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 растет по мере уменьшения технологических норм, что снижает производительность и энергоэффективность чипов. Но это удалось обойти.
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 остается всего 25 % от объема отверстия. В Applied Materials предложили техпроцесс и установку для создания вертикальных контактов в полном объеме 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.
