2020-03-17 台積電交大超前部署單晶氮化硼技術 登頂尖期刊

【記者蘇思云/台北報導】為了挑戰愈來愈小的電晶體尺寸,台積電、交大攜手研究,成功找到合成半導體新材料單晶的氮化硼技術,這項成果榮登全球頂尖學術期刊自然(Nature),也是台積電首登該期刊。

 

這項被學者形容為相當於把人以0.5公尺的間距,整齊排列在整個地球表面上的高難度材料科技技術,也可說是產業界與學界聯手合作,在基礎研究上的重大「超前部署」。

 

半導體產業是台灣重要經濟命脈,去年產值更超越南韓、僅次美國,由於積體電路中的電晶體尺寸近年不斷微縮,即將達到傳統半導體材料的物理極限,因此,研究團隊不斷探索新材料,希望解決既有瓶頸,在縮小的晶片中擺放更多電晶體,以利加快效能。

 

交通大學電子物理系教授張文豪與台積電技術主任陳則安今天出席科技部研究成果發表會,發表單原子層氮化硼的合成技術的重大突破,成功開發出大面積晶圓尺寸的單晶氮化硼技術,未來有機會應用到先進邏輯製程技術。

 

這項研究榮登全球頂尖學術期刊自然(Nature),也是台積電首次登上該期刊。

 

張文豪解釋,二維原子層半導體材料,是目前已知解決電晶體微縮的方案之一,如何使電子在裡面傳輸而不受鄰近材料的干擾成為重要關鍵技術。其中,自然界最薄的保護體「單原子層的氮化硼」,已被證明是可以有效阻隔二維半導體不受鄰近材料干擾的重要材料。

 

張文豪表示,過去科學界認為無法在晶圓上合成高品質單晶的單原子層氮化硼,但團隊回歸基礎科學研究,在幾微米的小面積中,觀察到氮化硼在銅晶體表面可以整齊排序,看見突破契機。

 

最後歷時2年期間,成功找到氮化硼分子沉積在銅晶體表面的物理機制,並應用到大面積晶圓尺寸上。這個困難度相當於將人以0.5公尺的間距,整齊排列在整個地球表面上。

 

雖然該技術使用到商業上,尚未有明確時程,但陳則安表示,氮化硼是很好的絕緣體、也是良好的散熱材料,未來可以考慮應用到晶片的散熱上。

 

這項計畫由科技部「尖端晶體材料開發及製作計畫」支持,投資期間已長達10年。科技部政務次長謝達斌也說,對台積電來說,基礎研究也需要「超前部署」,此次產業界與學界聯手合作,登上頂尖期刊,對雙方都具指標性意義。