半導(dǎo)體晶圓制造材料和晶圓制造產(chǎn)能密不可分,這些制造材料包括硅晶圓,、制程用化學(xué)原料、氣體、黃光制程材料,、研磨液/研磨墊/鉆石碟等,臺積電作為全球晶圓代工老大,,它對原材料的把握肯定是非?!翱量獭薄1疚奈覀儗⑼高^臺積電,,讓我們來看看晶圓廠都從哪些供應(yīng)商中采購原材料,,基本上臺積電采購的這些企業(yè)也是材料界的頭部企業(yè)。
臺積電主要原材料供應(yīng)商(來源:臺積電2020年財報)
硅晶圓
首先是硅晶圓,,硅晶圓作為集成電路之基板,,為集成電路半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最重要的原料,,硅晶圓在整個晶圓制造材料中占比超過30%,硅的純度直接與制造工藝的精度相關(guān),。下游產(chǎn)業(yè)主要如:IC,、DRAM、光電二極體,、分離式元件,、晶圓代工。全球硅晶圓原材料供應(yīng)商主要有FST,、GlobalWafers,、SEH、Siltronic,、SUMCO,只這五家供應(yīng)商之的硅晶圓產(chǎn)能合計占全球供應(yīng)量的90%以上,。
世界上最大的硅晶片供應(yīng)商是信越化學(xué)有限公司的全資子公司信越Handotai有限公司(SEH),。第二大供應(yīng)商也是日本公司SUMCO,1999年7月,,住友金屬工業(yè)株式會社,,三菱材料公司和三菱材料有機(jī)硅有限公司共同投資成立了硅聯(lián)合制造有限公司,作為300毫米硅晶片的開發(fā)和制造公司,。2002年2月,,硅聯(lián)合制造有限公司從住友金屬工業(yè)有限公司接管了硅業(yè)務(wù),并與三菱材料硅有限公司合并,。該公司于2005年更名為SUMCO,,并收購了Komatsu Electronic Metals Co.。有人會說,,信越的三個競爭對手聯(lián)合起來成為SUMCO,。這兩家頂級供應(yīng)商控制著全球60%以上的硅晶片市場,證明了日本公司在生產(chǎn)無缺陷硅晶片方面的卓越表現(xiàn),。
環(huán)球晶圓股份有限公司(GlobalWafers)的前身為中美矽晶制品股份有限公司的半導(dǎo)體事業(yè)處,,于2011 年10 月1 日獨(dú)立分割出來。環(huán)球晶圓是目前國內(nèi)最大的3吋至12吋半導(dǎo)體矽晶圓材料供應(yīng)商,,同時也提供優(yōu)質(zhì)的太陽能晶圓及晶棒,。其擁有完整的晶圓生產(chǎn)線,由長晶,、切磨,、浸蝕、擴(kuò)散,、拋光,、磊晶等制程,,生產(chǎn)高附加價值的磊晶晶圓、拋光晶圓,、浸蝕晶圓,、超薄晶圓、深擴(kuò)散晶圓等利基產(chǎn)品,。
臺塑勝高科(Formosa Sumco Technology,,簡稱FST)為SUMCO集團(tuán)和臺塑企業(yè)共同合資的企業(yè)。公司于1995年成立并與日本小松電子材料公司簽訂特許授權(quán)及協(xié)助合約,,于1998年8吋建廠完成,,產(chǎn)出第一根8吋晶棒。2006年12吋建廠完成并產(chǎn)出第一根12吋晶棒,,迄今已經(jīng)歷近20年,,期間努力改善經(jīng)營環(huán)境外,并取得ISO9001,、ISO14001,、IATF16949、ISO45001認(rèn)證,,并推動TPM活動,,取得多項認(rèn)證。
