晶圓制造設備的案例
天天為＂芯＂而鬧，一文看晶圓制造主要設備一覽
一塊芯片的誕生需經歷重重考驗，從設計到制造再到封裝測試，每一關都需用到大量的設備和材料。而在半導體加工的過程中，集成電路制造更是半導體產品加工工序最多，工藝最為密集的環節，因此本文將以晶圓制造為例，說明前道過程中所需要的設備，并闡述其市場情況。
1
晶圓制造過程及應用設備
芯片需要經過設計、制造（包括硅片制造以及晶圓制造）、封裝測試才能最終落到客戶手中。
芯片制造流程圖
從圖中的集成電路制造廠板塊我們可以看到，晶圓制造過程中有幾大重要的步驟：氧化、沉積、光刻、刻蝕、離子注入/擴散等。這幾個主要步驟都需要若干種半導體設備，滿足不同的需要。
晶圓制造主要步驟使用工藝及設備
設備中應用較為廣泛的有氧化爐、沉積設備、光刻機、刻蝕設備、離子注入機、清洗機、化學研磨設備等。
展開 天天為＂芯＂而鬧，一文看晶圓制造主要設備一覽
一塊芯片的誕生需經歷重重考驗，從設計到制造再到封裝測試，每一關都需用到大量的設備和材料。而在半導體加工的過程中，集成電路制造更是半導體產品加工工序最多，工藝最為密集的環節，因此本文將以晶圓制造為例，說明前道過程中所需要的設備，并闡述其市場情況。
1
晶圓制造過程及應用設備
芯片需要經過設計、制造（包括硅片制造以及晶圓制造）、封裝測試才能最終落到客戶手中。
芯片制造流程圖
從圖中的集成電路制造廠板塊我們可以看到，晶圓制造過程中有幾大重要的步驟：氧化、沉積、光刻、刻蝕、離子注入/擴散等。這幾個主要步驟都需要若干種半導體設備，滿足不同的需要。
晶圓制造主要步驟使用工藝及設備
設備中應用較為廣泛的有氧化爐、沉積設備、光刻機、刻蝕設備、離子注入機、清洗機、化學研磨設備等。
展開 晶圓幾何量測系統支持半導體制造工藝量測，保障晶圓制造工藝質量
它是以下測量技術的組合：
1、光譜共焦技術測量Wafer Thickness 、TTV 、LTV 、BOW 、WARP 、TIR 、SORI 等參數，同時生成Mapping圖；
2、三維輪廓測量技術：對Wafer表面進行光學掃描同時建立表面3D層析圖像，高效分析晶圓表面形貌、粗糙度、測量鐳射槽深寬等形貌參數；
3、白光干涉光譜分析儀，可通過數值七點相移算法計算，以亞納米分辨率測量晶圓表面的局部高度，并實現膜厚測量功能；
4、紅外傳感器發出的探測光在 Wafer不同表面反射并形成干涉，由此計算出兩表面間的距離（即厚度），適用于測量外延片、鍵合晶圓幾何參數。
5、CCD定位巡航功能，具備Mark定位，及圖案晶圓避障功能。
WD4000無圖晶圓幾何量測系統已廣泛應用于襯底制造、外延制造、晶圓制造、晶圓減薄設備、晶圓拋光設備、及封裝減薄工藝段的量測；覆蓋半導體前道、中道、后道整條工藝線。該系統不僅廣泛應用于半導體行業，在3C電子玻璃屏、光學加工、顯示面板、光伏、等超精密加工行業也大幅鋪開應用。
量測系統自動上下料，自動測量
編輯
測量報告分享
展開 走進晶圓廠，深入了解芯片制造流程
一年前成為英特爾首席執行官的帕特里克?蓋爾辛格正在游說美國國會為芯片廠建設提供撥款，并為設備投資提供稅收抵免。為了管理英特爾的支出風險，他計劃重點建設晶圓廠“外殼”，這些外殼可以配備相應的設備，以應對市場變化。
為了解決芯片短缺的問題，蓋爾辛格將不得不執行他的計劃，生產由其他公司設計的芯片。但一家公司能做的也就這么多了;像手機和汽車這樣的產品需要來自許多供應商的零部件，以及舊芯片。在半導體領域，也沒有哪個國家能夠獨善其身。盡管推動國內制造業可以在一定程度上降低供應風險，但芯片行業將繼續依賴一個復雜的全球企業網絡來提供原材料、生產設備、設計軟件、人才和專業制造。
