半導(dǎo)體制程微縮的難度日增，成本也越來越高昂，導(dǎo)致半導(dǎo)體業(yè)者必須走向超越摩爾定律（More than Moore）的道路。在這個背景下，先進(jìn)封裝與異質(zhì)整合成為Semicon Taiwan2018年的熱門話題。然而，對封裝業(yè)者（OSAT）而言，RDL First這道技術(shù)天險(xiǎn)仍是眼前最大的障礙，必須跟設(shè)備、材料業(yè)者攜手合作，才有機(jī)會早日突破。

***半導(dǎo)體業(yè)界的年度盛事--Semicon Taiwan2018于日前圓滿落幕，本屆展會規(guī)模再創(chuàng)歷屆之最，展出攤位逾2，000個，吸引超過45，000位專業(yè)人士參觀，聚集680家全球領(lǐng)導(dǎo)廠商，舉辦22場國際論壇，超過200位重量級講師蒞臨演說。這也使得Semicon Taiwan正式超越Semicon Korea，成為全球第二大半導(dǎo)體專業(yè)展。

不過，在展覽規(guī)模破紀(jì)錄的同時，參展廠商跟專業(yè)研討會主力探討的議題，已經(jīng)不再是制程微縮，而是如何用先進(jìn)封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)異質(zhì)整合。在聯(lián)電、格芯（GLOBALFOUNDRIES）先后宣布停止先進(jìn)制程研發(fā)后，先進(jìn)封裝料將成為未來帶動半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新引擎。

這不是說先進(jìn)制程已經(jīng)不重要，而是在只剩下臺積電、三星（Samsung）跟英特爾（Intel）能提供更先進(jìn)制程，用得起的IC設(shè)計(jì)、系統(tǒng)廠客戶也越來越少的情況下，先進(jìn)制程未來將會變成小眾議題。未能留在先進(jìn)制程競技場的半導(dǎo)體業(yè)者，則必然要尋求其它成長動能。扇出封裝將是基本功RDL First考驗(yàn)OSAT

自從臺積電在2016年成功將InFO推向量產(chǎn)以來，晶圓級扇出封裝（FOWLP）就一直是封裝業(yè)內(nèi)最熱門的技術(shù)話題之一。由于手機(jī)應(yīng)用處理器是封裝業(yè)者獲利空間較大的產(chǎn)品，臺積電的InFO封裝技術(shù)一直讓封裝業(yè)者深感威脅，并試圖發(fā)展出自己的FOWLP技術(shù)。

不過，即便排除掉臺積電分食高階產(chǎn)品訂單的威脅，對封裝業(yè)者來說，F(xiàn)OWLP也是一條必然要走的路。由于芯片的I/O數(shù)量越來越多，裸晶尺寸卻沒有明顯成長，使得凸塊（Bumping）封裝技術(shù)的密度將逼近物理極限。因此，未來封裝業(yè)者必然要設(shè)法把過度密集的I/O散布開來，才能把芯片整合到載板上，而這也是這種技術(shù)被命名為扇出封裝的原因。

然而，對晶圓制造跟封裝業(yè)者來說，一樣是扇出封裝，技術(shù)難度卻是天差地遠(yuǎn)。晶圓制造業(yè)者要做扇出封裝，可以采用芯片優(yōu)先（Chip First）制程，但如果是封裝業(yè)者，卻只能采用RDL優(yōu)先（RDL First）制程。

Chip First制程的步驟如下：首先，在晶圓上挑選出已知合格裸晶（KGD），然后將KGD放到基板上，再以模壓樹脂包覆成重構(gòu)晶圓；接著將重構(gòu)晶圓以暫時接合材料黏貼到載板，使其平坦化。最后才是在晶圓上制造出線路重布層（Redistribution Layer，RDL）。

