应材抢埃米制程商机 新一代逻辑芯片沉积系统已获采用

转向环绕式栅极技术能在相同功耗下实现更高效能，但相对也大幅提升制程复杂度。 在环绕式闸极晶体管内部打造复杂的3D结构需要超过500道制程步骤，其中许多步骤需要采用全新的材料沉积技术，在趋近单一原子尺度的容许误差范围内，达到制程精准度、重复性与控制的严格要求。

应材发表的两款芯片制造系统，透过材料创新实现环绕式闸极晶体管中最复杂的结构。 这些新技术可沉积金属与绝缘介电材料，两者皆是影响先进芯片效能与能源效率的关键材料。

应用材料半导体产品事业群总裁帕布·若杰（Prabu Raja）博士表示，产业正进入一个快速且非线性变化的阶段，单靠传统微影芯片微缩技术已不再足够。 在最先进的埃米级逻辑节点，材料已成为决定效能与功耗的核心。 应材凭借在材料工程领域的深厚领导地位，这些沉积系统将协助客户实现关键晶体管技术转折，进而为 AI 运算发展蓝图奠定关键基石。

Precision 选择性氮化硅电浆辅助化学气相沉积系统，确保浅沟槽隔离的完整性。 新一代AI图形处理器（GPU）预计可在邮票大小的尺寸内整合超过3,000亿个晶体管。 若缺乏适当的隔离，电子便容易扩散至邻近晶体管，进而产生寄生电容。 这是一种晶体管间非预期的电子拖曳，会导致信号传递减慢、耗能增加，并降低芯片的效能功耗比。

在先进晶体管架构中，浅沟槽隔离（Shallow Trench Isolation， STI） 技术用于电性上分隔相邻晶体管。 透过在晶体管之间的表面蚀刻出沟槽，再填入氧化硅等绝缘介电材料，将电荷限制于特定区域，防止漏电。 然而这些狭窄的隔离沟槽是环绕式栅极组件中最微小的结构之一，使得在大规模量产中维持隔离质量成为挑战。 这些沟槽形成后，芯片还需经历许多后续制程步骤。 随着制程推进，这些步骤会逐步耗损氧化硅隔离材料，进而对整体芯片效能造成负面影响。

应材Producer Precision选择性氮化硅电浆辅助化学气相沉积系统采用业界首创的选择性由下而上沉积制程，仅在沟槽中所需之处精准沉积氮化硅。 此技术在氧化硅层上方沉积高密度氮化硅薄膜，有助于隔离结构承受后续制程步骤，避免浅沟槽隔离材料在制程中发生凹陷。

此制程于低温下运作，以避免对底层薄膜或结构造成任何损伤。 藉由维持隔离沟槽的原始形状与高度，Precision选择性氮化硅技术有助于确保一致的电性表现，降低寄生电容与漏电，并提升整体元件效能。

Precision选择性氮化硅电浆辅助化学气相沉积技术目前已获领先的逻辑芯片制造商采用，应用于2纳米及更先进环绕式闸极制程节点。

Trillium 原子层沉积技术，以原子级均匀性打造复杂金属闸极结构。 每个环绕式闸极晶体管皆为一个由多层金属组成的栅极堆栈所控制的开关，这些金属层共同决定晶体管开启与关闭所需的临界电压。 为因应从数据中心到边缘端等各种 AI 工作负载的独特需求，芯片制造商为设计人员提供多种晶体管选项，有的专为高速切换而设计，以追求最高效能; 其他则以最低功耗为优先。 要实现效能与功耗之间的取舍平衡，关键在于透过高精度金属沉积技术，优化金属闸极堆叠。

在环绕式闸极晶体管中，栅极堆栈必须完整包覆多层水平排列的纳米片，而这些纳米片之间的间距仅约10纳米，相当于人类头发宽度的万分之一。 闸极堆叠中的任何间隙或不均匀现象，都可能导致晶体管切换特性的变异，进而对芯片效能、功耗、可靠性与良率造成不利影响。 传统金属沉积技术已难以满足这些严苛的要求。

应材 Endura Trillium 原子层沉积系统是一套整合材料解决方案，可在环绕式闸极晶体最复杂的栅极堆叠中实现金属的精准沉积。 此系统延续应材在金属原子层沉积技术领域的领导地位，以满足先进晶体管应用需求。 透过在单一平台中整合多道金属沉积步骤，Trillium 让芯片制造商得以灵活调控不同晶体管的临界电压。

Trillium 采用经市场验证的 Endura 平台，此平台堪称半导体产业史上最成功的金属化系统，可建立并维持极高真空环境，保护晶圆免受洁净室大气中的杂质污染，对于在硅奈米片之间的极微小空间内沉积多种材料时至关重要。 透过实现金属栅极堆叠层的埃米级厚度控制，Trillium 原子层沉积技术为先进环绕式闸极晶体管提供所需的可调性与可靠性，同时提升晶体管效能、优化功耗并增强整体稳定性。

应材Trillium原子层沉积系统在多个世代的鳍式场效晶体管制程节点中，一直是金属闸极堆栈沉积的业界标竿。 此系统专为环绕式闸极应用量身打造，导入的全新功能可支持更薄的功函数金属及无体积偶极材料，以解决环绕式闸极结构空间受限的挑战。 目前Trillium已获领先的逻辑芯片制造商采用，应用于2纳米及更先进的环绕式闸极制程节点。