展開 
走進晶圓廠，深入了解芯片制造流程
一年前成為英特爾首席執行官的帕特里克?蓋爾辛格正在游說美國國會為芯片廠建設提供撥款，并為設備投資提供稅收抵免。為了管理英特爾的支出風險，他計劃重點建設晶圓廠“外殼”，這些外殼可以配備相應的設備，以應對市場變化。
為了解決芯片短缺的問題，蓋爾辛格將不得不執行他的計劃，生產由其他公司設計的芯片。但一家公司能做的也就這么多了;像手機和汽車這樣的產品需要來自許多供應商的零部件，以及舊芯片。在半導體領域，也沒有哪個國家能夠獨善其身。盡管推動國內制造業可以在一定程度上降低供應風險，但芯片行業將繼續依賴一個復雜的全球企業網絡來提供原材料、生產設備、設計軟件、人才和專業制造。
展開 晶圓制造產能吃緊，眾廠商急吼吼擴產
同時格芯表示，還將投資14億美元以提升其在美國、新加坡和德國的三家晶圓代工廠產能，14億美元將在2022年前投入使用，以增加生產12納米至90納米的芯片產能。
三星
2021年3月4日三星在提交給得克薩斯州官員的文件中透露了擴大在美芯片制造業務的計劃，預計將在該項目上投資170億美元。
該公司表示，預計的項目成本包括用于建筑和物業升級的51億美元，以及用于設備的99億美元。
相關供應鏈也已經證實三星將擴建位于美國德州奧斯丁的S2晶圓廠，新擴建晶圓廠將采用EUV曝光設備。
英特爾
英特爾計劃投資約200億美元在美國亞利桑那州的Octillo園區新建兩座晶圓廠。新晶圓廠將為英特爾現有產品和客戶不斷擴大的需求提供支持，并為代工客戶提供所承諾的產能。
展開 智芯研報 | 半導體設備行業研究框架總論
本文內容由第三代半導體聯合創新孵化中心
（ID：casazlkj )
根據資料整理，轉載請注明出處
半導體設備位于整個半導體產業鏈的上游，在新建晶圓廠中半導體設備支出的占比普遍達到 80%。一條晶圓制造新建產線的資本支出占比如下：廠房 20%、晶圓制造設備 65%、組裝封裝設備 5%，測試設備 7%，其他 3%。其中晶圓制造設備在 半導體設備中占比最大，進一步細分晶圓制造設備類型，光刻機占比 30%，刻蝕 20%，PVD15%，CVD10%，量測 10%，離子注入5%，拋光 5%，擴散 5%。
一、國之重器任重道遠--半導體設備產業支柱性地位
半導體設備是半導體制造工藝的核心數
主流晶圓尺寸停留在300mm尚未繼續發展，為IC設備國產化贏得時間
摩爾定律逐漸逼近物理和經濟極限，發展有放緩趨勢，為國內半導體設備企業追趕國際大廠贏得寶貴時間。
從“特征尺寸”來說，由于先進工藝節點的建廠成本呈指數級增長，當前全球也僅有中國臺灣地區臺積電、韓國三星等極個別代工廠可以繼續投資7nm及以下工藝的研發和生產線建設，美國英特爾正在研發7nm工藝，格羅方德已擱置7nm研發。從“晶圓尺寸”來說，自2001年出現12英寸硅片以來，由于費用投入過大的問題，何時向18英寸發展仍是未知之數。
展開 關注 | 張忠謀：珍惜臺灣半導體晶圓制造的優勢
據臺媒報道，臺積電創辦人張忠謀將參加下個月底舉辦的2021大師智庫論壇，并發表題為《珍惜臺灣半導體晶圓制造優勢》的演講。最近，因為中美糾紛、芯片缺貨等時間頻發，讓大家充分了解到了臺積電乃至臺灣半導體的優勢。那么他們強在哪里呢？
兩張圖說明全球對中國臺灣晶圓廠的深度依賴？
由于半導體的全球短缺，迫使幾家汽車制造商停止生產，這就讓中國臺灣在芯片制造中的重要作用備受關注。
美國和德國等國家伸出援手，以幫助緩解芯片生產的瓶頸。短缺是在Covid-19大流行期間對電子產品的需求增加的結果， 并且前總統唐納德·特朗普（Donald Trump）與中國的貿易戰加劇了這種短缺。
