IBM-Durchbrüche In 7nm BEOL-Technologie: EUV-Lithografie & Kobalt-Metallisierung Treiben Next-Gen-Chips Voran

Dr. Griselda Bonilla leitet als Senior Manager das Advanced BEOL Interconnect Technology Team von IBM Research und steuert Durchbrüche, die die branchenführenden On-Chip-Interconnect-Lösungen (BEOL) des Unternehmens vorantreiben. Wir sprachen mit ihr vor den Präsentationen ihres Teams auf der IITC/AMC Conference in San Jose, Kalifornien, diese Woche.

Warum Ist 7nm-Technologie So Ein Großer Meilenstein?

Griselda Bonilla: Der 7-nm-Knoten ist ein Linchpin für Next-Gen-Systeme – Cloud, Big Data, Cognitive Computing und Mobile. Nach einer 3-Milliarden-Dollar-Investition 2014 und Kooperationen mit New York State, GLOBALFOUNDRIES und Samsung könnten unsere Innovationen in Materialien, Werkzeugen und Prozessen bis zu 50 % Steigerung der Power-Performance für diese Plattformen liefern. Das Erreichen des 7-nm-Meilensteins durch neue Materialien und EUV-Lithografie ist ein starker Indikator für dieses Potenzial.

Ihre Rolle Im 7nm-Testchip-Durchbruch Des Vorjahres?

GB: Ich managte ein großes, cross-funktionales Team, das eine neue, zuverlässige Interconnect-Technologie bei 36-nm-Pitch definierte und entwickelte.

Wie War Der Fortschritt Seit Dem Durchbruch?

GB: Die Reise war exhilarierend. BEOL-Skalierung bleibt eine formidable Herausforderung für moderne CMOS-Knoten, einschließlich des 7-nm-Knotens, den wir vorantreiben. Unser Fokus lag auf Back-End-of-Line-Interconnects, die Transistoren, Kondensatoren, Widerstände und mehr verbinden. Die Kupferverkabelung, an der wir arbeiten, ist nun weniger als 1/20 der Größe der ursprünglichen Cu-Interconnects, die vor fast zwei Jahrzehnten eingeführt wurden. Erstmals haben wir aggressiv skalierte Interconnects mittels Extreme Ultraviolet (EUV) Lithografie demonstriert, was beispiellose Flexibilität im Schaltungsdesign bietet – ein kritischer Vorteil, da andere Patterning-Techniken zunehmend komplex und restriktiv werden.

Über Die IITC/AMC Conference – Was Präsentieren Sie, Und Warum Ist Das Der Richtige Ort?

GB: Die IITC/AMC Conference ist das Premier-Treffen für BEOL-Forschung und vereint Branchenführer und Akademiker zum Austausch neuester Fortschritte. Wir wurden eingeladen, zwei Talks zu halten: „7 nm BEOL Technology“ und „BEOL Design Technology Co-Optimization for Beyond 7 nm Technology“. Meine Kollegin Dr. Theo Standaert leitet das Team, das unser 7-nm-BEOL-Technologie-Paper verfasst hat und für die Definition und Validierung von Interconnect-Lösungen für zukünftige Knoten verantwortlich ist. Zusätzlich präsentierten wir sechs contributed talks und vier Poster zu Schlüssel-BEOL-Performance-Metriken, neuartigen Integrationsmethoden und Materialien. IBM Research Alliance sicherte die meisten Papers und Talks auf dieser Konferenz.

Über Die Allianz – Wie Haben GLOBALFOUNDRIES, SUNY Polytechnic Institute Und Andere Partner Beitragen?

GB: Diese Kooperationen sind fundamental. Sie ermöglichen die Erforschung zukunftsweisender BEOL-Innovationen durch eine einzigartige Mischung aus IBMs tiefer Forschungsexpertise, GLOBALFOUNDRIES' und Samsungs Fertigungskompetenz und SUNY Polys akademischer Innovation und Führung.

Nahaufnahme des IBM 7-nm-Testchips, produziert bei SUNY Poly CNSE in Albany, NY. (Darryl Bautista/Feature Photo Service for IBM)

SiGe-Kanalmaterial Und EUV-Lithografie Waren Letztes Jahr Die Durchbrüche. Welche Neuen Komplementären Materialien Oder Techniken Werden Nun Eingesetzt?

GB: Wir rücken Kobalt-Metallisierung auf Kontakt-Ebene in den Fokus, neben den technischen Innovationen, die erforderlich sind, um eine zuverlässige BEOL-Interconnect bei diesen aggressiven Dimensionen zu erreichen.

Was Bedeutet Das Für Die Massenproduktion Eines 7nm-Chips?

GB: Sie ermöglichen die Fortsetzung der Interconnect-Skalierung in den 7-nm-Knoten mit bewiesenem Yield und Zuverlässigkeit. Wir präsentieren eine branchenweit erste, vollständige Evaluation von Durchbruch-Kontakt/Lokal-Interconnect-Metallurgien, die eine 2,5-fache Reduktion des Kontaktwiderstands anstreben – kritisch für die Überwindung des severen Performance-Flaschenhalses durch hohen Widerstand in 10-nm- und 7-nm-CMOS-ULSI.

Was Ist Die Bedeutung Des Lokalen-Interconnects-Durchbruchs?

GB: Dies markiert die erste Änderung der Kontaktmetallurgie seit der Einführung des Damaszener-Prozesses – einer additiven Technik zur Erstellung von Cu-Interconnects – vor fast 25 Jahren. Dieser Fortschritt ist entscheidend für 7-nm-Technologie und bietet einen greifbaren Pfad zur Minderung der Performance-Verluste, die mit traditionellen Wolfram-Kontakten verbunden sind.