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研究人员开发出种新方法 可提高纳米电子元件的耐用性及推动半导体制造

盖世汽车 刘丽婷 2021-06-04 17:03:44

盖世汽车讯 据外媒报道,南佛罗里达大学(University of South Florida,USF)的研究人员最近开发出一种新方法,通过使用六方氮化硼(hBN)涂覆铜金属导线,可缓解先进集成电路中广泛使用的纳米级电子导线的电迁移。其中,hBN是一种原子级薄的绝缘二维(2-D)材料,与“神奇材料”石墨烯具有相似的结构。

电迁移是电流通过导体引起材料原子级腐蚀,最终导致器件故障的现象。传统的半导体技术通过使用阻挡层或衬垫材料解决这一问题,但会占用晶圆上方空间,从而无法封装更多晶体管。USF机械工程助理教授Michael Cai Wang的方法可解决这一问题。

Wang表示:“此项技术可进一步研究金属和ångström(埃,长度单位)级二维材料间的界面相互作用。该研究不仅可以提高电子和半导体器件的性能,还开辟出全新功能,从而推动未来半导体和集成电路的制造。通过使用新型封装策略,即将单层hBN作为屏障材料,我们可以进一步扩大器件密度,并拖动摩尔定律(Moore's Law)的发展。”其中,一纳米为人类头发厚度的1/60,000,而一埃等于0.1纳米。因此,处理如此薄的二维材料需要精度极高且细致的操作。

研究显示,与其他同类控制器件相比,通过后端(BEOL)兼容并采用单层hBN 钝化的铜导线的寿命长2500%,电流密度高20%。这一改进加上hBN的埃级厚度(比传统阻挡层和衬垫材料更薄)会进一步提高集成电路的密度,从而提高设备效率并降低能耗。

此项研究的第一作者、Wang团队的校友Yunjo Jeong表示:“随着人们对电动汽车和自动驾驶的需求不断增长,因此对于更高效计算的需求也呈指数级增长。更高集成电路密度和效率将有助于开发更好的ASIC(专用集成电路),从而满足新兴清洁能源的需要。”

一辆普通的现代汽车拥有数百个微电子元件。在最近全球芯片短缺的情况下,这些关键元件显得尤为重要。因此,提高这些集成电路的设计和制造效率将是缓解未来供应链中断现象关键。目前,Wang及其学生正在研究一种方法,从而加快其工艺在晶圆厂的应用。

*特别声明:本文为技术类文章,禁止转载或大篇幅摘录!违规转载,法律必究。

本文地址:https://auto.gasgoo.com/news/202106/4I70257891C409.shtml

文章标签: 前瞻技术
 
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