楊懷德 台積科技委員/ 廠長
台灣積體電路製造股份有限公司21廠

創新菁英－一般個人組

深耕半導體製程技術30年 5奈米量產關鍵人物

5奈米是當今晶圓生產主流，高量產良率的5奈米製程技術讓臺灣積體電路持續穩坐全球領導地位，這當中包括多項技術突破，譬如自主研發極紫外光微影光罩護膜（EUV Pellicle），並提升疊對技術、增加化學機械研磨（CMP）可靠度等，而這3項技術突破的關鍵人物都是楊懷德受到肯定的主因。

在台灣積體電路公司，楊懷德經常扮演關鍵先鋒角色，他深耕半導體製程技術30年來，不僅與研發團隊一起突破5奈米量產技術瓶頸，也帶領團隊推動建置智能工廠、前進美國設廠，一路走來，楊懷德始終站在台積與半導體產業需求尖端尋求創新。

1970年次，原畢於淡江大學航空工程學系，楊懷德笑說那是個許多人懷抱為國家造飛機的年代，他原本也有這個夢想，卻陰錯陽差投入半導體產業，並在1998年進入台積公司，且為加強自身專業，2001年再取得陽明交通大學工學院在職專班學位，從微米、一路走到5奈米、4奈米等各製程研發階段，楊懷德無役不與，為臺灣鞏固世界級半導體製造競爭力做出貢獻。

不畏事 勇於承擔

回首這一路走來不易的過程，楊懷德自感很榮幸可參與多項戰役，「每次與團隊共同奮戰，都會令人很興奮，」楊懷德笑說。台積副總經理莊瑞萍則指出：「這些過程一再顯現出懷德的專業、勇氣與毅力。」他曾是楊懷德的直屬主管，親眼見證楊懷德拼勁十足的模樣。

許多人都曾經見證過楊懷德的毅力，台積亞利桑那分公司執行長王英郎也談到，台積銅製程初期量產時，楊懷德負責掌控銅製程最重要的兩站―銅製程電鍍機及銅製程化學機械研磨，創造了半導體製程新分野。

但某次銅製程電鍍機當機，全產線因此而停擺，當時機台的原廠專家都沒有辦法立刻解決問題，最後靠著楊懷德與他的團隊與時間賽跑，在短短36小時內找到根因，即時解決，連原廠專家都稱讚楊懷德是該機臺的第一高手。

遇到問題就勤奮解決、接到任務就勇敢承擔，向來是楊懷德的任事態度，也讓他接連透過自主研發EUV Pellicle、將疊對技術導入機器學習、CMP研磨液控制大突破，為台積解決了3項5奈米量產技術瓶頸。

自主研發EUV Pellicle 擺脫原廠限制

5奈米量產製程關鍵在於有效率地運用波長僅13.5奈米的EUV（Extreme Ultraviolet，極紫外光微影）曝光機，但EUV的光罩特性不同以往，一旦微塵小於60奈米就有成像的風險，為了滿足晶片量產需求，台積勢必要針對光罩護膜進行調整。

在通盤考量下，台積決定自己生產EUV 光罩護膜（Pellicle），楊懷德與研發部門接下了這個艱鉅任務，困難點在於其厚度力求薄如蟬翼，且不同屬性材料要層層堆疊在一起，又不能產生內應力。最後經過不斷試驗、調整參數，台積研發出厚度小於15奈米、且具有高能量曝光的Pellicle。

這項成果使台積更能夠貼近量產需求，助台積1年省下3,600萬美元（約新臺幣11.6億元）的成本。同時。這項成果亦提升多項生產效能，包括提升散熱效果，EUV功率提高5倍，可減少曝光時間，增進機台產能，減少晶圓角落變異；此外，新材料亦提升了穿透性，據實際驗證穿透率達>88％，還可延長2倍光罩使用時間。

導入機器學習 預估疊對變化

此外，楊懷德也與跨部門團隊克服了製程微縮的重要關鍵―將「疊對」技術導入機器學習（Machine Learning），透過搜集、分析大數據資料，數據化機臺生產邏輯以找出產能黑數，讓系統可以預估疊對變化，大幅增進EUV機台產能，並讓每一道製程、每一個機台產出一致結果。

