2008/08/23 04:09
〔記者胡清暉／台北報導〕台灣在積體電路晶片的材料研究出現重大突破！清華大學已找到造成晶片短路、斷路的關鍵，把「高密度奈米雙晶結構」植入晶片中的銅導線中，可延長十倍壽命，同時也有助於開發更小的電腦ＣＰＵ、手機晶片，研究成果已刊登在國際知名的「科學（Science）」期刊上，這也是台灣三十年來首度有半導體相關論文獲得選刊。
台灣半導體研究 30年來首見科學期刊
這篇名為「銅原子在雙晶結構晶體中的晶界擴散行為觀測研究」的論文，是清大材料系教授陳力俊、副教授廖建能共同組成的研究團隊，包括中研院院士杜經寧、交大材料科學與工程學系助理教授吳文偉、清大材料科學與工程系博士生陳冠嘉等人共同撰寫。
陳力俊指出，清大利用頂級的「臨場超高真空穿透式電子顯微鏡」，成功觀測到銅導線的銅原子在電流作用下，會受到奈米雙晶結構的影響，產生遲滯現象。
負責研發的廖建能說明，積體電路晶片的導線具有電源供應、訊號處理的功能，用來連結不同元件，由於銅導線的導電性比鋁導線好，近年來電腦ＣＰＵ、部分手機的晶片已改採銅導線。然而，銅導線在電流作用下，銅原子會不停地移動，並留下無法導電的孔洞，最後導致短路、斷路。
廖 建能把「銅導線」比喻為「河流」，銅導線中的「銅原子」就是河流中的「石頭」，銅導線傳導的「電流」則是河流的「河水」，在電流的通過中會流失銅原子，造 成孔洞，進而讓銅導線逐漸失去導電作用，因此，這項研究就是透過銅原子的排列結構，去避免電路的短路、斷路，一如河流中把大量石頭重組排列，去抵抗水流的 沖刷。
改變銅導線結構 啟發下一世代技術
陳力俊分析，把「高密度奈米雙晶結構」植入積體電路晶片中的銅導線中，可延緩微電子元件失效問題，對於下一世代積體電路製程技術的開發，極具啟發作用。
廖建能指出，由於晶片體積愈小，銅導線也越來越細，但電流密度卻愈大，導線損壞率自然會愈高，這項研究成果，可以減少銅導線因電流作用的耗損，讓電腦ＣＰＵ、手機晶片愈做愈小。至於可以做到多小？廖建能認為，必須同時結合按鍵、螢幕各方面技術的提升。
