混合集成電路制造工藝文件體系研究

毛寒松，王 騰

（中國電子科技集團公司第43研究所，合肥 230088）

0 引言

混合集成電路（Hybrid Integrated Circuit，HIC）是膜集成技術(shù)與半導(dǎo)體技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。按照成膜工藝方式可分為厚膜HIC和薄膜HIC兩大類。從HIC的發(fā)展歷程來看，國內(nèi)HIC的發(fā)展主要得益于軍事電子裝備高性能、多功能、小型化、高可靠的迫切要求，以及計算機、通信網(wǎng)絡(luò)等電子工業(yè)發(fā)展而牽引[1]。

近年來，國內(nèi)軍用混合集成電路行業(yè)發(fā)展迅速，基于其高可靠、高穩(wěn)定性等特點，在整機系統(tǒng)一般作為核心元器件進行應(yīng)用與管控。軍用混合集成電路制造可靠性、一致性及穩(wěn)定性的需求愈加強烈，工藝產(chǎn)線的高效穩(wěn)定運行除了配置相應(yīng)的硬件設(shè)施外，還需建立一套科學(xué)合理的工藝文件體系，以便指導(dǎo)工藝制造全過程穩(wěn)定受控。通過對國內(nèi)外先進制造企業(yè)工藝文件體系建設(shè)狀況的研究與學(xué)習(xí)，著重借鑒了國內(nèi)航天制造業(yè)工藝文件體系的成功建設(shè)案例，結(jié)合本單位多年來工藝發(fā)展過程積累的寶貴經(jīng)驗，逐步建立了混合集成電路制造工藝文件體系，并在實踐運行過程中，得以持續(xù)完善。本文重點從文件體系的架構(gòu)、文件的分類、文件的作用以及文件體系的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)等方面逐一展開研究，以提高工藝文件體系實際使用水平，規(guī)范產(chǎn)品制造技術(shù)，固化成熟工藝技術(shù)，提高工藝制造穩(wěn)定性、一致性為目的，旨在建立一套系統(tǒng)完整、覆蓋全面、配置合理、相互協(xié)調(diào)的制造工藝文件體系。

1 工藝文件體系結(jié)構(gòu)分析

1.1 構(gòu)建思路

（1）頂層規(guī)劃，系統(tǒng)完整。以工藝工作有效性、先進性為頂層規(guī)劃基準(zhǔn)，按工藝管理的各項內(nèi)容分層次構(gòu)建工藝文件體系，確保工藝文件體系的系統(tǒng)性與完整性[2]。

（2）明確主線，突出重點。持續(xù)完善過程控制，嚴(yán)控核心與關(guān)鍵工藝技術(shù)，強化工藝在制造環(huán)節(jié)中的主導(dǎo)作用，確保工藝平臺穩(wěn)定性與高效性。

（3）堅持創(chuàng)新，持續(xù)改進。大力推進新工藝技術(shù)攻關(guān)開發(fā)工作，引入與探索新管理理念，并努力提升新工藝技術(shù)穩(wěn)定性與成熟度，同時與新管理理念相結(jié)合，逐步完善工藝文件體系，提升整體工藝水平。

1.2 框架構(gòu)建

通過學(xué)習(xí)借鑒國內(nèi)外先進制造單位（如歐空局PID文件體系、國內(nèi)航天單位工藝文件體系），結(jié)合混合集成電路制造工藝自身特征和發(fā)展需求，持續(xù)完善制造工藝文件體系總體框架，參照國內(nèi)外一些航空航天單位的劃分方法，工藝文件體系主要劃分為工藝管理文件和工藝技術(shù)文件兩大部分（工藝技術(shù)文件主要用于指導(dǎo)工藝實施與控制，工藝管理文件主要用于規(guī)范生產(chǎn)秩序、工藝管理等）。工藝文件體系框架如圖1所示。

