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碱性材料能让铜工艺无限续命?

2017-12-14 R. Colin Johnson 阅读:
法国Aveni以碱性材料取代酸性化学物质,据称能轻松地使铜工艺扩展至3nm,甚至沿用到CMOS技术发展道路的最终…

上个月,IBM才声称铜仍然是5纳米(nm)及其后的互连选择,撼动了下一代半导体节点规划的根基。如今,法国公司Aveni甚至积极寻求为铜替代方案敲响丧钟。该公司展示以碱性替代物取代酸性加工的化学物质,轻松地将铜扩展至3nm节点,并可能使其一直沿用到互补金属氧化物半导体(CMOS)技术发展道路的尽头。yv4ednc

当今的铜双镶嵌互连伴随着氮化钽(TaN)铜扩散阻障层和钴底衬。当铜线变得越来越纤薄,酸性的铜化学物质可能蚀刻至底衬,从而使镀铜与其下的TaN薄膜相互作用。由此产生的氧化钽可能会产生随机开路,从而降低产量。因此,半导体公司一直在寻找其他替代方案,例如固态钴、钌、石墨烯,甚至是碳纳米管(CNT)。yv4ednc

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传统的铜互连采用酸性电镀槽,造成诸如14nm以下的空隙等问题。这促使英特尔考虑改采用钴工艺。(来源:Aveni)yv4ednc

Aveni宣称其后段工艺采用碱性电镀化学物质,使其无需进行铜转换,因为它并不会让钴层受到影响。Aveni首席技术官Frédéric Raynal在接受采访时表示,“酸性化学物质的一个问题是经常蚀刻到其下的阻障层。如今利用碱性化学物质,就不会出现这种底层蚀刻的问题。”yv4ednc

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根据Aveni,改采碱性化学物质的方式,可以消除铜沉积的问题,并且让铜的使用延伸到5nm及其后工艺。(来源:Aveni)yv4ednc

Raynal说,酸性化学分子比Aveni用于Sao工艺的碱性化学分子更大得多。在40nm或低于40nm间距采具有积极设计规则(10nm及其后)进行设计时,大分子会抑制酸性化学物质的效用。而Aveni认为,酸性化学物质难以符合较低层级金属层(如Metal 1到Metal 4)等的先进特性要求,而碱性化学物质则能有效地用于这些金属层。yv4ednc

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完整的碱性工艺不至于蚀刻至底层,也无空隙,并可持续生长至每一层的顶部。(来源:Aveni)yv4ednc

“据我所知,我们应该是目前唯一成功的碱性化学物质供应商,”Raynal说,该公司正与打造5nm原型芯片的所有半导体厂商合作,除了英特尔(Intel)以外。Aveni并承诺将在2018年发表的文章中详细解释并量化其结果。yv4ednc

(原文发表于Aspencore旗下EDN姐妹媒体EETimes,参考链接:With Alkaline Chemistry, Copper Could Be Forever;编译:Susan Hong)yv4ednc

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R. Colin Johnson
EETimes前瞻技术编辑。R. Colin Johnson自1986年以来一直担任EE Times的技术编辑,负责下一代电子技术。 他是《Cognizers – Neural Networks and Machines that Think》一书的作者,是SlashDot.Org的综合编辑,并且是他还因对先进技术和国际问题的报道,获得了“Kyoto Prize Journalism Fellow”的荣誉。
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