1、工業工程實務講座心得報告主題：IE 的機會與挑戰： 以 IC 晶圓製造業為例講員：黃崑智先生 台積電工業工程處產能企劃部部經理組員：8824623 張鴻耀 8724608 李俊杰8824640 翁英棕 8724653 陳玟孝8824643 林恭任 8824606 許秀慧8824656 徐興國 8824641 古佳惠日期：2002/12/26一、 半導體製造（1） 、何謂半導體半導體的主要材料為矽，不同物質與矽所合成的化合物可以成為非導體如 SiO2、Si 3N4、SiON 等，或導體如 WSix、Poly Si 等。另在純矽中以選擇性方式摻雜不同物質（Donor 或 Acceptor） ，使矽
2、能以電子，或以電洞來傳導電信號，利用電荷差異的性質，產生不同的物理變化成為兩類半導體-正型（p-type ）及負型（n-type） 。PMOS 是利用電洞來傳導電性信號的金氧半導體，是由正型摻雜（p-type）形成的汲極（drain ）及源極（source） ，與在氧化層上的閘極（gate）所構成。當閘極（gate）施以負偏壓時，就會在氧化層的下方感應出薄薄一層的電洞，當源極（source）外加一個偏壓之後，電洞就可經由源極（source）與汲極（drain）之間聚集的電動通道導通。而 NMOS 利用電子來傳導電性信號的金氧半導體，是由負型摻雜（n-type）形成的汲極與源極，與在氧化層上的閘
3、極所構成。當閘極施以正偏壓時，就會在氧化層的下方感應出一層薄薄的電子。當汲極（drain）外加一個偏壓之後，電子就可經由聚集的電子通道導通。 （見圖一）而所謂的 IC（Integrated circuit 積體電路）是將電晶體（transistor） 、二極體、電阻器及電容器等電路元件，架構在矽晶片上，形成完整的邏輯電路，以達成控制、計算或記憶等功能，為人們處理各種事物。IC 被稱為是資訊產業之母 ，是資訊產品最基本、也是最重要的元件。（2） 、半導體製程半導體的製程，主要可分為四大模組：黃光（Photo） 、蝕刻（Etch） 、薄膜（Thin Film） 、擴散（Diffusion） ，而每
4、個模組又可細分為好幾百道製程。（見圖二）黃光-利用上光阻、曝光、顯影等步驟形成所需圖案的製程，工作區域使用黃色光線，又稱為微影製程。擴散-離子植入（Ion Implantation）後，經由高溫步驟（爐管 Anneal 或是Drive In）使原子擴散，從高濃度往低濃度，目的在於改變半導體的導電能力。薄膜-使用 PVD 物理方法或是 CVD 化學方法，沉積在基板表面形成的這一層材料（金屬、高分子、陶瓷等） 。成為半導體製程中的介電材料或金屬材料。蝕刻-使用物理方法（離子撞擊）或是化學方法（薄膜與氣體或是液體反應） ，將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，
5、保留下來。蝕刻又可分為乾蝕刻與濕蝕刻。IC 的製作過程，遊戲晶圓清洗開始，經過一連串製程步驟，包括光學顯影、快速高溫製程、化學氣相沉澱、離子植入、蝕刻、化學機械研磨等前段製程，以及封裝、測試等後段製程。由於半導體產品功能的複雜性愈來愈高，需將更多的元件整合，所以製程需要不斷的進步，目前製程技術由過去的0.5um、0.35um，進步至 0.18um、0.13um，按照一步一步的流程，以循環的方式疊床架屋將電子元件塑造至晶圓上，發揮電性的效果，而每片晶圓都需經過五、六百道加工手續，若是每片晶圓每天平均加工 5 至 6 道製程，其循環時間大致需要 2 至 3 個月，因此所短工期、提高良率成為半導體產
6、業致勝的關鍵。（3） 、生產指標工廠中的任何機台，其美一分美一秒的狀態對於工廠都相當重要，因此工廠內所有指標都必須表示的非常清楚。半導體廠常用的生產指標如下： WIPWork In Progress Turn RatioTotal Stage Move/WIP Cycle time/Layer（Wafer Output-Wafer Input）/Photo layer設備相關的指標是需要許多狀態的組合才能完整的表示： Available TimeUp Bkup Lost Test Non-Available TimeWaitDownPMMONFACPDCK FAMFG HoldOCAP 如果要
7、即時掌控工廠中的生產狀況，任何時間都必須要很清楚的了解每一片晶圓的狀況，包含晶圓正在哪一道製程，需作何種加工手續、晶圓的電性測量狀況，及機台是否上線等。在面對如此複雜資訊的管理，CIM 生產管理系統是不可或缺的。 （見圖三）加工過程中，機台、產品與物料的即時資訊，由網路系統匯入 CIM。成千上萬的資料經由電腦分析輸出結果，包括 WIP Tracking、SPC、設備管理、工程資料分析及各種生產管理指標，以供使用者衡量生產狀態。所以要掌握這些資訊，必定需要電腦作為輔助工具。圖三：CIM 系統二.IE 在 IC 半導體領域的工作機會及必備的專業能力 一般工業工程系畢業的學生，在 IC 半導體產業
