이러한 결과는 개선된 성능을 위해 에어갭과 결합될 수 있는 고급 세미 다마신 상호 연결 통합 방식에서 새로운 도체로 사용될 가능성을 실험적으로 뒷받침합니다.
그러나이 조합에서 줄 가열 효과는 점점 더 중요 해지고 있습니다. 이것은 새로운 금속과 에어 갭을 구현하는 12 계층 BEOL (back-end-of-line) 구조에서 결합 된 실험 및 모델링 작업에 의해 예측되었습니다.
로직 축소 technology 1nm 이상의 로드맵을 위해서는 백엔드 라인의 가장 중요한 레이어에 새로운 도체 재료를 도입해야 합니다. 관심 대상은 규모에 따라 기존의 원소 금속(예: Cu, Co, Mo 또는 Ru)보다 저항률이 낮은 이원 및 삼원 금속간 화합물(예: Al 또는 Ru 기반)입니다.
Imec은 AlNi, Al3Sc, AlCu 및 Al2Cu를 포함한 알루미나 이드 박막의 저항 거동을 실험적으로 조사했습니다. 20nm 이상의 두께에서 모든 PVD 증착 필름은 Ru 또는 Mo와 비슷하거나 더 낮은 저항률을 보였습니다.
9.5nm AlCu 및 Al28Cu 필름에서 2µΩcm의 가장 낮은 저항률을 달성했습니다. 이는 Cu보다 낮은 값입니다. 실험은 또한 필름 화학량론 및 표면 산화의 제어와 같은 연구된 알루미나이드에 대한 과제를 나타냈습니다.
Imec은 더 높은 종횡비 라인을 달성하기 위해 패턴 가능한 금속의 직접 에칭을 포함하는 고급 세미-다 마신 통합 방식에 금속 간 화합물을 도입 할 계획입니다. RC 지연의 추가 개선은 금속 라인 사이에 부분 또는 전체 에어 갭을 점진적으로 도입하여 얻을 수 있습니다.
기존의 저유전율 유전체를 전기적으로 절연된 에어갭으로 교체하면 크기가 조정된 크기에서 커패시턴스가 감소할 것으로 예상됩니다. 그러나 에어갭은 열전도율이 매우 낮기 때문에 작동 조건에서 줄 가열에 대한 우려가 있습니다.
Imec은 로컬 2 층 금속 인터커넥트 수준에서 줄 가열 '보정'측정을 수행하고 모델링을 통해 결과를 12 층 BEOL 구조에 투영함으로써이 문제를 정량화했습니다.
이 연구는 에어갭으로 인해 온도가 20% 증가할 것으로 예측합니다. 금속 라인의 밀도가 중요한 역할을하는 것으로 밝혀졌습니다. 금속 밀도가 높을수록 줄 열을 줄이는 데 도움이되는 것으로 나타났습니다.
imec의 나노 인터커넥트 프로그램 디렉터 인 Zsolt Tokei는“이러한 통찰력은 1nm 이상을위한 인터커넥트 옵션으로서 세미 다 마신 금속 화 방식을 개선하는 데 중요합니다. "게다가 imec은 하이브리드 금속화 및 새로운 중간 라인 구성을 포함한 다른 옵션으로 상호 연결 로드맵을 확장하는 동시에 프로세스 통합 및 신뢰성과 관련된 중요한 문제를 해결하고 있습니다."