半导体制造中的质量可靠性与创新 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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简维廷，[美] 郭位，张启华 著

图书标签:

• 半导体制造
• 质量控制
• 可靠性工程
• 失效分析
• 先进封装
• 良率管理
• 器件物理
• 测试技术
• 创新方法
• 集成电路

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121282461

版次：1

商品编码：11895334

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-03-01

用纸：胶版纸

页数：280

字数：448000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：本书主要面向电子制造业中质量与可靠性管理人员，以及负责质量、可靠性和失效分析的人员，同时对相关行业的科研、生产管理工作人员，以及高等院校相关专业的师生也具有一定的参考价值。
　　由集成电路行业质量与可靠性管理领域的国际知名学者简维廷等专家共同打造。

内容简介

　　本书是由集成电路行业质量与可靠性管理领域的国际知名学者，中芯国际集成电路制造有限公司副总裁简维廷、郭位院士（美）、张启华等专家编著的一本阐述质量与可靠性工程在集成电路制造中的实际应用的专著。
　　书中系统、深入地介绍了从设计、制造评估到使用实际工程中各个环节的质量与可靠性问题，并将作者独到的创新理念融入于整个书中。全书共4章。第1章简要介绍了中国集成电路产业目前发展的状况及趋势，以及集成电路制造过程中，质量与可靠性管理工作主要涵盖的内容。第2～4章，分别针对质量、可靠性和失效分析（Failure Analysis，FA）三大课题，通过大量的实用案例，以及作者在管理和工程上积累的众多创新经验和创新理念，阐述了如何在透彻了解理论知识的基础上，将这些知识应用于实际的生产线和产品的质量与可靠性管理。