RDL First制程（圖1）則是先在載具晶圓上制造出RDL，并涂上暫時接合材料，然后再將KGD放置在合格的RDL上，隨后進(jìn)行壓模與模具研磨制程。在壓模跟模具研磨制程中，裸晶還要再經(jīng)過金屬化（Metalization）、微影、介電質(zhì)沉積、電鍍等制程，這意味著相關(guān)材料不僅要通過更多道制程，而且會接觸到更多化學(xué)品。

圖1RDL First制程流程

當(dāng)然，RDL Last也有其挑戰(zhàn)，因?yàn)橐诰A上制造RDL，相關(guān)材料還是得暴露在高溫環(huán)境跟各種化學(xué)品中，只是在材料跟制程技術(shù)上，其困難度比RDL First來得低。

布魯爾科技（Brewer Science）研發(fā)執(zhí)行總監(jiān)Rama Puligadda表示，使用在RDL First制程上的材料，必須具備更穩(wěn)定的機(jī)械、化學(xué)跟熱特性，才能在后續(xù)多道制程步驟中存活下來。這也意味著暫時接合材料必須有更強(qiáng)大的性能，方可發(fā)揮保護(hù)元件的效果。事實(shí)上，暫時接合材料不只是用來把晶圓或RDL暫時黏貼在載具上而已，該材料本身也是晶圓或RDL的防護(hù)罩，使用具有適當(dāng)特性的暫時接合材料，對提升制程良率有很大的幫助。

在本屆Semicon Taiwan期間，布魯爾特別發(fā)表一款專為RDL優(yōu)先制程而設(shè)計(jì)的BrewerBUILD材料，該材料就具有比一般暫時接合材料更強(qiáng)的機(jī)械、化學(xué)與熱性能，可以協(xié)助封裝業(yè)者克服RDL First制程的挑戰(zhàn)。此外，該材料一旦與載具體剝離，建構(gòu)層就會被移除，且可用紫外（UV）雷射剝離。

值得一提的是，該材料不僅可以用在晶圓封裝，同時也適用于面板封裝，這項(xiàng)特性也是為封裝業(yè)者的需求而開發(fā)的。封裝業(yè)者通常傾向于采用面板封裝，因?yàn)槊姘宸庋b的生產(chǎn)效率優(yōu)于晶圓封裝。RDL線寬或成新摩爾定律

無獨(dú)有偶，檢測設(shè)備與制程控制方案業(yè)者KLA-Tencor在本次展會也主打兩款為封裝應(yīng)用設(shè)計(jì)的缺陷檢測產(chǎn)品。Kronos1080系統(tǒng)為先進(jìn)封裝提供適合量產(chǎn)的、高靈敏度的晶圓檢測，為制程控制和材料處置提供關(guān)鍵資訊。ICOS F160系統(tǒng)在晶圓切割后對封裝進(jìn)行檢查，根據(jù)關(guān)鍵缺陷的類型進(jìn)行準(zhǔn)確快速的芯片分類，其中包括對側(cè)壁裂縫這一新缺陷類型的檢測。

KLA-Tencor資深副總裁暨行銷長Oreste Donzella（圖2）表示，隨著制程線寬微縮的速度逐漸放緩，芯片封裝技術(shù)的進(jìn)步，已成為提升半導(dǎo)體元件性能的重要因素。先進(jìn)封裝技術(shù)不僅可以縮小元件尺寸，也能藉由異質(zhì)整合在有限空間內(nèi)整合更多功能，是推動半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)繼續(xù)往前邁進(jìn)的重要動能。

圖2KLA-Tencor資深副總裁暨行銷長Oreste Donzella指出，先進(jìn)封裝技術(shù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，使得缺陷檢測必須具備更高的解析度與更全面的檢測范圍。

然而，這也意味著先進(jìn)封裝將越來越復(fù)雜。未來的先進(jìn)封裝將具有不同的2D和3D結(jié)構(gòu)，并且每一代都會越做越小。與此同時，封裝芯片的價值在大幅增長，電子制造商對于產(chǎn)品品質(zhì)和可靠性的期望也在不斷地提升。為了滿足這些期望，無論是芯片制造廠的后端還是在封裝業(yè)者的工廠，都需要靈敏度和成本效益更高的檢測、量測和資料分析，同時需要更準(zhǔn)確地識別不良品。

