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臺灣的半導體產業技術領先全球，當今的半導體製程已達到奈米（nm, 10-9）等級，業界仍持續追求更微小、更精密的元件，期望能朝向「埃米」（Å, 10-10）等級的半導體推進。成功大學材料科學及工程學系助理教授徐邦昱團隊，自行組裝設備讓細小的半導體分子能自動且整齊地排列在奈米溝槽內，可操作的精度達到埃米等級，開啟了半導體製程的埃米紀元，目前團隊的研究成果已發表於《高分子》（Macromolecules）期刊。

分子間的作用普遍被認為是無序、隨機且不可操控，儘管當今的操作技術可藉由儀器統計大量分子的隨機行為，但仍無法在複雜液相與快速氣相的環境中，也就是常規製程條件下，以埃米的精度操控小分子。目前的半導體製程主要是在微小的基板上依靠相近的原子晶格，再透過高真空磊晶設備控制以長出晶體，並在晶體長出後以蝕刻的方式提昇精準度。但要如何讓細小的分子長在正確位置不是一件容易的事，因此業界大多需要使用高昂的設備來營造潔淨單純的反應環境。現階段的半導體製程已達到小於3 nm的線寬精度，不過業界仍期待半導體元件可以向埃米等級持續推進。由於實驗室的經費比不上產業界投入大規模的金額，多數研究團隊會使用分子作用複雜、難以精密控制的液相反應來合成半導體奈米結構與薄膜，但此合成方式的成膜潔淨度遠低於磊晶技術。

本次研究團隊自行組裝出結合極低溫、微拉曼散射、可見光吸收系統的設備，同時也組裝了先進製程需要用到的無光罩雷射微影系統。這兩項設備的組裝成本遠低於市售價格，卻可讓團隊進一步針對埃米等級的半導體進行研究。藉由自組裝的設備，團隊突破多項埃米級操作分子的技術瓶頸，成功地大面積量化並操作液相分子有序化的磊晶。藉由分子間的埃米級電性，團隊成功將不受控的二維聚集、三維線團轉換成可受控的準三維自由度，驅動分子整齊排列在奈米溝槽中，且排列完成的分子面積可達到數百微米（μm）。若以 1.25Å的精度控制這種有序的排列，便可在大面積尺度上達到極高的分子與形貌可控性，並透過操作動態自由度等參數與分子堆疊模型，定量化控制複雜的分子間交互作用，成功介入過往認為無法操作的分子運動，並將材料的操作精度推進至埃米尺度。

即使從設備組裝做起的方式既耗時又費力，且在短期內看不到成果，但本次研究取得技術上突破，讓團隊實現埃米級的精度控制，並展示了學術創新的力量。透過自組裝的設備和創新方法，研究團隊證明即使在資源有限的情況下，也能通過創意和專業知識為半導體製程的埃米紀元帶來新的突破，並為未來更精密、更高效的製程技術奠定基礎。

新聞來源
成大新聞中心（2024年7月23日）。半導體突破奈米朝更微小埃米邁進　成大材料系成果受全球矚目。國立成功大學新聞中心，https://news-secr.ncku.edu.tw/p/406-1037-270767,r81.php。