Nano Lett.：与后端线兼容工艺的石墨烯全环绕钴互连

成果介绍

近日，国立台湾大学Chih-I Wu等证实了石墨烯全环绕(GAA)结构可以在380 ℃下使用热线化学气相沉积直接生长，在后端线(BEOL)的热预算范围内。与GAA结构的钴(Co)互连表明，电流密度增加了10.8%，电阻降低了27%，电迁移寿命延长了36倍。X射线光电子能谱和密度泛函理论计算表明碳和Co之间存在键合，这使得Co原子更稳定地抵抗外力。石墨烯在GAA结构中作为扩散势垒的能力通过随时间的介电击穿测量得到证实。GAA结构内的Co互连具有增强的电学性能和可靠性，表明了作为下一代CMOS BEOL互连材料的兼容性应用。

图文导读

图1. （a）HW-CVD工艺装置的示意图。（b）GAA结构中石墨烯的拉曼光谱。（c）在单个大马士革Co互连中，顶部、底部和侧面结构周围的石墨烯HRTEM图像。

图2. GAA结构的单大马士革互连电学性能。

图3. （a）用于评价GAA结构扩散势垒性能的电容结构TDDB测量示意图。（b）电场应力作用下击穿时间的累积分布。

图4. （a）Si3N₄/Co和Si₃N₄/GAA/Co的Co EM寿命统计分布。（b）在退火Co和GAA结构的EM测试中，电阻随时间的变化。

图5. DFT模拟。

文献信息

Graphene-All-Around Cobalt Interconnect with a Back-End-of-Line Compatible Process

（Nano Lett., 2024, DOI:10.1021/acs.nanolett.3c04833）

文献链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c04833