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鈷在半導體芯片材料中的應用
發布時間:2020-06-30 09:55:20| 瀏覽次數:

近幾日贛鋒鋰業與騰遠鈷業的新聞備受行業關注,騰遠超過40億的估值也讓大家充分認識到了鈷的價值之大,格派作為鈷綜合冶煉加工廠商也備受鼓舞。


鈷,大家都不陌生,原子序數27, 熔點1495℃,沸點2870℃,有延展性和鐵磁性,耐高溫、耐腐蝕。鈷作為一種非常稀缺的小金屬資源,素有“工業味精”和“工業牙齒”之稱,被廣泛用于航空航天、機械制造、電氣電子、化學、陶瓷等工業領域,是制造高溫合金、硬質合金、陶瓷顏料、催化劑、電池的重要原料之一。


鈷在半導體芯片高端材料中也有重要作用!


早在2014年,美國應用材料公司推出Applied Endura® Volta? CVD Cobalt 系統,是一款在邏輯芯片銅互連工藝中能夠通過化學氣相沉積實現鈷薄膜的系統。鈷薄膜在銅工藝有兩種應用,平整襯墊(Liner)與選擇性覆蓋層(Capping Layer),將銅互連的可靠性提高了一個數量級。鈷在這一方面的應用改變了銅互連技術材料,克服了芯片要求多個晶體管線路下銅線的良率極限,將銅互連技術推進到28納米及以下。


當今時代,移動應用等推動下的半導體和芯片擁有強勢的發展趨勢,而芯片制造商需要繼續在芯片中添加更小,更快的晶體管,以保持摩爾定律的步伐,從而帶動銅線的規模急劇擴大,密度增加。如今,先進的芯片可以在15平方英寸的28nm芯片布局中嵌入多達15層銅金屬化層和7英里以上的布線,而這種距離只會隨著晶體管密度的增加和金屬含量的增加而增加。在這些尺寸下,要在構成器件電路的100%的溝槽和過孔中實現完美的銅填充變得異常困難。其他性能下降的影響,例如電遷移,這可能會導致銅的運動,從而在布線中留下空隙,這也變得更加棘手。最小的缺陷可以殺死設備。在這些條件下,互連性能和可靠性開始受到損害。對于芯片制造商而言,這意味著良率問題。對于消費者而言,這意味著他們所依賴的移動設備可能會發生故障或無法正常運行。


基于Endura Volta CVD系統的鈷工藝包括兩個主要的工藝步驟。第一步是沉積一層平整的薄鈷襯墊膜,相對于典型的銅互連工藝,鈷的應用可為有限的互連區域填充銅提供更大的空間。這一步驟通過在同一平臺,超高真空下整合預清洗(Pre-clean)/ 阻擋層(, PVD Barrier)/ 鈷襯墊層(CVD Liner)/ 銅種子層(Cu Seed)制程,以改進器件的性能與良率。


第二個步驟在銅化學機械研磨(Cu CMP)之后,沉積一層選擇性CVD 鈷覆蓋膜,改善接觸界面,進而提高器件的可靠性,可達到80倍。



更多鈷在半導體芯片材料中的應用,可查閱文獻,鏈接如下http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-JCDL201406011.htm


 
 
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