Applied Materials, Inc. hat ein neues System vorgestellt, das die Abscheidung von Transistorverdrahtungen neu gestaltet, um den elektrischen Widerstand deutlich zu reduzieren, der zu einem kritischen Engpass für weitere Verbesserungen der Chipleistung und des Stromverbrauchs geworden ist. Die Chiphersteller nutzen die Fortschritte in der Lithographie, um Chips auf den 3nm-Knoten und darüber hinaus zu verkleinern. Leider steigt der elektrische Widerstand exponentiell an, wenn die Drähte dünner werden, was die Leistung des Chips verringert und den Stromverbrauch erhöht.

Wenn der Verdrahtungswiderstand nicht kontrolliert wird, kann er die Vorteile der fortschrittlicheren Transistoren vollständig zunichte machen. Die Verdrahtung der Chips wird in Gräben und Durchgangslöcher gelegt, die in ein dielektrisches Material geätzt werden. Bei der herkömmlichen Methode wird die Verdrahtung mit einem Metallstapel aufgebracht, der in der Regel eine Barriereschicht enthält, um zu verhindern, dass sich das Metall mit dem Dielektrikum vermischt, eine Zwischenschicht, um die Haftung zu fördern, eine Keimschicht, um die Metallfüllung zu erleichtern, und ein leitfähiges Metall wie Wolfram oder Kobalt für die Transistorkontakte und Kupfer für die Verbindungsdrähte.

Die Barrieren und Liner lassen sich nicht gut skalieren. Je kleiner die Gräben und Durchgangslöcher werden, desto geringer ist der für leitende Metalle verfügbare Platz; und je kleiner die Verdrahtung, desto höher der elektrische Widerstand. Das Ioniq PVD-System ist eine Integrated Materials Solution™ (IMS™), die Oberflächenvorbereitung sowie PVD- und CVD-Prozesse in einem einzigen Hochvakuumsystem umfasst. Mit Ioniq PVD können Chiphersteller die hochohmigen Liner- und Barriereschichten, die in der Regel aus Titannitrid bestehen, durch einen reinen, niederohmigen PVD-Wolframfilm ersetzen, der dann mit CVD-Wolfram kombiniert wird, um einen reinen Wolfram-Metallkontakt herzustellen.

Die Lösung löst die Widerstandsherausforderungen und ermöglicht die 2D-Skalierung bis zum 3nm-Knoten und darüber hinaus.