圖1 工藝文件體系框架

總體框架主要包括工藝管理文件、工藝技術(shù)文件兩個方面的內(nèi)容。其中，工藝管理文件是全員必須遵守的管理規(guī)定和規(guī)章制度（含國家軍用標(biāo)準(zhǔn)、所級標(biāo)準(zhǔn)），是涵蓋全面、涉及制造平臺全部人員的規(guī)定；工藝技術(shù)文件適用于特定人員，是指導(dǎo)其在工藝制造環(huán)節(jié)的重要工作依據(jù)。

1.3 工藝技術(shù)與管理文件界定

工藝工作的一個突出特點就是管理與技術(shù)難以區(qū)分，如何界定工藝管理文件與工藝技術(shù)文件，目前有不同的認(rèn)識。實際上，通過多年來研究兩類文件運行可以看出，部分文件確實存在交叉重疊，難以區(qū)分[3]。針對現(xiàn)行工藝文件體系的情況，一般可認(rèn)為直接面對操作過程的工藝文件劃為技術(shù)性文件，如設(shè)備操作規(guī)程、工藝規(guī)范、控制規(guī)范、檢驗規(guī)范以及作業(yè)指導(dǎo)書等；不直接面對操作者實際操作的文件可劃為管理文件，如生產(chǎn)線人員管理、生產(chǎn)運行管理、設(shè)備及工裝管理、原材料管理、工藝環(huán)境管理及工藝知識管理等。

1.4 工藝技術(shù)文件

工藝技術(shù)文件主要包含制造平臺通用文件與產(chǎn)品工藝文件。工藝規(guī)范文件、工藝裝備操作規(guī)程文件及檢驗規(guī)范文件等共同構(gòu)成了平臺通用文件，該類文件規(guī)定了制造平臺各工藝實施的基本流程、工藝參數(shù)及相關(guān)控制要求等；作業(yè)指導(dǎo)文件（主要包含產(chǎn)品作業(yè)指導(dǎo)書、目視化指導(dǎo)看板等）構(gòu)成了產(chǎn)品工藝文件，該類文件直接指導(dǎo)員工正確有效實施產(chǎn)品的生產(chǎn)組裝。平臺通用技術(shù)文件內(nèi)容應(yīng)完整，具備通用性，有一定的覆蓋性，可供產(chǎn)品工藝文件直接引用，是產(chǎn)品工藝文件的基礎(chǔ)和工藝平臺的核心文件。前者側(cè)重培訓(xùn)學(xué)習(xí)、平臺工藝能力持續(xù)提升等，后者更注重產(chǎn)品生產(chǎn)過程實時可指導(dǎo)性。

1.4.1 工藝規(guī)范文件

工藝規(guī)范文件主要由混合集成電路全過程工藝規(guī)范（如：成膜工藝規(guī)范、元器件粘接工藝規(guī)范等）組成，是生產(chǎn)線各類工藝的通用規(guī)范文件，主要依據(jù)GJB2438B－2017《混 合 集 成 電 路 通 用 規(guī) 范》、GJB548B－2005《微電子器件試驗方法和程序》及相關(guān)行業(yè)規(guī)定進行編制，規(guī)定了各工藝實施過程工步流程、相關(guān)工藝參數(shù)范圍以及控制要點等。

1.4.2 工藝裝備操作規(guī)程

工藝裝備操作規(guī)程主要規(guī)定生產(chǎn)環(huán)節(jié)使用各類設(shè)備操作指南，該類文件規(guī)定了設(shè)備操作要領(lǐng)要點、順序步驟、安全注意事項、典型故障排除以及日常維護規(guī)定等。

1.4.3 檢驗規(guī)范文件

檢驗規(guī)范文件主要規(guī)定各工藝檢驗標(biāo)準(zhǔn)，該類文件主要依據(jù)GJB2438B－2017《混合集成電路通用規(guī)范》、GJB548B－2005《微電子器件試驗方法和程序》以及相關(guān)行業(yè)規(guī)定進行編制，規(guī)定了各工藝實施結(jié)果判定依據(jù)。

