Imec показывает межсоединения для 2-нм процессов

Компания Imec впервые продемонстрировала электрически функциональные двухуровневые межкомпонентные соединения, изготовленные с использованием полудамасцена Ru и технологии воздушного зазора, демонстрирующие длительный срок службы и хорошую механическую прочность.

Дополнительный анализ 12 металлических слоев подтверждает преимущества этой полудамасценовой технологии на системном уровне с точки зрения RC, энергопотребления и падения ИК-излучения.

Ru также был показан как многообещающая альтернатива контактным разъемам в средней части усовершенствованных узлов. Альтернативные материалы для металлизации, такие как Ru, и альтернативные подходы к металлизации, такие как полудамаскин, интенсивно исследуются для масштабирования конечной части линии (BEOL) и средней линии (MOL) в сторону технологического узла 2 нм и выше.

Для BEOL imec предлагает интеграцию полудамаска в качестве альтернативы традиционной интеграции двойного дамаса.

Чтобы полностью использовать потенциал полудамасценовой технологии, требуются металлы, отличные от Cu или Co, которые могут быть нанесены без диффузионного барьера, имеют высокое объемное удельное сопротивление и могут быть сформированы с использованием, например, субтрактивного травления.

Это позволяет увеличить высоту межсоединений, что в сочетании с воздушными зазорами в качестве диэлектриков обещает уменьшить задержку между сопротивлением и емкостью (RC) — основным узким местом для масштабирования BEOL.

«Результаты показывают, что полудамаскин в сочетании с технологией воздушного зазора не только превосходит двойной дамасцен по частоте и площади, но также обеспечивает масштабируемый путь для дальнейших улучшений».

Imec впервые изготовил и охарактеризовал полудамасценовый модуль с 2 уровнями металлов на пластинах диаметром 300 мм с использованием Ru для металлизации.

Устройства с 30-нанометровыми металлическими структурами для испытаний с линейным шагом показали более 80% воспроизводимости (без признаков короткого замыкания) и срок службы более 10 лет. Было обнаружено, что механическая стабильность структур Ru с воздушными зазорами сравнима с традиционными Cu структурами с двойным дамасцем.

Дополнительный анализ 12-ти металлических слоев впервые показал преимущества на системном уровне полудамасценового подхода в узлах с размером менее 3 нм — с использованием 64-битного процессора ARM в качестве эталонного дизайна. Жолт Токей (Zsolt Tokei), директор программы нано-межсоединений в imec: «Результаты показывают, что полудамаскин в сочетании с технологией воздушного зазора не только превосходит двойной дамасцен по частоте и площади, но также обеспечивает масштабируемый путь для дальнейших улучшений. Airgap показывает потенциал для повышения производительности на 10 процентов при снижении энергопотребления более чем на 5 процентов. Использование проводов с высоким соотношением сторон может снизить падение ИК-излучения в электросети на 10 процентов для повышения надежности. В ближайшем будущем,

«Альтернативные металлы, такие как безбарьерный Ru, могут еще больше снизить контактное сопротивление, возникающее в результате сокращения площади контакта. В сравнительном исследовании imec оценила как Ru, так и Co. Результаты показывают, что Ru является многообещающим кандидатом для замены Co в узких траншеях MOL ».

Компания Imec также продемонстрировала положительное влияние использования Ru в качестве альтернативного металла в усовершенствованных контактных разъемах MOL — в качестве замены W or Co. Наото Хоригучи, директор по технологиям КМОП-устройств в imec: «Альтернативные металлы, такие как безбарьерный Ru, имеют потенциал для дальнейшего развития. уменьшить контактное сопротивление, возникающее в результате сокращения площади контакта. В сравнительном исследовании imec оценила как Ru, так и Co. Результаты показывают, что Ru является многообещающим кандидатом для замены Co в узких траншеях MOL ». Было показано, что сопротивление Ru, заполненного сквозным отверстием на вкладыше из TiN толщиной 0,3 нм (без барьера), превосходит аналогичный процесс, заполненный Co (с барьером из TaN 1,5 нм). Ru также был продемонстрирован в качестве контактного материала истока / стока с низким удельным сопротивлением, порядка 10-9 Ом · см-2, как на p-SiGe, так и на n-Si.