在本周的2018 IEEE国际互连技术会议(IITC 2018)， imec将发表11篇关于先进互连的论文，从扩展Cu和Co damascene金属化，一直到评估Ru和石墨烯等新的替代品。在仔细评估了电阻和可靠性行为后，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，铜基双大马士革一直是构建可靠互连的工业工艺流程的主力。但当逻辑器件技术向5nm和3nm技术节点缩小时，满足紧倾斜铜线的电阻和可靠性要求变得越来越具有挑战性。然而，业界倾向于尽可能延长现有的damascene技术，因此出现了不同的解决方案。
为了设定结垢的极限，imec在缩放尺寸的大马士革车辆中对Cu相对于Co和Ru的电阻进行了基准测试，表明Cu在300nm以下的导线截面上仍然优于Co2(或线宽为12nm)，对应3nm技术节点。为了满足可靠性要求，一种选择是将Cu与薄扩散屏障(如氮化钽(TaN))和衬垫(如Co或Ru)结合使用。研究发现，在保持优异的Cu扩散势垒性能的同时，TaN扩散势垒可以扩展到2nm以下。
对于低至15-12nm的Cu线宽，imec还模拟了互连线边缘粗糙度对系统级性能的影响。线边缘粗糙度是由相互连接的导线的光刻和制模步骤引起的，导致导线宽度和间距的微小变化。在小间距时，这些会影响Cu互连电阻和变异性。虽然线边缘粗糙度对短铜导线的电阻分布有显著影响，但在系统水平上，这种影响基本上是平均的。
扩展传统大马士革流的另一种解决方案是用Co取代Cu。如今Co需要一个扩散屏障，这一选择最近得到了业界的认可。下一个可能的步骤是通过精心的界面工程实现无阻挡的Co或至少亚纳米的阻挡厚度。钴具有明显的优势，具有较低的电阻较小的导线截面和较小的通孔。基于电迁移和热存储实验，imec详细研究了影响Co可靠性的机制，显示了无障碍Co过孔中空隙的存在，表明Co在较小节点上具有更好的可扩展性。
该研究是与imec的关键纳米互连计划合作伙伴合作进行的，包括GlobalFoundries，华为，英特尔，美光，高通，三星，SK海力士，SanDisk/西部数据，索尼半导体解决方案，东芝内存和台积电。