材料實驗室

Our laboratory was established in 1998 to support training and education in materials analysis for the Department of Electronics Engineering. Our research focuses on process simulation and technology computer-aided design (TCAD) for integrated circuits (ICs) and low-temperature polysilicon (LTPS). The applications of our research results are primarily in the design of IC devices and flat panel displays.  Design rules and compact device models are the basis for circuit design. Device engineers need to simultaneously adjust multiple process conditions using TCAD tools and analyze unknown physical phenomena through electrical analysis. To meet the requirements of system-on-chip designs, different devices are integrated into a single chip, making device design even more critical in semiconductor research and development. 

Education：

本實驗室成立於1998年，支援電子工程學系材料分析(Materials Analysis)之訓練與教學。  

Research：

研究則著重積體電路(Integrated Circuit)及低溫多晶矽(Low-Temperature Polysilicon )之製程模擬與電腦輔助設計 (Technology CAD)。  

Application： 

我們研發的應用則在於積體電路(Integrated Circuit)及平面顯示器之元件設計(Device Design)。

材料分析(Material Analysis)

材料分析是探索材料之結構與特性之方法與工具。如穿透式電子顯微鏡(TEM)可以得到晶格結構，掃描式電子顯微鏡(SEM)可以觀察表面形態，二次離子質譜儀(SIMS)量測內部的成份。奈米科技及積體電路技術的往往藉由材料分析加以定指標義。例如奈米製程技術(3/2 nm CMOS technology)，必須具備材料分析專業才能加以解讀。許多製程上的問題也是靠材料分析做為判斷依據，並且與電性相互對照。在晶片設計上材料分析是逆向工程的必要工具，既能了解對方技術，也提供智慧財產爭議的相關證據。材料分析技術隨製程微縮及奈米科學的進步日趨重要，目前尺寸的解析已至原子大小，不同位置的成份解析在百萬分之一以下。所以材料分析不僅是高科技，而且是尖端研究必備的工具。 

製程模擬與電腦輔助設計(Technology CAD - TCAD)

製程模擬與電腦輔助設計是半導體技術研發的尖端。開發新世代元件常常需要借助電腦輔助設計。這是因為開發半導體元件技術需要消耗大量成本且必須考慮時效。目前奈米製程技術的製程調整空間日益縮小，因此研發工作日趨倚賴製程模擬與電腦輔助設計，國內積極進行研發的半導體廠商如台積電、南亞科技、聯電及世界先進等公司都有專屬的TCAD研究群。由於奈米製程的變異性造成電路設計的的困難，近年來IC設計所使用的電子設計自動化(EDA)工具積極與TCAD整合，所以TCAD在整合製程技術與IC設計佔有關鍵地位。開發製程模擬需要材料分析技術提供校正依據，不同材料分析的差異也需要藉模擬加以釐清。本研究群為國內唯一製程模擬實驗室，目前更積極推動平面顯示器低溫多晶矽薄膜電晶體之TCAD研究。

元件設計(Device Design)

元件設計是半導體技術開發的核心，IC設計所根據的design rule及compact device model即是依元件設計而訂定。從事元件設計的人數雖然不及製程及IC設計，所運用的資源卻相當龐大。IC設計往往共用一 次晶片下線的機會，製程工程師通常調整單項製程機台，可是元件工程師卻必須同時調整多項製程條件並且多次下線來掌握元件的特性，因此從事元件設計的技術障礙也相對提高。元件工程師要分析未知的元件物理現象，並運用電性分析精確掌握實際製程的極限，也需要使用製程模擬與電腦輔助設計工具。由於國內的研發水準提升，而且進入奈米尺寸的製程調整空間減少，IC元件設計的需求逐漸提高。同時因應系統單晶片(System on Chip-SOC)的需求，必須將不同的元件整合在單一晶片上，元件設計更成為半導體研發的關鍵。