Главная » Железо » Для техпроцессов с нормами 3 нм вместо медных проводников понадобятся другие металлы

Для техпроцессов с нормами 3 нм вместо медных проводников понадобятся другие металлы

Компания Samsung планирует внедрить 3-нм полупроводниковую литографию в 2021 году, а компания TSMC — в 2022-м. Судя по всему, со временем переход на техпроцессы с нормами 3 нм — дело уже решённое. На бумаге всё это выглядит хорошо, но на пути к новым «глубинам» полно и оврагов.

Процессор IBM CMOS 7S: 7 слоёв медных соединений с удалённм для наглядности диэлектриком (IBM)

Процессор IBM CMOS 7S: 7 слоёв медных соединений с удалённым для наглядности диэлектриком (IBM)

Основная проблема заключается в том, что для создания внутричиповых соединений — проводников и межслойной металлизации — индустрия и дальше желала бы использовать так называемую дамасскую технологию (damascene metallization). Для конференции IEEE International Interconnect Technology Conference 2018 (IITC 2018) специалисты исследовательского центра Imec подготовили 11 документов, в которых рассматриваются вопросы использования современных технологий и материалов в производстве чипов с нормами 3 нм и ниже.

В прошлом году как раз исполнилось 20 лет с момента первого выпуска процессоров IBM с использованием медных соединений вместо алюминиевых. Дамасскую технологию, названную по аналогии с одноимённой средневековой технологией нанесения рельефного узора на металлические изделия, предложила компания IBM. Высокая по сравнению с алюминием проводимость меди на ровном месте позволила увеличить производительность решений на 30 %, чем позже воспользовались все, включая Intel и AMD.

Пример последовательности технологии двойного дамасского процесса (в две линии вместо одной, но суть та же)

Пример последовательности технологии двойного дамасского процесса (в две линии вместо одной, но суть та же)

При этом медь покрывается защитной плёнкой — диффузионным барьером для предотвращения электромиграции, что можно расценить как защиту от «отравления» полупроводниковых структур атомами меди. Технология IBM заключается в изготовлении траншей в изоляторе с последующим внесением меди и удалением (полировкой) излишков, и так до 5–10 слоёв, в зависимости от потребностей. Технология отработана и хорошо себя показала, но медь для технологических норм от 3 нм и ниже уже не подходит.

Оба металла и графен имеют меньшее сопротивление, чем медь, но не лишены своих недостатков. Вместо меди Imec предлагает использовать кобальт, рутений или графен. Например, соблазнительный вариант использовать кобальт без защитных диффузионных барьеров. В докладе Imec рассматривает надёжность и перспективы новых материалов. Это, кстати, может продлить жизнь медным соединениям, что было бы, возможно, самой экономически оправданной технологией. При этом разработчики также выяснили, что нитрид тантала в качестве диффузионного барьера может использоваться с техпроцессами ниже 2 нм.

Зависимоть сопротивления сквозной металлизации от используемого материала и размеров сечения контакта (Imec)

Зависимость сопротивления сквозной металлизации от используемого материала и сечения контакта (Imec)

В программе бельгийцев принимают партнёрское участие компании GlobalFoundries, Huawei, Intel, Micron, Qualcomm, Samsung, SK Hynix, SanDisk/Western Digital, Sony Semiconductor Solutions, TOSHIBA Memory и TSMC, что само за себя говорит о важности этого направления. Нет смысла объяснять, что вопросами металлических соединений в чипах интересуются не только в Imec.


Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показан
Обязательные для заполнения поля помечены *

*

x

Ещё Hi-Tech Интересное!

Turtle Beach Elite Pro 2 + SuperAMP: аудиосистема для любителей игр

Компания Turtle Beach анонсировала любопытную новинку под названием Elite Pro 2 + SuperAMP — это аудиосистема, спроектированная для любителей игр. Один из них — наушники накладного типа Elite Pro 2, оснащенные 50-миллиметровыми излучателями Nanoclear. Решение включает два компонента. Заявленный диапазон ...

Tsinghua Unigroup инвестировала в производителя китайской DRAM

Тем не менее, о развитии производства памяти DRAM она тоже не забывает. Как мы знаем, основные инвестиционные усилия компания Tsinghua Unigroup тратит на создание в Китае мощного кластера по разработке и производству флеш-памяти 3D NAND. Компания UniIC Semi, как мы ...