Brewer Science：扛著摩爾定律前進(jìn)的材料供應(yīng)商

“半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，離不開歷史上幾個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。1947年貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了晶體管，大約十年后，集成電路的發(fā)明讓產(chǎn)業(yè)進(jìn)入下一個(gè)時(shí)代，并出現(xiàn)了諸如收音機(jī)、電話等應(yīng)用，人們生活開始改觀。喬布斯也掀起了PC發(fā)展熱潮，但隨著計(jì)算機(jī)尺寸的縮小，能耗的減小，從機(jī)械角度來看，這尺寸和能耗的發(fā)展趨勢(shì)似乎遇到了瓶頸。于是，我們開始用化學(xué)、材料的角度分析，光刻技術(shù)就出現(xiàn)了。當(dāng)光刻走到1微米，光刻機(jī)也遇到了瓶頸。那么，Brewer Science的登場恰到好處。”

這段話出自Brewer Science策略關(guān)系總監(jiān)Doyle Edwards，在半導(dǎo)體發(fā)展歷史中，我們看到了屬于Brewer Science的濃墨一筆：“上個(gè)世紀(jì)80年代初Brewer Science發(fā)明了Anti-Reflective Coatings（防反射涂層，簡稱“ARC®”）材料，革新了光刻工藝，一直致力于通過技術(shù)創(chuàng)新不斷推動(dòng)摩爾定律向前發(fā)展。”

Brewer Science策略關(guān)系總監(jiān)Doyle Edwards

此后，Brewer Science的產(chǎn)品組合不斷擴(kuò)大，目前囊括了可實(shí)現(xiàn)先進(jìn)光刻、薄晶圓處理、3D 集成、化學(xué)和機(jī)械器件保護(hù)的產(chǎn)品以及基于納米技術(shù)的產(chǎn)品，其主營業(yè)務(wù)主要覆蓋高級(jí)光刻、晶圓級(jí)封裝與打印電子類新興市場三大塊。作為一家半導(dǎo)體廠商，Brewer Science觸及各行各業(yè)，3D產(chǎn)品、汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)、AI等等。

正如Doyle Edwards介紹那樣，Brewer Science作為材料供應(yīng)商，會(huì)從材料設(shè)計(jì)角度，根據(jù)不同時(shí)段不同市場的需求進(jìn)行預(yù)測(cè)，并作出相關(guān)布局。從時(shí)間軸來看，Brewer Science一直不斷為業(yè)界提供工藝解決方案，化學(xué)解鍵合、熱滑動(dòng)解鍵合、機(jī)械解鍵合、激光解鍵合等?！拔磥鞡rewer Science繼續(xù)會(huì)不斷提供適應(yīng)工藝需求的材料。”

據(jù)Brewer Science晶圓級(jí)封裝材料事業(yè)部商務(wù)發(fā)展副總監(jiān)Dongshun Bai介紹，在晶圓級(jí)封裝領(lǐng)域，Brewer Science提供三種材料: 臨時(shí)鍵合/解鍵合材料、重分布層增層材料（redistribution layer build-up materials）、晶圓級(jí)蝕刻保護(hù)和平坦化材料（etch protection & planarization material）。

為什么需要臨時(shí)鍵合/解鍵合呢？一般晶圓厚度大約為700微米，當(dāng)被打薄到100微米左右便失去了自我支撐的能力，并且易碎。所以就得引進(jìn)臨時(shí)鍵合/解鍵合材料，除了提供機(jī)械支撐和正面保護(hù)的作用外，還可以協(xié)助完成下游工藝步驟。在封裝技術(shù)快速發(fā)展的當(dāng)下，對(duì)晶圓打薄的要求會(huì)越來越高，甚至?xí)虮〉綆孜⒚祝袌鲆苍诓粩嘧非蟾『统叽绺?。臨時(shí)鍵合/解鍵合已經(jīng)得到大力發(fā)展并廣泛運(yùn)用到了晶圓級(jí)封裝（WLP）領(lǐng)域，比如PoP層疊封裝、扇出型（Fan-out）封裝、硅通孔（TSV）技術(shù)下的2.5D/3D封裝。

