走近名企|盘点FUJIMI半导体晶圆加工前后工序一站式材料解决方案

发布时间 | 2024-09-13 10:15 分类 | 行业要闻 点击量 | 376
磨料 碳化硅 氮化硅 氧化硅 氧化铝
导读:针对半导体产业的高热度,尤其AI的崛起,FUJIMI在日本和海外积极投资生产设施,扩大半导体材料的生产能力并促进本地化生产。值得一提的是,日本贸易振兴机构JETRO表示,印度半导体相关市场预计...

Fujimi用于硅和碳化硅晶圆纳米级抛光的氧化铝、二氧化硅基抛光液在全球拥有超过八成市场占有率,粉体圈曾有专文详细介绍。停下脚步吃老本不是企业经营之道,Fujimi经过多年业务精进和拓展,致力于将自身的材料开发优势和在全球20个生产据点所形成的供应系统打造出半导体晶圆加工的一站式解决方案——包括从前序到后段的工艺材料,从尖端到非尖端的丰富产品阵容。本文就来对这些产品系列进行盘点。


一、光致抗蚀剂(Photoresist)

在光刻工艺中,在晶圆上绘制电路图案的材料。基本原理是它在曝光过程中对光敏感,从而发生化学变化,使得在显影过程中能够形成特定的图案。具体流程是将光致抗蚀剂被涂覆在基底(如硅晶圆)上后,通过特定波长的光进行曝光——曝光通常是在掩模(mask)的帮助下进行的,掩模上有预设的图案。曝光之后,抗蚀剂层经过显影,显影液会溶解掉受光影响的不同部分(取决于正性还是负性抗蚀剂),最终在基底上留下所需的图案。

所谓正性即抗蚀剂受到光照射后,其被曝光部分会变得可溶于显影液,而在未曝光部分则保持不溶状态(显影过程中,曝光部分会被溶解掉,留下未曝光部分作为掩模);负性在曝光后,被光照的部分会交联或硬化,变得更加难以溶解(未曝光的部分被去除,而曝光部分保留下来,形成掩模)。


光刻是半导体晶圆加工中的前序工艺

产品阵容

随着微电子器件向更小尺寸的发展,光致抗蚀剂也要满足更高分辨率和更精细特征尺寸的需求。这包括提高抗蚀剂材料的灵敏度、稳定性和图案分辨率,以及探索新的曝光技术如极紫外光刻(EUV)、电子束光刻等。FUJIMI对应不同需求开发的产品包括——

ArF(193nm):特别为193纳米波长光源设计,以其较短波长可做到精细的线宽控制,实现高精度图案转移,主要用于深紫外(DUV)光刻工艺——例如,华为的麒麟990 5G芯片就采用了先进的7nm EUV光刻工艺,其中ArF光刻胶发挥了重要作用。

KrF(248nm):为248纳米波长光源设计,主力产品,能够提供比更长波长的光刻技术更高的分辨率,但又比更短波长的ArF(193nm)技术更为成熟和成本效益更高。

i线•g线•广带域:i线(365 nm)、g线(436 nm),该系列能够应对从0.30微米以下至超过1.0微米分辨率的要求,适用于中波紫外线范围内广泛应用,表现出良好的化学稳定性,保证了图案质量的一致性。

负性聚异戊二烯:一种基于聚异戊二烯聚合物的负型抗蚀剂,在曝光过程中,聚异戊二烯基抗蚀剂中的某些链段会经历交联反应而变硬,不再溶于常规的显影液。特点是有突出的粘附性和耐热性,在很多应用中不可或缺。

电子束光刻(Electron Beam Lithography, EBL):使用电子而不是光子来曝光抗蚀剂,因此它能够实现比光学光刻更精细的特征尺寸,但是成本高,速度慢,通常用于研究和开发阶段,而非大规模生产。而这种工艺的抗蚀剂也不同于传统光学抗蚀剂,FUJIMI有聚全氟乙丙烯(PMMA)正性成像和FEN负性成像两大系列产品。

