據路透社報導，總部位於加利福尼亞州聖克拉拉的半導體製造工具製造商應用材料公司（Applied Materials Inc）周一推出了一項旨在緩解計算機晶片速度瓶頸的新技術。
報導指出，計算機晶片由稱為電晶體的開關組成，可幫助它們執行1和0的數字邏輯。但是這些電晶體必須與導電金屬連接在一起才能發送和接收電信號。而這種金屬通常是鎢，晶片製造商之所以選擇這種金屬，是因為它具有低電阻並且可以使電子快速移動。
在應用材料的官方新聞稿中表示，儘管光刻技術的發展已幫助縮小了電晶體的接觸通孔，但用接觸金屬填充通孔的傳統方法已成為PPAC的關鍵瓶頸。
公告表示，傳統上，電晶體接觸是在多層工藝中形成的。接觸孔首先襯有氮化鈦製成的粘合和阻擋層，然後沉積成核層，最後剩餘空間填充了鎢，由於其低電阻率，鎢是首選的接觸金屬。
但到了7nm的節點，接觸孔的直徑僅約20nm。襯裡勢壘層和成核層約佔通孔體積的75％，而鎢僅佔體積的25％左右。細的鎢絲具有很高的接觸電阻，這會成為PPAC和進一步2D縮放的主要瓶頸。
「隨著EUV的到來，我們需要解決一些關鍵的材料工程挑戰，以使2D縮放繼續進行，」 VLSIresearch董事長兼執行長Dan Hutcheson說。線性阻隔劑已經成為我們行業中等同於動脈粥樣斑塊的產品，使晶片失去了達到最佳性能所需的電子流。應用材料公司的選擇性鎢是我們一直在等待的突破。」
據報導，如果在連接區域所需的鎢之前塗上其他幾種材料。這些其他材料增加了電阻並減慢了連接速度。應用材料公司周一表示，它已經開發出一種新工藝，從而消除了對其他材料的需求，並且僅在連接處使用鎢，從而加快了連接速度。
應用材料指出，公司選擇性鎢技術（選擇性鎢技術）是一種集成材料解決方案，它在原始的高真空環境中結合了多種工藝技術，該環境比潔淨室本身的清潔度高很多倍。對晶片進行原子級表面處理，並採用獨特的沉積工藝，以便在接觸通孔中選擇性沉積鎢原子，從而形成完美的自下而上填充，而不會產生分層，接縫或空隙。
Applied公司半導體產品部門副總裁Kevin Moraes在一份聲明中說，晶片特徵「變得越來越小，以至於我們達到了常規材料和材料工程技術的物理極限。」
Applied表示，已經籤署了這項技術的「全球多個領先客戶」，但沒有透露他們的名字。
在2014年，應用材料推出了他們認為在互連科技中15年來的最大變革。
應用材料公司推出Applied EnduraVolta CVD Cobalt 系統，這是現今唯一一款在邏輯晶片銅互連工藝中能夠通過化學氣相沉積實現鈷薄膜的系統。鈷薄膜在銅工藝有兩種應用，平整襯墊（Liner）與選擇性覆蓋層（Capping Layer），將銅互連的可靠性提高了一個數量級。這一應用是15年來銅互連技術材料方面最顯著改變。
應用材料公司執行副總裁兼半導體事業部總經理Randhir Thakur博士指出：「對於器件生產商來說，晶片中連接著上億個電晶體線路，連線的性能與可靠性是極其重要的。隨著摩爾定律的推進，線路尺寸越來越小，減少影響器件工作的空隙與防止電遷移失效就顯得更加必要」。基於應用材料公司業界領先的精密材料工程技術所建立的Endura Volta 系統，可通過提供以CVD為基礎的平整襯墊與選擇性覆蓋層，克服了良率極限，幫助我們的客戶將銅互連技術推進到28納米及以下。
基於Endura Volta CVD系統的鈷工藝包括兩個主要的工藝步驟。第一步是沉積一層平整的薄鈷襯墊膜，相對於典型的銅互連工藝，鈷的應用可為有限的互連區域填充銅提供更大的空間。這一步驟通過在同一平臺，超高真空下整合預清洗（Pre-clean）/ 阻擋層（, PVD Barrier）/ 鈷襯墊層（CVD Liner）/ 銅種子層（Cu Seed）製程，以改進器件的性能與良率。
第二個步驟在銅化學機械研磨（Cu CMP）之後，沉積一層選擇性CVD 鈷覆蓋膜，改善接觸界面，進而提高器件的可靠性，可達到80倍。
應用材料公司副總裁兼金屬沉積產品事業部總經理Sundar Ramamurthy博士指出：「應用材料公司獨特的CVD 鈷製程是一種基於材料創新的解決方案。在近十年的開發中取得的這些材料與製程的創新，正在被我們的客戶接受並用於製造高性能移動與伺服器晶片。
文章來源：半導體行業觀察
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