這項技術突破的挑戰在於數據非常龐大，台積的生產線有4億6,000萬種機臺組合，光罩與站點組合要找到機台的參數跟產品量測之間的關係，還要再搭配每一個台積電製程技術，發展出可全時監控與回饋的自動化控制系統，最後這項技術突破降低97％的產品報廢率。

突破CMP研磨液控制 提升可靠度

另外，楊德懷也與團隊共同突破CMP研磨液控制，解決了產品可靠度問題，並加速完成新製程節點的開發與產量。

台積生產的5奈米晶圓，每片最多有11兆個電晶體，而所有電晶體閘都必須透過研磨精準控制其高度，促使CMP技術成為製程關鍵。隨著台積電進入5奈米量產，CMP道次已超過25道，未來還可能會再增加，因此楊懷德坦言即使到現在，台積仍在不斷改進CMP研磨。

楊懷德與團隊先突破部份瓶頸，打破原研磨液供應系統需熟成3到6小時，無法符合量產需求的限制，透過改良後的多重混合系統，可以同時滿足底層平坦化控制與量產需求。

推動智能工廠 提高生產效能

創造技術突破同時，提高生產效能、減少人為調機次數，也一直是台積不斷努力研究的課題，楊懷德又承擔了這項重要任務，與跨部門團隊共同負責推動智能工廠（Digitized Fab）。

幾年之間，楊懷德與團隊先整理了大量資料，把重要製程參數找出來，再一個個設置、測試，然後搭配機器學習、精準製程控制與即時警示系統，協助台積建構出智慧調機，可結合各種參數對調機做連續性修正，以減少人為判斷失誤，並減少90％人為操作流程。

銜命赴美 展現強韌執行力

一切成果是如此得來不易，楊懷德坦言：「過程常常面臨各式挑戰，所有過程都是不停嘗試與發想，不輕言放棄。」這樣的個性也體現了楊懷德在台積公司不同的職務歷練上，他不僅獲選為台積科技委員，更背負台積公司的重要使命，赴美上任亞利桑納廠廠長。

為達成台積全球佈局目標，楊懷德也迎接挑戰，融入美國產業環境、法規制度，並持續學習文化與語言上的差異，讓5奈米製程技術在美國落地量產，持續提供客戶源源不斷的創新來源。

未來，楊懷德不僅希望能將技術成功帶到美國，他也想將台積的ICIC 核心價值（Integrity誠信正直、Commitment承諾、Innovation 創新、Customer trust 客戶信任）帶到美國落地開花，讓台積與臺灣半導體持續坐穩全球領導地位。

得獎感言－楊懷德 台積科技委員/ 廠長

感謝公司給我機會以半導體的技術為支點、站上世界的舞台。才能有機會參與產業創新獎。也要謝謝秦永沛資深副總、王英郎副總、莊瑞萍副總、和我的指導教授張翼老師，在我職涯上每個需要協助的時候，都給予了悉心的指導。不論是在專業領域，或在做研究創新的方法和態度上，都讓我獲益良多、受用無窮。

我也要感謝Fab18A廠的好同事們，常給予我許多寶貴的協助與建議。即使我人在TSMC亞利桑那廠, 大家在龐大的工作負載下，仍大力支持並協助解決許多問題。

最後，我要感謝我的父母、我的太太維君及可愛的貓女兒乖乖姐妹倆。有了他們的包容與支持，讓我可以沒有後顧之憂地在公司與家庭間取得平衡點。並且支持我一起搬到異鄉離開舒適圈為公司的全球半導體版圖打拼。還有太多太多的朋友、同事們與供應鏈夥伴，在我遇到困難時給我窩心的祝福與實質的協助。在這裡，我衷心的感謝大家，謝謝！

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第八屆-產創專輯_楊懷德

• 發布日期：2024/02/01
• 最後更新時間： 2024/04/26
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