組員 : 光電一乙 黃日冠 4A2L0064 光電一乙 莊旻翰 4A2L0012 光電一乙 張晉嘉 4A2L0092

指導老師 : 謝慶東

光電半導體

光電半導體材料介紹 ( 莊旻翰 ) – p.3~5

光電半導體製程解說 ( 張晉嘉 ) – p.6~9

光電半導體的發展瓶頸 ( 黃日冠 ) – p.10~12

目錄

半導體的種類

介紹常用的半導體 二極體：二極體是一個兩端元件，在順向偏壓下 ( 電位差大於 0) 會

有 電流通過，逆向偏壓下則否。可以想像成是一個「開關」。 半導體在外加電壓下，電子和電洞的濃度會形成不均勻的分佈，會 從高濃度的地方往低濃度的地方擴散，就形成電流。

發光二極體：一般的二極體是用做「開關」，原料 是矽和硼、磷等摻雜物，而 LED 的做 用是「發光」，發光的材料，像是 ： 砷化鎵、鋁砷化鎵等。

圖一

英文 Chemical Vapor Deposition ，簡稱CVD ，是一種用來產生高品純度化學材料的技術。在半導體產業中用此技術來製作薄膜

將晶圓暴露在有大量前驅物的環境下，晶圓表面會發生化學反應，這些化學反應會在晶圓上產生薄膜，過程中也會產生不需要的物質，但是多半會被氣流帶走。

使用 CVD 制做的東西有單晶、多晶、矽晶、磊晶等物。

前驅物類似反應物，正確說法是產物的原質

化學氣相沉積

刻蝕（英語： lithography ）

利用化學物質把矽晶圓上的沉積物溶解特定部分的技術，分成電子束刻蝕與光刻，兩者在蝕刻過程中都需要「罩」，「罩」是不能夠蝕刻的，被罩住就不會被蝕刻，換言之沒被罩住的部分就是要蝕刻的部分

蝕刻

光刻 蝕刻的一種方法，透過顯像劑溶解掉付著在金屬層

上被曝光後的光刻膠後達到蝕刻，光刻所需的感光物質稱做光刻膠，光刻膠分為正光刻膠和負光刻膠兩種。

正光刻膠：未被光照的部分在顯影后會被保留 負光刻膠：被光照的部分在顯影后會被保留 不同光刻膠會對不同的光線產生反應 ( 一般是紫外

光 ) ，也因光刻膠會對光反應，所以必須存放在特殊的遮光器皿中。

光刻

2001 年 4 月 26 日在一場由國科會光電小組為執行「推動 21 世紀白光 LED 照明科技應用發展之研究與評估」專題計畫所舉辦的「我國發展 21 世紀白光 LED 照明產業之願景」座談會中，與會的廠商踴躍提出了我國光電半導體照明產業未來發展的瓶頸所在，茲整理如下：

( 一 ) 業界缺乏共同技術指標。 ( 二 ) 日亞掌握大部份技術專利。 ( 三 ) 材料與設備製造技術無法自主。 ( 四 ) LED 照明標準未定案。 ( 五 ) 人才短缺問題待決。

光電半導體的發展瓶頸

( 一 ) 國內上、中、下游廠商缺乏共同的技術指標，使得上游廠商雖不斷的擴產 ，但下游應用市場的拓展仍舊有限。以目前 LED 照明產品而言，數十顆白光 LED 要達到 20W 的價錢約 NT$1,000 ， 但 20W 白熾燈泡只需 NT$10 ，這種價差 100 倍的產品，不要說是消費者，連照明光源廠商本身也不敢貿然投資擴產，連帶影響下游應用市場拓展。對此，照明廠商不禁要問 LED 廠商，何時才能將白光 LED 價格降到消費者可接受的程度。

( 二 ) 針對日本日亞化學公司在 GaN 專利上之強勢地位，國內工研院光電所雖於 1999 年 6 月利用其國際專利分析軟體及專利說明書閱讀結果，針對經營面、技術面及權利面完成「氮化鎵藍色發光元件專利」專題報告書，且國內幾家 LED 廠商亦於 2000 年上半年委託其做 GaN 專利分析，但大多數國內廠商都對此問題沒有信心，不論日亞化學公司是否主動提出訴訟，只能自己先準備好資料，採取保守被動不挑釁的策略，且不外銷日本，避免跟日亞化學做正面衝突。

(三 ) MO Source 、 MOCVD 機台等上游材料及設備製造技術，國內無法自 主，且在目前 MOCVD 機台供不應求的情況下，從定貨到機台進口最少需 1 年時間，而且因為整個機台設計能力掌握在國外手中，國內廠商必須在「時間就是金錢」及「技術自主化」的情形下，具備自己修改機台的能力。同時，欲提高 LED 磊晶片的發光效率，也必須開發新型 MO Source 原料才行。

(四 ) 雖然 LED 發展歷史已經多年，但在照明應用上還算是新技術。國際照明委員會 CIE 在 1997 年公布的 ” CIE-127 Measurements of LEDs” 中，對量測「 LED 平均光度」建立了參考標準，且對 LED 光束、 光度、分光分佈及配光測定都有詳細說明，但對於 LED 照明相關標準至今仍未定案。不過，我國因非聯合國會員，未能加入相關國際組織及參與制訂標準之機會，通常必須等到國際標準公布之後，再由我國經濟部標準檢驗局翻譯修訂成中國國家標準 (CNS) ，日後才能打入國際市場。 這使得我國廠商在開發新產品時，未能即時跟上世界潮流與各國並駕齊驅，也使得研發較早的廠商被迫修改自己的產品規格。

(五 ) 然而，儘管新公司一家一家的開，只要有資金固然可以買到機台，但相關研發人力的供給量跟不上需求量的速度，國內大專院校相關科系之碩、博士班學生早在還沒畢業就被預訂 ， IC 廠的優秀製程人員也成為徵才的對象，甚至遠渡重洋去海外尋求人才。至於照明設計人才，國內更是缺乏，也無照明科系在培育人才 ，照明設計課程大多只是建築系、工業設計系等之一部份課程。在全球照明設計的研究長期以來一直是以歐美為主流的情形下，對於這種稱為從愛迪生發明電燈泡以來的「照明革命」 - 光電半導體照明技術 ，國內如何培養優秀之光電半導體照明設計人才也是相當重要的課題。

張晉嘉：蝕刻 http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%88%BB%E8%9A%80

圖一 https://www.google.com.tw/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=14&ved=0CE8QFjAN&url=http%3A%2F%2Feshare.stust.edu.tw%2FEshareFile%2F2012_11%2F2012_11_d3df3872.ppt&ei=05axUsD6M8yYkgXU8IDgBQ&usg=AFQjCNE2uI3-MadtX5teZ2DayhupTOSYyQ光刻 http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%85%89%E5%88%BB 莊旻翰：

http://stellvia7.pixnet.net/blog/post/59451604-%E5%8D%8A%E5%B0%8E%E9%AB%94%E7%94%A2%E6%A5%AD%E6%A6%82%E8%AB%96-%E5%8D%8A%E5%B0%8E%E9%AB%94%E7%A8%AE%E9%A1%9E%5B%E8%BD%89%5D

黃日冠：http://www.pida.org.tw/optolink/optolink_pdf/90073403.pdf

參考資料