醫(yī)療健康信息技術(shù)裝備制造汽車及零部件文體教育現(xiàn)代服務(wù)業(yè)金融保險(xiǎn)旅游酒店綠色環(huán)保能源電力化工新材料房地產(chǎn)建筑建材交通運(yùn)輸社消零售輕工業(yè)家電數(shù)碼產(chǎn)品現(xiàn)代農(nóng)業(yè)投資環(huán)境
產(chǎn)業(yè)新聞產(chǎn)業(yè)資訊產(chǎn)業(yè)投資產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)科技產(chǎn)業(yè)政策
隨著 5G、人工智能、智慧交通等消費(fèi)電子、汽車電子、計(jì)算機(jī)等應(yīng)用領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展,下游應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)于芯片性能提出更高的要求,推動(dòng)芯片制程升 級(jí)。國(guó)內(nèi)外晶圓廠加緊對(duì)于半導(dǎo)體新制程的研發(fā),全球晶圓制造龍頭企業(yè)臺(tái)積電、 三星等均已向 5nm 以下制程突破;大陸晶圓制造龍頭中芯國(guó)際也在加緊 12nm 以 下制程工藝的研發(fā)。
資料來源:IC Insights(Intel 指英特爾;Samsung 指三星;TSMC 指臺(tái)積電;Global Foundries 指格羅方德;SMIC 指中芯國(guó)際;UMC 指臺(tái)聯(lián)電)
而芯片制造技術(shù)升級(jí)需要半導(dǎo)體設(shè)備和材料作為支撐。常見晶圓制造工藝所需半導(dǎo)體材料如下所示:
資料來源:ittbank
近年來集成電路制造技術(shù)快速發(fā)展,新制程帶來新的工藝與材料的變化。集 成電路制造進(jìn)入 28nm/14nm/7nm 制程后,新的晶體管器件、新的工藝和材料不斷引入,新的晶體管器件如高 K 金屬柵極(HKMG)晶體管、鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體 管(FinFET),新的工藝如自對(duì)準(zhǔn)多重成像工藝等,新的材料如鈷金屬導(dǎo)電層; 同時(shí),先進(jìn)半導(dǎo)體制程呈現(xiàn)向三維結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。以上集成電路領(lǐng)域的新變化 對(duì)晶圓制造主要工藝薄膜沉積工藝——特別是作為這一工藝核心的先進(jìn)前驅(qū)體 材料——提出了更高的要求。
如上圖所示,高 K 金屬柵極(HKMG)晶體管是集成電路制程進(jìn)入 28nm 的 新材料,由于傳統(tǒng)二氧化硅柵極晶體管在 28nm 制程后漏電情況大幅增加影響芯片性能,而高 K 金屬柵極(HKMG)晶體管則有效解決了這一問題。
雙重曝光光刻和鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FinFET)是集成電路制程進(jìn)入 14nm 的 新工藝和新器件,其中在雙重曝光光刻工藝結(jié)合 ArF 浸沒式光刻膠可以達(dá)到 14nm 以下的集成電路制程;3D 結(jié)構(gòu)的 FinFET 工藝相對(duì)于傳統(tǒng)的平面晶體管而言減小了晶體管的短溝道效應(yīng),同時(shí)能夠更好地對(duì)溝道進(jìn)行靜電控制,F(xiàn)iFET 工藝也需要薄膜沉積工藝及半導(dǎo)體前驅(qū)體材料能夠填充更小、更高縱深比的溝槽。 進(jìn)入集成電路 7nm 后,自對(duì)準(zhǔn)二重/四重曝光成像技術(shù)和鈷元素等新金屬材 料制成的薄膜得到應(yīng)用。
自對(duì)準(zhǔn)二重/四重曝光成像技術(shù)系通過多重曝光實(shí)現(xiàn)小 尺寸工藝,需要在低溫環(huán)境下活性好且鍍膜均勻的前驅(qū)體材料;鈷元素則是在新 的技術(shù)需求下替代鎢元素的新材料,具體表現(xiàn)在含鈷的金屬前驅(qū)體材料等。
此外,更高端的制程工藝需要更加先進(jìn)薄膜沉積技術(shù)(如原子層薄膜沉積 ALD 技術(shù)),該技術(shù)的先進(jìn)性以先進(jìn) ALD 前驅(qū)體材料作為核心支撐;7nm 以下 集成電路制程也需要 EUV 光刻膠作為必備的生產(chǎn)材料。
編制:諸葛御
責(zé)任編輯:趙皋
來源: 思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 南大光電