臺灣突破次世代半導體關鍵技術 國研院攜手臺日團隊完成6吋二維材料晶圓100%全覆蓋

全球半導體技術持續朝原子級尺度邁進，二維材料被視為延續摩爾定律的重要關鍵。國家實驗研究院國家儀器科技研究中心宣布，攜手國立陽明交通大學、日本東京大學及國家實驗研究院台灣半導體研究中心，共同突破晶圓級二維材料製程瓶頸，成功完成6吋晶圓單層二硫化鎢（WS₂）100%全覆蓋高均勻連續膜，建立臺灣自主的晶圓級二維材料製程與檢測平台，躋身全球少數具備此項技術能力的研究團隊。

目前全球除國研院國儀中心外，僅有比利時微電子研究中心（imec）、艾司摩爾（ASML）與台積電合作團隊曾發表大面積單層二維材料100%全覆蓋晶圓成果。此次突破，不僅代表臺灣在次世代半導體材料技術的重要進展，也顯示國內已具備自主設備開發、製程整合與晶圓級驗證能力。

隨著半導體元件持續微縮，傳統矽晶體面臨短通道效應與穿隧漏電等物理限制，使元件效能與功耗改善愈趨困難。具有單層原子厚度的二維材料，可有效控制電子流動、降低漏電，並兼具高透光性與柔軟特性，因此被視為突破摩爾定律限制的重要候選材料，未來可望廣泛應用於先進邏輯晶片、可撓式顯示器、穿戴式裝置及高靈敏感測器等領域。

國研院國儀中心自2020年起投入二維材料前瞻研究，自行設計並建構二維材料真空沉積系統，成功建立8至12吋等級製程設備平台，並向下相容完成6吋晶圓製程，成功克服大面積二維材料成長常見的不均勻與缺陷問題，實現100%全覆蓋率與高度均勻性的單層連續膜，展現設備自主研發與製程整合能力。

除了材料成長技術外，國研院亦同步建立「設備、製程、檢測、元件」完整技術鏈。研究團隊將完成鍍膜的6吋晶圓交由國研院半導體中心製作元件並完成電性驗證，確認二維材料可應用於實際半導體元件，建立從設備開發到元件驗證的一站式研發平台，為未來產業量產奠定重要基礎。

此次成果亦串聯臺日頂尖研究團隊共同驗證平台效能。國立陽明交通大學張文豪教授團隊利用該平台完成二維材料磊晶品質與均勻性驗證，相關成果刊登於國際頂尖期刊《Nature Electronics》；日本東京大學童俊智教授則利用國儀中心檢測平台驗證新型二維硼碳氮材料特性，成果刊登於《Nature》，展現國儀中心檢測平台已具備支援國際級前瞻研究的重要能量。

國研院表示，此次突破不只是完成一項材料研究成果，更代表臺灣已建立晶圓級二維材料自主技術平台，可望協助國內半導體產業提升設備自主化能力，強化供應鏈韌性與國際競爭力。目前國儀中心已促成多項產學合作計畫，未來將持續推動相關設備技術移轉，加速科研成果產業化。

展望未來，國研院將持續優化8吋與12吋晶圓設備平台，結合智慧製造及資料驅動技術，加速二維材料於先進邏輯元件、光電元件及感測器等應用落地，打造臺灣次世代半導體自主技術的重要基石，並為全球半導體技術發展提供新的解決方案。