全球最大半导体设备商应用材料(AppliedMaterials)于6月6日宣布，材料工程获得技术突破，能在大数据与人工智能(AI)时代加速芯片效能。应材表示，20年来首桩电晶体接点与导线的重大金属材料变革，能解除7纳米及以下晶圆制程主要的效能瓶颈，由于钨(W)在电晶体接点的电性表现与铜(Cu)的局部终端金属导线制程都已逼近物理极限，成为FinFET无法完全发挥效能的瓶颈，因此芯片设计者在7纳米以下能以钴(Co)金属取代钨与铜，藉以增进15%芯片效能。

采用钴可优化先进制程金属填充情形，延续7纳米以下制程微缩

钨和铜是目前先进制程采用的重要金属材料，然而钨和铜与绝缘层附着力差，因此都需要衬层(LinerLayer)增加金属与绝缘层间的附着力;此外，为了避免阻止钨及铜原子扩散至绝缘层而影响芯片电性，必须有障壁层(BarrierLayer)存在。

随着制程微缩至20纳米以下，以钨Contact(金属导线及电晶体间的连接通道称为Contact，由于Contact实际形状为非常贴近圆柱体的圆锥体，因此ContactCD一般指的是Contact直径)制程为例，20纳米的ContactCD中，Barrier就占8纳米，Contact中实际金属层为12纳米(MetalFill8nm+Nucleation4nm)，ContactCD为10纳米时，实际金属层仅剩2纳米，以此估算ContactCD为8纳米时将没有金属层的容纳空间，此时衬层及障壁层的厚度成了制程微缩瓶颈。

然而同样10纳米的ContactCD若采用钴，其障壁层仅4纳米，而实际金属层有6纳米，相较于采用钨更有潜力在7纳米以下制程持续发展。

金属材料变革将影响中国半导体设备的研发方向

目前中国半导体设备以蚀刻、薄膜及CMP发展脚步最快，此部分将以打入主流厂商产线、取得认证并借此建立量产数据为目标，朝向打入先进制程的前段电晶体制程之远期目标相当明确，然而相较国际主流半导体设备厂商的技术水平，中国半导体设备厂商仍是追随者角色，因此钴取代钨和铜的趋势确立，将影响中国半导体设备厂商尤其是蚀刻、薄膜及CMP的研究发展方向。

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