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国研院晶圆级气体感测器点测系统加速提升高效
世界首创!

【CTIMES/SmartAuto 陳復霞 报导】   2019年04月09日 星期二

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在智慧环境AIoT时代,感测器扮演着举足轻重的角色。而从空气污染防制与物联网商机来观察气体感测器市场的前景看好,根据产业研究机构 Yole Developpement最新研究报告,预期於2021年全球气体感测器市场可成长至9.2亿美元的规模,2022年挑战10亿美元;其中成长幅度最大的是智慧手持装置与穿戴式装置,其年复合成长率各为269%与225%。台湾的半导体实为强项,在迈入由半导体制程所制作的感测器市场具有绝对的优势。

国研院发表世界首创的「晶圆级气体感测器高效能点测系统」(摄影/陈复霞)
国研院发表世界首创的「晶圆级气体感测器高效能点测系统」(摄影/陈复霞)

国研院今(4/9)日发表世界首创的「晶圆级气体感测器高效能点测系统」,本系统是由进军气体感测器产业的晶元光电提出需求规格,由国研院仪科中心整合深耕多年的真空与光机电技术,并结合清华大学与工研院量测中心所共同开发出来。

国研院仪科中心??主任陈峰志表示,真空系统与半导体晶圆测试(光机电整合)结合为本系统的核心特色,可以为半导体设备供应链加值。此系统在晶圆阶段进行晶粒电性量测,可测试气体感测器(感测晶片)效能,而且可以线阵列同时测试多颗,大幅缩短检测时间,且可提早於封装前即可对於每颗晶片进行分级与管控,藉以降低封装资源浪费;亦可协助回??测试结果,据以改善优化制程,提升良率与效能。

相较於厂商测试气体感测器的方式为完成晶片的封装後,再一颗一颗测试其功效。晶圆级气体感测器高效能点测系统则是在晶圆上制作出一格一格的晶片後、在尚未切割封装前的晶圆阶段,就进行感测晶片的气体反应电性量测。

目前测试IC晶片(非感测晶片)已有在晶圆阶段进行测试的点测系统,但仅能一颗一颗晶片进行测试;晶圆级气体感测器高效能点测系统整合自动光学对位系统、线阵列探针点测装置及精密定位移动平台的核心技术,每次可用线阵列探针十颗十颗的点测,搭配整合调校机构可让探针卡与晶圆表面平整均匀碰触,大幅加速检测时程。点测机台的效能为市面上现有机台的30倍以上。

此外,气体感测器必须加热、通气才能测试其感测效能,现有的测系统无此功能,因此只能将一颗颗感测晶片切割、封装後,才能进行测试;晶圆级气体感测器高效能点测系统整合具加热装置之晶圆吸盘模组、真空腔系统及测试气体供应系统等关键技术,可在晶圆阶段将晶片加热至工作温度,并依测试需求将不同成分与浓度之气体通入检测腔体,再以探针测试其感测效能,可提早於封装前即查知每颗晶片的品质与分级,这是全世界首创的技术。

清华大学动力机械工程学系王玉麟教授认为半导体的气体感测器将成为微感测的开路先锋,其研究半导体特性发展的原理方法学,在於与产业界衔接时可通过生产及制造,亦即制程可制造,而设备可支持制程开发,他强调研发着重於感测器效能,追求轻薄短小,且高效能和具有高灵敏度,未来可随身携带,进而广布各场域,打开更多的应用层面。

晶元光电研发中心资深处长许嘉良表示,晶圆级气体感测器高效能点测系统大幅提升效率,减少封装成本与时间的浪费,他认为节省成本可分成设计与制造两方面,一来气体感测器数量多,且交互因子影响大,若能缩短设计时间成本可带来高利润,而从量产角度来看,封装测试的分级与品管成效,可以让量产成本减半。

晶元光电目前已在开发氢气、硫化氢、氨气、乙醇(酒精)、一氧化碳等五种气体感测器,在晶圆级气体感测器高效能点测系统的协助下,未来将开发更多不同种类的气体感测器,抢攻感测器市场的蓝海。

至於半导体设备的专利复杂,多半采取技转或买断,许嘉良以日亚化资本支出高在於购买设备锁住关键技术为例说明市场竞争的激烈,而晶元光电专注於材料与制程,看向下一世代需求,积极与学研合作,例如将仪科中心视为卫星研发中心及学界研究发想创新力来补足所需,进而比竞争厂商先投入市场赢得商机。

陈峰志表示,这套系统的使用对象主要是晶圆厂,不致於对封装厂造成冲击,这套系统机台的制作成本大约花费新台币千万元以上,预估一年内可回本。并会在半年内陆续申请专利。

關鍵字: AIoT  氣體感測器  封装测试  半导体  晶元光电  Dressing udstyr  清华大学 
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