跳到主要內容

科技大觀園商標

分類項目
Menu

不同半導體的結合–晶圓黏合新技術

96/11/06 瀏覽次數 16084
積體電路(integrated circuit, IC)每個世代的主流技術,多利用元件尺寸縮小來提升其性能或驅動電流,改善CMOS電路效能;然而,進入奈米世代後,因為所碰到的物理瓶頸與顯影技術上的困難,藉由元件尺寸縮小來達到性能的改善,卻顯得不易。臺灣大學電子工程研究所劉致為教授領導的研究團隊,應用晶圓直接鍵結技術結合膜層轉移製程技術(或稱為 smart-cut 製程技術),有效增加半導體的效能,把不同的半導體整合在同樣的晶片上,發揮各自的優點。

劉教授說:「黏合不是像做勞作把兩片晶圓用白膠黏起來就好,而是要做兩片晶圓表面的化學鍵與化學鍵之間的結合,因此才叫鍵結。」晶圓鍵結黏合(wafer bonding)是一種把兩片鏡面般拋光的晶圓於室溫下鍵結黏合在一起,而不使用任何黏膠層或外加壓力,也稱為直接鍵結黏合(direction bonding)。

因為矽(Si)的地表蘊含量豐富及易形成品質良好絕緣體的特性,晶圓通常以矽當材料,但屬於同族半導體的鍺(Ge)在許多光電特性上又比矽的性質好。只是鍺晶圓漏電問題嚴重,在自然界中的含量也稀少,價格偏高。劉教授與他的學生余承曄從 2004 年研究至今,已成功開發出 smart-cut 製程技術,把矽晶圓與鍺晶圓鍵結起來,製作出絕緣鍺晶圓。矽鍺間的絕緣體,可減少寄生電容效應與降低元件的漏電流,有助於解決隨半導體製程世代演進而日益嚴重的耗電問題。而切割剩餘的純鍺晶圓又可回收重製利用,同時克服了漏電與價格昂貴二大缺點。

鍵結完成的晶圓,還必須測試有無瑕疵,為此劉教授也自行組裝建立非破壞性紅外線晶圓鍵結檢測系統。透過紅外線檢測,不需要破壞晶圓結構,就可以觀察鍵結的成效,減少研究的成本。

「我們把晶圓的開發,由單一半導體發展為多種半導體的整合,使各別半導體發揮自己最佳的優點,創造出最優秀的晶片。」劉教授表示。

劉教授說:「晶圓黏合,最高的境界是看不到黏合的界面,界面的原子排列沒有缺陷。」舉凡手機、電腦、音響,很多東西都會用到晶片,晶片傳遞速度及功能的差異決定了科技產品品質的優劣,因此晶片的製造就要設法增加效能、減低成本。未來劉致為教授也會朝這方向繼續研究。
OPEN
回頂部