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半导体靶材:7nm以下芯片制造的关键突破点

在芯片制造的精密工艺中,靶材虽小却至关重要。这种特殊材料通过溅射工艺将原子沉积在硅片上,形成芯片内部的导电层和阻挡层,堪称芯片的基因载体。没有高纯度靶材,就没有先进制程的芯片。

随着芯片工艺进入7纳米以下节点,对靶材纯度的要求达到极致。金属杂质需控制在十亿分之一级别,相当于一个标准泳池中仅允许存在几粒盐的杂质。这种严苛标准源于半导体工艺的物理极限——任何微小杂质都会导致电路短路或性能衰减。

在技术路线上,铝和铜是当前主流的导线材料。110nm以上节点采用铝导线配钛阻挡层,110nm以下则使用铜导线配钽阻挡层。两种工艺相辅相成,共同确保芯片的性能与可靠性。

国内企业正加速技术突破。江丰电子开发的5N钛靶材纯度达99.999%,创下行业纪录;有研新材通过真空熔炼技术将铝靶晶粒尺寸控制在20微米以下,显著提升薄膜均匀性。2024年,江丰电子靶材出货量以26.8%的全球占比跃居世界第一。

全球靶材市场持续增长,2023年半导体溅射靶材市场规模达19.51亿美元,预计2030年将增至32.58亿美元,年复合增长率6.8%。尽管日矿金属、霍尼韦尔等国际巨头长期主导市场,但国内企业通过技术突破正逐步缩小差距。

随着3D芯片、异质集成等新技术发展,靶材需求将更加多元化。硅通孔技术需要高深宽比钽靶材,晶圆级封装则对低温焊接锡靶提出新要求。这些变化既带来挑战,也为行业创造新的发展机遇。

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