网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

芯片互连数十层全靠超纯铜!中国6N材料进入产业链,7N已在路上?

0
分享至

我国一家企业在制作6N超高纯铜方面,取得了世界领先的成就。这种铜的纯度可以达到6N,也就是99.9999%。换算一下,相当于100万份物质中,铜占999999份,允许留下的杂质只有大约1份。如果有整整1吨这样的铜,理论上的杂质上限只有大约1克。



这种过去主要依赖海外供应的芯片级材料,正在进入先进集成电路产业链。一块看似普通的铜锭,背后其实藏着现代芯片制造最基础,也最容易被忽视的一道技术门槛。

那么,这种6N超纯铜究竟有什么特别之处呢?

金属行业喜欢用几个“N”来表示纯度,3N就是99.9%,4N是99.99%,5N达到99.999%,6N则进一步提高到99.9999%。乍看之下,它们好像都已经非常接近100%。但如果换成杂质含量,差别一下就出来了。



3N材料中,杂质可以达到约1000ppm(百万分之1000)。4N降到100ppm,5N只剩10ppm,到6N以后,只允许约1ppm。从3N做到6N,不是简单地把99.9%提高成99.9999%,而是把允许存在的杂质总量压低大约1000倍。

这也是为什么普通电线里的高质量铜,与芯片制造需要的超高纯铜,看起来同样都是铜,价格、工艺和技术门槛却完全不是一个概念。

我国这家企业生产的超高纯材料的全元素杂质总量能够控制在1ppm以下,其中碱金属元素杂质低于0.01ppm,放射性元素杂质低于0.005ppm。



此外,该企业还配置了辉光放电质谱设备,对材料进行ppb级检测,1ppb即十亿分之一。说得形象一点,这有点像在一座装满铜的大型仓库里,寻找散落其中的几粒尘埃,而且还不能漏掉。

铜本来就是一种优良导体,家里的电线根本用不到6N超纯铜。为什么到了芯片制造环节,突然对那一点点杂质如此敏感?



最主要原因就在于现在的芯片越来越小。一根几毫米粗的电线中混进极少量杂质,对整体性能影响可能微乎其微。但先进芯片内部的金属线路已经进入十几纳米甚至更小的尺度,此时材料中的微量杂质、晶粒、界面和缺陷,都可能被无限放大。

铜在现代集成电路中承担着重要的互连任务,晶体管负责计算,但数以亿计乃至数百亿计晶体管如果不能彼此连接,再强的晶体管也只是一个个孤岛。芯片内部因此需要布置一层又一层极其复杂的金属互连网络。



铜、铝、钽、钨等金属都是半导体制造的重要材料,其中铜被广泛用于芯片内部互连层以及不同金属层之间的连接。先进芯片内部甚至可能拥有数十层互连结构。为了保证最终器件性能和制造良率,对这些金属的纯度要求非常高。

杂质带来的问题并不只是稍微增加一点电阻,某些杂质可能改变材料电阻率,一些元素可能影响晶粒结构,一些污染物可能增加薄膜缺陷,还有些杂质在长期通电、高温环境下会对器件可靠性产生影响。



而且,半导体生产具有巨大的放大效应。晶圆厂不是做一根铜线,也不是生产一颗芯片,而是在一片晶圆上同时制造大量芯片,每颗芯片又包含海量微观结构。一个极低概率的材料缺陷,只要乘上足够大的器件数量,就可能变成不可忽略的良率问题。

所以,芯片越小,使用的材料越少,但对材料本身的要求反而越高。

从99%走到99.9%,难度开始明显增加。再从99.999%提高到99.9999%,需要解决的已经不是普通冶炼问题,而是一整套超纯化、污染控制、设备材料、熔炼铸造和分析检测技术。甚至装材料的容器、生产设备内部零件、环境中的尘埃,都可能成为污染源。

所谓“3纳米”,首先是芯片技术节点的名称,并不意味着芯片里每根铜线的直径都是3纳米。以先进铜互连为例,晶圆上先要制作出极其微小的沟槽和通孔,然后沉积阻挡层以及铜种子层,再通过电化学沉积等方法把铜填入其中,最后进行化学机械抛光,把多余金属去掉。



其中物理气相沉积,也就是PVD环节,就离不开高纯金属溅射靶材。在真空腔体内,等离子体中的高能粒子轰击靶材,将一个个金属原子从靶材表面打出来,再让这些原子沉积到晶圆表面。

铜种子层可以通过PVD工艺形成,随后再利用电镀方式填充铜,这就是超高纯铜真正与先进芯片发生联系的地方。从铜矿到普通铜,再到6N甚至7N超纯铜,之后还要制成满足晶圆厂要求的高性能靶材,再通过薄膜沉积设备把金属转移到晶圆上。



对于超纯铜的追求,该企业还更进一步,可以生产出7N超高纯铜,填补了国内相关产业空白。

7N意味着99.99999%,如果仍然按照1吨来计算,对应的总杂质水平已经压缩到约0.1克量级,也就是100毫克。从1克再走向0.1克,看起来只少了不到1克,但对于超高纯材料行业而言,这可能又是一次完全不同级别的技术跨越。

声明:个人原创,仅供参考

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
普京就与乌克兰谈判提条件

普京就与乌克兰谈判提条件

参考消息
2026-09-03 14:10:09
失明后的刘伯承,说出一句心里话:我征战半生,只服一人

失明后的刘伯承,说出一句心里话:我征战半生,只服一人

老范谈史
2026-09-03 15:34:26
震惊!离职反倒倒贴上万元,中山一日企裁员出新招:不愿签协议,就强制停工放6个月长假

震惊!离职反倒倒贴上万元,中山一日企裁员出新招:不愿签协议,就强制停工放6个月长假

火山詩话
2026-09-02 09:03:32
全世界都被普京骗了?打乌克兰只是幌子,真正目标其实已悄悄布局四年

全世界都被普京骗了?打乌克兰只是幌子,真正目标其实已悄悄布局四年

扶苏聊历史
2026-08-27 16:15:02
大使馆为俄留子们操碎了心

大使馆为俄留子们操碎了心

历史总在押韵
2026-09-03 12:31:48
“不如炒盘鸡蛋!”山东家长晒4个孩子晚餐,蛋白质趋近于0!

