Interconnect-Technologie für den 32-nm-Knoten

NEC hat zur Verbesserung der Low-k-Technologie im Rahmen des MIRAI-Projekts (Millennium Research for Advanced Information Technology, ein japanisches Forschungsprojekt, das vom METI gefördert wird) einen MPS-Low-k-Film (MPS: Molecular-Pore-Stack) entwickelt, bei dem es gelungen ist, gleichmäßig winzige Poren in den Film einzufügen.

Dieser Film wurde bereits erfolgreich für die Verbindung in 45-nm-Chips eingesetzt. Der Nachteil der porösen Low-k-Filme besteht allerdings darin, dass ihre mechanische Stabilität mit zunehmender Anzahl von Poren sinkt. Deshalb werden poröse Low-k-Filme typischerweise in Kombination mit Filmen genutzt, die eine hohe mechanische Stabilität aufweisen. Allerdings war bislang dafür unterschiedliches Prozess-Equipment notwendig. Das heißt aber, dass die Oberfläche des Wafers während des Wechsels von einer zur anderen Maschine der Luft ausgesetzt ist, was wiederum Fehler auf den Oberflächen zwischen den Filmen und Probleme mit der Isolation mit sich bringt.

NEC und NEC Electronics haben jetzt eine Technik entwickelt, die es zulässt, dass die unterschiedlichen Filme in einem einzigen Schritt mit einem einzigen Tool aufgebracht werden können, ohne das Vakuum zu verlassen. Das neue Verfahren führt zu einem Leckstrom, der im Vergleich zu konventionellen Interconnects um drei Größenordnungen niedriger liegt. Darüber hinaus ist die mechanische Stabilität des neuen Films doppelt so groß wie die konventioneller Filme, während die Dielektrizitätskonstante gleich bleibt. Gleichzeitig haben die Unternehmen eine neue selektive Trockenätztechnik mit einer höheren Genauigkeit entwickelt. Dank dieser Fortschritte ist es den Unternehmen gelungen, eine zuverlässige Low-k-Verbindungsstruktur zu realisieren, die sich durch eine Kapazität von 83 fF/mm auszeichnet.