半導體生產過程需要多少設備？mes系統生產流程設備管理的應用

半導體工業已經超過傳統的鋼鐵工業、汽車工業，成為21世紀的高附加值、高科技產業。半導體是許多工業整機設備的核心，普遍應用于計算機、消費類電子、網絡通信、汽車電子等核心領域。

半導體主要有四個組成部分：集成電路、光電子器材、分立器材和傳感器；集成電路是半導體工業的核心，占到了80%以上。集成電路包括邏輯芯片、存儲芯片、模擬芯片和mpu等。集成電路在性能、集成度、速度等方面的快速發展是以半導體物理、半導體器件、半導體制造工藝的發展為基礎的。

半導體業如此巨大的市場，半導體工藝設備為半導體大規模制造提供制造基礎。未來半導體器件的集成化、微型化程度必將更高，功能更強大。以下附送半導體生產過程中的主要設備。

1

單晶爐

設備功能：熔融半導體材料，拉單晶，為后續半導體器件制造，提供單晶體的半導體晶坯。

2

氣相外延爐

設備功能：為氣相外延生長提供特定的工藝環境，實現在單晶上，生長與單晶晶相具有對應關系的薄層晶體，為單晶沉底實現功能化做基礎準備。氣相外延即化學氣相沉積的一種特殊工藝，其生長薄層的晶體結構是單晶襯底的延續，而且與襯底的晶向保持對應的關系。

3

分子束外延系統

設備功能：分子束外延系統，提供在沉底表面按特定生長薄膜的工藝設備；分子束外延工藝，是一種制備單晶薄膜的技術，它是在適當的襯底與合適的條件下，沿襯底材料晶軸方向逐層生長薄膜。

4

氧化爐（VDF）

設備功能：為半導體材料進行氧化處理，提供要求的氧化氛圍，實現半導體預期設計的氧化處理過程，是半導體加工過程的不可缺少的一個環節。

5

低壓化學氣相淀積系統（LPCVD）

設備功能：把含有構成薄膜元素的氣態反應劑或液態反應劑的蒸氣及反應所需其它氣體引入LPCVD設備的反應室，在襯底表面發生化學反應生成薄膜。

6

等離子體增強化學氣相淀積系統（PECVD）

設備功能：在沉積室利用輝光放電，使其電離后在襯底上進行化學反應，沉積半導體薄膜材料。

7

磁控濺射臺（MSA）

設備功能：通過二極濺射中一個平行于靶表面的封閉磁場，和靶表面上形成的正交電磁場，把二次電子束縛在靶表面特定區域，實現高離子密度和高能量的電離，把靶原子或分子高速率濺射沉積在基片上形成薄膜。

8

化學機械拋光機（CMP）

設備功能：通過機械研磨和化學液體溶解“腐蝕”的綜合作用，對被研磨體（半導體）進行研磨拋光。

9

光刻機

設備功能：在半導體基材上（硅片）表面勻膠，將掩模版上的圖形轉移光刻膠上，把器件或電路結構臨時“復制”到硅片上。

10

反應離子刻蝕系統（RIE） 

設備功能：平板電極間施加高頻電壓，產生數百微米厚的離子層，放入式樣，離子高速撞擊式樣，實現化學反應刻蝕和物理撞擊，實現半導體的加工成型。

11

ICP等離子體刻蝕系統

設備功能：一種或多種氣體原子或分子混合于反應腔室中，在外部能量作用下（如射頻、微波等）形成等離子體，一方面等離子體中的活性基團與待刻蝕表面材料發生化學反應，生成可揮發產物；另一方面等離子體中的離子在偏壓的作用下被引導和加速，實現對待刻蝕表面進行定向的腐蝕和加速腐蝕。

12

濕法刻蝕與清洗機

設備功能：濕法刻蝕是將刻蝕材料浸泡在腐蝕液內進行腐蝕的技術。清洗是為減少沾污,因沾污會影響器件性能,導致可靠性問題,降低成品率，這就要求在每層的下一步工藝前或下一層前須進行徹底的清洗。

13

離子注入機（IBI）

設備功能：對半導體表面附近區域進行摻雜。

14

探針測試臺

設備功能：通過探針與半導體器件的pad接觸，進行電學測試，檢測半導體的性能指標是否符合設計性能要求。

15

晶片減薄機

設備功能：通過拋磨，把晶片厚度減薄。

16

晶圓劃片機（DS）

設備功能：把晶圓，切割成小片的Die。

17

引線鍵合機（Wire Bonder）

設備功能：把半導體芯片上的Pad與管腳上的Pad，用導電金屬線（金絲）鏈接起來。

中國半導體行業要實現從跟蹤走向引領的跨越，裝備產業將是重要環節，其中需要更多的創新，才能引領中國半導體設備的發展，并推動我國芯片工藝制程和技術跨越式提升。

半導體行業MES系統的主要功能，其最核心的部分，是針對設備的管理、產品制品的管理、生產流程的管理以及工程數據的采集分析和生產過程的控制監等。另外，在實踐的操作和運用當中，還可以使得系統的功能更加完善并且可靠，進而可以滿足企業改進技術手段的需求，滿足更高級生產的需要。在當前階段的半導體行業MES系統中，還出現了新型的擴展功能，所有的功能都是半導體行業MES系統當中的重要組成部分，是一個不可分割的整體，并且為半導體行業的進一步發展，奠定了堅實的基礎。

半導體行業MES系統的應用

信息化工作的推動，往往采取項目形式，半導體行業MES系統的實施也不例外。在正式實施系統之前，重點工作包括項目團隊的建立以及項目實施范圍的確定，并明確客戶與開發商的基本情況，值得關注的是，由于信息化項目的特性，企業高管的參與度越高，推動越積極，則項目成功的概率也越高，反之，企業參與項目人員則容易產生消極、抵觸等情緒，很有可能導致需求反復、項目超時等問題，嚴重者，甚至直接導致項目失敗。

其次，需要建立業務藍圖，并以系統實施為契機啟動業務流程再造，實施階段，車間管理對象的模型建立，在系統當中，為了滿足管理的需求，需要將每一個具有特定的屬性和特征的實體稱作是對象，按照對象的特征開發數據維護界面。半導體制造車間的對象大體上分為兩類。第一類，軟體對象，任何變化都受到控制，不具備本身的屬性；第二類，對象僅僅關注本身的存在性和屬性，對象當前狀態及屬性的直觀呈現對于排單及車間生產制造有著很強的指導意義。每一個對象都有與之對應的活動版本，一個完整的ECN過程包含有申請、解凍、審批、修改以及公布。

在工藝流程模型建立過程中，系統定義了以下幾種對象：工藝流程、加工工序以及設備能力集。在完成上述工作之后，下一階段則為系統的實施和上線，首先需要對基礎信息進行整理，對功能進行定制和開發，并且進行系統單元測試和集成測試，直至達到系統上線的標準。

半導體行業MES系統可以在用戶指定的權限范圍之內，執行相關的系統操作。如：針對制造車間的運行流程進行定義，監控訂單下達及制造加工過程、設備工作狀態等，并能實時采集分析數據，其可以在最大程度上客觀反映車間操作人員的執行及設備運行情況。通過使用半導體行業MES系統，并且在實踐中對系統進行持續完善，很多半導體企業因此受益。企業生產效率、設備OEE均得到了穩步提升，產品的生產周期顯著縮短，并且在制品報廢率也明顯降低，一線操作人員的流失率得到了很好的控制，車間的產能進一步提升。