2020-03-17 全球最薄絕緣體 交大研發成功

全球最薄絕緣體 交大研發成功
交大教授張文豪(右二)與台積電處長李連忠(左二)、台積電技術主任陳則安(左一)團隊成功開發出全球最薄的二維半導體絕緣層。(記者簡惠茹/攝)

【記者簡惠茹/台北報導】交通大學電子物理系張文豪教授研究團隊在科技部支持下,與台積電合作,開發出全球最薄、厚度只有○.七奈米的超薄二維半導體材料絕緣體,可望進一步開發出二奈米甚至一奈米的電晶體通道,論文登上國際頂尖期刊「自然(Nature)」。

 

與台積電合作微縮技術

台積電正在推動三奈米的量產計畫,指的就是電晶體通道尺寸越小、電晶體尺寸就能再縮小。張文豪表示,而在不斷微縮的過程中,電子就會越來越難傳輸,導致電晶體無法有效工作,二維半導體材料是目前科學界認為最有可能的解方之一。

 

單晶氮化硼在銅上生長

二維半導體材料特性很薄,平面結構只有一兩個原子等級的厚度,也因此傳輸中的電子容易受環境影響,需要絕緣層來阻絕干擾。張文豪指出,目前半導體使用的絕緣層多半是氧化物,一般做到五奈米以下就相當困難,團隊開發出的單晶氮化硼生長技術,成功達成○.七奈米厚度的絕緣層。

 

文章第一作者台積電技術主任陳則安為清大化學系博士,他表示,單晶是指單一的晶體整齊排列,單晶對於未來半導體結構比較有幫助,因為假設絕緣層不是單晶結構,中間會出現很多缺陷,電阻經過的時候可能被缺陷影響,導致效能變差。

 

陳則安說,過去科學界認為,銅上不太可能出現單晶生長,但是研究團隊在實驗發現,微米單位範圍內氮化硼有同向生長的狀況,排列出單一晶體,因此透過分析這極小的區域,調整實驗參數和選擇材料,不但可以單晶生長,還能做到大面積二吋晶圓的尺寸。

 

台積電處長李連忠曾經是中研院原分所研究員,他表示,跟交大合作讓單晶氮化硼在銅上生長,對於未來電晶體尺寸再縮小很有幫助,但還有很多關鍵技術要突破,目前無法說明量產時間。