以目前最受關(guān)注的扇出封裝為例，雖然目前已經(jīng)量產(chǎn)的RDL線間距（L/S）為10/10微米，但做為檢測設(shè)備供應(yīng)商，KLA-Tencor發(fā)現(xiàn)許多客戶的技術(shù)藍(lán)圖上，已經(jīng)存在5/5微米、甚至2/2微米節(jié)點(diǎn)。因此，該公司推出的缺陷檢測方案，必然要跑在客戶之前，支援更高的解析度。以Kronos1080為例，該機(jī)臺對RDL L/S的解析度已經(jīng)有把握可以達(dá)到1/1微米，甚至進(jìn)一步挑戰(zhàn)0.5/0.5微米。

除了更高的解析度之外，未來封裝業(yè)者需要的缺陷檢測方案，還必須更面面俱到。特別是在芯片普遍導(dǎo)入低K介電材料后，在晶圓切割的過程中，很容易出現(xiàn)側(cè)壁裂縫。但傳統(tǒng)的紅外線檢測設(shè)備通常只會從固定角度對裸晶進(jìn)行檢測，不容易偵測到側(cè)壁裂縫這種缺陷。

此外，雷射切割在切割面所留下來的Laser Groove缺陷，也是現(xiàn)有檢測設(shè)備比較不容易偵測到的小瑕疵，而這些都是ICOS F160在功能上特別強(qiáng)化之處。毫米波帶動AiP需求封/測各有挑戰(zhàn)

除了扇出封裝外，將天線整合在芯片封裝內(nèi)的AiP（Antenna in Package，AiP），也是先進(jìn)封裝中的一大熱點(diǎn)。由于毫米波訊號的線路損失非常大，因此對通訊設(shè)備而言，如果要支援毫米波通訊，必須要把天線跟射頻前端間的線路縮到最短，也就是直接把天線整合到射頻前端模組的封裝內(nèi)。

力成科技處長范文正指出，AiP是5G毫米波通訊不可或缺的封裝技術(shù)。

5G使用的通訊頻段可分成6GHz以下與28GHz以上兩大區(qū)塊，6GHz以下所采用的設(shè)計(jì)架構(gòu)跟目前的4G通訊類似，收發(fā)器跟射頻前端仍會獨(dú)立存在，但28GHz以上的毫米波頻段由于訊號損失太大，必須使用收發(fā)器、射頻前端與天線完全整合在單一封裝內(nèi)的超高整合度設(shè)計(jì)，而天線的整合則是一大重點(diǎn)。

可以整合在封裝內(nèi)的天線選擇有二，分別是平面陣列（Patch Array）與Yagi-Uda。這兩種天線各有所長，為了提高訊號收發(fā)品質(zhì)，業(yè)界未來應(yīng)該會采用在單一封裝內(nèi)整合兩種天線的設(shè)計(jì)。

在基板材料選擇方面，由于Dk跟Df值越低越好，使用玻璃基板會得到更好的材料特性。但由于玻璃基板成本較高，而且會為制程帶來新挑戰(zhàn)，故采用傳統(tǒng)導(dǎo)線載板會是比較合理的選擇。

至于在測試方面，毫米波通訊對測試端所帶來的挑戰(zhàn)，絲毫不下于封裝。從探針卡起家，近年來成功開發(fā)出自有探針的中華精測就認(rèn)為，針對5G通訊芯片測試，測試廠必然要發(fā)展兩套不同的測試方法。

