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        搞定晶圓貼合/堆疊材料 3D IC量產制程就位

        作者: 時間:2013-08-14 來源:新電子 收藏

          三維晶片(IC)商用量產設備與材料逐一到位。IC貼合與堆疊制程極為復雜且成本高昂,導致廠與封測業者遲遲難以導入量產。不過,近期半導體供應鏈業者已陸續發布新一代IC制程設備與材料解決方案,有助突破3DIC生產瓶頸,并減低薄化、貼合和堆疊的損壞率,讓成本盡快達到市場甜蜜點。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/158964.htm

          工研院材化所高寬頻先進構裝材料研究室研究員鄭志龍強調,3DIC材料占整體制程成本三成以上,足見其對終端晶片價格的影響性。

          工研院材化所高寬頻先進構裝材料研究室研究員鄭志龍表示,高昂成本向來是3DIC量產時程一拖再拖的主要因素,由于成本與制程良率息息相關,因此改良3DIC制造設備與材料,使整體生產流程更上軌道,已然成為供應鏈業者當務之急。尤其3DIC新增的矽穿孔(TSV)、晶圓薄化、暫時貼合(TemporaryBonding)和堆疊等制程步驟,更是半導體設備和材料商全力搶攻的重點。

          據悉,2.5D矽中介層(Interposer)或3DIC包含矽穿孔、暫時貼合、重分布層(RDL)、底部填充(Underfill)、堆疊及成型(Molding)等關鍵制程,樣樣都為半導體業者帶來嚴峻挑戰。鄭志龍指出,晶圓在矽穿孔制程之前或之后,須以特殊膠材暫時與機具貼合,進行晶圓薄化的動作,將晶圓磨薄并剝離后再進入導電材料填充、堆疊和成型等階段,系傳統平面式制程不曾面臨的難題,復雜度可見一斑。

          由于薄晶圓應力承受度較差,須從一開始的材料摻雜著手,確保在后段制程中不易破碎;而暫時貼合膠材也要具備耐高溫、強固貼合且容易剝離等特性,才能提高3DIC制程良率。鄭志龍強調,包括IBM、陶氏化學(DowChemical)和杜邦(DuPont)等半導體材料研發暨供應商,皆已分別提出3DIC材料摻雜技術論文,以及新的貼合材料與制程方案;同時,臺商勤友和志圣也已發表相關貼合設備,有助推進3DIC量產步伐。

          事實上,勤友日前甫與IBM簽訂合作計劃,將授權IBM的復合雷射剝離制程技術,開發全新半導體晶圓貼合和剝離設備,提高3DIC生產速度與良率。此外,志圣亦開始出貨3DIC真空晶圓壓膜機及貼合設備,并已取得一線晶圓代工廠和封測業者的訂單,協力打造3DIC產線。

          另一方面,3DIC還須導入堆疊制程,包括晶片到晶圓(C2W)、晶片到晶片(C2C)或晶圓到晶圓(W2W)等三種型式;接合方法則有氧化物融熔(OxideFusion)、金屬-金屬(Metal-Metal)、聚合物黏著(PolymerAdhesive)等,以實現立體晶片架構。

          鄭志龍坦言,堆疊系3DIC制程中最重要卻也相對困難的環節,不僅要考量裸晶良率(KGD)問題,還須仰賴高度客制化的設備和材料技術,才能達到量產良率。目前美日半導體設備暨材料廠均各自押寶特定技術,并投資大筆資金開發依存性相當高的材料和設備,拉攏半導體制造業者;而鴻浩、肥特補、南亞、長春化工和長興化工等臺商在臺積電高呼將增加國內采購比重后,亦積極展開研發,未來可望在3DIC市場搶占一席之地。

          與此同時,工研院材化所亦致力研發3DIC暫時貼合、堆疊、電鍍液和RDL層感光材料,正陸續導入電光所建置的奈米晶圓產線進行測試與驗證,一旦技術成熟并技轉后,臺商在3DIC上游供應鏈將更具競爭力。



        關鍵詞: 晶圓 3D

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