1.4.4 作業(yè)指導(dǎo)文件

作業(yè)指導(dǎo)文件主要包含產(chǎn)品作業(yè)指導(dǎo)書、目視化工藝指導(dǎo)看板，作業(yè)指導(dǎo)文件規(guī)定了具體產(chǎn)品工藝實施全環(huán)節(jié)的操作指導(dǎo)與控制要點。相比其他文件，作業(yè)指導(dǎo)文件為工藝技術(shù)文件最底層文件，直接面對操作員工，使用最為頻繁，指導(dǎo)性更強，逐步發(fā)展成為產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)的核心指導(dǎo)文件。圖2～3所示分別為目視化作業(yè)指導(dǎo)看板示例與傳統(tǒng)作業(yè)指導(dǎo)文件示例。目視化作業(yè)指導(dǎo)看板主要針對各個工藝環(huán)節(jié)容易出問題的環(huán)節(jié)，通過多媒體手段指導(dǎo)工藝操作，利用形象直觀而又色彩適宜的各種視覺感知信息來組織現(xiàn)場生產(chǎn)活動，可以有效增強生產(chǎn)作業(yè)的準(zhǔn)確性與提高工作效率，降低員工操作難度與產(chǎn)線管理難度。目視化工藝指導(dǎo)看板可以有效做到：（1）無論是誰都能判斷是好是壞——指導(dǎo)性強；（2）能迅速判斷對錯——快速準(zhǔn)確；（3）判斷結(jié)果不會因人而異——一致性高?；谏a(chǎn)現(xiàn)場信息化能力持續(xù)不斷增強，目視化作業(yè)指導(dǎo)也變得更加便利，使用成效得到顯著提升。

圖2 多媒體目視化指導(dǎo)看板

圖3 傳統(tǒng)工藝指導(dǎo)文件

1.5 工藝管理文件

工藝管理文件在工藝文件體系中占有重要地位，深入研究工藝管理工作與提高工藝管理水平，是確保工藝工作有效性、可持續(xù)性的重要基礎(chǔ)性工作。依據(jù)工藝管理內(nèi)容差異，管理文件需要進一步進行劃分，有利于分析、了解和完善文件體系。筆者結(jié)合多年來生產(chǎn)線管理經(jīng)驗，以下著重分析探討生產(chǎn)人員管理、生產(chǎn)運行管理以及工藝知識管理方面內(nèi)容。

1.5.1 生產(chǎn)線人員管理

人員是生產(chǎn)線核心要素，生產(chǎn)線人員管理主要包含人員能力與職責(zé)、人員作業(yè)行為規(guī)范以及人員績效管理等。其中人員能力管理，主要目的是確保人員與其所從事的崗位能力需求匹配，并不斷持續(xù)有效提升員工作業(yè)能力，需要通過建立員工作業(yè)能力識別標(biāo)準(zhǔn)、員工培養(yǎng)機制以及人才梯隊建設(shè)等來規(guī)范人員能力管理。生產(chǎn)線人員包含工藝人員、質(zhì)量人員、管理人員、操作人員、維修人員等，每類人員工作要求與工作標(biāo)準(zhǔn)均存在差異，需要建立相應(yīng)崗位職責(zé)，這樣便于開展工作。人員作業(yè)行為規(guī)范管理主要通過建立相關(guān)制度（含勞動紀(jì)律、工藝紀(jì)律、操作紀(jì)律等），明確規(guī)定人員行為要求，確保生產(chǎn)秩序，規(guī)范員工生產(chǎn)作業(yè)的符合性。通過人員績效考核機制，對員工工作業(yè)績的評定和認(rèn)可，激勵員工工作，使員工切實體驗到工作認(rèn)可度、成就感，以便增強斗志，績效考核也是懲戒的依據(jù)之一，合理的獎懲也是提高工作效率和工作質(zhì)量的有效手段。