世創(chuàng)電子材料(Siltronic AG)在高度專業(yè)化的硅晶片的設(shè)計和生產(chǎn)方面被公認(rèn)為技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者,,是直徑高達(dá)300mm的高度專業(yè)化超純硅晶圓的全球領(lǐng)先制造商之一,。超純硅晶片是幾乎所有半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ),因此代表著世界電子工業(yè)的重要基礎(chǔ),。Siltronic于1962年開發(fā)出第一塊硅晶片,,如今已成為晶片行業(yè)的全球領(lǐng)導(dǎo)者之一。世創(chuàng)電子材料具有各種直徑,,材料特性和表面質(zhì)量,。
制程用化學(xué)原料
集成電路的趨勢是不斷地遷移到具有增強(qiáng)的性能,更高的密度以及更小的特征尺寸,,為了滿足這些行業(yè)現(xiàn)實(shí),,新材料和先進(jìn)材料的可用性至關(guān)重要。制造用的化學(xué)材料有很多,,包括氣體,、電子材料等等,所有這些材料在半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)中非常獨(dú)特且必不可少,。全球主要的制程用化學(xué)原料主要有下面這12家廠商:
Air Liquide是世界領(lǐng)先的工業(yè)和健康氣體,、技術(shù)和服務(wù)公司。在半導(dǎo)體領(lǐng)域,Air Liquide為半導(dǎo)體制造商提供超高純度載氣,,以保持其制造工藝的清潔和長期穩(wěn)定,。他們還提供特殊和先進(jìn)的電子材料(也稱為前體分子)來生產(chǎn)半導(dǎo)體芯片,并提供設(shè)備和服務(wù),。Air Liquide的的 ALOHA? 和 Voltaix? 產(chǎn)品線設(shè)計用于微芯片制造過程中最敏感的階段,,即納米級晶體管。
Air Liquide將投資近2億歐元,,分別在臺灣南部和北部的臺南和新竹科技園區(qū)建設(shè)氮?dú)夂蜌鍤馍a(chǎn)能力,。根據(jù)與半導(dǎo)體市場領(lǐng)先者的長期承諾,這筆新產(chǎn)能投資將使該集團(tuán)能夠為臺南科技園三家在建的高容量半導(dǎo)體制造工廠,,以及新竹科技園一些全球最先進(jìn)的邏輯IC芯片研發(fā)工廠供貨,。首批工廠預(yù)計將于2021年第二季度投產(chǎn),以支持客戶數(shù)十億美元的晶圓廠擴(kuò)張,。
德國化工巨頭BASF在為半導(dǎo)體工藝提供各種工藝化學(xué)品和解決方案方面擁有良好的記錄,,包括清洗,蝕刻,,光刻,,化學(xué)機(jī)械平面化(CMP)和濕法沉積。高效的濕法蝕刻工藝在很大程度上依賴于具有精確配方控制的化學(xué)物質(zhì),。而化學(xué)機(jī)械平面化(CMP)被認(rèn)為是制造高級集成電路的關(guān)鍵性能驅(qū)動因素,,定制漿料和CMP后清潔解決方案對于實(shí)現(xiàn)最佳性能和良率至關(guān)重要,。又如在濕法沉積領(lǐng)域,,TSV的電化學(xué)銅填充是3D芯片鉚接中的關(guān)鍵技術(shù)之一,BASF專注于這些關(guān)鍵的填充因子,。
半導(dǎo)體制造和封裝材料廠商杜邦公司(DuPont)提供互補(bǔ),,可靠,高質(zhì)量的材料套件,,以支持當(dāng)今的大批量制造工藝和面向未來的先進(jìn)技術(shù),。他們提供化學(xué)機(jī)械平面化(CMP)的材料、半導(dǎo)體封裝/組裝材料,、光刻材料,、半導(dǎo)體有機(jī)硅材料、Dual Damascene Copper,。自2006年以來,,領(lǐng)先的半導(dǎo)體制造商一直依賴DuPont公司的雙damascens產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)20nm以下的半導(dǎo)體技術(shù)節(jié)點(diǎn)。
