「噹」的一聲，
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，打開微波爐門，
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，熱騰騰食物就可快速上桌，
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，日常生活如此普遍的微波技術，
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，搖身一變成半導體製程升級利器。現今家用微波爐的2.45GHz低頻微波，
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，在交通大學、工研院、國家奈米元件實驗室三方合作下，
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，開發出「半導體微波退火」技術，
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，不僅比現有其他退火技術節能，成本更為低廉，巧妙的創新，更榮獲2017全球百大科技研發獎（R&D 100 Awards）。半導體「退火」是怎麼一回事呢？一般人聽到退火，腦中通常浮現清涼飲料降溫，但退火在工業製程意義大不相同。退火在工業上廣義的解釋是指利用高溫讓原子或分子重新排列成穩定狀態，並消弭生產過程中產生的缺陷。半導體晶圓前段製程因摻入異質元素，導致矽晶表層結構產生劇烈變化，需透過退火程序，來恢復晶圓單晶結構、活化摻雜元素並消除缺陷。工研院機械所專案經理黃昆平博士表示，「目前市場上，由美國廠商主導的高頻微波或高頻變頻微波退火技術，有高成本與管制問題，不利用於半導體產業採用。」於是他和研發人員深入研究發現，其實半導晶圓所需退火頻率與家用微波爐使用頻率相仿，為何為了均勻性一味地追求高頻微波呢？在經濟部技術處科技專案支持下，交大、工研院、國家奈米元件實驗室開啟合作，目標以低頻磁控管，來達成與高頻微波一樣甚至更好的效果。研究團隊發現，家用微波爐2.45GHz微波管，波長很適合用於半導體退火，而且成本比現有技術更便宜。2.45GHz的微波管單支僅1萬元左右、壽命長達3，000小時，比起5.8GHz高頻微波管動輒20萬元售價，且壽命僅500小時左右，可讓產業大幅降低生產成本。三方的分工是由交大做理論、工研院做設備、國家奈米元件實驗室做元件測試，腦力激盪聯手開發出「半導體微波退火」技術，除了具成本優勢，低溫退火的特性適合細線寬、小尺寸元件。黃昆平舉例：「以七奈米製程來說，退火過程中矽晶受熱溫度需壓低至攝氏600度以下；製程尺寸愈小，要求的溫度愈低，未來市場趨勢要求降低至攝氏450度以下。」此外，以低溫降火可降低大量能源消耗，符合節能減碳環保趨勢。同時研究團隊發現，透過整流器的改良，就可將退火時間壓縮到高頻微波的1/3。並且，以24支導波管交錯的設計，可讓晶圓受熱更均勻，將單片晶圓的均勻性，由95%增加至99.5%，已超越國內半導體商99%的標準。這項技術除了半導體，也適合應用在碳纖維產業，由於碳對微波的吸收係數很高，可大幅降低能耗並提升生產效率，另一個好處則是透過微波退火的程序來提升原料等級，倍增產品的附加價值。未來也將朝光電產業如矽薄膜、LED推廣，預期明年就可看到更多產業應用成果。，