2nm芯片可以使用这种新材料

目前，替代性的金属化材料（例如钌）和替代性的金属化制程（例如半镶嵌），正被密集的研究中，以前进2纳米或者以下制程技术的前段（BEOL）和中段（MOL ）互联。

在前段设计中，imec提出了一种半镶嵌（semi-damascene）整合技术，作为传统的双重镶嵌（dual-damascene）的替代方案。为了能够完全的发挥这种结构技术的潜力，需要有除了铜（Cu）或钴（Co）以外的其他金属，它们可以被沉积而无扩散阻挡层，且具有高的体电阻率，并可以被图模式的使用，例如：减成蚀刻。这个结构也可以增加互连的高度，并结合气隙作为电介质，将有望减少阻容（RC）延迟，这是后段制程的主要瓶颈。

Imec首次使用「钌」进行金属化，并在300mm晶圆上制造并特性化了双金属层的半镶嵌模组。在30纳米金属间距线的测试结构显示，有超过80％以上的可重复性（无短路迹象），且使用寿命超过10年。同时钌的气隙结构的物理稳定性可与传统的铜双重镶嵌结构相比。

Imec还展示了在先进MOL接触插塞中，使用「钌」替代钴或钨的优势。imec CMOS元件技术总监Naoto Horiguchi指出，无阻绝层的钌，有潜力进一步减小因缩小接触面积而产生的接触电阻。

在一项评测研究中，imec评估了钌和钴，结果表明钌是替代MOL狭窄沟槽中的钴，最有希望的候选方案。在0.3纳米氮化钛（TiN）内衬（无阻挡层）的孔洞，填充钌的电阻的性能，优于在相当的制程中填充钴（有1.5纳米氮化钛阻挡层）。研究还证明，钌作为源极和汲极接触材料，在p-硅锗（SiGe）和n-硅（Si）上的接触电阻率都较低，约为10-9Ωcm-2。

本文整合自：CTIMES、摩尔芯闻

责任编辑：符乾江