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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

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參數調控高效率 朝虛實整合發展

撰文/陳玉鳳 攝影/黃鼎翔

「有機金屬化學氣相沉積」MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)磊晶設備是光電半導體產業關鍵製程設備,在發光二極體(LED)繁複的磊晶製程中,氣體組成和流量、壓力、基板溫度和轉速等參數會交互影響,往往需要花很長的時間來設定及調整磊晶參數,因此工研院開發磊晶製程參數優化系統,並進一步發展為虛實整合系統,協助相關產業升級及加值。

傳統實驗設計磊晶製程的開發時程長、成本高及須仰賴具多年磊晶製程經驗人員判斷參數設定,因此「人」成為良率高低的關鍵所在。

由於工研院具備各種不同領域的專長,包括氣體噴灑頭及系統建立,以及機臺和實驗數據,結合相關的各個領域,將製程參數實驗資料及模擬分析之優化結果導入巨量資料庫,能夠大幅節省製程開發驗證的時間。擔任臺灣光電半導體產業協會副秘書長,同時也是工研院電子與光電研究所光電元件與系統應用組組長朱慕道表示,「我們將實驗參數導入巨量資料庫,透過相關參數的優化,節省製程開發驗證的時間。」而知識系統的建立,也能縮短相關人才的養成時間。

提高模擬準確度 縮短時間

事實上,透過此一開發成果,不僅製程準確性獲得提高,磊晶參數決定時間從原來一週縮短為不到二小時,透過將經驗數值化,也能將人員異動對製程所造成的影響降至最低。

工研院研發之磊晶製程參數優化系統是以有機金屬化學氣相沈積設備(MOCVD)之氣流、熱流、化學反應機制與氣體噴灑頭關鍵模組虛實整合技術,突破傳統磊晶廠找出最佳化製程參數方式。此項磊晶製程數位化製造技術,也就是導入「磊晶製程參數優化」這個虛實整合系統(Cyber-Physical System; CPS)。在這個系統中,「實體」部分是指結合機台與製程的氣體噴灑模組;「虛擬」部分則是指製程參數資料庫。透過工研院進行的測試,研發團隊已能掌握氣體噴灑模組性能,以及製程參數資料庫的操作方式及參數調控準確度。

整合軟硬體 累積自主研發實力

「透過磊晶製程調控虛實整合系統,我們希望能整合軟硬體資源,結合使用者和製造業者,讓臺灣能進一步自主掌握製程和設備,以因應紅色供應鏈崛起所帶來的威脅。」工研院機械與系統研究所固態光源機械技術部經理王慶鈞強調,「臺灣LED製造業界所使用的磊晶設備都是自國外進口,新產品及技術的開發方向很容易提前曝光,形成競爭劣勢,因此設備國產化是非常重要的。」

虛實整合系統是工業4.0,或說是生產力4.0時代的重要表徵,我國目前正在強力推動各項相關政策。因此,工研院透過相關領域的合作,一步一步從軟體參數、硬體改善朝向虛實整合發展。研發團隊致力於數位化製造技術的推動,並積極與產業界合作,希冀能針對臺灣LED、太陽能及面板產業的需求開發相關半導體設備,協助業界打造更強大的競爭力。

磊晶設備是光電半導體產業關鍵製程設備,工研院開發磊晶製程參數優化系統,並進一步發展為虛實整合系統,協助相關產業升級及加值。
磊晶設備是光電半導體產業關鍵製程設備,工研院開發磊晶製程參數優化系統,並進一步發展為虛實整合系統,協助相關產業升級及加值。



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