从1990年开始重塑未来 第146章 金属互连（11.8k）

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十纳征途破浪中，高介铜线绘长虹。

晶格稳定开新域，电流驰骋越群峰。

创新步伐无畏险，智者谋篇竞不穷。

引领全球谁作主？星联旗展万光融。

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星联集团，材料实验室会议室。

一盏炽白的灯光笼罩在宽大的圆桌上，桌面上摆满了资料和数据报告。

星联集团材料部门的核心技术团队正在开会，而杨宁远站在主位，表情专注，眼神锐利。

他指着屏幕上的一张复杂的曲线图，用手中的激光笔划出一个明显的峰值：“这是目前传统硅氧化物在10nm技术节点上的极限性能数据。很明显，漏电流问题已经压倒一切。”

杨宁远的语气沉稳，但不失急切：“大家也看到了，现有材料根本无法满足需求。如果再不突破，我们的10nm制程技术，别说量产了，实验室的性能都上不去。”

会议室里一片沉默，所有人都在消化这番话的分量。

星联的技术团队，从未在关键技术节点上失过手，而10nm的这一关，已经成为团队背负的巨大压力。

坐在前排的助理工程师小徐挠了挠头，弱弱地问道：“杨总，那为什么我们不能直接通过工艺优化来解决漏电问题呢？比如——更精确的刻蚀手段？”

话音刚落，杨宁远便冷笑了一声，推了推鼻梁上的眼镜：“小徐啊，你的想法和隔壁实验室那群家伙如出一辙，都是‘老传统’。”

他语气一转，调侃道：“如果工艺优化能解决一切问题，那我们材料团队是不是可以解散了？”

全场哄笑，紧张的气氛缓解了几分。

杨宁远收起笑容，继续说道：“工艺优化确实重要，但问题的本质，是材料的物理性能已经接近极限。硅氧化物再好，也不可能无限压缩，漏电流的问题根本无解。”

他顿了顿，眼神扫过每个人，声音愈发坚定：“这就是为什么我们需要高k介电材料。它的介电常数更高，可以显著减少漏电流，同时提高晶体管的工作效率。”

“这是我们下一步的关键方向。”

杨宁远话音刚落，坐在一旁的资深工程师老李抬起头，补充道：“杨总，我补充一下。漏电流只是问题的一部分，信号传输速度也是一大难题。”

“以目前的情况来看，铝互连已经快顶不住了。RC延迟对性能的影响越来越明显，必须得换上铜互连才行。”

“铜互连？”小徐的眼睛亮了，“那不是早在几年前就被提上议程了吗？为什么现在还没完全取代铝呢？”

老李笑着摇了摇头：“小徐啊，理论上是这样没错，但实际应用中，铜互连有两个致命难题。”

“第一个是电迁移问题——铜原子容易在高电流密度下发生迁移，导致线路失效；第二个是扩散问题，铜原子会扩散到介电层中，直接毁掉电路。”

小徐一脸懵：“所以，这东西用起来还不如铝稳定？”

杨宁远笑了，拍了拍小徐的肩膀：“你说的没错，铜确实难伺候，但性能摆在那儿，谁都想啃下这块硬骨头。只要解决了这两个问题，铜互连在未来几十年内都会是主流。”

他转向全体人员，语气变得更加严肃：“所以，我们不仅要研发高k介电材料，还要和金属互连技术结合。只有这两者同步推进，才能彻底解决10nm技术的核心问题。”

“但这里有一个矛盾。”杨宁远一边说，一边在白板上画了两个箭头。

“高k材料的目标是增加电容，提高性能，而低k材料的目标是降低电容，减少RC延迟。两者方向相反，但在10nm节点上，必须同时应用。”

老李皱了皱眉：“这就像让一辆车，又要提速又要省油，很难做到啊。”

“是很难。”杨宁远点点头，“但不是不可能。高k材料用在栅极，优化漏电流和工作效率；低k材料用在互连介质，减少RC延迟。”

“两者的应用场景不同，各自解决各自的问题。”

他停顿了一下，继续说道：“当然，这意味着我们要同时研究两种材料体系，这对团队的研发能力是极大的考验。但我相信，星联的团队一定能做到。”

就在这时，一位年轻的工程师突然问道：“杨总，那我们的竞争对手呢？他们在高k和低k材料上有没有什么突破？”

