù)穩(wěn)定性（過(guò)程監(jiān)控）。在生產(chǎn)過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)參數(shù)的數(shù)據(jù)，實(shí)施過(guò)程監(jiān)控[5]是質(zhì)量控制的關(guān)鍵。設(shè)置在線檢測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵參數(shù)；使用統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制圖，如SPC系統(tǒng)分析判斷參數(shù)是否穩(wěn)定在控制限內(nèi)；一旦發(fā)現(xiàn)超標(biāo)情況，及時(shí)停產(chǎn)查找原因；分析參數(shù)偏差對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，監(jiān)控結(jié)果反饋給工藝工程師，優(yōu)化參數(shù)設(shè)置，使過(guò)程朝著更穩(wěn)定的狀態(tài)發(fā)展；不斷優(yōu)化工藝，減少參數(shù)漂移。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)分析，確保關(guān)鍵參數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，這是保證和提升過(guò)程質(zhì)量的有效手段。

通過(guò)對(duì)關(guān)鍵工藝參數(shù)實(shí)施全生命周期的質(zhì)量管理，可顯著提升工藝的穩(wěn)定性和可控性，從而持續(xù)改進(jìn)良率。

4.3 供應(yīng)鏈質(zhì)量監(jiān)管

半導(dǎo)體生產(chǎn)需各類原材料和輔材料的支持，實(shí)施供應(yīng)鏈質(zhì)量監(jiān)管對(duì)保證良率至關(guān)重要。評(píng)估供應(yīng)商提供的原材料質(zhì)量，建立來(lái)料檢測(cè)機(jī)制，及時(shí)標(biāo)識(shí)和隔離不合格品。主要措施如下。

（1）供應(yīng)商資格審查。制訂供應(yīng)商選擇標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)估供應(yīng)商的質(zhì)量管理體系是否成熟。現(xiàn)場(chǎng)考察，確認(rèn)其生產(chǎn)環(huán)境與設(shè)備，檢查質(zhì)量控制手段是否規(guī)范，過(guò)程是否穩(wěn)定。

（2）來(lái)料檢測(cè)。對(duì)關(guān)鍵原材料進(jìn)行來(lái)料檢測(cè)，關(guān)鍵材料建立安全庫(kù)存，防止供應(yīng)中斷。建立來(lái)料異常處理機(jī)制，將不合格材料結(jié)果反饋給供應(yīng)商。

（3）過(guò)程監(jiān)控。關(guān)鍵材料實(shí)施統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制，監(jiān)測(cè)質(zhì)量穩(wěn)定性。如化學(xué)液質(zhì)量出現(xiàn)異常，應(yīng)要求供應(yīng)商改進(jìn)。

（4）質(zhì)量反饋。對(duì)于不合格來(lái)料，要求供應(yīng)商提交質(zhì)量改進(jìn)報(bào)告。幫助供應(yīng)商持續(xù)改進(jìn)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)共贏。與關(guān)鍵供應(yīng)商建立質(zhì)量監(jiān)督與協(xié)作機(jī)制。

（5）供應(yīng)商考核。建立供應(yīng)商考核制度，淘汰不合格供應(yīng)商。根據(jù)日常監(jiān)測(cè)情況，定期對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行評(píng)價(jià)，構(gòu)建供應(yīng)商排名機(jī)制和淘汰機(jī)制，培育更多合格的優(yōu)秀供應(yīng)商。

通過(guò)嚴(yán)格的供應(yīng)鏈質(zhì)量監(jiān)管，可有效減少原材料質(zhì)量問(wèn)題對(duì)產(chǎn)品良率的影響。

4.4 設(shè)備監(jiān)控和保養(yǎng)

良率受工藝設(shè)備的影響很大，要想達(dá)到較高的良率，需優(yōu)化設(shè)備，進(jìn)行有效的保養(yǎng)與維護(hù)，減少故障停機(jī)，提高設(shè)備穩(wěn)定性。主要措施有：對(duì)關(guān)鍵設(shè)備建立日常狀態(tài)監(jiān)測(cè)計(jì)劃，定期做工藝能力監(jiān)測(cè)與恢復(fù)等；監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，判斷性能是否異常；建立預(yù)防性維護(hù)保養(yǎng)制度；定期更換易損件，排查潛在故障隱患；建立備件庫(kù)存管理系統(tǒng)；記錄和分析故障原因，提出設(shè)備改進(jìn)措施。

