Big Blue setzt weiter auf Kupfer

28. November 2017, 14:17 Uhr
CMOS-Mikroprozessor 7S - der weltweit erste "Kupfer-Chip". Bild: IBM.
CMOS-Mikroprozessor 7S - der weltweit erste "Kupfer-Chip". Bild: IBM.
Vor 20 Jahren, als Big Blue begann, Kupferverbindungen in der damals sensationellen 180-nm-Technologie für CMOS-Chips einzusetzen, wurden auch viele andere Techniken (darunter Graphen) anstelle von Kupfer diskutiert. Sogar heute noch besteht IBM auf Kupfer und behauptet, dass kleine Anpassungen an die Kupferablagerung es zur bevorzugten Option für CMOS-Chips macht.

"Graphen ist nicht ohne Weiteres herstellbar, und außerdem zeigen Vergleiche, dass Graphen nicht gleichmäßig ist und die niedrigen Widerstände verbesserter Kupferverbindungen nicht erreichen kann", meinte IBM Fellow Dan Edelstein bei einem Vortrag des Nanotechnology Symposiums. Er erklärte: "Kupfer mit einer dünnen Schicht aus Kobalt ist besser als Graphen bei der Stromleitung, und selbst bei kleinsten Abmessungen sind Kupferverbindungen immer noch die beste Lösung, vielleicht dann mit einer Schicht aus Kobalt, Nickel, Ruthenium oder anderen Edelmetallen der Platingruppe."

Seit 1997 wurden zwei Haupteinwände gegen Kupfer von IBM beseitigt. Erstens wurde behauptet, dass Kupfer Silizium schädigt, wenn es damit in direkten Kontakt kommt. Dies wurde gelöst, indem Kupfer mit Tantal-Nitrid und Tantal als Diffusionsbarriere ummantelt wurde. Zweitens erschien das damals etablierte "substrative" Verfahren unmöglich, da Kupfer im Tantalmaterial eingeschlossen werden musste. Dem begegnete IBM mit einer additiven Methode wie bei der galvanischen Methode für Platinen

Die Kupfer-Interconnect-Technologie war ursprünglich nur letzte Generation vorgesehen, doch jetzt zeigt sie sich schon 12 Generationen als geeignet. Bei IBM wird davon ausgegangen, dass diese Technik bei CMOS für immer bleiben wird, möglicherweise mit der Ausnahme der untersten Schicht direkt neben Silizium-Transistoren, weshalb dort eventuell Kobalt, Nickel, Ruthenium oder ein anderes Edelmetall der Platingruppe notwendig werden könnte.
 
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