IBM Doorbraken in 7nm BEOL Technologie: EUV Lithografie en Kobalt Metallisatie Drijven Next-Gen Chips

Dr. Griselda Bonilla fungeert als Senior Manager van IBM Research's Advanced BEOL Interconnect Technology team, stuurend doorbraken die de toonaangevende on-chip interconnect (BEOL) oplossingen van het bedrijf tillen. Wij spraken met haar voor haar team's presentaties op de IITC/AMC Conferentie in San Jose, Californië, deze week.

Eerst, vertel ons waarom 7nm technologie zo een groot deel is.

Griselda Bonilla: De 7nm node is een lynchpin voor next-generation systemen - cloud, big data, cognitive computing en mobiel. Na een $3 miljard investering in 2014 en samenwerkingen met New York State, GLOBALFOUNDRIES en Samsung, kunnen onze innovaties in materialen, tools en processen tot 50% boost in power-prestaties voor deze platforms leveren. Het bereiken van de 7nm mijlpaal door nieuwe materialen en EUV lithografie is een sterke indicator van dit potentieel.

Wat was uw rol in vorig jaar's doorbraak 7nm node test chip?

GB: Ik beheerde een groot, cross-functioneel team dat een nieuwe, betrouwbare interconnect technologie definieerde en ontwikkelde op een 36nm pitch.

Hoe is de voortgang sinds vorig jaar's doorbraak?

GB: De reis is opwindend geweest. BEOL schaling blijft een formidable uitdaging voor moderne CMOS nodes, inclusief de 7nm node die we duwen. Onze focus ligt op back-end-of-line interconnects die transistors, condensatoren, weerstanden en meer verbinden. De koperen bedrading waar we mee werken is nu minder dan 1/20ste van de oorspronkelijke Cu interconnects geïntroduceerd bijna twee decennia geleden. Voor het eerst hebben we agressief geschaalde interconnects gedemonstreerd met extreme ultraviolet (EUV) lithografie, wat ongekende flexibiliteit in circuitontwerp biedt - een kritisch voordeel naarmate andere patterning technieken steeds complexer en restrictiever worden.

Vertel ons over de IITC/AMC Conferentie. Wat presenteert u, en waarom is dit de plek om uw werk te introduceren?

GB: De IITC/AMC Conferentie is de premier bijeenkomst voor BEOL onderzoek, brengend industrieleiders en academici samen om de nieuwste vooruitgang uit te wisselen. Wij zijn uitgenodigd om twee talks te geven: "7nm BEOL Technologie" en "BEOL Design Technology Co-Optimalisatie voor Beyond 7nm Technologie." Mijn collega, Dr. Theo Standaert, leidt het team dat onze 7nm BEOL technologie paper schreef en is verantwoordelijk voor het definiëren en valideren van interconnect oplossingen voor toekomstige nodes. Daarnaast presenteerden wij zes bijgedragen talks en vier posters over cruciale BEOL prestatiemetricen, nieuwe integratiemethoden en materialen. IBM Research Alliance behaalde de meeste papers en talks op dit jaar congres.

Vertel meer over de Alliantie. Hoe hebben GLOBALFOUNDRIES, SUNY Polytechnic Institute en de andere partners bijgedragen?

GB: Deze samenwerkingen zijn fundamenteel. Ze maken exploratie van cutting-edge BEOL innovaties mogelijk door een unieke mix van IBM's diepe onderzoeksdeskundigheid, GLOBALFOUNDRIES' en Samsung's productiecapaciteiten, en SUNY Poly's academische innovatie en leiderschap.

Close-up van IBM 7nm node test chip geproduceerd op SUNY Poly CNSE in Albany, NY. (Darryl Bautista/Feature Photo Service voor IBM)

SiGe kanaalmateriaal en EUV lithografie werden vorig jaar als doorbraken geïdentificeerd. Wat zijn de nieuwe complementaire materialen of technieken die nu worden ingezet?

GB: Wij spotlighten kobalt metallisatie op contactniveau, naast de technische innovaties vereist om een betrouwbare BEOL interconnect op deze agressieve afmetingen te bereiken.

Wat betekenen deze vooruitgang in termen van massaproductie van een 7nm chip?

GB: Ze laten interconnect schaling doorgaan in de 7nm node met bewezen opbrengst en betrouwbaarheid. Wij zullen een industrie-eerste, volledige evaluatie presenteren van doorbraak contact/lokale interconnect metallurgieën, gericht op een 2,5-voudige reductie in contactweerstand - kritiek om de severe prestatie bottleneck op te lossen geposeerd door hoge weerstand in 10nm en 7nm CMOS ULSI.

Wat is de significantie van de lokale interconnects doorbraak?

GB: Dit markeert de eerste verandering in contact metallurgie sinds de intrede van damascene verwerking - een additieve techniek die Cu interconnects creëert - bijna 25 jaar geleden. Deze vooruitgang is cruciale voor 7nm technologie, biedend een tastbaar pad om prestatieverlies geassocieerd met traditionele wolfram contacten te mitigeren.