國科會原子針尖斷層影像儀極致前瞻 解析原子級3維構築
國科會與學界共同建置「原子針尖斷層影像儀(APT)」,可解析奈米世界下的材料元件,高解析度達原子等級,有助半導體、光電、能源等前瞻材料研發。(記者吳柏軒攝)
〔記者吳柏軒/台北報導〕國科會砸7千萬元建構學術界首台「原子針尖斷層影像儀(APT)」,今(19日)首度曝光,跟上極致前瞻的材料分析技術,能微觀解析奈米尺度下的原子分布立體3維構築,同時達近20ppm成分濃度偵測,可望助攻半導體元件朝下世代材料邁進,更可擴展前瞻應用材料如金屬、光電、能源、量子等領域。
國科會自然科學及永續研究發展處處長羅夢凡表示,半導體是台灣護國神山,但晶片越做越小,半導體元件的材料與結構越來越重要,APT技術可達元素解析度,有助開發下一世代半導體材料,讓台灣持續領先。
國內APT專家、台灣大學材料科學與工程學系教授顏鴻威表示,半導體朝向微縮、立體與異質等趨勢,挑戰就必須看見相關材料的顯微結構,目前儀器多二維鑑定,自己當年出國接觸APT,才驚奇3維高解析的極致能力。
顏鴻威說,APT採破壞式分析,需將元件構成20乘20乘10奈米的針尖,再送到APT儀器內,以355奈米紫外光雷射,讓待測元件「場蒸發」,原子因此游離、一顆顆一層層剝落,再透過質譜儀收集資訊,最後透過數學模式重構,在電腦建立出該元件的3D立體成分,空間解析度達原子級,且在成份濃度偵測極限可達近20ppm(百萬分之一)。
台灣半導體中心主任侯拓宏指出,APT是很多領域有廣泛運用,材料上分析扮演關鍵腳色,此機台是國內學術界第一台,未來將整合中心環境,推出半導體最完整的一條龍的研究環境,讓半導體進入埃米世代(1埃米等於0.1奈米)。
該機台設在國科會國家實驗研究院台灣半導體研究中心,並與台灣大學、清華大學、陽明交通大學等學者共同建置;是國內學術界首台APT,與業界齊平;據悉,台積電自己建構2台。
國科會表示,APT系統是台灣首個公開的產學研合作研究平台,除對半導體產業有幫助,也可擴展到多種前瞻應用材料,包含金屬鋼鐵、光電、能源等方向,未來還要整合台大穿透式電子顯微鏡TEM等,提供元件材料完整分析,也是材料科學人才培育重鎮。目前分析數小時就可完成,首先提供學界申請,產業合作待正式運作後再展開。
國科會國家實驗研究院台灣半導體研究中心與台灣大學、清華大學、陽明交通大學等學者共同建置「原子針尖斷層影像儀(APT)」,是國內學術界首台APT,與業界齊平。(記者吳柏軒攝)
國科會建構學術界首台「原子針尖斷層影像儀(APT)」,市價要高達1.4億元,因與業者促成產官學研合作,建置價格降至7千萬元。(記者吳柏軒攝)
國內APT專家、台灣大學材料科學與工程學系教授顏鴻威表示,APT有原子等級的空間解析能力,一次就能分析出3D立體結構,並有可偵測達20ppm成分濃度,採運算型顯微技術,是微觀分析技術的未來趨勢。(記者吳柏軒攝)