Ví dụ: điện trở suất thấp tới 11.5µWcm được đo cho hợp kim nhị phân NiAl có độ dày 7.7nm, thu được sau kỹ thuật kích thước hạt. Các kết quả đánh dấu một mốc quan trọng trong việc cho phép kết nối điện trở thấp với độ rộng đường dây dưới 10nm.
Để bắt kịp tốc độ mở rộng quy mô thiết bị không ngừng, chiều rộng của các đường kết nối quan trọng nhất trong các chip bộ nhớ và logic hiện đại sẽ sớm đạt tới 10nm. Ở những kích thước nhỏ này, điện trở suất của Cu tăng lên đáng kể và độ tin cậy của nó giảm đi.
Điều này đã buộc cộng đồng kết nối phải xác định các giải pháp thay thế cho quá trình kim loại hóa Cu. Mặc dù ban đầu trọng tâm là các kim loại nguyên tố, nhưng việc tìm kiếm đã được mở rộng sang các kim loại liên kim có thứ tự nhị phân và tam phân - do imec khởi xướng tại hội nghị IITC 2018.
Imec đã thiết lập một phương pháp dựa trên ab-initio độc đáo để lựa chọn và xếp hạng các vật liệu có triển vọng nhất, sử dụng tích của điện trở suất khối và đường tự do trung bình của các hạt mang điện (r0 x l) Đó là một trong những nhân vật chính của công đức.
Đánh giá lý thuyết này là điểm khởi đầu cho công việc thử nghiệm tiếp theo trên các tấm wafer 300mm. 'Để hiểu rõ hơn và mô hình hóa hành vi điện trở suất của các hợp kim nhị phân được chọn ở các kích thước nhỏ, chúng tôi đã giới thiệu một điện trở suất hiệu quả, xem xét sự thay đổi thành phần và tác động của trật tự và rối loạn,” Zsolt Tőkei của Imec cho biết, “phân tích sâu hơn cho thấy rằng điện trở suất của màng mỏng hợp kim nhị phân bị chi phối bởi sự tán xạ ranh giới hạt do kích thước hạt nhỏ vốn có trong màng dẫn mỏng, trong khi sự rối loạn cũng góp phần làm cho màng dày hơn.”
Đối với trường hợp nghiên cứu về NiAl cân bằng hóa học, điện trở suất thấp tới 11.5µWcm được đo trên màng mỏng 7.7nm, thấp hơn 23% so với Cu. Điều này đạt được sau khi đặt một màng NiAl hạt lớn dày 50nm trên lớp Ge epi ở nhiệt độ tương thích với đầu cuối của dòng (BEOL), sau đó là các thí nghiệm làm mỏng.
Các thí nghiệm này duy trì kích thước hạt lớn hơn (45.7nm) và do đó làm giảm sự đóng góp của tán xạ ranh giới hạt vào điện trở suất.
Tőkei cho biết: “Sự tồn tại thử nghiệm của các màng dây dẫn mỏng có điện trở thấp trên các tấm wafer 300mm thúc đẩy chúng tôi tiếp tục tìm kiếm các hợp kim nhị phân và tam phân,” đồng thời, chúng tôi điều tra việc kiểm soát thành phần của các hợp kim và khả năng tương thích tích hợp của chúng với tương lai. kế hoạch kim loại hóa có khả năng sẽ dựa trên ăn mòn trừ.”
Xem thêm : Mô-đun IGBT | Màn hình LCD | Linh kiện điện tử