據研調機構Yole Intelligence 2023年發布的先進封裝產業報告,受到AI晶片、HBM與Chiplet異質整合需求帶動,晶片間微凸塊(Micro-bump)與混合鍵合(Hybrid Bonding)間距,正由40至80微米朝10微米以下、甚至次微米級推進。
然而,互連間距愈小,不僅清洗液更難滲入微細結構,蝕刻反應能否精準移除目標金屬,又不傷及周邊材料,也將影響接合品質、可靠度與產品良率。這也意味,先進封裝競爭已不只取決於設備精度,化學配方與材料界面控制的重要性也同步提高。
單劑蝕刻銅與錫銀合金,降低藥液切換需求
李長榮先進材料此次發表的多功能型蝕刻液,採用一劑型配方,可使用同一藥液完成銅與錫銀合金蝕刻,並透過配方控制提高蝕刻選擇性,在移除指定金屬的同時,降低鈦層及下方金屬墊受損的風險。
相較於須依金屬材料切換藥液的製程,新配方不需混合A、B劑、進行線上加料或配置第二座藥液槽,可減少設備切換、人員監控及藥液管理需求。配方也未使用容易隨時間降解的雙氧水,藉此降低成分失效導致整槽藥液報廢的風險,延長保存及使用穩定性。
公司指出,穩定的配方設計也可支援藥液重複使用,降低更換頻率、藥液消耗及廢液產生。依現有技術文件,在特定客戶、材料與製程測試條件下,導入多功能型蝕刻液後,產品測試良率達99%;不過,實際表現仍會因產品結構、材料組合及客戶製程而有所不同。
結合數據建模,加快客製化配方篩選
面對異質整合涉及的多種金屬、基材與封裝結構,李長榮先進材料也將人工智慧文獻搜尋、熱力學分析及實驗設計法(Design of Experiments,DOE)導入研發流程,用以篩選配方組成、優化使用比例,縮短傳統反覆試驗所需時間。
除可處理多種金屬的蝕刻液外,公司也針對單一金屬開發高選擇性蝕刻配方,依照不同產品結構及製程條件調整。此一研發模式反映先進封裝材料的另一項特性:隨著材料組合與結構日益複雜,化學品供應商不僅要提供標準產品,也須具備配合客戶製程進行客製化的能力。
李長榮先進材料董事長趙繁明表示:「當更多元件與功能必須在更小空間內完成整合,材料創新不能只著眼於單一性能,而須同步回應製程效率、材料相容性與整合彈性的需求。」
他指出,李長榮先進材料從客戶實際製程條件出發,分別從簡化金屬蝕刻流程及提高清洗潔淨度切入,再依材料組合、封裝結構及製程條件開發相應方案。
一道藥液去除兩層膠,簡化解鍵合清洗
除了金屬蝕刻,晶圓暫時鍵合及解鍵合後的殘膠,也是先進封裝製程的另一項清洗難題。李長榮先進材料推出的DB Remover,可使用一道清洗液,同時去除離型層(Release Layer)與黏著層(Adhesive Layer),取代分別使用兩道藥液的傳統流程。 (相關報導: SEMICON Taiwan 2026直擊》High NA EUV迎量產元年!ASML:全球曝光逾135萬片、英特爾18A領頭投產 | 更多文章 )
此一設計可減少藥液切換、額外設備及人力需求,並降低雷射解離後碳焦重新附著於晶圓表面,以及膠材殘留於膠帶的風險。配方也加入金屬腐蝕抑制設計,在提高去膠能力的同時,降低對周邊金屬結構的影響。
在材料安全方面,DB Remover朝低金屬含量、綠色溶劑及不使用四甲基氫氧化銨(TMAH)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)的方向開發,並將歐盟化學品管理規範納入配方設計。
清洗液深入百微米以下結構,兼顧金屬相容性
針對微凸塊與大型中介層中的助焊劑殘留,李長榮先進材料開發的Flux Cleaner,則透過潤濕性與毛細滲透能力,讓清洗液進入間距小於100微米的微凸塊結構,以及較難觸及的大型中介層中心區域。
由於不同助焊劑、封裝間距及金屬材料需要的清洗條件各異,該產品可依客戶製程調整溶劑比例,並利用金屬腐蝕抑制設計,在提高助焊劑移除效率的同時,降低對錫銀合金及銅柱(Cu Pillar)的影響。
公司也透過影像辨識平台,將清洗前後的殘留位置及改善幅度轉化為量化結果,作為配方比較與後續調整依據。相關方案可應用於面板級封裝(FOPLP)、系統級封裝(SiP)、異質整合、Micro LED及玻璃載板清洗回收等領域。
低溫PI固化降至200°C以下,中科產能2027年擴至6萬噸
李長榮先進材料也同步布局低溫固化功能型聚醯亞胺(Polyimide,PI),材料可直接以PI型態供應,客戶去除溶劑後即可完成製程,不需再將聚醯胺酸(Polyamic Acid,PAA)前驅物進行高溫環化反應。
相較傳統PI約250至300°C的固化溫度,新材料可將溫度降至200°C以下,減輕設備耐溫限制及製程熱負擔,並擴大PI與玻璃、金屬等異質材料共同加工的空間。在特定內部測試條件下,其熱膨脹係數(CTE)低於10 ppm/°C,有助於控制不同材料共同加工時的尺寸變化。
李長榮先進材料於2026年自李長榮化學工業分割成立,目前正將產品布局從前段製程使用的高純度電子級化學品,延伸至後段製程及先進封裝客製化配方。 (相關報導: SEMICON Taiwan 2026直擊》High NA EUV迎量產元年!ASML:全球曝光逾135萬片、英特爾18A領頭投產 | 更多文章 )
公司今年已在中部科學園區虎尾園區啟動擴線工程,電子級異丙醇新產能預計2027年第三季開始供貨,屆時中科廠電子級異丙醇產能將提高至6萬噸;此外,也已啟動美國製造布局,並與日本半導體材料業者JSR在台灣展開合資合作,擴大從成熟製程、先進節點至次世代封裝的材料版圖。