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工研院微波退火技術 入圍全球百大科技獎

中央通訊社 標誌中央通訊社 2017/10/7 韋樞

(中央社記者韋樞台北7日電)工研院與相關團隊研發「半導體微波退火」技術,所使用微波管頻率類似家用微波爐,具快速降溫、便宜及達到99.5%晶圓均勻性的優勢,除已技轉半導體廠,並入圍2017全球百大科技獎。

結合工研院、交通大學、國家奈米元件實驗室研發的「半導體微波退火」技術,使用的2.45GHz微波管頻率與家用微波爐相似,可提升半導體製程良率,這項技術已技轉給半導體廠,並向光電業推廣,且入圍2017全球百大科技獎(R&D 100 Awards),預計明年可見更多應用成果。

工研院機械所先進機械技術組專案經理黃昆平表示,半導體製程退火並非單指降溫,而是指一段加熱到降溫的迅速升降溫過程。半導體製程退火的目的在於半導體晶圓中摻入雜質,導致晶圓的材料性質發生劇烈變化,因此需要用退火程序恢復晶圓晶體的結構和消除缺陷。

黃昆平解釋,屬於前段製程的退火過程,對半導體產品良率影響重大,目前7奈米製程需要將退火過程中的磊晶受熱溫度控制在攝氏600度以下,未來製程將朝更小尺寸發展,所要求的溫度更低,預期磊晶受熱溫度必須在攝氏450度以下。

黃昆平指出,傳統快速熱退火可以一次處理多片晶圓,但溫度高、作業時間長,過程產生的熱擴散效應,使得退火溫度無法再下降,不宜用於愈來愈精密細小的元件。但新的「半導體微波退火」卻是直接以微波波長加熱晶圓的矽晶原子,讓原子吸收能量,這個方法可避免熱擴散效應,達到低溫退火的目標,且快速退火的時間僅為傳統退火技術的1/3。

他分析,市面上由美國廠商主導的微波退火技術屬高頻微波,不但管制出口,取得成本太高,且高頻微波管的使用壽命約500小時。工研院和相關團隊的「半導體微波退火」採用微波管的頻率與一般工業級的微波管相近,平均壽命達3000小時,成本上有絕對優勢。

另一項突破則是對多片晶圓的退火腔體的創新設計,提升了微波能量的穿透性,晶圓的均勻性也可從95%提升到99.5%,優於廠商要求的99%;因此可以同時處理多片晶圓,成為未來奈米等級晶圓退火理想的解決方案。1061007

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