在近日於美國舊金山舉行的2017年度IEEE國際電子元件會議(International Electron Device Meeting,IEDM)上,英特爾(Intel)透露了將在10奈米製程節點的部分互連層採用鈷(cobalt)材料之計畫細節,Globalfoundries則是介紹該公司將如何首度利用極紫外光(EUV)微影技術決戰7奈米製程節點。

Intel表示將在10奈米節點互連的最底部兩個層採用鈷,以達到5至10倍的電子遷移率改善,以及降低兩倍的通路電阻(via resistance)。市場研究機構VLSI Research董事長暨執行長G. Dan Hutcheson表示,這是第一次有晶片製造商分享將鈷材料應用於製程技術的計畫細節,這種易碎金屬一直被視為具潛力的介電質候選材料。

Globalfoundries先前就表示將在7奈米節點採用EUV,該公司介紹了一個完全以浸潤式光學微影為基礎的平台,但被設計成能在特定層級導入EUV,以改善週期時間與製造效率;該公司技術長暨全球研發副總裁Gary Patton在接受EE Times採訪時表示,EUV仍有一些問題需要解決,包括光罩護膜(pellicle)以及檢測技術。Globalfoundries目前在紐約州北部的Fab 8晶圓廠安裝了第一套EUV量產工具。

Hutcheson接受EE Times訪問時表示,他對於Intel與Globalfoundries 在IEDM上的技術簡報印象深刻,不過也補充指出,對硬底子技術專業人士來說,技術細節的缺乏還是令人失望,但晶片業者通常會希望保留專有技術資訊:「這些人不會願意放棄任何東西;」他還表示,兩家公司都展示了新技術在邏輯電晶體密度方面的提升,與前一代技術相較可達到兩倍以上,這意味著產業界仍然跟隨著摩爾定律(Moore’s Law)腳步。

Intel與Globalfoundries先前都曾發表最新製程技術;Intel的10奈米節點是在3月首度亮相,採用自我校準四重圖形(self-aligned quadruple patterning,SAQP)技術,為鰭片寬度7奈米、高度46奈米,間距34奈米的FinFET結構。

Globalfoundries則是在9月首度發表7奈米製程,採用SAQP製作鰭片,並以雙重圖形進行金屬化,號稱與該公司授權自三星(Samsung)的14奈米製程相較,其邏輯密度提升了2.8倍、性能提高40%、功耗降低55%。Intel與Globalfoundries的製程都支援多電壓臨界值(multiple voltage thresholds)。

介電質材料點燃新戰火

Intel將在10奈米節點以鈷進行觸點金屬化(contact metallization),可能會成為先進半導體製程戰場上的差異化特點;Globalfoundries則將在7奈米節點繼續採用半導體產業在過去幾個節點使用的銅/低介電材料(low-k dielectrics)。

Globalfoundries的Patton與負責介紹7奈米技術的技術團隊傑出成員Basanth Jagannathan在IEDM簡報後接受EE Times採訪時表示,繼續採用銅/低介電材料是因為其具備可靠度優勢,能降低技術複雜度與良率風險:「銅材料仍有很大的利用空間。」

另一個Globalfoundries製程技術的顯著差異特性,是在後段金屬化採用雙重圖形;對此Jagannathan在簡報中說明,利用SAQP可能供密度優勢,但會對客戶仰賴的靈活性有嚴重妨礙。「我們提供的是晶圓代工技術,」他指出:「需要迎合各種不同的設計。」Pattom則對EE Times表示,在後段製程繼續採用雙重圖形,「不代表我們密度不夠,並不是一切都與間距有關;我們是以另一種有點不同的方法達成密度目標。」

在IEDM上,Intel除了透露10奈米製程細節,還提供了另外一篇論文介紹22奈米FinFET低功號製程技術,也讓VLSI Research的Hutcheson印象深刻;他表示,這種製程──被視為手機與RF應用之理想選擇──說明了一種新趨勢,就是晶圓代工業者正紛紛「走回頭路」,最佳化較舊製程節點。

Globalfoundries的Patton在今年的IEDM還獲頒IEEE Frederik Philips獎項,表彰他對產業界的影響力以及領導開發先進微電子技術、推動合作研發計畫的成就;他表示他第一次參加IEDM的時候還是學生,而且已經是35年前的事了。

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Globalfoundries技術長Gary Patton
(來源:EE Times Taiwan)

編譯:Judith Cheng

(參考原文: Few Surprises as Intel, GF Detail Process Technologies,by Dylan McGrath)