在大众认知里,半导体制造仿佛是一个由金属与玻璃仪器搭建的冰冷世界,硅晶圆闪烁着科技的寒光。
但鲜为人知的是,塑料在这精密复杂的领域中,正默默发挥着不可或缺的作用,宛如幕后英雄,支撑、保护并推动着芯片制造的每一步进程。
在晶圆载具领域,PEEK 材料堪称王者。
PEEK 晶圆盒为例,选用 Victrex 450G、Solvay KT - 880 等国际顶级型号,国内正浩还开发了自主改性配方 ZH - PEEK - K90 系列。
这些材料符合 SEMI F57 标准,金属离子含量低于 0.1ppm,从源头上杜绝晶圆污染。
其耐高温性出色,连续使用温度达 260℃,短时可耐受 300℃高温 。
在 7nm 以下制程的晶圆蚀刻工序里,采用 Victrex 450G 材料的晶圆盒,
面对 CF4、Cl2 等蚀刻气体,热变形温度>160℃,尺寸稳定性极佳,且不与气体反应,寿命比传统材料延长 3 倍以上 。
在高温扩散工艺的 LPCVD(低压化学气相沉积)环节,Solvay KT - 880 型号热膨胀系数仅 4.7×10⁻⁶/℃,确保晶圆定位精度达 ±0.05mm 。
正浩的 ZH - PEEK - K90 系列通过添加纳米陶瓷填料,体积电阻率提升至 10¹⁶Ω・cm,契合 EUV 光刻机超高洁净度要求 。
不仅如此,PEEK 还大量用于 CMP 固定环,在研磨过程中,凭借高机械强度稳定固定晶圆,其耐磨特性让固定环使用寿命大幅增长,
有效保障晶圆平整度与加工精度。
如中研股份的 PEEK 770G 纯树脂颗粒制成的 CMP 保持环,在高压、高温、高机械研磨环境下,使用寿命可达传统材质数倍 。
PEEK 晶圆盒
光罩盒对于光刻工艺的重要性不言而喻,而 COP 材料凭借独特性能成为不二之选。它具有高透光性,能让光线无损耗地透过,确保光刻图案精准投射;
低吸湿、低杂质、低脱气、低透湿特性,为光罩提供高洁净、低污染储存环境。
想象一下,光罩如同芯片制造的 “底片”,稍有污染就会让光刻图案出现偏差,导致芯片良率下降。
COP 材质光罩盒如同给光罩穿上一层无菌防护服,有效防止外界杂质、水汽干扰。
在先进光刻技术不断发展,对光罩精度要求越来越高的当下,COP 光罩盒有力保障了光刻工艺的稳定性与准确性。
COP 光罩盒
晶圆传送盒(FOUP)在晶圆制造车间内频繁穿梭,承担着安全运输晶圆的重任。PC 材料尺寸稳定性佳,耐候性强,不易应力变形,且可进行抗静电改性。
在实际生产中,FOUP 需要频繁开合、搬运,PC 材料的高强度与韧性确保其在长期使用中不会破裂、变形,始终为晶圆提供稳定保护。
抗静电改性则避免了因静电产生的微小颗粒吸附在晶圆表面,防止对晶圆造成污染。
在现代化半导体工厂自动化流水线上,一个个 PC 材质 FOUP 有序运转,成为晶圆高效、安全传输的重要保障。
PC 材质 FOUP 在流水线上运输晶圆
半导体制造中,高纯度、高腐蚀性化学液和电子特气的输送至关重要。
PFA 材料制成的管道、阀门、泵体、晶舟、花篮等,成为这一环节的核心部件。
在蚀刻工艺中,需使用氢氟酸等强腐蚀性化学试剂,PFA 材料能完美应对,其耐强酸强碱特性无与伦比。
同时,PFA 具有高纯度、低析出特点,在输送光刻胶、高纯度化学试剂以及超纯水等关键物料时,能最大程度避免杂质混入。
例如,在光刻环节,光刻胶需保持极高纯度,PFA 焊接接头可确保光刻胶在输送过程中不被污染,从而保障光刻的精准度,提高芯片良品率 。
据统计,PFA 在半导体行业的消耗量占据其总消耗量的 80% 以上,足见其在化学品处理环节的重要地位 。
PFA 化学品输送管道图片
PTFE 耐化学腐蚀、低摩擦系数、高绝缘,在气体过滤滤芯和密封件领域大显身手。
半导体制造车间内,对空气质量要求极高,微小颗粒都可能影响芯片性能。
PTFE 制成的气体过滤滤芯,能够高效过滤空气中的杂质,确保进入生产区域的气体纯净。
