半导体塑料材料部件 塑料制品定制加工 上海泰晟电子科技

随着通信设备、消费电子、汽车电子等多个领域对芯片需求的持续攀升，全球芯片短缺问题日益凸显。芯片制造作为高度复杂的工艺过程，涉及众多关键材料与设备，诸如硅片、电子特种气体、掩膜版、光刻胶、溅射靶材、高纯化学品以及相关制造设备通常备受关注。然而，在半导体全制程中扮演“守护者”角色的塑料材料，却往往被忽视。

半导体制造面临的重要挑战之一是对污染的控制。随着半导体技术不断迈向更小线宽、更高集成度和更复杂结构，其对生产环境中杂质的容忍度急剧下降，制造过程需在超净、高温、强腐蚀性化学试剂等极端条件下进行。在这一背景下，塑料材料凭借其优异的封装与传输功能，成为连接各制程环节、防止污染与机械损伤、优化洁净度控制、提升整体良率的关键材料。常用的塑料种类包括聚醚醚酮（PEEK）、聚苯硫醚（PPS）、聚丙烯（PP）、ABS树脂、聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚碳酸酯（PC）、氟塑料、聚酰胺酰亚胺（PAI）、环烯烃聚合物（COP）等。随着半导体技术演进，对这些材料的性能要求也不断提高。

本文将重点介绍特种工程塑料PEEK和PPS在半导体制造中的关键应用。

一、CMP固定环

化学机械抛光（CMP）是晶圆制造中的关键工艺，用于实现晶圆表面的全局平坦化。在该过程中，CMP固定环用于牢固固定硅片，确保研磨均匀性并防止位移。该部件需具备优异的耐磨性能、高尺寸稳定性、良好的耐化学腐蚀性以及易加工特性，从而避免对晶圆表面造成划痕或污染。

传统CMP固定环常采用聚苯硫醚（PPS）制造。而聚醚醚酮（PEEK）因其更高的机械强度、出色的尺寸稳定性、优良的耐化学药品性和良好的耐磨性能，正逐渐成为更较好选择择。相比PPS环，PEEK制成的固定环耐磨寿命可提高一倍，较为明显减少设备停机时间，提升晶圆生产效率和良率。

二、晶圆载具

晶圆载具用于在制造过程中承载、存储和传输晶圆，常见类型包括晶圆载盒（FOUP）、晶圆传送盒（FOSB）与晶圆舟。晶圆在整个生产周期中有较长时间处于存储状态，因此载具的材料选择、本身洁净度与防静电性能直接影响晶圆成品质量。

理想的晶圆载具材料需满足耐高温、高机械强度、低吸湿、抗静电、低出气、低析出及可重复使用等要求。PEEK因其综合性能优异——包括出色的耐磨性、耐化学腐蚀、尺寸稳定、抗静电和低释气特性——被宽泛用于制造晶圆传输类载具。其应用有效降低了颗粒污染风险，提升了晶圆在处理、存储和转运过程中的可靠性。

其他常用材料还包括全氟烷氧基树脂（PFA）、聚丙烯（PP）、聚醚砜（PES）、聚碳酸酯（PC）、聚醚酰亚胺（PEI）和环烯烃聚合物（COP）等。

三、光罩盒

光罩（Photomask）是光刻工艺中的图形母版，通常以石英玻璃为基板、镀铬形成遮光图形。任何附着于其表面的微粒或划痕均会导致光刻图案缺陷，因此光罩的清洁度保护至关重要。光罩盒作为存储和运输容器，需具备抗静电、低排气、高刚性及耐摩擦等特性。

PEEK材料因其高硬度、低颗粒产生、高洁净度、抗静电、耐化学腐蚀、耐磨损等优点，成为光罩盒的理想选择。它能够在存储和运输过程中有效避免因雾化、摩擦或振动对光罩造成的损伤，并提供一个低放气、低离子污染的洁净环境。

同类材料中抗静电聚碳酸酯（PC）也有应用，但PEEK在耐久性与化学稳定性方面表现更为突出。

四、晶圆处理工具

在晶圆或硅片制造过程中，需使用用工具进行夹持或移动，例如晶圆夹持器、真空吸笔等。这类工具直接接触晶圆表面，必须避免产生划痕或残留物，否则将影响器件性能与良率。

PEEK因其高耐热性、优异耐磨性能、良好的尺寸稳定性、低气体释放率和极低的吸湿性，被宽泛用于制造晶圆处理工具。使用PEEK材质的夹持工具操作晶圆时，可较大限度减少表面摩擦和颗粒残留，较为明显提升晶圆表面清洁度与完整性。

五、半导体封装测试插座

测试插座是半导体封装后用于连接芯片与测试设备的关键部件，负责传输电信号并执行功能测试。针对不同种类的集成电路，需使用相应规格的测试插座。对其材料的要求包括高尺寸稳定性、优良机械强度、低毛刺生成、长使用寿命、宽温度耐受范围及良好的加工性能。

PEEK、PPS、聚酰胺酰亚胺（PAI）、聚酰亚胺（PI）和聚醚酰亚胺（PEI）等工程塑料在该领域应用宽泛。其中PEEK凭借其较***的性能表现，尤其适用于对精度和耐久性要求极高的测试场合。

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