南華大學半導體應用學士學位學程 |

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2025/11/27

恭賀黃慶成教授榮獲國際發明大獎-2025年美國達文西全球創新技術獎 (2025 American DANENCI Innovation Technology Awards)

在半導體製程挑戰物理極限的今日，一項師法自然的革命性材料技術橫空出世。由黃慶成教授開發的「仿生 PVA 智慧引流氣流發泡材料」，憑藉其獨特的「鳥類骨骼」與「鯊魚皮」雙重仿生結構，成功為 10 奈米以下先進製程潔淨難題提供新的解決方案，2025年11月20日由南猶他州立大學國際事務處處長Kaili Brown代表頒獎。

師法自然：從鳥類與鯊魚身上找到微縮製程的解答

隨著半導體製程進入 10 奈米甚至 2 奈米世代，晶圓表面的微小缺陷都可能導致災難性的良率損失。傳統的 PVA 刷具在化學機械平坦化後清洗（Post-CMP cleaning）製程中，常因流體交換效率不足，導致奈米微粒重新沾附或刮傷晶圓。

黃慶成教授回歸自然界尋找靈感，開發出獨創的氣流發泡製程技術，在材料中實現了兩大生物機制的完美融合：

鳥類骨骼仿生（內部結構）：模仿鳥類「氣腔骨（Pneumatic bones）」的 3D 微通道網絡。這種結構在刷具受壓時如同無數個「微型幫浦」，能產生高動態流體交換（High dynamic fluid exchange），主動吸入新鮮潔淨液並強力排出髒污廢液。
鯊魚皮仿生（表面結構）：模仿鯊魚皮「盾鱗（Riblets）」的微流道設計。這在接觸面創造了單向流動場，主動將污染物導離關鍵區域，物理性地防止顆粒重新沉積。
此外，該材料還具備智慧 Zeta 電位控制功能，能隨環境 pH 值自主調節表面電荷，利用靜電排斥力進一步確保晶圓的極致潔淨。

綠色製造：科技與環境的共生

在 ESG 永續浪潮下，本技術也展現了卓越的環保效益。得益於其高效的流體交換設計，在半導體清洗製程中將可大幅減少去離子水與化學藥劑的消耗。這種「以少做多」的特性，不僅降低了製造成本，更實踐了綠色製造的承諾。

本項技術具體技術細節將收錄在國際半導體專書Advances in Semiconductor Materials and Devices, Perspective chapter: A Synergistic Strategy for Sub-10 nm IC Manufacturing: From Post-CMP Cleaning with Biomimetic PVA Smart Brushes to Post-EUV Encapsulation with Advanced Polyimide (INTECHOPEN LIMITED出版)(London, UK)(2025)

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