最後更新:2026年10月8日半導體材料內連線・金屬化中國大陸:钼互连

鉬導線(鉬內連線)是什麼

Molybdenum Interconnect

鉬導線是以鉬(Mo)取代銅(Cu)作為半導體晶片微細導線材料的次世代內連線技術。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 相關企業
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

鉬導線(Molybdenum Interconnect)是以鉬(Mo)取代銅(Cu)作為半導體晶片微細導線材料的次世代內連線技術。當導線寬度縮小到10nm以下時,銅會因電子散射而出現電阻率急遽上升的「尺寸效應」;鉬則因晶界散射較少,即使在微細尺寸下也能維持相對較低的電阻率,因此作為2nm以後先進邏輯節點局部導線(M0~M2層)的候選材料而備受矚目。

就鉬的材料特性而言,塊材電阻率約5.5μΩ·cm(銅:1.7μΩ·cm),略高於銅,但在5nm以下的線寬,表面與晶界散射的影響比銅小,模擬與實驗皆已確認鉬的有效電阻率會低於銅。此外,鉬熔點高(2620℃),耐高溫製程,適合用於要求接觸窗附近熱穩定性的局部導線層。

應用材料在鉬導線的沉積技術(支援PVD、CVD、ALD)開發上居於領先,並在2023~2024年的學會發表中公開了與英特爾、台積電的共同研究成果。英特爾已暗示將在Intel 18A世代的局部導線採用Mo,台積電也在評估將Mo、Ru作為2nm節點以後的導線材料。

鉬導線形成的課題包括:①以乾式蝕刻進行圖案化的難度(揮發性蝕刻副產物的控制);②阻障金屬選擇的最佳化;③CMP(化學機械研磨)中選擇比與研磨速率的控制。此外,評估因與導線間絕緣層(Low-k材料)熱膨脹係數差異所造成的應力遷移(stress migration)耐受性,也是重要的研究課題。

除鉬以外,釕(Ru)也被視為有力的次世代導線材料候選。Ru可進行無阻障層沉積,具有減少阻障層體積的優點,正評估用於更上層的導線層(M3~M5)。半導體導線材料的多元化,也促使材料供應商(Entegris、Air Products等)加強前驅物的供應體制。

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