Hasil ini secara eksperimental mendukung janji mereka untuk digunakan sebagai konduktor baru dalam skema integrasi interkoneksi semi-damaskus canggih, di mana mereka dapat dikombinasikan dengan celah udara untuk meningkatkan kinerja.
Dalam kombinasi ini, bagaimanapun, efek pemanasan Joule menjadi semakin penting. Hal ini diprediksi oleh gabungan eksperimen dan pekerjaan pemodelan dalam struktur 12-lapisan back-end-of-line (BEOL) – menerapkan logam dan celah udara baru.
Memperkecil logikanya teknologi Peta jalan menuju 1nm dan seterusnya akan memerlukan pengenalan material konduktor baru pada lapisan paling kritis pada back-end-of-line. Yang menarik adalah senyawa intermetalik biner dan terner (misalnya berbasis Al atau Ru) dengan resistivitas lebih rendah dibandingkan unsur logam konvensional (seperti Cu, Co, Mo atau Ru) pada dimensi berskala.
Imec telah secara eksperimental menyelidiki perilaku resistivitas film tipis aluminida, termasuk AlNi, Al3Sc, AlCu dan Al2Cu. Pada ketebalan 20nm ke atas, semua film yang diendapkan PVD menunjukkan resistivitas yang sebanding atau lebih rendah dari Ru atau Mo.
Resistivitas terendah 9.5µΩcm dicapai untuk film 28nm AlCu dan Al2Cu – nilai yang berada di bawah Cu. Eksperimen juga menunjukkan tantangan untuk aluminida yang dipelajari, seperti kontrol stoikiometri film dan oksidasi permukaan.
Imec membayangkan untuk memperkenalkan senyawa intermetalik dalam skema integrasi semi-damaskus canggih, yang melibatkan etsa langsung dari logam yang dapat berpola untuk mencapai garis rasio aspek yang lebih tinggi. Perbaikan lebih lanjut dalam penundaan RC dapat diperoleh dengan secara bertahap memasukkan celah udara sebagian atau penuh di antara garis logam.
Mengganti dielektrik k rendah konvensional dengan celah udara yang diisolasi secara elektrik diharapkan dapat mengurangi kapasitansi pada dimensi yang diskalakan. Tapi celah udara memiliki konduktivitas termal yang sangat buruk, yang menimbulkan kekhawatiran untuk pemanasan Joule pada kondisi operasi.
Imec telah mengukur tantangan ini dengan melakukan pengukuran 'kalibrasi' pemanasan Joule pada tingkat interkoneksi logam 2-lapisan lokal dan memproyeksikan hasilnya ke struktur BEOL 12-lapisan melalui pemodelan.
Studi ini memprediksi peningkatan 20% suhu dengan celah udara. Kepadatan garis logam ditemukan memainkan peran penting: kepadatan logam yang lebih tinggi terbukti membantu mengurangi pemanasan Joule.
“Wawasan ini adalah kunci untuk meningkatkan skema metalisasi semi-damaskus sebagai opsi interkoneksi untuk 1nm dan seterusnya,” kata Zsolt Tokei, rekan imec dan direktur program interkoneksi nano di imec. “Selain itu, imec memperluas peta jalan interkoneksi dengan opsi lain, termasuk metalisasi hibrida dan skema lini tengah baru, sambil memecahkan tantangan kritis terkait integrasi dan keandalan proses.”