作者简介

　　简维廷，中国台湾人，集成电路行业质量与可靠性管理领域国际知名学者，中芯国际集成电路制造有限公司副总裁。

目录

第1章 绪论 （1）
1．1 概述 （1）
1．1．1 前景展望 （2）
1．1．2 基础知识介绍 （3）
1．2 集成电路制造中的质量与可靠性管理 （8）
1．2．1 芯片制造流程 （8）
1．2．2 质量与良率的管理 （13）
1．2．3 可靠性管理 （16）
1．3 质量与可靠性的创新 （19）
1．4 思考提高加油站 （23）
第2章 质量管理与工程 （25）
2．1 质量的介绍 （25）
2．1．1 概述 （25）
2．1．2 定义 （25）
2．1．3 质量的发展[23] （26）
2．1．4 质量人 （29）
2．1．5 中国质量奖 （30）
2．1．6 工业4．0 （31）
2．2 质量管理简介 （32）
2．2．1 质量保证和质量控制 （32）
2．2．2 集成电路制造的特点 （33）
2．2．3 质量管理的原则 （34）
2．3 质量管理体系 （35）
2．3．1 概述 （35）
2．3．2 ISO 9000 （36）
2．3．3 ISO/TS 16949和TL 9000 （37）
2．4 质量管理与工程的工具 （40）
2．4．1 质量管理七大工具 （40）
2．4．2 抽样技术 （42）
2．4．3 实验设计 （43）
2．4．4 测量系统分析 （44）
2．4．5 8D问题求解法 （45）
2．4．6 其他工具和方法 （47）
2．5 统计过程控制 （48）
2．5．1 过程的概念 （49）
2．5．2 统计过程控制的概念[38] （50）
2．5．3 过程的控制与改善 （51）
2．5．4 数理统计方法的应用 （53）
2．6 质量管理的创新 （57）
2．6．1 螺旋上升的模式―四大要素 （57）
2．6．2 取长补短齐进步――一致性 （58）
2．6．3 稳中求进――稳定性 （62）
2．6．4 防患胜于治疗――前侦性 （64）
2．6．5 说、写、做一致―纪律性 （71）
2．6．6 创新的土壤―培训体系 （73）
2．7 质量工程的创新 （76）
2．7．1 统计过程控制的应用 （76）
2．7．2 双重控制线的灵活设定 （78）
2．7．3 最佳WAT设定 （80）
2．7．4 参数控制系统的全局优化方法 （81）
2．7．5 生产设备监控 （82）
2．7．6 其他创新 （84）
2．8 集成电路制造的质量管理 （85）
2．8．1 质量管理的系统 （85）
2．8．2 原物料管理 （87）
2．8．3 生产过程管理 （88）
2．8．4 出货管理 （90）
2．8．5 外包商质量管理 （90）
2．9 总结 （92）
2．10 思考提高加油站 （92）
第3章 可靠性管理与工程 （95）
3．1 可靠性的介绍 （96）
3．1．1 概述 （96）
3．1．2 可靠性定义与分类 （97）
3．1．3 可靠性的数学描述 （99）
3．2 集成电路的可靠性介绍 （103）
3．2．1 概述 （103）
3．2．2 代工厂的可靠性工程 （104）
3．2．3 集成电路可靠性面临的挑战 （106）
3．2．4 可靠性工作内容介绍 （107）
3．3 工艺可靠性工程与创新 （113）
3．3．1 概述 （113）
3．3．2 工艺可靠性评估项目介绍 （114）
3．3．3 工艺可靠性的创新 （129）
3．4 产品可靠性工程与创新 （134）
3．4．1 概述 （134）
3．4．2 工作寿命测试 （134）
3．4．3 鲁棒性（Robustness）测试 （137）
3．4．4 环境测试 （138）
3．4．5 产品可靠性的创新 （140）
3．4．6 通用型老化测试板设计与应用 （142）
3．5 集成电路可靠性管理与创新 （145）
3．5．1 概述 （145）
3．5．2 早期侦测 （148）
3．5．3 植入式可靠性系统 （165）
3．6 总结 （177）
3．7 思考提高加油站 （178）
第4章 失效分析 （180）
4．1 失效分析介绍 （180）
4．1．1 基本概念 （180）
4．1．2 失效分析的作用 （180）
4．1．3 失效分析的发展 （181）
4．2 失效分析的流程和方法 （181）
4．2．1 失效分析基本原则 （181）
4．2．2 失效分析基本流程和常用方法 （182）
4．2．3 失效分析流程的灵活处理 （184）
4．3 失效分析技术 （184）
4．3．1 实验室常用的集成电路失效分析设备 （184）
4．3．2 失效点定位分析技术 （186）
4．3．3 物性失效分析技术 （198）
4．4 失效分析案例 （214）
4．4．1 EMMI失效点定位分析案例 （214）
4．4．2 OBIRCH失效点定位分析案例 （215）
4．4．3 电压衬度和纳米探针定位的失效分析案例 （218）
4．4．4 逻辑电路扫描链失效分析 （220）
4．4．5 SIMS失效分析案例 （220）
4．4．6 小结 （223）
4．5 失效分析中的技术创新 （224）
4．5．1 实用定位技巧 （224）
4．5．2 实用分析技术及技巧 （227）
4．5．3 失效分析制样方法的创新及改进 （230）
4．6 总结 （239）
4．7 思考提高加油站 （239）
英文索引 （241）
参考文献 （255）

前言/序言

自21世纪初，集成电路制造开始在中国大陆蓬勃发展。到如今，已经建成十几条8英寸线和多条12英寸的先进生产线。国家持续推出优惠政策，大力扶持集成电路产业。尤其是近期，国务院在2014年6月发布了《国家集成电路产业发展推进纲要》，开始全方位地推动集成电路产业的全面发展。2015年3月李克强总理在《政府工作报告》中又明确地指定集成电路产业作为未来大力发展的方向之一，并对产业的创新予以支持和鼓励。2015年5月，国务院又正式发布了《中国制造2025》的规划，吹响了智能工厂、智能制造的冲锋号。

吾辈何其幸甚，身处在这风起云涌的浪潮之巅。自当全力以赴，为中国半导体产业的发展竭智尽力。

笔者们在集成电路制造业从事质量与可靠性工作数十载，见证了中国集成电路制造业的迅猛发展。期间也有幸与很多国内外业界的先驱和专家，同堂议事、共襄盛举。甚幸！甚幸！

除了日常事务，笔者们仍时刻关注业界在质量与可靠性方面的最新发展以及动态，以拓展视野、持续学习，通过不断的思考、不同领域的融合与工程实践，将工作中的各种疑难杂症，转化为现实的突破与创新。十多年来，领导团队提交专利500多份，发表专业论文300余篇，成功验证数百个不同工艺。所以，着重于介绍“创新”是本书的第一个亮点。

