Ad esempio, è stata misurata una resistività di soli 11.5 µWcm per una lega binaria NiAl di 7.7 nm di spessore, ottenuta dopo l'ingegnerizzazione delle dimensioni dei grani. I risultati segnano una pietra miliare verso l'abilitazione dell'interconnessione a bassa resistenza con larghezze di linea inferiori a 10 nm.
Per tenere il passo con il continuo ridimensionamento dei dispositivi, la larghezza delle linee di interconnessione più critiche nei chip di logica e memoria all'avanguardia si avvicina presto a 10 nm. A queste piccole dimensioni, la resistività del Cu aumenta notevolmente e la sua affidabilità si riduce.
Ciò ha costretto la comunità di interconnessione a identificare alternative alla metallizzazione con rame. Mentre l'attenzione era inizialmente sui metalli elementari, la ricerca è stata estesa agli intermetallici ordinati binari e ternari, avviati da imec alla conferenza IITC del 2018.
Imec ha messo a punto un'esclusiva metodologia ab-initio per selezionare e classificare i materiali più promettenti, utilizzando il prodotto della resistività di massa e il percorso libero medio dei portatori di carica (r0 x l) È una delle principali figure di merito.
Questa valutazione teorica è stata il punto di partenza per ulteriori lavori sperimentali su wafer da 300 mm. "Per comprendere meglio e modellare il comportamento della resistività delle leghe binarie selezionate a piccole dimensioni, abbiamo introdotto una resistività effettiva, che considera la variazione della composizione e gli effetti dell'ordine e disordine", afferma Zsolt Tőkei di Imec, "ulteriori analisi hanno rivelato che la resistività dei film sottili di leghe binarie è dominata dalla dispersione del bordo del grano a causa delle piccole dimensioni dei grani intrinsecamente presenti nei film conduttori sottili, mentre il disordine contribuisce anche per i film più spessi".
Per il caso di studio del NiAl stechiometrico, è stata misurata una resistività di soli 11.5 µWcm su un film sottile da 7.7 nm, che è inferiore del 23% rispetto al Cu. Ciò è stato ottenuto dopo aver depositato un film di NiAl a grana grossa spesso 50 nm su uno strato epi di Ge a temperature compatibili con il back-end-of-line (BEOL), seguito da esperimenti di assottigliamento.
Questi esperimenti preservano una granulometria maggiore (45.7 nm) e quindi riducono il contributo dello scattering del bordo di grano alla resistività.
"L'esistenza sperimentale di film conduttori sottili a bassa resistenza su wafer da 300 mm ci motiva a continuare la nostra ricerca di leghe binarie e ternarie", afferma Tőkei, "allo stesso tempo, indaghiamo sul controllo della composizione delle leghe e sulla loro compatibilità di integrazione con il futuro schemi di metallizzazione che saranno probabilmente basati sull'incisione sottrattiva.
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