一、什么是半导体？
半导体（semiconductor）是一种材料，半导体的导电能力介于导体(如金属)和绝缘体(如陶瓷)之间，具有特殊的电子导电性质。半导体材料用于制造电晶体、二极体等元件，这些元件称为半导体元件，用于电子设备中。
半导体技术可应用于结构较简单的半导体元件，如太阳能电池、LED；更常见的是先制成晶片，再加工成各种电子元件，像是IC积体电路、伺服器中的微处理器、记忆体芯片、各种通信模组(如蓝牙、Wi-Fi、行动通信)，防锁死煞车系统(ABS)等等，半导体技术广泛应用于各个领域，是现代科技进步的一大助力。
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二、什么是IC？IC是半导体吗？
IC 积体电路（IC, Integrated Circuit），是将千万个电晶体和其他元件（如电阻和电容器）集成在一个小型半导体材料（通常是矽）的片状基板上，这个基板就是晶片（chip），所以一般也把IC 积体电路称为晶片。这些元件共同工作，以执行资料处理、数据存储或信号放大等各种功能。
因此，电晶体是晶片的一部分，而半导体用于制造电晶体，可以说半导体是制造IC的材料之一。
三、快速理解半导体产业链
半导体产业，是指整个IC产业，而半导体本身其实只是当中的一个材料。半导体产业依照上中下游可分为IC设计、IC制造以及IC封装测试。
许多IC设计公司是无厂半导体公司(Fabless)，也就是自己设计和销售晶片，中间的晶片制造以及封装测试则都是委外执行，常听到的无厂半导体公司像是Qualcomm（高通）、NVIDIA（辉达）、Broadcom（博通）、联发科、联咏、瑞昱等，这些公司设计晶片之后委外制造及封测，再自己销售。
而负责IC制造的晶圆代工厂（Foundry）如台积电、联电和 GlobalFoundries （格芯）等等，负责将设计好的IC制作出来，不负责IC设计与封测。
专门进行IC封装测试的封测厂，我们称为 OSAT（Outsourced Semiconductor Assembly and Test），则有像是日月光、Amkor（安靠）、长电科技和矽品科技等。这些无厂半导体公司、晶圆代工厂、封测厂形成一个完整的半导体产业分工炼。
另外，也有垂直整合制造商（IDM，Integrated Device Manufacturer），IDM公司像Intel（英特尔）、Samsung Electronics（三星电子）、Texas Instruments（德州仪器）这样的企业，自行进行晶片设计，也有自己的晶圆厂，并自己负责对晶片进行封装和测试，也就是说，IDM在半导体产业链中，同时负责上中下游的工作，拥有完整的生产能力。
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半导体产业链上游
半导体产业的上游主要集中在IC设计领域，IC设计公司负责构思、设计和验证半导体晶片的功能，将创新的概念转化为具体的晶片设计。
晶片依据功能的不同，可以分成 4 大类：
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记忆体 IC（Memory IC）：
记忆体 IC 主要用于存储数据和程序指令，被应用在于个人电脑、智慧型手机、游戏机、数位相机和其他电子产品。
- 微元件 IC（Micro Component IC）：
微元件 IC 是指包括微处理器、微控制器等具有计算功能的芯片，用于处理数据和执行指令。我们常听到的中央处理器（CPU）、图形处理器（GPU）就是微元件 IC ，常见于智慧型手机、汽车电子、工业控制、家用电器。
- 逻辑 IC（Logic IC）：
逻辑 IC 用于执行逻辑运算和控制信号的传递，是各种数字电路的基础，广泛应用于通讯设备、数位家电、汽车电子、工业自动化等领域。
- 类比 IC（Analog IC）：
类比 IC 主要用于处理连续信号，如电压、电流或频率等，负责将类比信号和数字信号的转换，通常应用于音频设备、无线通信、电源管理、传感器和其他需要处理类比信号的电子设备。
半导体产业链中游
IC设计完成之后，便进入生产阶段，半导体产业中游－IC制造包含了晶圆的生产与加工，也就是将设计好的电路加工到晶圆上制作成晶片（IC）。
半导体产业链下游
制造完成后，要检查晶圆的功能，半导体产业的下游是半导体封装与测试。首先，半导体封装过程是从制造阶段生产的晶圆切割成单个IC裸片（die），再将裸片置入封装外壳内，保护晶片并提供电气连接。随后进行IC测试，检查封装后的IC是否能够正常运行，以及性能是否符合设计要求。经过这些步骤后，IC才能成为最终的成品——晶片，进入市场销售。
