Selon McKinsey & Company, les entreprises de semi-conducteurs peuvent perdre des millions de dollars en raison de pertes de rendement. Les pertes de rendement sont les pertes dues aux défauts, aux retouches ou aux rebuts dans la production d’une machine ou d’un processus.
Les fabricants de semi-conducteurs disposent de nombreux moyens pour améliorer la qualité et le rendement. Toutefois, compte tenu de la complexité et du coût de la fabrication des circuits intégrés, il est essentiel de s’efforcer d’obtenir une amélioration continue.
CONTRÔLE DE LA QUALITÉ ET RENDEMENT
Plusieurs centaines de puces sont fabriquées simultanément sur une tranche. Une tranche est généralement un morceau de silicium (l’un des semi-conducteurs les plus abondants au monde) ou d’un autre matériau semi-conducteur, conçu sous la forme d’un disque très fin. Les tranches sont utilisées pour créer des circuits électroniques intégrés.
Les tranches sont traitées ensemble par groupes appelés lots. Une fois le processus de fabrication terminé, chaque puce de chaque tranche est soumise à une série de tests de fonctionnalité et est déclarée bonne ou défectueuse.
Après les tests, l’analyse des données à des fins de contrôle de la qualité et de suivi des processus se concentre généralement sur des mesures sommaires globales au niveau du lot, telles que le rendement (le nombre de bonnes puces dans un lot) et le rapport bon à fonctionnel (le nombre de bonnes puces dans un lot divisé par le nombre de puces qui fonctionnent mais qui ne respectent pas les limites des spécifications).
Bien que ces mesures soient essentielles, elles supposent également que les défauts sont distribués de manière aléatoire à l’intérieur des tranches et entre les tranches du lot.
Minitab comprend les besoins grandissants du secteur des semi-conducteurs
COMMENT LA CARTE DE TRANCHES PEUT-ELLE VOUS AIDER ?
La compréhension du rendement au niveau du lot et l’analyse des causes profondes sont essentielles pour améliorer le rendement. Pour approfondir ses connaissances, un ingénieur peut, à l’aide d’une carte de tranches, visualiser si les puces défectueuses présentent ou non un schéma systématique ou une grappe.
Ces schémas spatiaux peuvent contenir des informations utiles sur des problèmes de fabrication potentiels qui ne sont pas pris en compte par les mesures globales de synthèse. Selon Mark H. Hansen, Vijayan N. Nair et David J. Friedman, coauteurs de l’article « Monitoring Wafer Map Data from Integrated Circuit Fabrication Processes for Spatially Clustered Defects », des motifs spécifiques peuvent indiquer des problèmes communs. Par exemple, si vous voyez un anneau de puces mortes autour du bord de la tranche, cela peut indiquer une distribution inégale de la température pendant le processus de cuisson thermique rapide. Un damier de puces défectueuses indique souvent un mauvais fonctionnement du stepper. Les vibrations excessives d’une machine peuvent libérer suffisamment de particules pour entraîner la défaillance de toutes les puces d’une région contiguë d’une tranche. En général, les groupes de défauts peuvent être classés comme étant liés à des particules ou à des processus, les groupes liés à des particules pouvant être attribués à des machines individuelles et les groupes liés à des processus pouvant être attribués à une ou plusieurs étapes du processus ne répondant pas aux exigences des spécifications.
Vous trouverez ci-dessus un exemple de carte de tranches avec le logiciel d'analyse de données Minitab - l’anneau de défauts peut suggérer une distribution inégale de la température.
Par ailleurs, les défauts aléatoires dans l’espace peuvent également être révélateurs. Par exemple, les densités de défauts aléatoires ont tendance à augmenter et à diminuer en fonction de la propreté générale de la salle blanche. Il est possible de les réduire grâce à un programme d’amélioration continue à long terme et progressif, ou peut-être par une mise à jour et une révision de l’équipement. Par ailleurs, des défauts aléatoires dans l’espace peuvent indiquer qu’il n’y a pas de problème avec le processus, mais plutôt avec les matériaux.
LA CARTE DE TRANCHES - UN OUTIL DE QUALITÉ IMPORTANT
Le contrôle de la qualité dans un environnement de fabrication complexe est également complexe. En raison de la nature coûteuse de la fabrication des semi-conducteurs, toute information supplémentaire permettant d’améliorer le rendement peut entraîner des économies significatives. La carte de tranches est un outil supplémentaire dans la boîte à outils de l’ingénieur qualité pour identifier plus rapidement les causes profondes des problèmes.
