晶圆是制造半导体器件的基础性原材料，随着半导体行业的发展，半导体的精度和精密性越来越高，在搬运和储存过程中极易受到损伤。晶圆处理技术的发展趋势要求必须改进晶圆运输盒技术，才能支持当今的先进半导体制程设备。

图  晶圆运输盒材料特性，素材来源：Entegris

与传统的中低级晶圆运输盒相比，适用于高级品圆运输的晶圆运输盒具备显著的性能优势，包括：

● 精确的晶圆访问——晶圆位于精确且可预测的位置；

● 可靠的设备运行——在制程机台和自动材料处理系统上；

● 安全的晶圆保护——防止污染和损坏。

图 各塑料及其产品应用，来源：大日商事

晶圆载具，顾名思义就是承载晶圆的，一般采用耐温、机械性能优异、尺寸稳定性以及坚固耐用、防静电、低释气、低析出、可回收再利用的材料，不同制程采用的晶圆载具所选用的材质有所不同。材质有：PFA、PP、PEEK、PES、PC、PEI、COP等，一般经过抗静电改性。本篇文章给大家介绍一下聚碳酸酯材料（PC）在晶圆载具的应用。

一、聚碳酸酯材料的特性

聚碳酸酯综合性能优异，其机械强度高，耐冲击性能好，尺寸精度高，被广泛应用于半导体封装行业，其中最重要的产品就是晶圆盒。

但是PC的表面电阻较高，抗静电性能差；需要对PC进行抗静电改性，以达到晶圆盒的使用要求，一般采用炭黑和碳纳米管进行改性。

炭黑调配聚碳酸酯具有导电性，并能增强制模品强度。不受环境影响，接地瞬间便能释放电荷。 此外，由于很少发生脱气，适合用于晶圆的运送和保管。 碳纳米管具有良好的导电性，可以改善PC的抗静电性能。

二、聚碳酸酯材料在半导体包装运输的应用案例

 

1、晶圆盒固定支架

 

晶圆盒 (POD)的设计主要为微环境当中重要的一环，除了需考量到隔离技术外，更要考量到内部整个晶圆装置的固定性，以及外部人员拿取时人因考量。而整个晶圆盒是由透明上盖、内部芯片固定用支架、底盘、晶舟盒、把手等所组装而成，如下图所示。晶圆盒内红色零件部分为芯片固定用支架(Wafer lock)，广泛应用的材质为聚碳酸酯树脂，主要功能为在于芯片载出时可以将芯片全数固定住不会在晶圆盒中因搬动而晃动。

图  晶圆盒装置图及支架位置图，来源：《标准机械化接口之晶圆微尘减量研究》

2、开放式晶舟盒

 

开放式晶舟盒用于收纳运送晶圆，采用高尺寸精度、刚性、低脱气、低磨损、耐热性优异的聚碳酸酯材料。

图  开放式晶舟盒，来源：大日商事

3、晶舟盒

 

晶舟盒可采用低释气和导电的聚碳酸酯材料。

图 晶舟盒，来源：大日商事

4、开放式晶圆储存盒

开放式晶圆存储盒确保晶圆在制程站间运送与储存的安全防护。使用的材质是特殊制作工艺制作的能最大程度抑制气体溢出的透明聚碳酸酯，因此能够从储存盒外部读取晶舟盒上的条形码。

图  开放式晶圆存储盒，来源：大日商事

5、光罩盒

 

光罩盒（Mask Package），意为储存光罩的盒子，主要用于避免光罩遭受外部微尘粒子及化学污染。使用静电消散材质如导电性聚碳酸酯，避免光罩受到静电损害。

图  光罩盒，来源：大日商事

6、晶片托盘和遮罩 

 

在晶圆制造过程后，进行晶圆测试，晶圆测试是对晶圆上的每个晶片进行针测，不合格的晶片会被标上记号，之后，当晶圆以晶片为单位被切割成独立的晶片时，标有记号的不合格晶片会被淘汰，不再对其进行下一个制造过程，而合格的晶片会被置入晶片托盘中，送至封装厂进行焊接、电镀、有机溶剂清洗和酸洗等封装过程。晶片托盘可采用导电性黑色聚碳酸酯材料制作。晶片托盘遮罩也可采用聚碳酸酯材料制作。

图  晶片托盘，来源：大日商事

7、方形基板用收纳盒

图  方形基板用收纳盒，来源：大日商事

8、芯片载带

除了晶圆载具之外，聚碳酸酯还可以用于半导体先进封装里超薄芯片的包装传输应用，如异构集成元器件封装和晶圆级芯片封装（WLCSP）。

图 聚碳酸酯载带， 来源：3M‍

 

 

原文始发于微信公众号（艾邦高分子）：聚碳酸酯在半导体包装运输领域的应用