石墨烯互連線的串?dāng)_特性研究.pdf

1、隨著近年來集成電路的不斷發(fā)展，集成電路互連線的問題日益凸顯，而當(dāng)超大規(guī)模集成電路的工藝技術(shù)進(jìn)入納米級別(<100nm)時，互連線的問題將成為更為嚴(yán)重的問題，如散熱問題、金屬電阻率的增加、可靠性問題等。國際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖預(yù)測，隨著集成電路特征尺寸的不斷減小，銅互連線中電子的表面散射和晶格振動散射將加劇，這會導(dǎo)致銅互連線的電阻率急劇增加，進(jìn)而使信號的完整性受到嚴(yán)重影響。由于在信號完整性方面，互連線的問題相比于門的問題所占比重越來越大，因此研

2、究互連線間的串?dāng)_也就顯得尤其重要。
　　碳納米材料中的碳納米管和石墨烯由于具有優(yōu)良的電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)特性，一直都被認(rèn)為是很有潛力的互連材料。由于石墨烯在水平方向可控性好，而且同尺寸下導(dǎo)電溝道數(shù)目要高于碳納米管，所以石墨烯在應(yīng)用于互連領(lǐng)域或許會比碳納米管更具優(yōu)勢。本文利用量子電子理論相關(guān)知識，結(jié)合石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)，對單層石墨烯的參數(shù)進(jìn)行了等效提取，并建立了等效單導(dǎo)體模型，進(jìn)而又得到了考慮了互連線間耦合的等效電路模型，在此基礎(chǔ)上對三根

3、單層石墨烯間的串?dāng)_進(jìn)行研究，得到了串?dāng)_和相關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系。
　　另外，本文根據(jù)單層石墨烯的相關(guān)結(jié)論進(jìn)一步提取了多層石墨烯的等效電路參數(shù)，等效電路參數(shù)的提取過程考慮了各層間的耦合作用。之后，本文采用ITRS2013的參數(shù)，利用互連線模型研究了多層石墨烯互連線在21nm和14nm節(jié)點(diǎn)下串?dāng)_對信號傳輸?shù)挠绊?。通過仿真，多層石墨烯用作全局層互連線時比用作局部層互連線時，串?dāng)_會更弱一些，并且14nm和21nm工藝中相鄰多層石墨烯互連線間的