中國臺灣主導著晶圓代工市場或半導體制造業的外包。根據臺北的研究公司TrendForce的數據，去年其代工制造商合計占全球代工總收入的60％以上。
臺灣的大部分優勢可以歸因于臺灣半導體制造公司或臺積電。臺積電是全球最大的晶圓代工廠，其客戶包括蘋果，高通和英偉達等主要技術公司。TrendForce數據顯示，臺積電去年占全球代工總收入的54％。
半導體是從計算機，智能手機到汽車制動傳感器等電子設備的關鍵部件。
展開 Envisics利用Raontech的LCoS背板晶圓制造出AR HUD模組
根據韓媒thelec報道，據業界5月10日消息，Raontech近日與英國AR平視顯示技術公司Envisics簽署了一項新協議，將向其供應LCoS背板晶圓。值得注意的是，在4月9日發布的關于“簽訂LCoS背板晶圓單一銷售供應合同”的公告（價值約12億韓元）以及去年9月的“技術開發協議”公示（價值約38億韓元）中，盡管交易對方并未公開，但均是與Envisics的交易。
Raontech的LCoS技術，其核心在于在硅半導體晶圓上構建包含特殊鏡子和液晶的結構。這種特殊鏡子通過傾斜反射實現高透光率，從而易于確保開口率（即光線穿過排線的比例），進而實現更明亮的畫面效果。這一特性使得Raontech的LCoS技術被業界廣泛認可，認為非常適合用于增強現實(AR)設備。
Envisics利用Raontech提供的LCoS背板晶圓，成功制造出AR HUD模組，并將其供應給美國通用汽車（GM）公司。據悉，通用汽車的高端品牌凱迪拉克的運動型SUV電動汽車LYRIQ車型，即將搭載這款基于Raontech LCoS技術的AR HUD。
Envisics是一家成立于2010年的創新企業，專注于數字全息技術的研發與應用。當前市場上普遍采用的HUD技術需要車輛前端至少20?以上的寬空間來布置光學系統。然而，Envisics憑借其獨特的激光光源和數字全息技術，成功研發出了一種AR HUD模組，這種模組能夠顯著減小體積，同時實現更寬廣的畫面顯示。尤為值得一提的是，Envisics的AR HUD模組采用了多焦點方式，與現有的單一焦點方式截然不同，從而實現了增強現實畫面的效果，能夠高效地向司機傳遞各種重要的駕駛信息。目前，在全球范圍內，Envisics是唯一一家能夠運用數字全息技術實現AR HUD的企業。
展開 東京電子 | 推出12吋晶圓功率器件用蝕刻設備
，以下簡稱為TEL）于2021年12月推出了一款用于300mm功率器件的蝕刻設備，名為“Tactras-UDEMAE”。TEL用于功率元器件方向的等離子體反應器（Plasma Reactor）曾在業界獲得了最大交貨量，而此款“Tactras-UDEMAE”設備系統將等離子體反應器的應用范圍兼容至300mm，并將其安裝在 Tactras 平臺上。Tactras是一個高度可靠且高效的平臺，已在 300 mm晶圓工藝中得到驗證。
用于300mm功率器件的蝕刻設備一一Tactras-UDEMAE（圖片出自：電波新聞）
該系統將現有的200mm晶圓中積累的工藝庫（Process Library）靈活運用于300mm晶圓工藝，還配置了可以防止晶圓斜面（Wafer Bevel）區域產生顆粒異物的新功能，這是制造分立功率器件（Discrete Power Device）的關鍵能力。通過有效平衡晶圓溫度、反應器（Reactor）內的壓力、氣體流量、RF（高頻射頻電源）等各種條件，成功在300mm晶圓上獲得了均勻蝕刻效果。
