文章核心观点 - 钼作为铜、钨等传统金属的替代品，在先进半导体节点互连和接触应用中的前景日益光明 [2][3][8] - 钼具有电阻率优势、无需阻挡层、成本较低以及与电介质附着力强等特性，使其在混合金属化方案和背面电源网络中展现出潜力 [3][7][8] - 尽管钼的集成性能受晶粒尺寸等工艺因素影响，但早期研究显示其在降低电阻、提高器件密度方面成果显著，是当前阶段有吸引力的选择 [5][8] 半导体金属化挑战与现有材料局限 - 先进节点制造中，铜面临缩放问题，而钌等替代品因价格昂贵、工艺废料量大及需要大规模工艺改造而受限 [2] - 钨在晶体管触点等应用中同样存在电阻率随尺寸缩小而增加、需要阻挡层以及电迁移问题，在3D NAND中其前驱体的氟残留还会侵蚀电介质 [2] 钼作为替代材料的优势 - 钼相比钨具有更高电阻率，且无需阻挡层，相比钌则成本更低、与电介质附着力更好 [3] - 在混合金属化方案中，采用钼作为无阻挡层接触金属可显著降低总电阻，Lam Research的研究显示其相比传统铜设计可降低总电阻约56% [3] - 钼比钌更易氧化，因此通过化学机械抛光更易去除，集成到现有工艺流程可能只需对金属沉积模块进行少量改动 [3] 钼集成工艺的关键因素 - 钼在实际器件中的电学、热学和电迁移性能高度依赖于沉积薄膜的晶粒尺寸和晶界结构，而非其本体特性 [4] - 通过循环沉积技术及混合热法与等离子法工艺可实现精确的晶粒尺寸控制，大晶粒钼薄膜在厚度低于约7纳米时，其电阻率性能优于钨、钌甚至铜 [5] - 在钼中掺杂钴等元素可在低浓度下减少散射从而降低电阻率，但高浓度掺杂会因杂质态导致电阻率急剧上升 [7] 钼在特定应用场景的潜力 - 在背面电源网络中，钼因其高机械稳定性、强附着力、良好导热性及潜在更优的抗电迁移性能，有助于应对高电流密度带来的挑战 [7] - 早期集成研究显示，Kioxia团队采用钼替代钨，在保持RC不变的前提下将字线间距减小7.3%，存储器孔间距缩小3.7%以上，总体比特密度提高16.3% [8] - 钼非常适合用于接触和字线应用，并能与现有集成方案良好契合，但从长远看，钌可能扩展到更小器件 [8]

先进封装技术演进 - 半导体封装从单纯保护功能发展为集成多个元件的复杂系统[2] - 先进封装涵盖2.5D/3D等多种集成方案，显著提升信号密度和能效[2][4] - 封装技术变革主要受带宽需求和功耗优化双轮驱动[4][5] 封装架构创新 - 球栅阵列(BGA)取代传统通孔封装，实现双面元件布局[7][8] - 再分布层(RDL)技术突破焊盘限制，支持扇入/扇出布线[17][20] - 中介层技术实现芯片间高密度互连，缩短信号传输距离[46][49] 材料与工艺突破 - 味之素积层膜(ABF)提供更优介电性能和热稳定性[34] - 硅/玻璃/有机中介层形成技术路线竞争，硅中介层当前主导[55][56][59] - 混合键合技术消除中间材料，直接实现芯片间金属-氧化物连接[79] 热管理与可靠性 - 3D堆叠带来散热挑战，需集成散热器/导热片等热管理元件[101][102] - 共面性和热膨胀系数(CTE)匹配成为可靠性设计关键[126][127] - 电迁移风险随互连密度提升而加剧，需特殊分析工具[126] 设计与测试变革 - 系统级协同设计取代传统串行流程，需早期规划热/电/机械特性[106][110] - 测试标准(IEEE 1149/1687/1838)演进应对多芯片封装挑战[115][118][122] - 组装设计套件(ADK)正在形成以标准化复杂封装工艺[112][113] 安全新挑战 - 2.5D封装信号暴露面扩大，需防范探测攻击和信息泄露[133][134] - 混合键合3D堆叠提升物理安全性，但需完善系统级防护[133] - 供应链安全需覆盖基板/中介层等非芯片元件[132][133]