为了因应 2 纳米及更先进节点，应用材料（下称「应材」）近日推出全新的沉积、蚀刻及材料改质系统，透过对晶体管进行原子尺度改良，从而大幅提升人工智能（AI）的运算能力。
采环绕式闸极（GAA）电晶体是半导体产业的重要转折，也是实现更高能源效率，以支撑更强大AI晶片运算所需的关键技术。随着2奈米世代环绕式闸极晶片今年迈入量产，应材同步推出全新的材料创新技术，进一步强化埃米节点的新一代环绕式闸极电晶体效能。
应材半导体产品事业群总裁帕布‧若杰（Prabu Raja）表示，AI快速发展正将运算效能推向极限，而运算技术的突破始于晶体管。为了在埃米时代持续领先，应材致力于推动材料工程突破，提升节能运算表现。这些全新系统不仅延续应材长期以来在晶体管与布线关键变革领域的领导地位，同时协助客户加速推进芯片发展蓝图，以因应AI飞速演进的步伐。
新处理系统实现环绕式闸极晶体管纳米片的精准工程
应材指出，GAA晶体管的核心在于水平堆叠、承载电流的「奈米片」。这些纳米片由仅数纳米宽的超薄硅所构成，其物理结构必须具备极高的精准度，才能确保每一片都能有效作为电荷载子的传导路径。纳米片的表面状况尤为关键，即使是原子级的粗糙或污染，都可能显著影响其电性表现和最终芯片的整体效能。
因此，洁净且高度均匀的纳米片表面，可大幅提升通道的电子迁移率，这在决定电晶体开关速度方面至关重要，从而制造出速度更快、能源效率更高的电晶体，以满足新一代AI芯片的需求。
对此，应材Producer™ Viva™自由基（radical）处理系统可对纳米片表面进行埃米级的精准工程化处理。Viva的核心是一项专利供给架构，能产生超高纯度的自由基物种。该技术结合应材的远端电浆源与多项硬体创新，有效滤除可能损害表面结构的高能带电离子。浓缩的中性自由基可形成更温和、无损伤的处理环境，使深埋的晶体管结构亦能实现均匀的表面处理。
全新Viva系统在逻辑与记忆体制程中亦有其他应用。当与应材Producer Pyra™热退火制程结合使用时，额外的自由基处理可进一步降低铜导线的电阻，并有望在最先进节点中延伸铜于低层金属布线的应用。
环绕式闸极电晶体的垂直3D架构，使芯片制造商必须以极高的精准度蚀刻深而狭窄的沟槽。这些结构必须维持均匀的深度、笔直的侧壁，以及平坦的矩形底部，因为即使是微小的偏差，都可能影响电晶体的速度、能源效率与整体效能。随着制程节点持续微缩，这样的精准度使得先进电浆蚀刻技术变得不可或缺。
新蚀刻设备透过强化电浆控制，实现埃米级 3D 沟槽结构
应材近日推出Centris™ Sym3™ Z Magnum™蚀刻系统，供埃米级3D沟槽轮廓控制，增加硅纳米片的均匀性与效能，为Sym3 Z系列的最新产品。Sym3 Z平台将脉冲电压技术（ Pulsed Voltage Technology, PVT）导入大规模量产，透过微秒级离子控制技术，在环绕式闸极电晶体中实现高深宽比结构。该平台已获得广泛采用，成为2纳米逻辑制程的主力设备，并已在全球部署超过 250 个制程腔体。
为持续推动制程微缩，Sym3 Z Magnum首度导入突破性的第二代脉冲电压技术（PVT2）。PVT2不仅打破传统上离子方向性与晶圆近端电浆控制之间的取舍限制，亦可独立调控离子入射角度和能量，在晶圆表面形成更清晰、精准的离子轨迹。透过将PVT2与系统的新型电浆源技术相结合，Sym3 Z Magnum能蚀刻出干净、精确的沟槽，进而形成更均匀的纳米片、更快速的晶体管切换速度，以及更高品质的磊晶结构，全面提升晶体管速度与芯片整体效能。
除了埃米级逻辑制程之外，Sym3 Z Magnum也推动动态随机存取记忆体（DRAM）和高频宽记忆体（ High-bandwidth Memory, HBM）的技术发展，提供打造更高密度阵列与更高堆叠结构所需的精准蚀刻轮廓。凭借其广泛的应用范围，该系统已获多家领先的芯片制造商快速采用，进一步巩固应材在先进蚀刻领域的领导地位。
新原子层沉积（ALD）设备，透过选择性钼沉积技术降低接点电阻
随着制程微缩持续推进至2纳米以下，连接每个电晶体与布线网路的微小金属接点变得越来越薄，对晶片整体电阻的影响日益显著，并逐渐成为效能与能源效率的关键瓶颈。在奈米级尺度下，传统钨（tungsten）制接点在导电效益面临挑战。相较之下，钼（ molybdenum ）可在更薄的情况下仍维持良好的电子传导能力，因此成为埃米节点中新一代接点的理想替代材料。
应材 Centris™ Spectral™钼原子层沉积系统可选择性沉积单晶钼，在晶体管与铜布线网路关键连结处降低电阻，关键接点电阻最多可降低15%。由于这些接点构成互连布线与晶体管之间最微小的连结，维持低电阻对于确保芯片的最高效能与能源效率至关重要。
Spectral 是全新系列的原子层沉积设备，采用最先进的四座反应器设计，具备高精度化学供给、多功能的电浆与热处理能力，以及同时支援时间式与空间式原子层沉积的专用硬件配置，可制作多样化的先进薄膜，为新一代AI芯片发展提供关键技术支援。
（来源：technews）
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