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芯片是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)重要的基礎(chǔ)性部件，如今，“缺芯”影響著全球多個(gè)科技行業(yè)的發(fā)展。芯片制造過程十分復(fù)雜，提到半導(dǎo)體制造，大家往往多關(guān)注硅片、電子特氣、光罩、光刻膠、靶材、化學(xué)品等材料以及相關(guān)設(shè)備，鮮少有人介紹貫穿整個(gè)半導(dǎo)體制程的隱形守護(hù)者——塑料。

半導(dǎo)體制造面臨的最大挑戰(zhàn)就是對污染的控制，特別是隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，隨著電子元件越來越小，越來越復(fù)雜，它們對雜質(zhì)的耐受度也就越低，生產(chǎn)條件苛刻，如無塵潔凈、高溫度、高侵蝕性化學(xué)品等。

在整個(gè)半導(dǎo)體制程中，塑料的作用主要是包裝和傳送，連接每一個(gè)加工制程，防止污染和損壞，優(yōu)化污染控制，提高關(guān)鍵半導(dǎo)體制程的良率。所用到塑料材料包括PP、ABS、PVC、PBT、PC、PPS、氟塑料、PEEK、PAI、COP等，且隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，對于材料的性能要求也越來越高。

圖 ?半導(dǎo)體關(guān)鍵制程，來源 Entegris

下面我們就從包括硅片化學(xué)機(jī)械拋光、晶圓清潔、光刻、刻蝕、離子注入、封裝測試和包裝等半導(dǎo)體關(guān)鍵制造工藝來了解一下這些塑料在半導(dǎo)體制造中的應(yīng)用。歡迎加入艾邦半導(dǎo)體材料微信群：

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1、潔凈室

半導(dǎo)體制造從單晶硅片制造、到 IC 制造及封裝，都需要在潔凈室中完成，且對于潔凈度的要求非常高。潔凈室板材一般以防火且不易產(chǎn)生靜電吸附的材質(zhì)為主。視窗材料還要求透明。

材料：抗靜電PC、PVC

圖 ?半導(dǎo)體設(shè)備及潔凈室，PVC板材，三菱化學(xué)

2、CMP固定環(huán)

化學(xué)機(jī)械研磨（CMP）是晶圓生產(chǎn)過程中一項(xiàng)關(guān)鍵性制程技術(shù)，CMP固定環(huán)是用來在研磨過程中固定硅片、晶圓，選擇的材料應(yīng)具有良好的耐磨性、尺寸穩(wěn)定、耐化學(xué)腐蝕、易加工，避免晶硅片/圓表面刮傷、污染。

材料：PPS、PEEK

圖 ?PEEK用于CMP 固定環(huán)，攝于威格斯展臺

3、晶圓載具

晶圓載具顧名思義就是用來裝載晶圓，有晶圓承載盒、晶圓傳送盒、晶舟等。晶圓存放在運(yùn)輸盒內(nèi)的時(shí)間在整個(gè)生產(chǎn)過程中占比很高，晶圓盒本身的材質(zhì)、質(zhì)量和干凈與否都可能會對晶圓質(zhì)量產(chǎn)生或大或小的影響。

圖 ?前開式晶圓傳送盒FOUP，PC材質(zhì)，攝于家登展臺

晶圓載具一般采用耐溫、機(jī)械性能優(yōu)異、尺寸穩(wěn)定性以及堅(jiān)固耐用、防靜電、低釋氣、低析出、可回收再利用的材料，不同制程采用的晶圓載具所選用的材質(zhì)有所不同。

材質(zhì)有：PFA、PP、PEEK、PES、PC、PEI、COP等，一般經(jīng)過抗靜電改性。

表 ?晶圓載具主要材質(zhì)

材質(zhì)	連續(xù)使用溫度	特性	應(yīng)用
PFA	200~220℃	耐強(qiáng)酸強(qiáng)氟酸強(qiáng)堿	酸堿制程中使用
PP	40~60℃	重量輕，可焊接，缺點(diǎn)：易變形	一般傳輸制程
PEEK	120℃	硬度高、耐磨，不易變形
PC	80~100℃	尺寸穩(wěn)定性佳、耐候性佳、不易應(yīng)力變形
PEI	130~150℃	耐磨、抗靜電性
PES	-	強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定，低釋氣、低析出
PBT	-	耐磨、尺寸穩(wěn)定性好
COP	-	高透明、低吸著、低雜質(zhì)、低脫氣、低透濕、高強(qiáng)度、耐藥品性

圖 ?氟塑料，晶片花籃，攝于科慕展臺

圖 ?晶圓盒，PBT，來源：大日商事株式會社

圖 ?PES 晶圓盒，大日商事株式會社

4、晶舟把

晶舟提把在半導(dǎo)體制程中，進(jìn)入化學(xué)酸、堿蝕刻制程中，晶舟需要靠手把夾持。

材質(zhì)：PFA

圖? 晶舟把，PFA材質(zhì)，來源：大日商事株式會社

5、FOUP手動開啟器

前開式晶圓傳送盒（FOUP）手動開啟器，專門用于開啟FOUP的前開門片，符合半300毫米規(guī)范的FOUP皆可使用。材質(zhì)一般為導(dǎo)電工程塑料。

