FinFET复杂度破表 半导体设备商投资不手软

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鳍式电晶体(FinFET)制程将带动新一波半导体设备投资热潮。由于FinFET导入立体式电晶体结构，使得晶圆制程中的蚀刻和缺陷检测复杂度较以往大幅攀升，因此包括科林研发(Lam Research)和东京威力科创(TEL)等半导体设备大厂已积极加码研发支出，甚至发动购并攻势，以强化设备性能，满足FinFET制程要求。

工研院IEK系统IC与制程研究部研究员萧凯木认为，微影技术将是半导体产业再往下跨入10奈米世代的关键，相关的EUV或E-beam方案备受瞩目。
工研院IEK系统IC与制程研究部研究员萧凯木表示，一线晶圆厂正全速推动16或14奈米(nm)立体式FinFET制程，期以立体电晶体结构增加闸极通道的源极(Source)面积，改善晶片漏电流问题。然而，电晶体转向立体结构也带来全新设备与技术需求，除了化学机械研磨(CMP)部分制程尚可沿用外，包括黄光(Photolithography)、蚀刻、薄膜沉积(Thin Film Deposition)、扩散(Diffusion)和缺陷检测设备均须一定程度的改造，因而刺激半导体供应链业者不断扩大投资。

其中，晶圆蚀刻与缺陷检测制程系当前亟须改良的重点，可谓实现FinFET电晶体结构的关键环节。萧凯木指出，目前包括Lam Research、TEL、科磊(KLA-Tencor)和汉微科等半导体设备厂均不惜投注大笔研发资金，甚至研拟购并策略以发展新一代解决方案，协助台积电、联电、格罗方德(GLOBALFOUNDRIES)与三星(Samsung)在2015年顺利推出FinFET制程。

事实上，传统平面电晶体制程从微米一路演进至奈米，仅是渐进式创新，每世代制程节点对设备的要求虽更加精细，但不至于完全扭转相关业者的设计概念；相较之下，16/14奈米FinFET则是破坏式创新，不仅电晶体密度倍增让晶圆各段制程技术复杂化，三维(3D)电晶体结构更将增加繁复的蚀刻步骤，并为闸极特性测试和临界尺度(Critical Dimension)控制带来极度严峻的挑战，大幅度的设备改良已成产业界的当务之急。

萧凯木强调，随着FinFET牵动半导体设备技术革命，全球前两大蚀刻设备供应商--Lam Research和TEL，皆以旗下专精的蚀刻技术为核心开始向外扩张至其他产品线，以打造完整的FinFET上下游制程设备阵容。其中，Lam Research更发挥近年购并诺发(Novellus)和SEZ等半导体设备业者的成效，组织一套立体式电晶体蚀刻、清洗和制程控制的解决方案，将有助提升FinFET晶圆制作速度与良率。

至于晶圆缺陷检测方面，在进入16/14奈米FinFET后，电晶体线宽急遽微缩且形成三面立体结构，已使传统光学检测扫描失败率大增，须搭配解析度更高的电子束(E-beam)检测机台，才能补强晶圆缺陷检测流程，避免影响最终晶圆产出品质与可靠度。如台湾汉微科，即挟独特的高速跳跃式电子束检测技术，在众多美日设备大厂环伺的市场中异军突起，并持续研发解析度达2奈米以下的晶圆检测方案，抢攻FinFET商机。

不过，萧凯木认为，现阶段电子束检测吞吐量仍远不及传统光学方案，而晶圆停留在Fab的时间愈长，晶圆代工成本就愈高；在多重光束(Multi Column)电子束技术尚未成熟之际，晶圆厂势将采用双管齐下的策略，以扫描速度较快的光学设备为主，再搭配少量电子束机台专攻晶圆关键层(Critical Layer)检测，从而兼顾量产经济效益与产品品质，因此可预见未来几年半导体供应链设备资本支出将持续翻升。