4.5 測(cè)試效能的持續(xù)改進(jìn)

測(cè)試是保證出貨產(chǎn)品質(zhì)量的最后一道關(guān)口，必須持續(xù)提升測(cè)試效能。通過(guò)完善測(cè)試策略、增加測(cè)試樣品、使用新技術(shù)等方式提升測(cè)試覆蓋率。主要改進(jìn)措施如下。

（1）優(yōu)化測(cè)試流程。提高測(cè)試程序的覆蓋面：評(píng)估當(dāng)前測(cè)試流程的覆蓋面，調(diào)整測(cè)試順序，合理安排冗余測(cè)試項(xiàng)。針對(duì)易損工序增加測(cè)試點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化流程，減少人員依賴。

（2）測(cè)試樣品管理。建立不同產(chǎn)品類型、不同批次的測(cè)試樣品庫(kù)；定期維護(hù)和更新樣品庫(kù)；增加抽樣檢測(cè)數(shù)量，完善各類產(chǎn)品的測(cè)試樣品庫(kù)。

（3）引進(jìn)新型測(cè)試設(shè)備和先進(jìn)算法，提升測(cè)試效率。

（4）組合使用不同測(cè)試方法，提高復(fù)雜芯片的測(cè)試覆蓋率。

（5）測(cè)試數(shù)據(jù)分析。收集測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫(kù)；加強(qiáng)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析評(píng)價(jià)，找出易失效區(qū)域。

（6）測(cè)試不良品反饋給設(shè)計(jì)和制造部門，實(shí)現(xiàn)測(cè)試—制造閉環(huán)改進(jìn)。將測(cè)試不良品的數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋，與工藝質(zhì)量數(shù)據(jù)形成閉環(huán)，是持續(xù)改進(jìn)良率的重要途徑。主要措施有：建立不良品分析數(shù)據(jù)庫(kù)，收集測(cè)試出現(xiàn)故障的具體情況；將測(cè)試失敗模式對(duì)應(yīng)到具體工藝和參數(shù)；將解析結(jié)果定期反饋給設(shè)計(jì)與制造相關(guān)部門和工程師；制造端根據(jù)結(jié)果進(jìn)行工藝和設(shè)備調(diào)整；通過(guò)測(cè)試端提供高質(zhì)量的不良解析和反饋，并由制造端根據(jù)反饋進(jìn)行工藝持續(xù)優(yōu)化，可形成協(xié)同改進(jìn)機(jī)制，以有效提升產(chǎn)品良率。

通過(guò)持續(xù)改進(jìn)測(cè)試策略、手段和方法，能顯著提升測(cè)試效能，從而有效控制并提高半導(dǎo)體產(chǎn)品的出貨良率。

4.6 封裝、出貨檢驗(yàn)、包裝環(huán)節(jié)的良率保障

封裝和檢驗(yàn)包裝環(huán)節(jié)處于半導(dǎo)體制造過(guò)程的后段，對(duì)出貨產(chǎn)品的良率水平有直接影響。主要措施如下。

（1）優(yōu)化芯片布局和接線設(shè)計(jì)，降低故障率。

（2）改進(jìn)焊球成型工藝，減少焊接過(guò)程中的缺陷。

（3）建立嚴(yán)格的、可追溯的出貨檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，以保證客戶收到完好的產(chǎn)品。制訂詳細(xì)的產(chǎn)品出貨質(zhì)量檢驗(yàn)流程，據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)和客戶需求，設(shè)定出貨合格判定標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)覆蓋功能、性能、外觀、包裝各項(xiàng)指標(biāo)。實(shí)施全面出貨檢測(cè)，確保產(chǎn)品100%合格，建立批次可追溯體系，以防次品流出，按標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不合格品進(jìn)行及時(shí)隔離和處理。

（4）加強(qiáng)運(yùn)輸和存儲(chǔ)環(huán)節(jié)管理，防止處理或存儲(chǔ)不當(dāng)造成產(chǎn)品損壞。

4.7 良率數(shù)據(jù)分析應(yīng)用

良率數(shù)據(jù)的收集和分析是良率管理的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)收集良率相關(guān)數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析找出影響良率的主要因素并加以改進(jìn)。

