반도체 기술의 발전, 한 번에 1나노미터

Griselda Bonilla 박사는 IBM Research의 Advanced BEOL Interconnect Technology 팀의 선임 관리자로, IBM의 업계 최고의 BEOL(온칩 상호 연결) ​​기술을 발전시키는 혁신적인 솔루션을 제공하는 일을 담당하고 있습니다. 이번 주 캘리포니아 산호세에서 열린 IITC/AMC 회의에서 그녀의 팀이 두 차례 연설하기 전에 그녀와 함께 앉았습니다.

먼저, 7nm 기술이 왜 그렇게 중요한지 간략하게 말씀해 주십시오.

박사. Griselda Bonilla, IBM Research 고급 BEOL 상호 연결 기술 팀 수석 관리자(사진:NACME)

그리젤다 보니야: 7nm 기술은 클라우드 컴퓨팅, 빅 데이터, 코그너티브 컴퓨팅, 모바일을 포함한 다양한 플랫폼과 시스템 전반에 걸친 미래 발전에 매우 중요할 것입니다. 2014년에 30억 달러 투자와 뉴욕주, GLOBALFOUNDRIES 및 Samsung과의 제휴의 일환으로, 우리가 개발한 기술 및 확장성 개선은 이러한 차세대 시스템의 전력/성능을 50% 개선할 수 있습니다. 새로운 재료, 도구 및 기술의 조합을 통해 우리가 달성한 7nm 노드 성과는 매우 유망합니다.

작년의 획기적인 7nm 노드 테스트 칩에서 귀하의 역할은 무엇이었습니까?

GB: 저는 36nm 피치에서 새롭고 안정적인 상호 연결 기술을 정의하고 개발하는 대규모 다기능 팀을 관리했습니다.

작년의 획기적인 발전 이후 진행 상황은 어떻습니까?

GB: 흥미진진합니다. BEOL 스케일링은 우리가 작업 중인 7nm를 포함하여 최근 CMOS 노드에 대한 큰 도전입니다. 우리는 트랜지스터, 커패시터, 저항기 등의 장치를 서로 연결하는 라인 후공정(back-end-of-line) 상호 연결에 중점을 두었습니다. 우리가 작업하고 있는 구리(Cu) 배선은 1/20 ^th 미만입니다. 거의 20년 전에 도입된 원래 Cu 인터커넥트의 크기입니다. 우리는 극자외선(EUV) 리소그래피를 사용하여 회로 설계의 유연성을 허용하는 공격적으로 확장된 상호 연결을 처음으로 시연했습니다. 이는 부분적으로 다른 패터닝 접근 방식이 점점 더 복잡해지고 이에 따라 회로 설계에 제약이 따르기 때문에 중요합니다.

IITC/AMC 회의에 대해 알려주십시오. 무엇을 발표하고 있으며 이곳이 왜 당신의 작품을 소개하는 곳인가요?

GB: 컨퍼런스는 올해의 최고의 BEOL 모임입니다. 주요 산업 및 학계 참가자들이 모여 최신 개발 사항을 공유하고 토론합니다. 우리는 7nm BEOL 기술과 7nm 이상 기술을 위한 BEOL 설계 기술 공동 최적화에 대한 두 번의 강연에 초대받았습니다. 제 동료인 Dr.o Standaert는 7nm BEOL 기술 논문의 주 저자입니다. 그의 팀은 미래 기술 노드를 위한 상호 연결 솔루션을 정의하고 시연하는 일을 담당하고 있습니다.

또한 주요 BEOL 성능 지표와 새로운 통합 방법 및 자료를 다루는 6개의 기고된 강연과 4개의 포스터가 있습니다. IBM Research Alliance는 올해 컨퍼런스에서 가장 많은 논문과 강연을 보유하고 있습니다.

얼라이언스에 대해 자세히 알려주세요. GLOBALFOUNDRIES, SUNY Polytechnic Institute 및 기타 파트너들이 어떻게 기여했습니까?

GB: 이러한 파트너십이 핵심이었습니다. 그들은 IBM의 심층 연구 전문성, GLOBALFOUNDRIES 및 Samsung의 개발 및 제조 기술의 독특한 협력을 통해 최신 BEOL 혁신을 탐색할 수 있도록 도왔습니다.

뉴욕주 알바니에 있는 SUNY Poly CNSE에서 생산된 IBM 7nm 노드 테스트 칩의 클로즈업. (Darryl Bautista/IBM용 특집 사진 서비스)

SUNY Poly의 학문적 혁신과 리더십

SiGe 채널 재료와 EUV 리소그래피는 작년에 획기적인 것으로 지적되었습니다. 현재 사용 중인 새로운 보완 재료 또는 기술은 무엇입니까?

GB: 우리는 접촉 수준에서 코발트 금속화의 도입과 매우 흥미롭고 공격적인 차원에서 안정적인 BEOL 상호 연결을 만드는 데 필요한 혁신의 기술적 세부 사항을 강조할 계획입니다.

7nm 칩을 대량 생산할 수 있다는 점에서 이러한 발전은 무엇을 의미합니까?

GB: 이를 통해 입증된 수율과 신뢰성으로 7nm 기술 노드로 상호 연결 확장을 계속할 수 있습니다. 약 2.5배 낮은 획기적인 접촉 저항 감소를 목표로 하는 획기적인 접촉/국부 상호 연결 야금에 대한 업계 최초의 완전한 평가를 발표할 예정입니다. 이러한 높은 저항은 10nm 및 7nm 기술 노드에서 고급 CMOS ULSI(Ultra-Large-Scale-Integration)에 대한 심각한 성능 제한 요소로 나타났습니다.

로컬 상호 연결 혁신의 중요성은 무엇입니까?

GB: 우리는 약 25년 전 중세 시대에 사용된 금속 인레이 기술과 유사한 Cu 인터커넥트를 형성하는 데 사용되는 고유한 적층 가공 기술인 다마신 공정이 시작된 이래로 접촉 야금에 첫 번째 변화를 주었습니다. 이 변경은 7nm 노드 기술에 매우 중요합니다. 기존 금속인 텅스텐으로 성능 손실을 완화할 수 있는 실제 경로를 제공하기 때문입니다.