應用材料半導體設備事業群金屬沉積產品部資深經理陸勤表示,將現有的晶片為縮到7奈米及以下製程是目前在半導體歷史中最困難的技術挑戰,產業界技術藍圖的精進有賴組件設計、製程技術及新材料的創新,因此應材耗時3年時間,研發出以鈷取代傳統銅的需要,以確保組件效能更高、良率更佳,維持客戶競爭力與推進技術藍圖的主要驅動力。

陸勤指出,以鈷金屬全面取代銅當作導線材料,將可能在7奈米製程進行學習階段,在5奈米製程客戶端有望全面導入。

在機台部分可望持續沿用當前的Endura平台,進行技術及零件升級即可採用鈷當作導線材料。

陸勤表示,Endura能在關鍵的阻障層及重晶層進行沉積,使製程先進的導線成為可能,當業界到達10奈米以下,島縣內非常的薄的薄膜就需要在控制良好的環境中,有夠精準材料工程及接口,這套系統能支持最多8個製程反應室,方便半導體廠能將各個製程技術同時整合在同一平台上。

美商應材昨日宣布成功運用鈷金屬材料取代銅，作為半導體先進位程中進行沉積製程的關鍵材料，且獲致導電性更佳和功耗更低、讓晶片體積更小等重大突破，讓摩爾定律得以延伸推進到7nm，甚至到5nm和3nm，預料將使台積電等晶圓製程廠7nm量產腳步加速。

美商應材研發人員昨專程來台宣布這項重要材料創新技術，也意謂應材在半導體先進位程設備和材料運用，持續扮演領先地位，並透露包括台積電等晶圓製造廠將先進位程推進至7奈米以下的商業化腳步，更向前邁進一大步。

應材表示，目前各大晶圓製程廠已導入在7奈米製程採用這項新的材料革新，如果成效良好，不排除可能在7奈米就可以看到導入鈷金屬取代銅製程技術變革。

應材表示，當半導體金屬沉積製程進入7奈米以下的技術節點時，連結晶片中數10億個電晶體的導線電路漸漸成為技術瓶頸。

一方面要擴增晶片上電晶體的數量，一方面追求系統整合晶片封裝，縮小導線進而增加電晶體密度是必然的趨勢。

但應材強調，當導線的截面積減少，導電區域的體積也減少，這會造成電阻增加，阻礙最佳效能的實現。

這種阻容遲滯有賴以創新突破技術瓶頸，包括在阻障層、內襯層微縮製程，以及運用新的材料，以利在更狹小的空間中改善導電特性。

應材強調，為了解決導線的電阻問題，用新的鈷取代傳統的銅，並運用多年累積的沉積製程技術，同時將物理氣相沉積、化學氣相沉積和原子層三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，製造複雜的薄膜堆棧結構。

應材指出，以鈷取代傳統銅進行沉積製程的關鍵材料，已獲致傳導性更快且功耗更低等優越性能，同時大幅節省晶片體積，晶片效能更快、體積更大。

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2020-09-23

以「鈷」代「銅」有望在5nm製程全面導入 應用材料一紙通告對半導體行業意味著什麼？

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