半導體生產過程中使用哪些設備？

2022-03-16 378

半導體產業已超越傳統的鋼鐵產業和汽車產業，成為21世紀高附加價值、高科技產業。半導體是許多工業設備的核心元件，廣泛應用於電腦、消費性電子、網路通訊、汽車電子等核心領域。

半導體主要由四個部分組成：積體電路、光電元件、分立元件和感測器；其中積體電路是半導體產業的核心，佔比超過80%。積體電路包括邏輯晶片、記憶體晶片、類比晶片、微處理器（MPU）等。積體電路在性能、整合度和速度方面的快速發展，得益於半導體物理、半導體裝置和半導體製造流程的進步。

半導體產業市場規模龐大，而半導體製程設備則為大規模半導體製造提供了基礎。未來，半導體裝置將更加整合、小型化和強大。以下是半導體生產過程中的主要設備。

1 單晶爐

設備功能：熔化半導體材料，拉製單晶，並為後續半導體裝置製造提供單晶半導體坯料。

主要公司（品牌）：

International: German PVA TePla AG company, Japanese Ferrotec company, American QUANTUM DESIGN company, German Gero company, American KAYEX company.

國內：北京京運通、七星華創、北京京儀世紀、河北京龍陽光、西安科技大學晶科、常州華盛天龍、上海瀚虹、西安華德、中國電子科技集團四十八所、上海申和熱磁。

2. 氣相外延爐

設備功能：為氣相外延生長提供特定的製程環境，實現單晶上薄層晶體的生長，使其與單晶的晶相具有對應關係，並為單晶底部沉積的功能化奠定基礎。氣相外延是化學氣相沉積的一種特殊製程。所生長薄層的晶體結構是單晶基板的延續，並與基板的晶體取向保持對應關係。

主要公司（品牌）：

國際：美國 CVD 設備公司、美國 GT 公司、法國 Soitec 公司、法國 AS 公司、美國 Proto Flex 公司、美國 Kurt J. Lesker 公司、美國應用材料公司。

國內：中國電子技術集團第四十八研究所、青島賽瑞達、合肥科晶材料科技有限公司、北京金盛微納科技有限公司、濟南利冠電子科技有限公司。

3 分子束外延系統

設備功能：分子束外延系統提供在基板表面根據特定條件生長薄膜的製程設備；分子束外延是一種製備單晶薄膜的技術。它在適當的基板和適當的條件下，沿著基板材料的晶軸方向逐層生長薄膜。

主要公司（品牌）：

國際公司：法國 Riber 公司、美國 Veeco 公司、芬蘭 DCA Instruments 公司、美國 SVT Associates 公司、美國 NBM 公司、德國 Omicron 公司、德國 MBE-Komponenten 公司、英國 Oxford Applied Research (OAR) 公司。

國內：瀋陽中科儀器有限公司、北京匯德信科技有限公司、紹興匡泰儀器設備有限公司、瀋陽科友真空科技有限公司。

4 氧化爐（VDF）

設備功能：氧化半導體材料，提供所需的氧化氣氛，並如預期實現半導體的氧化過程。它是半導體加工過程中不可或缺的環節。

主要公司（品牌）：

國際：英國 Thermco 公司，德國 Centrotherm thermal solutions GmbH Co.KG 公司。

國內：北京啟興華創、青島福倫德、中國電子科技集團第四十八研究所、青島旭光儀器設備有限公司、中國電子科技集團第四十五研究所。

5 低壓化學氣相沉積系統（LPCVD）

設備功能：將含有構成薄膜元素的氣態試劑或液態試劑以及反應所需的其他氣體的蒸氣引入LPCVD設備的反應室，在基板表面發生化學反應生成薄膜。

主要公司（品牌）：

國際：日本日立國際電氣株式會社

國內：上海馳健半導體技術有限公司、中國電子科技集團第四十八研究所、中國電子科技集團第四十五研究所、北京儀器廠、上海機械廠。

6 Plasma enhanced chemical vapor deposition system (PECVD)

設備功能：利用沉積室中的輝光放電將其電離，然後在基底上進行化學反應，以沉積半導體薄膜材料。

主要公司（品牌）：

國際公司：美國 Proto Flex 公司、日本 Tokki 公司、日本島津公司、美國 Lam Research 公司和荷蘭 ASM International 公司。

國內：中國電子技術集團第四十五研究所、北京儀器廠、上海機械廠。

7 磁控濺鍍站 (MSA)

設備功能：在二極體濺鍍過程中，透過平行於靶面的閉合磁場和在靶面上形成的正交電磁場，使二次電子束縛在靶面的特定區域，從而實現高離子密度和高能量電離，靶原子或分子以高速率濺射並沉積在基底上，形成薄膜。

主要公司（品牌）：

國際：美國 PVD 公司、美國 Vaportech 公司、美國 AMAT 公司、荷蘭 Hauzer 公司、英國 Teer 公司、瑞士 Platit 公司、瑞士 Balzers 公司、德國 Cemecon 公司。

