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Nr 33 2020 www markttechnik de 11 Aktuell Nachrichten Applied Materials hat eine neue Methode entwickelt um die Leistungsfähigkeit der Transistoren auf den Prozessebenen unter 5 nm deutlich zu steigern und sie skalierbar zu machen Der Trick dabei Applied Materials füllt die Vias die die Transistoren mit der ersten Verdrahtungsebene auf einem IC verbinden selektiv mit Wolfram als leitendem Material Bisher war dazu ein mehrstufiger Prozess erforderlich Zunächst müssen Adhäsionsund BarriereSchichten aus Titannitrid abgeschieden werden schließlich war eine weitere Schicht erforderlich damit sich die Vias mit dem Wolfram in der geforderten Qualität füllen ließen Schon auf der 7-nm-Prozessebene beträgt der Durchmesser eines Kontakt-Via nur mehr 20 nm Die zuvor abgeschiedenen Schichten nehmen auf dieser Ebene 75 Prozent des Gesamtvolumens des Via in Anspruch Dem leitenden Wolfram an sich einem sehr guten Leiter steht also nur noch ein Viertel des Platzes zur Verfügung Bei weiter schrumpfenden Geometrien verschlechtert sich dieses Verhältnis zunehmend Weil die Drähte entsprechend dünn ausfallen steigt der ohmsche Widerstand woraus ein Flaschenhals resultiert der der weiteren 2D-Skalierung entgegensteht Denn insgesamt steigt der Widerstand in den Vias auf einen Wert der die Leistungsgewinne wieder zunichte macht die durch die kleineren Strukturgrößen der EUV-Lithografie im Transistor erzielt werden können »Die Strukturen sind so klein geworden dass wir mit den konventionellen Materialien und Techniken an physikalische Grenzen stoßen und nicht mehr wie bisher weiterarbeiten können« sagt Kevin Moraes Vice President der Semiconductor Products Group von Applied Materials »Weil sich über die EUV-Lithografie die Strukturgrößen weiter reduzieren lassen müssen wir neue Konzepte finden um die daraus resultierenden Verbesserungen in der Leistungsfähigkeit der Transistoren tatsächlich auf den Chip zu bringen« sagt Dan Hutcheson Chairman und CEO von VLSIreserach »Die Barriereschichten in den ICs lassen sich mit den unerwünschten Ablagerungen in den Arterien eines Menschen vergleichen Wie sie den Blutfluss behindern so behindern die Barriereschichten den Fluss der Elektronen vom Transistor zur ersten Verdrahtungsebene Deshalb stellt der selektive Wolframprozess einen Durchbruch dar « Deshalb hat Applied Materials ein selektives Abscheidungsverfahren entwickelt Endura Volta Selective Tungsten CVD das es erlaubt den Kontaktwiderstand dieser Verbindung zu senken sodass die Leistungsfähigkeit der durch die Fortschritte in der Lithografie weiter schrumpfenden Strukturgrößen der Transistoren tatsächlich auf den Chip gebracht werden kann Gleichzeitig sinkt die Leistungsaufnahme Damit gilt die Grundvoraussetzung für Moores Law für die Transistoren weiter Deshalb eignet sich das neue Verfahren für den Aufbau von Transistoren die mithilfe von 5-nmund 3-nm-Prozesstechniken formiert werden In dem neuen Endura Volta Selective Tungsten CVD System hat Applied Materials eine Hochvakuumumgebung realisiert in der verschiedene Prozesse ablaufen und die um ein Vielfaches reiner ist als der Reinraum einer Fab in der die Maschine steht Der Wafer wird dort Oberflächenbehandlungen auf der Ebene einzelner Atomschichten unterzogen danach findet die eigentliche Abscheidung des Wolframs statt Weil sie selektiv erfolgt füllt sich das Via von unten nach oben sehr gleichmäßig mit Wolfram ohne dass Fehlstellen entstehen ha n Moores Law gilt weiter Transistoren skalieren mit der EUV-Lithografie Der selektive Wolfram-Prozess von Applied Materials umgeht den Flaschenhals der es bisher verhindert hat dass die Transistoren die Leistungsfähigkeit auf die Chips bringen die sie aufgrund der Fortschritte in der Lithografie in ihren inneren Strukturen erreichen Bild Applied Materials Ein gutes Jahr für Speicher-ICs Wachstumsschub für NAND-Flash-ICs Den größten Zuwachs aller Halbleitersektoren werden laut IC-Insights die NANDFlash-ICs in diesem Jahr erzielen Sie legen um 27 Prozent auf 56 Mrd Dollar zu 2018 war für die NAND-Flash-ICs das Rekordjahr als sie auf einen Umsatz von 59 4 Mrd Dollar kamen In diesem Jahr wird ihr Anteil am IC-Gesamtmarkt 15 2 Prozent ausmachen Mit einem Wachstum von 3 2 Prozent werden die DRAMs voraussichtlich auf einen Umsatz von 64 555 Mrd Dollar kommen Damit nehmen sie einen Anteil von 17 5 Prozent am IC-Gesamtmarkt ein der in diesem Jahr voraussichtlich 368 3 Mrd Dollar erreicht 2018 hatten die Hersteller mit DRAMs den höchsten jemals verzeichneten Umsatz erzielt 99 4 Mrd Dollar Damals lag der Anteil der DRAMs am Gesamtmarkt bei 23 6 Prozent Damit werden DRAMs und NAND-Flash-ICs zusammengerechnet rund ein Drittel zum IC-Gesamtmarkt beitragen > Starke Nachfrage nach PCs in der Corona-Krise Das Wachstum der Prozessoren wird voraussichtlich nicht die Höhe erreichen die noch zu Anfang des Jahres prognostiziert worden war Doch profitiert der Markt für Prozessoren die in Computern Einsatz finden weil PCs in der Corona-Krise besonders stark nachgefragt werden Zwar gingen die Verkaufszahlen der Computer im ersten Quartal wegen des Lockdowns in China und Schwierigkeiten in den Lieferketten zurück doch im zweiten Quartal wurden mehr PCs verkauft und es stieg auch die Nachfrage nach CPUs für Server Deshalb prognostiziert IC Insights den Prozessoren ein Wachstum von 2 2 Prozent auf 41 7 Mrd Dollar in diesem Jahr Die Corona-Krise hatte den Markt für Mobiltelefone im ersten Halbjahr 2020 hart getroffen Doch werde der Bedarf an Smartphones im zweiten Halbjahr laut IC Insights allmählich wieder ansteigen Insgesamt wird der Umsatz mit Applikationsprozessoren für Mobiltelefone 2020 um 3 Prozent auf 20 9 Mrd Dollar fallen Damit bilden die Applikationsprozessoren immer noch den fünftgrößten Sektor auf dem Halbleitermarkt 2020 ha n