圖 ? FOUP手動開啟器來源：H-Square

6、光罩盒

光罩是芯片制造中光刻工藝使用的圖形母版，以石英玻璃為基板并涂布鉻金屬遮光，利用曝光原理，光源通過光罩投影至硅晶圓可曝光顯示特定圖案。任何附著于光罩上的塵埃或刮傷皆會導(dǎo)致投影成像的質(zhì)量劣化，因此需避免光罩的污染，以及避免因碰撞或摩擦等產(chǎn)生微粒影響光罩的潔凈度。

圖 ?光罩傳送盒，透明ABS樹脂，攝于家登展臺

為避免光罩起霧、摩擦或位移造成損傷，光罩盒因此一般采用抗靜電、低脫氣、堅(jiān)固耐用的材料。

材質(zhì)有：抗靜電BAS、抗靜電PC、抗靜電PEEK、PP等。

圖 ?光罩傳送盒，抗靜電PEEK材質(zhì)，攝于家登展臺

7、晶圓工具

用來夾取晶圓或硅片的工具，如晶片夾、真空吸筆等，夾取晶片時(shí)，所采用的的材料不會對晶圓的表面產(chǎn)生劃痕，無殘留物，保證晶圓的表面潔凈度。

材料：PEEK

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圖 ?晶圓夾，PEEK，攝于君華特塑展臺

8、化學(xué)品/電子特氣輸送與儲存

半導(dǎo)體制造過程中，如晶圓清洗、刻蝕等用到大量的電子特氣或者化學(xué)品，這些材料大多具有強(qiáng)腐蝕性，因此輸送和存儲所用的管道、泵閥、儲存容器等部件或內(nèi)襯材質(zhì)要求具有出眾的耐化學(xué)腐蝕性、低析出，可確保芯片制造過程中的高腐蝕性化學(xué)物不會污染超潔凈環(huán)境。

材料：PTFE、PFA、PVDF、ETFE、PEI

圖 ?PFA用于半導(dǎo)體管路，攝于科慕展臺

圖 ?清洗槽，PFA 材質(zhì)，攝于上品展臺

圖 ?高純泵閥，氟材料，攝于圣戈班展臺

9、氣體過濾濾芯

半導(dǎo)體制程特殊氣體過濾濾芯用來去除雜質(zhì)，提高純度，從而保障芯片制造的良率。一般選用耐高溫、耐受腐蝕、低析出材料。

濾芯選用PTFE，骨架支撐材料選用高純PFA。

圖濾芯結(jié)構(gòu)，來源：郡是株式會社

圖濾芯，來源：Cobetter

10、軸承、導(dǎo)軌等部件

半導(dǎo)體加工設(shè)備部件如軸承、導(dǎo)軌等，要求可在低溫至高溫下連續(xù)運(yùn)行，低磨損和低摩擦，尺寸穩(wěn)定，且具有優(yōu)異的抗等離子沖蝕性和排氣特性。

材料：聚酰亞胺PI

圖源：三之星機(jī)帶株式會社

11、半導(dǎo)體封裝測試插座

測試插座是將各半導(dǎo)體元件的直接回路電氣性連接到測試儀器上的裝置，不同的測試插座被用于測試集成電路設(shè)計(jì)人員所指定的各種微芯片。測試插座用材料應(yīng)滿足大溫度范圍內(nèi)的具有良好的尺寸穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、毛刺形成量少，經(jīng)久耐用，易加工等要求。

材料：PEEK、PAI、PI、PEI、PPS

圖 ? 測試插座，抗靜電 PEEK，攝于恩欣格展臺

圖 ?測試插座，聚酰亞胺，攝于恩欣格展臺

圖 ?IC測試插座，PAI材質(zhì)，攝于東麗展臺

12、半導(dǎo)體封裝離型膜

ETFE 薄膜具有耐熱、耐化學(xué)性、光線透過性、非粘著性，離型后產(chǎn)品表面光潔無污染，被廣泛用于半導(dǎo)體封裝離型膜。

圖 ?ETFE 薄膜用于半導(dǎo)體離型，攝于日氟榮展臺

13、IC托盤（IC TRAY）

IC托盤是半導(dǎo)體封測企業(yè)為其芯片（IC)封裝測試所用的包裝托盤。IC托盤作為芯片的包裝，保護(hù)芯片不受損壞以及方便自動化檢測和安裝等，因此要求材料擁有低吸水性、耐溫，尺寸穩(wěn)定性、可回收利用等。

材質(zhì)：PPO、PSU、ABS、PP、PEI

圖 ? IC 托盤，PPE，攝于藍(lán)星展臺

以上就是小編了解到的半導(dǎo)體領(lǐng)域塑料的應(yīng)用案例，對此如您有更深的見解，歡迎掃描下方二維碼，加入半導(dǎo)體材料交流群與我們交流。

半導(dǎo)體領(lǐng)域的塑料應(yīng)用盤點(diǎn)

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半導(dǎo)體領(lǐng)域的塑料應(yīng)用盤點(diǎn)

作者gan, lanjie

1、潔凈室

2、CMP固定環(huán)

3、晶圓載具

4、晶舟把

5、FOUP手動開啟器

6、光罩盒

7、晶圓工具

8、化學(xué)品/電子特氣輸送與儲存

9、氣體過濾濾芯

10、軸承、導(dǎo)軌等部件

11、半導(dǎo)體封裝測試插座

12、半導(dǎo)體封裝離型膜

13、IC托盤（IC TRAY）

作者 gan, lanjie

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