獨家清洗技術提升先進製程良率 盛美上海用創新讓價值最大化

盛美半導體設備(上海)亞太製造中心。盛美上海

智慧化浪潮席捲全球，高速運算成為各類設備、系統的設計重點。為滿足市場需求，在設備算力中扮演關鍵角色的半導體產業持續精進技術，透過微縮製程與3D架構等作法讓摩爾定律持續生效，這兩種做法雖可強化IC效能，但將製程帶來重大挑戰，尤其是IC清洗環節的問題更為艱鉅，對此盛美上海推出一系列獨家解決方案，可協助半導體業者化解新製程困境，順利提升產能與良率。

盛美美國1998年成立於美國矽谷，其子公司盛美上海於2005年成立於上海，是少數握有半導體清洗、電鍍、立式爐管和先進封裝濕製程等技術的中國製程設備廠商。盛美上海從成立開始就積極投入研發，至今已掌握多項新世代半導體清洗技術專利。

在此同時，近年來中國政府持續強化半導體設備的自製能力，中國當地大型晶圓廠積極採用中國供應商產品，此舉讓中國國產半導體設備業者有機會切入市場，透過優異的產品與服務提升產品能見度，觀察目前市場狀況，清洗設備在中國國產半導體設備所佔的比例最高，而無論品牌知名度或企業規模，盛美上海都是此領域最具指標性的廠商之一。

創新清洗技術克服先進製程挑戰

盛美上海指出，清洗設備對半導體產線的產能與良率影響至深，尤其是進入20奈米後，超過1/3的製程環節需要清洗。近年來半導體微縮技術不斷突破，三星與台積電的3奈米製程已陸續進入量產，2奈米製程也緊隨其後。

這類極為精細晶片的電晶體顆粒更小，其結構更容易因清洗結構受損，在此狀況下如果仍使用既有的清洗技術與設備，產線良率將逐漸下降，因此必須使用新世代清洗設備，尤其是進入2奈米製程後，傳統式清洗設備的技術已遇到瓶頸，尤其是3D結構內的顆粒清洗可能需要新的清洗方法及乾燥方案。

除了2奈米與3奈米等微縮製程外，3D結構也是半導體製程清洗的難題。3D IC是將多顆晶片以垂直結構整合，3D結構雖可解決半導體製造時的電子、材料等物理極限問題，但結構形成的複雜孔洞隨即為製程帶來兩大棘手問題，首先是為去除晶片孔洞內的光阻劑，業者往往要使用大量硫酸，而且清除效果有限。其次是清洗完成後不易完全乾燥，仍有殘留液體在內的孔洞表面容易沾黏雜質，導致產品良率不佳。

為解決上述問題，盛美上海投入大量資源研發出獨家技術。針對2奈米、3奈米等微縮製程與3D IC，盛美上海推出了獨創的SAPS兆聲波與TEBO兆聲波兩種清洗技術，利用MHz等級頻率的SAPS兆聲波，是利用高頻震盪晶圓的積體線路與結構，無論是平坦晶圓表面或深孔內的細小顆粒都可去除，做到無損傷清洗。

TEBO兆聲波技術則可以實現結構無損傷清洗，是目前唯一清洗3D IC內部結構線路的兆聲波清洗技術。

此技術若與盛美的先進熱IPA乾燥以及超臨界二氧化碳乾燥技術配合，有望解決2奈米製程中的結構內顆粒清洗問題，由於不同半導體製程所需的乾燥溫度不同，盛美上海對此已備妥多種業界所需的溫度乾燥設備，滿足市場需求，TEBO兆聲波設備現已被客戶應用於28奈米製程產線，接下來將與超臨界二氧化碳乾燥技術組合聚焦於先進製程的邏輯與儲存元件生產。

除了先進製程外，盛美上海也為進入量產的產線設計出Tahoe單片槽式組合清洗設備，此設備可用於光阻劑去除與蝕刻、離子注入、化學機械平坦化(CMP)等製程後的清洗，業者可藉此設備降低50~80%以上的硫酸使用與排放量，並按產線需求選擇槽式或單片清洗，同時該設備基礎上開發的新型單片SPM(硫酸和過氧化氫混合酸)設備也已在客戶端進行開發與驗證。

另外在半導體電鍍與爐管設備，盛美上海也推出多款先進解決方案。電鍍方面，盛美上海的產品分為前道銅互連電鍍與後道先進封裝電鍍設備兩類，可提供半導體業者不同製程節點與材料的電鍍需求，2022年上半年已獲得20餘台批量採購訂單。爐管設備方面，繼2020年推出立式爐管系列設備後，2021年又在此平台上開發出應用於非摻雜的多晶矽沉積、摻雜的多晶矽沉積、柵極氧化物沉積、高溫氧化和高溫退火製程的新應用，2022年還將有全新的爐管ALD設備問世。

上半年盛美上海還推出了多款新產品，如支援化合物半導體製造的綜合系列設備、應用於矽片及碳化矽襯底製造的預清洗設備等，豐富了公司產品線，更好得服務了客戶。

創新DNA打造差異化技術及服務

盛美上海表示，創新向來是該公司營運的核心精神，自2005年成立後就堅持不做Me too產品，投入研發的技術均以客戶需求為導向。在此思維下，盛美上海制定出與市場不同的研發策略，首先是強調產品的領先性與創新價值，由於半導體技術演進快速，因此設備業者必須精準洞察產業脈動，事先投入新技術研發，讓產品推出時能同步滿足客戶當下需求。透過技術演進的掌握，盛美上海也能創造出獨特技術，目前該公司多項先進清洗技術均有全球專利保護，可在新半導體製程建構起獨家優勢。

另一策略是在地化布局。盛美上海指出，半導體製造對先進技術與產能利用率的要求極高，為了提供半導體客戶更即時完整的研發服務，盛美將研發團隊設置於客戶週邊，目前南韓已有研發中心，也建立了生產基地，台灣是此一產業的全球重鎮，因此盛美已將台灣作為重點市場，隨著市場開拓的進展，今後將在台灣設立研發及生產中心。

在高度掌握創新技術與完整研發服務兩大優勢下，盛美上海在半導體設備的成績越來越亮眼，隨著新式機台的陸續出貨，該公司2023年的爐管、電鍍封裝、清洗三大領域的設備營收將上看80億美元的可服務市場規模。至於未來規劃，盛美上海則將秉持創新精神，將旗下產品做大做強，全面提升自身價值，成為全球半導體客戶最堅實的後盾。

盛美上海2022年也攜最新技術及解決方案亮相SEMICON TAIWAN盛會，期望跟各業者分享創新技術、交流行業經驗、探討產業發展。