应用材料公司为10nm以下推出三项工艺

应用材料公司，总部位于美国硅谷。近日该公司在京举办媒体说明会，推出了三款面向10nm以下的工艺/系统。下面，请随着电子产品世界编辑一起，走进应用材料公司及下一代半导体制造的世界。

应用材料公司一览

　　“应用材料公司的核心竞争力是材料工程的解决方案。”应用材料中国公司首席技术官赵甘鸣博士娓娓道来：“应用材料公司的特点是产品线多，可提供模块集成工艺的提升。另外，全球员工近1.5万人，2015财年营业额约97亿美元。”而根据说明会后发布的应用材料公司最新财报，2016该公司财年净销售额已达108.3亿美元，同比增长12%。

　　下图为应用材料公司位于美国硅谷的梅丹技术中心，该中心包含一套完整的300mm晶圆制造设备先进实验室。

　　应用材料公司的业务部门包括半导体产品事业部、全球服务产品事业部、显示产品与邻近市场事业部。据统计，应用材料公司半导体设备在全球市场占有率第一，下一步互联、图案化、封装、检测等是其主攻方向。在工艺方面，在沉积、热处理方面技术投入很大，机台是多腔体的平台架构，在各个界面已开发出原子量级的精准度。

　　追溯晶圆设备支出的驱动因素，来自于应用端的移动与社交媒体。原来芯片的特征尺寸缩小靠光刻机，现在几乎到了尽头，主攻结构的改变，例如3D，图案化等。摩尔定律还会走下去，但是形式会改变，一方面是3D，double patterning(双重曝光，属于图案化)等;另一方面是28、22、14nm等往前演进时，带来了材料的革命。“这对应用材料公司是好事，因为这是我们的专长所在。从高k到铜互联等的材料工程解决方案，应用材料公司都十分积极。”

　　中国是全球最大的半导体市场，根据已经公布的各项信息，未来5年中国的WFE(晶圆设备支出)资本支出约200~300亿美元，约有13条新代工厂和主要内存生产线。应用材料公司已深耕中国市场32年，拥有一支强大的专业团队。

　　1nm电子束检测设备PROVisionTM：分辨率高、速度快

　　接下来，应用材料中国公司资深工艺经理李文胜登场，他介绍了应用材料公司的下一代电子束设备检测设备PROVisionTM，特点之一是分辨率高(1nm，通常是3nm)，速度提高到3倍。通常，分辨率高时，必须通过的电流密度低，因此检测速度慢，应用材料公司的方法是高电流密度时也可检测。另一特点是FinFET由于是三维的，深沟道里不容易检测到粘连等问题，PROVisionTM解决了此问题。

　　利用缝隙抑制型钨填充接触区工艺来提高良率

　　对于这个题目，应用材料中国公司资深工艺工程师吴桂龙用了自行车的比喻来解释。要想自行车速度提升，一是减少阻力，再者是加大动力。但是为何有时汽车还没自行车快?因为还要考虑路上的行人和红绿灯等影响因素。吴桂龙讲解道：受此启发，电阻和良率影响了器件性能。 在10nm及以下，电阻影响突出，对手机等电子产品的性能影响大。再看看自行车，从钢到碳材料越来越轻，可使速度越来越快。在自行车比赛中，一辆车倒下，可能引发一大片车倒下。同理，一个单元失效，会引起整个芯片失效。而现在芯片的革命是密度越来越高，这个问题很突出。Endura@ VoltaTM CVD W(化学气相沉积 钨)可有效降低钨薄膜的电阻，Centura@ iSprintTM ALD/CVD SSW(化学气相沉积 缝隙抑制型钨填充工艺)可大大提高良率。

　　选择性材料技术带来蚀刻工艺新突破

　　在谈及半导体行业发展趋势时，英特尔、三星、美光等公司均谈到了材料在半导体制造中的重要性，因此由材料驱动的尺寸缩小便扮演了推动摩尔定律发展的关键。而应用材料公司在蚀刻工艺上带来了突破性的产品。

　　蚀刻，笔者理解，就像雕刻一样，但不是用刀，而是用化学腐蚀的方法，把没用的半导体材料去除。在10nm工艺时，要蚀刻出数以亿计的3D晶体管，想想这就头大。

　　赵甘鸣博士介绍了选择性材料技术带来蚀刻工艺的突破。传统有干法蚀刻和湿法蚀刻，应用材料公司有新的选择性蚀刻工具SelectraTM系统，应用范围广，可用于double patterning/multi-patterning、FinFET等。对于FinFET，因为SelectraTM的方法是气态的，不是液态的，蚀刻可以更精准，而且气体比液体更环保。对于下一代的GAA结构，3D NAND器件希望所有的蚀刻一样，即侧向均匀，过去对待单元不均匀通常需要用软件修正，现在SelectraTM系统可一次搞定。但SelectraTM的弱点是速度较慢，因为要原子一层层剥离，像剥洋葱一样。

　　小结

　　摩尔定律将继续演进，但形式正发生变化，从注重特征尺寸的缩小，正转变到关注材料和结构等创新，这也给应用材料公司带来了机会。为了迎接10nm以下的挑战，应用材料公司推出了三个法宝：1nm电子束检测设备 - ProVisionTM，分辨率提高3倍、速度提升3倍;利用缝隙抑制型钨填充接触区工艺来降低良率 - Endura@ VoltaTM CVD W以及Centura@ iSprintTM ALD/CVD SSW;以突破性的蚀刻技术实现原子级的蚀刻精准性 - Producer@ SelectraTM。