新型互连领域成果大发表:各大厂商最新研究纷纷亮相

于San Francisco举行的国际连接技术会议(International Interconnect Technology Conference)上,意法半导体的研究人员将对用于RF及模拟应用的密集金属绝缘层金属(MIM)电容器的进展进行报告。在新型互连领域的若干努力近来已经取得一些成效,该工作是就是其中之一。

为了按照摩尔定律的缩放比例创建单元面积增大的电容,与此同时,确保模拟和RF应用所需的高水平性能(泄漏、击穿或电压线性),MIM电容器就是关键的元器件。

最近引入到IC工艺中的相对不成熟的高k材料被证实充满了挑战。ST公司的研究人员发现,如果他们采用了像五氧化二钽(Ta2O5, 具有k值为25)这样更成熟的中等k值材料,他们就能实现多达17femtofarads/平方微米的电容密度,并具有超过15V的击穿电压,可在极佳的电压线性上工作。

3-D MIM电容器被整合在一种层间电介质(ILD)之中,电介质的上层采用了一种3D波形花纹架构。离子增强的原子层沉积(PEALD)被用于沉积MIM堆。据ST介绍,一种20纳米PEALD氮化钛(TiN)层被证明是防止铜扩散和粘接问题的适合电极。

同时IBM公司的研究人员也将采用一种基于钌的势垒层。据IBM称,与钌的方向相匹配时,铜的颗粒结构减少了电子散射,因而,也减少了阻抗。

目前,钽(Ta)和氮化钽(TaN)往往被用作铜线绝缘体之间的势垒层或衬底。但是,采用典型的物理气相沉积(PVD)工艺,铜线不能直接镀在这些材料上,而且利用这些材料很难满足高纵横比架构。 如果用钌(Ru)取代钽层,铜线就能直接被电镀到Ru上,Ru比Ta也有更低的电阻。

NEC公司的研究人员已经开始采用Ru势垒层,使铜线电阻系数降低了12.4%。

在本周的大会上,来自比利时校际微电子中心(IMEC)的研究人员也将就极富前景的铜线到铜线的热压缩绑定方法做报告,该方法采用一种适应自旋的绝缘胶层,来创建一种具有改进的热和机械稳定性的3D系统。

与此同时,飞思卡尔半导体及电子技术和仪器实验室(LETI)的研究人员已经创建了一种3D电路,它采用了电介质到电介质的直接晶圆绑定工艺和90纳米低k互连技术。

索尼和东芝的研究人员已经把自形成势垒层整合到32纳米节点的混合双介质结构中。这种混合结构在通空的底部有一层电介质,在通孔的顶部有另一层不同的电介质,从而优化性能和稳定性。