Ruthenium Präkursoren für die Halbleiterindustrie

Sind Sie auf der Suche nach einer Alternative zu Kupfer, um feinere, dünnere und leitfähigere Leiterbahnen herzustellen? Heraeus bietet neun verschiedene, leicht flüchtige Ruthenium-Präkursoren zur Anwendung in der Atomlagenabscheidung (ALD) und der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) an. Ruthenium zeigt vielversprechende Ergebnisse in den ersten Ebenen der Metallisierungsebene als Material für Leiterbahnen, die nur wenige Nanometer dick sind.

Nachfolgend fassen wir den aktuellen Stand integrierter Schaltkreise zusammen, erläutern die Vorteile von Ruthenium als neues Leiterbahnmaterial für die Metallisierungsebene im „Back-End-of-Line“ und stellen Ihnen unsere Ruthenium-Verbindungen vor.

Übersicht

Aktuelle Mikrochip-Technologie - die Grenzen von Kupferleiterbahnen

Die Fortschritte in den Bereichen Digitalisierung, künstliche Intelligenz, autonomes Fahren sowie die Entwicklung hochleistungsfähige Endgeräte führen zu immer kleineren und dennoch effektiveren integrierten Schaltkreisen. Die fortschreitende Verkleinerung dieser Mikrochips führt zu einer immer kleineren Bausteinarchitektur der Transistoren und Leiterbahnen, des sogenannten Front-End des Chips. Während die Miniaturisierung kleinerer Architekturen der Transistoren weiter fortschreitet, treten bei der Entwicklung feinerer und dünnerer Leiterbahnen, die derzeit aus Kupfer bestehen, Schwierigkeiten auf.

Es gibt 3 Nachteile, die bei den immer kleiner werdenden Kupferleiterbahnen auftreten:

  • Kupferleiterbahnen müssen zusätzlich mit einer speziellen Barriereschicht ummantelt werden, um eine Beeinträchtigung der benachbarten Materialien zu vermeiden. Diese Barriereschichten sind prinzipiell ein Hindernis, um den Querschnitt der Leiterbahn zu verkleinern.
  • Je kleiner die Architektur der Kupferleiterbahnen wird, desto anfälliger werden diese für Elektromigration, die langsame Degradation der Leiterbahn durch hohe Ströme.
  • Mit schrumpfendem Durchmesser der Leiterbahn und somit des Kupfers, steigt der spezifische Widerstand. Die Schaltzeiten werden länger.

Für die weitere Miniaturisierung und damit Leistungssteigerung der Chips müssen nun neue Materialien für Leiterbahnen in Betracht gezogen werden. Wie Wan et. al. mit ihrer wissenschaftlichen Veröffentlichung Subtractive Etch of Ruthenium for Sub-5nm Interconnect gezeigt haben, ist Ruthenium dabei ein vielversprechender Kandidat als Ersatz für Kupfer.

Warum Ruthenium Präkursoren?

Ruthenium Präkursoren werden eingesetzt, um metallische Rutheniumschichten durch ALD oder CVD herzustellen. Insbesondere bei kleinen Architekturen, zeigen Leiterbahnen, die aus Ruthenium hergestellt werden, gegenüber Kupfer überlegene Materialeigenschaften.

Zu den Vorteilen von Rutheniumleiterbahnen gehören:

  • Langlebige Mikrochips durch eine hohe Widerstandsfähigkeit von Ruthenium gegen thermische und elektrische Degradation.
  • Der hohe Schmelzpunkt von Ruthenium, ermöglicht den Einsatz des Metalls als Leiterbahn mit hoher Umgebungstemperatur - geeignet für hitzeanfällige Anwendungen.
  • Abscheidung von Leiterbahnen ohne Barriereschichten führen zu einer geringen Anzahl an notwendigen Prozessschritten.
  • Der geringere spezifische Widerstand von Ruthenium ermöglicht leistungsfähigere Chips mit schnelleren Schaltzeiten.

Verfügbare Ruthenium Präkursoren für die Halbleiterindustrie

Zurzeit bieten wir neun verschiedene Rutheniumverbindungen an, die zur Abscheidung von Ruthenium durch ALD oder CVD verwendet werden können.

Alle unten gelisteten Produkte werden in Mustergrößen angeboten. Die Bestellmengen können hochskaliert werden.

Ruthenium Verbindung CAS Number Formel Verfügbarkeit
Bis(ethylcyclopentadienyl)ruthenium(II)
32992-96-4 Ru(EtCp)2 Anfrage senden
Bis(cyclopentadienyl)ruthenium(II)
1287-13-4 Ru(Cp)2 Anfrage senden
Dicarbonylcyclopentadienylruthenium dime 12132-87-5 [Ru(Cp)CO2]2
Anfrage senden
Bis(2,4-dimethylpentadienyl)ruthenium 85908-78-7 Ru(DMPD)2 Anfrage senden
(toluene)(1,5-cyclooctadiene)ruthenium 63395-20-0 Ru(COD)(Tol) Anfrage senden
Triruthenium Dodecacarbonyl
15243-33-1 Ru3(CO)12 Angebot anfordern
Dichloro(p-cymene)ruthenium(II) dimer 52462-29-0 [Ru(p-cymene)(Cl2)]2 Angebot anfordern
(p-Cymene)(N,N′-diisopropyl-1,2-ethanediimine)ruthenium 1638669-96-1 Ru(p-Cymene)(iPrDAD) Anfrage senden

Der Einsatz von edelmetallbasierten Verbindungen bei der Herstellung von Mikrochips ist neu in der Halbleiterindustrie. Mit unserer fundierten Erfahrung im Bereich der Edelmetallchemie, kann Heraeus Sie bei der individuellen Entwicklung von Präkursoren maßgeblich unterstützen

Kontaktieren Sie uns

Heraeus ist eines der führenden Unternehmen in den Bereichen Edelmetallchemie, -handel und -recycling. Wir sind auf der Suche nach Partnern in der Halbleiterindustrie, die an neuartigen Ruthenium Präkursoren interessiert sind. Heraeus ist bereit, durch gemeinsame Entwicklungsprogramme, EM-Services, Edelmetallversorgung und Recycling von Ruthenium zur Entwicklung eines neuen Geschäftsfeldes beizutragen.

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