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半导体材料供应商不完全盘点

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半导体行业观察 2021-04-21 15:35

来源:内容来自半导体行业观察(ID:icbank)原创,谢谢!

半导体晶圆制造材料和晶圆制造产能密不可分,这些制造材料包括硅晶圆、制程用化学原料、气体、黄光制程材料、研磨液/研磨垫/钻石碟等,台积电作为全球晶圆代工老大,它对原材料的把握肯定是非常“苛刻”。本文我们将透过台积电,让我们来看看晶圆厂都从哪些供应商中采购原材料,基本上台积电采购的这些企业也是材料界的头部企业。

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台积电主要原材料供应商(来源:台积电2020年财报)

硅晶圆

首先是硅晶圆,硅晶圆作为集成电路之基板,为集成电路半导体产业最重要的原料,硅晶圆在整个晶圆制造材料中占比超过30%,硅的纯度直接与制造工艺的精度相关。下游产业主要如:IC、DRAM、光电二极体、分离式元件、晶圆代工。全球硅晶圆原材料供应商主要有FST、GlobalWafers、SEH、Siltronic、SUMCO,只这五家供应商之的硅晶圆产能合计占全球供应量的90%以上。

世界上最大的硅晶片供应商是信越化学有限公司的全资子公司信越Handotai有限公司(SEH)。第二大供应商也是日本公司SUMCO,1999年7月,住友金属工业株式会社,三菱材料公司和三菱材料有机硅有限公司共同投资成立了硅联合制造有限公司,作为300毫米硅晶片的开发和制造公司。2002年2月,硅联合制造有限公司从住友金属工业有限公司接管了硅业务,并与三菱材料硅有限公司合并。该公司于2005年更名为SUMCO,并收购了Komatsu Electronic Metals Co.。有人会说,信越的三个竞争对手联合起来成为SUMCO。这两家顶级供应商控制着全球60%以上的硅晶片市场,证明了日本公司在生产无缺陷硅晶片方面的卓越表现。

环球晶圆股份有限公司(GlobalWafers)的前身为中美矽晶制品股份有限公司的半导体事业处,于2011 年10 月1 日独立分割出来。环球晶圆是目前国内最大的3吋至12吋半导体矽晶圆材料供应商,同时也提供优质的太阳能晶圆及晶棒。其拥有完整的晶圆生产线,由长晶、切磨、浸蚀、扩散、抛光、磊晶等制程,生产高附加价值的磊晶晶圆、抛光晶圆、浸蚀晶圆、超薄晶圆、深扩散晶圆等利基产品。

塑胜高(Formosa Sumco Technology,简称FST)为SUMCO集团和台塑企业共同合资的企业。公司于1995年成立并与日本小松电子材料公司签订特许授权及协助合约,于1998年8吋建厂完成,产出第一根8吋晶棒。2006年12吋建厂完成并产出第一根12吋晶棒,迄今已经历近20年,期间努力改善经营环境外,并取得ISO9001、ISO14001、IATF16949、ISO45001认证,并推动TPM活动,取得多项认证。

世创电子材料(Siltronic AG)在高度专业化的硅晶片的设计和生产方面被公认为技术领导者,是直径高达300mm的高度专业化超纯硅晶圆的全球领先制造商之一。超纯硅晶片是几乎所有半导体器件的基础,因此代表着世界电子工业的重要基础。Siltronic于1962年开发出第一块硅晶片,如今已成为晶片行业的全球领导者之一。世创电子材料具有各种直径,材料特性和表面质量。

制程用化学原料

集成电路的趋势是不断地迁移到具有增强的性能,更高的密度以及更小的特征尺寸,为了满足这些行业现实,新材料和先进材料的可用性至关重要。制造用的化学材料有很多,包括气体、电子材料等等,所有这些材料在半导体生态系统中非常独特且必不可少。全球主要的制程用化学原料主要有下面这12家厂商:

Air Liquide是世界领先的工业和健康气体、技术和服务公司。在半导体领域,Air Liquide为半导体制造商提供超高纯度载气,以保持其制造工艺的清洁和长期稳定。他们还提供特殊和先进的电子材料(也称为前体分子)来生产半导体芯片,并提供设备和服务。Air Liquide的的 ALOHA™ 和 Voltaix™ 产品线设计用于微芯片制造过程中最敏感的阶段,即纳米级晶体管。

