Por ejemplo, se midió una resistividad tan baja como 11.5 µWcm para una aleación binaria de NiAl de 7.7 nm de espesor, obtenida después de la ingeniería de tamaño de grano. Los resultados marcan un hito hacia la habilitación de interconexiones de baja resistencia con anchos de línea inferiores a 10 nm.
Para seguir el ritmo de la continua ampliación de dispositivos, el ancho de las líneas de interconexión más críticas en los chips de memoria y lógica de última generación pronto se aproxima a los 10 nm. En estas pequeñas dimensiones, la resistividad del Cu aumenta dramáticamente y su confiabilidad se degrada.
Esto ha obligado a la comunidad de interconexiones a identificar alternativas a la metalización de Cu. Si bien la atención se centró inicialmente en los metales elementales, la búsqueda se ha ampliado a los intermetálicos de orden binario y ternario, iniciada por imec en la conferencia IITC de 2018.
Imec estableció una metodología única basada en ab-initio para seleccionar y clasificar los materiales más prometedores, utilizando el producto de la resistividad a granel y el camino libre medio de los portadores de carga. (r0 x l) Es una de las principales figuras de mérito.
Esta evaluación teórica fue el punto de partida para más trabajo experimental en obleas de 300 mm. "Para comprender mejor y modelar el comportamiento de la resistividad de las aleaciones binarias seleccionadas en pequeñas dimensiones, introdujimos una resistividad efectiva, que considera la variación de la composición y los efectos del orden y desorden", dice Zsolt Tőkei de Imec, "un análisis posterior reveló que la resistividad de las películas delgadas de aleaciones binarias está dominada por la dispersión del límite de grano debido a los pequeños tamaños de grano inherentemente presentes en las películas conductoras delgadas, mientras que el desorden también contribuye a las películas más gruesas".
Para el estudio de caso de NiAl estequiométrico, se midió una resistividad tan baja como 11.5 µWcm en una película delgada de 7.7 nm, que es un 23 % más baja que la de Cu. Esto se logró después de depositar una película de NiAl de grano grande de 50 nm de espesor en una epicapa de Ge a temperaturas compatibles con el final de la línea (BEOL), seguido de experimentos de adelgazamiento.
Estos experimentos conservan un tamaño de grano más grande (45.7 nm) y, por lo tanto, reducen la contribución de la dispersión del límite de grano a la resistividad.
"La existencia experimental de películas conductoras delgadas de baja resistividad en obleas de 300 mm nos motiva a continuar nuestra búsqueda de aleaciones binarias y ternarias", dice Tőkei, "al mismo tiempo, investigamos el control de la composición de las aleaciones y su compatibilidad de integración con futuros esquemas de metalización que probablemente se basarán en grabado sustractivo”.
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