導線以鈷代銅，摩爾定律還要延續下去
2017-05-18 22:42:18 n在當前針對高性能芯片的要求，希望不斷提效率，并且降低功耗，提升儲存空間的情況下，透過延續摩爾定律，將先進制程不斷的向下發展就成為不可逆的發展方向。而這也是目前晶圓代工龍頭臺積電，在當前推出 10 納米制程之后，陸續規劃在 2018 年及 2019 年陸續推出 7 納米及 5 納米先進制程的原因。
不過，隨著先進制程往個位數納米制程發展，則因為當前制程的銅材料導線會因為導電速率的不足，無法滿足個位數納米制程的需求，使得發展先進制程發展上碰上阻礙。因此，應用材料在 2014 年就開始研發以鈷來取代銅，成為未來先進制程中導線材料的可能。如今，在 17 日應用材料正式宣布，將在個位數納米制程節點上陸續導入鈷材料，使導線的導電性更佳和功耗更低，并且讓芯片體積得以更小，進一步推動摩爾定律得以延伸推進到 7 納米，甚至到 5 納米及 3 納米以下的先進制程中。
根據應用材料表示，在先進制程中，半導體金屬沉積制程進入 7 納米以下的節點時，要如何生產連結芯片中數十億個電晶體的導線電路就成為技術關鍵。因為同時要擴增芯片上電晶體的數量，而且還要建立系統整合芯片的封裝，因此必須縮小導線，并提升電晶體密度。只是，在縮小導線的過程中，導線截面積越小，導電體積也跟著減少，這就會使得電阻增加，使得導電性能下降。所以，要克服這種 “阻容遲滯” 的情況就必須透過新的技術，包括在阻障層、內襯層等微縮制程上，以及運用新材料來改善導電性的問題。
因此，為了解決芯片內導線的導電性問題，應用材料運用新的鈷以取代傳統銅材料，并運用先進的沉積制程技術，同時將物理氣相沉積、化學氣相沉積和原子層 3 種不同沉積制程技術，整合在同一設備平臺上。運用單一整合程序，制造出復雜的薄膜堆疊結構。用以確保元件效能更高、良率更佳，并維持客戶競爭力與推進技術藍圖的持續發展。
據了解，以鈷材料全面取代銅材料當作導線的技術，應用材料預計將可能在 7 納米制程中進行先期測試與學習過程，然后在 5 納米制程上進行全面性的導入。至于，材料的更換后，在機臺設備則可望沿用沿用當前的 Endura 平臺，透過進行技術及零件升級，即可進一步采用鈷材料來當作導線材料。
應用材料表示，未來若以鈷取代銅成為先進制程上的導線關鍵材料之后，預期因為導電性更佳，而且擁有功耗更低等的優點，將可大幅減小芯片體積，使芯片的效能更優越。如此也能進一步延續摩爾定律，使晶圓制造商如臺積電繼續發展個位數納米先進制程。