Entegris是產(chǎn)品和系統(tǒng)的提供商,,這些產(chǎn)品和系統(tǒng)可以凈化,,保護(hù)和運(yùn)輸半導(dǎo)體器件制造過程中使用的關(guān)鍵材料。該公司尋求通過改善幾個關(guān)鍵過程中的污染控制來幫助制造商提高產(chǎn)量,,這些過程包括光刻,,濕法蝕刻和清潔,,化學(xué)機(jī)械平面化,薄膜沉積,,批量化學(xué)處理,,晶圓和掩模版處理和運(yùn)輸以及測試,組裝和封裝,。該公司大約80%的產(chǎn)品用于半導(dǎo)體行業(yè),。
日本的Fujififilm Electronic Materials是半導(dǎo)體和顯示行業(yè)的領(lǐng)先材料供應(yīng)商。2006年10月2日:富士膠片公司經(jīng)營之前由富士攝影膠片經(jīng)營的影像和信息業(yè)務(wù),。富士膠片有限公司(成立于1934年),,2006年更名為富士膠片控股有限公司。其在光致抗蝕劑,,聚酰亞胺,,配方產(chǎn)品,薄膜系統(tǒng),,電子束抗蝕劑,,圖像傳感器和顯示器的彩色濾光片陣列材料以及FPD有源膜等方面擁有重要的市場地位。
Kanto PPC前身為ProsperChem Inc.(PPC),,成立于2003年6月,,并于2004年正式并入日本關(guān)東化學(xué)株式會社的電子化學(xué)品業(yè)務(wù)部門的全球銷售系統(tǒng)。KANTO-PPC提供半導(dǎo)體和光電子行業(yè)過程中所需的高純度電子化學(xué)品,。他們與日本關(guān)東化學(xué)株式會社合作,,在臺灣建立了具有最先進(jìn)潔凈室和研發(fā)設(shè)備的工廠,共同開發(fā)下一代產(chǎn)品并增強(qiáng)半導(dǎo)體行業(yè)的競爭力,。
默克(Merck)是集成電路生產(chǎn)的單一渠道合作伙伴,。默克的廣泛產(chǎn)品組合涵蓋了價值鏈前端和后端的重要部分。其電子材料主要提供包括晶圓制造,、封裝,。此外 Versum Materials現(xiàn)在是Merck電子業(yè)務(wù)的一部分,所以也會提供Versum 材料,。例如封裝過程,,外殼或“封裝”支撐將集成電路芯片連接到電路板的電觸點(diǎn),默克提供后端的光刻膠,、互聯(lián)和電導(dǎo)膠,。
RASA的化學(xué)部門特別專注于用于半導(dǎo)體和液晶的高純度電子級產(chǎn)品。其半導(dǎo)體級磷酸現(xiàn)在在亞洲市場中占有很大份額,。此外,,還有高純度磷酸,磷酸酐和聚磷酸鹽,電容器材料,,高級銅粉和其他電子級產(chǎn)品,。此外,RASA的電子材料事業(yè)部還可提供用于制造化合物半導(dǎo)體的高純度無機(jī)材料,,以及用于半導(dǎo)體和液晶面板的抗蝕劑去除劑,,旋涂電介質(zhì)以及其他產(chǎn)品。RASA是能夠穩(wěn)定供應(yīng)半導(dǎo)體原料(例如高純度紅磷,,高純度鎵,,高純度銦和氧化硼)的少數(shù)制造商之一。
Shiny Chemical Industrial Company Limited成立于1979年,,并在臺灣證券交易所上市,,生產(chǎn)和銷售用于半導(dǎo)體,平板顯示面板,,光致抗蝕劑,,封裝和測試以及發(fā)光二極管制造過程中的高純度化學(xué)溶劑。我們擅長通過創(chuàng)新的研發(fā)和制造專業(yè)知識來精煉和混合各種可滿足客戶需求的定制溶劑,。
