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钼互连材料替代钨的下一代金属互连技术.docx
资料介绍
钼互连材料替代钨的下一代金属互连技术
引言
随着3D NAND堆叠层数突破300层和逻辑芯片进入2nm节点，传统金属互连材料面临日益严峻的电阻率和工艺填充挑战。钨（W）在300层以上3D存储中电阻率急剧上升，且TiN阻挡层挤占了宝贵的垂直空间。钼（Mo）作为替代钨的下一代互连材料，凭借其较低的电阻率（约为钨的60%）、无需TiN阻挡层的优势以及优异的ALD填充性能，成为2026年半导体互连材料领域最受关注的技术方向之一。泛林半导体、默克等国际巨头已开始力推钼互连方案，国内企业也在加速布局。
互连材料的技术需求
先进制程对互连的挑战
随着芯片制程持续微缩，互连线的横截面积不断减小，导致电阻率急剧上升。当互连线宽度接近电子平均自由程（铜约40nm，钨约20nm）时，尺寸效应导致电阻率显著增加。同时，在3D NAND中，随着堆叠层数增加，接触孔的深宽比持续增大，传统钨填充工艺面临填充困难和空洞形成的问题。
在3D NAND 300层以上结构中，钨互连的电阻率较100层时上升超过50%，成为制约存储芯片性能提升的关键瓶颈。
互连材料的性能要求
1. 低电阻率：降低信号传输延迟和功耗
2. 良好的填充能力：在超高深宽比结构中实现无空洞填充
3. 热稳定性：在后续工艺温度下保持结构稳定
4. 抗电迁移：在高电流密度下具有长的使用寿命
5. 与现有工艺兼容：可在现有CVD/ALD设备上实现
钼的物理优势
电阻率优势
钼的体电阻率约5.3μΩ·cm，约为钨（5.6μΩ·cm）的95%，但在薄膜和窄线宽结构中，钼的优势更加明显。在亚10nm线宽下，钼的电阻率可比钨低40%以上，这是因为钼的电子平均自由程（约10nm）比钨（约20nm）更短，尺寸效应的影响较小。
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