摘要
晶圓(wafer)是半導體積體電路製造時所使用的基板，基板品質的好壞對最終產品的良率表現上有極大的影響，由於目前對於原物料晶圓必須仰賴供應商提供，半導體工廠多半是對原物料制定COA(Certificate of Authenticity) 來決定允收的標準。隨著製程的精進和多樣化，每片晶圓在經過不同製程，尤其是越來越多的熱處理和其他製程之後，進廠時相同允收規格下的晶圓表現開始出現分歧，反映出了當前制定的COA並無法涵蓋晶圓經過製程後衍生的不可預期變化。
本研究依照紫式決策分析架構分別對現行產品和特殊新進產品進行進料晶圓資料挖礦與最佳化。在現行產品上，本研究案例依照分析架構就目前產品反饋的表現，濾除已符合條件無須再精進的進料晶圓參數，專門針對尚待釐清的晶圓規格做驗證，經此分析找出雖不致造成現行產品問題但可更精進的晶圓規格參數；在特殊新進產品上，本研究依據歷史上的經驗資料，找出和產品問題參數最相關的晶圓規格參數，再利用DOE用最少的實驗次數找出最大影響值的規格參數，並針對此結果在短時間內找出最佳化的晶圓規格以符合特殊產品的條件限制，減少無意義的實驗消耗和猜測，有效降低產品研發週期。

Abstract
Wafer, the substrate of integrated circuit (IC), decides the quality of final product performance from its intrinsic properties. Currently, most semiconductor manufacturing FABs use COA (Certificate of Authenticity) as accepted criteria to wafer suppliers. During the more complicated and advanced technology going, the raw wafers with same COA perform different results after hundreds of manufacturing and thermal process. The unpredictable failure reveals the deficiency of overall optimized certification for raw wafers.
This study aims to employ UNISON decision framework to develop a raw wafer quality management system for reducing advanced/special process developing period on semiconductor manufacturing. For mature products, here demonstrates an optimized procedure for wafer CoA key parameters improvement. This can very help to accurate the right root cause and fix problems in a short time. Also, for specialty and advanced products, this study finds the most related wafer parameters from historic experience with DOE analysis and significantly reduces developing cycle and useless guess.

目錄
目錄 i
表目錄 iii
圖目錄 iv
第一章 緒論 1
1.1 研究背景、動機與重要性 1
1.2 研究目的 3
1.3 論文結構 3
第二章 理論基礎 5
2.1 晶圓材料技術 5
2.2 晶圓規格相關參數及檢測方法 7
2.3 產品相關參數 8
2.4 實驗設計(Design of Experiment, DOE) 10
2.5 紫式決策分析架構 10
第三章 研究方法 12
3.1 問題敘述與定義 14
3.2 架構目標層級 16
3.3 現行產品晶圓規格最佳化分析 17
3.4 新產品晶圓規格最佳化預測模型 21
3.5 衡量實際表現、修正參數模型及決定最佳方案 22
第四章 實證分析 23
4.1實證研究問題之背景與情境說明 23
4.2研究方法或實驗設計與參數設定說明 24
4.3結果整理、呈現與討論 25
第五章 結論 32
5.1 研究貢獻和限制 32
5.2 未來研究方向 34
參考文獻 35



表目錄

表3- 1 決策外在元素檢核表 14
表3- 2 晶圓品質相關的產品對應表現參數 18
表3- 3 強相關進料晶圓規格參數 19
表3- 4 新產品外在環境限制參數 21
表4- 1 各產品表現參數(Yi)和強相關晶圓參數 24
表4- 2 外在條件因素及對應產品表現、對應強相關晶圓參數 24
表4- 3 DOE L9直交表(4因子*3水準) 29
表4- 4 DOE數據結果分析 30


圖目錄
圖1- 1 2015全球矽晶圓廠排名 2
圖2- 1 晶圓製造過程 6
圖2- 2 紫式決策分析架構 11
圖3- 1 決策分析架構 13
圖3- 2 決策問題定義域 15
圖3- 3 目標層級 16
圖3- 4 決策目標與關聯架構與決定策略方案 17
圖3- 5 現行產品進料晶圓規格模型 20
圖3- 6 新產品晶圓規格最佳化預測模型 21
圖3- 7 驗證最佳化的晶圓規格參數 22
圖4- 1 現行產品不同BMD水準式樣 26
圖4- 2 現行產品不同初始BMD試樣經過熱製程後的表現 26
圖4- 3 IG 補捉結果 27
圖4- 4 現行產品分析架構此案例 27
圖4- 4 直交表選擇流程 28
圖4- 5 晶邊輪廓參數示意圖 29
圖4- 6 顯著因子分析 31
圖4- 7 新進產品分析架構此案例 31

參考文獻
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