交大材料系电子材料研究介绍.PDFVIP

mse campus 交大材料系電子材料研究介紹 l 潘扶民 自巴丁、布拉頓、蕭克利與美國貝爾實驗室的研究人員於 1947 年發明了第一個 電晶體，半導體材料開始對人類文明形成新的科技革命。如今，電子產品微小化 已然成為電子產業不可逆轉的趨勢，現在幾乎任何產業，皆必須應用到微電子科 技所提供便捷、強大的運算或光電顯示、通訊功能等等，因此微電子科技已被視 為人類科技文明最重要的一個環節。 由於電子產品的製造是許多不同材料製程的集成，除了半導體材料外，尚包 括了無機材料 （如金屬與陶瓷材料），與有機材料（如環氧樹脂與液晶材料）， 所以一種電子產品的製造，往往牽涉到非常複雜的材料特性，匹配與製程整合的 問題；尤其是系統微小化時，次微米尺寸的材料物化光電特性與塊材常有差異。 因此為了開發先進產品、解決製程瓶頸，必須對相關的電子材料進行廣泛深入的 研究。交大材料系多數老師在電子材料研究領域裡或多或少皆有鑽研，在本文 裡，我們僅就從事半導體與無機電子材料研究的老師作簡單的介紹，依序為張翼 教授、張立教授、陳智教授、吳耀銓教授、潘扶民教授、呂志鵬教授與謝宗雍教 授。 張 翼教授 張翼教授包括三五族 （III-V ）半導體之高頻覆晶封裝；先進的磷化銦單異質 及雙異質接面雙載子電晶體，與砷化鎵變質型高電子遷移率電晶體元件技術，及 氮化鎵高功率高電子遷移率功率電晶體。 國內三五族半導體工業，近年來人才輩出。唯三五族半導體工業尚屬新興產 業，量產技術仍需研究改進，且目前國內產業業績皆尚未達量產規模，因此無法 從事先導性產品技術的研發，尤其在先導性毫米波元件及積體電路、無論在 IC 技 術或構裝技術之研發上更付之厥如。 張翼教授結合校內外多位教授，擬以新製程帶動新製程機器之研究，同時輔 助業者配合發展相關機械設備，從事 60GHz 以上砷化鎵元件及構裝技術之開發， De ce mber 200 4 1 7 mse campus 以期對國內三五族半導體工業之整體競爭力有所助益。由於 60GHz 的頻段已經進 入毫米波範圍，傳統上使用金線連接的封裝方式已經不再適用，覆晶封裝 （flip chip packaging ）由於使晶粒直接朝下且使用錫鉛球或金球取代金線的方式，可大 幅將低封裝體積及降低電感，將是未來高頻封裝的趨勢。本研究目標主要為發展 60GHz 之高頻 IC 覆晶構裝技術，並配合交大電資中心無線通訊研發中心之模擬軟 體、構裝及測試設備，建立一完整的高頻三五族半導體之製程構裝技術及設備研 發中心，並建立一健全的組織架構和一優良的研究環境。本研究將發展 60GHz 的 低噪音及高功率 PHEMT 元件，並分析共面波導傳輸線之基本模態與高階模態分 析、覆晶構裝與基板間凸塊結構之電器特性分析，與轉態電路設計和垂直連接線 分析等。本研究並進行砷化鎵覆晶銅製程整合，低介電材料研發、厚膜光阻及無 鉛錫球等技術之建立。另外也針對高頻覆晶封裝的特殊需求，改良現有的覆晶構 裝設備，使之適合於三五族材料的製程，這將對我國覆晶封裝技術的發展有極大 的貢獻。 此外，張翼教授在先進的磷化銦單異質及雙異質接面雙載子電晶體與砷化鎵 變質型高電子遷移率電晶體元件技術亦有深入的研究。所製作之次微米磷化銦雙 異質接面雙載子電晶體將具有200GHz 之最大震盪頻率，而奈米級之砷化鎵變質型 高電子遷移率電晶體將具有 500GHz 之最大震盪頻率。他以磷化銦異質接面雙載子 電晶體技術平臺，研發出符合毫米波段雙模無線網路的 60GHz 高整合度的單晶無 線積體電路收發器，可整合於毫米波段應用之電路。 張翼教授在相關電子材料研究工作之一是研究下世代 （3G 、4G 或更高）無 線通訊基地台關鍵零組件－氮化鎵高功率高電子遷移率功率電晶體 （P o w e r HEMT ） ，以供