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[导读]在上次的IEDM的一个星期天的短课程中,imec的Chris Wilson展示了适用于3nm节点以下的新型互连技术。

节点向前推进需要DTCO和微缩助推器,如自对准隔断(SAB,self-aligned block)、完全自对准通孔(FSAV, fully self-aligned via)、supervia和埋入式电力轨道(BPR)。Chris回顾了大部分上述微缩助推器的工艺精髓,但是我不会在这里重复所有的细节内容,况且我也不是一个工艺专家。

但这里有一个关于完全自对准通孔(FSAV, fully self-aligned via)的例子。完全自对准的意思是,通孔是同时被下面的互连层和上面的互连层所限制的,就像下图所示,所以通孔金属材料正好处在连接两个互连层所需要的位置。

Supervia是另一种对设计极有意义的技术。第一代supervia可以从Mx连接到Mx+2(通常的via从Mx连接到Mx+1),这在SRAM中非常有用。第二代supervia可以从Mx连接到Mx+3或Mx+4,适用于埋入式电力轨道。然后第三代supervia从Mx直接连到Mx+5,允许它直接跳到低阻互连层。

埋入式电源轨使采用单鳍器件或纳米片器件的标准单元从6-track可以微缩到5-track,因此在节距不微缩的情况下减少17%的单元面积。由于电源轨现在位于整个堆叠的底部,因此,supervia有助于将电源线连接到更高的互连水平,从而可以向芯片上的单元供电,如图所示。

使用钌(ruthenium)作为导电材料以及高深宽比的BPR可以达到50Ω/ um的电性指标。

铜制程的延伸

铜的一个很大问题是它需要一个阻挡层/衬垫层,否则铜会迁移到周围的氧化物中。但是,工艺上很难像微缩互连线本身那样微缩阻挡层和衬垫层,这意味着随着互连线的微缩,铜的占比会越来越小。而且在电流从上层通孔流向下层互连线的路径上,每个通孔的底部同样拥有这样一个不可微缩的阻挡层/衬垫层。当互连微缩达到16nm半节距及以下时,我们就需要低于2nm厚度的阻挡层/衬垫层。也许我们可以采用钌这个材料来制作2nm厚度的阻挡层/衬垫,但是在 1nm的厚度时,我们目前没有可选的材料。

混合金属化方案(钴,图像中的黄色部分,无阻挡层)使铜填充更容易,并且通孔底部没有阻挡层。

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