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作者:梁沐旺、林士欽、江源遠低壓化學氣相沉積應用技術

本文主要是介紹低壓化學氣相沉積設備與高鍍率製程技術，乃藉由氣體擴散裝置（showerhead）及前驅物氣化裝置，經製程參數的設定調整，如調控壓力、基板溫度、基板與噴灑曝氣板（showerhead）距離設定、前驅物DEZn /H2O /B2H6、鍍膜時間…等，驗證使BZO透明導電膜鍍率達120 nm/min以上時，薄膜其霧度約20 %（波長550 nm），片電阻值＜10歐姆/sq，透明度80 %以上（波長400－800 nm），膜厚不均勻性小於10 %。

作者:胡智愷、林義鈞、利定東、黃智勇、林龔樑、陳建志、王慶鈞MOCVD加熱模組技術

加熱器為MOCVD設備中的關鍵零組件，本研究以大尺寸（十吋）加熱載盤為研究對象，為了使加熱載盤表面溫度分佈均勻，特以數值分析模擬之方式最佳化設計加熱器內部電熱管圖形陣列。本文首先將專利及自行設計的電熱管圖形以接觸式的型態進行熱模擬分析，接著依照模擬結果優化改良其電熱管形狀，而後將優化的電熱管再分別進行接觸式和熱輻射式之熱分析，並進行此二型式的比較，實驗中會探討加熱後載盤溫度分佈及升溫時間狀況，最後本文研究結果顯示MOCVD熱輻射式加熱器將比接觸式加熱器要優良許多。

作者:賴冠甫、閻其偉、劉耀先、黃智勇、陳冠州、梁金興、王慶鈞多孔式噴灑頭對於CVD反應室內之流場影響研究

化學氣相沉積法（Chemical Vapor Deposition, CVD）是在晶圓上沉積半導體薄膜的一種方法。化學沉積的過程決定產物的品質，其主要影響的因素有、反應室幾何形狀、反應壓力、進氣構造、基板溫度、基板旋轉以及反應氣體流量，這些參數將決定晶圓品質與良率。本文是以粒子影像測速儀，對於化學氣相沉積反應室內流場情形進行可視化分析。實驗中利用多孔式噴灑頭來達到均勻進氣的效果，另外將改變不同的進氣流量以及基板旋轉來觀察反應腔內之流場變化。

作者:賴冠甫、劉耀先、黃智勇、王慶鈞多孔式噴灑頭CVD腔體之流場可視化技術

本文利用粒子影像測速儀研究外環進氣對於化學氣相沉積腔體內旋轉基板上方流場的影響。腔體內部之流場影響磊晶的品質與良率，本研究使用多孔式噴灑頭來達到均勻進氣的效果，並加入外環進氣(0-30 LPM)以抑制渦流生成，經由改變內外環進氣流量及基板旋轉速度(0-250 RPM)來觀察反應腔體內部流場的情形。結果發現，基板旋轉會造成渦流的形成，若持續提高轉速，渦流會受擠壓而縮小。而加入外環進氣可抑制渦流的生成，但當基板轉速較低時(50 RPM)，加大外環進氣流量會使流場中渦流重新出現。而在有外環進氣的情形下，加大基板旋轉速度並不會造成渦流，而較低的基板轉速與較高的外環進氣流量會使渦流出現。

作者:傅武雄、鄭泗東、王威翔、許智勝、陳柏霖MOCVD噴灑頭式反應腔性能與氮化鎵薄膜沉積化學反應場之數值模擬

本文利用計算流體力學（Computational Fluid Dynamics）數值方法來分析一垂直噴灑頭式反應器內金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）之熱流場與化學反應變化。參考模型由經濟部”氮化鎵矽基磊晶MOCVD設備之工業基礎技術之研究”科專計畫與工研院機械所共同開發之噴灑頭反應器。藉由改變腔體的操作壓力以及轉盤速度，可發現內流場隨著壓力的上升而變得越加紊亂，當轉盤速提高時會消除反應腔體內渦流現象，其模擬的目在於建立一方便調整製程各項參數之型，提供驗證以及最佳化設計，幫助半導體產業研究分析來改良薄膜沉積均勻度並降低工業化生產製造之成本。本研究以ANSYS-FLUENT模擬反應器腔體內溫度場分布、流場分布以及氮化鎵（u-GaN）或 p型氮化鎵（p-GaN）沉積情形。利用熱流場分析腔體內是否有渦流產生造成薄膜沉積不均，再加入化學場反應式推導，以了解各階段化學反應，分析各項製程控制因素對薄膜成長速度及均勻性之影響。

