Efecto del campo eléctrico externo en el pulido mecánico coquímico: un estudio de la dinámica molecular reactiva

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales e ingeniería
• Ciencias de la superficie
• Ciencias de los materiales computacionales

Sus antecedentes:

• El cobalto (Co) es un metal de interconexión prometedor para circuitos integrados avanzados (IC) por debajo de 10 nm debido a su baja resistividad, adherencia y estabilidad térmica.
• El pulido químico mecánico (CMP) es crucial para el aplanamiento de la superficie en la fabricación de IC.
• El pulido mecánico electroquímico (ECMP) ofrece un avance potencial sobre el CMP tradicional.

Objetivo del estudio:

• Investigar los mecanismos de reacción del cobalto (Co) durante el pulido mecánico electroquímico (ECMP) utilizando un campo eléctrico.
• Para aclarar el comportamiento de los átomos adsorbidos, los modos de eliminación de Co y los efectos combinados de la carga y el campo eléctrico.
• Comprender cómo los campos eléctricos influyen en la calidad del pulido y en los daños del sustrato.

Principales métodos:

• Utilizó simulaciones de dinámica molecular reactiva de ReaxFF.
• Investigado el pulido mecánico electroquímico del cobalto (Co) (ECMP) bajo diferentes intensidades de campo eléctrico y cargas mecánicas.
• Analizó la distribución de la carga superficial, los mecanismos de eliminación atómica y el daño subterráneo.

Principales resultados:

• La adsorción de las capas de H2O afecta a la carga superficial de Co; los campos eléctricos alteran la estructura de H2O y la carga atómica de Co.
• Los coátomos se eliminan a través de la interacción abrasiva, y los átomos eliminados potencialmente ayudan a una mayor eliminación.
• Los campos eléctricos mejoran la eliminación de Co y suprimen los daños subterráneos, especialmente a cargas más altas (por ejemplo, 0,1 V/Å y 40 GPa).

Conclusiones:

• El estudio revela los mecanismos clave de Co ECMP, destacando los efectos sinérgicos de los campos eléctricos y la carga mecánica.
• Las condiciones óptimas de ECMP (0,1 V/Å campo eléctrico, presión de 40 GPa) logran una eliminación efectiva del material con un daño mínimo en el sustrato.
• Los hallazgos proporcionan una comprensión más profunda de Co ECMP, crucial para la fabricación de IC de próxima generación.