應材宣布成功導入鈷材料取代銅,延續摩爾定律發展先進製程

作者 | 發布日期 2017 年 05 月 18 日 10:50 | 分類 晶片 , 材料、設備 , 處理器 follow us in feedly

在當前針對高性能晶片的要求,希望不斷提效率,並且降低功耗,提升儲存空間的情況下,透過延續摩爾定律,將先進製程不斷的向下發展就成為不可逆的發展方向。而這也是目前晶圓代工龍頭台積電,在當前推出 10 奈米製程之後,陸續規劃在 2018 年及 2019 年陸續推出 7 奈米及 5 奈米先進製程的原因。




不過,隨著先進製程往個位數奈米製程發展,則因為當前製程的銅材料導線會因為導電速率的不足,無法滿足個位數奈米製程的需求,使得發展先進製程發展上碰上阻礙。因此,應用材料在 2014 年就開始研發以鈷來取代銅,成為未來先進製程中導線材料的可能。如今,在 17 日應用材料正式宣布,將在個位數奈米製程節點上陸續導入鈷材料,使導線的導電性更佳和功耗更低,並且讓晶片體積得以更小,進一步推動摩爾定律得以延伸推進到 7 奈米,甚至到 5 奈米及 3 奈米以下的先進製程中。

根據應用材料表示,在先進製程中,半導體金屬沉積製程進入 7 奈米以下的節點時,要如何生產連結晶片中數十億個電晶體的導線電路就成為技術關鍵。因為同時要擴增晶片上電晶體的數量,而且還要建立系統整合晶片的封裝,因此必須縮小導線,並提升電晶體密度。只是,在縮小導線的過程中,導線截面積越小,導電體積也跟著減少,這就會使得電阻增加,使得導電性能下降。所以,要克服這種 「阻容遲滯」 的情況就必須透過新的技術,包括在阻障層、內襯層等微縮製程上,以及運用新材料來改善導電性的問題。

因此,為了解決晶片內導線的導電性問題,應用材料運用新的鈷以取代傳統銅材料,並運用先進的沉積製程技術,同時將物理氣相沉積、化學氣相沉積和原子層 3 種不同沉積製程技術,整合在同一設備平台上。運用單一整合程序,製造出複雜的薄膜堆疊結構。用以確保元件效能更高、良率更佳,並維持客戶競爭力與推進技術藍圖的持續發展。

據了解,以鈷材料全面取代銅材料當作導線的技術,應用材料預計將可能在 7 奈米製程中進行先期測試與學習過程,然後在 5 奈米製程上進行全面性的導入。至於,材料的更換後,在機台設備則可望沿用沿用當前的 Endura 平台,透過進行技術及零件升級,即可進一步採用鈷材料來當作導線材料。

應用材料表示,未來若以鈷取代銅成為先進製程上的導線關鍵材料之後,預期因為導電性更佳,而且擁有功耗更低等的優點,將可大幅減小晶片體積,使晶片的效能更優越。如此也能進一步延續摩爾定律,使晶圓製造商如台積電繼續發展個位數奈米先進製程。

(首圖來源:shutterstock)