【亮点实验室】半導體製程,臺灣重點科技發展|奈米機電系統研究中心(半導體製程重點技術平台)
發佈日期:2024-03-26 11:00:00研究中心介绍
成立於1998年,负责运营,為一专注於半导体相关主题之学术研究机构,於1998年由国家科学及技术委员会资助成立。通过持续获得政府和产业界研究计画资助以及学校经费支持下,中心目前运营无尘室之空间為1200平方米,并拥有七名全职员工,服务超过400名来自学术界以及产业界之活跃用户,在达到收支平衡之财务原则状态下,提供奈米製程设备的培训和使用资格检定服务,以及技术委託操作服务。中心目前进行之五大关键研究主题為:人工智慧、生物医学、量子计算、创新半导体材料与先进半导体元件製造。
什麼是半导体製程?
半导体製程包含设计、製造、封装及测试等一系列步骤,应用於製造电晶体、分离式元件及积体电路等。
设计阶段:利用电子设计自动化(EDA)工具设计积体电路的排列及功能性。
製造阶段:為避免任何污染,製造过程需在无尘室内进行。典型半导体製程包含黄光微影製程、薄膜沉积、蚀刻、化学机械研磨(CMP)、扩散、离子佈植。製程结果将是在硅晶圆上製造设计的图案,创造积体电路。
测试阶段:将晶圆切割成个别的晶片,封装及测试它们以确保性能及功能正常。

半导体於生活上的应用
半导体产业与人们的生活密不可分,透过製程的创新以及功能的多样性,半导体能更灵活且广泛地被应用在各项科技当中,藉以改善大眾的生活。作為仅次於原油、汽车零件及石油的全球第四大贸易品,半导体晶片提供计算、通讯、检测、控制等性能,是日常生活中多数现代科技应用的核心。无论是生活中的消费性电子产物(如:空调、电锅、电脑的中央处理器)或是数位产物(如:智慧型手机、LED),甚至到银行ATM、火车、网际网路、其他医疗基础设施等,都能看见半导体的应用。近年来,半导体的应用更加多元,例如在高效物流系统上的应用,能节省许多能源,进而促进环境保育。同时,搭载半导体装置的汽车数量也在逐年增加,平均一辆普通的汽车能搭载1,400个半导体,特别是近期广泛讨论的先进驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistance Systems)便是大量需要半导体的科技发展之一。
臺湾的半导体产业发展
臺湾的半导体产业不仅在全世界具有举足轻重的地位,与臺湾的经济与产业发展更有密不可分的关係。今日臺湾半导体产业能有如此显着的成就,除了有其强大且健全的生态系统,聚集不同领域的技术,有许多供应商及製造商為半导体产业做出贡献之外,政府的支持及臺湾半导体人才的培育体系也為半导体领域创造良好的发展环境,综合起来才能有如此大量的产能。目前臺湾半导体在全球市场的佔有率為18%,仅次於美国的39%,世界上有60%以上的半导体是由台湾生产,其中的90%是世界上最先进的半导体。2022年臺湾半导体创造1,700亿美元的价值,有这麼大的市占率及产值,归功於全球最大的晶圆代工公司—台湾积体电路製造公司(TSMC),他们以业界最先进的製程技术為世界知名的客户(如:Apple, Intel, AMD, NVIDIA等)製造晶片。近年来,台积电也积极在海外(如:美国、日本、德国等)设厂,扩大其全球化佈局。

研究中心亮点
臺大為了培育半导体产业产业界相关技术人才与推动具前瞻性及开创之研究,本中心致力於製程技术的开发以及各式相关应用研究。本中心作為一多学科主题的学术研究机构,积极投入人工智慧、生物医学、量子计算、创新半导体材料与先进半导体元件製造等相关研究。為了让研究能更有效地进行,国科会与臺大斥资超过叁亿元打造具备完善的空间规划且硬体设备充足的研究中心,内部设有黄光室、分析室、薄膜沉积室、蚀刻室、炉管室等。
中心提供30台以上最先进的半导体製造设备及工具,其中包含无光罩雷射直写设备系统,透过控制雷射剂量,能在单一步骤内製造3D灰阶微/奈米结构,除此之外,透过感应耦合电浆活性离子蚀刻系统(ICP-RIE)能蚀刻包含硅、化合物半导体及金属在内的各种材料,也能进行硅深度蚀刻以创造高深宽比结构,还有脉衝雷射沉积(PLD)设备可透过调整高功率脉衝雷射参数来实现薄膜厚度的精準控制。
研究中心开放给所有通过实验室一般安全卫生训练以及危害通识教育训练的学生、学者及产业界的工程师使用,我们同时也為产业界及学术研究者提供代工生产服务(OEM)或测试服务,因此在研究中心进行实验的同学,也能和学者或业界工程师合作,共同学习,加速同学在专业领域上的进步。
&苍产蝉辫;中心也将培育半导体人才视為长期规划的核心,每年针对由国小至研究所阶段不同年龄层的学生设计各具特色的半导体製程课程,同学在无尘室中藉由亲自使用製程设备,获得更深刻之实作经验。

中心愿景及前瞻开发
本中心除了持续开发创新製程技术,以支援国内外学术以及产业单位研发需求,并致力於担任学术界与产业界之间的桥樑,中心与重点科技研究学院及研究发展处密切合作,藉由协助开设半导体製程实作课程、以及无尘室基础训练课程等,给予学生更多实务经验。中心也将持续採购先进製程设备,完善奈米尺度半导体製程所需之仪器及设备,让学生透过设备实作对先进半导体製程能有更全面的理解。除此之外,中心未来亦将发展包含人工智慧、生物医学、量子计算、创新半导体材料与先进半导体元件製造等应用端研究,期盼能持续推动前瞻性研究开发。同时,期待未来能有机会与国际知名机构之学者与研究人员进行多学科之合作研究,组成跨国科学研发团队,交流并学习彼此长处,以推动科学与技术等更多方面之创新。