这些实用的创新，虽然有相应文献可供查询，但是分布零散、缺乏系统性架构，无法很好地显现它们的参考价值。笔者们依多年累积的经验，将这些创新分成质量、可靠性与失效分析三大部分（领域），通过丰富的实用案例，巧妙地融合了这三大领域。这也是本书不同于现今市面上专业书籍的第二个亮点：“融合”。融合三大领域，融合工程与统计，融合理论与实际，更是融合创新与实践。笔者在本书中所做的系统性整理，也是多年工作的感悟，更是希望能抛砖引玉，激起业界的共鸣，为中国集成电路事业尽一份绵薄之力。

为更符合不同背景从业人员的需求，本书避免艰深理论的推导和公式的计算。有兴趣的读者们，可以参考书后提供的详尽文献，获得所需资讯。本书在这个历史转折点推出，是希望大家在关注集成电路制造技术发展的同时，千万不要忘记质量与可靠性对集成电路产业甚至对整个中国产业的重要性。毕竟，目前中国制造在质量与可靠性方面仍然有很大的改善空间。大多数人，仍然只是把质量与可靠性挂在嘴边，而没能理解它们的精髓与必要性。所以，为了提升“中国制造”，我们希望通过本书深入浅出的介绍，传播并强调质量与可靠性的重要。这是本书的第三个亮点：“浅显易懂”。

尽管我们大部分的创新是集中在集成电路产业，尤其是集成电路制造领域，但这些质量与可靠性管理的方法和创新，是可以运用在其他领域的。比如，早期侦测的理念，在汽车制造、航天制造等高科技产业都是非常值得推广的。所以本书的第四个亮点是“通用”。

经过近两年时间，无数多个夜晚和周末的奋战，本书终于定稿。第1章是概述；第2章主要介绍质量管理与工程及其创新；第3章主要介绍可靠性管理与工程及其创新；第4章则主要是介绍失效分析。本书能够付梓出版，也离不开一些同事和朋友的大力帮忙。如李明博士在失效分析，何文文女士在质量管理，赵永先生在可靠性，康盛先生在数理统计，邓贵红女士在工艺质量控制，以及上官遨宇女士在进料检验方面提供的大量的技术资料。并且他们也都参与了本书的编辑和整理工作，在此表示感谢。

