日前，全球最大半導體設備商應用材料公司(Applied Materials)稱有望解除7納米及以下晶圓制程主要的效能瓶頸，利用鈷金屬取代鎢與銅，未來人工智能（AI）芯片效能或提升15%，這將是20年來首樁電晶體接點與導線的重大金屬變革。
據(jù)了解，過去傳統(tǒng)摩爾定律（Moore's Law）只要微縮一小部分易于整合的材料，同時就能改善芯片的效能、功率、面積、成本(PPAC) 。如今，一些如鎢與銅金屬的材料在10納米以下的制程再無法順利微縮，因其電性在晶體管接點與局部中段金屬導線制程上已逼近物理極限，這就成為鰭式晶體管(FINFET)無法發(fā)揮完全效能的一大瓶頸。
應材表示，鈷金屬正可以消除這項瓶頸，不過也需要在制程系統(tǒng)的策略上進行變革。隨著產(chǎn)業(yè)將結構微縮到極端尺寸，這些材料的表現(xiàn)會有所不同，并且必須在原子級上有系統(tǒng)地進行工程，通常是在真空條件下進行。
運用鈷做為新的導電材料，使用于晶體管接點與銅導線上，應材已結合許多的材料工程步驟－預先清洗、物理氣相沉積、原子層沉積以及化學氣相沉積－于Endura平臺上。再者，應用材料也界定出一套整合性的鈷組合，包括Producer平臺上的退火，Reflexion LK Prime CMP平臺上的平坦化，以及PROVision平臺上的電子束檢測。客戶能運用這項經(jīng)驗證過的整合材料解決方案，在7納米及以下的制程時，加速產(chǎn)品上市時間，同時增加芯片效能。
半導體產(chǎn)品事業(yè)群資深副總裁帕布．若杰 (Prabu Raja)表示，5年前，應用材料即預料晶體管接點與銅導線將面臨技術轉(zhuǎn)折，開始著手其他取代性材料的開發(fā)，才能在10納米或以下走得更久。應用材料挾帶在化學、物理、工程以及數(shù)據(jù)科學的專長，深究應用材料本身寬廣的產(chǎn)品線，為半導體產(chǎn)業(yè)開創(chuàng)突破性的整合材料解決方案。因應大數(shù)據(jù)與AI時代的來臨，這些技術轉(zhuǎn)折也會隨之增多。
雖然在整合上仍具挑戰(zhàn)，但鈷為芯片效能及芯片制造帶來顯著的好處，在較小的尺寸下具有較低的電阻和可變性，在非常精細的尺寸下改進了填溝能力，并提高可靠性。應用材料的整合鈷組合產(chǎn)品目前已經(jīng)銷往全球的晶圓代工與邏輯客戶，市場預期臺積電等龍頭業(yè)者將持續(xù)受惠。
