Přechod k nové čipové generaci bývá zpravidla spojen se zmenšováním struktur. Současně s tím je snižována tloušťka gate-oxidu, čímž dochází ke snižování odolnosti tranzistorů proti přepětí. Proto musí být současně sníženo i napájecí napětí. Jako pozitivní vedlejší efekt pak působí pokles ztrátového výkonu (v podobě tepelného záření), což v důsledku umožňuje zvýšení taktovací frekvence. Při výrobě tranzistorů jsou do povrchu polovodičového materiálu nastřelovány cizí atomy s vyšším elektrickým nábojem a tím jsou vytvářeny vanovité oblasti se specifickými elektrickými vlastnostmi.
Tranzistoru (drain a source) zůstává tenká neobohacená vrstva substrátu, jejíž tloušťka je označována jako délka kanálu. Její hodnota také značí použitou výrobní technologii (například 0,18mikrometru). Do této oblasti jsou nanášeny isolační vrstvy oxidu o tloušťce několika málo atomů a řídící elektroda (gate) z polykrystalického křemíku. Jakmile ji uvedete pod napětí, může mezi drain a source protékat proud - tranzistor je sepnutý. Dva tranzistory se dostanou do páru, a výstupní signál sepnou buď podle země (GND) nebo podle napětí. Spoje mezi tranzistory jsou realizovány pomocí kovových plátků. A zde přichází ke slovu měď.
Až o 35 procent rychlejší měď
Měď má bohužel jednu dost nepříjemnou vlastnost - a to, že znečišťuje polovodičový materiál. Tím se mění elektrické vlastnosti polovodiče a tranzistory se tak stávají nepoužitelnými. Všechny osoby a stroje, které přijdou do sebemenšího kontaktu s mědí, i kdyby se mělo jednat pouze o otření několika atomů z ramene robota, představují potenciální zdroj nebezpečí pro výrobu. K tomu lze připočíst i rychlou oxidaci mědi. Stačí si vybavit nazelenalé střechy domů. Aby se zabránilo tomuto nepříjemnému jevu, prochází měď povrchovou úpravou.
Měděná technologie vyvinutá firmou IBM umožňuje do jednoho čipu integrovat až 24milionů tranzistorů. Tento počet odpovídá více než 75milionům tranzistorů s použitím klasické hliníkové technologie. Jen tak pro orientaci: počtem odpovídá 75milionů tranzistorů deseti jádrům procesoru PentiumII.
Procesory vyrobené měděnou technologií mohou jasným důkazem obrovského potenciálu, který se v mědi skrývá. Elektrický odpor vodicích drah je o 40procent nižší, signály jsou přenášeny rychleji a s menšími ztrátami a díky tomu může být při stejném ztrátovém výkonu dosaženo o 35procent vyšší taktovací frekvence.
Technologie Dual - Damascene
Z technologického pohledu jsou u této technologie prohlubně pro budoucí spoje a kontakty vyleptávány. Aby se zabránilo pronikání mědi do polovodičového materiálu, je v druhém kroku destička potažena isolačním filmem (tloušťka jen několik set atomů, bariérová vrstva). Ve třetím kroku je na polovodičovou destičku napařena tenká kovová vrstva, na které poté současně vzniknou kontakty a vodící dráhy (Dual Damascene proces). V okamžiku, kdy jsou drážky naplněny, musí být odstraněna přebytečná měď, usazená na povrchu polovodičové desky. K tomu se používá metody CMP - (Chemical Mechanical Polishing).
Na takto vzniklou planární plochu je nanesena isolační vrstva oxidu a celý proces může začít znovu. Takto ošetřených vodících vrstev může být až šest nad sebou.
Tím bychom dnešní část o měděných technologiích ukončili. Zbývá nám ještě kvalitativní srovnání měděních a hliníkových spojů. Ale o tom až příště.
