반도체 IC의 수율과 신뢰성 사이의 밀접한 관계는 잘 연구되고 문서화되어있다. 그림 1의 데이터는 이러한 관계를 입증한다. 비슷한 결과가 배치, 웨이퍼 및 칩 레벨에서 가능하다. 즉, 수율이 높고 신뢰성이 좋다. 수율과 신뢰성 사이의 상관 관계는 예상치 못한데, 그 이유는 칩 오류를 일으키는 결함 유형이 초기 신뢰성 문제를 야기하는 결함 유형과 동일하기 때문이다. 수율과 신뢰성에 영향을 미치는 결함 간의 차이점은 주로 칩 패턴의 크기와 위치에 있습니다.
그림 1 IC 부품의 신뢰성과 수율 간의 밀접한 관계.
따라서 IC 제조 공정의 수율에 영향을 미치는 결함 수를 줄이면 벤치 마크 수율이 증가하고 실제 사용되는 부품의 신뢰성이 향상 될 것이며,이를 고려할 때 자동차 시장을 담당하는 파운드리는 두 가지 핵심 요소에 직면하게됩니다. 첫 번째 문제는 경제적 인 것입니다 : 신뢰성을 향상시키기 위해서는 수율을 높이기 위해 시간과 돈, 자원이 필요하며 적절한 투자 수준은 무엇입니까? 두 번째 질문은 기술입니다 : 필요한 수준으로 벤치 마크 수익률을 높이려면 무엇이 필요합니까? 결함을 줄이는 가장 좋은 방법은 무엇입니까?
가전 제품 (휴대폰, 태블릿 등)을 제조하는 OEM의 경우 "성숙 된 수율"은 시간과 자원에 대한 추가 투자의 전환점으로 정의되며 수익률은 반드시 증가하지는 않습니다. 제품이 성숙됨에 따라 안정화, 일반적으로 높은 가치를 지니지 만 여전히 100 % 미만인 소비자 제품 파운드리는 다음 설계 노드를 개발하기위한 프로세스 및 장비에 자원을 재분배하거나 성숙 노드의 수익성을 높이기 위해 비용을 절감합니다. 능력, 더 높은 수확량을 추구하지 않기 때문에 그렇게하는 것이 경제적입니다.
자동차 파운드리 업체의 경우 수율을 높이기 위해 투자를 늘리는 경제적 결정이 일반적인 한계 이익 결정을 초과했으며, 신뢰성 문제가 발생하면 자동차 IC 제조업체는 비용이 많이 들고 시간이 많이 소요되는 고장 분석을 수행해야 할 수 있습니다. 또한 제품의 보증 기간 동안의 고장 및 제품 복구에 대한 경제적 책임과 잠재적 인 법적 책임을 고려해야합니다. 자동차 IC의 신뢰성 요구 사항이 소비자 IC보다 2 ~ 3 배 이상 높다는 것을 고려하면 자동차 파운드리는 높은 벤치 마크 수익률. "성숙한 수익률"의 의미를 재고해야합니다.
그림 2는 소비자 제품의 성숙한 수율과 자동차 OEM의 차이점을 보여 주며 모든 유형의 팹은 수익률 곡선을 증가시켜 거의 모든 시스템 영향 산출량이 해결되었습니다. 수율 손실은 주로 공정 설비 또는 환경의 무작위 결함에 기인한다.이 때 소비자 제품 주조 회사는 수율과 신뢰성을 "충분히 만족 스럽다"고 판단하고 적절한 접근법을 취할 수있다. 그러나 자동차 산업에서 세대 공장은 생산량에 영향을 미치는 결함의 발생률을 줄임으로써 잠재적 인 신뢰성 결함을 줄임으로써 수익을 최적화하고 위험을 감소시킬 수 있습니다.
