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:钨

鎢(W)是什麼

Tungsten

鎢(W)是原子序74、熔點最高的金屬,在半導體中用於連接電晶體與導線的接觸窗插塞,以及DRAM・3D NAND的字元線。其強項是能以六氟化鎢的CVD填入細而深的孔底部。微縮化使電阻成為問題,以電阻更低的鉬取代的趨勢也在推進。

目錄5 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關企業
  4. 相關用語
  5. 比較文章

定義與原理

鎢(Tungsten)是原子序74、元素符號W的金屬,熔點約3,422℃,在所有金屬中最高,特點是又硬又重(密度約19.3g/cm³)。元素符號W源自其德文名稱Wolfram。在半導體中,它用於連接電晶體與導線的接觸窗、連接導線之間的通孔插塞,以及記憶體的字元線等,是重要的導線材料之一。

鎢最大的用途是接觸窗插塞。以氫氣或矽烷還原六氟化鎢(WF₆)的CVD,填入連接電晶體源極・汲極或閘極與其上方銅導線的細而深的孔。鎢的CVD能填到細而深的孔底部,耐高溫,也較不像銅那樣有擴散進矽中汙染元件的疑慮,因此適合最接近電晶體部分的連接。孔的側壁會先沉積兼具附著層與擴散阻障功能的鈦或氮化鈦膜,填入後再以CMP去除上表面多餘的薄膜。

在記憶體方面,DRAM的埋入式字元線,以及3D NAND中堆疊字元線的電極也一直使用鎢。3D NAND中有將鎢填入抽除堆疊犧牲層後所形成橫向孔洞的製程,隨著層數增加,鎢的用量也在增加。不過隨著微縮化使導線變細,鎢的電阻會變高,附著層也會佔用空間,因此正推動改用電阻更低、且不需要附著層的鉬。鎢礦的生產高度集中於中國,作為關鍵礦物,其供應穩定性也受到關注。

鎢(W)的常見問題

接觸窗插塞為什麼使用鎢?
因為以六氟化鎢進行的CVD能無空隙地填到細而深的孔底部,而且耐高溫,也較不像銅那樣有擴散進矽中汙染元件的疑慮。它適合最接近電晶體部分的連接。
鎢為什麼會被鉬取代?
因為導線與孔變細後,鎢的高電阻以及所需附著層(鈦・氮化鈦)佔用空間成為問題。鉬在細導線中較容易降低電阻,且有可能不需附著層即可使用,因此在3D NAND的字元線等處逐漸被採用。

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