「化合物半導體晶圓與元件製備技術發展及應用」與「產業廢酸鹼回收技術」兩大技術專題
《工業材料雜誌》2024年八月號推出
探索未來科技的基石―化合物半導體引領新世代電子革命
隨著科技的快速進步，半導體技術在各行各業中的應用變得日益廣泛且重要。其中，化合物半導體材料由於具有許多優於矽材料的特性，如更高的電子遷移率、更寬的能隙和更好的熱導率等，使其在高功率電子元件、高頻電子元件、光電子元件和高溫結構材料等應用中極具優勢，現已大量運用在5G通訊與電動車市場，尤其以碳化矽(SiC)之發展與應用最為快速。在半導體材料中，受限於成本與成熟度，各種材料之間無法替代，而且在市場應用上有所區隔。寬能隙化合物材料軍團以最強大的應用特性，立足於高電壓之能源轉換、高頻通訊與AI之應用，目前仍以碳化矽為主，但後起之秀如氧化鎵(Ga2O3)與氮化鋁(AlN)已虎視眈眈，隨時都能成為一方霸主。本期「化合物半導體晶圓與元件製備技術發展及應用」專題，將介紹目前已發展之不同化合物半導體材料、應用與其市場發展。透過〈化合物半導體材料市場與應用導論〉、〈碳化矽晶體成長技術發展〉、〈氧化鎵長晶技術發展與應用〉、〈氮化鋁長晶技術發展與產品應用〉、〈化合物半導體材料晶圓製備技術〉五篇專文，從主流的碳化矽、氧化鎵、氮化鋁等材料端，到製程端各原材料之製備技術、AI模擬熱場、長晶技術介紹等；並邀請業界先進共同以碳化矽為實例，介紹從晶錠到晶圓的切磨拋加工成型技術，旨在提供讀者業界目前寬能隙材料之技術資訊。未來隨著市場對高功率、高頻和高溫應用需求的增加，寬能隙半導體材料應用將更加廣泛，並且相關的晶圓製備技術也將不斷優化和進步，以提升應用價值和市場競爭力。期望藉由本期技術專題的材料市場剖析，能夠激發讀者對化合物半導體材料與技術之興趣，投入並促進相關技術的研究和應用，帶動國內人才及產業的發展。
酸鹼循環零廢棄，產業永續無阻力
高科技產業如半導體、面板等，或是傳統產業如金屬表面處理、化材業等，於製造生產過程中，都一定會用到酸鹼液，製程所排放出的酸鹼液被歸納在有害事業廢棄物。廢酸鹼現況再利用方法多為中和結晶，將廢酸轉化為其他離子鹽類於其他工業再利用，如：廢硫酸製成硫酸鋁及硫酸銅、廢磷酸製成磷酸鈉、廢氫氟酸製成人造螢石及冰晶石、廢氨液製成硫酸銨，但這些都無法再回用於原廢酸鹼產出廠。最理想的做法，是由廢酸鹼排放廠將所排放的廢酸鹼經由純化後，再回到廠內再利用，這樣可以減少廢棄物產生量，降低環境影響，同時避免後續需要中和處理衍生的加藥成本。然而，廢酸鹼純化再利用技術仍有瓶頸，傳統做法所使用的蒸餾技術需要一定高度的蒸餾塔器，還需要蒸汽熱源，很難在一般工廠設置，如何以簡易的程序將製程所產出的廢酸鹼加以純化回用，將會是未來產業高度需求的技術。本期「產業廢酸鹼回收技術」專題內容包含〈半導體產業廢硫酸純化再利用〉、〈產業蝕刻製程廢液純化再利用技術之創新與應用〉、〈表面處理酸性廢液純化再利用〉、〈含銨廢水氮回收再利用技術評估〉，盤點產業廢酸鹼回收技術，主要用以分離廢酸鹼中金屬離子與酸鹼成分，並達到提濃效果，技術含括樹脂、薄膜蒸餾、擴散滲析、電透析等。半導體業產生的廢硫酸是半導體廢棄物重大議題，經由文獻及專利分析，探討純化及去化可行方案，半導體及面板業產生的蝕刻廢液含高濃度磷酸，透過薄膜及樹脂技術導入，可有效將有害金屬離子與磷酸分離。然而在技術可行的情況下，必須衡量其經濟效益，以近幾年原物料上漲情形，同時廢棄物處理費用高漲的局勢下，酸鹼廢純化再利用必然有其市場性。
主題專欄與其他
高分子專欄〈新穎5G軟性基板材料開發與應用〉介紹工研院材料與化工研究所透過精密聚縮合及製膜加工技術，開發可溶型液晶高分子（LCP）材料，以建立關鍵材料自主化之優勢，提升國內PCB產業之國際競爭力。市場瞭望專欄 〈邁向碳中和之機械載具最新發展趨勢〉分析，新能源載具將在控制總碳排上扮演至關重要的角色，氫能車與電動車為替代燃油汽車之優選方案。接續上期，循環經濟專欄〈汰役鋰電池之降階與回收(下)〉探討汰役鋰電池的可行處置方式，目前主要係以降階與回收兩大方式進行處置，以降低鋰電池製造過程對新原材料的需求，同時也減少廢鋰電池對環境的污染，促進汰役鋰電池的整體循環經濟。〈生物氫與循環經濟，實現零廢物程序(下) 〉說明從經濟和永續性方面來看，使用微生物產氫比其他方法更具優勢，以廢棄物作為料源的暗醱酵產氫程序，並整合其他技術之生物精煉程序，可實現循環經濟與達成零廢物之目標。專文篇篇精彩，歡迎賞閱！
凡對以上內容有興趣的讀者，歡迎參閱2024年8月號《工業材料》雜誌452期或參見材料世界網，並歡迎長期訂閱或加入材料世界網會員，以獲得最快、最即時的資訊！
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