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專題研究訓練中心
半導體製程關鍵良率工程精密儀器




先進半導體微電子應用材料評價中心(ASAME)
Advanced Semiconductor Microelectronics Application Materials Evaluation Center



一、核心定位：
ASAME不是「小型晶圓廠」，而是「良率工程的材料評價核心」以材料、界面、熱機械可靠度與顯微結構證據，支援半導體製程問題判讀及良率改善的人才養成場域。
系所各中心定位與協作 最適合的定位
ASABIM 上位整合平台；串接設計、製程、量測、失效分析、根因、改善與驗證
ASAME 核心材料評價平台；提供界面、熱應力、顯微結構及化學證據
關係 ASABIM 負責「工程全鏈」，ASAME 提供「量測證據與根因判讀」
因此，ASAME 最具辨識度的品牌語言不是「我們也會做半導體製程」，而是：
我們教學生如何用量測證據，看懂製程為什麼失敗。


二、ASAME三大材料研究室的技術邏輯


1. 半導體異質整合介面研究室
核心問題包括：
  • 顆粒為何吸附於晶圓或薄膜表面？
  • 清洗液是否真正能潤濕細微結構？
  • 薄膜、黏著層、封裝材料之間是否相容？
  • 表面處理後，電荷、官能基及表面能如何改變？
  • 清洗後是否仍有有機物或界面殘留？
這一研究室適合整合：
薄膜／平板表面界達電位、粒徑、動靜態接觸角、表面張力、界面張力及反射式 FTIR。
固體表面界達電位並不是直接量測一片薄膜的「電壓」，而是透過固液界面的電雙層及電滲流，反推出表面的 zeta potential，可用來判斷顆粒吸附、分散穩定性、表面改質及 CMP 後清洗條件。大塚電子的平板量測模組即以這種方式分析薄膜及平板表面。
動態表面張力則反映界面形成後，界面活性物質需要多少時間才能完成吸附；它比平衡狀態的靜態表面張力，更適合解釋高速清洗、噴塗、塗佈及短時間潤濕。氣泡壓力法可依不同「表面年齡」量測張力變化，也能用於清洗槽與潤濕劑濃度監控。
2. 半導體熱應力良率可靠度研究室
這一研究室應聚焦於：
  • 不同材料熱膨脹係數不匹配
  • 封裝加熱與冷卻所造成的翹曲
  • 黏著層、底填膠及高分子材料的玻璃轉移
  • 模數、蠕變、應力鬆弛與疲勞
  • 界面剝離、裂縫及封裝可靠度
TMA 可量測材料在控制溫度與荷重下的尺寸變化，取得 CTE、收縮、軟化與玻璃轉移等資訊；DMA 則藉由週期性變形分析儲能模數、損耗模數及黏彈行為。兩者非常適合連結玻璃核心基板、PI、underfill、黏著膜及異質材料堆疊的熱應力問題。
3. 半導體顯微結構特徵研究室
這一研究室不應只被理解為「拍顯微照片」，而更重要的是輸出研維結構評價：
例如，
  • 缺陷位置與尺寸
  • 刮痕、殘膠、異物、孔洞與裂紋分類
  • 線寬、階差、粗糙度與表面形貌
  • 封裝截面與界面剝離證據
  • 缺陷影像與製程條件的關聯
  • 缺陷分類與根因初判報告
數位顯微鏡及非接觸式 3D 表面量測可提供景深合成、表面凹凸、輪廓和尺寸量測；這些功能正是失效分析、封裝品質與製程缺陷判讀的重要工具。
三、活用ASAME六大半導體精密儀器分析連成良率證據鏈
1. ASAME六大半導體精密儀器












2. ASAME精密儀器主題分析與良率證據鏈
項目 工程上真正回答的問題 適合輸出的結果
熱機械分析與封裝熱應力 加熱後為何翹曲、開裂或剝離？ CTE、Tg、模數、尺寸變化、失配風險
光刻圖形製作與缺陷分析 為何圖形線寬、附著及顯影結果不穩定？ 膜厚、CD、曝光／顯影窗口、缺陷圖
3D 顯微影像與表面形貌 缺陷在哪裡、長什麼樣、可能從何而來？ 缺陷分類、尺寸、形貌與位置
薄膜／平板表面界達電位 顆粒容易吸附還是排斥？ zeta potential–pH／濃度關係
動／靜態接觸角與表面張力 清洗液或塗佈液能否及時潤濕表面？ 接觸角、表面能、動態張力曲線
反射式傅立葉轉換紅外光譜 表面是否有殘留物、官能基或固化差異？ 化學指紋、殘留物與反應程度
反射式 FTIR 特別適合在反射性基板上分析薄塗層與表面化學，通常不需要大量破壞性前處理，可用於有機殘留、表面處理、聚合物固化及黏著層分析。
光刻部分則應定位為「產生標準缺陷與驗證製程條件的教學模組」。旋轉塗佈可將光阻形成相對均勻的薄膜，光罩對位與曝光則控制圖形轉移和 overlay；這些技術可作為 ASAME 各項材料與表面量測的共同試片來源。SPC、DOE、MSA／Gage R&R、RCA／8D數據解析訓練。
2.五階段訓練
安全與儀器認證 → 標準試片與量測可信度 → 數據判讀 → 失效與根因分析 → 改善及再驗證
學生必須學會校正、重複性、再現性、基線比較及量測不確定性，避免學生「只會操作機器，但不能判斷數據是否可信」。
3.四項良率工程工具訓練
SPC、DOE、MSA／Gage R&R、RCA／8D。
建構良率工程工具運用的核心能力，比單純多操作幾台設備，更能使學生接近業界職務要求。
四、與半導體企業職務的實際對應
台積電對製程整合及良率精進工程的說明，強調良率與缺陷監控、量測機台、問題定位、跨單位協作及製程改善；製程工程職務則要求控制變異、處理 excursion，並使用 SPC、DOE 與系統化問題解決。聯電的製程整合職務則包括新產品導入、試產、WAT／CP 結果、良率與穩定性改善、SOP 建立及製程問題處理；2026 年UMC人才招募公布的先進封裝整合職務亦包含 2.5D／3D、FMEA、製程窗口、inline 與 WAT 數據及 BKM 驗證。
ASAME 可合理銜接的職務包括：
  • 製程工程師
  • 良率／缺陷分析工程師
  • 量測與材料分析工程師
  • 失效分析工程師
  • 品質與可靠度工程師
  • 先進封裝材料／介面工程師
  • 精密儀器應用或設備工程師
培育半導體製程、良率、量測、失效分析與可靠度工程人才
五、ASAME學研能量
黃慶成教授於 2026 年發表的研究涵蓋次 10 奈米製程、CMP 後清洗、仿生 PVA 智慧刷及先進聚醯亞胺，與 ASAME 的界面、清潔、材料及封裝可靠度定位具有直接技術關聯。
六、結語
    ASAME以半導體材料、界面、熱機械可靠度與顯微結構分析為核心，整合光刻試片製作、界達電位、接觸角與表面張力、反射式紅外光譜、熱機械分析及三維顯微量測。透過儀器認證、量測品質、數據判讀、失效根因分析與改善驗證，培養半導體製程、良率、量測、失效分析及可靠度工程人才。ASAME最值得守住的特色，就是「用材料與界面證據培養良率工程判斷力」，與學程中心ASABIM協作把這些證據串成完整工程閉環。

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