应对传统摩尔定律微缩挑战需要芯片布线和集成的新方法

从计算机行业的早期开始,芯片设计人员就对晶体管数量的需求永无止境。英特尔于1971年推出了具有2300个晶体管的4004微处理器,激发了微处理器革命;到了今天,主流CPU已有数百亿的晶体管。在过去多年的发展中,技术的变革在于——如何将更高的晶体管预算转化为更好的芯片和系统。在2000年代初期的丹纳德微缩时代,缩小的晶体管推动了芯片功率(Power)、性能(Performance)和面积成本(Area-cost)即PPAC的同步改进。设计人员可以提高单核CPU的运行速度,以加速现有软件应用程序的性能,同时保持合理的功耗和热量。当无法在不产生过多热量的情况下将单核芯片推向更高速度时,丹纳德微缩就结束了。而导致的结果就是——功率和频率改进也都停止了。

内存产品的金属化技术集成铜工艺

得益于双重大马士革结构的尺寸不断缩小、低介电常数绝缘材料的引入和铜互连可靠性的提升,逻辑产品的互连技术不断向前发展。随着内存产品由铝工艺转向铜工艺,包括间隙填充在内的多项工艺也面临着更多的挑战。

先栅和替代栅方案中的高k/金属栅堆叠

以先栅和替代栅二种集成方案制造了有代表性的高k/金属栅MOS电容堆叠。除了TiN金属栅外,基于铝和镧的覆盖层(二者均广泛在产业中用于Vt调整覆盖层)能分别调整PMOS和NMOS的有效功函数。改变TiN中Ti:N化学组分比能引起TiN功函数改变>250mV。在替代栅方案中筛选不同的功函数材料能获得NMOS和PMOS之间1V间隔。在铝生长过程中衬底的修正是在窄栅沟槽中获得无空洞铝间隙填充的关键。