VNL-ATK在半导体和微电子工业研究中的应用—名企系列论文(6)纳米线作为下一代晶体管互连技术的可能性

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IBM Research at Albany Nanotech最近使用ATK发表了一篇论文,研究了四种新颖的金属纳米线作为后道布线互连、可能获得某些超过目前所用铜线的性能。

此类互连技术所用材料主要有三个方面的性能要求:

1)结构完整性,抗电迁移;

2)低表面散射电阻;

3)低晶界散射电阻。

 

ATK可以用来研究PtRhIrPdCu纳米线(0.5nm~3nm)的上述几种性质。

 

1)结合能(cohesive energy)可以使用ATK-DFT能量计算工具得到,并用来表征不同尺寸纳米线作为互连的强度。

2)不同尺寸和方向的纳米线的电导使用ATK-DFT+NEGF电子输运计算工具得到,并用来预测由于不同取向的表面散射造成的电子电阻。

3)散射区不同尺寸的晶界的电导也由ATK-DFT+NEGF电子输运计算工具得到,用于预测电阻(相比于块体电阻),Cu的晶界比电阻与已公开的实验和计算结果一致。

 

VNL图形界面可以很方便的构建无晶界和有晶界的纳米线。

Schematic illustration of the transistor-interconnect technology for which properties of Pt, Rh, Ir and Pd nanowires were calculated using ATK. Cross section of nanowire oriented along [110] is shown together with cohesive energy as a function of nanowire width (1), conductance/area for various metals (2) and relative resistivity as a function of average grain size (3).

(1) and (2) properties of Pt, Rh and Ir nanowires are superior to Cu. However, Cu outperforms the other metals in (3).

 

参考文献:

[1] N. A. Lanzillo, “Ab initio evaluation of electron transport properties of Pt, Rh, Ir, and Pd nanowires for advanced interconnect applications”, J. Appl. Phys. 121, 175104 (2017).