바카라 커뮤니티 [Nakabachi Ryoji 회장] (이하 "AIST")NanoElectronics Research Division[연구 부서 이사 Kanamaru Masatake] 공동 연구 연구소 Green Nanoelectronics Center (이하 "GNC"라고 불림) Yokoyama Naoki, Sato Shintaro, Specializend Research Specialist, Kondo Daio, Specialized Specialistist, Multilealealeder, Sato Shintaro, Collaborative Research Institute의 이사 인 Yokoyama Naoki 나노 카본 재료바카라 양방를 사용하여 저항력이 낮고 신뢰할 수있는 배선을 개발했습니다
기존의 기술에서, 바카라 양방은 주로 흑연 결정으로부터의 각질 제거에 의해 얻어졌지만 이번에는 코발트로 만들어졌다epitaxialCat the Membrane,화학 증기 상 합성 (CVD) 방법를 사용하여 기판상에서 합성되었다 이 다층 바카라 양방은 고품질 결정 흑연으로부터 얻은 바카라 양방과 동일한 구조 및 전기 특성을 가졌다 또한 구리보다 전류 밀도 저항이 더 높습니다 또한,이 다층 바카라 양방의 층 사이에 이종 분자 (철 염화철)가 사용된다interalation를 수행함으로써 구리와 동일한 순서로 저항 (91 µΩcm)을 수행함으로써 이것은 종래의 CVD 방법에 의해 합성 된 바카라 양방으로 얻은 값보다 작은 정도의 순서입니다 낮은 전력 소비를 위해대규모 통합 회로 (LSI)미세 배선에 적용될 것으로 예상됩니다
이 기술에 대한 세부 사항은 2013 년 6 월 13 일부터 15 일까지 교토 현 교토시에서 개최 될 2013 IEEE International Interconnect Technology Conference (IITC 2013)에서 발표 될 예정입니다
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| 다층 바카라 양방을 배선으로 사용하는 LSI의 간단한 다이어그램 |
최근에는 휴대용 정보 장치의 확산과 IT 장치의 기능 증가로 인한 전력 소비의 증가가 전자 정보 장치의 전력 소비를 줄여야한다는 우려가있었습니다 과거에 LSI는 소형화를 통해 전력 소비를 줄이려고했지만 소형화 접근법의 한계로서 다양한 단점이 지적되었습니다 구리는 최첨단 LSI의 미세 배선에 사용되지만 배선이 더욱 소형화되면 전류 밀도가 증가함에 따라 전류 밀도가 증가합니다Electromigration저항이 낮아져 신뢰성이 감소한다는 점도 지적되었습니다 또한, 소형화로 인해 입자 경계 및 표면에서 전자 산란 및 얇은 필름에 한계가 있습니다배리어 메탈로 인해 구리 배선의 효과적인 저항이 증가함에 따라 구리를 대체하기위한 미세 배선 재료에 대한 수요가 있습니다
한편, 바카라 양방은 구리보다 전류 밀도 저항이 더 많으며 2 배보다 100% 높다BALISTIC 전도가 표시된 것처럼, 저항을 줄일 것으로 예상되며 LSI의 배선 재료가 될 것으로 예상되며, 이는 점점 더 소형화되고 있습니다 그러나, 배선에 적합한 고품질 다층 바카라 양방을위한 넓은 면적 합성 기술이 확립되지 않았다 또한, 구리와 동일한 수준에 대한 저항성을 나타내는 다층 바카라 양방 배선은 아직 실현되지 않았다
GNC는 2010 년 4 월에 설립되어 Catting-Edge Research and Development Support Program (First)에서 채택한 프로젝트를 구현하여 내각 사무소와 일본 과학 홍보 협회가 운영하는 프로젝트를 구현했습니다 5 개 회사 (Fujitsu Corporation, Toshiba Corporation, Hitachi Corporation, Renesas Electronics Corporation 및 ULVAC Corporation)의 두 번째 연구원 및 AIST 연구원으로 구성됩니다
