imec公布1nm工藝布線材料研究成果
2021-07-13 13:07:18 EETOP為了實現1nm工藝或更小的邏輯器件，BEOL（多層布線工藝）中的關鍵布線層被認為有必要引入新材料，目前用于布線的常規金屬（Cu、Co、Mo、Ru等）和具有較低電阻率的二組分和三組分金屬化合物（Al 或 Ru 基金屬化合物）正在探索中。
Imec還對AlNi、Al 3 Sc、AlCu和Al 2 Cu等鋁化物薄膜的電阻率行為進行了實驗研究，在20nm及以上的厚度下，任何PVD沉積的薄膜都是Ru或據說它表明電阻率等于或低于 Mo。另外，據說對于厚度為28nm的Al Cu和Al 2 Cu膜獲得了9.5μΩcm的最低電阻率。這低于Cu的電阻率。此外，該實驗還解釋了被稱為鋁化物的材料的問題得到澄清，并表明它可以應用于作為傳統雙鑲嵌結構的替代方案而提出的半鑲嵌機器結構。
通過改變Al Cu和Al 2 Cu的Al含量，成膜后即刻和400℃或500℃熱處理后的電阻值測量結果（來源：imec）
另外，imec可以通過在先進的semidama機器工藝中在布線層之間引入部分或全部氣隙來進一步改善RC延遲，以實現更高深寬比的布線。然而，由于氣隙的熱導率低，在操作條件下，多層布線的溫度可能會因焦耳熱而升高，因此基于 12- 焦耳熱的測量進行了建模。層 BEOL 結構。結果，據預測，由于氣隙，溫度將上升 20%，并且表明金屬密度越高，焦耳熱越低。
層間絕緣應用氣隙的 12 層布線運行期間的溫度分布圖（來源：imec）
imec研究員和納米互連項目主任Zsolt Tokei說："這些發現是改進1納米及以上邏輯工藝的半大馬士革金屬化方案的關鍵。展望未來，imec將繼續解決與工藝集成和可靠性有關的關鍵問題，同時探索其他方案，如混合金屬化和新的中間線（MoL）方案，將我們的路線圖擴展到1納米以上。
