应用材料推出两款“3D芯片微缩”设备

半导体产业纵横 2026-06-16 18:10
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这两款全新沉积与刻蚀设备将为下一代AI芯片带来更高性能、更优能效以及更高生产良率。

应用材料推出两款“3D芯片微缩”设备图3

应用材料推出两款全新芯片制造设备,解决先进芯片制造当下的核心难题:如何在愈发细小、深层的立体芯片结构里实现高精度加工。这套全新沉积与刻蚀设备可助力芯片厂商延续逻辑芯片与存储芯片的微缩进程,为下一代AI芯片带来更高性能、更优能效以及更高生产良率。

AI算力需求爆发,正加速全行业向先进三维器件架构转型,全环绕栅极(GAA)晶体管、超高堆叠层数3D NAND闪存均是代表路线。这类垂直结构的特征尺寸愈发深窄,传统沉积、刻蚀工艺难以实现材料自上而下均匀分布,由此产生的工艺偏差会劣化器件电学性能、拉低生产良率。

为攻克该痛点,应用材料推出Centris Spectral SiNALD氮化硅原子层沉积设备与Producer Selectra MoEtch钼选择性刻蚀设备。两款设备搭配使用,可让芯片厂商精准控制高深宽比结构内的介质薄膜沉积与金属去除工艺,在先进制程下实现更均匀的材料工程,持续推进三维微缩;同时在逻辑、存储产品上同步达成更优异的器件性能、更严苛的工艺管控与更强量产适配性。

应用材料半导体产品集团总裁Prabu Raja博士表示:“随着行业不断突破AI算力性能上限,产业创新最大突破口集中在材料工程领域。从晶体管结构到多层存储堆叠,芯片厂商亟需全新工艺方案,在结构极度复杂的三维架构中精准沉积、选择性去除各类材料。我们最新推出的沉积与选择性刻蚀设备具备差异化核心能力,可帮助客户突破微缩关键瓶颈,加速逻辑与存储芯片的新一轮技术革新。”

应用材料推出两款“3D芯片微缩”设备图4 Centris Spectral SiNALD:在高难度三维结构中实现均匀薄膜沉积

氮化硅(SiN)是芯片制造多道工序的基础材料,广泛用于器件表面钝化、介质隔离、光刻侧墙成型等环节。这类薄膜必须在低温环境下沉积,避免损伤周边器件结构,同时化学稳定性需足以承受后续多道强腐蚀性加工工序。

传统等离子增强沉积工艺无法适配先进三维芯片架构的高深宽比结构,制备的氮化硅薄膜品质较差。Centris Spectral SiNALD设备采用创新高密度微波等离子体技术,可在高、窄立体结构内生成高品质氮化硅薄膜,彻底解决传统方案中等离子密度与离子损伤无法兼顾的固有矛盾。该设备可在低温条件下沉积致密、均匀的氮化硅层,即便结构复杂的高深宽比三维器件也能稳定实现。

该设备拥有多元应用场景,支撑DRAM内存与逻辑芯片持续微缩。以全环绕栅极晶体管为例,设备可在晶体管接触孔内生成高品质衬垫层,降低关键界面处的电阻与电容,提升器件运行速度。

Centris Spectral SiNALD是应用材料全新Spectral原子层沉积平台的最新机型。该系列原子层沉积设备搭载行业领先的四腔体架构,配备精准化学气体输送系统,兼容多种等离子、热处理工艺,同时支持时序型与空间型两类原子层沉积模式,可制备多种先进功能薄膜,支撑高端AI芯片生产制造。

目前多家头部芯片制造厂已导入Spectral氮化硅原子层沉积设备。

应用材料推出两款“3D芯片微缩”设备图5 Producer Selectra MoEtch:钼选择性金属刻蚀,支撑3D NAND持续微缩

3D NAND闪存向更高堆叠层数迭代过程中,全新金属集成工艺不断逼近传统图形化方案的性能极限。行业开始采用钼(Mo)这类低阻金属制作字线,字线之间必须实现精准隔离,防止短路、降低寄生电容。以往行业普遍采用湿法刻蚀分隔字线,但如今超高堆叠的三维闪存结构中,刻蚀药液难以渗透至高深宽比结构底部,最终形成上宽下窄的刻蚀轮廓,制约器件性能、生产良率与微缩空间。

Producer Selectra钼选择性刻蚀设备具备高选择性金属去除能力,可在整层堆叠结构中完成均匀、精准的字线分隔。依托定制化工艺控制系统与先进气体输送方案,该设备突破湿法刻蚀短板,在深层微结构中实现自上而下高度均匀的刻蚀效果,轮廓尺寸控制精度优异。

设备可缩小3D NAND闪存单元之间的性能差异,降低漏电水平、提升数据保存稳定性。Selectra钼刻蚀设备已通过大规模产线验证,树立选择性金属刻蚀工艺全新行业标杆;同时帮助厂商淘汰老旧湿法工艺,支撑下一代3D NAND持续微缩。该新品拓展了Selectra刻蚀设备产品线,覆盖范围从介质、硅材料加工延伸至高端金属集成工艺,在NAND闪存、DRAM内存、晶圆代工逻辑芯片领域均拥有广阔应用空间。

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