了解先进半导体工艺下的导线电阻

金属电阻率在不同几何形状下与特征尺寸（[1]，[2]）有关，典型关系如图1(a)所示。因此，一种电阻建模方法是根据经验数据将电阻率设置为线宽的函数。这种电阻率估计在理想结构上的结果如图1b所示；粗线中心显示出接近体电阻率的电阻率，而细线在整个区域内的电阻率较高。

图1. (a) 电阻率与线宽关系图。(b) 显示不同尺寸导线内电阻率的横截面图。在粗线的中心附近可以达到体电阻率，而细线在整个区域内的电阻率都较高

作为电阻建模的示例，使用SEMulator3D®内置功能对DRAM掩埋字线进行了建模，并提取了其电阻。字线在跨越一系列鞍鳍晶体管（图 2）的底部具有特征凸起，“鞍”之间具有楔形底部区域。由于这种不规则形状，基于几何的电阻率对窄字线的电阻值有重要影响（图 3）。沿字线横截面的电阻率在中心显示接近体电阻率，在边缘和底部显示更高的电阻率（图 3c）。

图 2. 跨鞍鳍晶体管的掩埋字线剖面图。

 3. (a) 隔离的掩埋字线。(b) 横截面显示了在线路上施加电压时的电流密度。(c) 沿字线横截面的局部电阻率显示中心接近体电阻率，而边缘和底部的电阻率更高。

为了探究工艺变异对DRAM字线电阻的影响，使用SEMulator3D的蒙特卡罗模拟方法完成了200个虚拟制造循环的研究。该实验旨在确定影响电阻的重要工艺参数。通过线性回归分析，确定了影响电阻的重要参数，包括硅刻蚀选择性、支撑柱刻蚀侧向比、高介电常数介质厚度以及形成有源区时的硅刻蚀（图4）。

利用这个灵敏度分析的结果，可以进行工艺变化以优化器件电阻。在这个示例中，字线凹槽深度和刻蚀选择性（对于有源区的硅）对字线电阻产生最大的影响（图5），并且可以进行调整以达到目标字线电阻。

图 4. 字线电阻的线性回归模型。

图 5. 字线模块的灵敏度分析使工艺调整能够达到阻力目标。

在计算具有小线宽的不同金属结构的电阻时，理解电阻率与器件几何形状之间的关系很重要。在提取具有挑战性的几何形状（例如在DRAM位线中发现的几何形状）的电阻时，这种理解是至关重要的。使用准确的电阻提取技术和虚拟变异研究，可以优化工艺参数，以满足DRAM器件和其他先进技术的电阻目标。

参考

1. Josell, Daniel, Sywert H. Brongersma, and Zsolt Tőkei. “Size-Dependent Resistivity in Nanoscale Interconnects.” Annual Review of Materials Research39, no. 1 (August 2009): 231–54.

2. G Steinlesberger, M Engelhardt, G Schindler, J Kretz, W Steinhögl, E Bertagnolli, “Processing technology for the investigation of sub-50 nm copper damascene interconnects”, Solid-State Electronics, Vol. 47, Issue 7, 2003, Pages 1237-1241.

 公司：恩硕科技

 网站：http://coventor.cn

 邮箱：lzb@aonesoft.com.cn

 电话：027-82750922