10nmで苦戦するIntel、問題はCo配線とRuバリアメタルか：湯之上隆のナノフォーカス（9）（4/5 ページ）

[湯之上隆（微細加工研究所），EE Times Japan]

Intelは何に苦しんでいるのか？

　Intelは、10nmのM0とM1にCo配線を使うことにした。Coは、Cuより抵抗値が高いが、Cuのような巨大なグレインを形成しない。断面電子顕微鏡写真でCuとCoの配線を比較すると、その差は一目瞭然である（図5）。従って、配線材料にCoを使えば、電子衝突による抵抗値の増大を避けることができる。

図5　CoがCuより優れている理由 出典：T.Nogami（IBM）「VLSI 2017」の資料より（クリックで拡大）

　では、もう一方のバリアメタルの対策はどうしているのだろう？　Intelは、IEDM2017の発表では、バリアメタルを明らかにしなかった。ところが最近、サンプル出荷されたチップ解析の結果から、Coを含有したRuを使っていることが漏れ聞こえてきた。

　そして、Intelが10nmプロセスを立ち上げられない原因には、信頼できる関係筋からの情報として、Co配線のCMP（化学機械研磨）における欠陥の問題および、Coを含有したRuバリアメタルのCMPがうまくいかない問題があると聞いている。

　では、TSMCやSamsungは、このような問題を、どう解決しているのだろうか。

IBMが開発した巧妙なバリアメタルのプロセス

　IBMは、Samsung、GLOBALFOUNDRIES（GF）と、技術提携している。そのIBMの野上毅氏らは、非常に巧妙なバリアメタルのプロセスを開発した。その名は、“Through-Co Self Forming Barrier Process （tCoSFB）”という。恐らく、tCoSFBは、Samsungが7nmの量産に使うことになるだろう。

　また、GFについては、2018年8月に、「7nm FinFETプロセスの開発を無期限に延期する」「GFのこの決断を受けて、同社の顧客であるAMDは、7nmチップの製造をTSMCで行うという決定を下した」ということが報じられた（関連記事：「GLOBALFOUNDRIES、7nm開発を無期限停止へ」（2018年8月29日））。この結果、もしかしたら、TSMCもIBMのtCoSFBを使うことになるかもしれない。

　Intelには無く、Samsungに（もしかしたらTSMCにも）ある技術は、IBMが開発したtCoSFBである。また、IBMには、Intelが苦しんでいるCoのCMP技術もあると推測される。では、tCoSFBとはどんなプロセスなのか？