摘要：2025年第一季度，全球半导体行业终于出现实质性复苏迹象。晶圆代工龙头企业产能利用率逐步回升设备企业订单量开始平稳。在这场局部回暖的过程中，一种新材料的动向也备受业内关注——钼（Molybdenum）正在成为先进制程互连与接触金属的新选择。

2025年第一季度，全球半导体行业终于出现实质性复苏迹象。晶圆代工龙头企业产能利用率逐步回升设备企业订单量开始平稳。在这场局部回暖的过程中，一种新材料的动向也备受业内关注——钼（Molybdenum）正在成为先进制程互连与接触金属的新选择。

这个材料并不陌生在过去它更多应用于高温合金、润滑剂和军工材料。但在过去两年随着芯片尺寸不断缩小、铜和钨等传统金属逐渐暴露出电阻率上升、电迁移失效等问题，钼的潜力才真正引起产业界重视。

有人疑问钼的电阻率并没有比铜更低，它凭什么成为替代材料？这个问题在2025年3月举行的IEEE互连技术会议上被进行讨论。Lam Research 工程师 TaeYeon Oh 团队在会上公布了一项重要实验数据：在无阻挡层的混合钼方案下，整体互连电阻可降低约56%。这并非简单的材料性能差异，而是系统集成效应的体现。

传统铜互连在纳米级别下的电阻率急速上升，主要受限于晶界散射、表面散射以及阻挡层厚度。而钼的大晶粒结构，在薄至7纳米以下的厚度时，其电阻率变化更为平缓，甚至优于铜、钨和钌。这意味着在超小尺寸节点下，钼的性能更稳定，更可控。

半导体材料替换从来不是一个方案就能推行的事情。它涉及到沉积设备、前驱体供应、CMP抛光、蚀刻兼容性等多个维度。因此一些业内人士担心，钼的工艺路径是否足够成熟，是否会增加制造难度。

比利时imec研究员 Zsolt Tőkei 指出，钼的集成路径比预期中简单。钼不需要像铜和钨那样依赖阻挡层，可直接沉积在介质上。这一变化不仅简化了工艺流程，也显著降低了串联电阻。钼比钌更容易氧化，这反而让它在CMP工艺中更易被控制。

Lam Research 工艺工程师 David Mandia 的团队也在研究中证实，通过热法与等离子法交替沉积，可以精准控制钼薄膜的晶粒尺寸，实现大面积均匀沉积。这对产业化落地来说是一个关键突破。

2024年起主流晶圆厂逐步探索背面供电设计，该架构能有效释放前端空间，提高布线效率。但它的挑战也很明显：电流密度更高，局部发热更严重，电迁移问题更加突出。

在这一背景下钼再次展现出独特优势。作为难熔金属，钼拥有更高的热稳定性与更优的导热性。在中山大学研究员蔡琳琳的研究中，钼材料展现出更强的抗电迁移能力，这使得晶体管可以更紧密封装，有效降低芯片面积，提升单位晶圆产出率。

同时Kioxia团队在3D NAND结构中应用钼代替钨之后，存储孔间距缩小超过3.7%，比特密度提升16.3%。这些成果说明钼并非只是理论上的候选材料，而是可以在量产工艺中发挥实际价值。

材料选择没有绝对优劣，只有是否契合当前制程需求。钌或许在更小节点下仍有机会，但目前来看钼在成本、电阻控制、热管理和电迁移寿命等多个方面，形成了综合优势。

Tőkei 提到：“我们并不是寻找某种完美金属，而是在寻找一种能在系统中表现最均衡的材料。”钼恰好满足这一逻辑。

半导体的每一次材料升级，背后都是对工艺、成本、可靠性和供应链的考量。钼之所以能在2025年成为焦点，并不是它在某一项性能上碾压其他材料，而是它在多个维度上达到了“可量产、可控制、可集成”的临界点。

真正适合制造的材料，不是纸面性能最强的，而是在真实工艺中能被大规模使用的。钼也许不是终极答案，但在2025年全球半导体产业迈入复苏通道的关键时刻，它无疑提供了一个能够落地的现实方法。

未来谁能成为主角尚未可知，但钼已经用实打实的数据告诉我们，它是一个值得认真对待的选择。

来源：瑛子的分享日常