TEL執行董事兼FS BUGM中原哲也表示：“基于車載半導體等通用型半導體的需求增加這一背景，意味著對半導體生產設備的需求也在增長，尤其是對功率器件和其他分立器件。其中，蝕刻技術在功率器件和其他分立器件的制造過程中變得比以往任何時候都重要。擁有豐富交貨實績的Tactras平臺擁有龐大的安裝基礎，在晶圓傳輸速度和占地面積（Foot Print）方面都達到了全球最高水準，通過將該平臺與新開發的用于 300 mm功率器件的等離子體反應器（Plasma Reactor）相結合，TEL成功提供了一種技術解決方案，可顯著提高生產效率”。
展開 不是鴻海，不是特斯拉，旺宏晶圓廠恐花落日本設備廠商
去年3月，中國臺灣存儲器大廠旺宏宣布，其位于竹科園區的6吋晶圓廠將于2020年底停產。不過，由于疫情及需求爆增，產能供不應求，旺宏將生產延到了今年4月。
停止投產后，旺宏擬將廠房及設備出售。正值晶圓產能極度緊缺，旺宏的出售計劃吸引了多家海內外大廠，包括聯電、世界先進、代工廠鴻海以及電動車大廠特斯拉等。
但據臺灣經濟日報報道，該出售案最終可能花落日本最大的半導體設備廠商TEL（Tokyo Electron Limited）東京電子。旺宏尚未回應此市場消息，只強調該出售案將在6月底、7月初拍板定案。
整體來看，在各方角力后，目前剩東京電子及臺灣科技大廠在最后競爭。供應鏈認為，由于東京電子與旺宏已簽訂優先議價權，取得6吋廠的機率會更大。
據悉，東京電子是日本最大的半導體設備商，也是臺積電主要供應商之一，買下6吋廠的主要目的是將該廠無塵室作為零組件或設備倉儲中心。
展開 
聞泰科技12吋車規級功率半導體晶圓制造項目正式開工！
作為七家重點連線分會場之一，臨港新片區聞泰科技12英寸車規級半導體晶圓制造中心項目正式開工。
該項目由上海鼎泰匠芯科技有限公司投資，其控股股東聞天下投資有限公司也是A股上市公司聞泰科技的控股股東。據聞泰科技公告顯示，為避免投資風險，最大限度保護公司及全體股東特別是中小股東利益，經過審慎判斷，同意12 英寸晶圓制造項目由控股股東拉薩聞天下進行先行投資建設。拉薩聞天下作出避免同業競爭、以及滿足相關條件后建成2年內轉讓給聞泰科技的承諾。
該項目總投資120億元，預計年產晶圓片40萬片，經封裝、測試后的功率器件產品，可廣泛應用于汽車電子、計算和通信設備等領域，達產產值33億元/年。
隨著電動汽車在全球的快速普及，汽車半導體正進入快速發展軌道，預計到2022年汽車半導體市場規模有望達到651億美元，占全球半導體市場的12%，成為全球半導體細分領域中增速最快的市場。預計到2026年，電動汽車的市場占有率預計將會超過傳統汽車，而中國將成為全球最大的電動汽車生產國和消費國。
聞天下、聞泰科技、鼎泰匠芯董事長張學政表示，汽車半導體特別是中國汽車市場的巨大需求，拉動了我們的投資，讓我們決定在上海臨港新片區建設12英寸車規級功率半導體晶圓制造中心。臨港新片區已經是中國重要的電動汽車產業基地，聞泰科技12英寸車規級功率半導體晶圓制造中心項目，對臨港新片區建設世界級的電動汽車全產業鏈具有重要意義。
展開 半導體量測領域設備——無圖晶圓幾何量測系統
在晶圓制造前道過程的不同工藝階段點，往往需要對wafer進行厚度（THK）、翹曲度（Warp）、膜厚、關鍵尺寸（CD）、套刻（Overlay）精度等量測，以及缺陷檢測等；用于檢測每一步工藝后wafer加工參數是否達到設計標準，以及缺陷閾值下限，從而進行工藝控制與良率管理。半導體前道量檢測設備，要求精度高、效率高、重復性好，量檢測設備一般會涉及光電探測、精密機械、電子與計算機技術，因此在半導體設備中，技術難度高。
