發稿日期：112年4月19日
自然科學及永續研究發展處 聯絡人：郭廷洋助理研究員 電話：(02)2737-7465
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次世代半導體元件持續性地演進，為提升元件積體密度必需將尺寸微縮化、材料異質化及結構立體化等，但也帶來材料分析技術的全新挑戰。國科會推動「突破半導體物理極限與鏈結 AI 世代計畫」，規劃布局一種擁有高解析度、高偵測極限及三維度資訊的材料與元件分析技術，由國家實驗研究院台灣半導體研究中心(國研院半導體中心)、國立臺灣大學、國立清華大學及國立陽明交通大學共同建置原子針尖斷層影像儀(Atom Probe Tomography以下簡稱APT)，此設備規格與目前國內業界齊平，也希冀藉此建立領域專家系統與研究服務平台平台，加速高階技術人才培育與半導體物理突破。
在當代半導體產業中，高解析穿透式電子顯微鏡與二次離子質譜儀是最重要的材料與元件分析技術，而次世代半導體元件的微縮、異質且立體特徵，使這些熟知的材料分析技術產生許多不確定性，例如元件結構的疊影、微縮空間的摻雜偵測、異質界面的組成特徵、原子的微觀遷移行為…等問題，都持續在次世代半導體元件與先進製程中被討論。此次建置的原子針尖斷層影像儀(APT)是一種極致前瞻的(state-of-art)材料分析技術，能夠解析材料或元件微觀區域的三維原子分佈，其空間解析度可達原子級，而其成分濃度偵測極限可達近20 ppm，APT已經被應用在材料、元件、地質、生物等物質的微觀分析。由於APT獨特地整合了優異的空間解析度與成份偵測極限，使它成為次世代半導體元件研發之關鍵技術。此次APT建置代表台灣在半導體中材料分析技術上的一個躍進，也象徵在半導體元件持續的演進的同時，台灣能有相對應的技術來進行材料分析。
在本記者會所揭露之原子針尖斷層影像儀系統，是臺灣第一個公開的產學研合作研究平台，在國家的發展上，不僅對於半導體產業有所助益，更可擴展至多種前瞻應用材料，包含金屬鋼鐵材料、光電材料、能源材料等方向。此外，我國所建置的APT與國研院半導體中心之研究資源整合，是世界上少數專攻半導體材料的APT研究平台，臺灣大學將其整合穿透式電子顯微鏡TEM分析，以APTEM(APT+TEM)分析技術提供元件與材料完整的微觀分析，待此平台後續正式運作後，歡迎各前瞻領域洽詢合作研究案。
國科會提出國家三期前瞻計畫中，半導體材料及元件的前瞻技術被規劃在其中，因此在國科會的經費支持下，由肩負國家半導體學術研究平台開發及高階半導體人才培育的國研院半導體中心建置APT系統，並與臺灣大學、清華大學及陽明交通大學合作研發。APT系統不僅是未來半導體所需的關鍵材料分析技術，更將拓展前瞻材料發展的創新思維，同時也能成為材料科學人才培育的重點，次世代專業人才得以永續經營。
合影左起為國立清華大學 工程與系統科學系朱鵬維教授、國立台灣大學 材料科學與工程學系顏鴻威教授、國科會自然處羅夢凡處長、國家實驗研究院台灣半導體研究中心侯拓宏主任、國家實驗研究院台灣半導體研究中心林昆霖研究員及國立陽明交通大學材料科學與工程學系柯富祥教授
台灣半導體研究中心林昆霖研究員介紹原子尖針斷層影像儀
