由臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司(臺(tái)積電)與新竹交通大學(xué)合作組成的研究團(tuán)隊(duì)17日在臺(tái)北宣布，在共同進(jìn)行單原子層氮化硼的合成技術(shù)上取得重大突破，成功開發(fā)出大面積晶圓尺寸的單晶氮化硼成長(zhǎng)技術(shù)。該成果將于今年3月在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表。
研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人之一、新竹交通大學(xué)教授張文豪介紹，為了提升半導(dǎo)體硅晶片的效能，積體電路中的電晶尺寸不斷微縮，目前即將達(dá)到傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料的物理極限。因此全球科學(xué)家不斷探索新的材料，以解決這一瓶頸。二維原子層半導(dǎo)體材料，厚度僅有0.7納米(1納米為1米的10億分之一)，是目前已知解決電晶體微縮瓶頸的方案之一。
然而，二維半導(dǎo)體僅有原子層厚度，如何使電子在里面?zhèn)鬏敹皇茑徑牧系母蓴_便成為重要的關(guān)鍵技術(shù)。單原子層的氮化硼，只有一個(gè)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(dǎo)體不受鄰近材料干擾的重要材料。過去的技術(shù)，一直無法在晶圓上合成高品質(zhì)單晶的單原子層氮化硼。
據(jù)悉，此次聯(lián)合研究計(jì)劃由臺(tái)積電的李連忠博士與張文豪率領(lǐng)，論文主要作者為臺(tái)積電的陳則安博士。該項(xiàng)成果成功實(shí)現(xiàn)晶圓尺寸的單原子層氮化硼，并結(jié)合二維半導(dǎo)體，展示優(yōu)異的電晶體特性。
計(jì)劃成功的關(guān)鍵在于研究團(tuán)隊(duì)從基礎(chǔ)科學(xué)角度出發(fā)，找到氮化硼分子沉積在銅晶體表面的物理機(jī)制，進(jìn)而達(dá)成晶圓尺寸單晶氮化硼的生長(zhǎng)技術(shù)。這種技術(shù)的難度相當(dāng)于將人以小于0.5米的間距整齊排列在整個(gè)地球表面上。
據(jù)介紹，此次臺(tái)積電與新竹交通大學(xué)發(fā)布的聯(lián)合研究成果，是臺(tái)灣產(chǎn)業(yè)與高校合作登上國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《自然》的首例，對(duì)產(chǎn)業(yè)與高校共同進(jìn)行基礎(chǔ)研究具有指標(biāo)性意義。(記者查文曄、吳濟(jì)海)
