SEMICON台湾技术论坛报告总结：AI时代半导体材料创新（三）EUV光刻胶、先进封装与方形硅晶圆突破

湾芯展期间的技术论坛涉及晶圆制造工艺、设备与材料、先进封装、化合物半导体，以及AI芯片和IC设计等技术热点和产业趋势，很多在SEMICON台湾论坛上演讲的厂商和嘉宾也会来湾芯展论坛做主题演讲分享。

前端材料开发

演讲强调了对先进逻辑器件而言，极紫外（EUV）光刻技术的要求正日益提高。核心挑战仍在于感光度与分辨率之间的权衡，同时还需兼顾更好的抗蚀刻性和缺陷控制能力。TOK在化学品供应领域的悠久历史为其在质量控制和杂质管理方面提供了优势，这对于减少缺陷至关重要。报告概述了两大发展路径：

·含金属光刻胶：具备高EUV吸收率、优异稳定性，并兼容现有旋涂工艺；

·分子光刻胶：提供强吸收特性、更低的线边缘粗糙度，以及在更小制程节点上更高的分辨率。

实际演示包括采用约70纳米薄膜实现12纳米以下图案化，表明其已具备应用于下一代光刻节点的成熟度。

先进封装材料

关注点亦转向封装领域，该领域对材料的要求与前段制程截然不同。先进的2.5D/3D封装需要厚膜光刻胶（10–100 μm）、稳定的电镀性能，以及在常规与低温条件下均具备优异的抗蚀刻性。关键进展包括：

·可实现7微米薄膜中2微米线宽/间距的细间距光刻胶性能；

·厚度稳定为22微米、显影轮廓清晰的微孔光刻胶；

·可耐受-40°C至+100°C环境的蚀刻材料；

·厚度高达390微米的厚膜解决方案，能保持垂直轮廓并抑制开裂问题。

这些创新支撑了行业向异质集成与面板级封装发展的趋势，使封装材料在精度和可靠性方面与前段光刻技术对齐。

可持续发展作为研发推动力

可持续发展被确定为TOK材料研发的关键支柱。公司正推动无PFAS（全氟烷基物质）光刻胶的开发，其性能可媲美传统化学放大系统，并已开发出无需顶部涂层的浸没式光刻胶，以消除氟添加剂同时保持光刻性能。这些举措反映了法规和客户对环保解决方案日益增长的需求。

演讲将TOK定位为技术领导者和生态系统合作者。公司强调与TEL、Lam Research、应用材料等设备及材料供应商的合作，指出跨行业协作对克服微缩瓶颈的重要性。

EUV光刻胶开发是下一代半导体微缩的核心。尽管极紫外光刻（EUVL）可实现5纳米、3纳米及未来2纳米节点的关键尺寸，光刻胶材料却需满足多项常相互矛盾的要求。著名的RLS权衡（分辨率-线边缘粗糙度-感光度）表明其难度：提升某一参数往往导致其他参数恶化。此外，抗蚀刻性、缺陷率、图案塌陷及环境兼容性等次要因素进一步增加了材料设计的复杂性。

这些同步挑战需材料供应商与半导体制造商共同应对。EUV光刻胶的成功开发不仅需平衡RLS三角，还需兼顾生产一致性、可持续性与可制造性。

更广泛的启示十分明确：化学仍是半导体进步的关键杠杆。无论是在EUV光刻胶性能、3D集成封装材料，还是传统化学材料的可持续替代方案上，材料创新正成为推动下一代节点与系统架构的决定性因素。

环球晶圆：方形硅晶圆与碳化硅中介层——新一代基板的战略推进

在近期行业会议上，环球晶圆（GlobalWafers）提出了通过方形硅晶圆与碳化硅（SiC）中介层技术重塑半导体封装基板的宏伟愿景。公司明确表示：随着行业日益深入异质集成、小芯片架构及高功率应用领域，新型基板材料与形态将成为关键推动力。

重新思考基板：从圆形到方形

传统上，半导体晶圆为圆形——这是晶体生长和晶圆切割方式的历史遗留结果。然而，这种圆形几何形态在进入先进封装领域时会导致效率低下，尤其在需要面板形态的基板时。GWC提出方形硅晶圆（310×310 mm与510×515 mm）的概念以解决这些效率问题。

与备受面板级封装关注的玻璃相比，硅具有明显优势：

·平坦度：硅与玻璃均可实现＜10 µm的平整度，适用于细间距互连；

·弹性模量：硅的165 GPa远高于玻璃（50–90 GPa），确保更强机械稳定性；

·导热率：硅约为148 W/m·K，而玻璃仅约1 W/m·K，可解决高功率AI与HPC器件中最紧迫的散热瓶颈。

换言之，尽管玻璃在某些成本敏感或射频应用中仍具吸引力，方形硅基板却能在可制造性、热性能与扩展性之间取得平衡，为下一代中介层提供直接替代方案。

·玻璃适用于射频/光学应用，但散热能力不足；

·硅仍是平衡的“主力材料”，尤其凭借方形晶圆创新；

·碳化硅尽管成本较高，但对热管理和高功率的AI与电动汽车应用具有重要战略意义。

晶体生长路径：扩大生产规模

环球晶圆强调，方形晶圆不仅是几何形态的变革，更需重新思考晶体生长方式。对于310×310 mm规格，单晶与多晶方法均可行，而更大的510×515 mm规格可能依赖多晶或“类单晶”生长技术。

公司重点介绍了单晶硅生长中的工艺创新——从晶种形成、缩颈到整体成型——以及多晶硅与块体制备的适应性改进。这些方法旨在最小化硅料损耗，同时实现针对方形切割定制的新铸锭几何形态。

关键结论是：大尺寸基板的生产技术正日趋成熟，一旦生态系统协同到位，方形晶圆有望真正进入大规模制造。

碳化硅中介层技术：助力功率与热管理

GWC对碳化硅（SiC）中介层技术的推进同样具有重要意义。随着AI加速器与功率器件迈向千瓦级功耗，导热性能变得至关重要。碳化硅凭借其卓越的耐热性和机械稳定性，正逐渐成为传统硅或有机中介器的有潜力替代品。

GWC展示了用于分布式功率器件的嵌入式热管碳化硅中介层。该设计在碳化硅基体中集成气泡结构，显著提升导热率并实现高效热扩散。截面显微图像显示其具有40–100微米的细间距通孔，经铜金属化处理，可兼容倒装芯片组装。

公司提到与弗劳恩霍夫IZM等研究机构的合作，强调碳化硅中介层正从实验室走向实际应用，为高功耗AI加速器和汽车应用提供实用封装解决方案。

原文媒体：Semi Vision

原文链接：tspasemiconductor.substack.com

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