2011 년부터 GNC는 기존 LSI의 전력 소비를 동시에 10 분의 1에서 10 분의 1, 바카라 양방,Carbon Nanotube배선 및 트랜지스터에 이 연구 개발은 "Green Nanoelectronics의 핵심 기술 개발"(센터 연구원 : Yokoyama Naoki)의 보조금으로 수행되었습니다
이번에는 고품질 다층 바카라 양방을 합성하고 배선하고 이종 분자를 삽입함으로써 구리와 유사한 저항성이 낮은 바카라 양방 배선을 성공적으로 생산했습니다 이러한 기술은 아래에 설명되어 있습니다
이번에 개발 된 기술에서, 고품질 다층 바카라 양방은 최적화 된 조건을 갖는 CVD 방법을 사용하여 사파이어 기판에서 합성됩니다 원료는 메탄을 아르곤 및 수소로 희석하여 얻은 가스이며, 약 500 ℃의 온도에서 사파이어 기질 상에 배치된다스퍼터링 방법를 사용하여 제조 된 코발트 박막 촉매로 사용됩니다 바카라 양방의 합성 온도는 약 1,000 ℃이다변속기 전자 현미경 (TEM)| 및라만 분광법스펙트럼을 보여줍니다 TEM 이미지는 약 10 개의 층을 가진 다층 바카라 양방임을 보여줍니다 또한 라만 스펙트럼입니다g '(2d) 대역고품질 결정 흑연과 유사하며,이 다층 바카라 양방은 흑연과 유사한 구조를 가질 수 있습니다
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| 그림 1 (a) 다층 바카라 양방 및 (b) 라만 스펙트럼의 TEM 단면 |
이 기사에서 다층 바카라 양방을 산화물 장착 실리콘 기판으로 옮기고 기존의 반도체 공정을 사용하여 유선으로 연결 하였다 바카라 양방 배선의 광학 현미경 이미지 및 전류-전압 특성은도 1에 도시되어있다 최소 저항력은 56 µΩcm였으며 고품질 결정 흑연 (저항 : 약 40 µΩcm)과 비슷합니다 이 바카라 양방 배선은 250 ℃에서 107A/CM2통과되었고, 전류는 150 시간 후에도 파손되지 않았으며, 구리 배선보다 우수한 전류 밀도 저항을 나타냈다 (도 3)
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| 그림 2 (a) 다층 바카라 양방 배선의 광학 현미경 사진 및 (b) 전류-전압 특성 |
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그림 3 250 ° C 환경에서의 현재 밀도 저항에 대한 평가 테스트
파란색 원은 구리가 부러진 상태입니다 다층 바카라 양방은 107A/CM2 |
이 다층 바카라 양방 배선은 우수한 신뢰성을 보였지만 저항은 구리보다 대략 크기가 높기 때문에 염화물을 삽입하여 저항을 줄이려고 시도했습니다 다층 바카라 양방 배선을 형성하고 염화철 분말을 진공 석영 튜브에 넣고, 삽입을 위해 310 ℃로 가열 한 기판을 배치 하였다 무화과 도 4는 삽입 전후의 라만 스펙트럼과 저항의 변화 속도를 보여준다 라만 스펙트럼g 대역높은 파수쪽으로 이동하여 삽입으로 인해 다층 바카라 양방으로 전하 이동이 발생했음을 시사합니다 전하 전달이 발생하면 저항이 감소해야하지만 실제로 저항은 삽입 후 약 15%의 중앙값으로 떨어졌습니다 얻어진 저항의 최소값은 91 µΩcm이고, 다층 바카라 양방 배선을 사용하여 구리와 동일한 순서에서 저항성이 처음으로 얻어졌다
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| 그림 4 (a) 삽입 전후 라만 스펙트럼의 변화 G- 대역은 고파 번호쪽으로 이동하고 있습니다 (b) 삽입 후 저항의 변화율의 누적 확률 분포 중앙값은 015입니다 |
이 연구에서 얻은 저항력, 고출력 다층 바카라 양방 배선은 LSI 배선에 적용될 것으로 예상된다 앞으로 구리 미만의 저항성이 낮은 다층 바카라 양방 배선을 실현하고 다층 바카라 양방 및 탄소 나노 튜브를 사용하여 3D 배선을 개발하고 LSIS에 적용하는 것을 목표로합니다