Новая технология изготовления контактов вскрыла резервы для «разгона» 7-нм чипов

По мере снижения масштаба техпроцесса производства чипов уменьшаются не только размеры транзисторов, но также сопутствующая «инфраструктура», например, диаметр отверстий для создания вертикальных контактов. Такие контакты изготавливаются из вольфрама в процессе металлизации, и их сопротивление растёт по мере уменьшения технологических норм, что снижает производительность и энергоэффективность чипов. Но это удалось обойти.

Установка Applied Materials для металлизации сквозных соединений в условиях вакуума

Резерв вскрыла компания Applied Materials. Дело в том, что современные техпроцессы предполагают осаждение вольфрама из паровой среды на специально подготовленные для этого отверстия металлизации. Перед осаждением (заполнением отверстий вольфрамом) на поверхность чипа и на стенки отверстий в слое диэлектрика наносится слой нитрида титана. Это вещество улучшает «прилипание» вольфрама к стенкам отверстий для вертикальных контактов, защищает кристалл от загрязнения фтором, который используется в техпроцессе осаждения и, наконец, выравнивает стенки отверстий (см. видео процесса ниже).

Беда в том, что по мере снижения масштабов техпроцессов толщина слоя нитрида титана не уменьшалась. Так, в рамках 7-нм техпроцесса с диаметром отверстий для сквозной (вертикальной) металлизации 20 нм на вольфрам в контакте остаётся всего 25  % от объёма отверстия. В Applied Materials предложили техпроцесс и установку для создания вертикальных контактов в полном объёме из вольфрама без применения какого-либо предварительного покрытия отверстий.

Новый техпроцесс Applied Materials и машина для металлизации соединений заполняют вольфрамом отверстия в диэлектрике снизу, а не сверху, как раньше (видео ниже). Компания назвала это «выборочным заполнением зазоров». Поскольку для этого используются новые материалы и технологии, защищать кристалл от фтора больше не нужно, как и улучшать прилипание вольфрама к стенкам вертикальных отверстий.

По словам Applied Materials, предложенная технология на 40 % снижает сопротивление вертикальных соединений, а ведь в каждой 300-мм кремниевой пластине с чипами проложено до 100 километров таких соединений. Выигрыш от использования новой технологии обещает стать очень и очень внушительным. Когда? Новые установки компания начала поставлять в июле, но крупные производители уже якобы использует это оборудование Applied Materials в крупносерийном производстве.