ניו-טק מגזין | יוני 2021 | המהדורה הדיגיטלית

מבניםהיברידייםשל גרפן ומתכת כבסיס לדורותהבאים של חיבורי בינייםמתקדמים

מערכת ניו-טק מגזינים גרופ

Back- ה־ עתיד טכנולוגיית (בראשי תיבות end-of-line ) בייצור BEOL באנגלית: שבבים יצרני השבבים ממשיכים להציג שיפורים Front - end - בטכנולוגיית הטרנזיסטורים ב־ ,) FEOL (בראשי תיבות באנגלית of - line ונוצר צורך להתאים את טכנולוגיית חיבורי להתקדמות BEOL ) ב־ Interconnect הביניים ( נערמות BEOL בתהליך הייצור. בשלב ה־ שכבות מתכת שונות (מקומית, ביניים, גלובלית למחצה וגלובלית) ומחוברות זו לזו באמצעות מבנים אנכיים המלאים במתכות. עם כל דור טכנולוגיה חדש, הופכות צפיפות החיבורים והשהיית האות (בשל הגדלת ) לאתגר גדול עוד יותר RC קבוע הזמן במעגל ומאלצות את יצרני השבבים לחפש שיטות וחומרים חדשים לייצור חיבורי הביניים. ננומטר – תהליך ייצור 5 בתהליך ייצור השבבים העדכני ביותר בשימוש מסחרי – המרחק הקטן ביותר בין חיבורי הביניים ננומטר בלבד! 28 בשכבה המקומית הוא כפולה Damascene שיקוע נחושת בשיטת היא עדיין הנפוצה והאמינה ביותר לייצור

חיבורי הביניים. אבל כשהמרחק בין 21 חיבורי הביניים צפוי בקרוב לרדת ל־ ננומטר ובהמשך אף למרחקים קטנים עוד יותר, יצרני השבבים נוטשים בהדרגה imec את טכנולוגיות הייצור המסורתיות. צופה שבדורות הבאים של תהליכי הייצור ייכנסו לשימוש שיטות אינטגרציה חדשות, ) היברידי, Via ובהן מטליזציית קדח מעבר ( למחצה וגובה Damascene תהליך שיקוע היברידי עם קדח מעבר אפס. במקביל, נחקרים מוליכים חלופיים עם גורם ) טוב יותר לשימוש Figure of merit איכות ( בתהליכי הייצור החדשים. גורם האיכות מוגדר כהתנגדות הכללית של התקן וממוצע הנתיב החופשי של נושאי המטען במתכת. מועמדים מבטיחים לשימושים האלה הם ) W ), טונגסטן ( Ru ), רותניום ( Co קובלט ( AlNi וסגסוגות בין־מתכתיות בינאריות כגון . RuV 3 או כמו כן, אחד החומרים המעניינים ביותר כיום הוא הגרפן, שבזכות תכונותיו מצא את דרכו למספר הולך וגדל של יישומים טכנולוגיים עדכניים, ובהם: ביוסנסור, אחסון אנרגיה, מערכות תאים סולאריים, . CMOS אלקטרוניקה אופטית וטכנולוגיות

מדוע דווקא גרפן? בשנים האחרונות מתמקד המחקר בתחום חיבורי ביניים בגרפן, בשל יכולתו לשמש בתפקידים שונים בטכנולוגיה הזאת. שתיים מהתכונות שהופכות את הגרפן למועמד מעניין הן יכולתו לשמש במחסום חמצון ומחסום דיפוזיה דק מאוד עבור מתכות. כמו כן, בודקים החוקרים את ההתכנות להשתמש בתיילי גרפן מרובדים או בננו-רצועות גרפן כחלופה למוליכים המסורתיים. העניין שמעורר הגרפן אינו מפתיע. לגרפן ניידות חשמלית גבוהה (עד ) וכושר הולכת זרם 200,000 cm 2 V -1 s -1 ל־ ). כמו כן, לגרפן 108 A / cm 2 גבוה (עד ל־ מוליכות חום גבוהה והוא עמיד יותר בפני אלקטרומיגרציה (הסחפות אלקטרונים). הגרפן הוא גם חומר דק מאוד ותכונה זאת עוזרת להקטין את עיכוב האות במעגל ה־ . RC למרות התכונות המעניינות האלו, יש לגרפן חסרון בולט אחד: ריכוז נושאי מטען קטן מדי מכדי לשמש כחיבור ביניים. ריכוז נושאי המטען הנמוך מקטין באופן ניכר את

New-Tech Magazine l 40