中華精測總經(jīng)理黃水可（圖3）指出，由于6GHz以下的5G，在射頻端的特性很接近現(xiàn)有的4G，因此可以沿用現(xiàn)有的測試方法，但如果是28GHz以上的毫米波通訊，由于訊號的線路損失太大，因此一定要采用OTA測試手法。目前該公司正在發(fā)展相關(guān)測試方案，但由于許多關(guān)鍵儀器都受到美國政府高度管制，因此在采購方面還要等上一段時間。

圖3中華精測總經(jīng)理黃水可表示，5G通訊將為半導(dǎo)體測試帶來OTA、高速訊號測試等新的考驗(yàn)。

但黃水可也提醒，由于通訊走向高速化的趨勢非常明顯，因此很多測試技術(shù)跟架構(gòu)，都必須與時俱進(jìn)。傳統(tǒng)半導(dǎo)體測試設(shè)備是以Pogo Tower作為探針卡與待測芯片間的介面，但這種架構(gòu)很難測試高速訊號。

因此，在需要測量高速訊號時，必須改用Direct Docking測試架構(gòu)，方能解決訊號衰減的問題。另一方面，傳統(tǒng)的探針片設(shè)計(jì)不太講究電氣特性，只注重機(jī)械特性，這點(diǎn)也不利于高速訊號測試。這也使得中華精測決定自行發(fā)展自有的探針技術(shù)。

經(jīng)過多年努力，中華精測已經(jīng)發(fā)展出自有的MEMS探針，比傳統(tǒng)探針具有更優(yōu)異的熱、電氣與機(jī)械特性，并已經(jīng)有應(yīng)用在量產(chǎn)測試上的實(shí)績。Mini/MicroLED封裝商機(jī)誘人

除了一般的半導(dǎo)體先進(jìn)封裝外，近來話題不斷的Mini/MicroLED顯示、照明，最大的技術(shù)挑戰(zhàn)--巨量轉(zhuǎn)移（Massive Transfer）其實(shí)也跟封裝有關(guān)，因此在本屆Semicon Taiwan中，就有封裝設(shè)備業(yè)者推出專為MiniLED設(shè)計(jì)的解決方案。

看好MiniLED背光未來為商機(jī)，半導(dǎo)體封裝設(shè)備廠商庫力索法（Kulicke&Soffa，K&S）于近日與Rohinni攜手推出MiniLED轉(zhuǎn)移設(shè)備PIXALUX。該MiniLED解決方案相較于傳統(tǒng)的單顆取放（Pick&Place）轉(zhuǎn)移方法相比，速度可以提升3~5倍。

Kulicke&Soffa（K&S）集團(tuán)高級副總裁張贊彬說明，目前傳統(tǒng)的LED背光電視大約使用50顆LED，然而隨著MIniLED于背光應(yīng)用的普及，LED背光數(shù)量將提升至2萬顆以上。因此，將需要更有效率的轉(zhuǎn)移方式。PIXALUX解決方案一秒能夠轉(zhuǎn)移50顆LED晶粒，轉(zhuǎn)移速度是Pick&Place方法的3~5倍，更重要的是，該解決方案能夠在轉(zhuǎn)移過程同時完成目揀（Sorting）程序，為轉(zhuǎn)移節(jié)省更多作業(yè)時間，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。

Rohinni副總裁Brad Telin（圖4）則指出，目前該解決方案可以做到100×100微米（Micrometer，μm）尺寸晶粒的轉(zhuǎn)移工作，并且良率可以達(dá)到99.9999%。在未來，也將隨著MicroLED的發(fā)展持續(xù)推進(jìn)該轉(zhuǎn)移技術(shù)，期望能在縮小晶粒尺寸的同時維持其轉(zhuǎn)移良率。

圖4Rohinni副總裁Brad Teli則指出，在MicroLED的技術(shù)發(fā)展中，主要的技術(shù)局限依然在于晶粒制程的技術(shù)能力，而非轉(zhuǎn)移設(shè)備。

