在2020年國際互連技術(shù)大會上，imec首次展示了一種使用具有電子功能的釕金屬（Ru）的2金屬級互連技術(shù)。

金屬使用特殊的半鑲嵌和氣隙（氣隙）技術(shù)生產(chǎn)，具有更長的使用壽命和更好的機械強度。

通過12層金屬分析，可以確認該半鑲嵌技術(shù)可以帶來系統(tǒng)級的優(yōu)勢，包括降低的電阻電容（RC），功耗和IR-Drop。

此外，釕金屬還顯示出極好的潛力，并有望在先進制造工藝的中間階段（MOL）中替代接觸塞。

目前，人們正在深入研究替代金屬化材料（例如釕）和替代金屬化工藝（例如半大馬士革），以使2納米或3納米制程技術(shù)的前端（BEOL）和中端（MOL）前進。

較少的。

互聯(lián)。

在先前的設計中，imec提出了一種半鑲嵌集成技術(shù)來替代傳統(tǒng)的雙鑲嵌。

為了能夠充分利用該結(jié)構(gòu)技術(shù)的潛力，需要銅（Cu）或鈷（Co）以外的金屬，這些金屬可以無擴散壁壘地沉積，具有高體積電阻率，并且可以用作圖案。

圖案，例如：減法蝕刻。

這種結(jié)構(gòu)還可以增加互連的高度，并與作為電介質(zhì)的氣隙相結(jié)合，可以減少電阻-電容（RC）延遲，這是后續(xù)工藝的主要瓶頸。

Imec使用的“釕”首次用于金屬化，并在300mm晶圓上制造并表征了具有雙金屬層的半金屬鑲嵌模塊。

30納米金屬節(jié)距線的測試結(jié)構(gòu)表明，可重復性超過80％（無短路跡象），使用壽命超過10年。

同時，釕氣隙結(jié)構(gòu)的物理穩(wěn)定性可以與傳統(tǒng)的銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)進行比較。

Imec納米互連項目的項目主管Zsolt Tokei說，結(jié)果表明，半金屬鑲嵌和氣隙技術(shù)的結(jié)合不僅在頻率和面積方面優(yōu)于雙金屬鑲嵌，而且還提供了可擴展的方式來進一步提高性能。

氣隙技術(shù)顯示出將性能提高10％，同時將功耗降低5％以上的潛力。

使用高深寬比的電線可以將電源線中的IR壓降降低10％，從而提高可靠性。

在不久的將來，為半馬賽克模塊開發(fā)的掩模套件將能夠進一步改善半馬賽克的集成度，并通過實驗驗證實現(xiàn)預期的性能改進。

Imec還展示了使用“釕”粉末的優(yōu)勢。

而不是高級MOL接觸塞中的鈷或鎢。

imec CMOS器件技術(shù)總監(jiān)Naoto Horiguchi指出，沒有勢壘層的釕有可能進一步降低由減小的接觸面積引起的接觸電阻。

在一項評估研究中，imec對釕和鈷進行了評估，結(jié)果表明，釕是替代MOL窄槽中鈷的最有希望的候選者。

在可比較的制造過程中，在0.3納米氮化鈦（TiN）襯里的孔（無阻擋層）中，填充釕的電阻優(yōu)于填充鈷（具有1.5納米氮化鈦阻擋層）的電阻。

研究還證明，釕用作源極和漏極接觸材料，并且p-硅鍺（SiGe）和n-硅（Si）上的接觸電阻都相對較低，約為10-9Ωcm-2。