(New insulation technique paves the way for more powerful and smaller chips)
2019/9/4 ベルギー王国ルーベン・カトリック大学(KU Leuven)
・ KU Leuven は、imec 社と共同で、マイクロチップを絶縁する新技術を開発。本技術は、金属-有機フレームワーク(MOF)という、新しいタイプの高多孔性材料を使用。長期的には、チップの更なる小型化とパワーアップ化、低消費エネルギー化が見込まれる。
・ コンピューターチップは、年々小型化が進行。チップ内のトランジスタや集積された回路は 2 年ごとに数が倍増すると 1965 年に Intel のゴードン・ムーアが予測したが、その後はさらに加速して、18 か月ごとに倍増、と修正された。法則は今も健在で、チップの小型化が進み、動作パワーも増加。現在では、10 億以上のトランジスタをチップに内蔵できる。
・ このチップの小型化は、様々な障害をもたらしている。スイッチとワイヤはとても密に一緒に詰められているので、さらに多くの抵抗が生じ、チップは信号を送るためにより多くのエネルギーを消費。より機能性が高いチップは、ワイヤを互いに分離する絶縁性の物質が必要で、電気的信号が破壊されないように守る必要があるが、ナノレベルではなかなか難しい。
・ 研究チームは、新技術がこの課題を解決できると見込んでいる。金属イオンと有機分子で構成された MOF を、絶縁性物質として使用するので、多孔質で強靭な結晶を形成できるからだ。
・ 研究チームは、今回初めて、MOF 絶縁体を電子デバイスに適用。化学気相成長法を用いてまず、表面に酸化フィルムを置き、それを有機材料の蒸気に反応させて、材料を拡張させ、ナノポーラス結晶を形成。
・ この手法の優れたところは、ボトムアップであること。トップダウンの手法では、絶縁体に小さなギャップが生じてしまう可能性がある。
・ 本研究は、ERC Proof of Concept Grant より資金を得た。
URL: https://nieuws.kuleuven.b/en/content/2019/new-insulation-technique-paves-the-way-formore-powerful-and-smaller-chips
（関連情報)
Nature Communications 掲載論文(フルテキスト)
Vapor-deposited zeolitic imidazolate frameworks as gap-filling ultra-low-k dielectrics
URL: https://www.nature.com/articles/s41467-019-11703-x
＜NEDO海外技術情報より＞
Abstract
The performance of modern chips is strongly related to the multi-layer interconnect structure that interfaces the semiconductor layer with the outside world. The resulting demand to continuously reduce the k-value of the dielectric in these interconnects creates multiple integration challenges and encourages the search for novel materials. Here we report a strategy for the integration of metal-organic frameworks (MOFs) as gap-filling low-k dielectrics in advanced on-chip interconnects. The method relies on the selective conversion of purpose-grown or native metal-oxide films on the metal interconnect lines into MOFs by exposure to organic linker vapor. The proposed strategy is validated for thin films of the zeolitic imidazolate frameworks ZIF-8 and ZIF-67, formed in 2-methylimidazole vapor from ALD ZnO and native CoOx, respectively. Both materials show a Young’s modulus and dielectric constant comparable to state-of-the-art porous organosilica dielectrics. Moreover, the fast nucleation and volume expansion accompanying the oxide-to-MOF conversion enable uniform growth and gap-filling of narrow trenches, as demonstrated for 45 nm half-pitch fork-fork capacitors.