Telin進(jìn)一步提到，事實(shí)上目前PIXALUX設(shè)備已能夠做到50微米MicroLED晶粒的轉(zhuǎn)移，在MicroLED的技術(shù)發(fā)展中，主要的技術(shù)局限依然在于晶粒制程的技術(shù)能力，而非轉(zhuǎn)移設(shè)備。因此，只要晶粒廠商能夠量產(chǎn)MicroLED等級的晶粒，PIXALUX就有能力轉(zhuǎn)移。在未來3年將會是MiniLED的技術(shù)開發(fā)關(guān)鍵時期，并將由大型顯示器優(yōu)先開始導(dǎo)入MiniLED應(yīng)用，該市場也將是PIXALUX最初實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用范疇。先進(jìn)制程考驗(yàn)新材料開發(fā)

為滿足在產(chǎn)量、可靠度及性能方面等要求，先進(jìn)制程對特用化學(xué)及新材料需求大增，對此，英特格（Entegris）副技術(shù)長Montray（圖5）表示，像是在薄膜沉積（Deposition）、過濾器（Filter）和運(yùn)送晶圓的晶圓傳送盒（Front Opening Unified Pod，F(xiàn)OUP）設(shè)計(jì)、要求都有所改變，促使半導(dǎo)體材料商的開發(fā)挑戰(zhàn)也日漸增加。

圖5英特格（Entegris）副技術(shù)長aMontray表示，先進(jìn)制程到來使得半導(dǎo)體材料商的開發(fā)挑戰(zhàn)也日漸增加，像是薄膜沉積、過濾器和晶圓傳送盒設(shè)計(jì)都有所改變。

Montray指出，過往28納米以上的制程，在進(jìn)行薄膜沉積時，多使用液體化學(xué)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(xué)材料轉(zhuǎn)變成固體化學(xué)材料。也因此，對于材料商而言，要如何將固體化學(xué)材料氣化，并且在芯片上呈現(xiàn)均勻的薄膜層，而不是厚薄不平均導(dǎo)致晶圓良率降低，是一大挑戰(zhàn)。

另一方面，10納米以下的先進(jìn)制程對于雜質(zhì)過濾的要求也越來越高，晶圓廠必須導(dǎo)入效能更強(qiáng)的過濾、凈化產(chǎn)品，才能確保半導(dǎo)體晶圓不受污染，提升生產(chǎn)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(chǎn)品的金屬雜質(zhì)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(yán)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(yīng)先進(jìn)制程，過濾器必須更干凈，這也意味著材料商必須花費(fèi)更多的時間設(shè)計(jì)產(chǎn)品，確保更高的潔凈度。

除此之外，晶圓運(yùn)送盒也因先進(jìn)制程而產(chǎn)生新的需求。Montray解釋，當(dāng)晶圓擺放至晶圓運(yùn)送盒當(dāng)中時，不代表馬上就會運(yùn)送，可能會經(jīng)過一段時間待所有準(zhǔn)備就緒后才開始運(yùn)送（約2~3小時）。也因此，在這段期間內(nèi)，要如何確保盒內(nèi)環(huán)境對晶圓不會有所影響，便是研發(fā)晶圓運(yùn)送盒時須考量的關(guān)鍵。

Montray指出，特別是采用先進(jìn)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(yùn)送盒的設(shè)計(jì)重點(diǎn)便在于如何實(shí)現(xiàn)更嚴(yán)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(yùn)送過程中不至于產(chǎn)生損壞。

總而言之，半導(dǎo)體持續(xù)朝向先進(jìn)制程發(fā)展，連帶使得新材料開發(fā)的挑戰(zhàn)逐漸增加，也因此，英特格不斷提升其技術(shù)能力與業(yè)務(wù)版圖，像是在***技術(shù)中心引進(jìn)KLA SP3晶圓檢測系統(tǒng)，讓該公司在***的晶圓檢測能力擴(kuò)展至19納米，得以自行產(chǎn)出晶圓缺陷的數(shù)據(jù)，以引導(dǎo)新產(chǎn)品開發(fā)及改善產(chǎn)品性能。電子特殊氣體成就先進(jìn)半導(dǎo)體制程

