LED芯片制程中統(tǒng)計過程控制技術(shù)的應(yīng)用

王飛

摘要：近年來，伴隨著科技水平的不斷提升，LED芯片逐漸成為了技術(shù)密集型企業(yè)中重要的組成部分，在制作過程中，由于該設(shè)備所涉及的工藝過程具有較高的復(fù)雜性，因此，在芯片制程的統(tǒng)計過程中對于控制技術(shù)具有較高的需求。本文以LED外延與芯片在生產(chǎn)線中對于SPC統(tǒng)計過程的相關(guān)控制技術(shù)的需求度、應(yīng)用意義以及具體實施等問題入手，對于相關(guān)外延與應(yīng)用模式進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：統(tǒng)計過程；LED芯片；應(yīng)用情況；實際價值

近年來，隨著科技水平的發(fā)展與提升，我國企業(yè)得到了良好的發(fā)展。其中，作為技術(shù)密集型企業(yè)之一，LED外延與芯片制造的相關(guān)企業(yè)也迎來了較大的發(fā)展空間。從工藝流程上而言，該公司產(chǎn)品的制造過程相對較為復(fù)雜，因此，對于工藝具有較高的控制難度[1]。相關(guān)研究表明，由于多個工藝在制造的過程中無法得到實時的驗證，因此，相關(guān)人員應(yīng)將關(guān)鍵工序所涉及的數(shù)據(jù)以信息的形式進(jìn)行呈現(xiàn)，從而有效實現(xiàn)芯片的測評、改進(jìn)以及優(yōu)化。在統(tǒng)計控制過程中，作為重要的技術(shù)之一，SPC以概率統(tǒng)計學(xué)作為核心，通過對于統(tǒng)計技術(shù)的應(yīng)用，可以對質(zhì)量特性值的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行測定、記錄以及有效評估，從而實現(xiàn)產(chǎn)品與服務(wù)可以與相關(guān)要求相符合[2]。在實際應(yīng)用過程中，通過該技術(shù)的應(yīng)用，一方面可以有效實現(xiàn)異常因素的預(yù)警，另一方面，通過對于過程的質(zhì)量進(jìn)行相應(yīng)評價，可以有效進(jìn)行過程的檢查，避免其脫離控制。

一、SPC技術(shù)的應(yīng)用規(guī)劃

在LED外延以及芯片的相關(guān)生產(chǎn)線中實現(xiàn)SPC統(tǒng)計過程控制技術(shù)的有效實施，應(yīng)首先對整體機(jī)制的目標(biāo)進(jìn)行確立，從而實現(xiàn)SPC操作平臺的建設(shè)，促進(jìn)相關(guān)工作人員對于SPC技術(shù)掌握能力的有效提升，促進(jìn)SPC資料管理體系的有效創(chuàng)建，并且實現(xiàn)對于金屬蒸鍍、MOCVD以及晶圓減薄等多個工序所具有的穩(wěn)定性實現(xiàn)預(yù)先的控制。

二、SPC技術(shù)的具體實施

（一）控制點的識別與確定

作為具有獨立發(fā)光效果的光電器件之一，LED芯片主要是在藍(lán)寶石襯底上以外延制備、通過化學(xué)藥劑清洗，經(jīng)過透明電極進(jìn)行蒸發(fā)，實現(xiàn)光刻圖形與臺階刻蝕的方式實現(xiàn)保護(hù)層積淀，并通過研磨、切割以及分選測試等工序制備而成。在研究過程中，根據(jù)LED外延的生產(chǎn)工序及其對產(chǎn)品質(zhì)量的影響效果，應(yīng)主要選擇產(chǎn)品質(zhì)量特性的主要形成過程，包括這個產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、功能以及生產(chǎn)成本等直接造成影響的過程，總的來說，包括金屬蒸鍍、ICP刻蝕以及MOCVD外延等工序[3]。在參考指標(biāo)方面以金屬層厚度、刻蝕深度以及外延層厚度作為主要的參數(shù)。例如，作為LED芯片功能與結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵形成過程，ICP刻蝕工序?qū)τ诋a(chǎn)品的總體性能、質(zhì)量以及可靠性等具有影響。同時，由于其刻蝕深度與發(fā)光二極管的關(guān)鍵特性具有密切的連續(xù)，因此，對于產(chǎn)品的質(zhì)量具有重要影響，所以將其稱為SPC技術(shù)的關(guān)鍵工序。在刻蝕深度的影響因素方面，氣體流量、氣體配比、刻蝕時間以及相關(guān)功率等參數(shù)內(nèi)容均可有效顯示出工序的具體運行狀態(tài)，對于參數(shù)的影響，則多數(shù)需要依靠后期對于參數(shù)的監(jiān)控與測量來完成。