“不如炒盘鸡蛋!”山东家长晒4个孩子晚餐,蛋白质趋近于0!

林林先生
2026-08-27 19:14:35
媒体人:刘翔是活祖宗不解他为何常年慢居国外 2015年后代言没分成

媒体人:刘翔是活祖宗不解他为何常年慢居国外 2015年后代言没分成

劲爆体坛
2026-09-03 18:35:04
打服了!杨瀚森:黎巴嫩归化问我要球衣 小时候常被欺负 生气就骂

打服了!杨瀚森:黎巴嫩归化问我要球衣 小时候常被欺负 生气就骂

念洲
2026-09-03 10:19:05
从未官宣过恋情,今天他俩直接官宣结婚了!

从未官宣过恋情,今天他俩直接官宣结婚了!

奋斗在韩国
2026-09-03 17:03:12
香港:立即停售、下架、回收

香港:立即停售、下架、回收

南方都市报
2026-09-03 19:06:44
武汉街头正大量出现,20岁大学生一个月赚了7000元;有人半天花掉两三百元,“这钱花得值”

武汉街头正大量出现,20岁大学生一个月赚了7000元;有人半天花掉两三百元,“这钱花得值”

极目新闻
2026-09-01 13:04:24
星宇股份再爆料:400人HR群发"封杀令",对海外工厂同胞区别用工

星宇股份再爆料:400人HR群发"封杀令",对海外工厂同胞区别用工

天天热点见闻
2026-09-02 09:11:28
暂无法离开美国!李月汝本人揭秘:更换护照 结果新旧护照一起寄丢了

暂无法离开美国!李月汝本人揭秘:更换护照 结果新旧护照一起寄丢了

醉卧浮生
2026-09-03 11:25:33
英格拉姆生日当天迎噩耗 当打之年要去快船“坐牢”

英格拉姆生日当天迎噩耗 当打之年要去快船“坐牢”

体坛周报
2026-09-03 09:23:17
护照丢失 无缘世界杯!李月汝发声,媒体人3问:这理由让人难信服

护照丢失 无缘世界杯!李月汝发声,媒体人3问:这理由让人难信服

萌兰聊个球
2026-09-03 07:24:26
大满贯正赛首胜!布云朝克特爆冷横扫12号种子,整场比赛仅丢4局

大满贯正赛首胜!布云朝克特爆冷横扫12号种子,整场比赛仅丢4局

全景体育V
2026-09-03 05:48:53
58岁那英演唱会变“胸透秀”,上万票价观众听半场就跑

58岁那英演唱会变“胸透秀”,上万票价观众听半场就跑

草莓解说体育
2026-09-01 09:34:02
憋了7年,开市客放大招:计划新增9家门店,要和山姆正面硬刚?

憋了7年,开市客放大招:计划新增9家门店,要和山姆正面硬刚?

中国零售信息
2026-09-03 16:06:30
德媒:拜仁晋级后更衣室摆自助餐,巧克力蛋糕也在列

德媒:拜仁晋级后更衣室摆自助餐,巧克力蛋糕也在列

懂球帝
2026-09-03 09:21:11
山东一小学多名学生转新校区后头晕流鼻血,有人被诊断为刺激性气体中毒,多方回应:甲醛合格,异味或来自油漆门现已拆除,相关部门已介入

山东一小学多名学生转新校区后头晕流鼻血,有人被诊断为刺激性气体中毒,多方回应:甲醛合格,异味或来自油漆门现已拆除,相关部门已介入

潇湘晨报
2026-09-03 17:54:19
2026-09-03 20:07:00
一个幻想者
一个幻想者
持续更新中....
748文章数 199关注度
往期回顾 全部

财经要闻

章子怡套现3亿 上美拿什么补韩束的缺?

头条要闻

尼泊尔有声音要求中美等国提供气候赔偿 外交部回应

头条要闻

尼泊尔有声音要求中美等国提供气候赔偿 外交部回应

体育要闻

梅西:巴萨10号与阿根廷10号

娱乐要闻

王宝强携女友回工作室!相恋8年仍未婚

科技要闻

大模型扎堆!谷歌刚发,Meta就跟上

汽车要闻

宾利托卡尔性能揭晓 电驱时代释放品牌史上最强动力

态度原创

教育
时尚
房产
艺术
军事航空

教育要闻

连休5天!成都部分区、学校秋假时间已定

“卡普里裤”今年秋天又流行回来了,这样穿时髦又显高!

房产要闻

投资50亿!三亚又一重大配套,方案曝光!

艺术要闻

总投资107亿,“西南第一高楼”施工高度已达365米!

军事要闻

乌特工内战街头对射 互认对方为"俄特工"

无障碍浏览 进入关怀版