台湾的半导体产业之所以在全球半导体产业中占有优势，便是台湾拥有全球最完整的半导体产业聚落及专业分工，从IC设计到晶圆代工，到晶圆封装，以及产品后段测试，有完整的分工体系。目前台湾的半导体产业前以IC制造占比最高，占61.3%。
随着AI与高阶手机迅速发展，带动了半导体迅速成长，工研院预估“2024年台湾半导体产业产值将达新台币5兆1,134亿元，年成长可达17.7%，优于全球16.0%的成长水准。”
四、一张图搞懂半导体晶圆制程
晶圆和晶片有什么差别呢？晶圆是制造晶片的起始材料，它是一个薄而圆形的矽基板，通常由单晶矽制成。在晶圆制造( Wafer manufacture)过程中，包含两大阶段：第一阶段－晶圆制造(Wafer Manufacturing)，包含纯化、长晶、拉晶、切片、抛光研磨步骤；第二阶段－晶片加工(Wafer Fabrication)，包括气相沉积、光阻涂布、曝光、显影、蚀刻、光阻剥除步骤。
纯化 | Wafer Cleaning
透过高温熔炼、溶剂（如HF氢氟酸或KOH氢氧化钾）等方式清洗晶圆原始材料表面，去除污染和有机残留物，以确保良好的基材品质
长晶 | Crystal Growth
将高纯度的矽原料-二氧化矽，放入炉中提炼，还原成冶炼级的矽，再经蒸馏纯化后，透过慢速分解过程，产生出“多晶矽”。
拉晶 | Ingot Pulling
拉晶 (Ingot Pulling):将多晶矽与硼酸、磷放入石英坩埚中，在高温下熔化，将探棒(单晶矽棒)浸入并旋转拉升，沾附在晶种上的矽随之冷凝，均匀附着在探棒上，形成柱状单晶矽锭。
切片 | Wafer Slicing
刚制成的晶柱表面不平整，须经过工业级钻石磨具加工，再去除两端尖锥状部分，调整晶柱的直径，并使用高硬度的锯片或线锯，将圆柱切割成晶圆薄片。
抛光研磨 | Polishing & Lapping
晶圆经过切割后表面粗糙，需进行抛光研磨，其步骤繁琐，抛光目的是将晶体表面变为更平滑光亮；而使用研磨则是将晶圆边缘磨成光滑圆弧形。
气相沉积 | CVD
CVD(Chemical Vapor Deposition)化学气相沉积，是将气态前体引入反应室，这些气体接触到加热的基材后，产生沉积物质，并在基材表面沉积一层薄膜，制造绝缘层或导体层。
光阻涂布 | Photoresist Coating
光阻受到曝光时，化学结构会发生变化，此阶段将光阻液涂布在晶圆表面，形成均匀的光阻层，使其在后续的曝光和显影步骤中能够被移除或保留，形成所需的图案。
曝光 | Exposure
利用光罩上的图案，将光阻层曝光于紫外线下，把光罩对齐到被涂布光阻的晶圆上，受到光照的区域会引起光阻层的化学反应，引起光化学反应。
显影 | Photolithography
利将曝光后的晶圆浸泡在显影溶液(可能包含碱性物质如氢氧化钠、氢氧化钾及添加剂等)，使光阻层仅在曝光区域保留，未曝光区域被去除，形成模板。
蚀刻 | Etching
用酸或碱性蚀刻液，根据光阻层上的图案去除底层材料，晶圆表面已经受到保护的区域(曝光后的光阻区域)则不受影响，形塑出晶片的微细结构。
光阻剥除 | Photoresist Stripping
完成显影后，利用化学剥除、热力学剥除、机械剥除等方式移除残留光组，如利用剥除溶液，去除残留的光阻，目的是防止任何残留物对元件的性能造成不良影响。
清洗 | Final Cleaning
最终，晶片需再次清洗，方法可能使用有机或无机溶剂、表面活性剂或是超音波清洗等技术，以去除制程中残留的化学物质和微粒，确保制成的晶片干净且符合规格。
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在半导体晶圆如此复杂细致的制程中，每一个步骤的化学液体供应和流量都极为重要，因为它影响了最终产品的品质和稳定性。液体流量计能精确地控制和监测液体的管道流量，以保证产品的品质和性能，因此，液体流量计在半导体制程中是不可或缺的一部分。
五、流量计与喷嘴对半导体产业的重要性
应用一：药剂流量的监测
半导体制程中须使用各项化学药品，化学药品之供应与输送由厂务中央供酸系统供应与传送，化学药品本身为危险性液体，具有腐蚀性、毒性、易燃性等特点，且化学药品本身价值昂贵，如何安全稳定且最大效率使用成为化学供应系统的重点，及未来高科技厂房之发展方向。
➤ 实际案例：中国科技半导体工厂
情况：传统工厂若没有预先设计中央供酸系统，需要将各种化学品分别输送至不同厂房与不同设备上，在使用上常常有发生公安危险的隐患，且无法将化学品用量最佳化。
解决方案：LORRIC FP-AS510蹼轮(叶轮)式流量计