OEM 공급 업체에서 Tier 1 공급 업체에 이르기까지 자동차 공급망은 "모든 결함이 중요합니다"라는 사고 방식과 무결점을 추구하는 전략을 형성하고 있으며 잠재적 인 결함이 파운드리 후에는 공급망에서 각 단계의 비용을 10 배까지 찾아내어 해결하므로 현재의 전기 테스트에 대한 과도한 의존 방법은 가장 저렴한 비용 전략, 즉 파운드리의 잠재적 고장으로 대체해야합니다 결함을 줄이기위한 계획을 체계적으로 구현 한 경우에만 파운드리가 결함 목표를 달성 할 수 있으며 자동차 제조업체가 엄격하게 감사 할 수 있습니다.
강력한 온라인 결함 제어 기능 외에도 자동차 구매 관리자가 결함을 줄이기 위해보고 싶은 몇 가지 방법은 다음과 같습니다.
기본 결함을 줄이기위한 CIP (Continuous Improvement Program)
최고의 장비 워크 플로우
나쁜 장비 개선 프로그램
기준 결함을 줄이기 위해 계속
라인 결함 전략은 기준 결함 계획의 엄격한 축소를위한 기초입니다. 설계 규칙 및 부품 유형에 영향을주는 수율 및 신뢰성 결함을 성공적으로 검출하기 위해 파운드리 라인 결함 전략은 적절한 공정 제어 장비를 포함하고 적절한 검사 샘플링 계획 사용 된 결함 탐지 시스템은 요구되는 결함 민감성을 가져야하고, 잘 관리되고 규격에 부합해야하며주의 깊게 조정 된 검사 절차를 사용해야합니다. 공정 샘플링은 프로세스 또는 장비를 신속하게 탐지하기위한 프로세스 단계에 충분해야합니다. 또한 가속화 된 이상 탐지, 근본 원인 차별화 및 위험 요소 추적 관리 제어 계획을 지원할 수있는 감지 용량이 충분해야합니다. 이러한 요소를 통해 자동차 파운드리는 기본적인 결함 감소 프로그램을 성공적으로 수행 할 수 있어야합니다. 이 계획은 시간이 지남에 따라 수율 추세가 개선되고 더 나은 개선 목표를 제공하며 업계 모범 사례를 동등하게 나타낼 수 있습니다.
초기 결함 감소 계획의 가장 큰 문제점 중 하나는 결함에 대한 대답은 무엇입니까? 대답은 종종 단순하지 않습니다. 여러 프로세스 단계 후에 결함이 감지되는 경우가 있습니다. 가끔 웨이퍼가 다른 결함 단계를 통과 한 후에 만 결함의 프로세스와 "장식"이후, 결함이 감지 시스템에서 더 분명해진다는 것을 알 수 있습니다. 장치 모니터링 전략은 결함의 원인을 해결하는 데 도움이됩니다.
장비 모니터링 / 장치 인증 (TMTQ) 애플리케이션에서 웨이퍼 웨이퍼는 먼저 지정된 공정 장비 (또는 반응 챔버)에서 작동하도록 테스트 한 다음 다시 테스트합니다 (그림 3). 새로운 결함은 지정된 공정 장비로 인해 발생해야하며 결과는 명확하며 결함의 근본 원인에 대해서는 의문의 여지가 없습니다 제로 결함 표준을 추구하는 자동차 주조 회사는 장비 모니터링 전략의 이점을 인식합니다 : 민감한 테스트 절차 , 적절한 통제 한계 및 OCAP (Out of Control Action Plan)는 각 공정 장비의 무작위 수율 손실을 밝혀 내고이를 해결할 수 있습니다.
그림 3 "사전 검사"가 웨이퍼의 참조 데이터를 감지 한 후 웨이퍼를 사용하여 공정 장비 단계의 일부 또는 전체를 순환시킬 수 있습니다. "사후 테스트"는 공정 장비에 추가 된 결함을 나타냅니다.
