来源：芯谋研究
9月21日，由张江高科、芯谋研究联合主办的张江高科·芯谋研究（第十届）集成电路产业领袖峰会在上海浦东圆满举行。本届峰会为近年来行业里规格最高的国际半导体产业峰会，来自ST、AMD、华为、中芯国际、华虹、华润微、长存、蔚来等知名国际国内企业的300多位产业领袖出席峰会，以“破局芯时代”为主题，共同探讨中国半导体产业发展的热点问题。
21日上午，峰会同期举办了两场分论坛，“供应链论坛”与“先进封装和IP论坛”。来自半导体产业各个环节的企业领袖分享了最新的产业思想、前沿技术与市场走势。在“供应链论坛”中，盛美半导体工艺副总裁贾照伟以《先进封装电镀及湿法装备的挑战和机遇》为题进行了精彩的分享。
盛美半导体工艺副总裁贾照伟
贾照伟从三个方面进行分享：三维芯片封装集成技术发展趋势；先进封装电镀和湿法设备所面临的挑战；盛美相关电镀和湿法设备的核心专利。
三维芯片封装集成技术发展趋势
晶圆级先进封装最常见的包含四个要素：Fine pitch RDL（超细重布线层）、TSV（硅通孔）、Bump（金属凸点）、Wafer direct bonding（晶圆级直接键合）。
受AI应用场景驱动，三维芯片封装集成技术正迅速发展。2.5D、3D、HBM技术以及Chiplet等等，都需要把不同功能的芯片整合到一起，实现更强大的功能。这就对互联技术提出了更高要求。
目前先进封装在连接形式上有几种方案：2.5D interposer/TSV，Micro bump/pad，Mega Pillar；常规C4 bump，fine pitch RDL，Cu Pillar；HBM内部互联：3D TSV，Cu-Ni-Au upad and Hybrid bonding（混合键合技术）。互联形式多种多样，一直在发展，要求也越来越高。互联尺寸跨度从几百微米，到几百纳米，已经到了亚微米的互联阶段。在存储领域，目前常规内存需求稍显萎靡，但HBM需求强劲，国际内存厂营收HBM占比也在加强。在HBM技术演进上，主要是三星、海力士、美光三大家领先推进，国内两家也在布局这一领域。在HBM4之前还在使用传统互联技术，到了HBM4传统方式已无法满足要求，需要直接互联。这就要求设备要从传统的凸块、RDL的电镀设备过渡到前道大马士革电镀设备。
先进封装电镀和湿法设备所面临的挑战
先进封装技术的创新对相关设备也提出了新的要求。
硬件方面，因先进封装需要将不同的芯片进行三维系统整合。前几年Fan-in和Fan-out概念比较火。Fan-out指的是把不同的晶圆切成小的Die，再用其他方式
封装起来或者模塑起来。在扇出封装工艺中出现玻璃或者环氧塑封树脂（EMC）的方案。这导致翘曲变化很大，与硅基完全不同。
针对大翘曲的晶圆生产，电镀设备必须要过wafer handling这一关。除此之外，凸点产品的深宽比越来越高，RDL越来越细，预湿的要求也是不一样的。如果深宽比很高，要求的预湿条件，真空特别低，水压要高。而超细RDL也用这个条件，光刻胶可能就打坏了。所以在同一个设备里面兼容不同的产品也是很大的挑战。
还有电镀腔室（Chamber）和卡盘（Chuck），不同电路产品的深宽比、开口面积不同，去边大小不一样，基底材质多样，铜的层数也很多，腔体、夹具也存在很大挑战。
芯片三维封装领域的工艺方面的难题和挑战也是不言而喻的。在此列举电镀和清洗方面的相关挑战略作展开，比如高深宽比TSV 孔内的清洗、背面露头工艺后清洗，高深宽比TSV 电镀，Chip-let flux clean 填料之前的助焊剂清洗等。Chip-let flux cleaning是在客户遇到难题，盛美用差异化技术创造性地解决问题的成功案例之一。最初盛美也没有这个设备，针对国内先进客户的难题创造性地开发了负压清洗设备，解决了复杂芯片的助焊剂清洗的难题。
