Manifattura taċ-ċippa: ram

Fuq ċipep id-daqs tal-imsiemer, għexieren ta 'biljuni ta' transistors jeħtieġ li jkunu konnessi minn wajers tal-metall elf darba irqaq minn xagħar uman. Meta l-proċess jilħaq l-għoqda 130nm, l-interkonnessjonijiet tradizzjonali tal-aluminju m'għadhomx biżżejjed - u l-introduzzjoni tar-ram (Cu) hija bħal "rivoluzzjoni tal-metall" nanoskala, li tagħmel qabża kwalitattiva fil-prestazzjoni taċ-ċippa u l-effiċjenza fl-enerġija.

 

1. Għaliex ir-ram? - It-tliet dilemmi ewlenin tal-interkonnessjoni tal-aluminju

L-aluminju (AL) iddomina l-ispazju tal-interkonnessjoni għal 30 sena qabel IBM introduċa l-ewwel ram għall-manifattura taċ-ċippa fl-1997, iżda l-era Nano espost id-difetti fatali tagħha:

Karatteristika	Al	Cu	Vantaġġ li jtejjeb
Reżistività	2.65 μω · cm	1.68 μω · cm	Tnaqqis37%
Reżistenza għall-elettromigrazzjoni	Densità tal-kurrent ta 'falliment<1 MA/cm²	>5 mA / cm²	5x titjib
Koeffiċjent ta 'espansjoni termali	23 ppm / grad	17 ppm / grad	Taqbila aħjar għal substrati tas-silikon

Ir-rotta tal-aluminju: Fl-għoqda ta '130 nm, ir-resister tal-wajer tal-aluminju jammonta għal 70% tad-dewmien RC, u l-frekwenza taċ-ċippa hija mwaħħla f'1 GHz; F'densità kurrenti ta '> 10⁶ a / cm², l-atomi tal-aluminju huma "minfuħa" mill-elettroni u l-wajers jinkisru.

0040-09094 Kamra 200mm

II.Is-Sigriet tal-Interkonnessjonijiet tar-Ram: Il-Proċess Double Damasku

Ir-ram ma setax jiġi nċiż direttament, u l-inġiniera vvintaw il-proċess ta 'damasku doppju (damascene doppju):

Proċess (ħu l-għoqda ta '5 nm bħala eżempju):

1. Saff Dielettriku Notching:

Fotolitografija fuq materjal ta 'K baxx, inċiża l-iskanalaturi tal-wajer u l-vias);

2. Protezzjoni fuq livell atomiku:

deposizzjoni ta 'saff ta' barriera ta '2 nm tantalu (TA) (reżistenza għad-diffużjoni tar-ram); deposizzjoni ta 'saff taż-żerriegħa ta' 1 nm (RU) (adeżjoni msaħħa);

3. Plating mimli super:

Enerġizzat f'soluzzjoni ta 'plating tar-ram (addittivi CUSO₄ +) għall-mili minn isfel għal fuq;

4. Illustrar mekkaniku kimiku:

Lustrar f'żewġ stadji: L-ewwel tħin tas-saff tar-ram, imbagħad illustrar is-saff tal-barriera, l-undulazzjoni tal-wiċċ <0.3 nm.

Iii, Ir-rwol ċentrali tar-ram fiċ-ċipep

1. Interkonness globalment "Arterji Galvaniċi"

High-layer thick copper wire (M8-M10 layer): thickness 1-3 μm, transmission clock/power signal (current>10 Ma); Il-qamħ> 1 μm wara l-ittemprar fil-1100 grad.

2. "Nanowires" interkonnessi lokalment

Wajers tar-ram b'saff baxx (saffi M1-M3): wisa 'tal-linja 10-20 nm, li jgħaqqdu transistors li jmissu magħhom; It-teknoloġija tar-ram inkapsulata mill-kobalt tinibixxi l-elettromigrazzjoni.

0200-27122 6 "pedestall

3. "Elevaturi vertikali" f'munzelli tridimensjonali f'munzelli tridimensjonali

Vias permezz tas-silikon (TSV): pilastri tar-ram b'dijametru ta '5 μm u fond ta' 100 μm Qabbad iċ-ċipep ta 'fuq u t'isfel; Disinn ta 'tqabbil ta' espansjoni termali biex tevita l-ikkrekkjar tal-istress.