一文帶你全面梳理半導體設備

因為半導體製造流程複雜，各不同環節所需的設備也不同，從流程分類來看，半導體設備主要可分為矽片生產製程設備、晶圓製造製程設備、封測製程設備等。這些設備分別對應矽片製造、積體電路製造、封裝、測試等工序，分別用在積體電路生產製程的不同工序。

以積體電路各類設備銷售額推導出各類設備比例，在整個半導體設備市場中，晶圓製造設備為主體佔81%，封裝設備佔6%，測試設備佔8%，其他設備佔5%。而在晶圓製造設備中，光刻機、蝕刻機、薄膜沉積設備為核心設備，約分別佔晶圓製造環節設備成本的24%、24%、18%。

一分鐘帶你讀懂半導體設備“分工”

光刻機

半導體晶片在製作過程中需要經歷材料製備、掩膜、光刻、刻蝕、清洗、摻雜、機械研磨等多個工序，其中以光刻流程最為關鍵，光刻機是半導體晶片製造中最精密複雜、難度最高、價格最昂貴的設備，是整個製造流程流程先進程度的重要指標。

目前市場最廣泛應用的是浸入式微影機和EUV微影機。 EUV 光刻機是最新的技術應用，其出現原因是隨著製程不斷微縮，在從32/28nm 節點邁進22/20nm 節點時，由於光刻精度不足，需使用二次曝光等技術來實現，設備與製作成本雙雙提高，摩爾定律失效，電晶體的單位成本首次出現不降反升。

雖然EUV 光刻機早已開始出貨，但由於其成本昂貴且交期長，一般的公司難以採購，因此現在光刻機市場主要以193nm ArF 光刻機為主。

蝕刻機

蝕刻也是積體電路製造製程的重要流程，是與光刻相連結的圖形化處理的一種主要製程。蝕刻利用顯影後的光阻圖形作為掩模，在基板上腐蝕掉一定深度的薄膜物質，隨後得到與光阻圖形相同的積體電路圖形。

蝕刻技術依製程分類可分為濕式蝕刻與乾式蝕刻，其中濕式蝕刻又包括化學蝕刻與電解蝕刻，乾蝕蝕刻包括離子銑蝕、等離子蝕刻與反應離子蝕刻。乾式蝕刻則是目前主流的蝕刻技術，其中以等離子體乾蝕為主導。

等離子體蝕刻機是一種大型真空的全自動的加工設備，一般由多個真空等離子體反應腔和主機傳遞系統所構成。等離子體刻蝕設備的分類與蝕刻製程密切相關，其原理是利用低溫等離子體中處於激發態的遊離基和化學性質活潑的中性原子團，與被刻蝕材料間發生化學反應。

根據產生等離子體方法的不同，乾蝕法蝕刻主要分為電容性等離子體蝕刻和電感性等離子體蝕刻。電容性等離子體蝕刻主要是以高能離子在較硬的介質材料上，刻蝕高深寬比的深孔、深溝等微觀結構；而電感性等離子體蝕刻主要是以較低的離子能量和極均勻的離子濃度蝕刻較軟的和較薄的材料。這兩種蝕刻設備涵蓋了主要的蝕刻設備應用。

薄膜沉積設備

薄膜沉積工藝，是一連串涉及原子的吸附、吸附原子在表面的擴散及在適當的位置下聚結，在晶圓上沉積一層待處理的薄膜的過程。薄膜製備包括沉積法與生長法，其中以沉積法最為常見，涵蓋物理沉積（PVD）與化學沉積（CVD）。

PVD 與CVD 技術各有優缺，PVD 透過加熱源材料，使原子或分子從源材料表面逸出，從而在基板上生長薄膜，包括真空蒸鍍和濺鍍膜。真空蒸鍍指在真空​​中，把蒸發料（金屬）加熱，使其原子或分子獲得足夠的能量，克服表面的束縛而蒸發到真空中成為蒸氣，蒸氣分子或原子飛行途中遇到基片，就淀積在基片上，形成薄膜。濺鍍膜則利用高能量粒子（通常是由電場加速的正離子如Ar+）撞擊固定表面，使表面離子（原子或分子）逸出。

CVD 單獨的或綜合地利用熱能、等離子體放電、紫外光照射等形式，使氣態物質在固體表面發生化學反應並在該表面上沉積，形成穩定固態薄膜。（半導體材料與製程設備）