文章摘要
【关 键 词】 铜互连、低k电介质、铑技术、减法钌、气隙技术
IBM在其博客文章中强调了铜互连技术在高性能、低功耗逻辑集成电路芯片制造中的重要性，并展示了公司在该领域的最新创新。IBM Research在2024年IEDM会议上发表了两篇关于后端制程（BEOL）的重要论文，一篇探讨了铜及后铜双大马士革BEOL互连技术的发展，另一篇则讨论了提高电阻电容性能和可靠性的后铜替代互连技术。
IBM介绍了一种先进的低k电介质（ALK）材料，该材料具有出色的机械强度、抗等离子诱导损伤、粘附性和Cu-O2扩散阻挡性能。这种材料能够实现Cu阻挡层的持续扩展，降低线路电阻，同时改善沟槽图案化，不影响可靠性。此外，IBM还强调了铑（Rh）大马士革技术作为铜大马士革技术的替代品的潜力，尽管铑材料稀有且昂贵，但成本评估显示纳米级布线层实际使用的铑量很少，且有积极的回收方法降低成本。
IBM Research与三星研发中心合作，开发了间距低于20nm的尖端互连技术，以克服基于铜的互连技术的局限性。减法钌（Ru）顶通孔互连技术被评估为一种有前途的解决方案，能够实现更低的线路电阻并提高电迁移性能。该技术通过集成方案自动完全放置气隙，提高通孔和相邻线之间的介电击穿电压，同时减少总电容。与传统镶嵌工艺相比，顶通孔集成方案不会因等离子蚀刻造成低k值损坏，因此在18纳米金属间距下可将电容降低约9%，通过实施气隙可额外降低14%电容。
嵌入式气隙易于实现，能有效降低金属线之间的电容。与低k镶嵌铜互连相比，有气隙的减法钌互连具有更长的寿命，同时达到了技术目标。基于钌的坚固材料特性，钌线的电迁移性能优于铜。测试结果显示，除一个样本外，在长达1800小时内均未观察到电迁移故障，意味着钌比铜互连更可靠。IBM还首次展示了18nm间距减法钌的可靠性，得出结论认为完全减法顶部通孔与气隙互连是未来CMOS技术的后铜替代金属互连的有希望的候选方案。
原文和模型
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【原文作者】 半导体行业观察
【摘要模型】 moonshot-v1-32k
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