（1）數(shù)據(jù)采集。利用信息系統(tǒng)收集各道工序大量的歷史良率數(shù)據(jù)和測(cè)試數(shù)據(jù)，如良率、缺陷等質(zhì)量數(shù)據(jù)，檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量，刪除異常數(shù)據(jù)，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化的質(zhì)量數(shù)據(jù)庫(kù)。

（2）統(tǒng)計(jì)分析。統(tǒng)計(jì)分析是深入挖掘過(guò)程數(shù)據(jù)的重要手段，可提供數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策支持。使用SPC控制圖等系統(tǒng)工具監(jiān)測(cè)關(guān)鍵工藝參數(shù)，判斷工藝或良率的穩(wěn)定性，找到特殊原因?qū)е碌膮?shù)偏離；采用方差分析找出對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響顯著的關(guān)鍵參數(shù)；分析不同工藝參數(shù)組合對(duì)良率的影響，建立多元回歸模型描述參數(shù)與良率的定量關(guān)系；使用設(shè)計(jì)試驗(yàn)法優(yōu)化參數(shù)組合，提高良率[6]。

（3）良率預(yù)測(cè)模型。通過(guò)收集全面的數(shù)據(jù)、選用適當(dāng)?shù)哪Ｐ?、持續(xù)優(yōu)化訓(xùn)練，可建立精準(zhǔn)預(yù)測(cè)良率的智能算法預(yù)測(cè)模型。該模型可智能地指導(dǎo)工藝參數(shù)的最佳設(shè)置，從而指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)更高的良率水平。如圖1所示。

圖1 建立質(zhì)量預(yù)測(cè)模型，指導(dǎo)最佳工藝參數(shù)設(shè)置流程

建立智能算法預(yù)測(cè)模型：選取算法模型，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等[7]；劃分訓(xùn)練集和測(cè)試集，訓(xùn)練模型；調(diào)參優(yōu)化模型，提升預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率，在測(cè)試集上驗(yàn)證模型的預(yù)測(cè)能力；模型指導(dǎo)最佳的參數(shù)組合，將模型布署到生產(chǎn)環(huán)境中，指導(dǎo)參數(shù)優(yōu)化；通過(guò)新數(shù)據(jù)繼續(xù)完善模型。建立高精度的良率預(yù)測(cè)模型需數(shù)據(jù)積累、模型調(diào)優(yōu)等過(guò)程，其可為工藝參數(shù)優(yōu)化提供重要支撐。

（4）質(zhì)量預(yù)警。設(shè)置工藝質(zhì)量預(yù)警的閾值，一旦超出閾值，自動(dòng)發(fā)出預(yù)警，以便工程師及時(shí)處理。

（5）持續(xù)優(yōu)化。不斷補(bǔ)充過(guò)程數(shù)據(jù)，改進(jìn)數(shù)據(jù)處理手段和分析能力，優(yōu)化預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的持續(xù)質(zhì)量改進(jìn)。分析結(jié)果反饋給設(shè)計(jì)、制造相關(guān)部門，持續(xù)優(yōu)化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全面數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。

隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)和AI 算法的發(fā)展，利用海量的歷史質(zhì)量數(shù)據(jù)來(lái)建立預(yù)測(cè)模型，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)不同工藝參數(shù)組合下的良率水平[8]，從而有針對(duì)性地提出對(duì)策，正在成為半導(dǎo)體企業(yè)提升良率管理水平的重要手段。

提高良率需全面性策略，持續(xù)改進(jìn)工藝、設(shè)備、材料、制造和測(cè)試各環(huán)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)更高水平的質(zhì)量管理。

5 結(jié)束語(yǔ)

半導(dǎo)體產(chǎn)品良率關(guān)乎企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，良率管理對(duì)提高產(chǎn)量和效益有重要作用，需引起高度重視。而良率受多方面因素影響，提高半導(dǎo)體良率需全流程參與，從晶圓到包裝每個(gè)環(huán)節(jié)都需嚴(yán)格控制。企業(yè)要以系統(tǒng)化的方法提升良率水平，需建立科學(xué)、全面的良率質(zhì)量管理體系。良率管理事關(guān)企業(yè)品質(zhì)與效益，需為之付出長(zhǎng)期努力。