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來源:內容編譯自semiconductor-digest 。
僅在2024年,半導體晶片的產量就達到了驚人的1萬億顆,相當於地球上每個人擁有100顆晶片。這一數字背後,是一個行業正在競相突破半導體的物理極限,以提供更高的效能,滿足先進人工智慧、高效邊緣計算以及智慧手機和其他智慧裝置高階化帶來的日益增長的需求。
如今的智慧裝置比其前代產品擁有更多功能,尤其是在人工智慧 (AI) 興起的背景下。這得益於快閃記憶體中的 3D NAND等技術 ,這些技術將儲存器層像摩天大樓一樣垂直堆疊,互連必須快速、精確且無缺陷。
為了滿足更高的效能要求,晶片製造領域正在經歷變革——金屬化——即在晶片上沉積薄金屬層以形成電路的工藝。從建立複雜的圖案,到儲存字線,再到邏輯觸點,逐原子沉積金屬對於製造先進晶片至關重要。

然而,隨著層數的增加和字線連線(即與儲存單元的“線”連線)的縮短,電阻和可靠性成為瓶頸。鎢正面臨同樣的困境,在過去的25年裡,鎢一直是互連的主要材料。但隨著晶片結構日益複雜,尤其是3D NAND和DRAM的發展,鎢的效能已達到極限。隨著我們進入人工智慧時代,鉬這種金屬將推動先進晶片製造的下一個飛躍。
鉬優於鎢,並具有三大關鍵突破:
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奈米級電阻率低於鎢
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消除阻擋層,減少製造工藝步驟
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隨著裝置縮小和層數增加,可擴充套件性更好
這些優勢轉化為更快的晶片、更高的產量和更高效的生產——所有這些對於利用 NAND、DRAM 和邏輯晶片三大主要部分的從智慧手機到伺服器的下一代裝置都至關重要。

儘管鉬具有諸多優勢,但迄今為止,它尚未在金屬化工藝中使用,因為原子層沉積 (ALD) 方法尚未開發出滿足鉬金屬化要求的方法。具體而言:
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固體前驅體輸送 – 用於原子層沉積 (ALD) 鉬的前驅體(或源材料)為固體形式。需要進行硬體開發,以使用固體前驅體並將其轉換為適用於原子層沉積 (ALD) 的模組。
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特徵內沉積——NAND、 DRAM和邏輯器件需要各種形式的沉積 。具體而言,NAND 需要原子層沉積,以共形方式沉積在垂直和水平字線 (WL) 結構中。邏輯器件應用可能需要低溫沉積以及選擇性生長。
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工程低電阻——為了實現低電阻,鉬的晶粒尺寸以及與相鄰金屬和介電材料的介面條件至關重要。為了實現最低電阻,需要先進的原子層沉積 (ALD) 技術以及硬體開發。
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