对于本书的不足之处,还望各位读者、专家、先进、同业们不吝指正。

张启华

《精益卓越：制造流程的效率革新与质量飞跃》 洞察先机，铸就品质：制造业精益化转型的实践指南 在当今竞争日益激烈的全球化市场中，制造业面临着前所未有的挑战：成本压力持续攀升，客户期望不断提高，同时对产品质量和交货速度的要求也愈发严苛。企业若想在这样的环境中脱颖而出，仅仅依靠传统的管理模式已难以为继。此时，引入并深度实践“精益生产”理念，成为了提升企业核心竞争力的关键。本书《精益卓越：制造流程的效率革新与质量飞跃》便是一部为制造业管理者、工程师、技术人员以及所有致力于追求卓越运营的专业人士量身打造的深度解析与实践指导。它不仅阐释了精益制造的核心原则，更重要的是，提供了一套系统、可操作的方法论，帮助企业实现生产流程的根本性革新，从而在效率、质量和客户满意度方面取得显著飞跃。 本书的开篇，并非直接切入复杂的工具或技术，而是着力于构建一个清晰的“精益思维”框架。我们深入探讨了精益生产的起源及其哲学思想——即“消除浪费”，并将其定义为任何不为客户创造价值的活动。本书将浪费（Muda）的概念进行了细致的分类，从传统的七种浪费（等待、搬运、不必要的加工、过量生产、库存、动作、不良品）出发，进一步拓展至第八种浪费——未被充分利用的人才，并详细阐述了每一种浪费在实际生产环境中可能出现的具体表现形式，以及它们如何隐形地侵蚀企业的利润和效率。通过生动的案例分析，读者将能更深刻地理解浪费的普遍性与危害性，从而激发内在的改进动力。 接着，本书的核心部分——“价值流分析”（Value Stream Mapping, VSM）——被系统地呈现出来。我们不仅仅是介绍VSM这一工具，而是将其视为一种强大的诊断和规划手段。读者将学习如何一步步绘制当前状态的价值流图，识别流程中的瓶颈、冗余环节和关键的浪费点。本书提供了详细的绘制指南，包括如何收集数据、定义流程边界、识别信息流和物料流，以及如何量化各个环节的周期时间、转换时间、在制品数量等关键指标。在此基础上，本书引导读者如何基于当前状态图，构想和设计理想的未来状态价值流图，描绘一个更加 streamlined、高效的生产流程。我们将通过一系列不同行业的实际案例，展示如何运用VSM识别并解决诸如生产周期过长、在制品堆积、交货不准时等核心问题，帮助读者掌握将诊断转化为行动的能力。 “拉动式生产”（Pull System）是精益制造的另一基石，本书将对其进行深度剖析。我们详细阐述了与传统的“推动式生产”（Push System）的根本区别，以及拉动式生产如何通过信号（如看板Kanban）来实现按需生产，从而有效控制在制品库存，减少积压，提高资金周转率。本书将深入讲解看板系统的设计、实施和优化，包括不同类型的看板（信号看板、生产看板、运输看板）的应用场景，以及如何通过看板实现流程的平滑化（Heuristics）。通过模拟和实际应用案例，读者将能够理解如何建立一个有效的拉动系统，确保生产活动与市场需求紧密联动，最大化响应速度。 “持续改进”（Kaizen）是精益文化的核心驱动力，本书将“持续改进”置于企业运营的战略高度进行探讨。我们不仅仅是介绍小组改进活动（Kaizen events），更强调建立一种全员参与、持续学习的企业文化。本书详细阐述了各种实现持续改进的方法和工具，包括PDCA循环（Plan-Do-Check-Act）、5S现场管理（整理、整顿、清扫、清洁、素养）在提升工作环境、效率和安全方面的作用，以及目视化管理（Visual Management）如何让流程更加透明，便于问题发现和及时响应。读者将学习如何组织有效的Kaizen活动，如何激发员工的参与热情，并将改进成果制度化，形成良性循环。 “防错法”（Poka-Yoke）作为一种简单而高效的质量保证工具，在本书中占有重要篇章。我们揭示了防错法的核心思想——通过设计将人为错误的可能性降至最低，而非寄希望于事后的检查。本书提供了丰富的防错法实例，涵盖了从简单的物理屏障到更复杂的传感器和自动化检测，解释了如何识别易出错的环节，并设计出能够阻止、修正或提醒错误的机制。读者将学习如何运用防错法来减少不良品，降低返工成本，提升产品一次合格率，从而从源头上保障产品质量。 除了上述核心概念，本书还广泛涵盖了精益制造在其他关键领域的应用。例如，在“柔性制造”（Flexible Manufacturing）方面，本书将探讨如何设计更灵活的生产线，以快速响应多品种、小批量订单的需求，以及如何通过设备通用化、模具快速更换等方式降低切换成本。在“供应链协同”（Supply Chain Collaboration）方面，我们将分析如何将精益原则延伸至企业外部，与供应商和客户建立更紧密的协作关系，实现信息共享、需求预测同步，以及联合改进，共同提升整个价值链的效率和响应速度。 本书的另一大亮点在于其对“数据驱动决策”（Data-Driven Decision Making）的强调。在精益转型的过程中，我们认识到，直觉和经验固然重要，但科学的数据分析才是实现持续改进的基石。本书将指导读者如何收集、分析和利用生产过程中的各类数据，例如生产效率（OEE）、周期时间、报废率、设备停机时间等，并通过数据可视化技术，将复杂的运营状况清晰地呈现出来，从而为管理者提供决策依据，帮助企业识别改进机会，量化改进效果。 最后，《精益卓越：制造流程的效率革新与质量飞跃》不仅仅是一本理论书籍，更是一本实操手册。在每个章节的结尾，我们都提供了“实践指导”和“案例分析”，帮助读者将所学知识转化为实际行动。本书中的案例均来源于真实世界的制造业企业，涵盖了汽车、电子、机械制造、消费品等多个行业，展现了精益制造在不同应用场景下的强大生命力。通过对这些案例的深入剖析，读者将能够理解精益理念是如何被具体地应用于解决实际生产难题，并最终实现显著的业务成果。 总而言之，《精益卓越：制造流程的效率革新与质量飞跃》是一部全面、系统且极具实践指导意义的著作。它将引领读者踏上一段革新之旅，从根本上重塑企业的生产流程，以消除浪费为切入点，通过价值流分析、拉动式生产、持续改进、防错法等一系列先进的管理工具和方法，实现制造效率的飞跃，品质的持续提升，最终在瞬息万变的商业环境中，铸就企业不可动摇的竞争优势。对于任何渴望实现“精益求精”，追求卓越运营的制造业企业而言，本书都将是不可或缺的宝贵财富。