作者:劉耀先、彭冠中、黃智勇CVD腔體高溫流場影響研究

本次實驗主要以粒子影像測速儀（particle image velocimetry, PIV）作為流場可視化的方法，研究CVD腔體在高溫基板的條件下，對於流場分布的影響。化學氣相沉積法（chemical vapor deposition, CVD）是半導體產業中，一種薄膜成長的技術，薄膜的均勻度以及純度取決於沉積過程中流場的分布，其主要影響的物理因素有：反應室幾何形狀、反應壓力、進氣構造、基板溫度、基板旋轉、反應氣體流量以及進氣口與基板的高度差。本次實驗以多孔式噴灑頭做為均勻進氣的方式，另外改變進氣流量與加溫基板以觀察流場的變化。

作者:林義鈞、黃智勇、陳冠州、王慶鈞磊晶製程參數優化系統技術

工研院研發的磊晶製程參數優化系統（epitaxy optimum coupling system, EOCS）是屬原創性極高之製造數位化技術，不同於傳統人為操作參數的決策。本系統是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，可以快速（2小時）找出最佳化的參數，比以往需1週調控的時間大幅縮減，相較其他的競爭者，使用磊晶製程參數優化系統預期可增加產能，而且能獲得準確度92%以上的鍍膜速率與均勻性預測。且具有新產品快速彈性研發優勢，主要是可縮短了產品上市時間（time to market），並減少研發成本，更有利於開發下世代大尺寸GaN/Si光電和深紫外光LED新元件，同時可望填補全球LED前段磊晶設備產業關鍵模組的供應鏈缺口。

作者:王信陽掌握工業4.0在智慧製造的商機—智慧設備將扮演關鍵角色

發展智慧製造與工業4.0已經成為台灣產業翻轉的重要關鍵，而半導體和顯示器產業也是目前台灣最接近智慧製造與工業4.0的兩大關鍵產業，半導體和顯示器產業在發展智慧製造的過程中，將扮演帶動相關產業發展的火車頭。希望藉由兩大產業的發展實例，給予其他產業更多的支援，協助其他產業轉型、升級。智慧製造的關鍵在生產數據可視化，利用大數據分析進行生產決策，其中智慧設備就是發展智慧製造的重要關鍵。

工業4.0不僅僅是自動化而已，而是應該經由智慧設備扮演生產製造的核心，是產業邁向智慧製造的關鍵。但是在邁向4.0之前，由於產業的落差太大，許多產業才正要從1.0或2.0向上提升，而半導體、顯示器等高科技產業，也正從3.x邁步向前，這是台灣產業再造與升級的機會，也是全世界的機會。近年來世界製造大國紛紛推出各自的產業發展策略，期望透過創新策略與智慧製造技術，提升本國製造產業的價值與競爭力。

作者:張雯琪光電半導體創新應用與台灣磊晶設備發展

受惠於5G光通訊、光達（LiDAR）、AR/VR、3D量感測等創新應用，垂直共振腔面射雷射（VCSEL）元件需求大增。根據Yole研調，VCSEL市場將以18.3％的複合年增長率從2020年的11億美元增長到2025年的27億美元，元件需求快速成長，同時帶動製程設備市場。其中磊晶屬於前段製程，進行薄膜沉積，技術門檻高，且薄膜品質會影響後續製程成敗，因此是VCSEL生產過程中非常關鍵的技術。2021年More than Moore元件的磊晶設備市場預期達到約15億美元的規模，並將在2025年成長到超過60億美元。然而目前全球設備幾乎被國外大廠壟斷，因此本文將檢視光電半導體的創新應用與磊晶設備市場，並分析領導設備商的關鍵模組技術，針對台灣目前的研發能量，提出未來發展方向。

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