450毫米晶圆片的问题出现

由马克LaPedus
最重要的组件在半导体制造业无疑是硅片,但是供应链的底物通常是理所当然的。

毕竟,硅片制造商近多年来完善他们的工艺和生产许多人认为这是纯粹的商品。和商业方面,硅晶片制造商常常发现自己与产能过剩和低利润在繁荣和萧条周期。

记住这些趋势,过渡到下一代450毫米晶圆片规模可能将是一个漫长而痛苦的一章硅片供应商。如果过渡是不够的,有一个推动新的450毫米晶圆片标准,包括“notchless”技术的重新崛起和收紧边缘排除规范。这两个标准承诺提供更多的处理区域450毫米晶圆片上。

此外,巨大的投资所需的450毫米,耦合的问题缺乏回报,导致一些硅片制造商重新思考他们的努力在这个舞台上。今天,五大硅片制造商为了是Shin Etsu Handotai应承担(医师),Sumco,瓦克,LG Siltron, SunEdison(原名MEMC)。

迄今为止,Sumco是唯一供应商制作和航运450毫米硅晶片,主要用于研发目的。只有两个供应商,医师和Sumco承诺投资450毫米硅晶片生产从长远来看,Richard Winegarner说圣人负责人概念,研究公司。“瓦克不想成为先锋(450毫米)。他们可能参与之后,”Winegarner说。”负责为450毫米,没有钱也不会感兴趣。”

LG Siltron不太可能将投资450毫米。简单地说,市场不够大来证明四个或五个450毫米硅晶片供应商,只有少数的芯片制造商预计将建造450 mm晶圆厂。总的来说,硅晶片制造商必须至少投资10亿美元开发和建设450毫米能力,相比大约6亿到8亿美元为300毫米,Winegarner说。“450毫米可能成本效益的,”他说,“但它会证明投资吗?”

成为关注的焦点
一般来说,硅晶片制造商已经在雷达下。改变了3月11日,2011年,当日本被致命的地震和海啸。“东日本大地震”在日本引起了相当大的损害,同时也打击了全球供应链集成电路。例如,医师的方明在日本遭受地震和行动一段时间。工厂生产世界上很大一部分的300毫米硅晶圆。当工厂了,芯片制造商陷入恐慌性抢购模式300毫米硅晶圆。“让硅片价格严格的2011年,“圣人Winegarner说。

2012年,医师搬重获失去的份额通过削减他们的价格。其他人效仿,导致市场的价格压力。去年,硅片面积出货量持平,但全球销量从99亿年的2011美元下降到81亿年的2012美元,下降18%,他说。

2013年迄今,硅片价格低迷。由于需求低迷,医师和Sumco分别承担昂贵的努力发展450毫米晶圆片技术,这将带来一些新的挑战。在普通硅片的生产过程中,一个圆柱形钢锭的单晶材料是由拉的籽晶融化。锭然后用锯切片,抛光硅片。

一个坩埚直径300 mm晶圆是32英寸,比40到44英寸为450毫米。一个450毫米锭是10英尺的高度,这是一个篮球圈的高度。300毫米相比,需要两倍的时间长450毫米水晶和两到四倍的时间来冷却,根据Sumco。

300毫米晶圆片重128克,775μm的标准厚度。450毫米晶圆片重340克,厚度925μm±20μm。衬底的规模可能导致凹陷或变形时朝着工厂线。“最具挑战性的问题(450毫米硅晶片)是平坦的,“Hisashi Furuya称:董事总经理兼总经理Sumco的技术部门。“虽然主要晶片的规范尚未(决定),我们形象一定很紧。”

目前,Sumco关键项目的一部分开发450 mm晶圆测试。在这个程序中,Sumco船只450毫米硅晶片全球450毫米财团的成员(G450C)。晶片然后使用nanoimprint光刻图案,随后分发给芯片制造商和工厂工具厂商研发的目的。

平均约有31个缺陷在35 nm 450 mm晶圆几何图形,相比一年前66缺陷在38海里左右,从G450C数据显示。“我们看到一个持续质量改进在450 mm晶圆,”迈克尔·戈尔茨坦说,材料首席工程师在全球工厂材料单元在英特尔。戈尔茨坦也是一群的一部分,负责G450C硅晶片的发展。

切口或缺口
G450C也是带头一些新的450 mm晶圆的标准,包括“notchless”技术。早在历史上,一个100毫米(4英寸)晶圆不圆,而是有“公寓”的晶片切成三面。150毫米(6英寸)晶片有一个或两个公寓。公寓是用来使晶片的一个特定的工厂工具。

在200毫米,行业决定把一个微小的切口,或“V型槽,”在一个晶片用于对齐。在校准过程中,然而,一个工具有时会把太多的压力等级,从而破坏晶片或多或少的对称。

结果,行业提出的想法“notchless”300毫米的早期阶段过渡在1990年代末。而不是“V树林,“晶圆有一个基准标记或标记的背。使用光学读者,标记将决定工厂工具的校准过程。

这项产业做成notchless方法在早期阶段的300毫米。相反,使用300毫米的切口对齐的目的。像200毫米,300毫米的切口也扰乱了对称晶片。“切口必须抛光生产过程中消除压力,”戈德斯坦说。

然后,在2007年,Sematech提出使用notchless 450 mm晶圆的方法。像不幸的300毫米的提议,一个框标将放置在晶片的背面使用激光抄写员。根据G450C,想法是文士大于四个框标在多个位置的晶片来提高吞吐量。所需的精度的光学读者或相机3σ=μm±0.5。

今天,反应和超过450毫米notchless晶片。“我们不知道效果是否会变得更糟或更好的与切口相比,“Sumco的Furuya说。“这将强烈依赖于激光标志的图案和形状。”

对于某些工厂工具Notchless有一些重大优势。“在某些室技术等级是非常,非常困难,”柯克Hasserjian说,企业应用材料硅系统集团副总裁。“notchless晶片将使我们能够有更多的对称方法边缘死。”

因此,notchless升温。“这是一个很好的例子的东西没有人会相信一年前可以重见天日,“Hasserjian说。“这将需要很多标准化。”

目前,G450C看着大约30个不同类型的fudicial标志从不同的实体,但至少有一个目标是标准化。“我们正在考虑不同的标志和测试,看看可读,”英特尔的戈尔茨坦说。“它必须是可读的。因为您正在构建的电影,你必须确保他们不覆盖。你必须能够阅读整个过程使晶片”。

业界希望建立一个notchless标准到明年。同时,在平行,行业也正在另一个也许更困难,边缘排除标准。“每个晶片边缘区域不被认为是有用的,”戈德斯坦说。“在过去,这是一个3毫米边缘排除。今天,它是2毫米。”

在450 mm,行业提出1.5毫米优势排斥的想法,这将给芯片制造商更多的可用区域的晶片”接近边缘,我们需要更多的均匀性对晶片本身,”他说。“为此,我们必须与供应商合作,使晶片平坦。边缘排除更多的是一种挑战。你要做得更好的抛光晶片,和更仔细完成。”

关于当前和450毫米硅晶圆的一般状态,戈尔茨坦说,行业正在取得稳步进展。“今天是准备我们需要的吗?是的。准备卷制造吗?还没有。行业正在逐步取得进展,”他补充道。