PAULA DOE指出，受市場(chǎng)需求影響，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對(duì)于基于6吋晶圓的LED自動(dòng)化生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)漸漸達(dá)成一致。

隨著市場(chǎng)對(duì)于高亮LED的需求大增，無晶圓廠在過去的五年里增加了100個(gè)，目前全球總數(shù)為169個(gè)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)外延片的生產(chǎn)規(guī)模膨脹5倍，達(dá)到每月200萬片（圖1）。然而，LED產(chǎn)業(yè)仍有較大的發(fā)展空間，通過采用更大直徑晶圓的生產(chǎn)工藝和更嚴(yán)格的生產(chǎn)流程控制（在自動(dòng)化生產(chǎn)過程中），能擴(kuò)大產(chǎn)能并且削減成本，推動(dòng)SSL市場(chǎng)發(fā)展壯大。產(chǎn)業(yè)的主要參與者在加速這個(gè)轉(zhuǎn)變的過程中取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，他們通過合作在一些LED標(biāo)準(zhǔn)方面達(dá)成了共識(shí)，這些標(biāo)準(zhǔn)包括普通晶圓參數(shù)、接口、生產(chǎn)設(shè)備和用于從分析工具那里傳送數(shù)據(jù)的通訊軟件。

引人注目的經(jīng)濟(jì)

Yole Développement高級(jí)LED分析師Eric Virey在討論高亮LED制造解決方案中指出，就低檔前端制造成本來講，在良率相同的條件下，6吋晶圓比4吋晶圓每單位面積要節(jié)省25%的成本（圖2）。這是假設(shè)大尺吋晶圓成本下降到了150美元，是成本為50美元的4吋晶圓的3倍。雖然更大的晶圓尺吋每單位面積的成本仍然很貴，但是每個(gè)流程可以通過更多的晶圓，這使得生產(chǎn)過程更加有效率，而且，良率也更好，產(chǎn)品成本相對(duì)更低一些。

“我們發(fā)現(xiàn)新一代（6吋）生產(chǎn)設(shè)備比3吋的設(shè)備能夠得到更好的良率，”飛利浦照明生產(chǎn)工程副總裁、SEMI高亮LED標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)副主席Iain Black說道。

Virey指出，產(chǎn)業(yè)朝著更大晶圓產(chǎn)能的轉(zhuǎn)換過程比預(yù)期要花費(fèi)更長的時(shí)間，因?yàn)長ED制造商現(xiàn)在的2吋和4吋產(chǎn)品線產(chǎn)能過剩，而快速下降的4吋晶圓價(jià)格使得它變得更加具有競(jìng)爭力了。但是，6吋晶圓的價(jià)格下降得也很快，而且在今年年底可以下降到200美元以下。Yole預(yù)期超過25%的藍(lán)寶石晶圓表面處理將會(huì)在兩到三年內(nèi)放在6吋晶圓上，此后這一數(shù)值將是50%。

Canaccord Genuity照明與太陽能股票研究總裁Jed Dorscheimer指出，提升芯片制造工藝良率是最簡單的降低SSL成本推動(dòng)市場(chǎng)需求的方式。他表示，與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)95%的良率相比，本行業(yè)領(lǐng)先的制造商良率大致在65%-70%之間，而產(chǎn)業(yè)新進(jìn)者只有10%。每個(gè)步驟的不良會(huì)慢慢累積最后變成產(chǎn)品更大的不良。高良率能夠在2014年左右催生出7-8美元的60W LED燈泡，從而推進(jìn)照明產(chǎn)業(yè)超越現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)成為LED市場(chǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。

這些獲利當(dāng)中一個(gè)關(guān)鍵推動(dòng)因素是材料和設(shè)備互操作性的標(biāo)準(zhǔn)?！皹?biāo)準(zhǔn)是使供應(yīng)鏈更加成熟的必要條件，”Black說道?！拔覀兺度肓讼喈?dāng)大的努力在我們的產(chǎn)品里以提升產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)能。別人可以從中獲得好處，但是這仍然是一個(gè)年輕的產(chǎn)業(yè)，而且，供應(yīng)商也需要使生產(chǎn)過程更加成熟。如果每一項(xiàng)要求都唯一的話，我們達(dá)到目標(biāo)的速度會(huì)很慢。就自動(dòng)化而言，我們可以圍繞建立半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)做更多的創(chuàng)新，但是，我們要得到與傳統(tǒng)cassette和弓形晶圓不同的距離平方的產(chǎn)品，因此，我們也需要小心翼翼地創(chuàng)新。

硅晶圓

如果6吋的藍(lán)寶石讓良率和成本都能得到很好的改善的話，大尺寸的硅晶圓有哪些潛力呢？Virey指出，在同樣良率的狀態(tài)下，8吋硅晶圓可以實(shí)現(xiàn)60%的成本降低。（圖2）雖然晶圓更加便宜了，但真正的優(yōu)勢(shì)還不是基板成本的改良（只占據(jù)材料成本的5%-10%），真正的好處在于它能使得高效率和高度自動(dòng)化生產(chǎn)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)更加成熟，尤其是在使用完全折舊的CMOS晶圓工廠。但是，還需要解決的關(guān)鍵性問題是配熱不均勻，它會(huì)造成更多的晶圓彎曲和拉緊，從而影響產(chǎn)品良率。這樣的良率仍然低于藍(lán)寶石晶體的良率，雖然在低成本的條件下，這樣的良率是可以接受的。大多數(shù)大公司都有相關(guān)的研究項(xiàng)目，但是公眾仍然懷疑硅是否能代替藍(lán)寶石。

