セミナー講師
芝浦工業大学 名誉教授 工学博士 上野 和良 氏
専門:集積回路配線プロセス
1984―2006:NEC、NECエレクトロニクスで半導体デバイス、集積回路配線の研究開発(Cu配線プロセスと高信頼化)
2006ー2025:芝浦工業大学教授(ナノエレクトロニクス研究室)、次世代配線材料プロセスの研究(グラフェンの配線・RFデバイス応用など)
2025―現在:2nm以降の配線技術研究
セミナー趣旨
近年、AIの急速な進展と応用の拡がりによって、それを支える先端半導体が世界的に注目されている。先端半導体では、さらなる集積度の向上が求められているが、2nm世代以降の微細配線では、従来のCu/Low-k配線による限界が見え始め、Ru/Airgapなどの新材料/新構造、裏面配線等の研究開発が盛んに行われている。
本セミナーでは、現在使われているCu/Low-k配線の基礎から、2nm世代以降の配線に向けた新材料、新構造や新プロセスの最新研究開発動向を解説する。
1.集積回路配線の基礎知識
1.1 配線の微細化と3D化が求められる背景
1.2 配線の役割と性能指標
1.2.1 配線の役割
1.2.2 階層化された多層配線構造
1.2.3 配線の性能指標
1.2.4 各配線層の役割に応じた要求性能
1.3 配線信頼性の基礎知識
1.3.1 微細化に伴う配線信頼性の重要性
1.3.2 デバイスの故障と信頼性予測の手順
1.3.3 エレクトロマイグレーション(EM)
1.3.4 ストレス誘起ボイド(SIV)
1.3.5 TDDB
1.3.6 耐湿信頼性
1.4 Cu/Low-k配線プロセス
1.4.1 Cu/Low-kダマシンプロセスと課題
1.4.2 Low-k絶縁膜と課題
1.4.3 ダマシン法に用いる要素プロセス(バリア・ライナ、めっき、リフロー、CMP)
2.2nm以降半導体に向けた配線の材料・構造・プロセス
2.1 2nm以降半導体に向けた配線の課題
2.1.1 新材料への切り替え時期予測とロードマップ
2.1.2 2nm以降の微細パターンの形成方法(Self-Aligned Double Patterning)
2.2 Cu配線の延命
2.2.1 Advanced Low-k膜(高プラズマ耐性Low-k膜)
2.2.2 バリア/ライナーの薄膜化
2.2.3 Cu埋め込み法の改善
2.2.4 グラフェンキャップによる改善
2.2.5 ビア抵抗低減のための新構造とプロセス
2.3 Cu代替配線配線材料
2.3.1 代替配線材料の選択基準
2.3.2 代替配線材料をしぼり込む流れ
2.3.3 ルテニウム/エアギャップ配線(Ru/AG)
2.3.4 モリブデン
2.3.5 グラフェン
2.3.6 その他の代替配線材料
2.4 2nm以降の配線信頼性
2.4.1 Ru/AG配線のEM信頼性とジュール発熱
2.4.2 Ru/AG配線のTDDB信頼性
2.5 新構造とプロセス
2.5.1 配線とビアのセルフアライン接続構造とプロセス
2.5.2 裏面電源配線(Backside Power Delivery Network)と3D集積
□質疑応答□