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先進製程新考驗 SEMI成立檢計委尋解方

2019-08-05 15:59經濟日報 曹松清

摩爾定律的發展面臨諸多經濟與技術上的瓶頸,使得半導體業者一方面必須在異質封裝領域尋找新的出路,另一方面也必須對製程控制、製程所使用的原物料品質,作更嚴格的把關,方能確保產品的生產良率。這些趨勢都將使檢測與計量技術,在半導體製造業中,扮演比過去更加重要的角色。

有鑑於此,工研院量測中心與SEMI國際半導體產業協會邀集台積電、液化空氣集團(Air Liquide)、台灣應材 (Applied Materials)、友達光電、康鈦(Camtek)、致茂電子、美商英特格(Entegris)、均豪、漢民、大銀微系統、兆晟奈米、德律科技、日商德山(Tokuyama)、欣興電子等企業及國家實驗研究院等學研單位,共同成立「檢測與計量委員會」,要為半導體製造未來可能遭遇的挑戰尋求解答。

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隨著先進製程的線寬越來越細,任何原物料的瑕疵,例如晶圓不平整、晶圓上細微到肉眼看不見的裂痕,乃至製程所使用的化學品中包含的雜質,都會大大影響晶片生產的良率。為避免上述因素成為半導體製造良率的隱形殺手,不管是原物料供應商或晶圓廠,在原料出廠或收貨進倉時,都必須導入更嚴格的檢測跟品管機制。

而晶圓廠在進行晶片製程時,安插的製程控制節點數量也比以往更多,以期能在製程瑕疵、缺陷出現後,盡早鎖定這些不良品並予以剔除,而不是讓這些有嚴重問題的晶圓跟正常晶圓混在一起,走完整個製程,白白浪費寶貴的時間跟材料。

要做到這點,光學檢測、電子束檢測與種種化學物質檢測、計量技術是關鍵。因此,檢測/計量這門專業,對未來半導體產業的發展,將扮演比現在更為重要的角色。全球半導體檢測設備市場預計於2024年成長至5.3億美元市值。另一方面,檢測/計量技術其實也是半導體智慧製造的基石,沒有檢測/計量設備所收集到的資料,後續的良率分析、晶片失效分析(FA)、根因分析(RCA)將無從進行,更別談導入人工智慧(AI)、機器學習(ML)。

而在封裝測試端,隨著異質整合趨勢的興起,檢測跟計量技術的重要性,也正在快速提升。由於異質整合使用了線路密度直逼半導體水準的RDL層,使得RDL層的缺陷檢測也必須使用類似半導體前段製程用的光學檢測設備。

此外,異質整合在單一封裝體中整合了諸多晶片元件,使得封裝內部的結構複雜度暴增,如果只做傳統電性測試,在這類晶片模組故障時,很可能會找不到故障原因,讓封測業者(OSAT)難以對症下藥,有效提高良率。X光、超音波與紅外線掃瞄等可以讓封裝業者一窺封裝內部情況,又不會對封裝體造成破壞的檢測技術,將隨著異質整合的興起,在研發跟量產端都獲得更多應用機會,也為相關設備業者創造龐大商機。

SEMI檢測與計量委員會將以打造全球性合作平台為宗旨,期望藉由定期的會議與活動,強化產業趨勢及關鍵技術的意見交流與媒合,優化檢測程序標準,同時也培育更多檢測領域人才。即將於9月18-20日於台北南港展覽館登場的「SEMICON Taiwan(國際半導體展)」期間所規劃的「半導體先進檢測與計量國際論壇」,將綜觀半導體檢測市場機會,聚焦材料檢測、先進封裝3D檢測等主題,帶你前瞻半導體檢測技術的突破與發展。

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