Applied Materials | 啥场面用 SiN ALD ？

发布时间：2026-07-14来源：半导体盒

来源：Applied Materials, Ramkumar Vinnakota。

本文 Applied Materials 介绍了 Spectral SiN ALD 是如何提升三维结构中氮化硅沉积质量，支撑逻辑与存储缩放。

Applied Materials，夏季上新！

为了满足人工智能对性能和能效的需求，行业正迅速转向先进三维架构，包括先进逻辑中的全环绕栅极晶体管，以及下一代存储中的深沟道。随着这些设计不断演进，结构特征正在变得更高、更窄，也更复杂。这使得在原子尺度上控制材料，成为继续缩放的一项关键瓶颈。

氮化硅是逻辑和存储领域使用最广泛的绝缘材料之一。强韧的氮化硅衬层对于在严苛的后续工艺中保持结构特征保真度至关重要。然而，传统等离子体增强原子层沉积难以在不损伤敏感器件层的情况下，在三维结构深处沉积高质量氮化硅。

Applied Materials 通过 Centris Spectral SiN ALD 应对这一挑战。该系统专为最严苛的三维架构打造。它采用突破性微波等离子体技术，可形成氮化硅薄膜，从而在逻辑和存储缩放过程中提升性能、能效和良率。

传统等离子体沉积的局限

随着行业从平面结构转向鳍式场效应晶体管和全环绕栅极架构，热预算不断收紧，推动低温等离子体增强原子层沉积被采用。但随着三维结构达到 6:1 及更高深宽比，传统等离子体增强原子层沉积在均匀覆盖这些结构方面的能力变得越来越受限。它输送到所有表面的反应物种数量不足，而高能离子又可能损伤敏感材料。尝试降低离子能量，往往会以牺牲等离子体密度为代价，从而在覆盖能力与损伤之间形成根本性权衡。

较弱的薄膜更容易在高深宽比结构中受到后续工艺侵蚀。

其结果是薄膜不均匀，并且强韧性不足，无法承受后续芯片制造工艺，最终会降低器件性能和良率。随着三维缩放加速，行业需要一种能够同时实现以下目标的新方法：

高等离子体密度
低离子能量
在复杂结构深处实现均匀沉积

等离子体技术突破

Spectral SiN ALD 引入了 Nimbus，这是一种高密度直接微波等离子体技术，可克服这些长期存在的限制。Nimbus 能产生大量温和的反应物种，打破长期以来等离子体密度与离子诱导损伤之间的权衡。

空间原子层沉积最大化释放 Nimbus 直接微波等离子体技术的优势。

此外，Spectral 采用独特的空间架构，将原子层沉积处理分隔为不同区域，以充分发挥直接微波技术的优势。在一个区域中，前驱体气体形成均匀吸附层；在另一个区域中，优化后的等离子体条件会激活并致密化已沉积化学层，使其转化为高质量薄膜。通过将这些步骤解耦，每一步都可以被精确调校，以实现最高性能。

与传统等离子体增强原子层沉积相比，使用 Spectral SiN ALD 形成的薄膜，在高深宽比结构中对后续刻蚀的耐受能力最高提升 5 倍。这一能力是下一代逻辑和存储三维架构的关键使能因素。

例如，在先进全环绕栅极逻辑器件中，Spectral SiN ALD 可在关键界面形成高质量衬层，例如接触结构与源极/漏极结之间的界面。这些衬层能够在后续工艺中保持接触几何形貌，同时降低电阻和寄生电容。最终，这会提升开关速度和整体晶体管性能，而这些能力对于高性能人工智能处理器至关重要。

使用 Spectral SiN ALD 形成的薄膜，更能抵抗后续工艺侵蚀。

推进 Applied Materials 在材料工程中的领导地位

Spectral SiN ALD 已经在领先芯片制造商中投入生产。它基于 Centris Spectral 四反应腔平台打造，扩展了 Applied Materials 在原子层沉积领域的领先地位，并与相邻技术形成互补，例如用于 2 nm 及以后节点逻辑接触金属填充的 Spectral Mo ALD。随着人工智能推动芯片设计变得越来越复杂，Spectral SiN ALD 进一步巩固了 Applied Materials 在下一代半导体创新与人工智能缩放核心位置上的作用。