A medida que avanza la Ley de Moore, la densidad de transistores sigue aumentando con cada nueva tecnología de proceso. Sin embargo, existe un desafío en la alimentación de energía a los transistores más pequeños, ya que a medida que los transistores se reducen, los cables de alimentación dentro del chip se vuelven más delgados, lo que aumenta su resistencia y puede provocar pérdida de rendimiento. Para combatir este efecto, Applied Materials ha presentado su nueva herramienta Applied Endura Copper Barrier Seed IMS con tecnología Volta Ruthenium Copper Vapor Deposition (CVD), que permite a los fabricantes de chips seguir utilizando cobre para el cableado con tecnologías de proceso de clase 2 nm y más avanzadas.
Los desafíos de la reducción del cableado
Los procesadores lógicos avanzados de hoy en día tienen alrededor de 20 capas de metal, con cables de señal delgados y cables de alimentación más gruesos. La reducción del cableado con la disminución de los transistores presenta numerosos desafíos. Los cables más delgados tienen una mayor resistencia eléctrica, mientras que los cables más cercanos aumentan la capacitancia y la interferencia eléctrica. La combinación de ambos puede llevar a un aumento del consumo de energía y limitar la escalabilidad del rendimiento, lo que es particularmente problemático para los procesadores de grado de centro de datos. Mover las vías de alimentación hacia la parte posterior de la oblea se espera que mejore el rendimiento y la eficiencia al reducir la complejidad del cableado y liberar espacio para más transistores.
Adoptando revestimientos binarios de RuCo
Las tecnologías de fabricación contemporáneas utilizan el flujo para llenar las interconexiones con cobre, donde los recocidos ayudan al flujo del cobre desde la superficie de la oblea hacia las trincheras de cableado y los contactos. Este proceso depende de los revestimientos en los que fluye el cobre. Normalmente, se usaba una película de cobalto CVD para los revestimientos, pero esta película es demasiado gruesa para nodos de clase 3 nm, lo que afectaría la resistencia y el rendimiento.
Applied Materials propone el uso de un revestimiento binario de rutenio-cobalto (RuCo) con un grosor inferior a 20 A (2 nm, 20 angstroms), lo que proporcionaría mejores propiedades de superficie para el flujo de cobre. Esto permitiría en última instancia un 33% más de espacio para que el cobre conductivo se rellene sin crear cavidades, reduciendo la resistencia general en un 25%. Si bien el uso del nuevo revestimiento requiere nuevas herramientas, puede permitir interconexiones mejoradas que significan un mayor rendimiento, menor consumo de energía y mayores rendimientos.
Nuevo dieléctrico de baja constante dieléctrica (Low-K)
Pero un revestimiento delgado y eficiente no es lo único crucial para el cableado en nodos de producción de 3 nm y más allá. Las trincheras para el cableado se llenan no solo con un revestimiento Co/RuCo y una barrera Ta/N, sino también con una película de baja constante dieléctrica (Low-K) para minimizar la acumulación de carga eléctrica, reducir el consumo de energía y disminuir la interferencia de señal. Applied Materials ha ofrecido su película Black Diamond Low-K desde principios de la década de 2000.
Pero los nuevos nodos de producción requieren mejores dieléctricos, por lo que esta semana la compañía presentó una versión mejorada del material Black Diamond y una herramienta de deposición química en fase vapor mejorada por plasma (PEVCD) para aplicarla, la serie Producer Black Diamond PECVD. Este nuevo material permite la reducción a 2 nm y más allá al disminuir aún más la constante dieléctrica y aumentar la resistencia mecánica de los chips, lo que es bueno para la apilamiento 3D tanto en lógica como en memoria. Según Applied, el nuevo Black Diamond está siendo adoptado rápidamente por los principales fabricantes de chips lógicos y DRAM.
Applied Materials ya ha presentado su nueva herramienta Applied Endura Copper Barrier Seed IMS con tecnología Volta Ruthenium CVD, que ha sido adoptada por todos los principales fabricantes de lógica, incluidos TSMC y Samsung Foundry, para sus nodos de clase 3 nm y más avanzados.
Applied Materials está abordando los desafíos del cableado de cobre en la tecnología de procesos de clase 2 nm y más allá con su nueva herramienta Applied Endura Copper Barrier Seed IMS con tecnología Volta Ruthenium CVD. Esta herramienta permite a los fabricantes de chips seguir utilizando cobre para el cableado, al tiempo que reduce la resistencia y mejora el rendimiento. Además, Applied Materials también ha presentado una nueva versión de su material Black Diamond Low-K y una herramienta para aplicarlo, lo que permite una mayor reducción de la constante dieléctrica y una mayor resistencia mecánica de los chips.
