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钌在半导体互连中的作用

钌(Ru)正被研究用作窄互连的导体。有效比较对象是完整线与通孔的电阻和可靠性,而不是单一金属的体电阻率。一项图形化 Ru 互连实验展示了潜力及其条件 [P1]。

为什么要看完整互连

互连缩窄后,界面、导体截面积和散射共同影响线电阻。所引 Ru 研究比较了图形化 Ru 结构与铜参照结构,因此其测量结果比孤立比较金属体电阻率更贴近实际互连 [P1]。

Process map · 流程地图

7nm流程地图流程概览

7nm FinFET

在公开概览中找到 Metal 1 模块,再依账户权限将钌衬层和直接导体问题与铜序列对照;该 Flow 没有钌 Step。

Ru 作为线路导体

**Ru 作为候选导体:**所引实验将双镶嵌互连图形化并以 Ru 填充,检验的是 Ru 作为线路材料,而非铜填充线路中的衬层 [P1]。

在该实验中,Ru 线电阻高于铜对照;通孔和可靠性结果仍支持继续研究。作者提出在更小尺寸下探索 Ru,但没有证明普适交叉点,也没有证明所有生产流程都已采用 [P1]。

电阻以外的集成问题

有效互连需要连续的线和通孔电流路径,并在填充与平坦化后保持合适的界面。Ru 实验测量了其特定结构的电学和可靠性结果,不能据此推导本站 Flow 的制造顺序 [P1]。

准确使用现役流程

本站的 7nm FinFET Flow 概览公开展示模块地图,其中包括 Metal 1,可作为现役铜后段互连的参照。底层 Flow 包含阻挡层/种子层、铜填充、退火和平坦化 Step,但详细内容依账户权限开放。该 Flow 没有钌的专属 Step。先在公开概览定位模块,再按可用权限把上面的 Ru 导体证据同现役铜序列比较。概览不是钌沉积或钌量产应用的演示。相关概念可继续阅读后段工艺、氮化钽和化学机械平坦化。

参考来源

[P1] 论文2016

Ruthenium interconnect resistivity and reliability at 48 nm pitch

Xunyuan Zhang, Huai Huang, R. Patlolla, W. Wang, F. Mont, Juntao Li et al. · 2016 IEEE International Interconnect Technology Conference / Advanced Metallization Conference (IITC/AMC)

DOI: 10.1109/IITC-AMC.2016.7507650

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常见问题

所引互连研究中的钌有什么用途?
所引实验测试 Ru 作为图形化线路和通孔的导体,并未测试铜填充线路中的 Ru 衬层。
该研究证明 Ru 在所有尺寸都优于铜吗?
没有。受测结构中的 Ru 线电阻高于铜对照,通孔与可靠性结果则支持继续研究。
链接的 Flow 会教钌的专属步骤吗?
不会。链接的 7nm FinFET 概览公开展示 Metal 1 模块。铜互连详细 Step 依账户权限开放;该 Flow 不演示钌制造。

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