先進製程材料分析有解方！國科會原子針尖斷層影像儀發表

次世代半導體元件持續演進，為提升元件積體密度必需將尺寸微縮化、材料異質化及結構立體化等，但也帶來材料分析技術的全新挑戰。因此，國科會推動「突破半導體物理極限與鏈結 AI 世代計畫」，規劃布局有高解析度、高偵測極限及三維度資訊的材料與元件分析技術，今日發表。

國科會表示，由國家實驗研究院台灣半導體研究中心 (國研院半導體中心)、國立臺灣大學、國立清華大學及國立陽明交通大學等共同建置原子針尖斷層影像儀 (Atom Probe Tomography，APT)，總計斥資新台幣約 7,000 萬元，今日對外宣布。此設備規格與目前國內業界齊平，也希冀藉此建立領域專家系統與研究服務平台平台，加速高階技術人才培育與半導體物理突破。

國科會強調，在當代半導體產業中，高解析穿透式電子顯微鏡與二次離子質譜儀是最重要的材料與元件分析技術。而次世代半導體元件的微縮、異質且立體特徵，使這些熟知的材料分析技術產生許多不確定性，例如元件結構的疊影、微縮空間的摻雜偵測、異質介面的組成特徵、原子的微觀遷移行為等問題，都持續在次世代半導體元件與先進製程中被討論。

原子針尖斷層影像儀 (APT) 是極致前瞻 (state-of-art) 材料分析技術，分析材料或元件微觀區域 3D 原子分布，空間解析度可達原子級，成分濃度偵測極限可達近 20ppm，APT 已用在材料、元件、地質、生物等微觀分析。由於 APT 整合優異空間解析度與成分偵測極限，成為次世代半導體元件研發關鍵技術。APT 建置代表台灣半導體材料分析大躍進，也象徵半導體元件持續進化同時，台灣能有相對應技術分析材料。

國科會原子針尖斷層影像儀系統，為台灣第一個公開產學研合作研究平台，對國家發展，不僅半導體產業有助益，更可擴展至多種前瞻應用材料，如金屬鋼鐵材料、光電材料、能源材料等方向。此外，APT 與國研院半導體中心研究資源整合，是世界少數專攻半導體材料的 APT 研究平台，台灣大學將整合穿透式電子顯微鏡 TEM 分析，以 APTEM (APT+TEM) 分析技術提供元件與材料完整的微觀分析，待平台正式運作後，歡迎各前瞻領域洽詢合作研究案。

國科會除了學術研究與人才培養規劃，也考慮技轉與商業化，以因應市場需求。廠商代表指目前 APT 應用仍為先進半導體製程，且價錢昂貴，市場並不大，商機有限，廠商技轉意願較低。不過先進製程發展趨勢繼續，應用仍可有期待。廠商仍會以產學合作形式與國科會一起發展。測試暫由國科會專員處理，待商機成熟，再討論下一步合作計畫。

(首圖來源：科技新報攝)