比利时微电子研究中心（IMEC）于 2021 年国际互连技术会议（IITC 2021）时展示 1 奈米制程技术构建硅芯片过程使金属互连的新方法，解决 1 奈米制程技术互连发热问题，也显示 1 奈米制程进展有谱。
外媒报导，IMEC 展示采用铝二元化合物实验，重点是电阻率，理想配比状态下的 AlCu 和 Al2Cu 薄膜，电阻率低至 9.5μΩ*cm。实验结果支持将 AlCu 和 Al2Cu 在先进半镶嵌互连整合方案当作新导体的可能性，使它们与气隙结合，提高性能。然而这种组合的焦耳热效应会越来越重要。
将逻辑制程技术线路图缩小到 1 奈米以下节点，需在后端最关键半导体层引入新导电材料。由于铝和钌（Ru）电阻率低于铜、钴或钼等传统元素金属，可能对 1 奈米制程节点以下芯片性能有影响。
IMEC 也研究 AlNi、Al3Sc、AlCu 和 Al2Cu 等铝化物薄膜电阻率，20 奈米以上厚度时，所有 PVD 沉积薄膜都显示出与钼相当或低于钼的电阻率。28 奈米 AlCu 和 Al2Cu 薄膜则达成 9.5μΩ*cm 最低电阻率，低于 Cu 的表现。实验还验证控制薄膜理想状态，防止表面氧化是研究铝化物的挑战。
IMEC 设想在先进半镶嵌制程使用这些金属间化合物，需直接蚀刻金属，以获得更高纵横比的线条。IMEC 发现在金属线间逐渐引入部分或全部气隙，可改善 RC 延迟，用电隔离气隙代替传统低 k 电介质，有望降低按比例缩放的电容。但气隙导热性极差，需格外关注操作条件下的焦耳热效应。
IMEC 也透过在局部 2 层金属互连层校准测量焦耳热，并借由建模将结果投射到 12 层后端连线（BEOL）结构，量化难题。研究预测，气隙会使温度升高 20%，也发现金属线密度有重要作用，因较高金属密度有助减少焦耳热。
IMEC 研究员兼奈米互连专案总监 Zsolt Tokei 表示，这些发现是改进半镶嵌金属化方案，成为 1 奈米以下互连选项的关键。IMEC 正透过其他选项扩展互连路线图，包括混合金属化和新中线方案，同时也解决与制程技术整合和可靠性相关的挑战。
(首图来源：IMEC)