此外，Dongshun Bai依次介紹了化學(xué)、熱滑動(dòng)、機(jī)械、激光解鍵合的概念。幾種解鍵合的策略如同其命名一般，各有各的適用范圍和優(yōu)勢(shì)。

化學(xué)解鍵合——適合小規(guī)模試產(chǎn)，化學(xué)試劑通過載片上的小孔將材料溶解，便可解開。適合科研機(jī)構(gòu)。

熱滑動(dòng)解鍵合——當(dāng)溫度達(dá)到一個(gè)閾值（150℃甚至200℃），所用的鍵合材料便會(huì)流動(dòng)，隨后便可進(jìn)行滑動(dòng)解鍵合。其中的解開速度與材料厚度、性能都有關(guān)系。從材料商的角度來看，更注重安全快速的解鍵合材料。

機(jī)械解鍵合——不需要加熱，在室溫情況下就能發(fā)生，目前Brewer Science已經(jīng)能做到20片Wafer/h。

激光解鍵合——速度更快，目前能做到50片wafer/h，該方法也不會(huì)產(chǎn)生更多余熱，在業(yè)內(nèi)此方法越來越流行，不過如何能在低能量的情況下，能夠在無殘留或盡可能較少殘留的情況下進(jìn)行解鍵，就必須要對(duì)材料和激光有非常好的了解。

目前來看，超薄晶圓級(jí)封裝對(duì)于材料的需求包括可耐溫達(dá)350℃以上、卓越的黏著力、兼容晶圓與面板制程、滿足打薄厚度可小于50微米、耐化學(xué)性、出色的總厚度變化(TTV)、兼容于后段制程（Downstream Process）、高產(chǎn)率易于加工，以及低成本。

這些需求對(duì)材料商而言也帶來了新挑戰(zhàn)，如臨時(shí)接合材料需耐高溫、容易分離不殘留、更廣泛的熱循環(huán)等，因此專注于協(xié)助客戶進(jìn)入更新制程與封裝技術(shù)的Brewer Science，推出Dual-Layer一代的BrewerBOND® T1100/C1300系列材料，作為因應(yīng)。

關(guān)于Dual-Layer，Dongshun Bai表示，改變了臨時(shí)鍵合/解鍵合的路線，以前都使用熱塑性材料，需要較高溫度進(jìn)行鍵合。而Dual-Layer一代在借助UV光照的條件下，室溫就能進(jìn)行鍵合和固化，非常適合于熱敏感和高應(yīng)力器件。  該系統(tǒng)并能實(shí)現(xiàn)高于300℃甚至400℃的熱穩(wěn)定性。這種材料也表明臨時(shí)鍵合/解鍵合材料達(dá)到了一個(gè)新的高度。從下表中的一個(gè)例子也可以看出，在高溫處理后并不會(huì)產(chǎn)生很多翹曲（只有28.4微米）。

在應(yīng)用領(lǐng)域方面，Dongshun Bai表示，不管在MEMS、CIS、存儲(chǔ)器、傳感器還是RF，我們都看到了客戶的需求。如下圖所示，服務(wù)于不同產(chǎn)品領(lǐng)域，Brewer Science提供了不同的技術(shù)與產(chǎn)品組合。

雖然Brewer Science總部在美國，但其在亞洲的布局也非常的早，2004年就在上海設(shè)立了技術(shù)與服務(wù)中心，而且從各地區(qū)的晶圓產(chǎn)能來看（如下圖）。不管是晶圓領(lǐng)域還是封裝產(chǎn)業(yè)，全球最大的亮點(diǎn)在亞洲，而亞洲的重點(diǎn)在中國。