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創新平台/雙模態原子層鍍膜 半導體製程突破

半導體產業示意圖。 路透
半導體產業示意圖。 路透

本文共1172字

經濟日報 李珣瑛

台灣的半導體產業一直以來都被譽為護國神山,保持著全球領先地位。但是,隨著全球供應鏈的不穩定以及全球化浪潮興起,半導體產業必須持續創新以維持競爭優勢。工研院最新研發的「高效雙模態原子層鍍膜系統」為半導體製程帶來了劃時代的突破。

這套系統不僅支援奈米薄膜技術,更藉由特殊設計的腔體,整合多項鍍膜製程,顯著提升半導體製造的良率和生產效率。該技術更獲得了2023 年全球百大科技研發獎的肯定。

工研院機械與機電系統研究所副組長王慶鈞指出,半導體鍍膜製程在晶圓製造中是一門極為精密的技藝,就像藝術家在畫布上塗抹色彩般,而在頭髮萬分之一的晶片上要鍍上薄膜,就連晶片上多道凹槽也要均勻覆蓋,這更是一門高超技巧。

尤其鍍膜技術的品質直接關係到晶片的性能和成本,當半導體元件尺寸進入原子級水準,傳統鍍膜技術開始面臨挑戰。

為了解決這些問題,工研院的團隊成功研發了全球首創「高效雙模態原子層鍍膜系統(Hybrid Atomic Layer Deposition;Hy-ALD)」,以多合一(All-in-one)的腔體設計,整合了半導體前段鍍膜製程的多個步驟,打破了傳統需要多種設備製程的限制,滿足高深寬比、多成分均勻和精確覆蓋等先進製程需求,從而提升鍍膜品質和生產效率,並滿足下一代電晶體和記憶體的速度、低耗電需求。

這套系統真正的革命性創新,在於其模擬分析解決方案,這使鍍膜設備不再只是一個「黑盒子」,只能進行試錯,而變成了一個能夠看得見、能預測,並實現「可視化薄膜製程優化系統」的設備。

這一模擬技術基於理論和真實數據,建立了「智慧多重物理耦合模擬與預測品質系統」App,使工程師能夠在不同參數組合下預測薄膜品質,大大節省調整和試錯的時間。

王慶鈞回憶研發過程,進一步強調,傳統鍍膜技術在處理複雜結構時常面臨各種困難。然而,工研院的系統具有更精確的預測鍍膜效果的能力,有效減少實驗調整和試錯所帶來的成本和時間浪費。

這項模擬技術不僅使製程更加精確,還有助於節能減碳。由於它將多道製程合併成一個設備,減少機台數量和廠房占用面積,並減少用電量。這使工研院的系統成為半導體大廠實現節能減碳目標的新選擇,符合2050年淨零排放目標。

「高效雙模態原子層鍍膜系統」已經技轉給廠商旭宇騰精密科技,未來預期將被引入國內外多家半導體元件終端製造商、設備商和系統整合商。由於採用App介面,廠商無須大幅改動或更換設備,降低導入的門檻。對於設備廠商來說,如果未來添加參數模擬的App功能,也能提高國產半導體鍍膜設備的競爭力。

此外,這一技術的高階覆蓋特性還適用於光電、生醫晶片感測器、5G無線通訊等新興產業,具有廣泛的應用前景。

台灣半導體產業在全球競爭中持續創新,工研院的「高效雙模態原子層鍍膜系統」為台灣半導體業注入新的活力,提高了製程的品質和效率,並為台灣在全球半導體市場中保持競爭力貢獻力量。

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