Tokuyama最初成立于1918年,,當(dāng)時是日本純堿工業(yè)株式會社。1983年8月開始通過銷售用于電子制造業(yè)的高純化學(xué)品進(jìn)入電子材料市場,。1984年7月開始生產(chǎn)高純度多晶硅,。1995年4月作為合資企業(yè)在韓國成立了Hantok Chemicals Co.,Ltd.,,以生產(chǎn)用于半導(dǎo)體的顯影液,。總體來看,,其主要為半導(dǎo)體業(yè)提供電子材料(高純多晶硅),,氣相法二氧化硅,,電子制造用高純化學(xué)品和氮化鋁,。
Wah Lee成立于1968年,在過去的四十年中,,他們已成功引入了用于復(fù)合材料,,工程塑料,PCB,,半導(dǎo)體,,F(xiàn)PD,觸摸屏,,光電和綠色的全套材料和設(shè)備,。在半導(dǎo)體領(lǐng)域,其主要提供光刻膠和顯影劑、工藝化學(xué)品和特種氣體,、CMP漿料等,。
Kuang Ming Enterprise Co Ltd成立于1973年,公司的業(yè)務(wù)范圍包括化學(xué)制劑的生產(chǎn),。其他具體信息暫無查到,。
黃光制程材料
晶圓處理制程需要經(jīng)過多個步驟,根據(jù)這些需要,,F(xiàn)AB 廠內(nèi)通??煞譃樗拇髤^(qū):黃光、蝕刻,、擴(kuò)散,、薄膜。黃光區(qū)的作用在于利用照相顯微縮小的技術(shù),,定義出每一層次所需要的電路圖,因為采用感光劑易曝光,,得在黃色燈光照明區(qū)域內(nèi)工作,,所以叫做「黃光區(qū)」。全球主要的黃光制程材料供應(yīng)商主要有這7家:3M,、Fujififilm Electronic Materials,、JSR 、Nissan,、Shin-Etsu Chemical,、Sumitomo Chemical、T.O.K.其中,,F(xiàn)ujififilm Electronic Materials和信越化學(xué)全文已提到,。
3M公司(英語:3M Company),原名明尼蘇達(dá)礦業(yè)及制造公司(Minnesota Mining and Manufacturing Company,;“3M”名稱即為此名的縮寫),,是起源于美國的跨國綜合制造公司,成立于1902年,,于2002年改為現(xiàn)名,。50多年來,3M一直提供廣泛的材料,,其在微復(fù)制,,納米技術(shù),成型和高純度同位素材料等領(lǐng)域的專業(yè)知識可提供有助于實(shí)現(xiàn)過程所需的均勻性,,清潔度和精確度的解決方案,。在半導(dǎo)體領(lǐng)域,,其中包括用于蝕刻和沉積的材料,用于晶圓加工的CMP和表面處理材料,,用于熱管理的流體,,用于芯片運(yùn)輸?shù)木韼胶途肀P式材料以及用于晶圓摻雜和離子注入的材料。
1957年,,JSR株式會社由日本合成橡膠株式會社和前身成立,,目的是向政府及相關(guān)私人公司投資國內(nèi)生產(chǎn)合成橡膠。在半導(dǎo)體領(lǐng)域,,JSR利用在石油化工領(lǐng)域多年積累的聚合物技術(shù),開發(fā)了用于半導(dǎo)體制造的材料,,用于電路形成的光致抗蝕劑以及在形成半導(dǎo)體多層布線的過程中必不可少的CMP(化學(xué)機(jī)械平面化),。
日產(chǎn)化學(xué)(nissan chemical)的半導(dǎo)體業(yè)務(wù)始于1997年獲得美國Brewer Science,Inc.的ARC?涂層許可,,從而允許生產(chǎn)和銷售ARC?涂層,。當(dāng)前,該業(yè)務(wù)還將其材料技術(shù)和業(yè)務(wù)擴(kuò)展到多層處理材料,。ARC?涂層是專為半導(dǎo)體光刻開發(fā)的底部抗反射涂層,。它通過在光致抗蝕劑產(chǎn)品下進(jìn)行涂層解決了各種曝光問題,。隨著半導(dǎo)體的小型化和高集成度,,對ARC?涂層及其外圍材料的需求已大大增加,。