8、( 註 1 ) 可擔任的工作機會， 大致可區分為三類：1.IE 工程師 2.生管工程師 3.品管工程師 ；此三類工作職 務所須具備的專業知識，及產業界的要求與需求將以下表來說明。( 註 1 )晶圓代工， IC 封裝測試項 目 IE 工 程 師 生 管 工 程 師 品 管 工 程 師生產線規劃 生產計劃 進料檢驗產品成本架構分析 排定生產排程與進出貨 可靠度監測產品製造效益 客戶服務及產出達成 品質系統改進重大專案評估分析 生產管制工作 法規制定產能需求計劃 封裝系統規劃 出貨檢驗作業流程改善 客戶溝通出貨事宜 產品測試專業能力工工專長 工作內容新廠規劃 進出口作業 新產品作業導入 半成品&成品
9、回庫出貨管制標準工時評量&制定 外包生管排程與跟催進度. 生產線平衡調整 生產企劃執行 生產線 Layout 物料庫存分析 專案處理 生產計劃安排/跟催 產能及成本效益評估 技術協調、交期管控 工時量測 標準工時分析 現場改善 標準成本分析 績效指標模式建立 指標計算、效率改善 系統整合、開發與維護 作業流程分析 Word、Excel、 PowerPoint Word、Excel、PowerPoint Word、Excel程式設計： VB 程式設計： LotusNotes 、PowerPoint資料庫：Dbase Visual Foxpro 中文打字 20 /min 英文打字 20 /min
10、電腦專長資料庫： Access 英文- 聽 / 略懂、 說 / 略懂、 讀 / 略懂、 寫 / 略懂 語言英文- 聽 / 中等、 說 / 中等、 讀 / 中等、 寫 / 中等 1.具有社團或學會領導幹部的經驗 5.有專案管理經驗2.了解半導體廠製程與相關工作經驗 6.具 MTM 執照者3.能獨立作業主動積極 7.具溝通及協調能力者其他類4.具軟體撰寫經驗能力者 雖然在收集資料中對於 IC 半導體產業，工工系畢業學生可有上述三種 職業可選擇，但實際上就工作內容來看，企業主對 IE 工 程 師 & 生 管工程師 有部份內容是相重疊的，而電腦專長方面，程式設計及資料 庫軟體的操作，對一個工工系得學生
11、而言也是必備的專業能力。三 .心 得如 高 學 長 所 言 ， IE 工 程 師 在 我 國 現 階 段 的 IC 產 業 發 展 ， 扮 演 著 極 重 要的 角 色 。 蓋 因 國 內 近 幾 十 年 經 濟 快 速 成 長 ， 已 使 IC 工 業 由 製 造 技 術 轉 變 為整 點 合 性 技 術 的 型 態 。 因 此 目 前 的 IC 產 業 發 展 已 無 法 單 獨 依 賴 各 個 專 門 的學 科 ， 必 須 尋 找 一 有 效 的 經 營 體 系 ， 從 事 業 務 服 務 、 製 造 技 術 、 生 產 管 制 、 品質 管 制 、 綜 合 協 調 與 整 合 ， 對
12、有 限 的 資 源 作 合 理 的 分 配 並 獲 至 最 大 的 整 體 利 益 。IE 工 程 師 的 主 要 功 能 ， 就 是 促 使 上 述 目 標 的 達 成 。IE 工 程 師 在 我 國 現 階 段 的 IC 產 業 發 展 方 向 ： 除 了 重 視 傳 統 工 業 工 程 領域 外 ， 並 結 合 管 理 及 整 合 技 術 ， 其 專 注 四 個 領 域 發 展 ：1 生 產 系 統 ：專 注 生 產 規 劃 與 管 理 、 生 產 自 動 化 系 統 整 合 ， 以 現 有 的 資 源 及 業務 的 客 戶 情 報 ， 作 較 準 確 的 預 測 ， 使 產 能 利 用
13、 率 達 到 最 高 ， 且 交財 期 最 短 。2 品 質 管 制 ：專 注 於 品 注 質 系 統 ， 以 IE 手 法 作 統 計 ， 監 督 與 量 測 ， 強 調 工 程與 管 理 結 合 ， 培 養 品 質 保 証 之 專 業 化 經 營 人 員 。3 系 統 決 策 利 用 系 統 分 析 ， 作 業 研 究 方 法 協 助 組 織 對 高 度 複 雜 及 風 險 的 系 統 、軟 硬 体 做 研 究 與 評 估 ， 加 強 數 量 方 法 於 生 產 製 造 系 統 之 運 用 。4 模 擬 技 術 利 用 系 統 分 析 及 模 擬 等 科 學 方 法 ， 專 注 於 系 統
14、 及 產 品 導 入 、 強 調模 擬 測 試 ， 降 低 常 失 敗 成 本 及 導 入 失 誤 。5 系 統 整 合 技 術 從上游的 IC 設計- 晶圓代工- 封裝測試-系統整合-市場通路 ，一個產業的成功，最重要的是專業分工，而不是整碗捧去 ，有這樣的共市識，故整合性技術，變得非常重要。如 高 學 長 所 言 ， IE 工 程 師 在 IC 產 業 發 展 方 向 ： 1. 製程工程師：包括薄膜、蝕刻、微影、進鍍、清洗等製程工程，多數公司要求新進人員的學歷為大學以上電子、電機、材料、機械、物理、工工等相關系所畢業。2. 工業工程工程師：多數公司要求新進人員的學歷為大學以上工業工程相關系所畢業，主要工作為生產管理、產能規劃、成本及效率分析。3. 製程整合工程師：多數公司要求新進人員的學歷為研究所電子、電機、物理、機械、工工相關系所畢業，主要工作領域為進行製程整合工作。3. 品保工程師：多數公司要求新進人員的學歷為大學以上，工業工程相關系所畢業 , 主要工作為進行產品的品質管制作業。3. 人力資源管理師：多數公司要求新進人員的學歷為大學以上工業工程相關畢業，主要工作範圍為進行員工薪資、績效考核、福利制度等的規劃。
