學院學程

學程簡介


以「立足產業強項,放眼永續科技」為規劃目標,「半導體與綠色科技」學程結合循環經濟與半導體製造,跨領域鏈結各項綠色產業,為我國培養頂尖之綠色科技產業人才。

(一)學程設置之緣由說明如下:
新興的第三代半導體在電動車、再生能源、5G、工業 4.0等發展中扮演不可或缺的角色,也引發產業積極布局。臺灣是世界半導體產業的領頭羊,晶圓代工全球第1,先進製程全球第1,IC專業封測全球第1,IC設計全球第2,總產值全球第2,然而我國在半導體產業已經面臨高等人才短缺的現象。本學程結合本校理工電資學院的師資與課程,打破系所藩籬、共同培育人才。除了奠定學生在新世代半導體製造技術之基礎,亦建立學生「太陽光電」、「電池與能源利用」等新興綠色科技之專業能力。



(二)課程規劃原則:
近年來國際情勢與環境快速變化,尖端科技產業已成為世界各國爭相發展的重點,其中以半導體技術為基礎之產業更是未來科技突破與文明永續發展之基石。新興的第三代半導體技術使用碳化矽(SiC)與氮化鎵(GaN)等寬能隙化合物半導體製成之電子元件,在高頻狀態下仍可以維持優異的效能和穩定度,同時擁有開關速度快、尺寸小、散熱迅速等特性,進而減少模組及冷卻系統的體積。可運用於耐高壓(高達3.3 KV)、高切換頻率,高電源轉換效率等功率元件,打造更輕薄與高散熱性能的IC。產業發展上能應用於光達,車用二極體,5G、低軌衛星、電動車、太陽能與風力發電等領域,著實扮演循環經濟實現之關鍵角色。
此外,在全球非核家園的需求下,太陽光電成為再生能源最佳選項之一。目前國內太陽光電上中下游一條龍的生產鏈已成趨勢,臺灣太陽光電產業,配合再生能源政策正進入2.0的新時代。透過本學程之規畫與執行,培訓更多研發人力,群心齊力打造一具有國際競爭力之太陽光電綠色科技產業鏈,擺脫過去代工角色,除了以優質研發人才支援綠色科技產業發展並根留臺灣之外,同時帶動周邊材料、機電、服務等上下游產業一同發展。
因此,在產業與政府經費挹注下,本學程整合本校相關系所與校級研究中心,培育高階半導體與太陽光電綠色科技人才,推進國內半導體與綠色科技之雙領域發展。 半導體課程內容方面,本學程講求跨領域以及基礎扎根,整合本校理學院、工學院、以及電資學院,從半導體元件的基礎理論出發﹑學習製造技術,了解如何透由化學,材料與製程整合,完成一個半導體元件,同時講授最先進的半導體技術。規劃之半導體相關課程涵蓋:1. 半導體材料與元件基礎,2. 製程技術和 3.檢測技術。理論不能沒有驗證,本學程同步規劃實作課程,配合半導體製程無塵室,從微影技術,薄膜技術﹑蝕刻技術以及金屬化技術著手,實製作半導體元件,並進行特性量測與分析。
綠色科技包含創能與節能。創能方面,本學程以太陽電池技術為主,與半導體技術相結合,著重在太陽電池設計與製作訓練。在節能部分,從不同層面建構能源高效運用概念與實務。以電動車作為驗證載具,讓學生學習在電動車上如何有效合理分配能源。包括電源晶片相關課程,藉設計讓半導體晶片達成有效節能。此外,電動車的電源來自發電廠經由台電配電。電力有效運用、電力配額預估以及交易亦為節能重要方向。智慧電網以及智慧電表相形重要,本學程也將網羅台電專家,進行相關領域的授課。


