據(jù)在美國佐治亞理工學(xué)院的研究人員稱,石墨與傳統(tǒng)的尺寸小于22納米寬的銅互連線相比能承載多達(dá)近1000倍的電流,且運(yùn)行時(shí)溫度也低超過10倍。
石墨里電子遷移的速度已經(jīng)被吹捧為優(yōu)于銅,但佐治亞學(xué)院關(guān)于16納米寬的納米帶數(shù)據(jù)只是量化了與銅材料比碳的優(yōu)越性有多大。經(jīng)佐治亞學(xué)院測(cè)試,石墨納米帶能傳送每平方厘米多達(dá)100億安培的電流,可比銅高出達(dá)1000倍。
“在此之前,還沒有人測(cè)量過石墨的電流承載能力,”佐治亞理工學(xué)院的納米技術(shù)研究中心的高級(jí)研究工程師Raghunath Murali說:“石墨的這種性能之前沒被挖掘出來,一種可能性是在我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果之前,還沒有進(jìn)行相關(guān)的研究。
因?yàn)樘嫉臒釋?dǎo)率遠(yuǎn)高于銅,所以由高載流能力的碳構(gòu)成的石墨納米帶其相應(yīng)的發(fā)熱也少。石墨納米帶的導(dǎo)熱率為1000-1500瓦特每米開爾文——比銅強(qiáng)10倍。佐治亞學(xué)院的研究人員也發(fā)表聲明,石墨納米帶能減緩電子遷移,這是當(dāng)銅的線寬下降到納米級(jí)時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的問題。
“如果承載的電流量與該線的載流能力相近,那么與載流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于載流能力時(shí)相比其電子遷移的可能性大,”Murali說,“石墨有比銅高超過兩個(gè)數(shù)量級(jí)的載流能力,因此當(dāng)石墨線和銅線運(yùn)載等量的電流時(shí),石墨能更好地防止電子遷移。”
Murali的研究小組通過從石墨塊上取下薄層,并把它們淀積在SOI硅片上來獲得他們的石墨樣本。然后釆用電子束光刻來制造金屬接觸和將石墨切成16-52納米寬,200-1000納米長的平行線。
據(jù)佐治亞理工學(xué)院的研究人員稱,要實(shí)現(xiàn)石墨互連線的商品化,還有3道障礙:即如何在整個(gè)晶圓上生長石墨層的方法(因?yàn)楫?dāng)今只能在小的厘米級(jí)的范圍里輕松生長石墨層),如何形成通孔來連接石墨納米線,及把石墨集成到CMOS工藝線的后端制造中。
Murali 是和他的部下Yinxiao Yang, Kevin Brenner, Thomas Beck 還有 Juames Meindl 一起完成這項(xiàng)工作的。該研究由半導(dǎo)體研究公司、國防高級(jí)研究項(xiàng)目署、互連焦點(diǎn)中心、納米電子研究機(jī)構(gòu)和納米電子發(fā)明和勘探機(jī)構(gòu)共同贊助。