在2D缩放方面的突破

188金宝搏备用网址应用材料有介绍材料工程中的突破:选择性钨沉积。

在极紫外光刻技术中,特征尺寸的缩小加剧了关键的第一级连接晶体管和芯片中其他线路的接触电阻。这已经成为持续2D缩放的基本挑战:随着互连线变得更薄,电阻增加。该行业需要新材料和材料工程技术,以提供新的方法来扩大规模。

正如我在我的解释以前的博客,晶体管触点形成在更小的通孔中,其中形成氮化钛衬里 - 屏障和钨核切割层,然后用钨接触金属填充。衬管屏障提供粘附到通孔侧壁的同时,同时核心层允许散装钨生长。在我最后的博客中,我使用了绘画木栅栏的类比:底漆层和薄,第一件涂层适用于保证较厚,第二件涂层平滑,并粘附而不剥离(见图1)。

图1:Applied的选择性钨(W)工艺技术消除了对氮化钛(TiN)衬垫屏障的需求,因此整个触点通道里可以填充导电金属。

这几十年的方法已经成为持续的2D缩放的临界挑战,因为衬管屏障不缩放,留下每个连续节点的钨导体金属的空间更少。钨导体较薄,电阻越高。

在7nm铸造节点,触点通孔直径约为20nm。衬里屏障和成核层占据普通体积的约75%,钨仅占25%。越来越大的电阻抵消了具有更大数量越来越多的晶体管的性能电位,并且由于通孔继续在5nm节点及更远的范围内继续缩小,因此该问题仅变得更糟。

为了解决持续2D缩放和PPAC的瓶颈,Applied公司开发了一种称为选择性钨沉积的突破,为芯片制造商提供了一种构建晶体管触点的全新方式。新工艺使芯片制造商能够消除衬垫屏障和成核层,并有选择地用低阻钨填充整个通道口。Applied的新选择过程就像原子尺度的3D打印(见图2)。

传统方法
通过衬里屏障和成核层减少金属体积
选择性过程
金属体积最大限度地使用自下而上的增长
图2:选择性钨工艺从底层金属自下而上生长,实现无空隙和无接缝缝隙填充,而不需要传统钨CVD所需的覆层。

选择性沉积是由新的Endura®Volta™选择性钨CVD系统。它是一种综合材料解决方案,其中晶圆通过多个高真空室传播,这些腔室比洁净室本身多次清洁。将原子水平表面处理应用于晶片以除去所有原子水平杂质,并且使钨原子仅选择性地粘附到通孔的底部,然后从底部填充通孔,没有分层,空隙或接缝可以产生负面消耗,性能和产量(见图3)。

图3:Endura®平台上的集成材料解决方案允许晶片在没有突破真空的情况下进行多个过程。该原始过程环境对于实现选择性钨沉积至关重要。

结果是与底层金属的较大体积的钨和清洁金属 - 金属界面接触,导致接触电阻显着降低。拆除电阻瓶颈使得电子更容易流动,这转化为改善的设备电源和性能。

在大批量生产中应用这种高精度工艺是材料工程的一大壮举。考虑到每个接触点的宽度只有人类头发丝的千分之一,每个模具上有数千亿个接触点,也就是说每个晶片上有超过100公里的钨丝接触线。

综合材料解决方案是实现高批量生产沉积精度和可靠性的关键。该技术解决了钨沉积挑战,占地30年以上。

用于选择性钨沉积的新型Endura系统已被全球多家领先客户使用,并将继续进行几代2D结垢。

188金宝搏备用网址应用材料认为,选择性加工 - 沉积和拆卸 - 将是持续的2D缩放和3D架构的关键推动因素,用于为位和晶体管密度缩放添加新尺寸。

请继续关注我的下一篇也是本系列的最后一篇博文,我将讨论用于选择性钨的新Endura系统如何扩展Applied的选择性加工组合——一组创新技术,允许芯片制造商以全新的方式创建、塑造和修改材料,以实现PPAC的持续进步。

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