二、光刻辅材

光刻涉及多种化学辅助材料,以确保图案化过程的准确性和可靠性,比如显影液,用于去除 (EBR)、返工、冲洗和预湿的高纯溶剂,光刻胶剥离液等,这些溶剂广泛包括超纯水、异丙醇、丙酮等,避免污染。


光刻辅材主要用于清洗和去除

产品阵容

显影剂(Developers):FUJIMI产品分为含金属离子显影剂(MIC)、无金属离子显影剂(MIF)两类。其中,MIF适用于对金属离子敏感的半导体器件制造,可以减少金属残留,提高器件性能;

边缘去除 (EBR):在光刻胶涂布过程中,晶圆边缘可能会形成一层多余的光刻胶,称为边缘珠;

返工(Re-working):用于去除已曝光或未曝光的光刻胶,以便重新进行光刻工艺;

冲洗(Rinsing):在显影或去胶之后,用于清洗晶圆表面,去除残留的显影液或光刻胶碎片,确保没有化学残留;

预湿(Pre-wetting):显影前用于湿润光刻胶表面,避免显影液在光刻胶表面形成气泡或斑点,从而影响显影效果;

剥离剂(Stripper):去除已完成光刻工艺后不再需要的光刻胶。

三、CMP浆料

针对复杂的集成电路层抛光和平坦化,不同用途和高选择性(目标材料)的浆料系列被开发用于抛光的不同阶段(需求),因此磨料的选择、腐蚀剂的种类以及添加剂的功能都是根据具体应用需求精心配比的结果。


FUJIMI核心技术所在

产品阵容

铜去除:铜因其优良的导电性能而在现代半导体器件中得到广泛应用,但铜会溢出和残留(比如HBM的硅通孔铜互连)。铜去除CMP浆料通常包含磨料(如胶体二氧化硅)、腐蚀剂(如过氧化氢)、络合剂(如氨水)以及其他添加剂;

阻挡金属去除:铜层上方或下方的阻挡金属如钽(Ta)、钽氮化物(TaN)、钨(W)等,用于防止铜向介电层中扩散。除了磨料,同样需要适当的腐蚀剂和添加剂;

钴去除:钴在某些先进制程中用于替代传统阻挡层或作为栅极材料,以提高器件性能。组成同上。

前端浆料:用于清除晶圆前端(即器件层)通常由硅、氮化硅、氧化硅等材料;

清洁剂:用于清除晶圆表面残留的CMP浆料、磨料颗粒以及可能产生的腐蚀产物,通常包含表面活性剂、螯合剂、pH调节剂等成分。

四、薄膜形成材料、聚酰亚胺

用于形成低介电常数绝缘膜,聚酰亚胺作为缓冲涂层和再布线层,可保护成品芯片在背面研磨、分割和组装过程中免受损坏,从而提高封装产量、提高可靠性并延长使用寿命。 


保护膜

产品阵容

光敏聚苯并恶唑(PBO):PBO是一种有优异的热稳定性、化学稳定性和机械性能的聚合物,除了半导体器件,还常用于航空航天工业。光敏PBO则结合了传统PBO的优点,并且改进了显影过程,使其更加环保和用户友好。相比传统的有机溶剂显影更安全经济。

感光(非感光)性聚酰亚胺:这种高性能聚合物,具有优异的热稳定性和化学稳定性。感光产品用于需要高分辨率图案化的场景,比如绝缘保护层;非感光产品有更高的机械强度,用于需要高耐用性的场景,比如柔性电路中作为基底材料。

小结

针对半导体产业的高热度,尤其AI的崛起,FUJIMI在日本和海外积极投资生产设施,扩大半导体材料的生产能力并促进本地化生产。值得一提的是,日本贸易振兴机构JETRO表示,印度半导体相关市场预计将在 2026 年增长至640亿美元(约10万亿日元),约为2019年的三倍,FUJIMI据此正在加大印度市场的开拓和服务力度。

 

粉体圈 启东

作者:粉体圈

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