评分☆☆☆☆☆

这是一本关于半导体制造的深度解读，它让我看到了科技进步的内在逻辑。 在阅读这本《半导体制造中的质量可靠性与创新》时，我仿佛置身于一个巨大的实验室，亲眼见证着科技的诞生与发展。作者用一种极其严谨而又富有洞察力的视角，剖析了半导体制造的核心环节。我被书中关于“质量可靠性”的细致讲解所折服，它不仅仅是遵循标准，更是一种对产品生命周期的全方位考量。从早期设计阶段的失效模式分析，到生产过程中的过程控制和终检，再到产品在极端环境下的表现评估，每一个步骤都关乎着最终的成败。作者详细阐述了各种质量控制工具和方法，如SPC、DOE、FMEA等，并结合实际案例，展示了它们在保障芯片稳定运行中的关键作用。而“创新”部分，则让我看到了半导体行业永不止步的动力源泉。书中对新材料、新工艺、新设备的介绍，都充满了前瞻性。例如，对下一代存储技术的探索，对异构集成的解决方案，以及对人工智能在设计和制造中的应用，都让我看到了行业未来的发展方向。这本书让我明白，科技的进步并非偶然，而是无数工程师、科学家辛勤耕耘、不断突破的结果。它让我对半导体产业的复杂性、精密性以及其在现代社会中的重要地位有了更深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

一本让我脑洞大开的半导体制造书籍，它彻底颠覆了我对“制造”的认知。 初读这本书，我以为它会是一本枯燥的技术手册，充斥着我难以理解的专业术语。然而，事实恰恰相反，作者以一种充满启发性的方式，将“半导体制造中的质量可靠性与创新”这些看似高冷的议题，变得生动有趣，引人入胜。我尤其被书中关于“质量可靠性”的阐述所吸引，它让我明白，原来我们使用的电子产品，背后凝聚着多少不为人知的努力。从材料的选择、提纯，到晶圆的生长、抛光，再到光刻机如同“神笔马良”般的精准投射，以及后续一系列的化学、物理处理，每一步都充满了智慧的挑战。作者用通俗易懂的比喻，将复杂的工艺流程解释得清晰明了，让我这个门外汉也能窥探到其精妙之处。而“创新”部分，更是让我眼界大开。书中描述的那些超越想象的制造技术，如原子层沉积、EUV光刻、纳米压印等等，都让我惊叹于人类在微观尺度上进行精细操控的能力。它不再是简单的“组装”，而是“创造”，是对物质本质的深刻理解和巧妙运用。这本书让我意识到，半导体制造不仅仅是工业生产，更是一门艺术，一种科学，一种对极致的追求。它让我对那些默默付出、创造出我们生活必需品的工程师们充满了敬意。