住友化學(xué)(Sumitomo Chemical)提供各種各樣的功能性化學(xué)產(chǎn)品,這些產(chǎn)品有助于減少對環(huán)境的影響以及節(jié)約能源和自然資源,。這些產(chǎn)品包括用于節(jié)能產(chǎn)品的氧化鋁和鋁,,高性能聚合物添加劑和橡膠化學(xué)品,以及用于電子部件和下一代車輛的超級工程塑料和鋰離子二次電池材料,。
東京大岡工業(yè)株式會社(T.O.K.)主要生產(chǎn)半導(dǎo)體和顯示器的光刻工藝中使用的光敏樹脂(光致抗蝕劑),以高純度化學(xué)品為中心的制造材料,,半導(dǎo)體和顯示器的制造設(shè)備等各種加工設(shè)備以及其他無機(jī)和有機(jī)化學(xué)品,。
氣體
電子特種氣體(簡稱電子特氣)是特種氣體的一個重要分支,,是集成電路,、平面顯示器件(LCD、 LED,、OLED),、太陽能電池等電子工業(yè)生產(chǎn)不可或缺的原材料,。半導(dǎo)體對氣體的純度要求非常高,即使是某一種某一個特定雜質(zhì)超標(biāo),,都將 導(dǎo)致質(zhì)量嚴(yán)重缺陷,,嚴(yán)重時會因不合格氣體的擴(kuò)散,導(dǎo)致整個生產(chǎn)線被污染,,乃至生產(chǎn)全面癱瘓,。因此, 電子氣體是電子制造過程關(guān)鍵基礎(chǔ)材料,,是名副其實(shí)的電子工業(yè)“血液”,。下面這十家廠商為全球主要的特殊氣體供應(yīng)商。
空氣化工(英語:Air Products and Chemicals, Inc.)是一家美國化學(xué)工業(yè)公司,,主要業(yè)務(wù)是銷售工業(yè)氣體和化學(xué)物質(zhì),。他們多種供應(yīng)模式,包括現(xiàn)場發(fā)電,,液體散裝和微型散裝供應(yīng)散裝氣體,包括氮?dú)?,氧氣,,氫氣,氦氣和氬氣,,超高純度工藝氣體和氣體混合物,。
氟化物在電子產(chǎn)品(如半導(dǎo)體顯示面板)的制造中必不可少。從作為氟化物基本原料的氟化氫到最終產(chǎn)品,,成立于1936年的Central Glass提供穩(wěn)定的內(nèi)部生產(chǎn),,并建立了穩(wěn)定的高質(zhì)量產(chǎn)品供應(yīng)系統(tǒng)。他們還利用為高純度氟產(chǎn)品開發(fā)的精密技術(shù)和分析技術(shù),,提供非氟氣體產(chǎn)品,。Central Glass主要提供半導(dǎo)體用CVD工藝氣體、半導(dǎo)體制造設(shè)備的清潔氣體,、CEG?系列(半導(dǎo)體蝕刻氣體),、光刻膠材料、氟化石墨等等,。
聯(lián)華林德(Linde LienHwa)是由林德集團(tuán)和聯(lián)華工業(yè)公司共同組建的合資企業(yè),,并且是臺灣最大的工業(yè)氣體制造商。其涵蓋了從用于焊接的保護(hù)氣體和燃料氣體到稀有氣體到標(biāo)定氣體混合物和高純氣體的所有光譜,。
Praxair是最大的焊接,,工業(yè),醫(yī)療和特種氣體公司之一,,從最純凈的工業(yè)氣體到最高質(zhì)量的濺射靶材,,服務(wù)于半導(dǎo)體,,平板顯示器,LED和太陽能市場,。
