Fabricage van Low Temperature koolstof nanobuis Verticale Verbindingen Compatibel met halfgeleidertechnologie

Koper en wolfraam, de metalen die momenteel worden gebruikt voor de verbindingen in stand van de techniek zeer grote schaal integratie (VLSI) technologie, naderen hun fysieke beperkingen wat betreft betrouwbaarheid en elektrische geleidbaarheid ^1. Terwijl down-scaling transistors verbetert het algemeen hun prestaties, het eigenlijk verhoogt de weerstand en de huidige dichtheid van de interconnects. Dit resulteerde in interconnects domineert de geïntegreerde schakeling (IC) prestaties in termen van vertraging en het stroomverbruik ^2.

Koolstofnanobuisjes (CNT) zijn voorgesteld als alternatief voor Cu en W metallisatie, vooral voor verticale verbindingen (vias) als CNT gemakkelijk verticaal ³ kunnen geteeld. CNT bleken uitstekende elektrische betrouwbaarheid, waardoor een tot 1000 keer hoger dan de stroomdichtheid Cu ^4. Bovendien hebben CNT geen last van oppervlak en korrelgrens verstrooiing, die toeneemt resistivity van Cu op nanometerschaal ^5. Tenslotte zijn CNT is aangetoond dat uitstekende thermische geleiders ^6, die kan helpen bij de warmtehuishouding in VLSI chips.

Voor succesvolle integratie van CNT in VLSI-technologie is het belangrijk dat de groeiprocessen voor de CNT geschikt voor halfgeleiders wordt gemaakt. Dit vereist de lage temperatuur groei van CNT (<400 ° C) met behulp van materialen en apparatuur die compatibel en schaalbaar naar grootschalige productie worden beschouwd. Hoewel vele voorbeelden van CNT proef via's zijn aangetoond in de literatuur ^{7,8,9,10,11,12,13,14} meeste van deze gebruiken Fe als katalysator die wordt beschouwd als een verontreiniging in IC ¹⁵ vervaardigen. Trouwens, de groeitemperatuur in veel van deze werken is veel hoger dan de bovengrens van 400 ° C. Bij voorkeur CNT moet zelfs onder 350 ° C worden gekweekt, om de integratie moderne low-κ diëlektrische of flexibele toestaansubstraten.

Hier presenteren we een schaalbare methode voor het kweken CNT bij temperaturen tot 350 ° C gebruikt als co-katalysator ^16. Deze methode is van belang voor het vervaardigen van verschillende elektrische structuren bestaande uit verticaal uitgelijnde CNT in geïntegreerde circuits, variërend van interconnect en elektroden super condensatoren en veldemissie apparaten. De co-katalysator metaal wordt vaak gebruikt in IC fabricage voor de fabricage van het silicide ^17, terwijl TiN is een vaak gebruikte barrièremateriaal ^7. Verder tonen we een werkwijze voor het vervaardigen CNT proef vias terwijl slechts het gebruik van standaard technieken halfgeleiders. Hierbij worden CNT testen vias vervaardigd, gecontroleerd door scanning elektronenmicroscopie (SEM) en Raman spectroscopie, en elektrisch gekarakteriseerde.