Imec ukazuje cestu ke zmenšení odporu vodiče na polovinu pomocí semi-Damascene s vysokým poměrem stran zpracování

TEM-řezové snímky Ru-vláken s metalickým krokem 18 nm: (vlevo) AR 3, (vpravo) AR 6. TEM ukazují téměř vertikální profil Ru-vláken a škálovatelnost současného schématu směrem k vyšším AR.

Imec, celosvětově přední výzkumné a inovační centrum pro nanoelektroniku a digitální technologie, představilo na IEEE International Interconnect Technology Conference 2022 (IITC 2022) technologie ke snížení odporu kovových vodičů u úzkých metalických pitchů, aby se omezil nárůst odporu/kondenzančního faktoru (RC) budoucích spojů prostřednictvím přímé struktury kovu. Poprvé je experimentálně ukázáno, že semi-damascénní zpracování rutenia (Ru) s vysokým poměrem stran (AR=6) vede ke snížení odporu přibližně o 40 %, aniž by bylo potřeba více plochy. Další simulace potvrzují výhody na úrovni obvodů v kombinaci s mezerami vzduchu jako dielektrika. Doplněná experimentální studie ukazuje, že spolehlivost semi-damascénních spojů s mezerami vzduchu je srovnatelná s dual-damascénními spoji s nízkokapacitními dielektriky.

Po první experimentální demonstraci funkčního semi-damascénního modulu na dvou metalických úrovních s metalickou vzdáleností 18 nm, AR=3, s plně samostatně zarovnanými průchody na VLSI 2022, navrhuje imec rozšířit tento integrační schéma, aby se dále snížil odpor Ru spojů a zároveň zachovala základní plocha. Toho lze dosáhnout pomocí vysokého AR zpracování Ru vodičů s využitím vysoce vyvinutého subtraktivního metalického procesu. Zsolt Tokei: "U Ru vodičů s AR=6 jsme zaznamenali významné snížení odporu vodiče přibližně o 40 % ve srovnání s vodiči s běžným AR=3. Navíc jsme ukázali výhody na úrovni obvodů, které plynou z implementace semi-damascénních vodičů s vysokým AR a mezerami vzduchu." Ve srovnávací studii také imec ukázalo, že semi-damascénní proces s mezerou vzduchu je spolehlivý a má životnost přes 10 let.

"S nejméně deseti přednáškami na letošní IITC, které se zabývají klíčovými výzvami při škálování spojů, zvolilo imec přesvědčivou cestu, jak posunout vývojovou mapu spojů na příštích deset let," shrnuje Zsolt Tokei. "Příspěvky se věnují pokroku v semi-damascénní integraci jako perspektivnímu konceptu pro budoucí logické uzly, paměťové technologie a zdůrazňují pokrok v oblastech Middle-of-Line-Metallization (MOL), dielektrik, výzkumu alternativních kovů a spolehlivosti."