ΥΛΙΚΑ ΜΙΚΡΗΣ ΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΣΤΑΘΕΡΑΣ ΣΤΗ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΣΕΜΙΝΑΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ 8ο ΕΞΑΜΗΝΟ ΡΟΥΣΣΟΣ ΙΩΣΗΦ ΣΕΜΦΕ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΠΙΣΣΗΣ Π.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΑΠΟΘΗΚΕΥΤΗΚΑ ΜΕΣΑ ΜΕ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΤΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΑΝΑΓΚΗ ΓΙΑ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΕΣ ΤΑΧΥΤΗΤΕΣ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΓΕΝΙΚΟΤΕΡΗ ΤΑΣΗ ΓΙΑ ΝΑ ΜΙΚΡΥΝΟΥΝ ΟΙ ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ

Ο ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ MOORE

IMD ΚΑΙ ILD (INTERMETAL KAI INTERLAYER DIELECTRICS)

IMD ΚΑΙ ILD (INTERMETAL KAI INTERLAYER DIELECTRICS)

IMD ΚΑΙ ILD (INTERMETAL KAI INTERLAYER DIELECTRICS)

ΤΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΠΟΥ ΔΗΜΙΟΥΡΓΕΙΤΑΙ ΜΙΚΡΑΙΝΟΥΝ ΟΙ ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ ΠΑΡΑΣΙΤΙΚΑ ΕΠΑΓΩΓΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΚΑΙ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΕΣ ΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΗ ΣΗΜΑΤΟΣ

Ο ΧΡΟΝΟΣ ΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΗΣ τ τ=RC=2ρεε0[4L2 + L2] ρ: ειδική αντίσταση του αγωγού ε: σχετική διηλεκτρική σταθερά L: το μήκος του αγωγού Τ: το πάχος του αγωγού Ρ: η απόσταση μεταξύ των δύο αγωγών P2 T2

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΗΣ ΣΗΜΑΤΟΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙ ΤΩΝ ΔΙΑΣΤΑΣΕΩΝ

ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΕΙΣ ΠΟΥ ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΠΑΡΟΥΜΕ ΓΙΑ ΤΗ ΜΕΙΩΣΗ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ ΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΗΣ ΤΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ τ=RC=2ρεε0[4L2 + L2] P2 T2 ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΔΙΑΣΤΑΣΕΩΝ – ΚΑΛΥΤΕΡΗΣΗ ΧΩΡΟΘΕΤΗΣΗ ΜΕΙΩΣΗ ΤΗΣ ΕΙΔΙΚΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ ρ ΤΩΝ ΑΓΩΓΩΝ ΜΕΙΩΣΗ ΤΗ ΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΣΤΑΘΕΡΑΣ ε ΤΩΝ ΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ

1. ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΗ ΔΙΑΣΤΑΣΕΩΝ ΚΑΛΥΤΕΡΗ ΧΩΡΟΘΕΤΗΣΗ ΜΕΙΩΣΗ ΤΩΝ ΚΛΑΣΜΑΤΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΩΝΤΩΝ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΕΝΗ ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΑ

2. ΕΠΙΛΟΓΗ ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ ΑΓΩΓΩΝ ΜΕ ΜΙΚΡΟΤΕΡΗ ΕΙΔΙΚΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ρ ΜΕΧΡΙ ΠΡΟΣΦΑΤΑ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΤΑΝ Al (ρ=2,66 μΩ cm) Al Cu (ρ=1,65 μΩ cm) τ μειώθηκε κατά 37% Cu Ag κέρδος κατά 5% μεγάλο κόστος

2. ΕΠΙΛΟΓΗ ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ ΑΓΩΓΩΝ ΜΕ ΜΙΚΡΟΤΕΡΗ ΕΙΔΙΚΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ρ Al Cu

3. ΜΕΙΩΣΗ ΤΗΣ ΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΣΤΑΘΕΡΑΣ ε ΤΩΝ ΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ ΘΕΡΜΙΚΗ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑ ΟΧΙ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΝΕΡΟΥ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΔΙΑΣΤΟΛΗΣ ΠΡΟΣΦΥΣΗ ΣΕ ΑΝΟΡΓΑΝΑ ΥΛΙΚΑ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ ΝΑ ΓΕΜΙΖΕΙ ΤΟ ΧΩΡΟ ΧΩΡΙΣ ΚΕΝΑ (ΕΥΚΟΛΙΑ ΣΤΗ ΜΟΡΦΟΠΟΙΗΣΗ)

