為滿足在產量、可靠度及性能方面等要求,先進制程對特用化學及新材料需求大增,對此,英特格(Entegris)副技術長Montray表示,象是在薄膜沉積(Deposition)、過濾器(Filter)和運送晶圓的晶圓傳送盒(Front Opening Unified Pod, FOUP)設計、要求都有所改變,促使半導體材料商的開發挑戰也日漸增加。
Montray指出,過往28納米以上的制程,在進行薄膜沉積時,多使用液體化學材料;然而,隨著制程走到10納米以下(如7、5、3納米),不僅所使用的材料越來越稀有,也從原本的液體化學材料轉變成固體化學材料。也因此,對于材料商而言,要如何將固體化學材料氣化,并且在芯片上呈現均勻的薄膜層,而不是厚薄不平均導致晶圓良率降低,是一大挑戰。
另一方面,10納米以下的先進制程對于雜質過濾的要求也越來越高,晶圓廠必須導入效能更強的過濾、凈化產品,才能確保半導體晶圓不受污染,提升生產良率,也因此,過濾器的純凈度勢必得再度提升。
Montray說明,從28納米走到7納米,產品的金屬雜質要求須下降100倍,污染粒子的體積也必須要縮小4倍,而隨著制程走到10納米以下,對于潔凈度要求只會愈來愈嚴格,例如28納米晶圓可能可以有10個污染粒子,但7納米晶圓上只能有1個。也就是說,為因應先進制程,過濾器必須更干凈,這也意味著材料商必須花費更多的時間設計產品,確保更高的潔凈度。
除此之外,晶圓運送盒也因先進制程而產生新的需求。Montray解釋,當晶圓擺放至晶圓運送盒當中時,不代表馬上就會運送,可能會經過一段時間待所有準備就緒后才開始運送(約2~3小時)。也因此,在這段期間內,要如何確保盒內環境對晶圓不會有所影響,便是研發晶圓運送盒時須考量的關鍵。
Montray指出,特別是采用先進制程的晶圓,其薄膜層非常薄,對氧氣十分敏感,很容易被氧化,也因此,晶圓運送盒的設計重點便在于如何實現更嚴格的「污染控制」,也就是要有更緊密的密合度、更高的排氣、充氣效果,使晶圓在運送過程中不至于產生損壞。
總而言之,半導體持續朝向先進制程發展,連帶使得新材料開發的挑戰逐漸增加,也因此,英特格不斷提升其技術能力與業務版圖,象是在臺灣技術中心引進KLA SP3晶圓檢測系統,讓該公司在臺灣的晶圓檢測能力擴展至19納米,得以自行產出晶圓缺陷的數據,以引導新產品開發及改善產品性能。