University of South Florida의 연구자들은 최근 최첨단 집적 회로에서 유비쿼터스 인 나노 스케일 전자 인터커넥트에서 전자 이동을 완화하기위한 새로운 접근 방식을 개발했습니다. 이것은 "원더 재료"그래 핀과 유사한 구조를 공유하는 원자 적으로 얇은 절연 2 차원 (XNUMX-D) 재료 인 육각형 질화 붕소 (hBN)로 구리 금속 인터커넥트를 코팅함으로써 달성되었습니다.
일렉트로 마이그레이션 (Electromigration)은 도체를 통과하는 전류가 재료의 원자 규모 침식을 일으켜 결국 장치 고장을 일으키는 현상입니다. 전통적인 반도체 technology 장벽이나 라이너 재료를 사용하여 이 문제를 해결하지만 이는 더 많은 트랜지스터를 포장하는 데 사용할 수 있는 웨이퍼의 귀중한 공간을 차지합니다. USF 기계 공학 조교수 Michael Cai Wang의 접근 방식은 이와 동일한 목표를 달성하지만 세계에서 가장 얇은 재료인 2차원(XNUMX-D) 재료를 사용합니다.
“이 연구는 금속과 ångström 규모 2-D 재료 사이의 계면 상호 작용에 대한 연구에 새로운 기회를 제공합니다. 전자 및 반도체 장치 성능은 이 연구의 결과 중 하나일 뿐입니다. 이번 연구 결과는 미래의 반도체 및 집적 회로 제조를 발전시키는 데 도움이 될 수 있는 새로운 가능성을 열어준다”고 Wang은 말했습니다. "단층 hBN을 장벽 재료로 사용하는 우리의 새로운 캡슐화 전략은 장치 밀도를 더욱 확장하고 무어의 법칙을 발전시킬 수 있습니다." 참고로 1나노미터는 사람 머리카락 굵기의 60,000/2이고, XNUMX옹스트롬은 XNUMX/XNUMX나노미터입니다. 이렇게 얇은 XNUMXD 재료를 조작하려면 극도의 정밀도와 세심한 취급이 필요합니다.
저널에 실린 최근 연구에서 Advnaced 전자 소스, BEOL (back-end-of-line) 호환 접근 방식을 통해 단층 hBN으로 부동 태화 된 구리 인터커넥트는 동일한 제어 장치보다 2500 % 이상 더 긴 장치 수명과 20 % 이상 더 높은 전류 밀도를 나타 냈습니다. 기존의 배리어 / 라이너 재료에 비해 hBN의 Ångström- 얇음과 결합 된 이러한 개선으로 집적 회로의 밀도를 더욱 높일 수 있습니다. 이러한 결과는 장치 효율성을 높이고 에너지 소비를 줄이는 데 도움이됩니다.
“전기 자동차 및 자율 주행에 대한 수요가 증가함에 따라보다 효율적인 컴퓨팅에 대한 수요가 기하 급수적으로 증가했습니다. 더 높은 집적 회로 밀도와 효율성에 대한 약속은 이러한 새로운 청정 에너지 요구에 맞는 더 나은 ASIC (애플리케이션 특정 집적 회로)의 개발을 가능하게 할 것입니다.”라고 Wang의 그룹 동문이자이 연구의 첫 번째 저자 인 정윤조는 설명했다.
평균적인 현대 자동차에는 수백 개의 초소형 전자 부품이 있으며, 이러한 작지만 중요한 부품의 중요성은 최근 글로벌 칩 부족을 통해 특히 강조되었습니다. 이러한 집적 회로의 설계 및 제조를보다 효율적으로 만드는 것이 향후 공급망의 중단 가능성을 완화하는 데 중요합니다. Wang과 그의 학생들은 이제 공정을 팹 규모로 가속화하는 방법을 연구하고 있습니다.
“우리의 발견은 전기적 상호 연결에만 국한되지 않습니다. 반도체 연구. 우리가 이러한 대폭적인 상호 연결 장치 개선을 달성 할 수 있었다는 사실은 2D 재료가 다양한 다른 시나리오에도 적용될 수 있음을 의미합니다.” 왕이 덧붙였다.