钨填充触点和铜填充最低级互连之后是什么?
当我们进入7nm及以下技术节点时，用于触点的钨填料已经达到了结垢的物理极限，而用于最低级互连的铜正面临多个方面的挑战。解决这些问题需要一种新的导电材料，即钴。这种转换可以实现持续的设备扩展和每次计算更少的功耗。
跟随我的以前的博客关于芯片中的钴弯曲，我现在将讨论实现这一变化的解决方案——自20年前引入铜双大马士革以来最重要的导电材料变化。
材料的瓶颈
接触层和下层互连层是向晶体管输送电流的最小也是最关键的布线层，由于逻辑半导体的持续几何缩放，这些金属层现在成为晶体管性能的瓶颈。钨(触点)和铜(较低的互连)都需要衬垫、屏障和粘合层，由于这些堆叠薄膜的总厚度，将这些材料扩展到7nm甚至更具有挑战性。对于钨触点，问题包括:
钴接触金属化，正如我在以前的博客中解释的那样，可以使用更薄的阻挡层，不需要成核层，允许接触的持续尺寸缩放。以钨为例，如果不结垢衬垫层和阻挡层，5nm节点处的接触中就不再有纯金属。但是，如果我们观察5nm处的钴触点，对于与钨相似尺寸的触点，钴的体积仍然是6nm，从而提供更多的填充材料。而且，由于钴是一种比钨电阻低的材料，接触的整体电阻大大提高。此外，可以使用退火工艺从钴中去除接缝，进一步减少阻力和方差。
在铜互连中采用钴还可以扩大总衬垫和屏障厚度，从而获得更高的金属体积。相对于接触，铜具有更好的体电阻率比钴，但铜电阻在非常窄的线由于电子平均自由程效应。最后，钴的电迁移性能明显优于铜，从而提高了器件的可靠性。
钴集成材料解决方案
应用的钴互连的端到端解决方案包括在我们的Endura、Producer和Reflexion平台上的沉积、退火和平面化技术。这些系统经过高度优化，可以协同工作。Endura平台可用于多个沉积步骤，是唯一提供集成PVD和CVD钴解决方案的平台。生产者退火系统提供了一个真正独特的，非常高生产力的钴金属退火室。Reflexion LK Prime CMP系统通过先进的过程控制去除覆盖材料。此外，PROVision平台还为钴空洞检测提供了一种新的无损电子束检测方法。
集成流程流程如下图1所示:
图1:用于钴的集成材料解决方案利用了应用材料公司的四个平台
我们的Maydan技术中心开发了钴互连的集成工艺流程，图2中的透射电镜显示了钴缝隙填充结果。这种流动的好处之一是，即使特征是可重入的，这意味着特征的顶部比底部更窄，钴仍然可以填充这个特征，没有接缝或空隙。
图2。钴无缝填充。
几十年来，构成我们钴集成材料解决方案的平台一直是行业的主力，正在开发的创新表明，它们对于行业继续提高芯片功率、性能和面积/成本(PPAC)所必需的尺寸和材料缩放仍然至关重要。
总而言之，钴触点和互连可以使器件继续扩展到7nm甚至更远。窄特性的低电阻钴提供了优越的器件性能和提高的功率利用率。应用材料的端到端解决方案突出了我们在材料工程方面的领先能力，并说明了我们如何帮助解决我们行业面临的一些最困难的问题。
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