在wafer基材加工階段，從第一代硅，第二代砷化鎵到第三代也是現階段熱門的碳化硅、氮化鎵襯底都是通過晶錠切片、研磨、拋光后獲得，每片襯底在各工藝后及出廠前，都要對厚度、翹曲度、彎曲度、粗糙度等幾何形貌參數進行系統量測，需要相應的幾何形貌量測設備。
下圖為國內某頭部碳化硅企業產品規范，無論是production wafer，research wafer，還是dummy wafer，出廠前均要對幾何形貌參數進行量測，以保證同批、不同批次產品的一致性、穩定性，也能防止后序工藝由于wafer warpage過大，產生碎片、裂片的情況。
WD4000系列無圖晶圓幾何量測系統，適用于線切、研磨、拋光工藝后，進行wafer厚度（THK）、整體厚度變化（TTV）、翹曲度（Warp）、彎曲度（Bow）等相關幾何形貌數據測量，能夠提供Thickness map、LTV map、Top map、Bottom map等幾何形貌圖及系列參數，有效監測wafer形貌分布變化，從而及時管控與調整生產設備的工藝參數，確保wafer生產穩定且高效。
展開 2026 武漢半導體技術博覽會（OVC）︱聚焦半導體晶圓制造裝備、零部件、材料、先進封裝、IC設計、第三代半導體等重點領域
※ 展示范圍
IC 設計、芯片：
IC及相關電子產品設計、人工智能芯片、電源管理芯片、物聯網芯片、5G通信芯片及方案、汽車電子芯片、安全控制芯片、數模混合通訊射頻芯片、存儲芯片、LED照明及顯示驅動類芯片等;
晶圓制造及封裝：
晶圓制造、SiP先進封裝、OSATs、EMS、OEMs、IDM、硅晶圓及IC封裝載板、印制電路板、封裝基板和設備及組裝和測試等、封裝設計、測試、設備與應用制造與封測、EDA、MCU、印制電路板、封裝基板半導體材料與設備等；
第三代半導體：
第三代半導體碳化硅SiC、氮化鎵GaN、晶圓、襯底、封裝、測試、光電子器件、(發光二極管LED、激光器LD、探測器紫外)、電力電子器件 (二極管、MOSFET、JFET、BJT、IGBT、GTO、ETO、SBD、HEMT等)、微波射頻器件(HEMT、MMIC)等；
半導體設備：
減薄機、單晶爐、研磨機、熱處理設備、光刻機、刻蝕機、離子注入設備、CVD/PVD設備固晶機、等離子清洗設備、切割機、裝片機、鍵合機、焊線機、回流焊,波峰焊、測試機、分選機、耦合機、載帶成型機、檢測設備、恒溫恒濕試驗箱、傳感器、封裝模具、測試治具、精密滑臺、步進電機、閥門、探針臺、潔凈室設備、水處理等;
半導體材料：
硅晶圓、硅晶片、光刻膠、晶圓膠帶、光掩膜版、電子氣體、CMP拋光材料、光阻材料、濕電子化學品、濺射靶材、封測材料、切片、磨片、拋光片、薄膜等.
※ 主辦方將舉辦豐富多彩的同期論壇活動
展會同期舉辦各種主題的技術論壇，以配合各個展區展示產品。
展開 關注 | SEMI:兩年內將新增29座晶圓廠 設備支出將超1400億美元
分類別來看，29座工廠中，15座為晶圓代工廠，月產能達3萬至22萬片晶圓（8英寸）；存儲器部分將于兩年內啟建的晶圓廠則有4座，這些新廠產能更高，每月可制造10萬至40萬片晶圓（8英寸）。
SEMI認為，新廠動工后通常需時至少兩年才能達到設備安裝階段，因此多數今年開始建造新廠的半導體制造商最快也要2023年才能啟裝，不過有些制造商可能提前在明年上半年就會開始相關作業。
需要指出的是，雖然報告預測明年即將開工的高產能晶圓廠為10座，但也不排除期間又有芯片制造商宣布新建設計劃、數字往上攀升的可能。
文｜思坦
圖源｜網絡
?
?
■ 知識充電站
■ 科普圖解篇
■ 深度原創篇
【免責聲明】文章為作者獨立觀點，不代表半導體材料與工藝設備立場。如因作品內容、版權等存在問題，請于本文刊發30日內聯系半導體材料與工藝設備進行刪除或洽談版權使用事宜。
展開 