（二）統(tǒng)計控制狀態(tài)

1、判斷規(guī)則的選取與應(yīng)用

在通過對控制用控制圖的使用來實現(xiàn)過程參數(shù)監(jiān)控的過程中，為了確保監(jiān)控效果，應(yīng)對判斷規(guī)則進(jìn)行制定，例如，針對超過控制限度之外的數(shù)據(jù)點，應(yīng)將其判定為“失控”。在具體應(yīng)用上，如果0.004的數(shù)據(jù)點中出現(xiàn)單調(diào)上升與下降情況的數(shù)據(jù)點數(shù)量大于七個，則證明該數(shù)據(jù)點出現(xiàn)是空的情況。

2、CPK值的評價

作為刻蝕工序的重要工藝參數(shù)之一，刻蝕深度所具有的公差的上下限相關(guān)數(shù)據(jù)的來源取自技術(shù)工藝相關(guān)文件[4]。在計算過程中，通過SPC數(shù)據(jù)工序來對其能力指數(shù)進(jìn)行有效的計算，同時，通過直方圖，可以對該工藝參數(shù)所遵循的分布規(guī)律進(jìn)行較為有效的判斷。

在實際計算中，若雙側(cè)均處于規(guī)范情況，則CPK值所采用的計算方法如下：

在這個過程中，對于標(biāo)準(zhǔn)偏差的計算公式如下：

若CPK的數(shù)值不滿足要求，則需對相關(guān)原因進(jìn)行具體分析。若實際生產(chǎn)過程中標(biāo)準(zhǔn)偏差小于規(guī)范的1/10，則表示基本正常，否則就表示標(biāo)準(zhǔn)偏差較大。

3、控制圖與CPK出現(xiàn)異常時的解決思路

若控制圖與CPK出現(xiàn)異常，則相關(guān)分析思想主要可以分為5點：（1）在對失控原因進(jìn)行查找的過程中，應(yīng)首先排查目前存在的具有異常性的數(shù)據(jù)；（2）由于均值與計量值的控制圖均通過極差平均值進(jìn)行計算，因此，應(yīng)確保極差控制圖處于正常狀態(tài)，隨后，再對相關(guān)的控制圖進(jìn)行分析；（3）在過程異常中，應(yīng)綜合考慮“好”的異常與“壞”的異常等兩種情況，同時進(jìn)行質(zhì)量的分析工作。其中，對于“壞”的異常，企業(yè)應(yīng)召開相應(yīng)的分析討論會，通過對于操作員工與質(zhì)量管理負(fù)責(zé)人進(jìn)行召集，從機(jī)器、人員、物料、技術(shù)以及環(huán)節(jié)等多個方面進(jìn)行入手，對可能潛在的問題進(jìn)行一一列舉與驗證，并使用PDCA的方式進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)；（4）從工藝角度入手，有效實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)信息標(biāo)準(zhǔn)偏差的縮小；（5）在改進(jìn)工作完成后，對過程能力情況進(jìn)行再次評價，以便進(jìn)行分析用控制圖的制作，實現(xiàn)SPC控制過程的重新展開[5]。

結(jié)語：

在科技水平提升的推動下，企業(yè)有效地將SPC技術(shù)應(yīng)用到了ICP工序中，從而實現(xiàn)了金屬蒸鍍、MOCVD以及晶圓減薄等多個工序中對于SPC操作平臺的有效建立，有效實現(xiàn)了LED外延與芯片相關(guān)生產(chǎn)線穩(wěn)定性的提升，從而為公司生產(chǎn)技術(shù)質(zhì)量的提升提供了保障，有利于企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[2]劉芳嬌，熊新華，王琦，肖強(qiáng)，章玲涓.基于多芯片內(nèi)連接的高壓LED芯片封裝關(guān)鍵技術(shù)研究[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2018（11）：50-54.

[3]羅明浩，肖龍，俞理云，陳巖，李炳乾.藍(lán)光LED芯片波長對COB光源顏色一致性的影響[J].半導(dǎo)體技術(shù)，2018，43（11）：823-827.

[4]周婷，馬介淵，張震.一種有效提升小尺寸LED芯片產(chǎn)品可靠性的劈裂方式[J].現(xiàn)代信息科技，2018，2（05）：40-41.

[5]姜雨彤.LED封裝行業(yè)研究——LED行業(yè)迎來景氣期，LED封裝環(huán)節(jié)為產(chǎn)業(yè)鏈風(fēng)險較低環(huán)節(jié)[J].電氣時代，2017（10）：26-33.

（作者單位：南寧富桂精密工業(yè)有限公司）