在一项实验室研究中 ， IMEC使用了氢气电浆（氩气／氢气顺流式电浆）来清洗石墨烯表面 ， 然后利用电子束表面蒸镀的方式沉积金属（例如钌） 。接着研究这些制程对石墨烯和钌堆栈的导电度产生了哪些影响 。研究人员发现 ， 石墨烯在接触氢气电浆后会产生N型掺杂 ， 载流子浓度也会上升 。不幸的是 ， 单层石墨烯还是要面临电浆诱发的缺陷问题 。在这些情况下 ， 采用（经电浆清洗的）钌覆盖层的石墨烯组件 ， 整体导电性提升了18% 。这些初次研究成果相当振奋人心 ， 预计未来还能透过调整氢气电浆的化学特性和清洗条件 ， 以及增加交替层数 ， 实现进一步的改良 。

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图三 : （图左）具备钌覆盖层并以电浆清洗的寡层石墨烯 ， 此为电子穿透显微镜（TEM）影像；（图右）双层石墨烯组件的转移特性曲线 ， 显示了经电浆清洗且转移后的石墨烯 ， 在清洗步骤后开启电流时的变化 ， 以及其电荷中性点的变动 。实线和虚线分别代表从63个组件测得的转移曲线上限和下限 。
迈向产业应用
上述研究成果展示了金属／石墨烯混合结构用于先进芯片导线的性能潜力 ， 不过在导入12吋晶圆厂以前 ， 这些导线制程都必须先克服在整合方面的挑战 。举例来说 ， 在本研究探讨石墨烯转移时 ， 比较“精练”的沉积方法是让石墨烯直接成长在金属模板上 ， 但是高质量石墨烯的成长温度高达900℃~1000℃ ， 所以石墨烯生成不能用在一般导线会选用的金属材料上 。已有研究展示在较低温的环境下进行沉积 ， 但会导致缺陷和石墨烯质量的下降 。
本研究采用的另一种替代方法牵涉到高质量石墨烯的移转 ， 晶粒生成会先在白金箔上以CVD制程进行 。这种转移方法在热预算受限时可能派得上用场 。IMEC先前展示过如何在12吋晶圆上完成高质量石墨烯的分层和转移 ， 但这些步骤可能会因为下方金属层表面平坦化的程度不同而面临考验 。此外 ， 石墨烯的移转势必增加好几道额外的处理步骤 ， 还必须优化均匀度和制程控制 。
为了将这些石墨烯和金属的混合架构导入产业应用 ， 未来研究还必须加强对石墨烯层的缺陷和晶粒取向控制 。
结语
对1纳米以下的节点来说 ， 石墨烯和金属的混合结构有望成功延续后段制程的技术进展 。本文探讨两种可能的混合架构 ， 其中 ， 石墨烯和金属之间的接口在导线整体的电性表现上都扮演了要角 。尽管具备石墨烯覆盖层的金属导线技术较为成熟 ， 但长远来看 ， 交替层堆栈结构可能会被逐渐扩大采用 。
【2nm以下的芯片导线选择】来源：半导体行业观察

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