工业工程实务讲座

1、主题：IE的机会与挑战:工业工程实务讲座心得报告以IC晶圆制造业为例讲员:黄昆智先生台积电工业工程处产能企划部部经理组员:8824623882461088246438824656张鸿耀翁英棕林恭任徐兴国8724608872465388246068824641李俊杰陈坟孝许秀慧古佳惠日期:2002/12/26一、半导体制造(1)、何谓半导体半导体的主要材料为硅，不同物质与硅所合成的化合物可以成为非导体如SiO八SiN、SiON等，或导体如WSix、PolySi等。另在纯硅中以选择性方式掺杂不同物质(Donor或Acceptor),使硅能以电/，或以电洞来传导电信号,利用电荷差异的性质，产生不同的

2、物理变化成为两类半导体一一正型(p-type)及负型及-type)。PMOS是利用电洞来传导电性信号的金氧半导体，是由正型掺杂(p-type)形成的汲极(drain)及源极(source),与在氧化层上的闸极(gate)所构成。当闸极(gate)施以负偏压时，就会在氧化层的下方感应出薄薄一层的电洞,当源极(source)外加一个偏压之后，电洞就可经由源极(source)与汲极(drain)之间聚集的电动通道导通。而NMOS利用电子来传导电性信号的金氧半导体，是由负型掺杂(n-type)形成的汲极与源极，与在氧化层上的闸极所构成。当闸极施以正偏压时，就会在氧化层的下方感应出一层薄薄的电子。当汲极

3、(drain)外加一个偏压之后，电子就可经由聚集的电子信道导通。(见图一)PMOSNMOS圈一:NMOS及PMOS示意翻而所谓的IC(Integratedcircuit集成电路)是将晶体管(transistor)、二极管、电阻器及电容器等电路组件，架构在硅芯片上，形成完整的逻辑电路,以达成控制、计算或记忆等功能，为人们处理各种事物。IC被称为是信息产业之母，是信息产品最基本、也是最重要的组件。(2)、半导体制程半导体的制程，主要可分为四大模块：黄光(Phot。)、蚀刻(Etch)、薄膜(ThinFilm)、扩散(Diffusion),而每个模块又可细分为好几百道制程。(见图二)H）二、晶圄裂造

4、流程海黄光一一利用上光阻、曝光、显影等步骤形成所需图案的制程，工作区域使用黄色光线，乂称为微影制程。扩散离子植入（IonImplantation）后，经由高温步骤（炉管Anneal或是DriveIn）使原子扩散，从高浓度往低浓度，目的在于改变半导体的导电能力。薄膜一一使用PVD物理方法或是CVD化学方法，沉积在基板表面形成的这一层材料（金属、高分子、陶瓷等）。成为半导体制程中的介电材料或金属材料。蚀刻一一使用物理方法（离子撞击）或是化学方法（薄膜与气体或是液体反应）,将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，保留下来。蚀刻乂可分为干蚀刻与湿蚀刻。IC的制作过程

5、，游戏晶圆清洗开始，经过一连串制程步骤，包括光学显影、快速高温制程、化学气相沉淀、离子植入、蚀刻、化学机械研磨等前段制程，以及封装、测试等后段制程。由于半导体产品功能的复杂性愈来愈高，需将更多的组件整合，所以制程需要不断的进步，目前制程技术由过去的0.5皿、0.35um,进步至0.18um、0.13um,按照一步一步的流程，以循环的方式迭床架屋将电子组件塑造至晶圆上，发挥电性的效果，而每片晶圆都需经过五、六百道加工手续，若是每片晶圆每天平均加工5至6道制程，其循环时间大致需要2至3个月，因此所短工期、提高良率成为半导体产业致胜的关犍。（3）、生产指针工厂中的任何机台，其美一分美一秒的状态对于工

6、厂都相当重要，因此工厂内所有指标都必须表示的非常清楚。半导体厂常用的生产指针如下： WIP=WorkInProgress TurnRatio=TotalStageMoveWIP Cycletime/Layer=（WaferOutput-WaferInput）Photolayer设备相关的指针是需要许多状态的组合才能完整的表示： AvailableTime=Up+Bkup4-Lost+Test Non-AvaliableTime=Wait+Down+PM+MON+FAC+PDCK+FA+MF+GHold+OCAP如果要实时掌控工厂中的生产状况，任何时间都必须要很清楚的了解每一片晶圆的状况，包含晶