在设备密封方面,PTFE 凭借低摩擦系数,能在各种复杂工况下实现良好密封效果,防止腐蚀性气体、液体泄漏,保障设备稳定运行。
无论是在蚀刻腔室,还是在高纯度气体输送管道连接处,PTFE 密封件都默默守护着生产环境的稳定性。
PTFE 气体过滤滤芯
对于高纯化学品储存,PVDF 凭借耐候性、耐化学性、高纯度特性脱颖而出。
在半导体工厂化学品储存区,PVDF 制成的储罐、管道内衬等,为各类高纯化学品提供安全、稳定储存环境。
与其他材料相比,PVDF 在长期储存过程中,不会因外界环境变化而释放杂质,也不会被化学品腐蚀,确保化学品纯度始终如一。
在一些对化学品纯度要求极高的先进制程工艺中,PVDF 的应用为工艺稳定性提供了坚实保障。
PVDF 化学品储存罐图片
在蚀刻、沉积等腔室内,温度常常飙升,还伴有等离子体侵蚀,普通材料难以招架。
PI 材料耐高温(>300℃)、高强度、抗等离子体侵蚀,成为这些恶劣环境下的 “中流砥柱”。
以光刻胶聚酰亚胺(PI)为例,在 EUV(极紫外光)光刻技术中,其不仅具有出色分辨率,还能承受 EUV 光源带来的高能量照射。
在蚀刻腔体密封环节,PI 密封件能在高温下保持良好密封性能,防止蚀刻气体泄漏,确保蚀刻工艺精准进行。
在半导体工艺向更小制程发展过程中,PI 材料在高温、高能量环境下的稳定性,使其成为先进制程不可或缺的材料。
PI 制成的蚀刻腔体部件图片
PAI 耐高温、高强度、低离子污染,在真空腔体部件中发挥关键作用。
在半导体制造真空环境下,PAI 材料制成的零部件,如真空腔体支撑结构、测试插座等,能够承受高温烘烤和机械应力。
其低离子污染特性,避免了在真空环境下离子释放对芯片造成污染。
在芯片测试环节,PAI 测试插座在高温测试下保持尺寸稳定、耐磨损、低生尘,确保测试结果准确可靠,为芯片质量检测提供有力支持。
PAI 真空腔体部件图片
测试插座作为芯片与测试设备连接的桥梁,对材料性能要求严苛。
PEEK、PPS、PAI 等材料在这一领域各展所长。
PEEK 耐高温、耐磨、低释气、高机械强度,在高温测试环境下,能稳定保持插座结构,确保引脚与芯片接触良好;
PPS 耐化学腐蚀、尺寸稳定、耐磨性良好,在频繁插拔测试过程中,不易磨损,保证测试精度;
PAI 耐高温、高强度、低离子污染,为测试提供纯净环境,避免因离子污染导致测试误差。
在芯片制程不断缩小,对测试精度要求越来越高的今天,这些材料制成的测试插座,为芯片性能验证提供了可靠保障。
测试插座外观及内部结构
芯片封装是保护芯片免受外界环境影响的关键步骤,环氧模塑料(EMC)在此发挥着不可替代的作用。
EMC 耐高温、耐化学腐蚀、机械强度高、绝缘性好,如同给芯片穿上一层坚固铠甲。
在实际封装过程中,EMC 将芯片严密包裹,有效阻挡湿度、机械冲击等外界因素对芯片的损害。
随着芯片集成度不断提高,对封装材料的性能要求也日益增长,
EMC 不断优化配方与工艺,持续为芯片提供稳定可靠的保护,助力芯片在复杂环境下稳定运行。
半导体封装EMC 填充封装芯片的操作场景
随着半导体技术向更小制程、更高集成度进军,对塑料材料的性能要求正呈指数级增长。
未来,超低释气、超低金属离子含量的材料将成为行业 “香饽饽”,以满足先进制程对洁净度的极致追求。
抗静电改性技术将持续迭代升级,为对静电愈发敏感的精密电路筑牢安全防线。
材料需具备更强的耐高温能力,以适应更高工作温度,同时在更苛刻化学环境中保持稳定性能。
在先进封装领域,如 Fan - Out、3D 封装等,新型封装材料与更精密加工工艺的研发迫在眉睫,塑料材料将在这片新蓝海中不断探索创新,与半导体产业携手共进,继续书写科技发展的辉煌篇章。
关注苏州盈金宝塑化~了解塑料在各行各业中发挥的作用,并且有工程塑料、特种高温塑料、氟塑料需要可以联系我们;了解PEEK/PFA/PAI/PVDF/FEP/具体牌号和价格点击→ 产品中心;
关注我们公众号→盈金宝塑化;
视频号→盈金宝塑化;
抖音号→苏州盈金宝塑化