4月20日,全球半导体市场重要参与者——日本磁性技术控股股份有限公司Ferrotec发布董事会决议,计划总投资约20亿元人民币,16亿元用于合肥建设新的再生晶圆工厂和公司,4亿元用于增强铜陵工厂产能,以此缓解富乐德长江半导体材料股份有限公司(CRSM)的再生晶圆业务所面临的供不应求局面。


Ferrotec指出,在全球半导体产业持续增长的背景下,再生晶圆在半导体制程的前道工序中有助于大幅降低成本,其重要性日益增加。再生晶圆(Reclaimed Wafer)是指将已在半导体制造过程中用作监控片(Monitor Wafer)或测试片(Test Wafer)的硅晶圆,通过去除表面薄膜、平坦化、清洗等工艺,使其恢复到可再次使用的状态。其主要用于:制程监控(膜厚、颗粒、缺陷等);设备调试;工艺开发,通过再生晶圆,半导体厂可大幅降低耗材成本(约为新晶圆的10-30%)。
再生晶圆涉及众多关键技术、装备和重要材料,并且工艺流程较长,在半导体产业链中虽然并不十分抢眼,但其实它不仅技术门槛高,而且利润也相当丰厚。Ferrotec在半导体材料、设备、精密加工领域具有深厚积累,以下依据其再生晶圆工艺流程将涉及的装备、材料、技术等稍作介绍。

初检
首先,晶圆进厂(检查)即细分为原始晶圆、监控晶圆、虚拟晶圆三类,即源于使用场景、污染程度、结构特征、允许损伤层深度等方面的固有差异,为每一类晶圆设计针对性的研磨量、清洗强度、检查标准,即定制不同的再生流程。这种“精益生产”模式,在产品价值较高的半导体产业大概只是很基础平常的事情吧!
该阶段任务是确认晶圆的基本状态,区分种类与用途,须测量电阻率、厚度、平整度、翘曲等内容,主要涉及检测设备如四探针电阻率测试仪、激光厚度测量仪、平整度检测系统等。
后续去除涂膜,膜材料主要是光刻胶、聚酰亚胺等,涉及的化学药剂主要是一些有机溶剂或碱性溶液,须进行清洗、干燥处理,并进行脱模检查,项目除了涂膜残留,还包括表面划伤、裂纹等缺陷,以此来设定研磨方案。
研磨
又分为一次研磨(粗磨)和二次研磨(精磨),一次研磨的目的是去除表面损伤层,恢复晶圆平整度;在此基础上的二次研磨则进一步提升晶圆表面平整度与光洁度,达到再生晶圆规格要求。涉及研磨液(Al2O3/SiO₂/CeO₂)、抛光垫、抛光机等。
清洗(含容器)
粗磨之后即进行一次清洗(RCA清洗),目的是去除研磨残留物、颗粒、金属离子;精磨之后再进行的二次清洗也是最终清洗,彻底去除表面颗粒与金属污染,达到出货级洁净度。涉及材料如SC-1、SC-2、HF稀释液等化学药品和超纯水。清洗晶圆进厂容器,也是可持续的一环。
终检、包装
即出货前的最终质量认定,须进行颗粒检查(激光颗粒计数器、显微镜、自动光学检测)、金属分析(如TXRF、ICP-MS)等,最后装入晶圆盒(晶圆夹)。
小结
综上,再生晶圆主要涉及工艺有湿法刻蚀(去除涂膜),研磨(边缘、平坦化),清洗干燥(SC-1、SC-2、超纯水清洗),检测(颗粒计数器、膜厚仪、表面平坦度仪)等;设备则包括各类研磨机、平坦化CMP装备、刻蚀机、清洗机,以及相关检测仪器。值得一提的是,面对不同涂膜(热氧化膜、CVD膜、金属膜)需不同化学配方药剂,不同材质和应用目的的晶圆也有不同研磨方案。一切看上去简单的操作未必简单,一切文字描述的都不能替代亲身体验。
杭州大和江东新材料科技有限公司是粉体圈2025年“中国粉体工业万里行”活动的重要站点,粉体圈的小伙伴在Ferrotec这家半导体陶瓷公司收获良多,了解到Ferrotec不仅在全球半导体产业有广泛布局和深度绑定,更对中国半导体的技术进步、人才培养和国产化进程有巨大贡献。本文介绍的再生晶圆业务充分利用了Ferrotec在硅材料加工、精密清洗、表面处理、检测技术等方面的技术储备,并且作为半导体产业链中高附加值、高周转的服务型制造环节,有望成为Ferrotec未来稳定的收入和利润增长点。
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