Air Liquide将投资近2亿欧元,分别在台湾南部和北部的台南和新竹科技园区建设氮气和氩气生产能力。根据与半导体市场领先者的长期承诺,这笔新产能投资将使该集团能够为台南科技园三家在建的高容量半导体制造工厂,以及新竹科技园一些全球最先进的逻辑IC芯片研发工厂供货。首批工厂预计将于2021年第二季度投产,以支持客户数十亿美元的晶圆厂扩张。

德国化工巨头BASF在为半导体工艺提供各种工艺化学品和解决方案方面拥有良好的记录,包括清洗,蚀刻,光刻,化学机械平面化(CMP)和湿法沉积。高效的湿法蚀刻工艺在很大程度上依赖于具有精确配方控制的化学物质。而化学机械平面化(CMP)被认为是制造高级集成电路的关键性能驱动因素,定制浆料和CMP后清洁解决方案对于实现最佳性能和良率至关重要。又如在湿法沉积领域,TSV的电化学铜填充是3D芯片铆接中的关键技术之一,BASF专注于这些关键的填充因子。

半导体制造和封装材料厂商杜邦公司(DuPont)提供互补,可靠,高质量的材料套件,以支持当今的大批量制造工艺和面向未来的先进技术。他们提供化学机械平面化(CMP)的材料、半导体封装/组装材料、光刻材料、半导体有机硅材料、Dual Damascene Copper。自2006年以来,领先的半导体制造商一直依赖DuPont公司的双damascens产品来实现20nm以下的半导体技术节点。

Entegris是产品和系统的提供商,这些产品和系统可以净化,保护和运输半导体器件制造过程中使用的关键材料。该公司寻求通过改善几个关键过程中的污染控制来帮助制造商提高产量,这些过程包括光刻,湿法蚀刻和清洁,化学机械平面化,薄膜沉积,批量化学处理,晶圆和掩模版处理和运输以及测试,组装和封装。该公司大约80%的产品用于半导体行业。

日本的Fujififilm Electronic Materials是半导体和显示行业的领先材料供应商。2006年10月2日:富士胶片公司经营之前由富士摄影胶片经营的影像和信息业务。富士胶片有限公司(成立于1934年),2006年更名为富士胶片控股有限公司。其在光致抗蚀剂,聚酰亚胺,配方产品,薄膜系统,电子束抗蚀剂,图像传感器和显示器的彩色滤光片阵列材料以及FPD有源膜等方面拥有重要的市场地位。

Kanto PPC前身为ProsperChem Inc.(PPC),成立于2003年6月,并于2004年正式并入日本关东化学株式会社的电子化学品业务部门的全球销售系统。KANTO-PPC提供半导体和光电子行业过程中所需的高纯度电子化学品。他们与日本关东化学株式会社合作,在台湾建立了具有最先进洁净室和研发设备的工厂,共同开发下一代产品并增强半导体行业的竞争力。

默克(Merck)是集成电路生产的单一渠道合作伙伴。默克的广泛产品组合涵盖了价值链前端和后端的重要部分。其电子材料主要提供包括晶圆制造、封装。此外 Versum Materials现在是Merck电子业务的一部分,所以也会提供Versum 材料。例如封装过程,外壳或“封装”支撑将集成电路芯片连接到电路板的电触点,默克提供后端的光刻胶、互联和电导胶。

RASA的化学部门特别专注于用于半导体和液晶的高纯度电子级产品。其半导体级磷酸现在在亚洲市场中占有很大份额。此外,还有高纯度磷酸,磷酸酐和聚磷酸盐,电容器材料,高级铜粉和其他电子级产品。此外,RASA的电子材料事业部还可提供用于制造化合物半导体的高纯度无机材料,以及用于半导体和液晶面板的抗蚀剂去除剂,旋涂电介质以及其他产品。RASA是能够稳定供应半导体原料(例如高纯度红磷,高纯度镓,高纯度铟和氧化硼)的少数制造商之一。

Shiny Chemical Industrial Company Limited成立于1979年,并在台湾证券交易所上市,生产和销售用于半导体,平板显示面板,光致抗蚀剂,封装和测试以及发光二极管制造过程中的高纯度化学溶剂。我们擅长通过创新的研发和制造专业知识来精炼和混合各种可满足客户需求的定制溶剂。

