Gweithgynhyrchu Sglodion: Copr

Ar sglodion maint ewinedd, mae angen cysylltu degau o biliynau o transistorau gan wifrau metel fil gwaith yn deneuach na gwallt dynol. Erbyn i'r broses gyrraedd y nod 130NM, nid yw rhyng -gysylltiadau alwminiwm traddodiadol yn ddigonol mwyach - ac mae cyflwyno copr (Cu) fel "chwyldro metel" nanoscale, gan wneud naid ansoddol mewn perfformiad sglodion ac effeithlonrwydd ynni.

 

1. Pam copr? -y tri chyfyng-gyngor mawr o gydgysylltiad alwminiwm

Roedd alwminiwm (AL) yn dominyddu'r gofod rhyng -gysylltiad am 30 mlynedd cyn i IBM gyflwyno copr i weithgynhyrchu sglodion gyntaf ym 1997, ond roedd oes Nano yn datgelu ei ddiffygion angheuol:

Nodweddiadol	Han	Mewngofnodi	Mantais Gwella
Gwrthsefyll	2.65 μΩ · cm	1.68 μΩ · cm	Gostyngiad37%
Ymwrthedd i electromigration	Methiant Dwysedd Cyfredol<1 MA/cm²	>5 ma/cm²	Gwelliant 5x
Cyfernod ehangu thermol	23 ppm/ gradd	17 ppm/ gradd	Gwell paru ar gyfer swbstradau silicon

Llawen Alwminiwm: Yn y nod 130 nm, mae'r gwrthydd gwifren alwminiwm yn cyfrif am 70% o'r oedi RC, ac mae'r amledd sglodion yn sownd ar 1 GHz; Ar ddwysedd cyfredol o> 10⁶ a/cm², mae'r atomau alwminiwm yn cael eu "chwythu i ffwrdd" gan electronau ac mae'r gwifrau'n torri.

Siambr 0040-09094 200mm

II.Cyfrinach Cydgysylltiadau Copr: Y Broses Damascus Dwbl

Ni ellid ysgythru copr yn uniongyrchol, a dyfeisiodd peirianwyr y broses Damascus dwbl (Damascene Deuol):

Proses (cymerwch y nod 5 nm fel enghraifft):

1. Haen dielectrig Notching:

Ffotolithograffeg ar ddeunydd isel-K, ysgythru rhigolau gwifren a vias);

2. Amddiffyniad lefel atomig:

Dyddodiad haen rwystr tantalwm 2 nm (TA) (ymwrthedd trylediad copr); dyddodiad haen hadau 1 nm rutheniwm (RU) (adlyniad gwell);

3. Platio uwch-lenwi:

Wedi'i egnïo mewn toddiant platio copr (ychwanegion CUSO₄ +) ar gyfer llenwi o'r gwaelod i fyny;

4. Sgleinio Mecanyddol Cemegol:

Sgleinio dau gam: Yn gyntaf yn malu’r haen gopr, yna sgleinio’r haen rwystr, y tonnog arwyneb <0.3 nm.

III, Rôl ganolog copr mewn sglodion

1. "Rhydwelïau Galfanig" rhyng -gysylltiedig yn fyd -eang

High-layer thick copper wire (M8-M10 layer): thickness 1-3 μm, transmission clock/power signal (current>10 mA); Y grawn> 1 μm ar ôl anelio ar 1100 gradd.

2. "Nanowires" rhyng -gysylltiedig yn lleol

Gwifrau copr haen isel (haenau M1-M3): lled llinell 10-20 nm, gan gysylltu transistorau cyfagos; Mae technoleg gopr wedi'i hamgáu â chobalt yn atal electromigration.

0200-27122 6 "Pedestal

3. Tri-Dimensiwn wedi'u pentyrru "Elevators Fertigol"

Vias trwy-Silicon (TSV): Mae pileri copr â diamedr o 5 μm a dyfnder o 100 μm yn cysylltu'r sglodion uchaf ac isaf; Dyluniad paru ehangu thermol i osgoi cracio straen.