新網專題國研院國儀中心攜手鼎極科技開發雷射研磨技術提升碳化矽晶圓製程產能

國研院國儀中心攜手鼎極科技開發雷射研磨技術提升碳化矽晶圓製程產能

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〔新網記者麻念台台北特稿〕　為因應電動車、5G與低軌衛星等高效能電力電子元件日益增長的需求，國家實驗研究院國家儀器科技研究中心與鼎極科技攜手合作，共同開發「紅外線奈秒雷射應用於碳化矽(SiC)晶圓研磨製程」的關鍵技術。此一突破性成果成功提升碳化矽晶圓研磨速率與品質，顯著降低製程成本與材料損耗，有效回應產業界對於高效率、低損耗製程的迫切需求，並為國產化合物半導體功率元件量產鋪路，拓展未來電動車、再生能源、資通訊設備等民生應用場域的發展潛力。

自左至右為鼎極科技營運長錢俊逸，董事長坂西昇一，國研院院長蔡宏營，國研院國儀中心主任潘正堂，副主任林郁洧，研究員林宇軒。(歸鴻亭攝影)
　國研院院長蔡宏營表示，碳化矽為化合物半導體材料中極具潛力的一員，具備高電壓耐受性、高熱導電性、高化學穩定性等優異特性，已取代矽晶圓，成為車用電源與驅動系統、太陽能光電變流器、充電樁與工業控制設備等核心元件的材料首選。

國研院院長蔡宏營說明開發雷射研磨技術提升碳化矽晶圓製程產能技術。(歸鴻亭攝影)
　蔡宏營說明，要以碳化矽製作晶圓時，「研磨」這一步驟卻遭遇困境，因為碳化矽硬度極高，傳統研磨方式在加工效率及品質良率上皆存在瓶頸，不僅耗時、研磨損耗多，且因其為機械性加工，會在晶圓的表面造成損傷，甚至導致整片晶圓破裂，嚴重影響晶圓良率，大幅提升了製造成本。

國研院國儀中心研究員林宇軒介紹技術可將每片晶圓的研磨時間從3小時縮短為2小時，且不會造成晶圓損傷。(歸鴻亭攝影)
　為了解決這個難題，國研院國儀中心運用其在精密光學與先進雷射的研發能量，成功導入紅外線奈秒級雷射系統，開發出專為碳化矽晶圓量產需求設計的「雷射研磨技術」。國研院國儀中心研究員林宇軒介紹技術可將每片晶圓的研磨時間從3小時縮短為2小時，且不會造成晶圓損傷，晶圓破片率可自5%降至1%，大幅提高產品良率；同時可減少研磨造成的晶圓損耗，亦顯著降低傳統研磨所需的鑽石砂輪、水、油等耗材與機台清洗等維護成本，裸晶圓的研磨耗材成本可自23美元降至0.1美元，同時可避免機械研磨使用的鑽石顆粒受到主要出產國中國的箝制。此技術還有另一優點，就是可將碳化矽晶圓的硬度由原本約3000 HV降至60 HV ，顯著降低後續加工的時間和成本。

碳化矽為化合物半導體材料中極具潛力的一員，具備高電壓耐受性、高熱導電性、高化學穩定性等優異特性，已取代矽晶圓(歸鴻亭攝影)
　業界普遍視碳化矽晶圓後段製程為量產瓶頸，國研院國儀中心開發出「雷射研磨技術」，代表我國在高硬度材料非接觸式加工領域有了重大突破，再由鼎極科技將此技術落地轉譯，成為推動碳化矽材料量產化的關鍵推手，為我國自主發展功率半導體製程提供實質支援，可說是為國內功率半導體產業鏈補上關鍵的一環。目前鼎極科技已與美國晶片製造商安森美半導體公司(ON Semiconductor Corp.)捷克廠合作，將機台推廣到歐洲。未來國儀中心將與鼎極科技持續合作，推動此項技術商品化，並進一步擴展至8吋碳化矽晶圓與多層異質結構元件之應用，亦有機會應用於其他高硬度材料之精密加工，如氮化鎵、陶瓷基板與先進封裝材料，潛力無窮。