原子針尖斷層影像儀 超越半導體元件解析侷限

記者／陳士勳

次世代半導體元件為提升元件積體密度，得將「尺寸微縮化」、「材料異質化」及「結構立體化」等，國科會也推動「突破半導體物理極限與鏈結AI世代計畫」，規劃布局能兼具高解析度、高偵測極限及三維度資訊的材料與元件分析技術，而國家實驗研究院台灣半導體研究中心與國內頂尖大學，共同建置能獨特整合優異的空間解析度與成份偵測極限的「原子針尖斷層影像儀」，成次世代半導體元件研發之關鍵技術。

原子針尖斷層影像儀。圖片來源：國科會

國科會表示，次世代半導體元件的微縮、異質且立體特徵，使元件結構的疊影、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熟知的材料分析技術，產生許多不確定性，也使高解析穿透式電子顯微鏡與二次離子質譜儀，成為當代半導體產業中最重要的材料與元件分析技術。

國科會指出，由國家實驗研究院台灣半導體研究中心、國立臺灣大學、國立清華大學及國立陽明交通大學，共同建置的原子針尖斷層影像儀（Atom Probe Tomography，簡稱APT），其設備規格與目前國內業界齊平，同時也建立領域專家系統與研究服務平台，加速高階技術人才培育與半導體物理突破。

國科會認為，APT是種極致前瞻的（state-of-art）材料分析技術，能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，成分濃度偵測極限可達近20 ppm，已被應用在材料、元件、地質、生物等物質的微觀分析。而APT的建置，也代表台灣在半導體中材料分析技術上的大躍進，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。

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