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新材料钴(Co)如何解决接触热电阻问题
添加时间:2020-10-28

目前,大多数连接的计算设备使用3D FinFET晶体管,部分由Applied Materials的技术创新实现。向FinFETs的挑战性转变对于继续摩尔定律的扩展至关重要。但像往常一样,当一个问题得到解决时,另一个问题就会出现。其中最严重的一个是增加接触热电阻。


    那么为什么如此重要且具有挑战性?它是器件中最小的结构之一,将近距离晶体管彼此连接并连接到铜互连线的上层,如图1所示。业界花了数年时间通过改变材料和架构来提高晶体管性能。互连布线也经过优化,可支持晶体管。在这两者之间挤压,触点控制来自晶体管和互连到外部世界的信号流。如果该电连接的导电性不好,则会阻碍电流流动并限制性能。



    这就是为什么规划联系的未来是至关重要的。几乎每个芯片制造商都在积极地努力缓解这个问题。他们了解如果它没有得到解决那么设备试图提升性能还有什么用处并不重要。


    为了减轻阻力,替代衬垫/屏障技术以及在10nm处转向更多层次的更薄触点正在实施中。设计变化的这种进展如图2所示。但即使采用这些创新,7nm及以上的可扩展性也将极具挑战性。



    超过25年以来,触点中的主要导电材料是钨(W)。但是通过缩放,W的接触中剩余的音量较少,因此越来越难以获得电流。接触的一个有希望的选择是使用新材料。上海自动化仪表三厂研究人员正在试验用钴(Co)代替W.

    Co作为接触替换材料提供了主要优点,以在缩放时增加触点的体积。它不像W那样需要更厚的阻挡层,这为接触(填充)材料提供了更多空间。此外,不仅仅涉及大量填充的沉积步骤 - 还有退火。Co具有更高的热预算,使得退火成为可能,这提供了优质的,较少颗粒的填充物,没有接缝,因此降低了总体阻力并提高了产量。

    上海自动化仪表三厂致力于帮助客户降低接触热电阻。虽然用Co取代W是一个至关重要的转变,但要实现强大的联系还需要更多。在未来的文章中,我将介绍制作真正低电阻率7nm接触所涉及的所有步骤和技术。

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