半導體關鍵製程 國人自主研發ALD設備

圖說:左起國研院儀科中心組長柯志忠、主任楊燿州、國研院院長吳光鐘、天虹科技執行長林俊成、執行長易錦良。

圖說:左起國研院儀科中心組長柯志忠、主任楊燿州、國研院院長吳光鐘、天虹科技執行長林俊成、執行長易錦良。

半導體關鍵製程設備素來為國外設備商所掌握,國家實驗研究院台灣儀器科技研究中心(國研院儀科中心)與台灣半導體設備供應商天虹科技合作,以「原子層沉積技術」(Atomic Layer Deposition, ALD)為關鍵技術,打造「12吋叢集式ALD設備」,突破高階半導體設備自製瓶頸,擺脫製程技術受國外設備商箝制困境,已取得國際大廠多台訂單,8日舉辦「12吋叢集式原子層沉積先進設備發表會」。

因應電子產品微縮化需求,半導體朝向奈米超薄膜製程發展,而ALD具有極佳的薄膜沉積均勻性與厚度控制,已成為半導體產業一項主流技術。國內學研單位及半導體廠商具有薄膜製程及其所需之前驅物新穎材料開發能量,卻缺乏驗證用的12吋晶圓設備平台,導致國內自行開發的前驅物無法投入半導體廠線上驗證;ALD技術亦礙於國內並無相關自動化設備商配合,無法整合國內前驅物材料與零組件供應商而取得自有關鍵技術。

國研院儀科中心自2004年起深耕發展ALD技術,因應不同製程需求開發各式ALD設備與製程驗證技術,累積完整機台建置經驗;2015 年與台積電及產學界共同推動成立「原子層沉積聯合實驗室」,提供半導體製造業 ALD 製程設備測試與開發驗證的服務平台,是國內唯一具備客製化ALD設備及製程能力之研究單位。此外,儀科中心亦發揮帶領國內ALD先進研究之群聚效應,至2020年已客製開發20多台各式ALD設備,其應用領域涵蓋太陽能光電、半導體、觸媒和光學薄膜等領域。


圖說:國研院儀科中心與天虹科技整合雙方技術共同開發市場行情新台幣億元的12吋量產型叢集式ALD 設備。

天虹科技自2002年成立以來,長年專精於與半導體廠商直接合作開發關鍵半導體零組件,並可客製化地針對進口設備進行改裝及性能提升,是國內自製率達70% 以上的半導體濺鍍設備供應商。

國研院儀科中心與天虹科技於2018年起合作,整合雙方技術共同開發市場行情新台幣億元的12吋量產型叢集式ALD 設備,並於2019年完成設備開發及12吋氧化鋁薄膜製程驗證,10奈米厚度的氧化鋁薄膜均勻性(uniformity)大於99%。相較於目前市面上量產型ALD設備,本機台擁有降低前驅物消耗量設計與相對高產出速度,並可依客戶端製程與產能需求加掛反應室,具備高度可擴充性;而氧化鋁薄膜製程也率先應用於 Mini-LED及 Micro-LED上作為鈍化保護層。天虹科技執行長林俊成博士並於發表會上分享,本機台所發展的製程,改善了LED發光效率與使用壽命,效果顯著並獲得驗證。

雙方合作開發的首台設備建置於國研院儀科中心的ALD聯合實驗室,雙方並共同進行前驅物測試,藉以開發半導體關鍵製程技術,進而擺脫國外設備綁定前驅物驗證限制。目前天虹科技出廠的12吋叢集式ALD設備已取得LED大廠訂單及認證,並與國內半導體龍頭廠商及材料商共同開發先進的製程,如前段High-K MIM的高介電係數絕緣層、微機電等高端應用。

「12吋叢集式原子層沉積先進設備發表會」同日舉辦「原子層蝕刻/原子層沉積技術交流研討會」,除了對外展示國研院儀科中心在原子層蝕刻/原子層沉積技術的發展及服務說明,並邀請交通大學簡昭欣教授分享使用儀科中心所開發ALD系統進行前驅物製程的相關研究成果。



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