台灣半導體產業鏈正積極研發三維晶片(3D IC)新材料。由於3D IC引起一連串晶圓製程變革，帶動各種新興半導體黏著、填充材料需求；台灣半導體晶圓廠、研究單位、設備及材料商正研擬共同開發計畫，期突破關鍵材料掌握在歐、美、日外商手中的桎梏，強化3D IC量產技術獨特性並改善成本結構。
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| 工研院材化所高寬頻先進構裝材料研究室研究員鄭志龍提到，台商在晶圓永久性接合與底層填充材料方面發展較成熟，是搶進3D IC商機的最佳途徑。 |
工研院材化所高寬頻先進構裝材料研究室研究員鄭志龍表示，3D IC帶來劃時代的改變，須透過矽穿孔(TSV)技術鑿穿晶圓並填入導電金屬，隨後執行晶圓薄化(Wafer Thinning)、晶圓接合(Wafer Bonding)動作。在製程大幅改變之下，包括光阻、電鍍、介電層(Dielectric Layer)、底膠填充(Underfill)、晶圓暫時與永久性黏著等材料也須跟著革新。
鄭志龍指出，台積電在3D IC發展，已逐漸跳脫以往直接選用日本半導體材料大廠產品製作晶圓的框架，正積極轉向與國內材料業者、設備廠合作研發獨特機台與材料配套方案，讓旗下3D IC製程標新領異，並達成提升量產效率及降低成本降低等目標。
除產業界醞釀組織3D IC聯軍外，經濟部工業局亦著眼於市場對3D IC製程材料的強烈需求，進一步祭出半導體材料專案補貼計畫，期招攬更多業者加入新一代3D IC材料開發行列，推進量產時程以搶占市場先機。
鄭志龍透露，台灣過去在先進半導體材料較少著墨，主要貨源來自外商；然而，看好3D IC將引爆新的發展契機，遂激勵國內業者相繼投入新材料研究。包括長興化工、長春石化和肥特補等半導體材料供應商，皆已加碼研產3D IC晶圓接合、底膠填充材料。而工研院材化所亦揭櫫穿透度、彎折性更佳的3D IC永久接著材料，並致力串連晶圓代工、設備與材料端業者，推行產業共同開發計畫。
據了解，3D IC最重要的矽穿孔製程，成本耗費來源主要集中在孔洞填充(Via Filling)部分，比例高達40%；其次則為晶圓接合階段，占比35%，是降低3D IC成本的兩大關鍵。鄭志龍分析，進行孔洞填充前須鍍上介電絕緣層和種子層(Seed Layer)，相關材料目前僅美國羅門哈斯(Rohm and Haas)、樂思化學(Enthone)及阿托科技(Atotech)可供應，台商仍須一段時間發展。
至於晶圓接合方面則須改良錫球接合技術，並導入具高黏性、快速散熱特性的底層填充材料。鄭志龍認為，底層填充材料與設備依存度高，未來產業垂直整合將蔚為風潮；值此台灣半導體產業共同開發計畫如火如荼開展之際，將使材料商在未來3D IC製造領域發揮更強大的戰力。目前國內業者已開始發展具高散熱效能、低硬化溫度及感光能力的多功能底層填充材料，可望迎頭趕上國際大廠。
另外，為了讓半成品晶圓貼合在特殊載具上磨薄時不會移位，3D IC晶圓薄化製程亦須採用暫時黏著材料，且須「黏得緊，剝得乾淨」，才能確保製作良率及品質，技術門檻較高。目前全球僅TMAT(Thin Materials AG)、3M、杜邦(Dupont)、東京應用化學(TOK)及Brewer Science五家半導體材料商推出相關方案。
