林本堅自IBM退休之後,曾短暫創業,然後在2000年,加入了台積電。
林本堅在2002年於美國的一個微縮技術的研討會中,鼓吹「浸潤式微影技術」,受到業界的重視,也從此根本改變了半導體的應用技術和遊戲規則。
在那之前,半導體的設計,為了在晶體裏蝕刻入更多的線路,是透過鏡頭把投影變細,姑且稱之為「乾式微影技術」。
「乾式微影技術」不斷的改善,使得晶片裏電路的粗細,從1000奈米,一直改善到了90奈米。
可是,當尋求從90奈米進步到65奈米時,卻碰到了重大瓶頸,因為用來蝕刻的光線波長已經縮短到了193奈米,大家期望透過波長157奈米的光來達成下一個世代的進步。
但是,波長157奈米的光,穿透率很低,只能穿過少數的介質。除此之外,還有光學鏡頭、光罩材料昂貴、有毒的氮氣等等諸多的問題。很困難突破。
林本堅所鼓吹的「浸潤式微影技術」,則是在鏡頭和晶體之間,巧妙加上一層薄薄的水當作介質。
光線在水中會折射,折射率約為1.44,可以縮短光線的波長。波長193奈米的光經過水的折射,就變成波長134奈米了(134=193/1.44),投影的成象可以更細,就可以把半導體向前再推一個世代了。
當時全球的供應商,在波長157奈米光線的乾式機台的投資已經高達十億美金。林本堅發揮了傳教士的精神,才說動了廠商研發製造了「浸潤式微影技術」的機台,並獲得滿意的結果。
透過「浸潤式微影技術」,蝕刻出來的半導體電路,躍升到45奈米,然後繼續進步到40奈米、32奈米、28奈米、20奈米、16奈米、14奈米、10奈米、7奈米。
在台積電的公開資訊中,稱7奈米的技術是鰭式場效電晶體(Fin Field-Effect Transistor,FinFET),而接下來的5奈米、3奈米也都是,相信都是「浸潤式微影技術」應用的結果。
如今台積電成為台灣的護國神山,在半導體的技術穩穩領先在3奈米,如果了解「浸潤式微影技術」的應用在當中所扮演的重要角色,也就不難理解林本堅在引領台積電並說服半導體機台廠商轉向新技術的關鍵性了。
林本堅本人虔信主,那是他生命中的光。在「浸潤式微影技術」中,他讓那個光的轉彎(折射),創造出一種更細微的蝕刻,而使得半導體業更偉大。
林本堅在《把心放上去》這本自傳裏,回憶自己在遇到另一半、進入IBM和台積電工作,各種的巧合的機緣,他深信背後冥冥之中是造物主做的好安排。
「上帝為愛他的人所預備的,是眼睛未曾看見,耳朶未曾聽見,人心也未曾想到的」~ 哥林多前書2章9節。
從林本堅的身上,我們看到科學和信仰密切結合的可能。
在科技上做得到的,不都是啓始於一種堅定的信仰嗎?
因為相信了,然後做到了,也就幸福了。
這就是林本堅的人生故事。
當然,徒有林本堅一個人無法成就今天的台積電。但是,沒有人能否認,他先看到了那道會轉彎的光。
*:《把心放上去》,林本堅 著
2022/12/7 把心放上去 Damakey