这个问题让整个会议室的气氛再次紧张起来。

杨宁远沉默了几秒，缓缓说道：“竞争是无处不在的，尤其在半导体领域。”

“全球的材料研究团队都在攻克这个难题，我们不是唯一一个面临压力的团队，但我们必须成为第一个找到解决方案的团队。”

他抬起头，目光坚定：“星联的优势在于我们的协作能力，我们不仅有顶尖的材料团队，还有强大的半导体制造能力和设备支持。”

“只要我们能在这两方面结合得更紧密，就有机会跑在前面。”

会议的最后，杨宁远走到桌前，双手撑在桌面上，目光扫过每一位团队成员。

声音低沉却充满力量：“高k和金属互连的突破，关系到星联的10nm技术能否如期实现。这不仅仅是我们的目标，更是整个半导体行业的未来。”

他停顿了一下，嘴角微微上扬：“我知道，这条路不好走，但好走的路，从来不是科技创新的道路。星联团队的信念，是突破一切不可能。大家，准备好了吗？”

“准备好了！”全场的声音整齐划一，充满力量。

杨宁远满意地点点头，语气轻松了些：“很好，那就回去准备吧。材料团队继续完善高k介电材料的实验，互连团队抓紧铜扩散问题的模拟测试。”

“下周一，拿出新的方案和实验数据给我。”

散会后，会议室里的人迅速散开，带着各自的任务离开。

杨宁远站在窗边，看着城市的灯火辉煌，眼神中透出一丝期待和斗志。

“10nm的未来，就掌握在我们的手中。”

星联材料实验室。

午夜的实验室灯火通明，工程师们各司其职，忙得不亦乐乎。

设备发出低沉的轰鸣声，实验台上的高k介电材料样品，被整齐地摆放在显微镜下，周围是各种测量仪器的探针和线缆。

杨宁远站在显微镜旁，眉头微微皱起。他面前的屏幕上显示着最新实验数据，右下角的一组波形图，让他的嘴角抿成了一条线。

“小王，”他突然出声，“这次的介电常数是多少？”

年轻的工程师小王连忙拿起报告，声音略显紧张：“杨总，介电常数是29，比上一版提升了5%。”

“嗯，比以前好。”杨宁远点了点头，随即又加了一句，“但远远不够。目标是35，这点提升只能算是进步，但还不足以让晶体管真正跨过瓶颈。”

他转过头，目光落在团队另一侧正在忙碌的测试组上：“铜互连的阻挡层实验怎么样了？”

实验台旁的工程师老赵，满脸焦躁：“不行啊杨总！铜离子的扩散还是太严重了，刚才的测试样品里，铜已经‘爬’到低k材料那边去了。”

杨宁远拍了拍额头，感觉有些头痛：“铜的扩散问题，已经是老生常谈了。如果这次我们还不能解决，那金属互连就是摆设。”

“要不换材料？”小王小心翼翼地问。

“换？”杨宁远反问，语气带着点调侃，“换什么？换黄金吗？我们是搞材料研发的，不是开金矿的。”

小王低下头，不敢再说话，周围人却忍不住笑了起来，实验室里的紧张气氛稍稍缓解了一些。

就在这时，坐在测试台旁的老李突然拍了一下桌子，大喊一声：“有了！杨总，我想到了一个改进方案！”

杨宁远快步走过去，盯着老李手里的实验记录，问道：“什么方案？”

老李激动地指着屏幕上的数据说：“咱们一直在试图改进铜的阻挡层，用了钽氮、钛氮，但效果始终不理想。”

“要不试试复合阻挡层？将钽氮和钛氮叠加使用，形成多层结构，增加扩散路径，同时提升稳定性。”

杨宁远的眼睛亮了：“多层阻挡？理论上可行！但叠加工艺复杂，生产线会不会吃不消？”

老李抓了抓脑袋：“这个确实是个问题，不过我们可以先在实验室验证一下多层阻挡的效果。如果成功，再考虑量产的可行性。”

杨宁远点点头：“好，马上试！需要什么设备支持，直接报给我。”

测试小组的气氛一下子活跃了起来，老李带着几名工程师迅速开始实验调整。

另一边，杨宁远则重新回到高k材料的开发小组。

“杨总，这次的氧化铪样品表现不够稳定。”负责高k材料开发的工程师张工一脸无奈地说，“热稳定性测试中，材料在高温环境下发生了晶格畸变。”