國內：北京儀器廠、瀋陽中科儀器、成都南光實業有限公司、中國電子科技集團第四十八研究所、科銳設備有限公司、上海機械廠。

8 Chemical mechanical polishing machine (CMP)

設備功能：透過機械研磨和化學液體溶解及「腐蝕」的綜合作用，將被研磨的物體（半導體）進行研磨和拋光。

主要公司（品牌）：

國際：美國應用材料公司、美國諾華系統公司、美國Rtec公司。

國內：蘭州蘭鑫高新技術實業有限公司、精英微電子。

9. 光刻機

設備功能：在半導體基板（矽片）表面塗膠，將光罩上的圖案轉移到光阻上，並將裝置或電路結構暫時「複製」到矽片上。

主要公司（品牌）：

國際公司：荷蘭 ASML 公司、美國 Lam Semiconductor 公司、日本尼康公司、日本佳能公司、美國 ABM 公司、德國 SUSS 公司和美國 MYCRO 公司。

國內：中國電子技術集團第48研究所、中國電子技術集團第45研究所、上海機械廠、成都南光實業有限公司

10 反應離子蝕刻系統（RIE）

設備功能：在平面電極之間施加高頻電壓，產生數百微米厚的離子層。將圖案放置在離子層中，離子高速衝擊圖案，實現化學反應蝕刻和物理衝擊，從而實現半導體的加工和成型。

主要公司（品牌）：

國際：日本 Evatech 公司、美國 NANOmaster 公司、新加坡 REC 公司、韓國 JuSung 公司、韓國 TES 公司。

國內：北京儀器廠、北京啟興華創電子有限公司、成都南光實業有限公司、中國電子科技集團第四十八研究所。

11 ICP等離子體蝕刻系統

設備功能：一種或多種氣體原子或分子在反應室中混合，並在外部能量（如射頻、微波等）的作用下形成等離子體。一方面，等離子體中的活性基團與待蝕刻的表面材料發生化學反應，生成揮發性產物；另一方面，等離子體中的離子在偏壓的作用下被引導和加速，從而實現對刻蝕表面的定向腐蝕和加速腐蝕。

主要公司（品牌）：

國際公司：英國牛津儀器公司、美國托爾公司、美國蓋坦公司、英國奎倫公司、美國萊曼公司、美國佩爾科公司。

國內：北京儀器廠、北京啟興華創電子有限公司、中國電子科技集團第四十八研究所、哥德爾等離子體技術（香港）控股有限公司、中國科學院微電子研究所、北方微電子、北京東方中科整合技術有限公司、北京創世維納技術有限公司。

12 濕式蝕刻清洗機

設備功能：濕式蝕刻是一種將蝕刻材料浸入腐蝕性液體中進行腐蝕的技術。清洗的目的是減少污染，因為污染會影響裝置性能、導致可靠性問題並降低良率。這需要在每一層或下一層蝕刻之前進行徹底清洗。

主要公司（品牌）：

國際：日本 Screen、韓國 SEMES、日本東京電子、美國 Lam Research。

國內：南通華林科納半導體設備有限公司、北京啟興華創電子有限公司、中國電子科技集團第四十五研究院、台灣宏旭。

13 離子注入機（IBI）

元件功能：對半導體表面附近的區域進行摻雜。

主要公司（品牌）：

國際：美國瓦里安半導體設備公司、美國CHA公司、美國AMAT公司、瓦里安半導體製造設備公司（被AMAT收購）。

國內：北京儀器廠、中國電子科技集團第四十八研究所、成都南光實業有限公司、瀋陽方基輕工業機械有限公司、上海矽拓微電子有限公司。

14探針測試台

設備功能：透過探針與半導體裝置的焊盤接觸進行電氣測試，以檢測半導體的性能指標是否符合設計性能要求。

主要公司（品牌）：

國際公司：德國 Ingun 公司、美國 QA 公司、美國 MicroXact 公司、韓國 Ecopia 公司、韓國 Leeno 公司。

國內：中國電子科技集團第四十五研究院、北京啟興華創電子有限公司、瑞科儀器有限公司、華榮集團、深圳半導體科技有限公司。

15 晶圓減薄機

設備功能：透過拋光減小晶圓厚度。

主要公司（品牌）：

國際：日本 DISCO 公司、德國 G&N 公司、日本 OKAMOTO 公司、以色列 Camtek 公司。

國內：蘭州蘭鑫高新技術實業有限公司、深圳市方達研磨設備製造有限公司、深圳市金利利精密磨床製造有限公司、深圳市維安達磨削設備有限公司、深圳市環念豐科技有限公司

16 晶圓切割機 (DS)

設備功能：將晶圓切割成小塊。

主要公司（品牌）：

國際：德國 OEG 公司、日本 DISCO 公司。

國內：中國電子科技集團第四十五研究所、北京科創源光電技術有限公司、沈陽儀器技術研究所、西北機械有限公司（原國營西北機械廠709廠）、匯盛電子電氣機械設備有限公司、蘭州蘭鑫高新技術實業有限公司、漢氏雷射、深圳紅寶石雷射設備、武聯光電科技、珠海悅氏雷射、深圳紅寶石雷射設備、武聯光電科技、珠海悅氏雷射、深圳紅寶石雷射設備、武聯光電科技、珠海悅氏雷射、深圳紅寶石雷射設備、武聯光電科技、珠海悅氏雷射、深圳紅寶石雷射設備、武聯光電科技、珠海悅氏雷射。

17 引線鍵合機

設備功能：用導電金屬線（金線）連接半導體晶片上的焊盤和接腳上的焊盤。