今天講的是矽晶圓製造,相關的產業有半導體製造太陽能電池製造LED等。半導體和太陽能電池的原料都是矽晶圓,LED則不是,那為什麼今天會提到呢?原來LED的關鍵材料-藍寶石基板和矽晶圓製造的技術是類似的,所以一定要放在一起學,不然日後很容易搞混。我們直接來看矽晶圓產業的上下游關聯圖吧:

 

矽晶圓製造  

矽晶圓產業關聯圖。資料來源:財報狗產業分析師Jeff

 

在此先打個岔。電子產業最惱人的地方,不在於它用的技術有多複雜多困難,而在「同樣原料應用在不同產業」「同樣技術(流程)運用在不同產業」。 因此,除了專門研究的產業分析師外,要搞懂電子產業是很困難的。但是,一般我們常看的文章都不是產業分析師寫的,內容難免有小錯誤。結果就像是你為了要念數學而去買了三本書來參考,但三本書寫的都不一樣,最後你的學習效果不是3,也不是1,而是趨近於0,因為你的學習達不到累積的效果。

回到圖片。整個矽晶圓的製造流程就是這樣。先從石英砂經初步純化後得到冶金級矽,然後再由七大廠商把這些冶金級矽製成多晶矽。多晶矽經由長晶和切晶程序,就可以得到晶圓囉!接下來就可以送到半導體廠製造IC和太陽能太池廠製造太陽能電池!我們來看這些步驟:

 

(1)矽的初步純化:

 

方程式:

SiO2 + C → Si + CO2
SiO2 + 2C → Si + 2CO

 

流程:

初純  

矽的初步純化。圖片來源:台肥

 

簡單講,就是把石英砂加碳,然後加熱還原後,就可以得到冶金級矽囉!以下是幫大家整理的有冶金級矽產業或技術的公司:

初純公司  

資料來源:台肥

 

順帶一提,台灣並沒有大廠是在製造冶金級矽的。

 

(2)多晶矽製造

 

西門子式製程方程式:

Si + 3HCl → HSiCl3 + H2 (氯化)

HSiCl3 → HSiCl3 (蒸餾)

HSiCl3 + H2→Si + 3HCl (分解)

 

西門子式製程流程:

 

西門子製程  

圖片來源:台肥

 

西門子式製程是最古早的製程,是用來製造半導體級多晶矽的,目前有75%左右的公司採用。優點是良率高,但缺點則是投資成本高、製造成本高、汙染較嚴重。

基於此,另外還有一些製成方式,如改良式西門子製程、REC式製成等,目前有少量公司採用,優點是較便宜、省電、輕汙染,缺點則是良率較低,一般是用在製造太陽能級矽晶圓用

主要製造多晶矽的大廠如下:

多晶矽大廠  

資料來源:台肥

 

台灣有沒有製造多晶矽的上市櫃公司呢?沒有!但倒是有一家將在今年登錄興櫃:福聚太陽能(4975),是由LED下游大廠億光(2393)轉投資的。有興趣請參考馬賽克之投資來自生活網誌裡的新聞


(3)矽晶圓製程

這裡是台灣最熱鬧的地方,有做太陽能晶圓的綠能(3519)、達能(3686),做半導體晶圓的台勝科(3532)、尚志(3579),與兩者兼做的中美晶(5483)、合晶(6182)。
基本上,矽晶圓製造是兩個步驟:長晶(拉晶)→切晶

一.長晶(拉晶):

製程方式:

單晶矽:CZ法、FZ法

多晶矽:casting

cz   

CZ法。原始圖片來源:請前往下載ppt檔

 

基本上,就是先將從多晶矽大廠拿到的多晶矽給融掉,然後插入一根棒子,轉一轉,拉一拉,一根晶棒就完成了!

這根晶棒的直徑,就是我們說的幾吋晶圓喔!如果是8吋,就是8吋晶圓。

 

二.切晶

主要程序:

切割:

把一根矽棒切害成一片片的矽晶圓

切晶  

切晶。原始圖片來源:請前往下載ppt檔

 

圓邊→磨光→拋光:

這應該很直光,就不多做解釋囉!

 

還有有幾件重要的事:

(1)一般來說,半導體用的晶圓大都是切成圓片,送往IC製造廠;而太陽能用的矽則是切成方的,送往太陽能電池製造廠

(2)一般來說,大晶圓(12吋)多是用來製作記憶體等技術層次較低的IC,而小晶圓(6吋)則多用來製作類比IC等技術層次較高之IC,8吋的話則都有

(3)代工產業:

 

切晶代工:

一般來說,長晶+切晶會在同一個地方完成。但有時候,廠商的長晶、切晶產能可能無法匹配,廠商就可能會自己做長晶,並委託別人做切晶,這就是所謂的切晶代工囉!誰會做這種服務呢?當然是切晶產業有剩的產商囉!

 

長晶+切晶代工:

一般來說,矽晶圓製造廠會和多晶矽廠商買多晶矽,並簽很長的約,七年十年的都有。另一種情況則是他不自己買多晶矽,他只接受別人的委託,把別人給他的多晶矽製成晶圓後再還給別人,並收代工的錢。若是這種情況的話,你下次再看到新聞寫「多晶矽飆漲」之類的新聞的話,就知道和他並沒有太大的關系囉!

