半导体产业朝着6寸LED晶圆自动化生产方向挺进

   2013-11-04 5190
 
  硅晶圆
 
  如果6寸的蓝宝石让良率和成本都能得到很好的改善的话,大尺寸的硅晶圆有哪些潜力呢?Virey指出,在同样良率的状态下,8寸硅晶圆可以实现60%的成本降低。虽然晶圆更加便宜了,但真正的优势还不是基板成本的改良(只占据材料成本的5%-10%),真正的好处在于它能使得高效率和高度自动化生产的半导体结构更加成熟,尤其是在使用完全折旧的CMOS晶圆工厂。但是,还需要解决的关键性问题是配热不均匀,它会造成更多的晶圆弯曲和拉紧,从而影响产品良率。这样的良率仍然低于蓝宝石晶体的良率,虽然在低成本的条件下,这样的良率是可以接受的。大多数大公司都有相关的研究项目,但是公众仍然怀疑硅是否能代替蓝宝石。
 
  莱迪斯半导体公司CTO赵海明(音译)指出,他们公司现在正在销售已量产的LED晶圆,基于2寸的生产线一天有几百颗的产量。该公司使用由ALN(氮化铝)和AlGaN(氮化铝镓)所组成的压力缓和层将晶圆缩小到了20-30μm以减小破裂,这可以生产出120流明/瓦45-mil的芯片。同时,该公司还在实验室中试产6寸晶圆,另外,他们还在寻找生产设施准备明年夏天开始量产。
 
晶圆cassette和产量
 
  高亮LED自动化生产要求符合晶片层的基础物理特性,因此,设备需要设计好来与之匹配。为了在起跑线上把即将到来的6寸产业变成一个产业制程改头换面的机会,许多大供应商和设备制造商在一些行业会议上已经在一些标准方面达成一致,这些标准包括晶圆基础参数和互操作性标准。目前得益于分布在产业各个环节的志愿者的努力,第一个6寸蓝宝石晶圆参数、普通晶圆cassette以及自动化生产的软件控制协议已经开始初具规模了。
 
  自动化生产实践小组同意保持与6寸蓝宝石晶圆生产制程中同样大小的cassette,就像被用在半导体生产过程中25晶圆cassette的标准一样,这样的话,它就可以使用传统的机架和其他基础设施。SemiconWest研讨会的讨论主题是每个cassette在最有效率的情况下能搬运多少稍厚或者更加弯曲的蓝宝石。Cassette的开口需要更宽,但是工具制造商还需要定下来一个常规尺寸和插槽空间以保障顺利进行晶圆的生产。
 
  Entegris’区域产品专家SEMI自动化实施小组副主席JeffFelipe表示,“一个标准的cassette形式可以让操作工具,资金成本和生产成本三者之间达成一致”。如果载体能装下12个晶圆的话,就可以承受每个槽25个晶圆的cassette,同时,自动化过程和晶圆制程也可借由现存的半导体软件对LED晶圆做操控。但较小容量的cassette将意味着一批设备(如MOCVD),可能需要安装一个额外的负载站以保障效吞吐量。
 
  或者,LEDcassette可以携带16个晶圆以最大化他们的产能,同时避免增加额外的负载站。但是,这一方案会花费更多的成本以要求额外的处理步骤来为剩下的流水线把晶圆转移至12晶圆的cassette,或者改进剩下的设备软件使之能够兼容不同的模式。在10月底之前,产业协会将会从LED制造商那里征求意见。
 
  就软件方面来说,最初的关键因素是一个常规通讯接口使得LED制造商以及它们的设备可以更简单地从工具那里获得数据以监控产品质量。“在工厂层面来讲,自动化程度越高就越要求完整的数据采集以及精确的产品质量监控系统,”Aixtron企业控制系统项目经理SEMI自动化实施小组软件工作组领导者Karl-HeinzBuechel指出。
 
  实施小组分析说,可用的半导体产业接口方案叫做SECSII/GEM,另外一个SEMI标准叫做A接口,XML和基于SECSII/GEM可以满足未来LED制造需求的系统。A接口可能被认为是满足现在和未来需要的接口,它能满足更高带宽以适应增强的工程数据采集。LED部分需要研发出基于SECSII/GEM的解决方案以控制它独特的需求(通过使用一堆由晶圆,位置和步骤组成的工具在石墨托盘中追踪晶圆)。而且,还需要决定是否将SECSII/GEM应用程序的特殊用语用于更简单的200-mm晶圆版本上(一般用于传统制程工具),或者是否采用更加先进的300-mm版本。
 
  实施小组正在敦促LED制造商决定重要功能使用设施的需求,因此,设备制造商能够以统一的方式从工具中获得数据,然后反馈到装置制造商的数据分析系统当中。“为每一个客户建立一个客户通讯系统会增加工具成本和系统集成成本,”Buechel提到,“LED制造商的秘诀是分析数据,而不是从机器中得到数据,然后将之标准化。”
 
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