たとえば、粒径工学後に得られた厚さ11.5nmのNiAl二元合金では、7.7μWcmという低い抵抗率が測定されました。 この結果は、線幅10nm未満の低抵抗相互接続の実現に向けたマイルストーンとなる。
継続的なデバイスのスケーリングに歩調を合わせるため、最先端のロジックおよびメモリチップにおける最も重要な相互接続ラインの幅は間もなく 10nm に近づきます。 このように寸法が小さいと、Cu の抵抗率が大幅に増加し、信頼性が低下します。
このため、相互接続コミュニティは、Cu メタライゼーションの代替案を特定する必要に迫られています。 当初は元素金属に焦点が当てられていましたが、2018 年の IITC 会議で imec によって開始された研究は、二元および三元規則金属間化合物にまで拡大されました。
Imec は、バルク抵抗率と電荷キャリアの平均自由行程の積を使用して、最も有望な材料を選択してランク付けするための、非経験ベースの独自の方法論を確立しました。 (r0 x l) 主要な功績数値の XNUMX つです。
この理論的評価は、300 mm ウェーハでのさらなる実験作業の出発点でした。「選択した二元合金の小さな寸法での抵抗率の挙動をよりよく理解し、モデル化するために、組成の変化と秩序と秩序の影響を考慮した実効抵抗率を導入しました。」 Imec の Zsolt Tőkei 氏は、「さらなる分析により、二元合金の薄膜の抵抗率は、薄い導体膜に本質的に存在する小さな粒径による粒界散乱によって支配されているのに対し、より厚い膜でも同様に無秩序が寄与していることが明らかになりました。」と述べています。
化学量論的 NiAl のケーススタディでは、11.5nm の薄膜で 7.7μWcm という低い抵抗率が測定されました。これは、Cu より 23% 低い値です。 これは、バックエンドオブライン（BEOL）対応温度でGeエピ層上に厚さ50nmの大粒径NiAl膜を堆積し、その後薄化実験を行った後に達成されました。
これらの実験では、より大きな粒径 (45.7nm) が維持されるため、抵抗率に対する粒界散乱の寄与が減少します。
「300mm ウェーハ上に低抵抗の導体薄膜が実験的に存在したことは、二元合金および三元合金の探索を続ける動機となっています」と Tőkei 氏は述べています。「同時に、合金の組成制御と、将来の合金との統合互換性も調査しています。おそらくサブトラクティブエッチングに基づくメタライゼーションスキームです。」