Imec muestra un camino para reducir a la mitad la resistencia de conducción mediante Semi-Damascene con procesamiento de alta relación de aspecto

Secciones transversales TEM de líneas de Ru con un paso metálico de 18 nm: (izquierda) AR 3, (derecha) AR 6. Los TEMs muestran un perfil casi vertical de las líneas de Ru y la escalabilidad del esquema actual hacia ARs más altos.

Imec, un centro de investigación e innovación líder en todo el mundo en nanoelectrónica y tecnologías digitales, presentó en la IEEE International Interconnect Technology Conference 2022 (IITC 2022) tecnologías para reducir la resistencia de las líneas metálicas en pitches metálicos estrechos, con el fin de frenar el aumento del factor resistencia/capacitancia (RC) en futuras conexiones mediante estructuración metálica directa. Por primera vez, se demuestra experimentalmente que el procesamiento semi-damaszenico de rutenio (Ru) con una relación de aspecto (AR) alta (AR=6) conduce a una reducción de la resistencia en aproximadamente un 40 %, sin que se requiera más espacio. Simulaciones adicionales confirman los beneficios a nivel de circuito en combinación con espacios de aire como dieléctrico. Un estudio experimental complementario muestra que la fiabilidad de las líneas semi-damaszenicas con espacios de aire es comparable a la de las líneas dual-damaszenicas con dieléctricos de bajo k.

Tras la primera demostración experimental de un módulo semi-damaszenico funcional en dos niveles metálicos con una separación de 18 nm, AR=3, con vías completamente autoalineadas en VLSI 2022, imec propone ampliar este esquema de integración para seguir reduciendo la resistencia de las conexiones de Ru, manteniendo al mismo tiempo la superficie básica. Esto puede lograrse mediante un procesamiento de alta AR de las líneas de Ru utilizando un proceso avanzado de metalización sustractiva. Zsolt Tokei: "Hemos medido una reducción significativa en la resistencia de las líneas de Ru con AR=6 en comparación con líneas con AR convencional=3, aproximadamente un 40 %. Además, hemos demostrado los beneficios a nivel de circuito que se derivan de la implementación de líneas semi-damaszenicas con AR alto y espacios de aire." En un estudio comparativo, imec también mostró que el flujo semi-damaszenico con espacio de aire es fiable y tiene una vida útil de más de 10 años.

"Con no menos de 10 ponencias en la IITC de este año, que abordan los principales desafíos en la escalabilidad de las interconexiones, imec ha tomado un camino convincente para impulsar la hoja de ruta de las interconexiones en los próximos diez años", resume Zsolt Tokei. "Las contribuciones abordan avances en la integración semi-damaszenica como un concepto prometedor para futuros nodos lógicos, tecnologías de memoria y muestran los avances en áreas como la metalización en medio de línea (MOL), dieléctricos, investigación de metales alternativos y fiabilidad."