半導體材料改善對芯片性能提升至關重要

半導體設備大廠應材(Applied Materials)的磊晶設備部門主管Schubert Chu表示，半導體材料的改善在每個制程節點對IC性能提升的貢獻度達近90%，該數字在2000年時僅15%。

　　Chu在近日于美國舉行的Semicon West展會上接受訪問時表示，在智慧型手機與平板裝置成為電子產業鏈需求主力的「行動時代」，半導體元件設計的焦點集中于在提升電晶體性能的同時，也需要降低元件的功耗；而在過去的「PC時代」，功耗通常都不是最大的考量。

　　應材近日發表針對NMOS電晶體應用全新開發的CenturaRP系列磊晶系統；所謂的NMOS電晶體是一種MOS電晶體，其活性載子(activecarriers)是在p型矽基板上靜電形成的n通道中，流經n型源極與汲極區域的電子流。

　　根據Gartner的估計，在2012年，整體磊晶設備市場規模約5.9億美元，成長速度高于其余晶圓制造前段設備，而該趨勢可望持續發展。

　　Chu表示，磊晶沉積設備在過去十年有大幅度進展；應材在十年前就是該市場的領導者，市占率達八成，磊晶設備主要銷售給晶圓片供應商。但今日，因為該技術能改善行動處理器性能，應材因此售出更多系統，晶圓代工廠是最大的客戶群。

　　根據Chu指出，現在的半導體制程需要經過數個磊晶步驟，而且隨著晶片供應商認為該技術具備能改善其元件性能的潛力，未來的需求將會更大。應材將磊晶定義為沉積或是生長單晶矽薄膜，該沉積薄膜呈現晶格架構且與基板的方向一致。

　　Chu指出，在PMOS磊晶制程之外再布置一道NMOS磊晶制程，能讓晶圓代工廠進一步改善下一代元件的性能；這種新的制程已經獲得數家客戶采用。

　　自90奈米節點以來，采用以原位摻雜(in-situdoping)的應變選擇性磊晶薄膜(strained selective epifilm)，就可改善電子遷移率并降低PMOS電晶體內的電阻，提升晶片速度；Chu表示，在NMOS電晶體提供選擇性磊晶，也能達到類似的效果并加強整體晶片性能。