半导体材料改善对芯片性能提升至关重要

半导体设备大厂应材(Applied Materials)的磊晶设备部门主管Schubert Chu表示，半导体材料的改善在每个制程节点对IC性能提升的贡献度达近90%，该数字在2000年时仅15%。

　　Chu在近日于美国举行的Semicon West展会上接受访问时表示，在智慧型手机与平板装置成为电子产业链需求主力的「行动时代」，半导体元件设计的焦点集中于在提升电晶体性能的同时，也需要降低元件的功耗；而在过去的「PC时代」，功耗通常都不是最大的考量。

　　应材近日发表针对NMOS电晶体应用全新开发的CenturaRP系列磊晶系统；所谓的NMOS电晶体是一种MOS电晶体，其活性载子(activecarriers)是在p型矽基板上静电形成的n通道中，流经n型源极与汲极区域的电子流。

　　根据Gartner的估计，在2012年，整体磊晶设备市场规模约5.9亿美元，成长速度高于其余晶圆制造前段设备，而该趋势可望持续发展。

　　Chu表示，磊晶沉积设备在过去十年有大幅度进展；应材在十年前就是该市场的领导者，市占率达八成，磊晶设备主要销售给晶圆片供应商。但今日，因为该技术能改善行动处理器性能，应材因此售出更多系统，晶圆代工厂是最大的客户群。

　　根据Chu指出，现在的半导体制程需要经过数个磊晶步骤，而且随着晶片供应商认为该技术具备能改善其元件性能的潜力，未来的需求将会更大。应材将磊晶定义为沉积或是生长单晶矽薄膜，该沉积薄膜呈现晶格架构且与基板的方向一致。

　　Chu指出，在PMOS磊晶制程之外再布置一道NMOS磊晶制程，能让晶圆代工厂进一步改善下一代元件的性能；这种新的制程已经获得数家客户采用。

　　自90奈米节点以来，采用以原位掺杂(in-situdoping)的应变选择性磊晶薄膜(strained selective epifilm)，就可改善电子迁移率并降低PMOS电晶体内的电阻，提升晶片速度；Chu表示，在NMOS电晶体提供选择性磊晶，也能达到类似的效果并加强整体晶片性能。