超声喷涂技术：重塑先进半导体光刻胶涂覆的精密工艺

在半导体制造与先进封装迈向更小节点、三维集成和异质集成的进程中，光刻胶的涂覆质量已成为决定电路

图形精度、良率与性能的关键瓶颈。传统的主流涂覆技术——旋涂法，正日益面临边缘效应严重、材料浪费

巨大、难以应对复杂三维结构等固有挑战。此时，超声喷涂技术作为一种非接触式、数字化的精密沉积方案，

正脱颖而出，成为解决下一代微纳制造中光刻胶均匀涂覆难题的前沿答案。

技术痛点：传统旋涂的局限与挑战

旋涂工艺通过高速旋转将光刻胶甩开，其核心问题在于：

严重的边缘珠效应：在基片边缘，由于离心力与表面张力的共同作用，会形成明显的光刻胶堆积，导致边缘

区域图形失真，迫使芯片设计必须避开边缘区域，降低了晶圆的有效使用面积。

高昂的材料浪费：旋涂过程中超过90%的光刻胶被甩离基片，对于昂贵的先进光刻胶（如EUV光刻胶），这种

浪费成本已变得难以承受。

对复杂形貌无能为力：面对先进封装中的硅通孔（TSV）、再布线层（RDL）、凸块下金属层（UBM）等具有

高深宽比或复杂拓扑结构的表面，旋涂法无法实现均匀的保形覆盖，易导致底部覆盖不足或顶部过厚。

超声喷涂：原理与颠覆性优势

超声喷涂技术为这些痛点提供了系统性解决方案。其工作原理是通过压电换能器将高频电信号转化为机械振动，

产生超声波。当光刻胶溶液流经喷嘴时，在超声能量作用下被高效雾化，形成微米级、尺寸均一且低速的液滴“软雾”，

并精准沉积于基片表面。

相比旋涂，其核心优势体现在：

超凡的均匀性与消除边缘效应：超声喷涂的雾化过程极其稳定，液滴分布均匀。通过程序控制的喷头路径进行扫

描式涂覆，可在整个基片表面（包括边缘）获得厚度一致性极佳的胶膜，彻底消除了边缘珠效应，显著提升晶圆利用率。

极致的材料节省与成本控制：喷涂属于“按需分配”的加法工艺，材料利用率通常可达85%以上，相比旋涂的不足10%，

能节省大量昂贵的光刻胶，尤其在对EUV光刻胶或特种聚合物材料的涂覆中，经济性优势巨大。

卓越的保形覆盖能力：低速、柔和的液滴能很好地润湿和填充三维结构。对于TSV孔内壁、台阶表面等，超声喷涂可

实现优异的阶梯覆盖性，确保关键部位的胶厚均匀一致，为后续光刻和蚀刻工艺打下坚实基础。

出色的工艺灵活性与兼容性：该技术对基材形状、尺寸不敏感，不仅能处理标准圆形晶圆，也能轻松应对方形基板、

不规则芯片或柔性衬底。同时，它支持轻松调整胶膜厚度（从数百纳米到数十微米），并方便进行多层不同材料的

堆叠涂覆。

核心应用场景：赋能下一代微纳制造

超声喷涂光刻胶技术正在多个尖端领域展现其不可替代的价值：

先进封装与异构集成：在Fan-Out WLP（扇出型晶圆级封装）、2.5D/3D IC封装中，用于在具有凸块、TSV、微凸块等

的复杂表面均匀涂覆光刻胶，进行RDL图形化或作为临时键合胶。

MEMS与传感器制造：MEMS器件结构多样且深宽比大，超声喷涂是实现光刻胶在这些微机械结构上均匀覆盖的理想选择。

功率器件与化合物半导体：对于碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等非硅衬底，以及需要较厚光刻胶进行深槽蚀刻的功率器件制造，

超声喷涂提供了优异的厚度控制能力。

平板显示与柔性电子：在大面积玻璃基板或柔性PI/PET衬底上，进行均匀的光刻胶或有机材料涂覆，避免旋涂导致的均匀性问题。

工艺挑战与未来展望

尽管优势显著，超声喷涂技术在全面替代旋涂的道路上仍需克服一些挑战：例如，对光刻胶溶液的流变特性（粘度、固含量）

有特定要求；为实现纳米级超薄膜（<100nm）的极致均匀性，需要更精密的雾化与控制技术；此外，工艺参数的优化窗口

需要与具体的光刻胶化学性质深度匹配。

未来，随着半导体器件结构日趋复杂和材料成本持续攀升，超声喷涂技术的价值将愈发凸显。其发展趋势正与智能化、集成化

紧密结合：

与在线测厚系统（如光谱椭偏仪）闭环集成，实现实时的厚度监控与反馈调节。

工艺数字孪生与人工智能优化，通过机器学习快速匹配新材料与新结构的最佳喷涂参数。

向更大尺寸（12英寸及以上）与更高产能的集群工具发展，满足量产需求。

结语

超声喷涂技术正以其独特的精密性、经济性和对复杂结构的适应性，打破传统旋涂工艺的局限，为半导体制造与

先进封装带来了革命性的涂覆解决方案。它不仅是提升现有生产良率与效率的利器，更是开启三维微纳系统、

柔性混合电子等未来技术大门的钥匙。在追求更高性能、更低成本和更复杂集成的行业主旋律下，掌握并应用

超声喷涂技术，已成为领先企业构筑核心制造竞争力的关键一步。