應材發表選擇性鎢製程 解決平面微縮瓶頸

作者: 吳心予
2020 年 07 月 22 日

美商應用材料(Applied Materials)公司推出新的選擇性鎢(Selective Tungsten) 製程技術,可提供晶片廠商以新的方式構建電晶體觸點,這是連結電晶體與晶片中其他電路非常關鍵的第一層電路。這項選擇性沉積技術能降低影響電晶體性能,導致耗電量增加的接觸電阻。透過這項技術,電晶體的節點微縮與觸點能縮小至5奈米、3奈米甚至更小,並同步提升晶片功率、性能與面積/成本(chip power, performance and area/cost, PPAC),解決邏輯晶圓代工節點中持續進行平面(2D)微縮所面臨的瓶頸。

圖 應用材料公司推選擇性鎢製程。來源:應用材料公司

 

雖然微影技術的進步可有效縮減電晶體觸點通孔的大小,但使用金屬填滿通孔的傳統作法仍會嚴重影響PPAC。傳統上,電晶體觸點以多層方式形成。首先,接觸通孔是先襯上黏著層和氮化鈦阻障層,接著利用沉積技術產生成核層,最後再使用鎢來填滿剩餘空間,鎢便因其低電阻係數成為接觸金屬的首選。

7奈米製程技術的接觸通孔直徑只有20奈米。襯墊/阻障層與成核層就佔了75%的通孔體積,只剩下25%供鎢使用。細薄的鎢線具有很高的接觸電阻,會嚴重影響PPAC與2D微縮效果。

VLSIresearch董事長暨執行長Dan Hutcheson表示,極紫外光(EUV)的興起使得團隊必須解決一些重大的材料工程挑戰,以持續進行2D微縮。襯墊阻障層就像是這個產業的動脈硬化斑,不斷阻撓晶片中的電子流動,以至於無法達到頂尖的性能。而應用材料公司選擇採用鎢技術,正是達到創新突破的關鍵。

應用材料公司的Endura Volta選擇性鎢化學氣相沉積系統,能讓晶片製造商在電晶體的接觸點通孔內進行鎢的選擇性沉積,以消除線性/阻障層及成核層。整個通孔會充滿低電阻鎢,並解除後續PPAC的瓶頸。

選擇性鎢沉積技術是一項整合材料解決方案,在純淨、超高真空環境中結合多重製程科技,比無塵室本身還要潔淨許多倍。原子層表面處理可應用於晶圓,採用獨特的沉積製程,讓鎢原子在接觸點通孔內選擇性沉積,形成無分層、無縫、無間隙自下而上的完美填充。

 全球已有客戶採用全新的 Endura 系統,其他產品組合包括選擇性磊晶 (selective epitaxy)、選擇性沉積 (selective deposition) 以及選擇性移除 (selective removal)。這些選擇性製程能讓晶片製造商運用全新方法製作、形塑並調整材料,以便在 PPAC 持續精進。

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