產業背景

諾發系統公司

半導體設備產業背景

諾發系統公司Novellus Systems, Inc. 專事開發、生產、銷售和支援積體電路生產設備。我們的客戶包括晶片自產自用的半導體製造商，或從事積體電路代工的半導體製造商。近二十年來，隨著個人電腦的需求增加、網際網路和電信業的持續發展以及新型消費電子應用產品的推出，半導體產業正迅速發展。

積體電路一般製作在矽晶圓基底上，內含多項元件如電晶體、電容以及其他的電子元件，透過多層佈線 (也就是所謂的內聯) 相互連結。為了製造一塊積體電路，得先在矽晶圓表面上做出電晶體，接著透過一系列的製程，以多層薄膜層的型態添加電線和絕緣結構。一般來說，第一層絕緣 (隔離) 材料沉積在形成的電晶體上面，接著在這一基底層上又添加 (以往習慣用鋁)，經過蝕刻後即打造出能攜帶電量的導電線，隨後添加絕緣材料作為線材間的必要隔離，這種製程又叫做鋁質蝕刻。銅線造好以後，接著進行一個叫做銅質鑲嵌的製程，類似剛才描述過的製程：先蝕刻絕緣體，通過一個叫做電化沉積的高科技電鍍製程，在蝕刻絕緣體上製造銅線。使用鋁內聯或者是銅內聯時，這些製程需要重複許多次，先進晶片設計可能需要多達 500 次的製程工序。

在半導體製造方面出現了幾項創新技術，其中最突出的就是增加積體電路的密度。摩爾定律 1960 年中期首次提出，40 年後的今天仍是真理：一塊半導體晶片電路密度每 18 個月增加一倍。今天我們已可以生產出 90 奈米線寬和 10 層的內部聯結電路裝置。透過提高電路密度，製造商可在一塊晶片上放入更多的電子元件，取得更佳的性能和價值。

另一項技術就是銅線代替鋁線成為半導體裝置的主要導電材料。銅比鋁的電阻要小，更具性能優勢，因此銅制晶片只需鋁制晶片金屬層數的一半，大幅降低了生產成本。此外，銅線可提高裝置性能，降低功率需求。

傳統的氧化矽薄膜也由帶低電容率和 low-k 的絕緣體代替。Low-k 絕緣體能更理想地限制金屬線之間的電容，提高晶片的速度和性能，然而 low-k 材料比氧化矽脆弱，使半導體製造工業在將新材料與傳統製程結合時遇到了新的挑戰。

另一項重要技術便是更大尺寸晶圓的使用。比起 200 釐米，300 釐米晶圓更具潛在的成本優勢，晶片製造商更樂於使用，每片可容納 2.25 倍的原晶片數量，因此可在生產過程中帶來巨大的規模效益。

上述各項技術改進也使得客戶對裝置和製程有了新的要求，客戶通常以「每片成本」作為衡量生產設備成本和性能的標準。這個係數可由系統購置和安裝成本、運行成本和淨產出因式分解計算得來。

系統更高的產出可以補償製造商購買大量晶圓的成本，從而降低系統每片晶圓的擁有成本。

生產量和品質同樣是挑選製程設備的重要因素。體積越大、越複雜的半導體晶圓，雖成本花費更大，但生產量較高，這一點對我們的客戶相當重要。為獲得較高產量和更好的薄膜品質，系統必須能夠持續而穩定地重複執行某一生產工序，也就是所謂的工序重複。此特性在達成商業產出上扮演關鍵的角色。能滿足容限生產力的系統更容易進行環節重複。

這些生產幾何製程和材料的變化明顯導致了半導體裝置生產設備需要更高的成本和性能。舉個例子，一條先進的 300 釐米晶圓生產線成本超過 20 億美元，價格遠遠超出上一代的生產設備。同時，隨著縮小節點和加速技術週期應用在該行業，人們對先進技術的需求持續增長，眾多晶片製造商在優化生產週期的單元工序的同時，也致力於平衡對創新技術的需求。這些伴隨的轉變和機遇正符合諾發向世界各大半導體製造商提供尖端技術的同時建立以生產力為優勢的策略核心，，也正是諾發得以在瞬息萬變的產業中與眾不同的要素。