На [конференции 2025 IEEE International Interconnect Technology Conference (IITC)](https://iitc2025.org/), исследовательский и инновационный хаб в области наноэлектроники и цифровых технологий imec представил Ru-линии с шагом 16 нм и средним сопротивлением всего 656 Ом/мкм.
Металлические линии с шагом 16 нм были изготовлены с использованием полудамаскенного интеграционного процесса, оптимизированного для экономически эффективной технологичности. Это делает его привлекательным подходом для изготовления первого локального межкомпонентного металлического слоя технологических узлов A7 и последующих.
Ruthenium (Ru) полудамаскен
Первоначально полудамаскен из рутения (Ru) был предложен компанией imec как привлекательный модульный подход для решения проблем, связанных с увеличением задержки сопротивления-ёмкости (RC), связанных с Cu-двухуровневым дамаскеном, когда шаг металла уменьшается ниже 20 нм.
Полудамаскен — это двухуровневый модуль металлизации, который начинается с прямого травления первого локального межкомпонентного металлического слоя (M0) и потенциально может быть расширен до нескольких слоёв.
В 2022 году imec экспериментально продемонстрировал прямое травление низкорезистивных Ru-линий с шагом 18 нм и расширил схему интеграции до двухуровневого модуля с использованием полностью совмещённых переходных отверстий (FSAV).
Сейчас imec представляет Ru-линии с шагом 16 нм и рекордно низким средним сопротивлением 656 Ом/мкм. Было показано, что сорок процентов структур Ru-линий с шагом 16 нм соответствуют целевому сопротивлению (как было предсказано на основе удельного сопротивления тонких плёнок), что соответствует ширине локальных межкомпонентных соединений 8 нм. Для диапазона шагов 18–22 нм были получены полные выходы по пластине 90% и выше.
Представленный процесс полудамаскенной интеграции основан на модифицированном подходе к самосовмещенному двойному шаблонированию (SADP) на основе EUV, известном как spacer-is-dielectric (SID) SADP, в сочетании с прямым травлением Ru.
Три ключевых элемента интеграционного процесса имеют решающее значение для достижения низких значений сопротивления и обеспечения экономически эффективной технологичности:
1. Выбор дешёвых материалов на основе оксидов и нитридов для жёстких масок, прокладок и заполнения зазоров.
2. Реализация этапа инверсии рисунка в сочетании с оптимизированным заполнением зазоров SiO₂.
3. Улучшенный этап травления Ru, во время которого окисление жёсткой маски SiN было минимизировано, чтобы избежать дефектов мостиковости линий.
Сонгхо Парк, директор программы наносоединений в imec, сказал: «Теперь, когда промышленность осваивает прямое травление металла Ru, imec смотрит в будущее и обсуждает дальнейшую оптимизацию своего полудамаскенного процесса, а также новые варианты интеграции».
В других работах, представленных на 2025 IITC, помимо оптимизации рисунка Ru, исследуются стратегии смягчения термически индуцированных изменений морфологии. Заглядывая дальше, imec экспериментально демонстрирует, что эпитаксиально выращенная тонкая плёнка Ru толщиной 25 нм приводит к значительному снижению сопротивления межкомпонентных соединений, приближаясь впервые к объёмной удельной проводимости Ru в режиме тонких плёнок.
Предоставлено [imec](https://www.imec-int.com/en).