應用材料 (Applied Materials, Inc.) 今日宣布了一系列針對晶片布線的創新技術，用以提高計算機系統的每瓦 (W) 性能，使銅布線能夠縮小到2奈米節點及以下。

應用材料公司半導體產品集團總裁 Prabu Raja 博士表示：「AI 時代需要更高效的運算，晶片布線和堆疊對性能和能耗至關重要；應用材料最新的綜合材料解決方案使業界能夠將低阻銅布線縮小到新興的埃米節點 (angstrom nodes)，同時我們最新的低 k 電介質材料減少了電容並強化了晶片，將 3D 堆疊提升到新高度。」

克服摩爾定律縮放的物理挑戰

當前最先進的邏輯晶片可以包含數百億個晶體管，這些晶體管由超過 60 英里的微觀銅布線連接，每層晶片的布線始於一層薄薄的電介質材料 (dielectric material)，這些材料被蝕刻以創建填充銅的通道；低 k 電介質 (low-k dielectric) 和銅是業界數十年來的主要布線組合，使晶片製造商在每一代產品中實現縮放、性能和能效的改進。

然而，隨著業界縮小到2奈米及以下，更薄的電介質材料使晶片機械強度降低，而銅線的縮小則導致電阻顯著增加，從而降低晶片性能並增加能耗。

增強低k電介質減少互連電阻並強化3D堆疊晶片

應用材料的 Black Diamond™ 材料已經領先業界數十年，該材料在銅線周圍形成一層低電介質常數（或k值）薄膜，減少電荷積累，從而減少能耗並減少電訊號之間的干擾。

應用材料今日推出了 Black Diamond 的增強版本，這是該公司 Producer™ Black Diamond™ PECVD* 系列的最新成員；這種新材料將最低k值降低，使其能夠縮小到2奈米及以下，同時增強了機械強度，這在晶片製造商和系統公司提升3D邏輯和內存堆疊時變得至關重要。

最新的 Black Diamond 技術已經被所有領先的邏輯和DRAM晶片製造商採用。

新的二元金屬襯裡實現超薄銅線

為了縮小晶片布線，晶片製造商會蝕刻每層低k薄膜以創建溝槽，然後沉積一層阻擋層 (barrier layer) 以防止銅遷移到晶片中並造成良率問題。然後用襯裡塗覆該阻擋層，以確保在最終銅回流沉積過程中的附著性，該過程會慢慢填充剩餘的體積。

隨著晶片製造商進一步縮小布線，阻擋層和襯裡占據了本應用於布線的體積更大比例，在剩餘的空間內建立低電阻、無空洞的銅布線變得物理上不可能。

應用材料今日公開介紹了其最新的 IMS™ (Integrated Materials Solution™) ，該解決方案在一個高真空系統中結合了六種不同技術，包括一種業界首創的材料組合，使晶片製造商能夠將銅布線縮小到2奈米節點及以下；這種解決方案是一種釕和鈷（RuCo）的二元金屬組合，該組合同時將襯裡厚度減少33%至2奈米，產生更好的表面特性以實現無空洞的銅回流，並將電阻減少多達25%，從而提高晶片性能並減少能耗。

最新的 Applied Endura™ Copper Barrier Seed IMS™ 與 Volta™ Ruthenium CVD* 已被所有領先的邏輯晶片製造商採用，並開始向3奈米節點的客戶出貨。

客戶評論

三星電子代工開發團隊副總裁兼負責人 Sunjung Kim 表示：「儘管圖形技術的進步在推動器件縮小方面持續發揮作用，但其他領域仍存在包括互連電阻、電容和可靠性在內的關鍵挑戰；為了幫助克服這些挑戰，三星正在採用多種材料工程創新，以將縮放的優勢延伸到最先進的節點。」

台積電執行副總裁兼聯席營運長 Y.J. Mii 博士表示：「半導體行業必須提供顯著提高能效性能的解決方案，以實現AI運算的可持續增長；減少互連電阻的新材料將在半導體行業中發揮重要作用，並與其他創新一起改善整體系統性能和能耗。」

日益增長的布線機會

應用材料是晶片布線製程技術的業界領導者，從7奈米節點到3奈米節點，互連布線步驟大約增加了三倍，使應用材料在每月新增10萬片晶圓起始量 (100K WSPM) 的新增產能中的布線可服務市場機會增加了超過10億美元，達到約60億美元；展望未來，背面電源傳送的引入預計將使應用材料公司的布線機會再增加10億美元，達到約70億美元。

PECVD = Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (等離子體增強化學氣相沉積)

CVD = Chemical Vapor Deposition (化學氣相沉積)

關於應用材料

應用材料公司 (Applied Materials, Inc.) 是材料工程解決方案的領導者，這些解決方案被用於生產幾乎所有新的晶片和先進顯示器，應材在原子水平和工業規模上修改材料的專業知識，使客戶能夠將可能變為現實，應用材料的創新使更美好的未來成為可能。

原文請參閱應用材料新聞稿