IBM Research at Albany Nanotech最近使用QuantumATK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。
QuantumATK可以用来研究Pt、Rh、Ir、Pd、Cu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 QuantumATK. 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).