Bu sonuçlar, gelişmiş performans için hava boşluklarıyla birleştirilebilecekleri gelişmiş yarı-damassen ara bağlantı entegrasyon şemalarında yeni iletkenler olarak kullanılma vaadini deneysel olarak desteklemektedir.
Ancak bu kombinasyonda Joule ısıtma etkileri giderek önem kazanmaktadır. Bu, yeni metaller ve hava boşlukları uygulayan 12 katmanlı hat arkası (BEOL) yapıdaki kombine deneysel ve modelleme çalışmasıyla tahmin edildi.
Mantığı küçültmek teknoloji 1nm ve ötesine yönelik yol haritası, hattın arka ucunun en kritik katmanlarına yeni iletken malzemelerin dahil edilmesini gerektirecektir. Ölçekli boyutlarda geleneksel element metallerinden (Cu, Co, Mo veya Ru gibi) daha düşük dirence sahip ikili ve üçlü intermetalik bileşikler (örn. Al veya Ru bazlı) ilgi çekicidir.
Imec, AlNi, Al3Sc, AlCu ve Al2Cu dahil ince alüminid filmlerinin direnç davranışını deneysel olarak araştırdı. 20 nm ve üzeri kalınlıkta, PVD ile biriktirilen tüm filmler, Ru veya Mo ile karşılaştırılabilir veya onlardan daha düşük dirençler gösterdi.
9.5nm AlCu ve Al28Cu filmleri için 2 µΩcm'lik en düşük direnç elde edildi; bu, Cu'nun değerinin altına inen bir değerdir. Deneyler ayrıca incelenen alüminidler için film stokiyometrisinin kontrolü ve yüzey oksidasyonu gibi zorlukları da gösterdi.
Imec, daha yüksek en boy oranı çizgileri elde etmek için şekillendirilebilir bir metalin doğrudan aşındırılmasını içeren gelişmiş yarı-damassen entegrasyon şemalarına intermetalik bileşiklerin dahil edilmesini öngörüyor. Metal hatlar arasına kademeli olarak kısmi veya tam hava boşlukları yerleştirilerek RC gecikmesinde daha fazla iyileştirme elde edilebilir.
Geleneksel düşük-k dielektriklerin elektriksel olarak yalıtkan hava boşluklarıyla değiştirilmesinin, ölçekli boyutlarda kapasitansı azaltması bekleniyor. Ancak hava boşluklarının son derece zayıf bir termal iletkenliği vardır ve bu da çalışma koşullarında Joule ısınmasına ilişkin endişeleri artırmaktadır.
Imec, yerel 2 katmanlı metal ara bağlantı seviyesinde Joule ısıtma 'kalibrasyon' ölçümleri gerçekleştirerek ve sonuçları modelleme yoluyla 12 katmanlı BEOL yapısına yansıtarak bu zorluğu ölçtü.
Çalışma, hava boşluklarıyla sıcaklıkta %20'lik bir artış öngörüyor. Metal hatların yoğunluğunun önemli bir rol oynadığı görüldü: daha yüksek metal yoğunluğunun Joule ısınmasının azaltılmasına yardımcı olduğu görüldü.
imec üyesi ve imec nano ara bağlantılardan sorumlu program direktörü Zsolt Tokei, "Bu bilgiler, 1nm ve ötesi için bir ara bağlantı seçeneği olarak yarı damasken metalizasyon şemalarını geliştirmenin anahtarıdır" diyor. "Ayrıca imec, ara bağlantı yol haritasını hibrit metalizasyon ve yeni orta hat şemaları dahil olmak üzere diğer seçeneklerle genişletirken, süreç entegrasyonu ve güvenilirliğiyle ilgili kritik zorlukları da çözüyor."