铜线上的石墨烯涂层可以帮助防止电迁移并有助于最小化未来的电子设备

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随着电子产品尺寸不断缩小,出现了一些问题。其中之一是连接晶体管以形成复杂电路的铜线需要非常薄,但是承载如此大的电流会导致它们由于原子被撞坏而导致分离。由斯坦福大学领导的一个小组研究解决这个问题的一种方法是用石墨烯包裹铜。该小组发现,这可以缓解这个称为电迁移的主要问题。

这是在最近的一次IEEE会议上提出的,该会议讨论了铜互连的未来问题以及绕过这些问题的辩论方法。在铜线周围生长石墨烯有助于防止电迁移,并且似乎也降低了铜线的电阻。一般来说,导线越窄,其电阻越高。“连接器不得不缩小,同时将当前密度提高了20倍,”英特尔研究员Ruth Brain在会上表示。目前的解决方案包括在衬有2纳米厚的氮化钽壁的沟槽内沉积铜互连。这种衬里可防止铜逃逸,研究人员估计铜可能会在未来的10纳米和7纳米节点中持续存在。然而,随着器件特性不断缩小,2纳米的壁会太厚。研究人员正在研究可能阻止电迁移的其他衬里,包括钌和镁,但在0.3纳米处,石墨烯比其他任何东西都要薄。

半导体行业尽可能避免整合新材料,但Standorf科学家表示,在这种情况下没有多少选择:如果铜的寿命无法延长,无论如何都必须用新材料替代,例如钴。

斯坦福集团与制造芯片制造工具的Lam Research Corp.以及来自中国浙江大学的研究人员合作,制造和测试复合互连。材料搭配很好; 石墨烯通常通过在铜上生长来制造。Lam Research开发了一种专有工艺,可以在不会损坏400°C以下芯片其余部分的温度下进行此操作。与单独的铜相比,复合材料将电迁移限制为10倍,并且复合线具有一半的电阻。

斯坦福大学的团队表示,互连问题再也无法解决了。“以前,大多数时候我们都听说过晶体管。现在它不仅仅是晶体管,而是电线,存储器 - 许多其他以前不成问题的事情开始成为一个问题。“


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