评分☆☆☆☆☆

这本关于半导体制造的著作，简直是一本厚重的技术史诗，让我不禁感叹人类智慧的结晶。 翻开这本书，我立刻被其宏大的叙事所吸引。它不仅仅是关于制造工艺的流水线介绍，更像是一部关于人类如何征服微观世界的史诗。从早期锗管的萌芽，到硅基芯片的崛起，再到如今多层堆叠、三维结构的精进，作者以史诗般的笔触，勾勒出了半导体技术发展的波澜壮阔的画卷。书中对“质量可靠性”的探讨，更是上升到了哲学的高度。它不再仅仅是简单的良品率问题，而是关乎到整个社会的运行，关乎到国家安全和经济命脉。作者深入浅出地分析了导致芯片失效的各种复杂因素，从材料的微观结构到环境的宏观影响，再到人为操作的细微偏差，每一个环节都可能成为“蝴蝶效应”的起点。而“创新”则是贯穿始终的主旋律，它如同点燃星辰的火种，驱动着整个行业不断突破边界。书中对前沿技术的描绘，如纳米级别的加工精度、量子效应的利用、柔性电子的发展等，都让我对未来科技充满了无限的遐想。我能感受到作者在字里行间流露出的对科学的严谨态度和对创新的无限热情。这本书让我看到了半导体制造背后那股强大的驱动力，那是一种对未知世界的不懈探索，以及对人类福祉的深切关怀。

评分☆☆☆☆☆

一本关于半导体制造的书，让我对这个行业的复杂性和精密性有了全新的认识。 这本书的扉页上赫然印着“半导体制造中的质量可靠性与创新”几个大字，这几个字也精准地概括了我在这本书中窥探到的精彩世界。我一直觉得半导体产业离我们很遥远，但这本书却如同拉近了距离的望远镜，让我看到了那些隐藏在微小芯片背后的巨大工程。从最初的晶圆制造，到复杂的蚀刻、沉积、光刻等工艺，再到最终的封装和测试，作者用条理清晰的语言，辅以详实的图表和案例，将每一个环节都描绘得栩栩如生。我尤其被书中对“质量可靠性”的强调所打动。原来，一块小小的芯片，其背后的质量控制体系是如此严谨而庞大，任何一个微小的缺陷都可能导致整个产品的失败。书中所述的各种检测手段，如失效分析、应力测试、环境模拟等，都让我惊叹于人类在追求极致可靠性方面的智慧和毅力。而“创新”这个词，更是贯穿全书的亮点。从新材料的应用，到新工艺的开发，再到智能制造和人工智能的融入，我看到了这个行业永不停歇的进步步伐。作者并没有停留在理论层面，而是通过大量的实例，展示了这些创新是如何在实际生产中落地生根，并最终推动着科技的革新，影响着我们的日常生活。阅读的过程，就像是在经历一场科技的洗礼，让我对信息时代的基石有了更深刻的理解和敬畏。

评分☆☆☆☆☆

这本有关半导体制造的著作，如同一本厚重的百科全书，让我对这个神秘领域有了全方位的认知。 刚拿到这本书，我被其厚实的篇幅和密集的专业术语所震撼，但随着阅读的深入，我发现它并非一本令人望而却步的学术著作，而是一部充满智慧的探索之旅。作者以其深厚的专业功底和清晰的逻辑思维，将“半导体制造中的质量可靠性与创新”这些复杂的主题，分解成一个个易于理解的组成部分。我尤其被书中关于“质量可靠性”的系统性论述所吸引。它让我明白，一块小小的芯片，其背后是无数道严苛的质量关卡。从原材料的纯度控制，到光刻机纳米级的精度操作，再到封装过程中的防潮防静电，每一个环节都充满了对细节的极致追求。作者通过生动的图示和详实的案例，展示了各种失效机制的产生和预防，让我对芯片的稳定性和耐用性有了全新的认识。而“创新”的部分，则更是让人兴奋不已。书中对当前热门技术的探讨，如3D NAND、FinFET、Chiplet技术等，都充满了前沿性和启发性。作者还展望了未来可能出现的颠覆性技术，如量子计算在半导体制造中的应用，以及生物半导体的发展前景，都让我对科技的未来充满了期待。这本书让我看到了半导体制造的广度和深度，它不仅仅是冰冷的机器和复杂的流程，更蕴含着人类对科学的探索精神和对未来科技的无限憧憬。