【ivendor編輯中心 / 2026年04月09日】半導體材料工程領導者應用材料公司 (Applied Materials, Inc.) 今日推出兩款新型製片系統，旨在打造全球最先進邏輯晶片中的微小特徵。透過原子級精度的材料沉積控制技術，這些技術使晶片製造商能構建速度更快、功耗更低的電晶體，以滿足當前全球 AI 基礎設施建設所需的發展節奏。
在 AI 運算需求激增的驅動下，半導體產業正挑戰縮放極限，力求從處理器晶片中數以千億計的電晶體中，榨取更多高能效表現。為應對此挑戰，全球領先的邏輯晶片製造商正於 2nm 及更先進節點導入全新的「環繞閘極 (GAA)」電晶體。GAA 的轉型能在相同功耗下實現更高性能，但要達成此目標，製程複雜度大幅增加。構建 GAA 電晶體內部複雜的 3D 結構需要超過 500 道製程步驟，其中許多步驟需要全新的材料沉積方式，且精確度、重複性與控制力需達到接近單個原子的公差水準。
應用材料公司今日發布的兩款系統，利用材料創新來打造與 GAA 電晶體相關的部分最複雜特徵。這些新技術實現了金屬與絕緣電介質的沉積——這些關鍵材料將顯著影響先進晶片的效能與電力效率。
應用材料公司半導體產品事業群總裁帕布·拉賈 (Prabu Raja) 博士表示：「半導體產業正進入一個快速、非線性的變革期，傳統的微縮光影技術已不足以支撐。在最先進的埃米級 (Angstrom-class) 邏輯節點，效能與功耗日益取決於材料。憑藉我們在材料工程的奠基性領導地位，這些沉積系統將協助客戶實現關鍵的電晶體轉折點，這是 AI 運算藍圖的基石。」
Precision™ Selective Nitride PECVD 系統維護淺溝槽隔離 (STI) 的完整性
目前開發中的次世代 AI GPU 預計將在郵票大小的空間內擠入超過 3000 億個電晶體。若缺乏妥善隔離，電子極易擴散至鄰近電晶體，產生「寄生電容」——這是一種電晶體間非預期的電氣阻力，會減緩訊號、浪費能源，並對晶片的每瓦效能產生負面影響。
在先進電晶體架構中，「淺溝槽隔離 (STI)」被用於電氣分隔相鄰電晶體。此技術是在電晶體間蝕刻出溝槽，再填充如二氧化矽等絕緣電介質材料，以限制電荷並防止漏電。這些狹窄的隔離溝槽是 GAA 元件中最小的結構之一，在大量生產中難以維持隔離品質。一旦溝槽形成後，晶片還需經過多道後續製程，隨著時間推移，這些步驟會逐漸磨損二氧化矽隔離材料，進而影響晶片整體效能。
Applied Producer™ Precision™ Selective Nitride PECVD (電漿增強導化學氣相沉積) 系統採用業界首創的「選擇性由下而上 (Bottom-up)」沉積製程，僅在溝槽所需的部位放置氮化矽。它在二氧化矽上方沉積一層緻密的氮化矽層，幫助隔離結構承受後續可能侵蝕 STI 材料的製程。該製程在低溫下運行，避免損壞底層薄膜或結構。藉由保護隔離溝槽的原始形狀與高度，Precision Selective Nitride 有助於維持一致的電氣行為，減少寄生電容、降低漏電，並提升元件整體效能。
Precision Selective Nitride PECVD 系統目前正被領先的邏輯晶片製造商採納，用於 2nm 及以下的 GAA 製程節點。
Trillium™ ALD 系統打造具備原子級均勻性的複雜金屬閘極結構
每個 GAA 電晶體都是一個由「閘極堆疊 (Gate Stack)」控制的開關，該堆疊由多層金屬組成，決定了開啟或關閉電晶體所需的閾值電壓。為了滿足從資料中心到邊緣運算等不同 AI 工作負載的獨特需求，晶片製造商提供多種電晶體選擇：部分調校為快速切換以追求峰值效能，部分則調校為極低功耗。實現這些權衡的關鍵在於基於高精度金屬沉積的閘極堆疊優化。
在 GAA 電晶體中，閘極堆疊需要完全包覆多層水平奈米片，而奈米片間距僅約 10 奈米（約人類髮絲寬度的萬分之一）。閘極堆疊中任何縫隙或不均勻都會導致電晶體切換特性不穩，負面影響晶片效能、功耗、可靠性與良率。傳統金屬沉積方法難以滿足這些極端要求。
Applied Endura™ Trillium™ ALD (原子層沉積) 系統是一款「整合材料解決方案 (IMS)」，旨在精確地將金屬沉積於最複雜的 GAA 電晶體閘極堆疊中。該系統結合了應用材料公司在先進電晶體金屬 ALD 技術領域的長期領導地位。透過在單一平台上整合多個金屬沉積步驟，Trillium 讓晶片製造商能靈活調整不同電晶體的閾值電壓。Trillium 採用了半導體史上最成功的金屬化系統 Endura 平台，能創造並維持極高真空度，保護晶圓免受潔淨室大氣雜質污染，這在矽奈米片間微小空間沉積多種材料時至關重要。藉由提供埃米級的金屬閘極堆疊層厚度控制，Trillium ALD 提供了先進 GAA 電晶體所需的調適性與可靠性，同時提升電晶體效能、功耗與可靠性。
應用材料公司的 Trillium ALD 系統已在多代 FinFET 製程節點中確立為金屬閘極堆疊沉積的基準。針對 GAA 應用，該系統進行了高度客製化，新增功能以支持更薄的功函數金屬 (Work Function Metals) 與無體積偶極 (Volume-less Dipole) 材料，解決 GAA 結構空間有限的問題。目前該系統也正被領先的邏輯晶片製造商採納，用於 2nm 及以下的 GAA 製程節點。
關於 Trillium ALD 與 Precision Selective Nitride 系統的更多新聞資料已發布於應用材料公司官網。關於應用材料公司先進邏輯技術的進一步細節，將在今日稍晚舉辦的「邏輯技術大師班 (Logic Master Class)」中提供。
