研發服務平台亮點成果獎─優等獎

使用平台： 台灣半導體研究中心「先進半導體製造服務平台與高頻量測技術服務」

電晶體被譽為現代科技最偉大的發明之一，現在的數位產品能夠實現輕、薄、短、小，都仰賴於電晶體技術的創新與進步；電晶體的出現更帶動了半導體產業的崛起，才有台灣今日的半導體王國。國立陽明交通大學奈米中心（簡稱陽明交大奈米中心）是台灣半導體產業發源地之一，1965年成功製作出第一顆「Made In Taiwan」的電晶體，在半導體基礎研究與人才培育上，扮演著至關重要的角色。

現任陽明交大奈米中心主任林鴻志教授深耕於電晶體技術研究，在電晶體的領域中，林鴻志具有許多的創新發想，「隨著科技日新月異，電晶體的應用百花齊放，不斷出現有趣的研究主題，這就是電晶體令人著迷的地方。」林鴻志說。

與半導體中心合作　讓創意終於成真

有關Ｔ型閘電晶體技術研究，其實早在2000年左右就在林鴻志的腦海中萌芽，不過因當時還有其他的研究計畫正在執行，礙於時間有限之下，便暫時擱置。直到2016年，林鴻志閱讀RF射頻相關論文時，憶起當年的創新發想，便想帶領學生一起驗證是否有機會實現，於是他開始尋找研究資源，而其中有一項關鍵的電漿蝕刻設備，在全台的學術研究機構當中，只有台灣半導體研究中心（簡稱半導體中心）有這樣子的先進設備，「可以說沒有半導體中心，這個研究主題就沒有成真的機會了。」林鴻志感激地說。

自2017年起，林鴻志教授與學生團隊利用半導體中心多項先進設備進行實驗研究，所使用的機台包括綠光雷射機台、LAM TCP 9400蝕刻機、離子植入機、濺鍍機金屬沉積與RTA設備、高頻s參數量測設備等，最終成功開發應用於矽半導體之「T型閘電晶體技術」。林鴻志表示，在半導體研究領域，無論材料、設備等都非常昂貴，甚至許多關鍵設備價格都是千萬以上，而半導體中心是國家級的實驗室，得以建構並開放學術界使用這些非常昂貴的資源，是我國學術研究非常重要的後盾。

研究成果創下世界紀錄　表現亮眼

林鴻志說明，T型閘電晶體不是新的概念，在業界已廣泛應用於化合物半導體領域(Compound semiconductor)，然而在矽半導體領域(Silicon semiconductor)應用較少，原因在於雖然矽半導體的市占率達到90%，然而在某些特殊領域還是比不上其他的材料技術，高頻率衛星通訊就是其一。因此，林鴻志的研究鎖定在邏輯和通訊用途，希望研發一款T型閘電晶體，能夠提升射頻晶片的性能，突破矽半導體應用領域上的限制。

經過長達6年努力，現階段「T型閘電晶體技術」的成果，可有效提升電晶體的射頻操作頻率與特性，也能應用於邏輯電路的低摻雜汲極法（Lightly Doped Drain, LDD）元件製作，大幅簡化傳統 LDD 元件複雜的製作工序，也有降低漏電流、自我對準等效益。除此之外，團隊製作的多晶矽薄膜電晶體，經實驗測量在射頻截止頻率(cut-off frequency)與最高震盪頻率(max-oscillation frequency)分別達到 63 GHz 與 30 GHz，創下目前多晶矽元件的世界紀錄。

資源共享與串聯　提升研究效率

林鴻志表示，陽明交大奈米中心、半導體中心及工研院是新竹三大半導體重要研究機構，陽明交大奈米中心支撐著半導體基礎研究發展，工研院則是推動產業鏈結，而半導體中心則擔任著從學術到產業的中間橋梁，加速技術研發與驗證。

一路走來，林鴻志特別感謝半導體中心的黃國威博士與陳坤明博士，兩位博士是半導體中心高頻量測專家，合作過程中給予研究團隊許多專業技術指導及研究修正建議。林鴻志表示，在研究道路上經歷了許多困難，所幸在團隊的堅持以及半導體中心的資源支持之下，才得以成功。團隊與黃國威和陳坤明的專業交流，也激勵了大家更多的信心，讓研究過程更為順暢。

摩爾定律不滅　電晶體的未來依然百花齊放

面對未來電晶體的發展，林鴻志回憶：「20年前，有人說摩爾定律將在2020年達到盡頭，當時有新聞將積體電路製造稱為是夕陽產業，電子系學生看到報導來問我說，『老師，我是不是選錯科系了？』但是我跟學生說，你們沒有選錯系，半導體的新技術將不斷創新發展，未來依然充滿許多機會。如今，許多新技術出現，像是CoWoS先進封裝技術，延長了摩爾定律的壽命，加上積體電路製造獨特難以複製的文化，與國內工程師的敬業努力，半導體產業不但沒有沒落，反而成為了台灣的護國神山。」

林鴻志認為，在技術趨勢上，電晶體依然會朝著傳統摩爾定律繼續發展；在應用機會上，則是擁有無限的可能性。林鴻志說明：「半導體可以幫助其他產業復興，回顧科技發展的歷史，從PC個人電腦產業的誕生，到網際網路和人工智慧相繼出現，人類不斷在創造新的科技、新的產業，而其中的關鍵是晶片技術發展所帶動的成果，像是現在的電動車產業，在晶片技術發展之下，汽車自駕功能越來越強大，這些是過去想像不到的光景。」 

秉持對於電晶體的熱忱，林鴻志未來將持續投入不同主題的電晶體研究，而現階段除了Ｔ型閘電晶體研究之外，也將與半導體中心及國研院台灣儀器科技研究中心合作氧化物電晶體研究計畫，期盼不久的將來也能有成果與各界分享。