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第3代半導體晶圓技術突破 中央大學進化光學首次量產

 國立中央大學光電系教授陳昇暉及國家實驗研究院台灣儀器科技研究中心陳維鈞博士合作,攜手中央大學之育成培育企業進化光學有限公司共同開發,研發出新的矽基氮化鎵晶圓磊晶技術,本項技術為全球首創,不但突破大面積,更可進入量產階段,將帶領台灣半導體供應鏈邁進一個新里程碑。

由進化光學有限公司、國立中央大學以及國家實驗研究院台灣儀器科技研究中心共同發表,8吋矽基氮化鎵晶圓技術發表。(中央大學提供)
 2020年因全球新冠肺炎疫情以及美中貿易戰的影響,使得台灣特定產業蓬勃發展,其中又以半導體供應鏈最為活躍。第3代半導體材料,以碳化矽及氮化鎵為主。碳化矽主要著重在電動車或高變電系統的晶片,而氮化鎵則在快充及射頻領域;為了符合現在晶圓廠的製程尺寸及降低成本,都希望將碳化矽晶圓或氮化鎵晶圓做到8吋或12吋的大小,但目前只有氮化鎵能夠磊晶在異質材料上,並且使用矽晶圓。

 進化光學董事長黃耀賢表示,矽晶圓最麻煩的地方是在,不論是使用氧化物或氮化物在矽晶圓上成長緩衝層,都會與矽原子反應成非晶的氧化矽或氮化矽,使得磊晶的基礎受到極大的影響,需要透過好幾微米厚的緩衝層來得到較佳的結晶品質,進而再成長氮化鎵薄膜,最後整體厚度往往超過8微米,因此我們透過材料工程的手段來減少非晶薄膜的生成,使得緩衝層的品質可以接近藍寶石晶圓上的氮化鋁,在這種基礎之上則可以大幅減少緩衝層厚度與氮化鎵厚度。

研究團隊在產學營運中心前合影。(中央大學提供)
 透過陳昇暉指導磊晶相關的設備技術,以及儀科中心陳維鈞博士確立氮化鎵單晶薄膜材料的開發進展,確認該技術具備量產之價值能力,能夠真正進入半導體供應鏈提供晶圓。

 進化光學的業務副總詹世豪博士表示,經過計算,透過低溫磊晶技術能夠快速生成8至12吋的矽基氮化鎵晶圓,透過物理動能的薄膜沉積技術,薄膜均勻性比氣流式的MOCVD磊晶技術還要好,晶圓面積的元件利用率可高達9成以上,大幅降低晶圓生產成本,目前此技術是全球首創。


林彥才

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