Er werd bijvoorbeeld een soortelijke weerstand van slechts 11.5 µWcm gemeten voor een binaire NiAl-legering met een dikte van 7.7 nm, verkregen na korrelgrootte-engineering. De resultaten markeren een mijlpaal op weg naar het mogelijk maken van verbindingen met lage weerstand met lijnbreedten van minder dan 10 nm.
Om gelijke tred te houden met de voortdurende schaalvergroting van apparaten, benadert de breedte van de meest kritische verbindingslijnen in geavanceerde logica- en geheugenchips al snel de 10 nm. Bij deze kleine afmetingen neemt de soortelijke weerstand van Cu dramatisch toe en neemt de betrouwbaarheid ervan af.
Dit heeft de interconnect-gemeenschap gedwongen om alternatieven voor Cu-metallisatie te identificeren. Terwijl de focus aanvankelijk lag op elementaire metalen, is de zoektocht uitgebreid naar binair en ternair geordende intermetallische verbindingen – geïnitieerd door imec op de IITC-conferentie van 2018.
Imec ontwikkelde een unieke ab-initio-gebaseerde methodologie om de meest veelbelovende materialen te selecteren en te rangschikken, gebruikmakend van het product van de bulkweerstand en het gemiddelde vrije pad van de ladingsdragers (r0 x l) Het is een van de belangrijkste cijfers van verdienste.
Deze theoretische beoordeling was het startpunt voor verder experimenteel werk aan 300 mm wafels. 'Om het soortelijke weerstandsgedrag van de geselecteerde binaire legeringen bij kleine afmetingen beter te begrijpen en te modelleren, hebben we een effectieve soortelijke weerstand geïntroduceerd, die rekening houdt met samenstellingsvariatie en de effecten van orde en wanorde', zegt Zsolt Tőkei van Imec, "uit verdere analyse bleek dat de soortelijke weerstand van dunne films van binaire legeringen wordt gedomineerd door korrelgrensverstrooiing vanwege de kleine korrelgroottes die inherent aanwezig zijn in dunne geleidende films, terwijl wanorde ook bijdraagt aan dikkere films."
Voor de casestudy van stoichiometrisch NiAl werd een soortelijke weerstand van slechts 11.5 µWcm gemeten op een dunne film van 7.7 nm, wat 23% lager is dan Cu. Dit werd bereikt na het aanbrengen van een 50 nm dikke grootkorrelige NiAl-film op een Ge-epilaag bij back-end-of-line (BEOL)-compatibele temperaturen, gevolgd door verdunningsexperimenten.
Deze experimenten behouden een grotere korrelgrootte (45.7 nm) en verminderen daarmee de bijdrage van korrelgrensverstrooiing aan de soortelijke weerstand.
"Het experimentele bestaan van dunne geleidende films met lage weerstand op 300 mm wafels motiveert ons om door te gaan met onze zoektocht naar binaire en ternaire legeringen", zegt Tőkei, "tegelijkertijd onderzoeken we de samenstellingscontrole van de legeringen en hun integratiecompatibiliteit met toekomstige metallisatieschema's die waarschijnlijk gebaseerd zullen zijn op subtractief etsen."
Bekijk meer : IGBT-modules | LCD-schermen | Elektronische Componenten