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國研院開發雷射研磨技術 碳化矽晶圓製程效率大躍進

2025-06-24 發佈 蘇瑞雯 臺北
大合照,左起鼎極科技營運長錢俊逸,董事長坂西昇一,國研院院長蔡宏營,國研院國儀中心主任潘正堂,副主任林郁洧,研究員林宇軒。

大合照,左起鼎極科技營運長錢俊逸,董事長坂西昇一,國研院院長蔡宏營,國研院國儀中心主任潘正堂,副主任林郁洧,研究員林宇軒。

為因應電動車、5G與低軌衛星等高效能電力電子元件需求持續攀升,國家實驗研究院國家儀器科技研究中心與鼎極科技攜手合作,成功開發出「紅外線奈秒雷射應用於碳化矽(SiC)晶圓研磨製程」關鍵技術。該技術顯著提升晶圓研磨速率與品質,降低製程成本與材料損耗,有效滿足產業對高效率、低損耗製程的需求,並為國產化合物半導體功率元件量產奠定基礎,拓展未來電動車、再生能源與資通訊設備等應用場域的發展潛力。

 

國研院國儀中心表示,碳化矽為極具潛力的化合物半導體材料,具備高電壓耐受性、高熱導性與化學穩定性等優勢,逐漸取代矽晶圓,成為車用電源與驅動系統、太陽能光電變流器、充電樁與工業控制設備等關鍵元件的首選。然而在碳化矽晶圓製程中,傳統研磨因其高硬度特性而面臨效率與良率瓶頸,不僅耗時、材料損耗大,且易造成晶圓表面損傷甚至破裂,導致良率低落並大幅推升製造成本。

 

為突破此製程障礙,國儀中心憑藉其在精密光學與先進雷射技術的研發能量,導入紅外線奈秒級雷射系統,研發出專為碳化矽晶圓量產打造的「雷射研磨技術」。此項技術可將單片晶圓研磨時間由3小時縮短為2小時,並有效降低破片率,從5%降至1%,大幅提升產品良率。同時減少因傳統研磨所產生的耗材使用與維護成本,如鑽石砂輪、水、油等,將裸晶圓的耗材成本自每片23美元降至0.1美元,並可降低對中國供應之鑽石研磨顆粒的依賴。此外,此技術還能將碳化矽晶圓硬度從約3000 HV降至60 HV,顯著縮短後續加工所需時間與成本。

 

這項技術不僅補足我國功率半導體製程關鍵環節,也為國內產業自主發展提供實質支援。目前,鼎極科技已與美國安森美半導體公司(ON Semiconductor Corp.)捷克廠合作,將該機臺推向歐洲市場。未來,國儀中心將與鼎極科技持續合作,推進技術商品化,並拓展至8吋碳化矽晶圓及多層異質結構元件應用,可望延伸至其他高硬度材料的精密加工領域,如氮化鎵、陶瓷基板及先進封裝材料等,展現深遠發展潛力。

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