Межкомпонентные связи с кобальтовым покрытием предотвращают миграцию электронов в 10-нм чипах

Реализация связи миллиардов транзисторов при помощи традиционных медных соединений становится сложной задачей в современных чипах с геометрией ниже 22 нм. По мере роста числа металлизированных слоёв от 9 до 15 и более свойства медных проводников ведут к появлению дефектов в виде разомкнутых цепей. В то время как поступают различные предложения по решению данной проблемы, специалисты калифорнийской фирмы Applied Materials предлагают методы покрытия медных проводников слоем кобальта, что сведёт к минимуму процессы миграции электронов и позволит применять медные межкомпонентные связи в геометрии 10 нм.

«На сегодняшний день внутри чипов тысячи межкомпонентных соединений умещаются на расстоянии, равном толщине человеческого волоса, – отмечает Кавита Шах, менеджер Applied Materials. – На больших геометриях мы могли реализовать избыточные межкомпонентные связи. Но при техпроцессах менее 22 нм для этого не осталось места и один единственный дефект может испортить весь чип, что ведёт к снижению производственной выработки».

Спустя годы исследования Applied Materials привели к решению, которое позволит использовать медные проводники в геометрии до 10 нм. Фирменная платформа Endura используется для производства медных межкомпонентных соединений внутри чипов. Сначала производится очистка от частиц, оставшихся после травления. Далее при помощи парового осаждения добавляется барьерный слой нитрида/тантала для предотвращения диффузии меди в диэлектрик. После этого паровым осаждением наносится тонкий медный слой. И наконец, осуществляется гальванопокрытие и полировка пластины.

Использование камеры Volta CVD позволяет нанести слой кобальта поверх слоя тантала/нитрида непосредственно перед осаждением чистого медного слоя. После гальванопокрытия и полировки избирательный процесс осаждения металла покрывает медный слой кобальтом. Таким образом, достигается надёжность и исключается процесс миграции электронов.

«Кобальт хорошо держится как на танталовом барьерном слое, так и на меди. Также он препятствует миграции электронов, – продолжает Шах. – Мы отмечаем 10-кратное снижение миграции, а некоторые наши клиенты добились и 100-кратного».

Applied Materials уже реализовала технологию кобальтовой инкапсуляции на различных фабриках. За последние 24 месяца компания уже поставила более 75 камер Endura Volta CVD.

По мнению Шаха, технология покрытия кобальтом – это самое значительное изменение в медных межкомпонентных соединениях за последние 15 лет. Повышенная надёжность использования такого решения стала возможной благодаря полной инкапсуляции медных проводников. Технология готова для серийного производства. В некоторых случаях может применяться 2 дополнительных шага в технологическом процессе.