Language
Country/Area
No result found
Загадочный процесс «Дамаксин»: как медь идеально заполняет крошечные каналы?
С тех пор, как IBM и Motorola впервые применили медь в технологии межсоединения интегральных схем в 1997 году, этот преобразующий процесс продолжает менять облик полупроводниковой промышленности. По сравнению с алюминием, превосходная проводимость меди позволяет проектировать многие микросхемы с более тонкими проводами и значительно снижает потребление энергии, что в конечном итоге повышает общую производительность.
Преимущество меди заключается не только в ее электропроводности, но и в устойчивости к электромиграции при протекании электрического тока.
Однако процесс перехода с алюминия на медь непрост. Это требует новых производственных технологий и процессов, включая пересмотр методов нанесения рисунка на металл. Предыдущие методы, основанные на фоторезистивных масках и плазменном травлении, не принесли успеха при применении меди. Это заставило ученых переосмыслить процесс нанесения рисунка на металл, в конечном итоге разработав метод, известный как дамасский процесс.
Процесс процесса Дамасина
В процессе Damasin в нижележащем изоляционном слое из оксида кремния необходимо выдолбить очевидные бороздки, чтобы определить расположение проводников, а затем изоляционный слой покрывают толстым слоем меди, чтобы превысить необходимое количество заполнения. Затем с помощью технологии химико-механической планаризации (CMP) медь за пределами верхнего слоя изоляционного слоя удаляется, оставляя медь, которая погружается в изоляционный слой, становясь хрупким и функциональным проводником.
Этот процесс позволяет ученым заполнять до десяти и более слоев металла в многослойных структурах межсоединений, демонстрируя устойчивость и масштабируемость процесса Damasin.
Персонаж, блокирующий металл
Для обеспечения эффективного использования медных проводников решающее значение имеет полная упаковка барьерного металлического слоя. Чрезмерная диффузия меди может привести к нежелательным взаимодействиям с окружающими материалами, особенно к риску образования глубоких ловушек меди в кремнии. Следовательно, барьерный металл должен снижать диффузионные свойства меди, сохраняя при этом хороший электрический контакт. Тонкие барьерные слои могут вызвать контактное загрязнение, а толстые слои могут увеличить общее сопротивление.
Проблемы электромиграции
В электронных компонентах электромиграция — это процесс, при котором металлический проводник меняет форму под воздействием электрического тока, что в конечном итоге может привести к разрыву проводника. Поскольку медь в этом процессе работает лучше, чем алюминий, она может выдерживать более высокие токи, протекающие через провод того же размера, что делает медь предпочтительным проводниковым материалом в полупроводниковой промышленности.
С развитием технологий применение медных материалов становится все более зрелым, становясь основой современной полупроводниковой промышленности.
Отлично соответствует дальнейшему развитию технологии электроосаждения
В 2000-х годах, когда частота процессора достигла 3 ГГц, емкостная RC-связь межсоединения стала основным фактором, ограничивающим скорость. В настоящее время выбор меди заключается именно в том, чтобы учитывать потребности в низком импедансе и низкой емкости. Процесс гальванического покрытия меди основан на прикреплении затравочного слоя с последующим электроосаждением с суперконформным покрытием для заполнения крошечных каналов. Различные добавки, содержащиеся в этом процессе, также соответствующим образом оптимизируют заполнение каналов медью.
Отлично согласуется с моделью электроосаждения
При электроосаждении сверхконформных металлов существуют две основные модели, объясняющие его механизм. Первая - это модель концентрации адсорбента с усиленной кривизной, которая подчеркивает важность ускорителя в нижнем канале, вторая - модель отрицательного дифференциального сопротивления S-типа, которая утверждает, что ингибирующий эффект более значителен; Хотя их аргументы различны, оба подчеркивают ключевые факторы улучшения электропроводности.
Перспективы на будущее
Поскольку спрос на полупроводниковые технологии продолжает расти, применение меди и связанные с ней технологии продолжают развиваться. В настоящее время ученые ищут новые материалы и более эффективные технологии производства, чтобы заменить традиционный метод соединения медь-кремний, пытаясь преодолеть существующие препятствия. Итак, как исследования в этой области повлияют на полупроводниковую промышленность в будущем?