Tokuyama最初成立于1918年,当时是日本纯碱工业株式会社。1983年8月开始通过销售用于电子制造业的高纯化学品进入电子材料市场。1984年7月开始生产高纯度多晶硅。1995年4月作为合资企业在韩国成立了Hantok Chemicals Co.,Ltd.,以生产用于半导体的显影液。总体来看,其主要为半导体业提供电子材料(高纯多晶硅),气相法二氧化硅,电子制造用高纯化学品和氮化铝。

Wah Lee成立于1968年,在过去的四十年中,他们已成功引入了用于复合材料,工程塑料,PCB,半导体,FPD,触摸屏,光电和绿色的全套材料和设备。在半导体领域,其主要提供光刻胶和显影剂、工艺化学品和特种气体、CMP浆料等。

Kuang Ming Enterprise Co Ltd成立于1973年,公司的业务范围包括化学制剂的生产。其他具体信息暂无查到。

黄光制程材料

晶圆处理制程需要经过多个步骤,根据这些需要,FAB 厂内通常可分为四大区:黄光、蚀刻、扩散、薄膜。黄光区的作用在于利用照相显微缩小的技术,定义出每一层次所需要的电路图,因为采用感光剂易曝光,得在黄色灯光照明区域内工作,所以叫做「黄光区」。全球主要的黄光制程材料供应商主要有这7家:3M、Fujififilm Electronic Materials、JSR 、Nissan、Shin-Etsu Chemical、Sumitomo Chemical、T.O.K.其中,Fujififilm Electronic Materials和信越化学全文已提到。

3M公司(英语:3M Company),原名明尼苏达矿业及制造公司(Minnesota Mining and Manufacturing Company;“3M”名称即为此名的缩写),是起源于美国的跨国综合制造公司,成立于1902年,于2002年改为现名。50多年来,3M一直提供广泛的材料,其在微复制,纳米技术,成型和高纯度同位素材料等领域的专业知识可提供有助于实现过程所需的均匀性,清洁度和精确度的解决方案。在半导体领域,其中包括用于蚀刻和沉积的材料,用于晶圆加工的CMP和表面处理材料,用于热管理的流体,用于芯片运输的卷带式和卷盘式材料以及用于晶圆掺杂和离子注入的材料。

1957年,JSR株式会社由日本合成橡胶株式会社和前身成立,目的是向政府及相关私人公司投资国内生产合成橡胶。在半导体领域,JSR利用在石油化工领域多年积累的聚合物技术,开发了用于半导体制造的材料,用于电路形成的光致抗蚀剂以及在形成半导体多层布线的过程中必不可少的CMP(化学机械平面化)。

日产化学(nissan chemical)的半导体业务始于1997年获得美国Brewer Science,Inc.的ARC®涂层许可,从而允许生产和销售ARC®涂层。当前,该业务还将其材料技术和业务扩展到多层处理材料。ARC®涂层是专为半导体光刻开发的底部抗反射涂层。它通过在光致抗蚀剂产品下进行涂层解决了各种曝光问题。随着半导体的小型化和高集成度,对ARC®涂层及其外围材料的需求已大大增加。

住友化学(Sumitomo Chemical)提供各种各样的功能性化学产品,这些产品有助于减少对环境的影响以及节约能源和自然资源。这些产品包括用于节能产品的氧化铝和铝,高性能聚合物添加剂和橡胶化学品,以及用于电子部件和下一代车辆的超级工程塑料和锂离子二次电池材料。

东京大冈工业株式会社(T.O.K.)主要生产半导体和显示器的光刻工艺中使用的光敏树脂(光致抗蚀剂),以高纯度化学品为中心的制造材料,半导体和显示器的制造设备等各种加工设备以及其他无机和有机化学品。

气体

电子特种气体(简称电子特气)是特种气体的一个重要分支,是集成电路、平面显示器件(LCD、 LED、OLED)、太阳能电池等电子工业生产不可或缺的原材料。半导体对气体的纯度要求非常高,即使是某一种某一个特定杂质超标,都将 导致质量严重缺陷,严重时会因不合格气体的扩散,导致整个生产线被污染,乃至生产全面瘫痪。因此, 电子气体是电子制造过程关键基础材料,是名副其实的电子工业“血液”。下面这十家厂商为全球主要的特殊气体供应商。

