隨著2奈米世代環繞式閘極(GAA)電晶體邁入量產,半導體產業正式進入埃米時代。GAA採用水平堆疊的奈米片結構,是實現更高能源效率與運算效能的關鍵技術。應材同步推出新一代材料工程解決方案,協助客戶強化環繞式閘極電晶體效能,並提升製程節點轉換的整體能源效率。

應用材料半導體產品事業群總裁帕布‧若傑(Prabu Raja)表示,AI快速發展正將運算推向極限,而技術突破始於電晶體本身。應材透過材料工程創新,提升節能運算表現,同時協助客戶加速晶片發展藍圖。

GAA電晶體的核心為奈米片結構。這些僅數奈米寬的超薄矽通道,對表面潔淨度與均勻性要求極高,任何原子級粗糙或污染都可能影響電子遷移率與電晶體開關速度。

對此,應材推出Producer Viva 自由基處理系統,可對奈米片表面進行埃米級精準處理。其專利供給架構可產生高純度中性自由基,並透過遠端電漿源技術濾除高能離子,形成溫和、無損傷的處理環境,使深層電晶體結構亦能均勻改質。該系統已獲多家領先邏輯晶片製造商採用,用於2奈米及以下先進通道工程。

該系統在與Producer Pyra 熱退火製程結合使用時,額外的自由基處理可進一步降低銅導線的電阻,並有望在最先進節點中延伸銅於低層金屬佈線的應用。隨著GAA採用垂直3D架構,晶片製造需蝕刻深而狹窄的高深寬比溝槽,並維持筆直側壁與平坦底部。微小偏差都可能影響電晶體速度與能源效率。

應用材料環繞式閘極(GAA)電晶體與佈線創新技術示意圖。公司提供
應用材料環繞式閘極(GAA)電晶體與佈線創新技術示意圖。公司提供

應材同時推出Centris Sym3 Z Magnum蝕刻系統,導入第二代脈衝電壓技術(PVT2),可獨立控制離子入射角度與能量,打破傳統方向性與電漿控制間的取捨限制。結合新型電漿源後,可形成更精準的離子軌跡,蝕刻出乾淨且均勻的溝槽結構,提升奈米片品質與電晶體切換速度。

該平台已成為2奈米邏輯製程主力設備,全球部署超過250個製程腔體。新一代Magnum系統除支援埃米級邏輯製程外,也應用於DRAM與高頻寬記憶體(HBM),協助打造更高密度與更高堆疊結構。在2奈米以下節點,連接電晶體與佈線網路的微小金屬接點日益薄化,逐漸成為效能瓶頸。傳統鎢材料面臨導電效益挑戰,鉬因可在更薄厚度下維持良好導電性,被視為新一代接點材料。

此外,應材推出Centris Spectral原子層沉積(ALD)系統,可選擇性沉積單晶鉬。與目前業界標竿Endura Volta選擇性鎢系統相比,關鍵接點電阻最多可降低15%,有助於提升晶片整體效能與能源效率。

Spectral採用四反應器設計,具備高精度化學供給與電漿、熱處理能力,並同時支援時間式與空間式ALD製程,可製作多樣化先進薄膜。目前已獲領先邏輯晶片製造商導入,應用於2奈米及以下製程節點。


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