 

最後來看台灣做矽晶圓的廠商吧!

矽晶圓廠   

來源:財報狗產業分析師Jeff

 

應該不少朋友最近對台勝科有興趣吧!來看一下它最近的EPS:

台勝科     

台勝科EPS。圖片來源:財報狗

 

可以發現,他最近的EPS表現並不亮眼,但股價在日本震災後卻一路狂飆到90,為什麼呢?

因為,日本一家製造矽晶圓大廠信越半導體產能嚴重受衝擊。那為什麼只有台勝科飆,同樣做矽晶圓的中美晶、合晶、尚志卻沒有飆呢?相信大家看了我整理的那張圖表後,答案應該很清楚了吧!

 

最後的最後,我們稍微提一下LED的關鍵材料-藍寶石基板吧!

 

基本上,藍寶石基板除了原料不是矽外(原料是Al2O3,氧化鋁),其它製程都和矽晶圓製程類似,長晶→切晶等程序。這樣觀念有清楚嗎?至於LED的製成與廠商,我們會在光電產業的部分在為大家做介紹,敬請期待囉!

 

接下來要介紹什麼呢?就是IC設計囉!大家比較想先知道哪一部分呢?類比?觸控?邏輯?記憶體?大家可以回覆一下喔!如果沒有的話,我就按照自己的進度囉!謝謝!

 

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留言列表 (23)

發表留言
  • 黃耀祖
  • 讚..學到很多...不只是為了投資...同時也滿足了我這個工學院的好奇心^^
  • 哈,謝謝你呀!
    希望你的好奇心能不被現實羈絆住,能一直持續下去喔!

    Jeff 於 2011/03/31 22:46 回覆

  • 訪客
  • 感謝分享,淺顯易懂
    即使我這個財金背景的人都看得懂
    (可以私心想知道LED驅動IC設計的東西嗎@@
    車用、照明方面~謝謝
  • 謝謝你!
    也謝謝你的建議啊,我會列入考慮的XD

    Jeff 於 2011/03/31 22:44 回覆

  • 訪客
  • 專業又易懂,好文!
    矽晶圓廠的圖希望能用打勾或是圓圈的方式
    會比塗色更容易理解
  • 已經改過來了!
    這樣應該較直觀了,謝謝你的建議囉!

    Jeff 於 2011/03/31 22:43 回覆

  • 訪客
  • 謝謝版主的分享喔!!
    讓我這個商學院的學生也能夠理解!!
    之前還苦於不了解電子產業!!
    真的是非常謝謝你~~!!
    期待你的新文章~~!!加油!!
  • 謝謝你的肯定!
    讓一般人都能看懂就是我這系列文的目的囉!^^

    Jeff 於 2011/04/02 01:43 回覆

  • 訪客
  • 感謝 整理的很清楚 期待你之後的大作

    對藍寶石基板那篇很有興趣 哈哈哈~~~

    同為研究員 推一下~~!!
  • 你是研究員呀?真是獻醜了~~
    有看到錯誤或建議的地方要和我說喔!
    謝謝你!~~

    Jeff 於 2011/04/02 01:45 回覆

  • hsu
  • 感謝板主的介紹,想多知道一些ic design house的東西!!!
  • 諸神黃昏
  • 分析的相當清楚
    感謝版主~~~~~~~~讚!
  • BEN
  • 想了解觸控IC、LED POWER IC 、TFT顯示IC
  • Allen
  • 淺顯易懂
    好棒的資訊
  • lee wendy
  • ㄧ直從事電子業, 但都是在下游系統廠, 最近很想了解半導體, 買了幾本書,可是都太專業 有看很難懂, 感謝版主大而無私的分享, 你真的超棒的!!!! 謝謝你!!
  • albort13
  • 謝謝分享 身在所謂的理工科系 但是懂得卻只是你所說的一小塊分枝 對於最基本架構卻沒有什麼概念 實在感到相當汗顏 由衷的謝謝你的分享!
  • 訪客
  • 有個網站追蹤30多家企業的專利動態,可作為產業研究的參考
    www.ichecking.tw
  • 悄悄話
  • Taku Juo
  • 謝謝您的整理<真的很有幫助 讓我免去翻書的時間
  • Elliot Yu
  • 真的謝謝版主的整理,最近剛好有接到面試通知真的讓我省去很多準備工夫!
  • YM
  • 您真的是寫得太棒了 請您務必堅持下去唷
  • 張詠琛
  • 非常詳細完整的整理文 淺顯易懂 感謝作者分享

    不知道您有沒有寫過關於被動元件的介紹

    最近對於光電產業有很多接觸 希望能釐清一些觀念

    先謝謝版大
  • CMUT
  • Jeff,您好!
    感謝分享這些流程。
    想請問一下,您知道哪裡可以買到一些4英吋,摻雜的硅片嗎?
    謝謝了!
  • SUNNY
  • 好棒的分享 希望能看到記憶體相關的研究 期待:)
  • 訪客
  • 超讚的,外行人讀懂無障礙
    謝謝版主~~
  • frank
  • 謝謝~~一篇接一篇看的很過癮,也很有收穫。
  • 訪客
  • 感謝您的整理與分享
  • Mark
  • 感謝版主 受益良多
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