半導(dǎo)體制程越來越復(fù)雜，未來的3、5納米已經(jīng)進(jìn)入原子等級的尺度，制程的精細(xì)與復(fù)雜不言而喻，再加上許多新興技術(shù)如3D堆疊、異質(zhì)整合系統(tǒng)級封裝（SiP）等，制程中有更多細(xì)節(jié)必須兼顧，電子特殊氣體（Electronic Special Gases，ESGs）將在半導(dǎo)體制程中協(xié)助平坦化、清潔、間隔不同Layer等，聯(lián)華林德看好***半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展，積極投資研發(fā)與生產(chǎn)活動。

專長電子氣體與化學(xué)品技術(shù)的聯(lián)華林德，在Semicon Taiwan推出SPECTRA EM系列的電子材料，強(qiáng)調(diào)純度、包裝和分析技術(shù)，該公司電子材料副總裁Anshul Sarda（圖6）表示，其ESGs產(chǎn)品包括全氟丙烷（C3F8）、四氟甲烷（CF4）、一氧化碳（CO）、氟氮混合氣體、溴化氫（HBr）、六氯乙矽烷（HCDS）、三氟化氮（NF3）、六氟化硫（SF6）等。

圖6林德集團(tuán)電子材料副總裁Anshul Sarda（左）、林德電子技術(shù)及創(chuàng)新研發(fā)總監(jiān)Carl Jackson（左二）、聯(lián)亞科技總經(jīng)理周祖庵（右二）、林德電子行銷經(jīng)理Francesca Brava（右）。

一般半導(dǎo)體制程包括：沉積、蝕刻（Etch）/清洗（Cleaning）、摻雜（Doping）、光刻（Lithography）等階段都需要使用電子特殊氣體，聯(lián)亞科技總經(jīng)理周祖庵形容，若將半導(dǎo)體制造過程以做菜來形容，特殊氣體扮演的就是調(diào)味料的角色，SPECTRA-N氮?dú)猱a(chǎn)生器為半導(dǎo)體和面板產(chǎn)業(yè)提供彈性、高效能的氮?dú)夤?yīng)；SPECTRA光刻氣體推出可靠、精確的氖氣與鹵素氣體混合物，使得深紫外線（Deep UV，DUV）光刻能夠應(yīng)用于高性能、高效率制造。

聯(lián)華林德近期投入兩種SPECTRA EM新產(chǎn)品的生產(chǎn)，氟氣混合氣體及溴化氫。氟氣是一種高活性氣體，與20%的氮?dú)饣旌虾髸a(chǎn)生可用于安全壓縮、包裝和運(yùn)輸?shù)幕旌蠚怏w，可用于清潔半導(dǎo)體制造設(shè)備。此外，也在中國投資建廠，提供電子級溴化氫（HBr）產(chǎn)品，用于選擇性蝕刻劑的壓縮氣體，將其用于去除一種材料物質(zhì)的同時能保留所需的材料物質(zhì)不受影響，特別會應(yīng)用在3D構(gòu)裝制程中。

另外，芯片制程精細(xì)因此在氣體應(yīng)用時也不容差錯，林德電子技術(shù)及創(chuàng)新研發(fā)總監(jiān)Carl Jackson解釋，電子特殊氣體純度不夠會使電路產(chǎn)生誤差，尤其在先進(jìn)制程，因此該公司也非常重視氣體的純化程度，希望提供半導(dǎo)體廠純度最高的電子特殊氣體。未來，聯(lián)華林德也將持續(xù)投資***，提供品質(zhì)、可靠度、一致性兼具的電子特殊氣體，并加強(qiáng)安全控管，除了訓(xùn)練客戶使用安全性之外，也透過駐廠人員在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化步驟下，直接操作具危險(xiǎn)性的氣體，確保使用的安全性。