これらの結果は、高度なセミダマシン相互接続統合スキームで新しい導体として使用されるという約束を実験的に裏付けており、エアギャップと組み合わせてパフォーマンスを向上させることができます。
ただし、この組み合わせでは、ジュール熱効果がますます重要になっています。 これは、12層のバックエンドオブライン（BEOL）構造で実験とモデリングを組み合わせて、新しい金属とエアギャップを実装することで予測されました。
ロジックのスケールダウン テクノロジー 1nm以降へのロードマップでは、バックエンド・オブ・ラインの最も重要な層に新しい導体材料を導入する必要があります。 興味深いのは、スケールされた寸法で従来の単体金属（Cu、Co、Mo、または Ru など）よりも低い抵抗率を有する二元および三元金属間化合物（たとえば、Al または Ru ベース）です。
Imecは、AlNi、Al3Sc、AlCu、Al2Cuなどのアルミナイドの薄膜の抵抗率挙動を実験的に調査しました。 20nm以上の厚さでは、すべてのPVD堆積膜は、RuまたはMoと同等またはそれ以下の抵抗率を示しました。
9.5µΩcmの最低抵抗率は、AlCuとAl28Cuの2nm膜で達成されました。これは、Cuの抵抗率を下回る値です。 実験はまた、膜の化学量論および表面酸化の制御など、研究されたアルミナイドの課題を示した。
Imecは、より高いアスペクト比のラインを実現するためにパターン化可能な金属を直接エッチングすることを含む、高度なセミダマシン統合スキームに金属間化合物を導入することを想定しています。 金属線の間に部分的または完全なエアギャップを徐々に導入することにより、RC遅延をさらに改善することができます。
従来のlow-k誘電体を電気的に絶縁されたエアギャップに置き換えると、スケーリングされた寸法での静電容量が減少することが期待されます。 ただし、エアギャップの熱伝導率は非常に低いため、動作条件でのジュール熱が懸念されます。
Imecは、ローカルの2層金属相互接続レベルでジュール熱の「キャリブレーション」測定を実行し、モデリングを通じて結果を12層BEOL構造に投影することにより、この課題を定量化しました。
この研究では、エアギャップによって気温が20％上昇すると予測しています。 金属線の密度が重要な役割を果たすことがわかりました。金属密度が高いほど、ジュール熱の低減に役立つことが示されました。
「これらの洞察は、1nm以降の相互接続オプションとしてセミダマシンメタライゼーションスキームを改善するための鍵です」と、imecフェローでimecのナノインターコネクトのプログラムディレクターであるZsoltTokeiは述べています。 「さらに、imecは、プロセスの統合と信頼性に関連する重要な課題を解決しながら、ハイブリッドメタライゼーションや新しいミドルオブラインスキームなど、他のオプションとの相互接続ロードマップを拡大しています。」