Электрические характеристики рутениевых дорожек с площадью поперечного сечения менее 1000 нм2

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

По мере масштабирования ИС возникает необходимость формирования дорожек с шириной менее 20 нм на нижних уровнях системы металлизации. Медь при таких размерах перестает удовлетворять требованиям к RC-задержкам и устойчивости к электромиграции. Поэтому необходимо искать альтернативные материалы на замену меди, которые будут обеспечивать более высокую устойчивость к электромиграции и более низкое сопротивлением дорожек. Наиболее перспективным кандидатом является Ru. В этом исследовании были получены тестовые структуры с дорожками из рутения. Для этого применялись такие методы создания структур, как плазмостимулированное осаждение из газовой фазы, плазмостимулированное атомно-слоевое осаждение, магнетронное распыление, электронно-лучевая литография, плазмохимическое травление. Для контроля на этапах создания и исследования получившихся структур использовалась спектроскопическая эллипсометрия, сканирующая электронная микроскопия. Электрические характеристики структур были измерены и проанализированы.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. Г. Глаз

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”; Московский энергетический институт

Автор, ответственный за переписку.
Email: glaz@ftian.ru
Россия, Москва; Москва

А. Е. Рогожин

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: rogozhin@ftian.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Kapur P., McVittie J.P., Saraswat K.C. Technology and reliability constrained future copper interconnects. I. Resistance modeling // IEEE Transactions on Electron Devices. – 2002. – Т. 49. – № 4. – С. 590–597.
  2. Gall D. The search for the most conductive metal for narrow interconnect lines // Journal of Applied Physics. – 2020. – Т. 127. – № 5.
  3. Kamineni V., Raymond M., Siddiqui S., Mont F., Tsai S., Niu C., L’Herron B. IEEE International Interconnect Technology Conference / Advanced Metallization Conference (IITC, AMC) // IEEE International Interconnect Technology Conference IITC. – Ieee, 2016. – С. 105.
  4. Wen L.G., Cui Y., Kuwahara Y., Mori K., Yamashita H. Atomic layer deposition of ruthenium with TiN interface for sub-10 nm advanced interconnects beyond copper // ACS applied materials & interfaces. – 2016. – Т. 8. – № 39. – С. 26119–26125.
  5. Fan S.S.C., Chen J.H.C., Kamineni V.K., Zhang X., Raymond M., and Labelle C. IEEE International Interconnect Technology Conference (IITC) // IEEE. – 2017. – Т. 2017. – С. 1–3.
  6. Nogami T., Patlolla R., Kelly J., Briggs B., Huang H., Demarest J., Paruchuri V. Cobalt/copper composite interconnects for line resistance reduction in both fine and wide lines // 2017 IEEE International Interconnect Technology Conference (IITC) – IEEE, 2017. – С. 1–3.
  7. Wan D., Paolillo S., Rassoul N., Kotowska B.K., Blanco V., Adelmann C., Lazzarino F., Ercken M. Subtractive etch of ruthenium for sub-5nm interconnect // 2018 IEEE International Interconnect Technology Conference (IITC). – IEEE, 2018. – С. 10–12.
  8. Van der Veen M.H., Heylen N., Varela Pedreira O., Ciofi I., Decoster S., Gonzalez V. Vega, Jourdan N., Struyf H., Croes K., Wilson C.J., Tőkei Zs. Damascene benchmark of Ru, Co and Cu in scaled dimensions // 2018 IEEE International Interconnect Technology Conference (IITC). – IEEE, 2018 – С. 172–174.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Схематичное изображение тестовых структур для измерения сопротивления

Скачать (71KB)
3. Рис. 2. Резистивная маска после термической сушки (слева) и вакуумной откачки (справа)

Скачать (317KB)
4. Рис. 3. Размеры итоговой структуры

Скачать (264KB)
5. Рис. 4. СЭМ-изображение структуры под углом. Толщина линий составляет 30 нм с учетом коррекции угла наклона 45°

Скачать (180KB)
6. Рис. 5. Общий вид структуры с линиями сверху

Скачать (444KB)
7. Рис. 6. Изображение линий структуры шириной 10 нм

Скачать (363KB)
8. Рис. 7. Изображение линий структуры шириной 15 нм

Скачать (416KB)
9. Рис. 8. Места примыкания линий к площадкам

Скачать (331KB)
10. Рис. 9. Изображение линий структуры шириной 20 нм

Скачать (240KB)
11. Рис. 10. Сечения линий шириной 20 нм

Скачать (170KB)
12. Рис. 11. СЭМ-изображения литографической маски из резиста (слева) и рутениевых линий после травления (справа)

Скачать (156KB)
13. Рис. 12. Процесс снятия ВАХ структуры из рутения

Скачать (154KB)
14. Рис. 13. ВАХ структуры из рутения с линиями шириной 15 нм

Скачать (234KB)
15. Рис. 14. Зависимость среднего удельного сопротивления линии от площади поперечного сечения

Скачать (73KB)
16. Рис. 15. Зависимость среднего удельного сопротивления линии от ширины линии для разных толщин рутения [7]. Полученные результаты отмечены черными точками

Скачать (204KB)
17. Рис. 16. Зависимость среднего удельного сопротивления линии от площади поперечного сечения [8]. Полученные результаты отмечены черными точками

Скачать (203KB)
18. Рис. 17. Сечение исходного образца. Слой рутения имеет столбчатую структуру, что плохо сказывается на его электрической проводимости

Скачать (317KB)

© Российская академия наук, 2025