記者黃仁杰／台北報導
AI運算需求持續推升半導體製程往更複雜的3D架構演進，晶片製造商正面共同難題，如何在更深、更窄的結構中，仍能精準控制材料沉積與移除？半導體材料工程解決方案大廠應用材料公司（Applied Materials，下稱應材）宣布，推出兩款新晶片製造系統，分別是 Centris™ Spectral™ 氮化矽原子層沉積系統，以及 Producer™ Selectra™ 鉬蝕刻系統，瞄準高深寬比3D結構中的材料工程挑戰，協助邏輯與記憶體晶片在先進節點持續微縮。
應材表示，新系統已獲業界領先的邏輯與記憶體晶片製造商採用，並導入先進製程節點的量產製造。換言之，這不只是實驗室技術展示，而是已經進入先進晶圓製造現場的關鍵製程工具。
隨著 AI 晶片對效能、功耗與密度提出更高要求，半導體產業已不再只靠平面微縮推進，而是加速導入 3D 元件架構。然而，當晶片結構變得更深、更窄，傳統沉積與蝕刻技術容易出現材料分布不均、電性變異與良率下降等問題，進而成為先進製程持續推進的瓶頸。
應材半導體產品事業群總裁帕布‧若傑（Prabu Raja）表示，隨著產業不斷突破 AI 運算極限，市場關鍵機會正逐步轉向材料工程領域。從電晶體結構到記憶體堆疊，晶片製造商需要全新方法，在極其複雜的3D架構中精準沉積與選擇性去除材料。
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其中，Centris Spectral氮化矽原子層沉積系統主要瞄準先進3D結構中的均勻薄膜沉積需求。氮化矽是半導體製程中重要的基礎材料，常用於表面保護層、介電隔離與圖案化間隔層等製程。這類薄膜不僅需要在低溫環境下形成，以避免傷害鄰近結構，也必須具備足夠的化學穩定性，才能承受後續製程處理。
但在高深寬比結構中，傳統電漿輔助沉積技術往往難以讓材料均勻分布到結構底部，導致薄膜品質不一致。應材表示，Centris Spectral 透過高密度微波電漿技術，在低溫條件下仍能沉積緻密、均勻的氮化矽薄膜，並降低傳統製程中電漿密度與離子損傷之間的取捨限制。
該技術可應用於 DRAM 與邏輯元件微縮。例如在環繞式閘極電晶體中，該系統可用於接觸結構中的隔離保護層形成，降低關鍵介面處的電阻與電容，進一步提升元件運作速度。
另一款 Producer Selectra 鉬蝕刻系統，則鎖定 3D NAND 持續提高堆疊層數後所面臨的金屬整合挑戰。隨著 3D NAND 走向更高層數，低電阻金屬鉬逐漸被導入字線金屬化製程，但各字線之間必須精準分離，才能避免短路並降低不必要的電容。
過去字線分離多仰賴濕式蝕刻，不過在高層數 3D 堆疊中，液態化學藥劑難以深入高深寬比結構底部，容易造成上寬下窄的蝕刻輪廓，限制元件效能、良率與後續微縮空間。
應材表示，Producer Selectra 鉬蝕刻系統具備高選擇性金屬移除能力，可在整個堆疊結構中實現更均勻的字線分離。透過精密製程控制與先進氣體輸送技術，該系統可改善濕式蝕刻在深層結構中的限制，並強化上下均勻性與輪廓控制。
對3D NAND而言，更均勻的字線分離有助於降低記憶單元之間的變異，進一步改善漏電與資料保存能力。應材指出，Selectra鉬蝕刻系統已完成量產驗證，並將Selectra產品組合從既有的介電材料與矽材料應用，延伸至先進金屬整合領域，未來也可望拓展至NAND、DRAM與邏輯晶圓代工應用。
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本篇文章授權來源：科技島
