Par exemple, une résistivité aussi faible que 11.5 µWcm a été mesurée pour un alliage binaire NiAl de 7.7 nm d'épaisseur, obtenu après ingénierie de la granulométrie. Les résultats marquent une étape importante vers la réalisation d’interconnexions à faible résistivité avec des largeurs de ligne inférieures à 10 nm.
Pour suivre le rythme de l'évolution continue des appareils, la largeur des lignes d'interconnexion les plus critiques dans les puces logiques et mémoires de pointe approche bientôt les 10 nm. À ces petites dimensions, la résistivité du Cu augmente considérablement et sa fiabilité se dégrade.
Cela a obligé la communauté des interconnexions à identifier des alternatives à la métallisation du Cu. Alors que l’accent était initialement mis sur les métaux élémentaires, la recherche a été étendue aux intermétalliques ordonnés binaires et ternaires – initiée par l’IMEC lors de la conférence IITC 2018.
Imec a mis en place une méthodologie ab-initio unique pour sélectionner et classer les matériaux les plus prometteurs, en utilisant le produit de la résistivité globale et du libre parcours moyen des porteurs de charge. (r0 x l) C'est l'une des principales figures du mérite.
Cette évaluation théorique a été le point de départ d'autres travaux expérimentaux sur des tranches de 300 mm. «Pour mieux comprendre et modéliser le comportement de résistivité des alliages binaires sélectionnés à petites dimensions, nous avons introduit une résistivité effective, qui prend en compte la variation de composition et les effets d'ordre et désordre », explique Zsolt Tőkei d'Imec, « une analyse plus approfondie a révélé que la résistivité des films minces d'alliages binaires est dominée par la diffusion aux limites des grains en raison de la petite taille des grains inhérente aux films conducteurs minces, alors que le désordre contribue également aux films plus épais.
Pour l'étude de cas du NiAl stoechiométrique, une résistivité aussi faible que 11.5 µWcm a été mesurée sur un film mince de 7.7 nm, soit 23 % de moins que le Cu. Ceci a été réalisé après le dépôt d'un film NiAl à gros grain de 50 nm d'épaisseur sur une épi-couche de Ge à des températures compatibles en fin de ligne (BEOL), suivi d'expériences d'amincissement.
Ces expériences préservent une taille de grain plus grande (45.7 nm) et réduisent ainsi la contribution de la diffusion aux limites des grains à la résistivité.
"L'existence expérimentale de films conducteurs minces à faible résistivité sur des tranches de 300 mm nous motive à poursuivre notre recherche d'alliages binaires et ternaires", explique Tőkei, "en même temps, nous étudions le contrôle de la composition des alliages et leur compatibilité d'intégration avec les futurs des schémas de métallisation qui seront probablement basés sur une gravure soustractive.
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