摘 要：该文在简述统计过程控制(SPC)原理后，对半导体分立器件在生产过程中实施统计技术进行研究，在基于“计量值常规控制图的前提条件是要求被分析的数据满足IIND（独立同分布）条件”的观点上，探讨应用在半导体行业中的特殊SPC模块与应用在传统工艺中的SPC的区别，体现了特殊SPC模块在现代电子行业质量管理中的重要作用，通过特殊SPC模块在半导体分立器件关键工序“磷扩散工序”中的实际应用，对磷扩散工序进行工艺优化确保工序稳定受控，并使其工序能力指数CPK提高了38%，保证产品内部质量的同时，缩短了生产周期，提高生产线制造水平和产品的年供货能力，大大提升了产品的竞争力。 关键词：统计过程控制(SPC) IND条件 特殊SPC模块 嵌套控制图
随着科学技术的飞速发展,经济全球化进一步加剧了国际市场竞争,质量已成为企业之间竞争的焦点。加入WTO以后,众多企业将大举进军中国市场,国内企业要在这种新的经济环境下生存,并寻求更大的发展,必须加强质量管理以提升企业国际竞争力,尤其是提升产品的质量水平。这些却离不开先进的质量控制技术和方法。战后日本经济能够取得举世瞩目的成就,一个重要的原因就是从西方引进生产技术的同时,还注重引进和吸收先进的质量控制技术和方法。
人们意识到，保证质量的有效途径是在工艺过程中建立一种预防性方法，将质量建立在产品的内部，因此采用了以“事前预防”为特征的统计过程控制技术（SPC技术）。
1 SPC基本原理
在生产过程中，产品的加工尺寸的波动是不可避免的。它是由人、机器、材料、方法和环境等基本因素的波动影响所致。波动分为两种：正常波动和异常波动。正常波动是偶然性原因（不可避免因素）造成的。它对产品质量影响较小，在技术上难以消除，在经济上也不值得消除。异常波动是由系统原因（异常因素）造成的。它对产品质量影响很大，但能够采取措施避免和消除。SPC的作用就是定量地判断生产过程是否处于统计受控状态。其基本原理是：根据数据统计分析理论，对连续采集的多批工艺参数数据进行定量的统计分析，对工艺过程是否处于统计受控状态做出定量结论。
SPC控制图工作依据的数学原理如下。
板凳筋
1.1 中心极限定理与工艺参数的正态分布
根据中心极限定理，如果某一个质量特性是许多随机因素的综合，而没有显著的非正态因
素，则该质量特性参数服从正态分布，因此实际生产中相当多的工艺参数都服从正态分布。
1.2 特征值的正态性
即使母体不是正态分布，其许多样本特征，如均值等近似为正态分布。
1.3 正态分布特征值的统计特性
SPC中涉及正态分布的多种特征值参数。如果母体服从均值为μ、标准偏差为σ的正态分布，X～（μ、σ2），若抽取容量为n的子样x1,…xn,可得样本的均值、中位数申智惠、极差R和标准偏差s，根据数理统计理论，可得这些特征值与母体分布参数μ和σ之间的关系。
1.4 小概率原理
根据小概率事件在一般情况下不应出现的原理，在给定的假设情况下，如果出现了小概率事件，则认为该假设实际不成立。这是判断工艺过程是否处于统计受控状态的根据。
风机消音器图1 工序受控控制图推拉电磁铁
2 特殊SPC模块与常规控制图的区别
虽然常规控制图已成功应用了多年，但常规控制图在半导体行业的许多工序不适用，采用常规控制图只能适合那些被分析的数据满足IIND“正态、独立、同分布”条件，即要求数据
完全相互独立，且服从同一正态分布。在半导体行业中，只有一部分工艺参数满足这种条件，还有相当一部分工艺参数数据不满足IIND条件，如仍然采用常规控制图进行控制可能会得出错误的结论，此时就要针对不同情况，选择不同于常规控制图的特殊SPC模块进行控制，确保产品处于受控之中。
3 特殊SPC模块在半导体行业的应用防刺手套
3.1 有效实施SPC的主要步骤电汽锅
(1)确定关键过程节点；(2)确定关键工艺参数数；(3)对测量仪器进行评价（重复性与再现性）；(4)合理选用分析用控制图（分析受控）；(5)计算工序能力指数（能力满足要求）；(6)采用控制用控制图进行控制；(7)一段时间后，更新控制线。
3.2 选取磷扩散工序作为控制点
磷扩散工序作为半导体分立器件生产线上的关键工序之一，采用高掺杂技术以形成芯片的欧姆结，其结果直接影响产品的正向电压值，影响产品的成品率及可靠性，因此选其作为控制点。该工序控制参数为方块电阻，方块电阻的好坏对产品的质量有很重要的影响，所
以该工序主要对方块电阻进行控制。
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