晶片越做越小，藏在其中的導線卻面臨越來越大的挑戰。隨著全球半導體製程邁向埃米（Angstrom）世代，晶片內部金屬導線的線寬與間距持續微縮，傳統純銅（Cu）導線也開始面臨漏電流增加、介電層可靠度下降，以及經時介電崩潰（TDDB）等材料與可靠度問題。這些看似發生在奈米、埃米尺度的微小變化，卻可能直接影響高效能運算（HPC）與AI晶片的穩定運作。
針對下世代微電子製程的材料瓶頸，龍華科技大學半導體工程系副教授林宗新提出「Cu(Os)銅鋨合金互連導線鍍層」技術，利用微量稀有金屬鋨（Osmium, Os）調控銅合金材料特性，透過共濺鍍製程開發新型Cu(Os)合金鍍層。研究結果顯示，該材料在微縮結構下具有抑制銅原子擴散及改善介電層可靠度的潛力，為先進製程中導線材料的可靠度問題提供另一種可能的解決方向。
這項研究成果近期獲美國物理聯合會出版社（AIP Publishing, AIPP）旗下期刊《AIP Advances》刊登，論文以〈Practical relevance of Cu(Os) interconnects in microelectronics〉為題，收錄於2026年《AIP Advances》16卷、095206期。值得注意的是，該篇論文採單一作者形式發表，從研究構想、理論分析到關鍵實驗，皆由林宗新副教授主導完成，展現其長期投入半導體材料與微電子可靠度研究的成果。
在微電子製程中，銅因具有良好的導電特性，長期被廣泛應用於晶片互連。然而，當導線尺寸持續縮小，銅原子的擴散問題也更加受到重視。一旦銅原子向周圍介電層擴散，可能造成漏電流增加，並影響元件的絕緣可靠度；而隨著線寬與導線間距進一步縮小，這些材料問題也可能更加明顯。過去業界曾透過阻障層等方式抑制金屬原子擴散，但當製程持續微縮時，阻障層本身的厚度與製程整合也面臨挑戰。林宗新副教授則從銅合金材料著手，利用鋨元素與銅基體的材料特性，探索在微量添加條件下提升導線結構穩定性的可能性。
林宗新表示，研究的價值不只在於發表論文，更希望能進一步與產業需求接軌。此次Cu(Os)合金鍍層研究從材料設計、製程開發到可靠度分析，都是希望針對先進微電子製程所面臨的實際問題提出材料端的解決方案。未來也將持續推動技術驗證，並尋求與半導體晶圓製造、先進封裝及材料相關產業進行產學合作與技術移轉。
龍華科大校長葛自祥表示，對龍華科技大學而言，這項研究不只是單一材料技術的開發，也體現技職教育從「學習知識」走向「解決產業問題」的實踐。透過半導體材料、製程技術與元件可靠度等專業研究，將學術研究與產業發展需求相互連結，持續培養具備實務思維與研發能力的半導體人才。面對AI、高效能運算與先進製程快速發展，半導體晶片持續朝更小尺寸、更高效能邁進，材料可靠度的重要性也將更加受到重視。龍華科大將持續投入半導體前瞻材料與製程技術研究，透過論文發表、專利布局及產學合作，讓實驗室中的創新研究逐步走向產業應用，為台灣半導體人才培育與技術創新注入更多能量。
來源：桃園電子報
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