SK Materials為電子領(lǐng)域生產(chǎn)各種工業(yè)氣體和材料,。他們向制造半導(dǎo)體和顯示器的客戶出售“三氟化氮”,“甲硅烷”,,“二氯硅烷”和“六氟化鎢”,。其中三氟化氮(NF3)用于半導(dǎo)體,顯示器和太陽能電池的制造過程,,并用于在CVD過程之后去除腔室內(nèi)的殘留物,。目前,三氟化氮是世界第一,,全球市場份額為40%,。
太陽三山株式會社(Taiyo Nippon Sanso )在客戶的半導(dǎo)體和液晶制造廠附近安裝了一個“總氣體中心”,其中配備了高純度氮?dú)庵圃煸O(shè)備和電子材料氣體供應(yīng)系統(tǒng),,提供穩(wěn)定的氮?dú)夂碗娮硬牧蠚怏w供應(yīng),,以及包括全球電子領(lǐng)域相關(guān)設(shè)備在內(nèi)的整體解決方案。
還有一家臺灣企業(yè)Taiwan Material Technology ,,前文所提到的Air Liquide,、Entegris、Versum這3家企業(yè)也提供半導(dǎo)體用氣體,。
研磨液,、研磨墊、鉆石碟
3M,、AGC ,、Cabot Microelectronics 、DuPont ,、Fujibo,、Fujififilm Electronic Materials、Fujimi這七家廠商為全球主要的化學(xué)機(jī)械研磨材料供應(yīng)商,。3M,、DuPont、Fujififilm Electronic Materials前文已提到,。
AGC 主要生產(chǎn)用于浮法平板玻璃,,汽車玻璃,車載顯示器蓋板玻璃,,用于電子設(shè)備的超薄鈉鈣玻璃,,ETFE樹脂(氟樹脂)和用于現(xiàn)場涂料的氟樹脂。通過利用玻璃,,化學(xué)和陶瓷業(yè)務(wù)中培育的材料,,加工,,表面處理和成型等先進(jìn)技術(shù),,支持尖端電子行業(yè)的電子部件業(yè)務(wù),。
CMC Materials是向半導(dǎo)體制造商和管道運(yùn)營商提供關(guān)鍵材料的全球供應(yīng)商。包括生產(chǎn)先進(jìn)的半導(dǎo)體器件,,如CMP漿料,、拋光墊電子化學(xué)品等,而這些半導(dǎo)體器件是世界下一代偉大技術(shù)必不可少的,。
日本Fujibo集團(tuán)的業(yè)務(wù)領(lǐng)域包括四個領(lǐng)域:拋光墊,,化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品,生活服裝等業(yè)務(wù),。高精度拋光對物聯(lián)網(wǎng)(物聯(lián)網(wǎng))必不可少的IT設(shè)備的先進(jìn)技術(shù),,這在現(xiàn)代社會中變得越來越重要。其拋光墊業(yè)務(wù)在用于生產(chǎn)LED基片,、功率半導(dǎo)體器件和化學(xué)機(jī)械平面化(CMP)的高檔拋光墊領(lǐng)域非常強(qiáng)大,,這些都是生產(chǎn)大規(guī)模集成電路所必需的。
Fujimi公司自1950年成立以來,,一直是日本合成精密磨料制造商的開拓者之路,。憑借其精密分級技術(shù),積累的經(jīng)驗和廣泛的研發(fā)能力,,公司已從光學(xué)鏡片用研磨劑擴(kuò)展到提供超精密產(chǎn)品的各種產(chǎn)品,,并被尖端高科技行業(yè)所尋求。其產(chǎn)品線涵蓋了從硅晶片和其他半導(dǎo)體基板的拋光磨料到半導(dǎo)體芯片上的多層電路所需的化學(xué)機(jī)械平面化(CMP)產(chǎn)品以及計算機(jī)硬盤的磨料的完整范圍,。最近,,公司正在開拓新領(lǐng)域,例如將金屬陶瓷(陶瓷金屬復(fù)合材料)產(chǎn)品,,具有大大提高的抗沖擊性的熱噴涂材料商業(yè)化,。