“有多严重？”杨宁远沉声问。

张工叹了口气：“电容值直接掉了15%，性能几乎报废。”

杨宁远揉了揉太阳穴，眼神透出一丝思索。

他沉默了一会儿，忽然说道：“既然单一材料有局限性，那我们试试复合高k材料怎么样？在氧化铪基础上，掺入一部分氧化铝，调整它的晶格结构，可能会提高热稳定性。”

“复合材料？”张工犹豫了一下，“这会不会影响介电常数？”

“影响肯定有，但稳定性更重要。介电常数稍微低一点没关系，只要材料足够稳定，我们可以用工艺优化来弥补性能差距。”杨宁远语气坚定，“立刻开始准备实验。”

团队迅速行动起来，新的材料配比被送入设备进行制备，而测试台上的样品开始了新的性能测试。

一天后，测试结果终于出来了。

“杨总！氧化铪和氧化铝的复合材料通过了高温测试！”张工兴奋地冲进办公室，把报告递到杨宁远手上。

杨宁远接过报告，快速浏览了一遍，忍不住露出了笑容：“热稳定性提升了30%，这可是大突破！”

张工一脸兴奋，“虽然介电常数降到了27，但总算解决了材料畸变的问题。”

“27也不差。”杨宁远点头，随即又补充，“我们接下来要做的是优化制备工艺，尽量让复合材料的介电常数更接近目标值。”

与此同时，铜互连测试那边，也传来了好消息。

“杨总，多层阻挡层方案有效！”老李激动地跑过来，满脸笑意，“铜的扩散被控制住了，电迁移问题也有所改善。”

“好！”杨宁远拍了拍老李的肩膀，“看来这条路走对了。”

他转头对整个团队说道：“各位，这些成果证明，我们的努力没有白费。”

“高k材料和铜互连的核心问题，已经初步解决，接下来就是打磨细节，确保实验成果能够用于实际生产。”

夜深人静，实验室终于安静了下来。杨宁远独自坐在办公桌前，回忆着这几天的工作进展，心中感慨万分。

“高k介电材料和铜互连......这两项技术的结合，的确是未来的关键。”他轻声自语。

“但每一个问题的解决，都要经历无数次失败和尝试。我们不能因为暂时的突破而骄傲，也不能因为困难就退缩。”

他抬头看向窗外，城市的灯火依然璀璨。

杨宁远的目光渐渐变得坚定：“星联的技术，必须站在最前沿。接下来的目标，是让这些技术真正走向量产，成为改变行业格局的利器。”

星联材料实验室。

实验室的气氛如战场般紧张，空气中仿佛弥漫着一股隐形的火药味。

各个测试设备被调试到最高效率，工程师们的注意力高度集中。

刚从复合高k材料制备中获得的样品，整齐地摆放在测试台上，等待着最严苛的考验。

杨宁远站在测试台旁，手里拿着一份厚厚的实验计划书，嘴角带着一丝不易察觉的微笑：“各位，这一次，我们不光要证明数据的真实性，更要给生产团队一个信号：我们的材料，准备好上量产了。”

“杨总，那材料组的样品可以先用极限测试吗？”工程师小徐站在旁边，手指划过测试设备的界面，语气有些兴奋。

杨宁远瞥了他一眼，笑道：“当然。我们星联的原则是什么？”

小徐脱口而出：“‘经得起测试，才配谈应用！’”

“不错。”杨宁远点头，拍了拍小徐的肩膀，“那就别愣着，开始吧！”

“测试启动！”随着工程师的一声令下，测试台上的样品被送入高温炉，逐步加热到200摄氏度。

“第一组数据反馈正常。”测试负责人老赵目不转睛地盯着屏幕上的实时数据，报出结果，“热膨胀系数和电容值稳定在目标范围内。”

“很好！”杨宁远露出一丝笑意，“继续加温，看看在250摄氏度下的表现。”

时间一点点流逝，测试结果逐步显示在屏幕上。

当温度升至250摄氏度时，屏幕上突然弹出了一组红色警报数据，标注着“电容下降3%”。

“电容下降了！”小徐有些紧张。

“别慌，这点波动在正常范围内。”杨宁远摆了摆手，目光依旧盯着屏幕，“再看看其他指标。”

