为什么选择性处理对芯片扩展的未来至关重要

在我以前的博客,我介绍了应用材料的新型选择性沉积工188金宝搏备用网址艺如何消除铸造逻辑节点中持续2D结垢的关键瓶颈。这种材料工程上的突破是我们的有选择性的处理应用的技术是在过去20年里建立起来的。在这篇博客中,我将解释什么是选择性处理,以及它如何使芯片扩展在功率、性能、面积/成本和上市时间(PPACt)方面继续提供改进。

选择加工与传统加工

传统的晶圆片处理方法包括均匀地影响晶圆片上所有表面的步骤,而不考虑单个材料特性的任何差异。从历史上看,该行业一直依赖于光刻技术来定义单个的模式,这些模式引导这些处理方法形成晶体管及其之间的连接。随着芯片变得越来越复杂,这种方法正在失去动力。传统的处理方法正受到2D特征设计规则的限制,以及无法解决架构上的挑战,如更小的特征尺寸、更高的纵横比、更紧密的过孔和边缘位置错误,这些都是3D芯片设计的增加带来的。

与传统的晶圆加工方法不同,选择性技术利用单个表面的独特特性来定制工艺,以达到特定材料的目标效果。它通过设计独特的化学和物理过程来识别晶圆片表面的特定材料或特征来实现这一点。这些“智能”方法开启了晶圆加工的新模式,允许特定材料只沉积在特定区域,或在不影响附近结构的情况下被移除或修改。

选择性处理解决了先进节点的PPACt挑战

为了解决先进节点的扩展挑战,选择性处理已经发展到可以在原子尺度上沉积和蚀刻材料的地步。可以把它看作是一种非常先进的加法/减法制造方法,单个原子的放置和移除都非常精确。作为我的同事和申请研究员艾莉Yieh他曾经说过:“这就像在暴风雪中控制每一片雪花降落的位置。”

例如,通过选择性处理,化学气相沉积(CVD)过程中的化学成分可以调整为仅在金属表面相互作用和沉积,使任何非金属表面不沉积材料。这是应用公司所采用的技术选择性钨过程这使得芯片制造商可以消除占用空间的衬垫和成核层,而传统上,这些层是用来在晶体管接触孔中填充钨的(见图1)。

图1:Applied的选择性钨(W)工艺技术消除了对氮化钛(TiN)衬垫屏障的需求,因此整个触点通道里可以填充导电金属。

选择性处理的另一个好处是,它允许设计者以全新的方式制造芯片。它可以创建和移除以前无法制造的新结构——甚至在晶圆表面之下和工具的直接视线之外。通过提供手术刀般的精度能力,选择性加工有望通过消除传统沉积和蚀刻的限制,为3D制造开辟新的途径。例如,Applied的选择性蚀刻过程可以通过调整来挖掘和移除多层堆叠中的特定材料,从而创建新的3D架构,如栅极-全方位结构,它带来了晶体管性能的新水平(见图2)。

图2:栅极全能晶体管的图像显示了Applied的Producer®Selectra®蚀刻系统如何选择性地去除不在工具视线范围内的硅锗(SiGe),同时保持所需硅材料的完整。

应用的选择性加工组合

近20年来,Applied一直在创新选择性材料解决方案,消除障碍,推动行业向前发展。这些系统在内存和逻辑设计方面取得了进步。今天,实现更高性能的途径在于通过材料工程支持的新型3D架构来补充持续的2D扩展。

Applied广泛的工艺知识产权使我们能够访问一个独特的、跨功能的技术库,开发创新的综合材料解决方案。当涉及到选择性处理方法时,这一点尤其重要,因为晶圆上清晰区分一种材料和另一种材料的能力与表面的原子级制备有关,而这种能力只能通过在原始的、高真空环境中将多种清洁和处理技术结合在一起来实现。

我的同事Regina Freed在a以前的博客在书中,她解释了Applied如何共同优化我们的选择性沉积、选择性蚀刻、电子束测量和缺陷控制技术,以消除不同器件层之间的不对齐,以解决边缘放置误差(EPE)并改善缩放(见图3)。

图3:与常规加工相比,全选择性、自对准加工可以降低电阻,提高产量,减少掩模数量。

在Applied,我们专注于引领新技术和IP的发展,在原子尺度上选择性地添加、减去和塑造材料。在我们的投资组合的技术范围内增加选择性处理,提供了另一个至关重要的构建块,以帮助我们的客户实现他们的PPACt目标,以便我们可以自信地更深入地进入人工智能时代。

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