量測技術再升級！中山大學攜牛津儀器推新模式 高效驗證降低風險
圖/從實驗室直通產線 中山大學攜牛津儀器推進半導體材料量測技術
【勁報記者張淑慧／高雄報導】半導體製程愈往2奈米、1.8奈米推進，晶片愈做愈小，材料與介面結構卻愈來愈複雜。對工程師而言，真正困難的不只是「看得夠不夠細」，而是當晶圓或材料出現異常時，能不能在不破壞樣品的情況下，快速找到問題，並把分析結果及早回饋到製程開發。
傳統材料分析往往需經過切割、研磨與拋光等多道前處理，不僅耗時，也可能改變原始樣品狀態。更重要的是，一項新量測技術即使在研究室中表現出色，若沒有經過實際試片驗證、分析流程建立及設備端持續調校，也不代表能直接進入晶圓廠或先進封裝產線。
如何讓新量測技術跨過「實驗室到產線」這段距離，正是中山大學此次台英合作的核心。
透過英國在台辦事處支持的「台英創新產業研究人員移地研究計畫（UK-TW Innovative Industries Programme，I²P）」，中山大學攜手英國牛津儀器(Oxford Instruments)展開合作。中山大學提供半導體試片、研究能力與驗證場域，Oxford Instruments則導入材料分析與量測技術，讓新方法先在學研環境中完成測試、分析流程建立與最佳化，再逐步銜接半導體製造與先進封裝的實際需求。
Oxford Instruments源自英國牛津，由牛津大學學者創立，是牛津大學科研成果商業化的重要代表之一。公司長期深耕材料分析、顯微成像與半導體相關量測技術，在台灣亦已有長期布局與產業應用經驗。此次合作因此不只是單純導入設備，而是希望結合其材料分析技術與中山大學的試片製作、研究及驗證能力，縮短先進量測技術從研究成果走向產業應用的時間。
進產線前先過驗證關 中山打造量測測試場
中山大學半導體學院與工學院共同建置「聯合實驗室」，除投入先進量測研究與人才培育，更能作為新技術進入產業前的重要驗證場域。
實驗室可自行製作金屬氧化物介面、矽穿孔及混合鍵結封裝等具量測挑戰性的試片，讓研究團隊能在接近實際製程需求的條件下進行測試，並逐步建立標準化分析流程。
中山大學助理教授李伯軒指出，Oxford Instruments的背向電子與X光偵測器（Backscattered Electron ＆amp; X-ray，BEX）可搭配掃描式電子顯微鏡（SEM），快速取得材料結構與元素分布資訊；再結合高解析度Extreme偵測器，可進一步提升微小結構、介面區域與複雜材料的辨識能力。
對工程師而言，這些量測能力的價值不只是影像「看得更清楚」，而是有機會減少繁複樣品前處理，更早發現材料或介面異常。當問題能在研發或試產階段及早被辨識，就能縮短故障分析、製程驗證與參數調整時間，也有助降低反覆測試帶來的研發成本。
圖/台英攜手攻半導體量測！中山大學結合牛津儀器，打造先進技術驗證新模式
從學界到設備端 台英建立量測技術共創模式
此次合作真正特別之處，在於量測技術並非由學校完成研究後才交給產業，而是在驗證過程中，就讓學界與設備端持續交換結果。
中山大學利用具挑戰性的試片建立分析方法與標準作業流程（SOP），再將量測與驗證成果回饋Oxford Instruments，協助設備與分析流程持續優化；完成學研端驗證後，再逐步朝半導體製造與先進封裝等實際應用需求推進。
這樣的合作模式，等於在新技術真正進入晶圓廠前，多建立一道驗證與最佳化環節。新技術可先在學校測試是否可行，再由設備端根據實際結果持續調整，降低直接進入產線後反覆試錯的風險。
Oxford Instruments成像與分析事業部總裁Christian Lang指出，透過與中山大學合作並運用I²P計畫資源，可進一步展示材料分析方案如何協助半導體製造商提早辨識可靠性風險、加速故障分析，並支持更穩健的先進封裝技術發展。
I²P串起產學研 讓研究成果不只停在實驗室
對先進技術而言，從研究成果走到實際產業應用，往往需要的不只是單一企業或學校的能力，而是一條能讓研究、設備與產業需求持續往返驗證的合作鏈。
I²P在此次合作中扮演的角色，正是透過台英雙邊研究與人員交流，把中山大學的研究與驗證能力、Oxford Instruments的設備與材料分析技術，以及後續半導體產業需求串在同一個合作架構中。
換言之，I²P的價值不只在於促成台英雙方認識，而是讓「學界提出方法、設備商優化工具、產業驗證應用」不再各自分開進行，而能在技術開發早期就彼此交換結果。
對中山大學而言，聯合實驗室因此不只是校內研究平台，更可成為新量測技術進入產線前的重要驗證節點；對Oxford Instruments而言，也能透過實際試片與研究結果持續優化量測方法與設備應用。
隨著先進製程與先進封裝持續提高量測速度、解析能力與樣品完整性的要求，量測也正從製程後端的檢測工具，逐步成為加快技術開發與量產導入的重要環節。未來雙方也期待持續深化合作，讓更多新量測技術從校園完成驗證，再走進真正的半導體產線。