(三)課程特色
本學程強調「學用合一」,教學著重實務課程並配合業界實務經驗分享與傳承。課程特色除強調實作之外,更以Problem-based learning (PBL)教學方式契合產業需求。
本學程課程分三大類:
第一類:為基礎課程,涵蓋半導體與綠色科技之相關基礎背景知識:半導體物理與元件、矽基奈米元件物理、光電半導體元件物理、半導體製程技術、太陽電池概論、半導體構裝材料與製程、半導體元件量測實驗、奈米光電檢測技術。
第二類:為進階課程,以深入了解半導體與太陽電池元件之製造與特性:MOS元件專論、矽鍺半導體技術、超大型積體電路尖端製造技術、薄膜太陽能電池。
第三類:為應用課程與綠色科技:新能源電動車概論、電源管理積體電路設計、智慧電能監控系統專題、太陽光電系統。 以本學程所規劃之半導體課程為例,從基礎元件原理至先進半導體元件,如矽鍺半導體,矽奈米元件等進階科目,對寬能隙化合物半導體技術亦有全面性介紹。MOS元件專論涵蓋FinFET Device,Nanowire GAA MOSFET,FET with 2D Material as channel,NC-FET & SRAM Application和FeFET & FRAM Application等主題,對於10 nm以下的半導體發展提供一個相當完整的說明。
實作方面,本校光電半導體製程中心所管理之無塵室為國內中部地區大學院校中最大坪數且比照晶圓廠設計之教學與研究的無塵室,如圖1所示。無塵室可配合「超大型積體電路尖端製造技術」等課程之教學,提供學生半導體製程實作的機會,實際進行各種半導體製程機台的操作如黃光室的微影蝕刻製程、沉積室的CVD半導體薄膜成長等。

「半導體製程技術」課程介紹半導體元件之生產技術,內容包括單品成長技術、無塵室工程、半導體製程設備介紹、製程整合應用以及實務參訪。課程內容亦規劃產業實務介紹,邀請業師進行跨領域教研合作,藉由新穎課程設計,激勵學生主動學習以及增進自我的思考邏輯,加強學生的核心能力,提升就業市場競爭力。
「半導體構裝材料與製程」介紹半導體後段封裝製程,其內容涵蓋:封測產業未來展望、各種封裝技術如Wire bonding與 Bumping、基板原理和材料應用,檢測原理與Automated Optical Inspection和Final Visual Inspection。Thermal/Mechanical simulation等議題。本課程採用PBL方式進行,由本校相關領域師資與矽品精密研發/製程主管共同規劃並授課。PBL教學法其流程如圖三所示:
1. 根據技術發展趨勢並搜集產線現場問題出題
2. 分組選題
3. 書面報告
4. 口頭報告與問答
5. 評分與建議回饋。

以太陽光電相關課程為例,本校電機大樓頂樓有裝設多套太陽光電系統供教學與研究使用(如圖2所示),提供學生實作需求。部分課程與台灣半導體研究中心(TSRI)的專家合開,以「奈米光電檢測技術」課程為例,其內容說明先進奈米檢測技術之原理並介紹其於半導體產業之應用,包括穿透式電子顯微術、掃描電子顯微術、掃描探針顯微術、質譜分析技術、X 光繞射儀、歐傑電子儀、奈米探針工程以及X 光光電子能譜儀等。講師除了台灣半導體研究中心(TSRI)的領域專家之外,另邀有台灣積體電路製造股份有限公司(TSMC)的檢測主管與技術專家加入,課程亦植入PBL教學法,兼顧理論與實作。

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圖1.國立中興大學光電半導體製程中心管理之120坪無塵室空間配置示意圖。


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圖2.國立中興大學電機大樓設置之太陽光電發電系統實景照片。


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圖3.本學程採用的PBL教學流程。


(四)就業進路規劃
半導體與綠色科技學程配合相關產業人力需求,扎根培植符合業界需求之具研發潛力與創新思維人才。透過專業課程,奠定半導體與綠色科技基礎;透過業師與實作課程,吸取相關實務經驗,畢業生可順利接軌業界之研發與應用開發工作。
半導體方面之就業進路:

一、「研發為首」科學園區半導體廠商如台積電、聯電、矽品之研發工程師,從事半導體工程技術研發、設計以及指導、發展、構建等工作。
二、「製程為首」科學園區半導體廠商如台積電、聯電、矽品之製程工程師,解決並改進產線問題。或者半導體設備工程師,檢測維護機台設備,解決相關困難、提升設備稼動率。
綠色科技方面之就業進路:
一、「電池為首」太陽光電技術工程師。
二、「模組為首」太陽光電模組製造工程師。
三、「系統為首」太陽光電後端的系統整合及維運工程師。
四、「綠色科技」電源積體電路設計公司、電動車相關產業以及智慧電表相關產業。
鼓勵學程學生參與合作企業廠商實習服務,除了學用合一,畢業生得到學以致用之就職機會,廠商獲得優質研發人才。