1.5.2 生產(chǎn)線運行管理

生產(chǎn)線運行管理是生產(chǎn)制造平臺的指揮中樞，如何建立高效穩(wěn)定的運行管理機制是個永恒的主題。生產(chǎn)線運行管理文件主要包含6S基礎(chǔ)、目視化、質(zhì)量、保障及物料等方面，每一方面均需要編制相應(yīng)的運行規(guī)則或者辦法，并通過持續(xù)運行與優(yōu)化改進、積極吸取消化行業(yè)先進理念等手段，不斷優(yōu)化與改善生產(chǎn)線的運行管理，持續(xù)提升生產(chǎn)線的管理水平。

1.5.3 工藝知識管理

當(dāng)前，知識已成為生產(chǎn)力要素中最活躍、最重要的部分。對長期積累的知識資源、實踐經(jīng)驗進行規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化管理，融入創(chuàng)新思想并進行深入挖掘、利用和共享，使單位進一步認(rèn)識自己的知識資源，并通過應(yīng)用知識資源實現(xiàn)單位的發(fā)展，對保持單位的競爭優(yōu)勢是至關(guān)重要的。工藝知識是制造型單位知識管理的核心部分，從廣義上講，凡與工藝工作有關(guān)的知識均可以稱之為工藝知識。狹義的工藝知識指的是工藝設(shè)計與工藝實施過程要用的工藝知識，如元器件的選擇、工藝流程的選擇、工藝實施指導(dǎo)文件、設(shè)備與工藝裝備選擇以及相關(guān)工藝參數(shù)等方面的知識。通過工藝知識管理，對生產(chǎn)線工藝實施、過程控制及質(zhì)量管理等過程獲得最佳做法進行識別，形成文件，并有針對性地進行優(yōu)化改進，進行有效應(yīng)用和規(guī)范化管理，從而改進和提升生產(chǎn)線工藝、制造、質(zhì)量控制水平。

2 工藝文件體系標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

工藝文件包含指導(dǎo)工人操作的作業(yè)指導(dǎo)文件、用于生產(chǎn)的相關(guān)管控文件、工藝技術(shù)規(guī)范與管理文件等，是生產(chǎn)廠組織、控制、指導(dǎo)生產(chǎn)和工藝管理的重要依據(jù)。工藝文件的科學(xué)性、實用性、有效性及規(guī)范性，體現(xiàn)了生產(chǎn)廠的工藝水平，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量水平及單位的經(jīng)濟效益。應(yīng)持續(xù)開展工藝文件完整性、規(guī)范化、管理有序性等一系標(biāo)準(zhǔn)化工作，從而確保文件體系的適用性、有效性以及先進性[4]。

2.1 工藝文件編制原則

工藝文件編制應(yīng)以產(chǎn)品的可制造性與可指導(dǎo)性為標(biāo)準(zhǔn)；工藝文件體系的齊套性與完整性，可以有效指導(dǎo)產(chǎn)品生產(chǎn)作業(yè)的全過程；工藝文件體系的結(jié)構(gòu)科學(xué)性與合理性，應(yīng)做到精簡準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)合理、層次分明，與設(shè)計文件相關(guān)聯(lián)的內(nèi)容保持一致；文件編制的規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化，編制應(yīng)規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)，遵循相關(guān)規(guī)程和要求，并建立文件標(biāo)準(zhǔn)化模板；文件的審核規(guī)范化，需遵循嚴(yán)格的審批流程，落實文件的審批工作。

2.2 工藝文件完整性

工藝文件完整性，是指產(chǎn)品在生產(chǎn)全過程中應(yīng)用的齊套工藝文件，它是生產(chǎn)廠規(guī)范工藝管理、保證產(chǎn)品質(zhì)量的必要條件。工藝文件完整性要求，一般是根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點、生產(chǎn)性質(zhì)、生產(chǎn)類型和單位生產(chǎn)條件來確定。結(jié)構(gòu)簡單批產(chǎn)產(chǎn)品及研發(fā)產(chǎn)品的工藝文件應(yīng)盡量精簡實用，對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜批產(chǎn)產(chǎn)品的工藝文件應(yīng)編制的更加細(xì)致。工藝文件的種類和數(shù)量與單位組織生產(chǎn)方式也存在一定的關(guān)聯(lián)性。