萊迪斯半導(dǎo)體公司CTO趙海明（音譯）指出，他們公司現(xiàn)在正在銷售已量產(chǎn)的LED晶圓，基于2吋的生產(chǎn)線一天有幾百顆的產(chǎn)量。該公司使用由ALN（氮化鋁）和AlGaN（氮化鋁鎵）所組成的壓力緩和層將晶圓縮小到了20-30μm以減小破裂，這可以生產(chǎn)出120流明/瓦45- mil的芯片。同時(shí)，該公司還在實(shí)驗(yàn)室中試產(chǎn)6吋晶圓，另外，他們還在尋找生產(chǎn)設(shè)施準(zhǔn)備明年夏天開始量產(chǎn)。

晶圓cassette和產(chǎn)量

高亮LED自動(dòng)化生產(chǎn)要求符合晶片層的基礎(chǔ)物理特性，因此，設(shè)備需要設(shè)計(jì)好來與之匹配。為了在起跑線上把即將到來的6吋產(chǎn)業(yè)變成一個(gè)產(chǎn)業(yè)制程改頭換面的機(jī)會(huì)，許多大供應(yīng)商和設(shè)備制造商在一些行業(yè)會(huì)議上已經(jīng)在一些標(biāo)準(zhǔn)方面達(dá)成一致，這些標(biāo)準(zhǔn)包括晶圓基礎(chǔ)參數(shù)和互操作性標(biāo)準(zhǔn)。目前得益于分布在產(chǎn)業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)的志愿者的努力，第一個(gè)6吋藍(lán)寶石晶圓參數(shù)、普通晶圓cassette以及自動(dòng)化生產(chǎn)的軟件控制協(xié)議已經(jīng)開始初具規(guī)模了。

自動(dòng)化生產(chǎn)實(shí)踐小組同意保持與6吋藍(lán)寶石晶圓生產(chǎn)制程中同樣大小的cassette，就像被用在半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中25晶圓cassette的標(biāo)準(zhǔn)一樣，這樣的話，它就可以使用傳統(tǒng)的機(jī)架和其他基礎(chǔ)設(shè)施。Semicon West研討會(huì)的討論主題是每個(gè)cassette在最有效率的情況下能搬運(yùn)多少稍厚或者更加彎曲的藍(lán)寶石。Cassette的開口需要更寬，但是工具制造商還需要定下來一個(gè)常規(guī)尺寸和插槽空間以保障順利進(jìn)行晶圓的生產(chǎn)。

Entegris’區(qū)域產(chǎn)品專家SEMI自動(dòng)化實(shí)施小組副主席Jeff Felipe表示，“一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的cassette形式可以讓操作工具，資金成本和生產(chǎn)成本三者之間達(dá)成一致”。如果載體能裝下12個(gè)晶圓的話，就可以承受每個(gè)槽25個(gè)晶圓的cassette，同時(shí)，自動(dòng)化過程和晶圓制程也可借由現(xiàn)存的半導(dǎo)體軟件對(duì)LED晶圓做操控。但較小容量的cassette將意味著一批設(shè)備（如MOCVD），可能需要安裝一個(gè)額外的負(fù)載站以保障效吞吐量。

或者，LED cassette可以攜帶16個(gè)晶圓以最大化他們的產(chǎn)能，同時(shí)避免增加額外的負(fù)載站。但是，這一方案會(huì)花費(fèi)更多的成本以要求額外的處理步驟來為剩下的流水線把晶圓轉(zhuǎn)移至12晶圓的cassette，或者改進(jìn)剩下的設(shè)備軟件使之能夠兼容不同的模式。在10月底之前，產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)將會(huì)從LED制造商那里征求意見。

就軟件方面來說，最初的關(guān)鍵因素是一個(gè)常規(guī)通訊接口使得LED制造商以及它們的設(shè)備可以更簡單地從工具那里獲得數(shù)據(jù)以監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量?！霸诠S層面來講，自動(dòng)化程度越高就越要求完整的數(shù)據(jù)采集以及精確的產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，” Aixtron企業(yè)控制系統(tǒng)項(xiàng)目經(jīng)理SEMI自動(dòng)化實(shí)施小組軟件工作組領(lǐng)導(dǎo)者Karl-Heinz Buechel指出。

