【本報訊】台積電、交大攜手成功找到合成半導體新材料單晶的氮化硼技術，這個困難度相當於將人以小於0.5公尺的間距整齊排列在整個地球表面上。氮化硼已被證明可以有效阻隔二維半導體不受鄰近材料干擾的重要材料，是良好的絕緣、散熱材料，未來可以考慮應用到晶片的散熱上。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。

在科技部「尖端晶體材料開發及製作計畫」長期支持下，國立交通大學（交大）的研究團隊與台灣積體電路製造股份有限公司（台積電）合作組成的聯合研究團隊，在共同進行單原子層氮化硼的合成技術上有重大突破，成功開發出大面積晶圓尺寸的單晶氮化硼之成長技術，未來將有機會應用在先進邏輯製程技術，傑出的基礎科學研究成果於今年2020年3月榮登於全球頂尖學術期刊《自然》（Nature）。


圖說：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。圖／取自科技部網頁

為了提升半導體矽晶片的效能，積體電路中的電晶體尺寸不斷地微縮，目前即將達到傳統半導體材料的物理極限。也因此全球科學家不斷地探索新的材料，以解決電晶體微縮所面臨的瓶頸。二維原子層半導體材料，厚度僅有0.7奈米，是目前已知解決電晶體微縮瓶頸的方案之一。

然而，僅有原子層厚度二維半導體，如何使電子在裡面傳輸而不受鄰近材料的干擾便成為重要的關鍵技術。單原子層的氮化硼（boron nitride; BN），只有一個原子厚度，是目前自然界最薄的絕緣層，也是被證明可以有效阻隔二維半導體不受鄰近材料干擾的重要材料。

過去技術一直無法在晶圓上合成高品質單晶的單原子層氮化硼。此次台積電李連忠博士與交大張文豪教授所帶領的聯合研究計畫中，論文主要作者台積電陳則安博士成功實現晶圓尺寸的單原子層氮化硼，並結合二維半導體，展示優異的電晶體特性。

計畫成功的關鍵在於，研究團隊不僅專注於尖端技術的開發，並從基礎科學的角度出發，找到氮化硼分子沉積在銅晶體表面的物理機制，進而達成晶圓尺寸單晶氮化硼的生長技術。這個困難度相當於將人以小於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但未有明確時程，不過陳則安博士表示，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。

此次台積電與交通大學的聯合研究成果，是國內產業與學校合作登上全球頂尖學術期刊《自然》的首例，對於產業與學校共同進行基礎研究具有指標性意義。

文章來源：科技部

原始文章連結：https://www.most.gov.tw/folksonomy/detail/?subSite=main&article_uid=aad7d462-cba5-451f-87f2-3e66a3732d44&menu_id=9aa56881-8df0-4eb6-a5a7-32a2f72826ff