應用材料推出創新晶片布線技術 助推2奈米以下節點

应用材料今日宣布推出材料工程创新技术，透过使铜布线微缩到 2 奈米及以下的逻辑节点，来提高电脑系统的每瓦效能。 台积电（2330）、三星半导体正积极采用。

应用材料指出，推出Black Diamond 的升级版，为该公司 Producer Black Diamond PECVD* 系列的最新产品。这种新材料降低了最小的 k 值，微缩推进至 2 奈米及以下，同时提供更高的机械结构强度，对于将 3D 逻辑和记忆体堆叠升级到新的高度的晶片制造商和系统公司至关重要。

应用材料公司半导体产品事业群总裁帕布‧若杰（Prabu Raja）博士表示：「AI 时代需要更节能的运算，其中晶片布线和堆叠对于效能和能耗至关重要。应材最新的整合性材料解决方案使业界能将低电阻铜布线微缩到新兴的埃米节点，同时我们最先进的低介电常数材料降低了电容效应并强化晶片结构强度，将 3D 堆叠提升到全新高度。」

超越经典摩尔定律微缩的物理挑战

目前最先进的逻辑晶片可包含数百亿个电晶体，由长度超过96.5公里的微型铜线连接。晶片布线的每一层都从一层介电材料薄膜开始，薄膜经过蚀刻后，形成填充铜的通道。几十年来，低介电常数和铜一直是业界的主力布线组合，而晶片制造商也能在每一代产品中实现微缩、效能和功率效率方面的改进。

最新的 Black Diamond 技术正被所有领先的逻辑和 DRAM 晶片制造商采用。

新型二元金属衬垫可实现超细铜线

为了微缩晶片布线，晶片制造商会蚀刻每一层低介电常数薄膜以形成沟槽，然后沉积一层阻障层，以防止铜迁移到晶片中造成良率问题。接着，在阻障层涂上一层衬垫，确保在最终的铜回流沉积过程中的附着力，从而缓慢地用铜填充剩余的体积。

客户评价

三星电子副总裁暨晶圆代工开发团队负责人 Sunjung Kim 表示：「在图案化技术的进步推动装置尺寸缩小的同时，包括互连电网布线的电阻、电容和可靠性在内的其他领域仍存在关键挑战。为协助克服这些挑战，三星正采用多种材料工程创新，将微缩的优势扩展到最先进的节点。」

台积电执行副总经理暨共同营运长米玉杰（Y.J. Mii）博士表示：「半导体产业必须大幅提高能源效率，以实现 AI 运算的永续成长。降低互连电阻的新材料将在半导体产业中发挥关键作用，与其他创新一同精进整体系统效能和功率。」

不断成长的布线商机

应材提到，身为晶片布线制程技术的产业领导者。从 7 奈米到 3 奈米节点，互连布线步骤大约变成了三倍，使应材在布线领域的可服务市场机会增加超过 10 亿美元，每月产 10万片投产晶圆（WSPM）的绿地产能，约为60亿美元。展望未来，透过晶背供电的导入预计将使应材的布线商机再增加 10 亿美元，每10万片投产晶圆达到约70亿美元。