2.3 工藝文件格式標(biāo)準(zhǔn)化

工藝文件格式標(biāo)準(zhǔn)化是保證文件質(zhì)量、提高編制效率、強化可指導(dǎo)性的一項重要措施。工藝文件格式統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化，有利于開展工藝技術(shù)和工藝文件管理工作，同時為實現(xiàn)計算機輔助工藝設(shè)計打下了基礎(chǔ)。單位應(yīng)基于產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)方式和生產(chǎn)管理特點，參照相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如：SJ/T 10324－92《工藝文件的成套性》、SJ/T 10320－92《工藝文件格式》等），編制與建立生產(chǎn)中所需要的成套工藝文件。工藝文件中使用的術(shù)語、簡化用語以及指導(dǎo)工藝操作的照片、標(biāo)識、符號等，應(yīng)可以簡明、有效、準(zhǔn)確表達工藝指導(dǎo)信息，以確保操作者能直觀、高效、準(zhǔn)確地掌握與運用。

2.4 工藝文件管理標(biāo)準(zhǔn)化

單位應(yīng)制定工藝文件管理控制程序，以保證工藝文件完整性、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化管理與應(yīng)用，實現(xiàn)工藝文件編制、審核、審查、批準(zhǔn)以及應(yīng)用等全過程有效受控。保證工藝文件的有效性是文件管理基本要求，工藝文件的復(fù)制、發(fā)放、保管、修訂以及換版等工作必須依據(jù)相關(guān)程序文件要求進行?；诒締挝还に嚬芾淼默F(xiàn)狀與特點，參照相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如JB/T9169.7－1998《工藝管理導(dǎo)則－工藝文件標(biāo)準(zhǔn)化審查》、JB/T9169.8－1998《工藝管理導(dǎo)則－工藝文件修改》等）建立相應(yīng)的文件管理程序標(biāo)準(zhǔn)，以實現(xiàn)單位工藝文件管理的規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化，保證工藝文件質(zhì)量的穩(wěn)定持續(xù)有效。

3 工藝文件體系持續(xù)完善

工藝文件體系的建設(shè)與持續(xù)完善是生產(chǎn)管理者的重要任務(wù)，積極學(xué)習(xí)吸收新理念、新思想，對標(biāo)行業(yè)標(biāo)桿單位，推進工藝文件體系科學(xué)規(guī)范化管理，并通過“PDCA”方法持續(xù)完善。

4 結(jié)束語

本文是多年來建立與完善制造工藝文件體系，以及學(xué)習(xí)和研究一些先進管理理念、方法的過程中，總結(jié)的一些心得和認(rèn)識。管理的問題根本在于實踐的效果，本文的目的就在于推動混合集成電路制造工藝文件體系的建設(shè)，提高制造管理水平。制造工藝文件體系的建設(shè)與完善是一個長期的持續(xù)性工作，保證工藝工作有效性、先進性是每個單位工作的重中之重。通過制造平臺工藝文件體系建設(shè)，形成了以平臺文件為表征的平臺制造技術(shù)水平與管理能力。通過推進工藝文件體系規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)工作，可以有效促進工藝技術(shù)的發(fā)展進步，是保持工藝工作的有效性、先進性的重要有效途徑。所以，堅持不懈地持續(xù)提升工藝管理水平和推進工藝技術(shù)發(fā)展，加強工藝文件在科研生產(chǎn)過程中的指導(dǎo)性和可操作性，對于確?；旌霞呻娐樊a(chǎn)品研制與批產(chǎn)工作的順利開展，起著舉足輕重的作用。