7、圆正在哪一道制程，需作何种加工手续、晶圆的电性测量状况，及机台是否上线等。在面对如此复杂信息的管理，CIM生产管理系统是不可或缺的。（见图三）加工过程中，机台、产品与物料的实时信息，由网络系统汇入CIM。成千上万的数据经由计算机分析输出结果，包括WIPTracking.SPC、设备管理、工程数据分析及各种生产管理指针，以供使用者衡量生产状态。所以要掌握这些信息，必定需要计算机作为辅助匚具。OUTPUTIUPUT图三：CIM系统二.IE在IC半导体领域的工作机会及必备的专业能力一般工业工程系毕业的学生，在IC半导体产业（注1）可担任的工作机会,大致可区分为三类：LIE工程师2.生管工程师3.品管

8、工程师；此三类工作职务所须具备的专业知识，及产业界的要求与需求将以下表来说明。（注1）晶圆代工，IC封装测试项目IE工程师生管工程师品管工程师专业能力工工专长工作内容生产线规划生产计划进料检验产品成本架构分析排定生产排程与进出货可靠度监测产品制造效益重大项目评估分析客户服务及产出达成生产管制工作品质系统改进法规制定产能需求计划封装系统规划出货检验作业流程改善客户沟通出货事宜产品测试新厂规划进出口作业新产品作业导入半成品&成品回库出货管制标准工时评量&制定外包生管排程与跟催进度.生产线平衡调整生产企划执行生产线Layout物料库存分析专案处理生产计划安排/跟催产能及成本效益评估技

9、术协调、交期管控工时量测标准工时分析现场改善标准成本分析绩效指针模式建立指标计算、效率改善系统整合、开发与维护作业流程分析计算机专长Word、Excel、PowerPointWord、Excel、PowerPointWord、Excel程序设计：VB程序设计：LotusNotes、PowerPoint数据库：DbaseVisualFoxpro中文打字20/min英文打字20/min数据库：Access更言英文一听/略懂、说/略懂、读/略懂、写/略懂英文一听/中等、说/中等、读/中等、写/中等其它类1.具有社团或学会领导干部的经验5.有项目管理经验2.了解半导体厂制程与相关工作经验6.具MTM执

10、照者3.能独立作业主动积极7.具沟通及协调能力者4.具软件撰写经验能力者虽然在收集资料中对于IC半导体产业，工工系毕业学生可有上述三种职业可选择，但实际上就工作内容来看，企业主对IE工程师&生工程师有部份内容是相重迭的，而计算机专长方面，程序设计及数据库软件的操作，对一个工工系得学生而言也是必备的专业能力。三.心得如高学长所言，IE工程师在我国现阶段的IC产业发展，扮演着极重要的角色。盖因国内近几十年经济快速成长，已使IC工业由制造技术转变为整点合性技术的型态。因此目前的IC产业发展已无法单独依赖各个专门的学科，必须寻找一有效的经营体系，从事业务服务、制造技术、生产管制、质量管理、综合

11、协调与整合，对有限的资源作合理的分配并获至最大的整体利益。IE工程师的主要功能，就是促使上述目标的达成。IE工程师在我国现阶段的IC产业发展方向：除了重视传统工业工程领域外，并结合管理及整合技术，其专注四个领域发展：1 .生产系统：专注生产规划与管理、生产自动化系统整合，以现有的资源及业务的客户情报，作较准确的预测，使产能利用率达到最高，且交财期最短。2 .质量管理：专注于品注质系统，以IE手法作统计，监督与量测，强调工程与管理结合，培养品质保证之专业化经营人员。3 .系统决策：利用系统分析，作业研究方法协助组织对高度复杂及风险的系统、软硬体做研究与评估，加强数量方法于生产制造系统之运用。4 .模拟技术：利用系统分析及仿真等科学方法，专注于系统及产品导入、强调仿真测试，降低常失败成本及导入失误。5 .系统整合技术：从上游的IC设计晶圆代工封装测试-系统整合-市场通路，一个产业的成功，最重要的是专业分工，而不是整碗捧去，有这样的共市识，故整合性技术，变得非常重要。如高学长所言，IE工程师在IC产业发展方向:1 .制程工程师：包括薄膜、蚀刻、微影、进镀、清洗等制程工程，多数公司要求新进入员的学历为大学以上电子、电机、材料、机械、物理、工工等相关系所毕业。2 .工业工程工程师：多数公司要求新进人员的学历为大学以上工业工程相关系所毕业，主要工作为生产管理、产能规划、成本及效率分析。