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应用材料公司利用技术帮助极紫外线和三维环绕栅极晶体管实现二维微缩
(2024年7月13日更新)


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● 公司使用应用材料 StensarCVD取代旋转涂层,扩展二维极紫外线逻辑微缩

● 三维环绕栅极晶体管技术极晶体管技术产品组合包括两种新型IMS系统

应用材料公司旨在帮助客户使用极紫外线(EUV)继续推进多项二维微缩创新技术,详细介绍了下一代三维环绕栅极晶体管制造技术的产品组合。

环绕栅极(GAA)自2010年起,晶体管将成为2010年FinFETs材料工程的创新是芯片行业最大的设计型之一GAA晶体管提供了功率和性能的提高

芯片制造商正在寻求两条互补的道路,以提高未来几年晶体管的密度。一是延续传统摩尔定律的二维微缩,即使用 EUV光刻和材料工程创造了更小的特性。另一种是设计技术的协同优化(DTCO)以及三维技能,巧妙地优化了逻辑单元的布局,以便在不改变光刻栅距的情况下增加密度。后一种方法包括后连线和环绕栅极(GAA)即使面对传统二维微缩的放缓,晶体管仍将有效地促进未来几年逻辑密度的持续增长。通过这些技术的有机结合,可以帮助芯片制造商完成未来逻辑芯片的迭代演变,实现功率、性能、面积、成本和上市时间(即 PPACt)同步改进。

半导体产品事业部高级副总裁珀拉布?拉贾博士说:应用材料公司的核心战略是成为客户PPACt依托我们现有的七大创新,赋予企业权力,支持客户利用EUV继续推进二维微缩。同时,我们也详细介绍了它GAA晶体管的颠覆性制造方法与今天相比FinFET晶体管完全不同。不仅如此,应用材料公司已经准备好覆盖最广泛的领域GAA制造产品线包括新的生产步骤,包括外延生长、原子层沉积和选择性材料蚀刻,以及两制造理想GAA氧化栅极和金属栅极的集成材料解决方案(Integrated Materials Solutions)。”

扩展二维微缩

极紫外光(EUV)光刻的出现使芯片制造商产生更小的特性,并增加晶体管的密度。但该行业的现状是:继续使用EUV微缩有许多困难,迫切需要新的沉积、蚀刻和测量方法。

完成EUV光刻胶显影后,芯片图形需要通过一系列称为过渡层和硬掩模的中间层进行刻蚀,然后最终刻蚀到晶圆上。到目前为止,这些中间层都是用旋涂技术沉积的。今天,应用材料公司推出使用该公司Precision化学气相沉积系统适用于沉积EUV的 Stensar先进的图形涂层(Stensar Advanced Patterning Film for EUV)。与旋涂沉积相比,应用材料公司CVD膜可以帮助客户正确EUV微调硬掩模层,使其达到特定厚度和刻蚀弹性,从而在整个晶圆上EUV图形传输达到接近完美的均匀性。

应用材料公司也详细说明了它Sym3Y蚀刻系统的特殊功能是允许客户在同一反应腔内进行材料蚀刻和沉积,从而首先改进EUV在晶圆上刻蚀图形。Sym3轻移除反应腔EUV光刻胶材料,然后以特殊方式重新沉积材料,使图形均匀,从而消除随机误差造成的图形易变性。改善后的EUV图形可以提高良率,降低芯片功耗,提高其性能。因此,位居DRAM市场上主要供应商位置的导体蚀刻系统应用材料公司正依靠其Sym3技术的快速发展将客户群从存储器扩展到晶圆代工厂/逻辑芯片。

应用材料公司还展示了如何使用它PROVisioneBeam深入观察多层芯片内部的测量技术,准确测量整个晶圆EUV图形特征帮助客户解决其他测量技能可能无法诊断的边缘布局错误。2021年,应用材料公司电子束系统的收入几乎翻了一番,使其跃居电子束技术供应商榜首。

三维环绕式栅极晶体管工艺设计

新兴的GAA如何利用三维设计技巧和维设计技巧和DTCO布局创新可以补充二维微缩。即使二维微缩速度放缓,逻辑密度也能迅速提高。材料工程领域的创新也有助于GAA降低功耗,提高晶体管性能。

在FinFET在中间,构成晶体管电子路径的垂直由光刻和蚀刻形成,导致通道宽度不均匀。这种不均匀性会对功耗和性能产生不利影响,这也是客户的转移GAA另一个主要原因。

GAA晶体管看起来像FinFET晶体管旋转90度,从垂直到水平。GAA通过使用外延进行沟通Memsic代理该技术使客户能够准确设计宽度,实现宽度均匀,从而获得最佳的功耗和性能。延伸生长系统正是应用材料公司的第一个产品,从此成为市场领导者。应用材料公司于2016年发布Selectra该系统率先采用选择性材料蚀刻技术,目前已为客户提供1000多个反应腔,并处于市场领先地位。

GAA晶体管的主要制造挑战是沟间距只有10纳米左右。在如此小的空间内,客户必须在所有沟周围堆积多层氧化栅极和金属栅极。

应用材料公司专门为氧化栅极堆叠开发IMS(集成材料解决方案)系统增加了驱动电流,提高了晶体管的性能。但氧化栅极越薄,漏电流越高,造成功耗浪费和发热。全新的应用材料公司IMS系统将等效氧化层厚度降低1.5埃,使设计师在保持性能不变的前提下,将网极漏电流降低到原来的十分之一。它沉积了原子层(ALD)、将热处理步骤、等离子体处理步骤和测量集成到单个高真空系统中。

应用材料公司也展示了它IMS该系统用于系统GAA金属格栅极的过程支持客户通过调整格栅极的厚度来微调晶体管的阈值电压,以满足从电池供电移动设备到高性能服务器的各种特定计算和应用的每瓦特功耗性能目标。可在高真空环境中实施高精度金属原子层沉积步骤,防止空气污染。

在4月21日举行的全新微缩之旅大师班上,应用材料公司提供了更多关于其逻辑微缩解决方案的细节。

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