英特尔：钴代替钨制成电接触材料

发布时间：2018/4/19 0:07:04

在去年12月在旧金山举办的IEEE国际电子设备大会（IEDM）上，英特尔公司阐述了将钴金属应用于10纳米芯片*细连接线的设想；英特尔和格罗方德公司都详细介绍了用钴代替钨制成的电接触材料设备的性能。

目前的电脑芯片中，多采用铜线连接芯片，铜金属的电阻率比铝、钨甚至是钴都要低，但随着半导体行业中晶体管体积的缩小，铜线在更小尺度上就很容易受到电迁移的影响，造成损伤。为了保护铜互连，需要在纤细的线路中镶嵌其他材料，如氮化钽甚至是钴。应用材料经理、半导体设备供应商凯文•莫赖斯（Kevin Moraes）说：“铜原子很容易移动，需要用1到2纳米的阻挡层来控制它。”

当铜互连变小时，氮化钽衬里依然保持相对较厚，因为将衬里尺寸缩小得比1纳米还要薄是十分困难的。当铜接线小到一定程度时，衬里的厚度会大于接线。纽约市约克敦海茨IBM沃森研究中心的研究员丹尼尔•埃德尔斯坦说“衬里占据了铜的空间，加大了线路电阻率。”“对于电线来说，电阻太大总归是不好的。”

在国际电子设备大会上，英特尔在报告中指出，在10纳米加工技术的两层超薄布线层（互联*小）中使用钴互联，电迁移减少了1/10至1/5，电阻率是原来的一半。改善后的互连线路将有助于半导体行业克服线路问题，进一步缩小晶体管尺寸。

英特尔公司是*个将芯片中的铜换成钴的公司。在工艺改进过程中，英特尔公司曾经将与晶体管栅极接触的钨金属层替换成钴金属层。之前选择用钨是因为钨有弹性且不会有电迁移问题，但是钨的电阻率很高。

值得注意的是，虽然目前来看钴是*好的替代材料，但芯片制造商如三星、台积电并没有公开使用钴材料，半导体咨询公司VLSIresearch的首席执行官丹•哈奇森（Dan Hutcheson）说：“*大的问题是在哪里植入新技术。如果你过早应用，就会产生很多成本。英特尔愿意为此付出高价，并且他们有能力调试新的材料。”

尤其是随着钴价的飙升，成本确实是个棘手问题。数据显示，截至3月底金属钴价格涨至664166.69元/吨，3月钴价涨幅9.12%。

相比于铜来说，钴的电阻率是其3倍，但电迁移的可能性要小得多。因此，制造商纷纷转而利用钴作为金属层材料，构成晶体管之间以及晶体管内部的短程连接。而在其他芯片的布线层，由于线路更粗且连接距离更远，因此还是使用铜更好。

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