TSV或者高深宽比的结构需要很强的预湿条件以便达到充分浸润。但是针对很小线宽的RDL线，光刻胶等做预湿的时候，压力太强，容易把光刻胶打坏引起芯片短路。盛美的真空预湿技术可以针对真空压力和水压分别进行调节，解决了不同产品的兼容性问题。也是根据客户线上反馈的问题而逐步完善的功能，及时聆听客户反馈的问题并加以研究快速解决问题这也是盛美的优势之一。
封装上用了四大最常用的金属:Cu、Ni、SnAg、Au，先进封装制程最初是铜RDL，还有Cu pillar（铜-镍-锡银或者镍-锡银），现在有的产品是铜-镍-铜-锡银，需要在不同电镀槽之间来回电镀。如果采用垂直电镀设备，晶圆要不停倒，不同槽体之间的交叉污染也是很难控制的。盛美采用的是水平电镀方式具有在线冲洗功能，交叉污染控制的比较好。因为交叉污染少，盛美设备的电镀液寿命就可以适当地延长，在成本上也更具有优势。
清洗方面，TSV的深孔清洗很有挑战。我们做了一个关于清洗药液浓度的模拟计算，从TSV开口处到孔底，随着清洗工艺的进行清洗药液的浓度分布曲线是越来越低的，底部得不到及时补充。这种底部清洗是很困难的。盛美的清洗设备增加了自主研发的兆声波清洗功能，因为兆声波能加强微观对流，这样药液浓度从上面到底部只有很微小的一个衰减，清洗效果会比较强，针对深孔效果改善很明显。
盛美相关电镀和湿法设备的核心专利
盛美立足于国内，也瞄准国际市场。突破国际市场首要问题是知识产权IP问题。盛美一直贯彻的理念是，一定要做差异化技术，并且瞄准全球市场。
在电镀方面，盛美早期就有多阳极专利。其原理简单讲就是将晶圆分成不同的区域，分成多个阳极，进行单独控制。在水平电镀领域，盛美是全球三家大规模量产电镀设备的厂家之一，其余两家都来自美国。
针对先进封装，盛美也做了差异化专利布局，开发了密封胶条夹盘（Rubber Seal Chuck）的专利，对Chuck做了外包裹式的密封设计，这也是差异化路线的一个具体体现。在行业难题解决方面盛美坚持使用自己的方案，形成自己的知识产权和know-how。
盛美的电镀技术包括前道双大马士革电镀Ultra ECP map、TSV 深孔电镀 Ultra ECP 3d、先进封装电镀 Ultra ECP ap和第三代半导体电镀设备 Ultra ECP GIII，其中TSV深孔电镀和前端大马士革电镀技术均采用多阳极技术。在封装领域，盛美采用第二阳极技术，通过第二阳极的开关控制实现notch 开口区域电镀高度的精确电镀，解决了行业难题提高了均匀性。电镀设备在三维封装领域尤为重要，因为它们是实现互联信号的关键设备。随着封装技术要求的提高，盛美的前道电镀设备Ultra ECP map已从28纳米节点拓展到亚微米电镀。针对先进封装领域，电镀设备型号对应 Ultra ECP ap，而Ultra ECP map原本是28纳米节点以上的大马士革电镀铜设备，由于现在封装要求越来越高，逐渐用在亚微米电镀互联。盛美的Ultra ECP map设备不仅满足前道逻辑芯片内的纯大马士革电镀要求，也可以实现亚微米互联线的电镀，甚至在下一代HBM的Cu-Cu键合互联结构中也适用。
除了上述几种电镀设备，盛美还提供针对三维先进封装的一系列清洗解决方案,比如Post CMP Clean和TSV深孔清洗以及TSV背面减薄刻蚀/清洗等。盛美的背面刻蚀/清洗工艺，采用伯努利原理进行硅刻蚀，通过两路氮气实现晶圆的固定和传输，这一技术与竞争对手有所不同，这是盛美自主开发的差异化技术。通过这些专利和技术，盛美在电镀和清洗领域为客户提供了高效、创新的解决方案。
