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薄膜芯片晶体管应用材料推出8款半导体制造创新产品

近日,在美国旧金山举行的2011年semiconwest半导体设备暨材料展上,应用材料公司展示了其用于生产未来几世代微芯片的技术创新成果。在过去的几周内,应用材料公司已经推出八款产品,致力于帮助客户在芯片设计日趋复杂的新世代解决来自芯片制造方面的主要挑战。

应用材料公司推出的八款新产品旨在挖掘这些高性能器件从互连布线到最先进的晶体管栅极结构的所有潜能。这些产品分别是:Reflexion?GTWCMP、Vantage?Vulcan?RTP、Centura?DPNHD、Endura?VersaXLR?WPVD、Endura HAR Cobalt PVD、Centura Integrated GateStack?、Producer?Black Diamond?3和Producer Nanocure?3。

Applied Centura?Integrated Gate Stack?系统用于制造22纳米技术节点逻辑芯片的关键栅极介质结构,是唯一能够在单一真空环境中处理整个高介电常数多层叠膜的系统,可保护其关键薄膜界面的完整性。对于最先进的微处理器和图形芯片而言,这种能力对于最大限度提高晶体管速度、减少耗电量至关重要。

随着逻辑芯片逐步走向22纳米及以下技术节点,晶体管的核心栅极介质薄膜叠层正日益变薄,使其必须采用原子级制造技术制造。为了应对这一挑战,IntegratedGateStack系统采用了应用材料公司先进的原子层沉积(ALD)技术,制造厚度小于2纳米(约为人类头发宽度的十万分之一)的超薄铪基介质层——每次沉积单层薄膜的一部分,从而获得整片硅片无与伦比的一致性。

更重要的是,随着这些薄膜日益变薄,相邻介质层之间的界面也变得更加重要。全新的IntegratedGateStack系统可以完全在真空条件下制造整个栅极介质叠层——通常涉及4个工艺步骤。这一独特的方法可防止界面因接触外界空气受到污染,导致晶体管性能下降。应用材料公司的研究人员发现,在制造过程中避免接触空气可大幅提高晶体管性能:晶体管中的电子迁移率可增加近10%,晶体管之间的开关电压可变性可被降低近40%,这有利于制造速度更快、价值更高的芯片。

Applied Producer?Black Diamond?3沉积系统和Applied Producer?Nanocure?3紫外线固化系统,用于制造22纳米及更小技术节点逻辑芯片上快速、省电的互连结构,它们的结合使用制造出至关重要的低介电常数介质薄膜,不仅可用作连接芯片晶体管间长达数英里铜导线的绝缘体,而且还能使智能手机、平板电脑和个人电脑速度更快、更省电。

基于具有专利保护的化学工艺在分子水平上的设计,BlackDiamond3系统可用于制造孔隙度均匀一致的介质薄膜。这一精心设计的纳米级孔隙度可大幅提高薄膜的机械强度和硬度,使其能够承受上百步下游工艺和封装步骤的考验。该新薄膜的介电常数为2.2,达到了行业领先水平,不仅能减少互连中不需要的电容或寄生电容,而且能让芯片制造商提高其器件的电学性能。低介电常数还有助于降低电源开关损耗,延长电池寿命,减少热量累积,这对于注重省电的移动设备而言至关重要。、

全新Producer Nanocure3系统通过改进紫外固化光源光学系统和反应腔设计,使其提供的固化一致性超出常规工艺达50%之多,巩固了应用材料公司行业领先的、适用于多孔低介电常数薄膜的紫外线固化技术。

Nanocure3采用高强度紫外光源及低压固化工艺,将固化速度提高了40%。结合BlackDiamond3薄膜,这一沉积及固化两步工艺将应用材料公司成功的第二代BlackDiamond薄膜的机械强度提高一倍,减少了器件可变性,提高了芯片成品率。

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