鹼性材料能讓銅工藝無限續命?

2020-11-22 電子工程專輯

上個月，IBM才聲稱銅仍然是5納米(nm)及其後的互連選擇，撼動了下一代半導體節點規劃的根基。如今，法國公司Aveni甚至積極尋求為銅替代方案敲響喪鐘。該公司展示以鹼性替代物取代酸性加工的化學物質，輕鬆地將銅擴展至3nm節點，並可能使其一直沿用到互補金屬氧化物半導體(CMOS)技術發展道路的盡頭。ONaEETC-電子工程專輯

當今的銅雙鑲嵌互連伴隨著氮化鉭(TaN)銅擴散阻障層和鈷底襯。當銅線變得越來越纖薄，酸性的銅化學物質可能蝕刻至底襯，從而使鍍銅與其下的TaN薄膜相互作用。由此產生的氧化鉭可能會產生隨機開路，從而降低產量。因此，半導體公司一直在尋找其他替代方案，例如固態鈷、釕、石墨烯，甚至是碳納米管(CNT)。

傳統的銅互連採用酸性電鍍槽，造成諸如14nm以下的空隙等問題。這促使英特爾考慮改採用鈷工藝。（來源：Aveni）ONaEETC-電子工程專輯

Aveni宣稱其後段工藝採用鹼性電鍍化學物質，使其無需進行銅轉換，因為它並不會讓鈷層受到影響。Aveni首席技術官Frédéric Raynal在接受採訪時表示，「酸性化學物質的一個問題是經常蝕刻到其下的阻障層。如今利用鹼性化學物質，就不會出現這種底層蝕刻的問題。」

根據Aveni，改採鹼性化學物質的方式，可以消除銅沉積的問題，並且讓銅的使用延伸到5nm及其後工藝。（來源：Aveni）ONaEETC-電子工程專輯

Raynal說，酸性化學分子比Aveni用於Sao工藝的鹼性化學分子更大得多。在40nm或低於40nm間距採具有積極設計規則(10nm及其後)進行設計時，大分子會抑制酸性化學物質的效用。而Aveni認為，酸性化學物質難以符合較低層級金屬層(如Metal 1到Metal 4)等的先進特性要求，而鹼性化學物質則能有效地用於這些金屬層。

完整的鹼性工藝不至於蝕刻至底層，也無空隙，並可持續生長至每一層的頂部。（來源：Aveni）ONaEETC-電子工程專輯

「據我所知，我們應該是目前唯一成功的鹼性化學物質供應商，」Raynal說，該公司正與打造5nm原型晶片的所有半導體廠商合作，除了英特爾(Intel)以外。Aveni並承諾將在2018年發表的文章中詳細解釋並量化其結果。ONaEETC-電子工程專輯

編譯：Susan HongONaEETC-電子工程專輯

本文授權編譯自EE Times，版權所有，謝絕轉載ONaEETC-電子工程專輯


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