3. ΜΕΙΩΣΗ ΤΗΣ ΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΣΤΑΘΕΡΑΣ ε ΤΩΝ ΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΤΑ IMD ΚΑΙ ILD ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΕΙΝΑΙ ΟΡΓΑΝΙΚΑ, ΑΝΟΡΓΑΝΑ, ΥΒΡΙΔΙΚΑ ΜΗ ΦΘΟΡΙΩΜΕΝΑ ΠΟΡΩΔΗ ΦΘΟΡΙΩΜΕΝΑ

1. ΦΘΟΡΙΩΜΕΝΑ ILD ΚΑΙ IMD Πχ SiOxFy (ε≈ 3,2-3,8) και CFx Μειονεκτήματα: Πιθανή διάβρωση των μεταλλικών τμημάτων της διάταξης, τοξικότητα του φθορίου, περιορισμένη θερμική σταθερότητα

1. ΦΘΟΡΙΩΜΕΝΑ ILD ΚΑΙ IMD

2. ΜΗ ΦΘΟΡΙΩΜΕΝΑ ILD ΚΑΙ IMD Περιλαμβάνουν οργανικά, ανόργανα και υβριδικά υλικά Μειονεκτήματα (οργανικών πολυμερών): Περιορισμένη θερμική σταθερότητα, μικρές τιμές σκληρότητας και μέτρου ελαστικότητας, μικρή θερμική αγωγιμότητα Πλεονέκτημα: Μεγάλη δυνατότητα τροποποίησης της σύστασης, της δομής και της μορφολογίας τους

3. ΠΟΡΩΔΗ ILD ΚΑΙ IMD ΔΙΗΛΕΚΤΙΚΗ ΣΤΑΘΕΡΑ ΑΕΡΙΩΝ ≈ 1 ΠΟΡΩΔΗ ΥΛΙΚΑ = ΣΥΝΘΕΤΑ ΥΛΙΚΑ ΜΟΝΑΔΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ ΩΣΤΕ ΝΑ ΕΠΙΤΥΧΟΥΜΕ ε<2.0. ΓΙΑ ΝΑ ΥΠΟΛΟΓΙΖΟΥΜΕ ΤΗΝ ε ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΜΕ ΘΕΩΡΙΕΣ ΕΝΕΡΓΟΥ ΜΕΣΟΥ ΔΥΟ ΦΑΣΕΙΣ ΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΥΛΙΚΟ ΠΟΡΟΙ ΑΕΡΑ

Η ΘΕΩΡΙΑ ΕΝΕΡΓΟΥ ΜΕΣΟΥ Διηλεκτρικό Β Διηλεκτρικό Α Προσθετική ιδιότητα ε΄ Θεωρία ενεργού μέσου 100 %

3. ΠΟΡΩΔΗ ILD ΚΑΙ IMD Πλεονέκτημα: Ιδιαίτερα χαμηλή διηλεκτρική σταθερά (ε<1,5 με ποροσιμότητα >90%) Μειονεκτήματα: Μειωμένη μηχανική σταθερότητα, περισσότερο εύθραυστα υλικά, όχι καλοί αγωγοί της θερμότητας, όχι καλή πρόσφυση με τα άλλα υλικά

3. ΠΟΡΩΔΗ ILD ΚΑΙ IMD

ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΤΟΥ ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductors)

ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΑΠΟ ΤΗ SEMATECH (Semiconductor Manufacturing and Technology) ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΤΙΜΩΝ ΤΗΣ ε

Βιβλιογραφία Κεραμικά και διηλεκτρικά υλικά (Πίσσης Π) Materials Today (March 2006, September/October 2001) www.elsvier.com/mrwclus, Encyclopedia of materials Semiconductor Industry Association. International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) (http://itrs.net/ntrs/publntrs.nsf) Institute of Physic publishing G. Maier / Prog. Polym. Sci. 26 (2001) 3-65