空气化工(英语:Air Products and Chemicals, Inc.)是一家美国化学工业公司,主要业务是销售工业气体和化学物质。他们多种供应模式,包括现场发电,液体散装和微型散装供应散装气体,包括氮气,氧气,氢气,氦气和氩气,超高纯度工艺气体和气体混合物。

氟化物在电子产品(如半导体显示面板)的制造中必不可少。从作为氟化物基本原料的氟化氢到最终产品,成立于1936年的Central Glass提供稳定的内部生产,并建立了稳定的高质量产品供应系统。他们还利用为高纯度氟产品开发的精密技术和分析技术,提供非氟气体产品。Central Glass主要提供半导体用CVD工艺气体、半导体制造设备的清洁气体、CEG™系列(半导体蚀刻气体)、光刻胶材料、氟化石墨等等。

联华林德(Linde LienHwa)是由林德集团和联华工业公司共同组建的合资企业,并且是台湾最大的工业气体制造商。其涵盖了从用于焊接的保护气体和燃料气体到稀有气体到标定气体混合物和高纯气体的所有光谱。

Praxair是最大的焊接,工业,医疗和特种气体公司之一,从最纯净的工业气体到最高质量的溅射靶材,服务于半导体,平板显示器,LED和太阳能市场。

SK Materials为电子领域生产各种工业气体和材料。他们向制造半导体和显示器的客户出售“三氟化氮”,“甲硅烷”,“二氯硅烷”和“六氟化钨”。其中三氟化氮(NF3)用于半导体,显示器和太阳能电池的制造过程,并用于在CVD过程之后去除腔室内的残留物。目前,三氟化氮是世界第一,全球市场份额为40%。

太阳三山株式会社(Taiyo Nippon Sanso )在客户的半导体和液晶制造厂附近安装了一个“总气体中心”,其中配备了高纯度氮气制造设备和电子材料气体供应系统,提供稳定的氮气和电子材料气体供应,以及包括全球电子领域相关设备在内的整体解决方案。

还有一家台湾企业Taiwan Material Technology ,前文所提到的Air Liquide、Entegris、Versum这3家企业也提供半导体用气体。

研磨液、研磨垫、钻石碟

3M、AGC 、Cabot Microelectronics 、DuPont 、Fujibo、Fujififilm Electronic Materials、Fujimi这七家厂商为全球主要的化学机械研磨材料供应商。3M、DuPont、Fujififilm Electronic Materials前文已提到。

AGC主要生产用于浮法平板玻璃,汽车玻璃,车载显示器盖板玻璃,用于电子设备的超薄钠钙玻璃,ETFE树脂(氟树脂)和用于现场涂料的氟树脂。通过利用玻璃,化学和陶瓷业务中培育的材料,加工,表面处理和成型等先进技术,支持尖端电子行业的电子部件业务。

CMC Materials是向半导体制造商和管道运营商提供关键材料的全球供应商。包括生产先进的半导体器件,如CMP浆料、抛光垫电子化学品等,而这些半导体器件是世界下一代伟大技术必不可少的。

日本Fujibo集团的业务领域包括四个领域:抛光垫,化学工业产品,生活服装等业务。高精度抛光对物联网(物联网)必不可少的IT设备的先进技术,这在现代社会中变得越来越重要。其抛光垫业务在用于生产LED基片、功率半导体器件和化学机械平面化(CMP)的高档抛光垫领域非常强大,这些都是生产大规模集成电路所必需的。

Fujimi公司自1950年成立以来,一直是日本合成精密磨料制造商的开拓者之路。凭借其精密分级技术,积累的经验和广泛的研发能力,公司已从光学镜片用研磨剂扩展到提供超精密产品的各种产品,并被尖端高科技行业所寻求。其产品线涵盖了从硅晶片和其他半导体基板的抛光磨料到半导体芯片上的多层电路所需的化学机械平面化(CMP)产品以及计算机硬盘的磨料的完整范围。最近,公司正在开拓新领域,例如将金属陶瓷(陶瓷金属复合材料)产品,具有大大提高的抗冲击性的热喷涂材料商业化。

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