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國科會長期布局後摩爾時代半導體關鍵技術,透過「Å世代前瞻半導體技術專案計畫」推動次世代元件檢測技術研發。在國科會支持下,國立臺灣大學物理學系
[https://tw.news.yahoo.com/tag/國立臺灣大學物理學系]教授邱雅萍首創「臨場剖面掃描顯微半導體檢測技術(Operando
Cross-sectional
STM)」,並與國立臺灣師範大學及新加坡國立大學研究團隊合作,首次在先進二維半導體電晶體實際運作狀態下,以原子級解析度直接量測金屬與半導體接觸邊緣的電子轉移長度,突破過去只能依賴理論模擬推估的限制。研究成果已於7月刊登於國際頂尖學術期刊《自然》(Nature)。
國科會自然科學及永續研究發展處長賴明治表示,本次研究由國立臺灣大學物理學系教授邱雅萍團隊主導,成功開發可直接觀察半導體元件接觸介面電子傳輸行為的創新檢測技術。隨著人工智慧運算、資料中心及行動裝置對高效能、低功耗晶片需求持續增加,半導體元件持續微縮已成為全球科技發展的重要課題。具有原子級厚度與優異閘極控制能力的二維半導體,被視為後摩爾時代延續先進邏輯元件微縮的重要候選材料,但電晶體能否持續微縮,不僅取決於通道長度,金屬與半導體接觸區的品質同樣是關鍵。
國科會表示,此次突破奠基於臺灣深耕近20年的剖面掃描顯微術技術,研究團隊將臨場操作偏壓功能整合至量測系統,首次能在電晶體實際運作狀態下,以原子級空間解析度直接觀察金屬與半導體接觸邊緣的電子傳輸情形,並精確量測電子轉移長度,如同在接觸邊緣架設一台原子尺度的高解析度攝影機,讓過去只能依賴理論推估的數據,首次獲得實驗直接驗證。
研究結果首次在原子級空間解析度下證實,二維半導體接觸工程具備支援次世代奈米技術節點發展的可行性,也提供不同接觸金屬與材料組合優劣的直接實驗依據,可望取代過去高度依賴模擬的材料篩選方式,並協助產業更精準評估元件接觸品質、縮短研發與製程整合的驗證時間。此外,團隊也成功將此量測方法延伸至絕緣層上矽(SOI)元件,證明「臨場顯微半導體檢測技術」不僅適用於二維半導體,也具備發展為各類先進半導體元件通用分析平台的潛力。本研究同時展現臺灣在先進半導體量測、二維材料元件製作及界面物理研究的整合實力,從技術開發、方法建立到元件驗證皆由臺灣研究團隊主導完成,展現我國在前瞻半導體關鍵量測技術的自主研發能量與國際競爭力。