行业动态｜新型钼基材料助力半导体微缩化革命：高纯度钼前驱体引领ALD技术突破

【导语】  

随着半导体工艺向3nm以下节点迈进，传统铜互连技术因电阻率攀升与电迁移问题面临严峻挑战。全球半导体设备巨头Lam Research早前宣布推出全球首款钼（Mo）

原子层沉积（ALD）设备，标志着钼材料在先进制程中的商业化应用迈入新阶段。本文结合最新研究成果与企业技术布局，解析钼ALD技术的核心突破及其对产业链的影响。

一、钼ALD技术：突破铜互连瓶颈的关键路径

1. 为何选择钼？

   • 低电阻率优势：钼的体电阻率（5.6μΩ·cm）与钨相当，但其电子平均自由程（EMFP）更短。研究表明，当钼薄膜厚度＜10nm时，有效电阻率显著低于钨，尤其适用于超窄线宽

    （＜10nm）互连线路。

   • 无需阻挡层：钼无需像钨那样依赖厚重的氮化钛阻挡层，可简化工艺并提升集成密度。

   • 高可靠性：钼的化学稳定性优于钴（Co）、钌（Ru）等替代材料，耐电迁移性能更优。

2. 技术难点与突破

   • 区域选择性沉积（ASD）：传统ALD工艺易导致金属在非目标区域沉积，造成短路风险。Merck团队通过优化前驱体（MoCl₅、MoO₂Cl₂）与工艺参数，在350-500℃范围内实现氮化

      钛、钌等基底上的自下而上无缝填充，氧化硅/低k介质层缺陷率＜0.01%。

   • 关键尺寸控制：在CD＜30nm、高度＞80nm的通孔结构中，钼薄膜填充均匀性达国际领先水平，有效沉积速率较平面薄膜提升超10倍。

二、高纯度钼前驱体：产业链上游的核心竞争力

1. 前驱体选择与性能要求

   • MoCl₅ vs. MoO₂Cl₂：  

     ◦ MoCl₅在氮化钛/钌基底上展现更高选择性，其自蚀刻特性可精准调控沉积边界；  

     ◦ MoO₂Cl₂则适用于氧化硅等非金属基底，兼容性更广。

   • 纯度标准：半导体级钼前驱体需达到5N（99.999%）以上纯度，杂质含量（如氧、碳、氯）需严格控制至ppb级别，以避免薄膜缺陷。

2. 企业机遇：国产高纯钼化学品的突破

   • 市场需求激增：据SEMI预测，2025年全球ALD设备市场规模将突破120亿美元，钼靶材及前驱体需求同步增长。

   • 技术壁垒突破：奕嘉新材已实现5N级二氯二氧化钼（MoO₂Cl₂）和4N5级五氯化钼（MoCl₅）的量产，纯度与稳定性达到国际同类产品水平，可满足先进制程对前驱体粒径分布、

     蒸气压等严苛要求。

三、行业展望与合作机遇

1. 技术协同与生态构建

   • 设备+材料联动：Lam Research等设备商与材料企业的深度合作将加速钼ALD工艺标准化。例如，MoCl₅的蒸发特性需匹配ALD腔室的温度-压力曲线，这对前驱体供应商提出新要求。

   • 替代路线竞争：尽管钼ALD前景广阔，钴（Co）、钌（Ru）等材料仍占据部分市场份额。企业需聚焦差异化应用场景（如3D NAND垂直互连、HBM封装）以建立优势。

2. 国产替代加速

   • 政策支持：国家“十四五”规划明确将第三代半导体材料列为重点攻关方向，高纯钼化学品作为关键上游材料将获政策倾斜。

   • 产业链整合：具备ALD前驱体研发能力的企业，正与晶圆厂、EDA工具厂商共建测试平台，推动钼互连技术的快速迭代。

结语

钼ALD技术的商业化落地，标志着半导体互连材料从“微米级”向“原子级”操控的跨越。高纯度钼前驱体作为这一变革的核心材料，其研发与产业化进程将直接影响下一代芯片的性能突

破。我们期待与产业链伙伴携手，共同迎接“后摩尔时代”的技术浪潮！

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（注：文中涉及的工艺参数、市场数据等均引自AMAT、Lam Research及Merck官方披露信息。）