應用材料公司解決2D尺寸繼續微縮的重大技術瓶頸

2020-11-06 10:12:16

加利福尼亞州圣克拉拉——應用材料有限公司今天宣布，推出新技術，突破晶圓代工廠的關鍵瓶頸，隨著邏輯節點的2D規模不斷縮小。

應用材料公司最新的選擇性鎢工藝技術，為芯片廠商搭建晶體管與其他金屬線的連接提供了新的技術方法，作為芯片的一級布線發揮了重要作用。創新的選擇性沉積降低了導線電阻，從而提高了晶體管性能并降低了功耗。利用這種技術，晶體管的節點及其連線可以繼續縮小到5 nm、3 nm及以下，從而實現芯片功率、性能和面積/成本的同步優化(PPAC)。

應用材料公司創新的選擇性鎢工藝技術，隨著先進代工廠邏輯節點的小型化，消除了阻礙晶體管功率和性能的線電阻瓶頸

微縮挑戰

雖然光刻技術的進步可以進一步減少晶體管導線的通孔，但傳統的金屬填充通孔方法已經成為PPAC優化的關鍵瓶頸。

長期以來，導線都是通過多層工藝完成的。首先，在通孔的內壁上涂覆由氮化鈦制成的粘附阻擋層，然后形成成核層。最后，用鎢填充剩余的空間，鎢由于其低電阻率而優選作為空穴填充金屬。

在7納米晶圓代工廠節點處，導線通孔的直徑僅為約20納米。粘附阻擋層和成核層約占通孔體積的75%，僅留下約25%的體積用于鎢填充。細鎢絲的電阻很高，這使得PPAC優化和進一步的2D降維遇到一個主要瓶頸。

VLSIresearch的董事長兼首席執行官丹哈奇森說：“隨著EUV的出現，我們需要解決一些關鍵的材料工程挑戰，以使2D尺寸小型化繼續發展。在我們的例子行業中，粘附阻擋層就像醫學上的“動脈斑塊”，它剝奪了芯片實現最佳性能所需的電子流。應用材料公司的選擇性鎢沉積是期待已久的突破。”

選擇性鎢沉積

應用材料公司最新的endura Volta選擇性鎢化學氣相沉積系統使芯片制造商能夠在晶體管導線的通孔上選擇性沉積鎢，而不會粘附阻擋層和成核層。整個通孔填充低電阻鎢，解決了PPAC不斷小型化的瓶頸。

應用材料公司最新的endura Volta選擇性鎢化學氣相沉積系統

應用材料公司的選擇性鎢技術是一種集成材料解決方案，結合了超凈和高真空環境下的多種技術，潔凈度比潔凈室高很多倍。采用晶片的原子表面處理和獨特的沉積工藝，使鎢原子選擇性沉積在通孔中，實現無分層、無間隙、無空洞的自下而上的完美填充。

應用材料公司半導體產品部門副總裁凱文莫賴斯(Kevin Moraes)說：“幾十年來，行業一直依靠2D尺寸縮小來推動功率、性能和面積/成本的同步優化(PPAC)，但現在，由于所需的微型幾何尺寸太小，我們越來越接近傳統材料和材料工程工藝的物理極限。我們的選擇性鎢工藝技術集成材料解決方案是應用材料公司通過創造新工藝滿足小型化需求的完美范例，而不會影響功率和性能。”