论文标题： Electrical Resistivity Modification of Electrodeposited Mo and Mo–Co Nanowires for Interconnect Applications

期刊：Engineering

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.07.017

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来自韩国的研究团队在中国工程院院刊《Engineering》2024年1月刊发表题为“Electrical Resistivity Modification of Electrodeposited Mo and Mo–Co Nanowires for Interconnect Applications”（电沉积Mo和Mo-Co合金纳米线用于互联电阻的电阻率改性）的研究论文。文章指出由于每一代新技术的成本和复杂性不断增加，因此实现历史预期的集成电路性能改进具有挑战性。为了克服这一局限性，在微电子领域探索和开发新型的互连材料和工艺是非常有必要的。钼（Mo）作为一种先进的互连材料，因其小电阻率尺寸效应和高内聚能而引起人们的关注；然而，这类材料的有效加工方法尚未得到广泛的研究。科研团队研究了封闭纳米孔中离子的电化学行为，该封闭纳米孔对模板辅助电沉积法制备的纳米级Mo和Mo-Co 合金的电学性能和微观结构产生影响。电解液中的添加剂与金属离子和纳米孔相互作用，有利于沉积出极纯的金属材料。在该研究中，加入硼酸和四丁基硫酸氢铵（TBA）来抑制析氢反应。TBA通过刺激纳米孔上的表面导电来加速Mo在表面的还原。通过高深宽比纳米孔工程合成的直径为130 nm的金属钼纳米线的电阻率为（63.0 ± 17.9）μΩ·cm。文章还评估了不同组成的Mo-Co合金纳米线的电阻率，以取代不可缩减的常规阻挡层/衬层。在Mo组成为28.6%（原子分数）的情况下，Mo-Co纳米线的电阻率为（58.0 ± 10.6）μΩ·cm，表明该纳米线与TaN和TiN 等传统阻挡层相比具有优越的电学性能和黏附性能。此外，密度泛函理论和非平衡格林函数计算证实，由Mo基材料构建的过孔结构的垂直电阻比传统的Cu/Ta/TaN结构低21%。研究表明，先进的互连材料需要适当的阻挡层/衬层材料，而Mo基材料是完成这项任务的合适材料。

图. 互联过孔结构中参与电子传输的原子结构。（a）连接Mx和Mx+1层的互联过孔结构示意图。电子通过相对高电阻的衬层/阻挡层双层到达低电阻层。（b）~（e）呈现的原子尺度：（b）Cu(111)/α-Ta(110)/TaN(0001)/Cu(111)；（c）Mo(110)/α-Ta(110)/TaN(0001)/Mo(110)；（d）Mo(110)/Co3Mo(210)3.0 nm/Mo(110)；（e）Mo(110)/Co3Mo(210) 1.5 nm/Mo (110)。绿色球体：Mo；粉红色球体：Co；橙色球体：Cu；浅蓝色球体：Ta；深蓝色球体：N。

关键词

钼，钼-钴，互连，显微结构，电沉积，密度泛函理论

引用信息

Jun Hwan Moon, Taesoon Kim, Youngmin Lee, Seunghyun Kim, Yanghee Kim, Jae-Pyoung Ahn, Jungwoo Choi, Hyuck Mo Lee, Young Keun Kim. Electrical Resistivity Modification of Electrodeposited Mo and Mo?Co Nanowires for Interconnect Applications. Engineering, https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.07.017

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开放获取全文

https://www.engineering.org.cn/engi/EN/10.1016/j.eng.2023.07.017

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