IMEC和TEL对7nm工艺半导体布线技术进行基础评价
更新时间:2023-11-27 08:34:01 阅读量: 教育文库 文档下载
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IMEC和TEL对7nm工艺半导体布线技术进行基础评价
比利时IMEC分别与东电电子、美国科林研发公司(Lam Research)合作,对7nm工艺以后的逻辑LSI及存储器用布线技术展开研究,并在“IEEE 2015 International Interconnect Technology Conference(IITC)”(2015年5月18~21日,法国格勒诺布尔)公布了结果。
图2:在钯/钨(Pd/W)底面的28nm直径孔穴(宽高比4.5)中,利用化学镀沉积的Co。左起依次是沉积途中、理想沉积、过度沉积状态
IMEC与东电电子合作开发的,是能够替代广泛普及的铜(Cu)布线的镶嵌工艺,通过对Cu布线进行直接蚀刻,制作布线图案的方法。展现出了解决布线电阻和可靠性课题的可能性。 直接蚀刻Cu布线制作图案
最尖端的器件使用镶嵌而成的Cu布线,但沟槽宽度会限制粒度,因此,在晶界增加引发的表面散射的作用下,布线电阻会大幅升高。而且,晶界增加后,电迁移将会加剧,从而出现布线内Cu的体积减少、可靠性降低的课题。
IMEC与东电电子很早就为替代传统的Cu镶嵌工艺,围绕利用直接蚀刻制作Cu布线图案的方法展开了基础研究(图1)。此次的研究结果表明,该方法在两点上具有优势。第一,通过使用直接蚀刻,可以扩大粒度,降低布线电阻。第二,通过在蚀刻后防止暴露在空气中,利用硅氮化膜进行密封,可以遏制Cu的氧化,使Cu/Si氮化膜成为电界面,从而可以遏制电迁移。
利用化学镀填入Co 另一方面,IMEC与科林研发公司合作开发的,是利用化学镀(electroless deposition:ELD)的方法,选择性地在通孔及接触孔中填入钴(Co)的技术(图2)。接触孔在钨(W)底面的上方、通孔在Cu底面的上方选择性沉积Co。Co可以遏制孔穴的发生,因此与使用Cu相比,可以降低布线电阻。ELD法与通常的CVD法相比,可以降低成本,而且成本有望低于填入Cu的方法。Co即使与低介电常数(low-k)的材料直接接触,也不会降低可靠性。 以上两项发表虽然都还处于基础研究阶段,但在今后,该公司还将锁定7nm工艺以后的技术,开展具体的应用研究。这次的结果得到了IMEC的核心CMOS项目的合作伙伴(美国GLOBALFOUNDRIES公司、美国英特尔公司、美国美光科技公司、韩国三星电子公司、台湾TSMC,韩国SK海力士公司、松下、富士通半导体、索尼)的协助,技术将优先提供给这些企业。
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