Fig.3 Power module with insulated metal
substrate (IMS).
Fig.4 Finite element model & equivalent
plastic strain distribution of IMS module under
PCT.
由於薄膜材料與元件不斷地創新與演進，以及半導體製程技術逐漸地成熟，推動軟性電子領域之發展；相關產品的特點是十分輕薄、可應用於各種具表面起伏的物體，亦或是承受反覆彎曲與摺疊之負載。換言之，軟性電子元件可於彎折至曲率半徑僅約數毫米之施加機械負載時仍能夠保有其應有功能，故具廣泛且多層面之工程與科技應用價值；包含穿戴式行動電子裝置、曲面或折疊式顯示面板、可撓式薄膜太陽能電池，以及軟性印刷電子元件等。其中，最關鍵的材料為位於可撓結構底部的軟性基板。基本上可分為以下四種類別；分別為軟性玻璃(Flexible
Glass)、金屬箔片(Metal
Foils)、高分子聚合物薄膜，以及耐高溫聚合物薄膜。其中，軟性玻璃具有非常優異的光學特性、低熱膨脹係數(Coefficient
of Thermal
Expansion，CTE)，且能夠有效地阻隔水氣和氧氣進入封裝結構內部。然而，缺點即是易脆、生產成本高以及彎折負載施加上之限制。有鑑於此，針對多層薄膜結構其厚度相依之垂直方向探討多重中性軸發生的位置與所需之條件，期以重新分布與降低結構內部應力而延長使用之可靠度壽命。藉由發展力學模型，以及模擬與實驗驗證結果，可適當地配置中性軸之數量與位置，期作為下一世代前瞻軟性電子結構之重要設計參考準則。
Fig.5 Actual measurement platform
utilized in the mechanical loading tests of
flexible hybrid electronics (FHE).
Fig.6 The screen of OLED flexible
display appears multi-dark lines induced by
testing apparatus with thousands bending
performance. Also, strain distribution of
flexible display is derived based on the
schematic drawing.
有鑑於電子產品於元件效能之需求逐漸提升，致使半導體元件朝向奈米級尺寸發展推進。然而，傳統上藉由物理尺寸微縮用以提高元件傳輸速率之方法已逐漸面臨製程極限之瓶頸。故透過立體元件結構諸如鰭式電晶體(Fin
Field Effect
Transistor，FinFET)以及環繞式閘極場效電晶體(Gate-All-Around
Field Effect
Transistor，GAA-FET)，搭配金屬閘極/高介電係數(Metal
Gate/High-k
Dielectric)材料、應變工程技術與應用高載子遷移率材料等方法之使用，予以提升元件傳輸速度已為未來前瞻半導體元件發展之重要方向。對於半導體元件效能提升技術之發展與研究，本研究團隊基於力學理論對於各式平面式/立體式半導體元件設計架構之通道受力情形進行相關分析。除了提出平面式元件之力學解析解外，亦針對三維之電晶體元件包含矽/鍺基亦或是三五族通道材料之元件應變工程設計進行效能評估。此外，當技術節點由22/20
nm之平面式電晶體發展至7 nm之鰭式電晶體，更甚於3 nm
GAA(Gate-all-around)電晶體時，由於其三維結構有別於傳統之平面電晶體之力學響應，因此佈局樣式影響與元件設計參數於應變工程中對元件增益幅度勢必成為重要且關鍵之探討議題。
Fig.7 Mechanism of induced lattice
mismatch stress within 2D MOSFETs and the
schematic diagrams of preferred stress
components in N/P MOSFETs.
Fig.8 Process-oriented device simulation
considered in advanced 3D MOSFETS.
