碱性材料能让铜工艺无限续命？

上个月，IBM才声称铜仍然是5纳米(nm)及其后的互连选择，撼动了下一代半导体节点规划的根基。如今，法国公司Aveni甚至积极寻求为铜替代方案敲响丧钟。该公司展示以碱性替代物取代酸性加工的化学物质，轻松地将铜扩展至3nm节点，并可能使其一直沿用到互补金属氧化物半导体(CMOS)技术发展道路的尽头。

当今的铜双镶嵌互连伴随着氮化钽(TaN)铜扩散阻障层和钴底衬。当铜线变得越来越纤薄，酸性的铜化学物质可能蚀刻至底衬，从而使镀铜与其下的TaN薄膜相互作用。由此产生的氧化钽可能会产生随机开路，从而降低产量。因此，半导体公司一直在寻找其他替代方案，例如固态钴、钌、石墨烯，甚至是碳纳米管(CNT)。

传统的铜互连采用酸性电镀槽，造成诸如14nm以下的空隙等问题。这促使英特尔考虑改采用钴工艺。（来源：Aveni）

Aveni宣称其后段工艺采用碱性电镀化学物质，使其无需进行铜转换，因为它并不会让钴层受到影响。Aveni首席技术官Frédéric Raynal在接受采访时表示，“酸性化学物质的一个问题是经常蚀刻到其下的阻障层。如今利用碱性化学物质，就不会出现这种底层蚀刻的问题。”

根据Aveni，改采碱性化学物质的方式，可以消除铜沉积的问题，并且让铜的使用延伸到5nm及其后工艺。（来源：Aveni）

Raynal说，酸性化学分子比Aveni用于Sao工艺的碱性化学分子更大得多。在40nm或低于40nm间距采具有积极设计规则(10nm及其后)进行设计时，大分子会抑制酸性化学物质的效用。而Aveni认为，酸性化学物质难以符合较低层级金属层(如Metal 1到Metal 4)等的先进特性要求，而碱性化学物质则能有效地用于这些金属层。

完整的碱性工艺不至于蚀刻至底层，也无空隙，并可持续生长至每一层的顶部。（来源：Aveni）

“据我所知，我们应该是目前唯一成功的碱性化学物质供应商，”Raynal说，该公司正与打造5nm原型芯片的所有半导体厂商合作，除了英特尔(Intel)以外。Aveni并承诺将在2018年发表的文章中详细解释并量化其结果。

编译：Susan Hong

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