Avances de IBM en tecnología BEOL de 7nm: Litografía EUV y metalización de cobalto impulsan chips de próxima generación

La Dra. Griselda Bonilla sirve como Gerente Senior del equipo de Tecnología de Interconexión BEOL Avanzada de IBM Research, dirigiendo avances que elevan las soluciones de interconexión on-chip (BEOL) líderes de la industria. Hablamos con ella antes de las presentaciones de su equipo en la Conferencia IITC/AMC en San José, California, esta semana.

¿Por qué la tecnología de 7nm es tan importante?

Griselda Bonilla: El nodo de 7 nm es un pilar para sistemas de próxima generación —nube, big data, computación cognitiva y móvil. Tras una inversión de $3 mil millones en 2014 y colaboraciones con el Estado de Nueva York, GLOBALFOUNDRIES y Samsung, nuestras innovaciones en materiales, herramientas y procesos podrían ofrecer hasta un 50% de mejora en rendimiento-energía para estas plataformas. Lograr el hito de 7 nm mediante nuevos materiales y litografía EUV es un fuerte indicador de este potencial.

¿Cuál fue su rol en el chip de prueba del nodo 7nm del año pasado?

GB: Gestioné un gran equipo multifuncional que definió y desarrolló una nueva tecnología de interconexión fiable en un pitch de 36 nm.

¿Cómo ha sido el progreso desde el avance del año pasado?

GB: El viaje ha sido exhilarante. El escalado BEOL sigue siendo un desafío formidable para nodos CMOS modernos, incluyendo el nodo de 7 nm que estamos impulsando. Nuestro foco ha sido en interconexiones back-end-of-line que enlazan transistores, capacitores, resistores y más. El cableado de cobre en el que trabajamos ahora tiene menos de 1/20 del tamaño de las interconexiones Cu originales introducidas hace casi dos décadas. Por primera vez, hemos demostrado interconexiones escaladas agresivamente usando litografía de ultravioleta extremo (EUV), ofreciendo flexibilidad sin precedentes en diseño de circuitos —una ventaja crítica a medida que otras técnicas de patrón se vuelven cada vez más complejas y restrictivas.

Sobre la Conferencia IITC/AMC

GB: La Conferencia IITC/AMC es la reunión principal para investigación BEOL, reuniendo líderes industriales y académicos para intercambiar los últimos avances. Fuimos invitados a dar dos charlas: "Tecnología BEOL de 7 nm" y "Co-optimización de Diseño Tecnológico BEOL para Más Allá de 7 nm". Mi colega, Dr. Theo Standaert, lidera el equipo que escribió nuestro artículo de tecnología BEOL de 7 nm y es responsable de definir y validar soluciones de interconexión para nodos futuros. Además, presentamos seis charlas contribuidas y cuatro pósters cubriendo métricas clave de rendimiento BEOL, métodos novedosos de integración y materiales. IBM Research Alliance aseguró la mayor cantidad de artículos y charlas en la conferencia de este año.

Sobre la Alianza

GB: Estas colaboraciones son fundamentales. Permiten explorar innovaciones BEOL de vanguardia mediante una mezcla única de la profunda experiencia investigadora de IBM, la destreza de fabricación de GLOBALFOUNDRIES y Samsung, y la innovación académica y liderazgo de SUNY Poly.

Nuevos materiales y técnicas complementarias

GB: Estamos destacando la metalización de cobalto a nivel de contacto, junto con las innovaciones técnicas requeridas para lograr una interconexión BEOL fiable en estas dimensiones agresivas.

Implicaciones para producción en masa de chips 7nm

GB: Permiten que el escalado de interconexión continúe en el nodo 7 nm con rendimiento y fiabilidad probados. Presentaremos una evaluación completa inédita en la industria de metalurgias de contacto/interconexión local, apuntando a una reducción 2,5 veces en resistencia de contacto —crítica para superar el severo cuello de botella de rendimiento que plantea la alta resistencia en CMOS ULSI de 10 nm y 7 nm.

Significado del avance en interconexiones locales

GB: Esto marca el primer cambio en metalurgia de contacto desde el inicio del procesamiento damasceno —una técnica aditiva que crea interconexiones Cu— hace casi 25 años. Este avance es pivotal para la tecnología de 7 nm, ofreciendo un camino tangible para mitigar la pérdida de rendimiento asociada con contactos de tungsteno tradicionales.