先進封裝的特用化學大搜尋

文．洪寶山

在 HBM 的 3D 堆疊競賽中，晶片間的填縫材料與接合工藝正是決定良率、散熱與最終產能的生死線。目前市場上明確分為兩大技術陣營：MR-MUF(批量回流模塑底部填充) 與 TC-NCF(熱壓非導電薄膜)。

台積電推動特用化學本地化

這兩大技術路線背後，高度依賴日本的特用化學與材料大廠 Namics、Resonac、Dexerials、Toray，但在台積電推動特用化學本地化的背景下，化學材料廠商的前景可期。

目前 HBM3E(甚至初期的 HBM4)停留在 12 層到 16 層堆疊，MUF 與 NCF 將繼續纏鬥。但當未來堆疊層數逼近 16 層的極限或邁向 20 層以上時，現有的微凸塊 (Micro Bump) 加上填縫材料的厚度將無法塞入 JEDEC 規定的 HBM 標準封裝高度內。

屆時，產業將被迫轉向混合銅接合技術，直接讓銅與銅對接，完全消滅晶片間的縫隙，也就不再需要 MUF 或 NCF 這些填縫材料。

這也意味著，未來的材料戰場，將從填縫膠轉移到晶圓表面的化學機械平坦化 (CMP) 研磨液與電鍍銅添加劑上。

未來的材料戰場 轉移到晶圓表面化學機械平坦化

這項技術的核心是讓兩片晶片表面的銅接點直接完美貼合，中間沒有任何縫隙。要達到這種原子等級的無縫接軌，晶圓表面的平整度與銅柱的生長質量就是生死關鍵。

因此，CMP 研磨液與電鍍銅添加劑將接棒成為下一代 AI 晶片產能的隱形咽喉。CMP 研磨液中的化學配方與奈米研磨顆粒，只要有極微小的刮痕或研磨不均，兩片晶片貼合時就會產生空洞，直接報廢。

中砂是台積電的 CMP 耗材供應商之一，主要做研磨墊、研磨輪與部分耗材。華立有代理國際 CMP 研磨液產品線供應台積等客戶。

崇越長期代理日本信越化學與 Fujimi 等海外大廠的半導體材料，是台灣晶圓代工廠取得高階 CMP 研磨液與相關材料的關鍵通路。華立代理眾多日系、美系高階光阻液、CMP 研磨液與特用化學品，是外國化學品進入台灣先進封裝產線的關鍵橋樑。

CMP 研磨液將成關鍵差異化材料

達興材料積極從面板材料轉型半導體材料，目前已著手開發先進製程所需的特用化學品，包含 CMP 研磨液與先進封裝用材料，是台灣少數具備自主配方研發能力的化學廠。CMP 研磨液的配方直接決定去除率、選擇比、缺陷率與 micro scratch，未來在 GAA、HBM 封裝、晶圓級封裝上，研磨液會變成關鍵差異化材料。

達興材料利用自身 Design House 的優勢，開發 CMP 過程中的特用單體與高分子材料，協助客戶實現材料本土化，目前 CMP 研磨液已有產品應用於二奈米製程，並供貨到美國 Arizona 的晶圓廠。長興近年也積極切入半導體封裝材料與 CMP 研磨液配方，試圖打破外商壟斷。

打入高階封裝標準製程 可享五至十年訂單紅利

HBM 預計在 2026 年量產的 HBM4 世代，會在最底層的邏輯晶粒與 DRAM 貼合上導入混合銅接合。這意味著股市資金的目光，將逐漸從 CoWoS 設備建廠期轉移到先進封裝耗材消耗期。

對於 CMP 研磨液與特用電鍍化學品來說，材料的認證週期極長，一旦打入晶圓代工廠的高階封裝標準製程，通常會享有五到十年難以被替換的訂單紅利。

為了長出要進行混合接合的微小銅柱 (Copper Pillar)，或填滿直通矽晶穿孔 (TSV)，電鍍液中必須加入極度機密的添加劑 (包含加速劑、抑制劑、平整劑)。這些化學分子要引導銅原子從孔洞底部由下而上完美填滿，不能在中間留下任何奈米級的氣泡或縫隙，否則高頻訊號傳輸就會中斷。

HBM4 世代 混合銅接合電鍍與清洗需求暴增

MKS Instruments 於 2022 年收購 Atotech 後，成為全球 PCB 與先進封裝電鍍銅化學品的絕對王者，掌握最高階的無縫填孔電鍍配方。杜邦在先進封裝的微凸塊與 TSV 電鍍銅化學品領域市佔極高。上村工業在晶圓級封裝的高階金屬化製程中具備極強的專利壁壘。

在最核心的化學配方上，台廠較難直接撼動歐美日巨頭，但隨著混合銅接合電鍍與清洗需求暴增，弘塑在晶圓級金屬電鍍設備 (ECP) 也有極深著墨，並自建化學品供應體系 (旗下添鴻科技)，是電鍍製程升級的直接受惠者。辛耘同樣為 CoWoS 與未來先進封裝濕製程設備(單晶圓旋轉清洗、電鍍機台) 的主力供應商，與化學品用量的擴大呈正相關。

台灣化學品雖弱，但在協助化學品附著的設備上，卻是全球 FOPLP 與玻璃基板不可或缺的要角。當先進封裝的載板面積從 12 吋晶圓放大到矩形面板 (FOPLP)，甚至將基材從有機樹脂換成玻璃基板時，業界遇到了一個物理學難題─抓不住。

靠化學分子鍵結 解決「抓不住」難題

在傳統 ABF 載板上，可以透過化學藥劑把表面咬出微小的坑洞來讓銅線路像樹根一樣抓住基底。但如果在玻璃上打洞粗化，就會破壞玻璃傳遞高頻訊號的完美優勢。因此，不能靠物理抓地力，只能靠化學分子鍵結。這就極度依賴一種名為矽烷偶聯劑 (Silane Coupling Agents) 或高階附著力促進劑的特用化學品。

矽烷偶聯劑的一端與玻璃結合，另一端與樹脂反應，是防止翹曲與分層的關鍵技術，它就像超級雙面膠，一端咬住無機的玻璃，一端咬住有機的樹脂或金屬銅，隨著 2026 年英特爾與台積電相繼推進玻璃基板的實質進度，表面處理與特化設備商將迎來資本支出擴張期。

表面處理與特化設備商 將迎來資本支出擴張期

永光已開發 FOPLP 專用光阻與封裝材料，基板鎖定金屬玻璃等新型載板，實際在先進封裝材料線上。崇越電為信越、矽利光矽烷偶聯劑等在台主力代理，供應電子、封裝相關客戶，是矽烷材料實際通路樞紐。

信越的液態封裝膠在 FOPLP 的大面積灌封中，具備優異的流動性與低熱膨脹係數 (CTE)。在 FOPLP 製程中，面板需先固定在承載板上，加工完後再剝離。信越的剝離層材料與膠水是目前市場的主流方案之一。

隨著晶片功耗提升，信越體系的高導熱矽膠也是崇越電的強項，這與玻璃基板的高效能應用場景完全吻合。

來源：《理財周刊》1339 期
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