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Si-FinFETs mit vergrabenen Stromschienen

17. Juni 2020, 07:45 Uhr   |  Iris Stroh

Si-FinFETs mit vergrabenen Stromschienen
© Imec

Si-FinFETs mit BPRs

Das Imec zeigt auf der virtuellen Konferenz »2020 Symposia on VLSI Technology and Circuits« einen Test-Chip, bei dem vergrabene Stromschienen (BPR: Buried Power Rail) aus Wolfram (W) in FinFETs integriert wurden, ohne die Eigenschaften der CMOS-Bausteine negativ zu beeinflussen.

Das Imec arbeitet schon seit einiger Zeit an BPRs, denn diese Technologie gilt als Möglichkeit die Skalierung der Halbleiter weiter voranzutreiben. Mit BPRs wandert die Fertigung der Stromschienen vom Backend ins Frontend, es ermöglicht eine Reduzierung der Standardzellenhöhe und der in den Verdrahtungsebenen nicht mehr für die Stromversorgung benötigte Platz kann für das Interconnect benutzt werden.

Die Integration von BPRs im Frontend ist aber nicht trivial, denn damit könnte Stress in den Leitungskanal eingebracht werden, was die Mobilität verringert, oder Probleme mit metallischen Verunreinigungen verursacht werden. Imec hat jetzt gezeigt, dass die Integration von W-BPRs in einen FinFET-Test-Chip möglich ist, ohne dass die eben beschriebenen Probleme auftreten. Naoto Horiguchi, Program Director CMOS Device Technology beim Imec, erklärt, dass die Stressprobleme minimiert werden konnten, indem der W-BPR unterhalb der Finne, tief in das STI-Modul (shallow trench isolation) eingebettet wurde. Außerdem wurde das BPR-Metall und das Dielektrikum bis zum Ende der Verarbeitungsschritte mit Isoliermaterial bedeckt. Damit konnte erreicht werden, dass die BPRs keinen Einfluss auf die Leistung des FinFET-Bausteins ausüben.

Darüber hinaus wurden nach der Verbindung des W-BPR mit einem Ru-Via (Ru VBPR) zur Anbindung an die Ru M0A-Leitungen ausgezeichnete Widerstands- und Elektromigrationsergebnisse erzielt. »Für eine W-Leitung mit einer kritischen Dimension von 24 nm und einer Länge von 100 µm wurden nach 900 Stunden bei 330 °C und einer Stromdichte von 4 MA/cm² keine Elektromigrationsprobleme beobachtet«, kommentiert Naoto Horiguchi.

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