日前，全球最大半導(dǎo)體設(shè)備商應(yīng)用材料公司(Applied Materials)稱有望解除7納米及以下晶圓制程主要的效能瓶頸，利用鈷金屬取代鎢與銅，未來人工智能（AI）芯片效能或提升15%，這將是20年來首樁電晶體接點(diǎn)與導(dǎo)線的重大金屬變革。
據(jù)了解，過去傳統(tǒng)摩爾定律（Moore's Law）只要微縮一小部分易于整合的材料，同時(shí)就能改善芯片的效能、功率、面積、成本(PPAC) 。如今，一些如鎢與銅金屬的材料在10納米以下的制程再無法順利微縮，因其電性在晶體管接點(diǎn)與局部中段金屬導(dǎo)線制程上已逼近物理極限，這就成為鰭式晶體管(FINFET)無法發(fā)揮完全效能的一大瓶頸。
應(yīng)材表示，鈷金屬正可以消除這項(xiàng)瓶頸，不過也需要在制程系統(tǒng)的策略上進(jìn)行變革。隨著產(chǎn)業(yè)將結(jié)構(gòu)微縮到極端尺寸，這些材料的表現(xiàn)會有所不同，并且必須在原子級上有系統(tǒng)地進(jìn)行工程，通常是在真空條件下進(jìn)行。
運(yùn)用鈷做為新的導(dǎo)電材料，使用于晶體管接點(diǎn)與銅導(dǎo)線上，應(yīng)材已結(jié)合許多的材料工程步驟－預(yù)先清洗、物理氣相沉積、原子層沉積以及化學(xué)氣相沉積－于Endura平臺上。再者，應(yīng)用材料也界定出一套整合性的鈷組合，包括Producer平臺上的退火，Reflexion LK Prime CMP平臺上的平坦化，以及PROVision平臺上的電子束檢測?？蛻裟苓\(yùn)用這項(xiàng)經(jīng)驗(yàn)證過的整合材料解決方案，在7納米及以下的制程時(shí)，加速產(chǎn)品上市時(shí)間，同時(shí)增加芯片效能。
半導(dǎo)體產(chǎn)品事業(yè)群資深副總裁帕布．若杰 (Prabu Raja)表示，5年前，應(yīng)用材料即預(yù)料晶體管接點(diǎn)與銅導(dǎo)線將面臨技術(shù)轉(zhuǎn)折，開始著手其他取代性材料的開發(fā)，才能在10納米或以下走得更久。應(yīng)用材料挾帶在化學(xué)、物理、工程以及數(shù)據(jù)科學(xué)的專長，深究應(yīng)用材料本身寬廣的產(chǎn)品線，為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)開創(chuàng)突破性的整合材料解決方案。因應(yīng)大數(shù)據(jù)與AI時(shí)代的來臨，這些技術(shù)轉(zhuǎn)折也會隨之增多。
雖然在整合上仍具挑戰(zhàn)，但鈷為芯片效能及芯片制造帶來顯著的好處，在較小的尺寸下具有較低的電阻和可變性，在非常精細(xì)的尺寸下改進(jìn)了填溝能力，并提高可靠性。應(yīng)用材料的整合鈷組合產(chǎn)品目前已經(jīng)銷往全球的晶圓代工與邏輯客戶，市場預(yù)期臺積電等龍頭業(yè)者將持續(xù)受惠。
