Flíframleiðsla: Kopar

Á flísum á stærð við neglur þarf að tengja tugi milljarða smára með málmvírum sem þúsund sinnum þynnri en mannshár. Þegar ferlið nær 130nm hnútnum eru hefðbundin ál samtenging ekki lengur nægjanleg - og innleiðing kopar (Cu) er eins og nanóskala „málmbylting“, sem gerir eigindlegt stökk í frammistöðu flísar og orkunýtni.

 

1. Af hverju kopar? -Þrjár helstu ógöngur ál samtengingar

Ál (AL) réð ríkjum í samtengisrýminu í 30 ár áður en IBM kynnti fyrst kopar fyrir flísarframleiðslu árið 1997, en Nano -tíminn afhjúpaði banvæna galla sína:

Einkenni	Al	Cu	Kostur að bæta sig
Viðnám	2,65 μΩ · cm	1,68 μΩ · cm	Lækkun37%
Viðnám gegn rafseglum	Bilun núverandi þéttleiki<1 MA/cm²	>5 Ma/cm²	5x framför
Stuðull hitauppstreymis	23 ppm/ gráðu	17 ppm/ gráðu	Betri samsvörun við sílikon undirlag

Leið áls: Í 130 nm hnútnum er álviðnám á álvír 70% af RC seinkuninni og flís tíðnin er fast við 1 GHz; Á núverandi þéttleika> 10⁶ a/cm² eru álatómin „sprengd“ af rafeindum og vírin brotna.

0040-09094 Chamber 200mm

II.Leyndarmál kopar samtenginga: tvöfalda Damaskusferlið

Ekki var hægt að pína kopar beint og verkfræðingar fundu upp tvöfalda Damaskus ferlið (Dual Damascene):

Ferli (taktu 5 nm hnútinn sem dæmi):

1. dielectric lag:

Ljósmyndun á lág-K efni, etsandi út vírgróm og vias);

2. Vörn atómstigs:

útfelling á 2 nm tantal (TA) hindrunarlagi (kopardreifingarviðnám); útfelling 1 nm ruthenium (Ru) frælag (aukið viðloðun);

3.. Ofurfyllt málmhúð:

Orkugjafi í koparhúðunarlausn (CUSO₄ + aukefni) fyrir botn-upp fyllingu;

4.. Efnafræðileg vélræn fægja:

Tvö þrepa fægja: mala koparlagið fyrst, síðan fægja hindrunarlagið, yfirborðið <0,3 nm.

Iii, Aðalhlutverk kopar í franskum

1.

High-layer thick copper wire (M8-M10 layer): thickness 1-3 μm, transmission clock/power signal (current>10 Ma); Kornið> 1 μm eftir glæðun við 1100 gráðu.

2.. Staðbundin samtengd „nanowires“

Láglags koparvír (M1-M3 lög): 10-20 nm línubreidd, tengir aðliggjandi smára; Kóbalt-umlykt kopartækni hindrar rafseglur.

0200-27122 6 "stall

3. Þrívídd staflað „lóðréttar lyftur“

Í gegnum kísilvías (TSV): koparstólpar með 5 μm þvermál og 100 μm dýpi tengja efri og neðri flís; Hitauppstreymi sem samsvarar hönnun til að forðast sprungu streitu.