“杨总，高温稳定性通过了！”老赵兴奋地喊道，“即使在高温下，晶格结构依旧完好，材料没有出现明显变形。”

“很好。”杨宁远点点头，“接下来，进行高压测试。”

随着设备参数的调整，测试平台进入了高压测试模式。

实验样品被暴露在逐渐增大的电场中，电压从1V开始，逐步提升到5V。

“电场强度达到5V，材料依旧稳定。”老赵再次报告，“漏电流控制在目标范围内，没有明显异常。”

杨宁远靠近屏幕，仔细查看数据后，眼中闪过一丝喜色：“看来，复合高k材料在高压下的表现比我们预期的还要好。”

“杨总，要不要继续增加电压？”小徐试探性地问道。

“可以。”杨宁远露出一抹自信的笑容，“既然是极限测试，那就让它真正迎接极限吧！”

随着电压继续提升，所有人的目光都集中在屏幕上。

此时，屏幕上的波形图突然开始出现波动。

“杨总，电容值下降了5%！”小徐急忙喊道。

杨宁远皱了皱眉，盯着屏幕看了几秒后说道：“记录下这个点，停机。材料已经表现得足够优秀，进一步加压没有意义了。”

实验结束后，团队围坐在会议桌旁，开始对测试结果进行讨论。

“从这次测试的表现来看，复合高k材料的稳定性和可靠性，远远超出了预期。”老赵率先开口，“尤其是在高温和高压条件下，材料依旧保持了极佳的电容性能。”

“的确，这个结果很有说服力。”张工接过话，“不过，高压测试的电容下降问题，需要进一步研究，是不是因为材料内部的某些晶格缺陷导致的。”

杨宁远点点头：“你们的分析有道理。接下来，我们要针对这些问题，展开更细致的实验，确保量产时不会出现类似的问题。”

他顿了顿，转头看向另一边负责铜互连测试的团队：“铜互连那边怎么样了？阻挡层的多层结构表现如何？”

负责铜互连测试的工程师站起来，带着些许激动汇报：“杨总，多层阻挡结构在高温和高频条件下的表现非常稳定。铜的扩散几乎完全被抑制，信号传输效率比铝互连提高了15%！”

“好消息！”杨宁远拍了拍桌子，脸上露出满意的笑容，“这样的话，铜互连的生产适配问题，也可以开始准备了。”

会议结束后，杨宁远单独留下了几个核心成员，讨论如何将测试成果，转化为实际的生产能力。

“目前的结果已经证明，复合高k材料和多层阻挡铜互连技术是可行的。”杨宁远语气中透着一股兴奋。

“但实验室的成功，并不代表生产线上能百分之百复制。接下来，我们要做的就是把实验成果，转化为大规模生产的能力。”

“杨总，量产的最大难题是什么？”小徐好奇地问。

“两个字：良率。”杨宁远伸出两根手指，“实验室里的成功样品，只是少量手工制备的结果。而生产线上的每一个工艺环节，都可能引入瑕疵，导致良率下降。”

他看向负责生产工艺的工程师，认真说道：“接下来，你们要与生产团队密切配合，优化每一个细节，确保量产时的稳定性。”

“明白！”所有人异口同声。

夜晚的实验室恢复了宁静，杨宁远站在窗前，看着城市的灯火。

刚才的一幕幕仿佛电影般在他脑海中回放。

“高k材料与铜互连的结合，这不仅仅是10nm的关键技术，更是星联未来的命脉。”他轻声自语，嘴角浮现一丝微笑。

“我们已经迈出了关键一步，接下来，就看如何把它推向整个行业了。”

窗外，城市的灯光依然闪烁，像是在为这场科技的攻坚战呐喊助威。

杨宁远的目光变得更加坚定，他知道，真正的挑战才刚刚开始。

星联大厦，跨部门协作会议室。

早晨八点，星联集团的高层们准时齐聚会议室，会议的主题只有一个：如何将复合高k材料和铜互连技术，从实验室成果转化为大规模量产的能力。

李凡走进会议室，目光如炬，环视一圈。

他并没有急着开场，而是走到窗前，背对着众人，双手插在西装口袋里，似乎在思考什么。