또한 그림 4에서 볼 수 있듯이 공정 장비의 새롭게 추가 된 결함은 오랜 시간에 걸쳐 플롯되어 향후 결함 감소 목표를 설정하는 데 사용할 수있는 지속적인 개선 기록을 제공합니다. 각 장치에서 발생하는 결함 분류 및 현장 오류 분석에 대한 참조로 사용할 수있는 데이터베이스 생성이 방법은 일반적으로 아래에 설명 된 최상의 장치 워크 플로를 사용하여 매우 자주 장치 인증 (하루에 한 번) 또는 나쁜 장비 개선 계획이 함께 사용됩니다.
그림 4 시간 경과에 따른 장비의 청결도를 지속적으로 개선 문제의 근본 원인이 분명하고 결함 감소 목표를 분기 별 또는 월간으로 객관적으로 설정할 수 있습니다. 또한 두 프로세스 장비의 결함을 비교하면 어떤 시스템 Cleaner (청소기) : 장비 유지 보수 활동을 안내하고 장치 간 불일치의 원인을 잠급니다.
AWF / 나쁜 장비 개선 계획은 자신의 장점을 가지고
최고의 장비 워크 플로우는 파운드리가 자동차 업계에서 요구하는 무결점 표준을 충족시키기 위해 사용하는 또 다른 전략으로, 최상의 장비 워크 플로우 또는 AWF (Automotive Workflow)를 통해 자동차 IC 용 웨이퍼는 팹에서만 사용됩니다. 최고의 공정 장비에서 실행하기 팹은 모든 맞춤 공정에 가장 적합한 기계를 알고 있어야합니다. 어떤 기계가 최상인지를 확실하게 확인하기 위해 파운드리는 온라인 및 장비 모니터링 데이터를 사용하여이를 감지 한 다음 이들을 기계는 자동차 작업 흐름에 사용됩니다. 각 프로세스 단계에서 자동차 용 웨이퍼를 단일 장치로 제한하면 사이클 시간이 길어질 수 있지만, 결함이 더 많아서 안정성 문제가 발생할 수있는 프로세스 흐름과 비교하면 체계적인 연속 개선 프로그램과 함께 대부분의 파운드리는 대개 분기 별 결함 감소 목표를 설정하여 각 단계에서 여러 개의 AWF 준수 장비를 얻을 수 있습니다.
이 방법은 확장하기가 어렵 기 때문에 소규모 WIP 기반 OEM에 가장 적합한 장비 워크 플로가 가장 적합합니다. 자동차 제품을 대량 생산하는 파운드리의 경우 다음과 같이 간소화 된 지속적인 개선 프로그램에 우선 순위를 부여해야합니다. 나쁜 장비를 개선하는 방법.
Bad Equipment Improvement Program은 주어진 공정 단계에서 최악의 공정 장비를 능동적으로 처리 할 수 있기 때문에 최고의 장비 워크 플로우와 반대입니다. 기본 결함을 줄이는 데 가장 큰 성공을 거둔 파운드리는 종종 장비를 사용하여 계획을 개선합니다. 먼저 각 프로세스 단계에서 최악의 장치를 내리고 동일한 그룹의 나머지 장치 평균을 초과 할 때까지 장치를 조정합니다. 동일한 그룹의 모든 장치가 일치 할 때까지 프로세스를 계속 반복합니다 최소 표준 : 효과적인 불량 장비 개선 프로그램은 공장이 각 단계에서 각 공정 장비를 인증하기위한 잘 조직 된 장비 모니터링 전략을 가지고 있어야하며, 각 장비에서 매일 적어도 하나의 인증 과정이 완료되어야합니다. ANOVA 또는 Kruskal-Wallis 분석을 통해 각 그룹의 최상 및 최악 장비를 결정하기에 충분한 데이터를 수집해야합니다. 장비 개선 프로그램이 좋지 않으면 공정 장비의 가동 중단 시간을 계획하고 전체 팹을 자동차로 업그레이드하는 것으로 알려져 있습니다. 표준화의 가장 빠른 방법 중 하나. 수율과 안정성을 향상시킴으로써 마침내 전략이 언급됩니다.