實(shí)施小組分析說，可用的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)接口方案叫做SECSII/GEM，另外一個(gè)SEMI標(biāo)準(zhǔn)叫做A接口，XML和基于SECSII/GEM可以滿足未來LED制造需求的系統(tǒng)。A接口可能被認(rèn)為是滿足現(xiàn)在和未來需要的接口，它能滿足更高帶寬以適應(yīng)增強(qiáng)的工程數(shù)據(jù)采集。LED部分需要研發(fā)出基于SECSII/GEM的解決方案以控制它獨(dú)特的需求（通過使用一堆由晶圓，位置和步驟組成的工具在石墨托盤中追蹤晶圓）。而且，還需要決定是否將SECSII/GEM應(yīng)用程序的特殊用語用于更簡單的200-mm晶圓版本上（一般用于傳統(tǒng)制程工具），或者是否采用更加先進(jìn)的300-mm版本。[!--empirenews.page--]

實(shí)施小組正在敦促LED制造商決定重要功能使用設(shè)施的需求，因此，設(shè)備制造商能夠以統(tǒng)一的方式從工具中獲得數(shù)據(jù)，然后反饋到裝置制造商的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)當(dāng)中。“為每一個(gè)客戶建立一個(gè)客戶通訊系統(tǒng)會(huì)增加工具成本和系統(tǒng)集成成本，” Buechel提到，“LED制造商的秘訣是分析數(shù)據(jù)，而不是從機(jī)器中得到數(shù)據(jù)，然后將之標(biāo)準(zhǔn)化。”

普通晶圓參數(shù)

自動(dòng)化接口工作可以大踏步前進(jìn)了，因?yàn)?吋晶圓實(shí)施小組已經(jīng)在6吋晶圓藍(lán)寶石基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)上達(dá)成了一致，而且這會(huì)幫助推動(dòng)晶圓產(chǎn)品質(zhì)量和統(tǒng)一性的發(fā)展。“與生產(chǎn)定制化產(chǎn)品相比，借助精細(xì)控制以及低成本優(yōu)勢(shì)，我們可以制造出更高產(chǎn)量的同類產(chǎn)品，”重慶四聯(lián)光電有限公司COO ，SEMI高亮LED標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)副主席David Reid說。

晶圓實(shí)施小組從全世界玩家那里收集信息，然后從厚度、外形等物理層面到晶圓制造和基準(zhǔn)規(guī)定再到背部粗糙度、彎曲程度和表面狀況等質(zhì)量要求對(duì)LED晶圓方面達(dá)成一致?！艾F(xiàn)階段正在使用的傳統(tǒng)規(guī)格并不能了解今天客戶的需求，”Reid說?！盀榱双@得產(chǎn)品期望性能以及規(guī)格，我們需要以一種容易被人接受的方式探討問題?！奔词巩a(chǎn)業(yè)正在朝著更薄晶圓和更小裂縫的方向發(fā)展，但是標(biāo)準(zhǔn)還應(yīng)該包括1.0mm和1.3mm的厚度，還要有有裂縫的和平面的，因?yàn)檫@些都在被廣泛使用。

合作公司也報(bào)道了共同的工作，這項(xiàng)工作主要是為自動(dòng)化生產(chǎn)出來的新產(chǎn)品和進(jìn)程控制系統(tǒng)找出解決方案，比如怎樣標(biāo)記出藍(lán)寶石晶圓做追蹤讓被識(shí)別的標(biāo)識(shí)可以在生產(chǎn)過程中存在。晶圓ID不必是約定俗成的：一些用戶把標(biāo)識(shí)放在前面以方便讀取，另一些放在后面以保證它的“生存”，還有一些為了方便就在前面和后面都放上了標(biāo)識(shí)。

實(shí)施小組用十億級(jí)的標(biāo)識(shí)為每一個(gè)提供商設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，四聯(lián)、InnoLas半導(dǎo)體和歐司朗正在測(cè)試多種深層鐳射標(biāo)識(shí)系統(tǒng)的生存能力。

InnoLa測(cè)試來自四聯(lián)的多種由點(diǎn)陣式和字母數(shù)字的UV光標(biāo)識(shí)的晶圓。（圖3）歐司朗將制造生產(chǎn)這種晶圓并測(cè)試它的易讀性。結(jié)果預(yù)計(jì)在10月份出現(xiàn)。點(diǎn)陣式標(biāo)識(shí)如果能夠在生產(chǎn)過程中被深層次地、清晰地制造，那它將更為適合，因?yàn)樗诰A上占據(jù)的空間比較小，也更容易檢測(cè)。

這個(gè)團(tuán)隊(duì)正在努力商榷哪種體積和表面晶圓缺陷真正會(huì)對(duì)產(chǎn)品良率造成影響，而且要找出最好的實(shí)踐性方法來測(cè)試那些參數(shù)。

其他亞洲SEMI工作（由臺(tái)灣的TSMC推動(dòng)），正在關(guān)注高亮LED的環(huán)境與安全因素，為的是找出最佳安裝和操作設(shè)備的實(shí)踐方式，以指定一個(gè)全球通用的標(biāo)準(zhǔn)。使用MOCVD和自燃?xì)怏w，這個(gè)團(tuán)隊(duì)正在完善和發(fā)展現(xiàn)存半導(dǎo)體安全標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)適用于LED制程。

“我們致力于改變?nèi)蛘彰鳟a(chǎn)業(yè)，”Reid說，“這需要許多公司協(xié)同完成” 。