Imec bemutat egy utat a vezetési ellenállás felének csökkentésére a félvezető-damascene technológiával magas arányú feldolgozás révén

TEM-keresztszelvények Ru-vonalakról 18 nm-es fémközzel: (balra) AR 3, (jobbra) AR 6. A TEM-ek szinte függőleges profilt mutatnak a Ru-vonalakról, és bizonyítják a jelenlegi séma skálázhatóságát magasabb AR-okra.

Az Imec, egy világszerte vezető kutatási és innovációs központ a nanoelektronikában és digitális technológiákban, bemutatta a IEEE International Interconnect Technology Conference 2022 (IITC 2022) során azokat a technológiákat, amelyek a fémvezeték ellenállásának csökkentését célozzák szűk fém pitch-ek esetén, hogy mérsékeljék a jövőbeli kapcsolatok ellenállás/kapacitás faktorának (RC) növekedését közvetlen fémstruktúrák alkalmazásával. Először mutatták be kísérletileg, hogy a ruthénium (Ru) fél-damaszkén feldolgozása magas AR=6 aránnyal körülbelül 40%-os ellenálláscsökkenést eredményez, anélkül, hogy több helyet igényelne. További szimulációk megerősítik az előnyöket a kapcsolási szinten, a légüres térközök kombinációjával dielektromos anyagként. Egy kiegészítő kísérleti tanulmány kimutatja, hogy a semi-damascene légüres térközökkel összehasonlítva megbízható, alacsony-k dielektromos anyagokat tartalmazó dual-damascene technológiával hasonló tartósságot mutat.

A VLSI 2022-en bemutatott első kísérleti demonstráció után, amely egy működőképes semi-damascene modul két fémrétegen, 18 nm-es fém távolsággal, AR=3, teljesen önigazított viasokkal, az imec javasolja, hogy ezt az integrációs sémát bővítsék a Ru-vezetékek ellenállásának további csökkentése érdekében, miközben megőrzik az alapterületet. Ez elérhető egy magas AR-értékű Ru-vezetékek feldolgozásával, fejlett szubtrakciós fémbevonási folyamat alkalmazásával. Tokei Zsolt: „A Ru-vezetékek esetében AR=6, összehasonlítva a hagyományos AR=3 vezetékekkel, jelentős, körülbelül 40%-os ellenálláscsökkenést mértünk. Emellett bemutattuk a semi-damascene vezetékek magas AR-értékével és légüres térközökkel elérhető előnyöket a kapcsolási szinten.” Egy benchmark tanulmányban az imec kimutatta, hogy a légüres térközökkel végzett semi-damascene folyamat megbízható, és több mint 10 éves élettartamot biztosít.

"Legalább 10 előadással az idei IITC-n, amelyek a kapcsolatok méretezésének legfontosabb kihívásait tárgyalják, az imec egy meggyőző utat mutatott be, hogy elősegítse a kapcsolati útitervet a következő tíz évben" – összegzi Tokei Zsolt. "A hozzájárulások a semi-damascene integráció fejlődését mutatják be, mint ígéretes koncepciót a jövő logikai csomópontjai, memória technológiák számára, és rávilágítanak a Middle-of-Line (MOL) fémesítés, dielektromos anyagok, alternatív fémek kutatásának és a megbízhatóság fejlesztésének eredményeire."