为解决此问题，我们建议该公司工厂设置中央化学药剂储藏室，每次作业时，化学药剂从中央输送至各台机器，再利用FP-AS510蹼轮(叶轮)式流量计精准计算用量，以降低过程中损失的化学药剂成本。FP-AS510蹼轮(叶轮)式流量计为本司获多国专利及认证的流量计，搭载专利 AxleSense 轴感应技术，其水车叶片结构，在流体经过时能够感测极端微小的流量，借此达到精准的液体测量，FP-AS510更是具有叶片异常的即时监测能力，可侦测叶片消失造成的零流量问题，透过安装FP-AS510，该公司能够在配药时精准计算每一台机器的用量，以达到降低成本的效果。此外，由于化学药剂具有高浓度酸碱性质，在储存和输送过程中易产生危险，使用FP-AS510也能解决这个问题，本产品使用PVDF材质，拥有良好的抗溶剂及抗酸碱腐蚀性能，不需担心药剂腐蚀及渗漏的问题，完善解决了工安的问题。
应用二：纯水的量测与监控
半导体制造过程中需要使用大量的纯水进行清洗晶圆、冲洗电子元件、蚀刻等操作，在纯水处理过程中，常常需要精确地测量液体流量，如在反渗透(RO)过程中，需测量浓缩液的流速，以控制浓缩比及防止膜结垢，通过持续监测水的流速，也可监控RO设备的性能，及时发现可能的故障或异常；在去离子交换（DI）过程，会使用离子交换树脂去除水中的离子，此时需要监测流经树脂的水流速、反洗液体流经树脂的速度的流速，以确保确保树脂得到充分的接触时间，以有效去除离子。另外，在纯水制程的化学添加阶段也需精准控制药剂用量，如测量消毒剂（氯、二氧化氯、臭氧等）用量，确保水中微生物的去除作业，或是pH 调节剂用量（ 硫酸、氢氧化钠等），以确保水质稳定性。由此可见，纯水处理作业对于液体流速测量，以及测量工具的耐化学性，有极高的要求。
| 在去离子交换(DI)过程反渗透(RO)过程，监测液体的流速可以确保纯水品质，监控设备性能
➤ 实际案例：台湾晶圆代工大厂
情况：该厂为专业之水处理系统规划设计之工程公司，业务范围包括超纯水系统、废水回收、废水处理工程等，在纯水处理的阶段，因为纯水不导电，无法使用常见的电磁式流量计，该公司欲选择超音波流量计，但是市面上常见的超音波流量计安装及设定步骤困难繁琐，且需要定期补充超音波膏，使用体验不佳，并且在纯水处理阶段的作业中，该公司也需要选择能够精确测量液体的微小流量，并具备良好耐化学性的测量工具。
解决方案：LORRIC的超音波流量计
我们建议该公司纯水处理设备中安装LORRIC的超音波流量计，具备便利安装的特性，由于能够双向流量量测，安装时无须考虑液体流向；其专利探头安装轨道，利于快速安装、精确定位，专利扣具使管线紧密贴合，大幅提升流量侦测准确性，能稳定侦测结果，并且具备非破坏安装特性，能随时卸载维修，解决了一般流量计安装及设定步骤困难繁琐的问题。此外，超音波流量计借由两个超音波传感器，测量接收到的超音波的频率来计算超音波在液体中的传播速度，借此达到精确测量的效能，如在反渗透（RO）设备安装超音波流量计，监控穿过超滤膜的高浓度水，以确保反渗透系统的稳定运行，或是在去离子交换（DI）过程，监测流经树脂的水流速等，以达到最佳离子去除效果，LORRIC的超音波流量计也具有良好的耐化学性，符合了该公司的需求。
应用三：螺旋喷嘴-半导体废气处理的核心部件
半导体制造过程中，会产生含有害的气体的废气（氨气、二氧化硫、二氧化氮、氢氟酸等），因此需要利用螺旋喷嘴，在废气处理塔内喷洒洗涤剂如碱性洗涤剂（氢氧化钠）来中和酸性气体（氨气）：或是酸性洗涤剂（氢氟酸），以中和碱性气体（氢氧化钠、氢氧化铵），如此，变能将有害物质转换成稳定和易处理的化合物，净化工厂排放出的废气，避免触犯废气处理法规，也达成企业永续发展的目标。
➤ 实际案例：台湾晶圆代工大厂
情况：一般厂牌制造的喷嘴，主要采用塑料射出形成的方法，直接制成模型形状的喷嘴，由于喷嘴从模具中脱模时受到一定角度的限制，这种制造方式会使螺旋喷嘴无法拥有高精度的螺旋切面和锥形通道，导致产品喷洒面积小，效果不佳。 此外，白牌厂商常使用PP(聚丙烯)生产喷嘴，其强度和硬度不足、易断裂，且对高温化学环境的耐受性有限。 一般厂牌的喷嘴，不仅无法达到最佳的喷洒面积，也不具备半导体产业废气处理所需的抗腐蚀特性。
解决方案：LORRIC螺旋喷嘴
LORRIC螺旋喷嘴采用机械加工的方式制成，用器械将材料雕刻成实心圆锥喷型的单件式螺旋喷嘴，其较一般厂牌大的异物通过路径，能有效避免杂质阻塞，喷洒覆盖面也较市面其他厂牌的喷嘴大，角度最大可达170度。另外，LORRIC螺旋喷嘴采用顶级的耐腐材料 - UPVC(聚氯乙烯)及PEEK(聚醚醚酮)，能够延长喷嘴在高度接触化学药剂的场域中的使用寿命，成为半导体制造业废气处理的最佳选择。