陽明交大攜手臺積電 開拓超薄層半導體新技術

圖左爲陽明交大電機學院博士候選人曾柏翰，右爲連德軒教授。（陽明交大提供／李侑珊臺北傳真）

陽明交通大學電子研究所教授連德軒研究團隊近期與臺積電共同成功克服了超薄層半導體中閾值電壓（VT）調變的技術挑戰，在最新一項突破性的研究中，引入了光熱合並的方法，並結合了紫外線照射和氧氣退火技術，引領積體電路技術全新發展方向。這項重要研究成果已經被刊登在國際知名學術期刊《自然通訊（Nature Communications）》。

近年來，隨着半導體元件微縮，對於二維和準二維厚度半導體的研究持續升溫。然而，透過改變材料載子濃度在超薄電晶體中調節閾值電壓，一直是一個極具挑戰性的課題，因爲材料的尺寸已經接近甚至小於摻雜原子的尺寸，導致電子傳輸和控制變得極其困難，故如何實現閾值電壓的有效調成爲了極具挑戰性的難題。

本次研究中，研究團隊引入了一種光熱合並的方法，結合了紫外線照射和氧氣退火，成功實現了在超薄氧化銦（In2O3）電晶體中大範圍及大面積的VT調變。這種方法能夠實現正向和負向的閾值電壓調節，並且是可逆的操作方式。

研究團隊表示，透過對VT的可控性，研究團隊成功實現了空乏式負載反相器（depletion-load inverter）和多態邏輯元件（multi-step logic），展示了其在低功耗電路設計和非馮．紐曼計算應用方面的潛力，以及通過自動化雷射系統（與雷傑科技合作）實現的晶圓尺寸閾值電壓調變，凸顯此方法於測試之外的實際應用性。