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在本周举办的2018年IEEE国际互连技术大会（IITC 2018）上，imec发布11篇关于先进互连的论文，包括扩展铜（Cu）和钴（Co）金属镶嵌金属化，以及评估钌（Ru）和石墨烯等新替代品。经过对电阻和可靠性行为的仔细评估之后，imec迈出了将传统金属化扩展到3nm技术节点的第一步。

近二十年来，基于铜的双镶嵌一直是构建可靠互连的主力工业工艺。但是，当针对5nm和3nm技术节点微缩逻辑器件技术时，紧密间距铜线的电阻和可靠性问题凸显，变得越来越具有挑战性。然而，业界希望尽可能延长当前的镶嵌技术，因此出现了不同的解决方案。

imec已经在尺寸缩小的金属镶嵌样品中对Cu与Co和Ru的电阻进行了基准测试，表明Cu对于300nm2（或者12nm线宽）的导线横截面仍然优于Co，对应3nm技术节点。为了满足可靠性要求，一种选择是将Cu与薄的扩散阻挡层（例如氮化钽（TaN））和衬垫（例如Co或Ru）结合使用。研究发现TaN扩散阻挡层可以缩小到2nm以下，同时保持优异的Cu扩散阻挡层特性。

对于低至15-12nm的Cu线宽，imec还模拟了互连线路边缘粗糙度对系统级性能的影响。线边缘粗糙度由互连线的平版印刷和图案化步骤引起，导致线宽度和间距的微小变化。在小间距处，这些会影响铜互连电阻和可变性。虽然线路边缘粗糙度对短铜线电阻分布有重要影响，但这种影响在系统级大体平均。

延续传统镶嵌工艺的另一种解决方案是用Co取代Cu。目前Co工艺需要扩散阻挡层 - 这是最近获得工业界认可的一种选择。下一个可能的步骤是通过界面工程实现无障碍Co或至少小于nm厚度的阻挡层。Co具有明显的优点，即对于较小的导线横截面和较小的通孔具有较低的电阻。基于电迁移和热存储实验，imec详细研究了通过可靠性影响Co的机制，研究表明Co对较小节点工艺的可扩展性更好。

这项研究是与imec的主要纳米互连计划合作伙合作完成的伴，包括GlobalFoundries、华为、英特尔、美光、高通、三星、SK海力士、闪迪/西部数据、索尼半导体解决方案、东芝存储器和台积电。