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IBM發表新型絕緣體 助力先進制程晶片良率

ibm在近日于美國矽谷舉行的年度ieee國際可靠度實體研讨會(international reliability physics symposium,irps)上發表了新型絕緣體,該種材料有兩種型态──氮碳化矽硼(sibcn)以及氮碳氧化矽(siocn),号稱兩者都能讓晶片性能與良率有所提升。此外ibm還展示了如何線上路之間填充sibcn或siocn,來建立線邊緣粗糙度(line edge roughness,ler)變異的模型,以及透過預先篩選晶片測試達到更有效量測故障率、讓晶片性能優化的新技術。

在一篇題為《氮化矽(sin)、sibcn與siocn間隔媒體之時間相依介電質擊穿(time dependent dielectric breakdown of sin, sibcn and siocn spacer dielectric)》的論文中,ibm research電氣特性暨可靠度經理james stathis描述了(22納米制程晶片上的) 10納米厚度sibcn與siocn間隔媒體性能如何超越sin,以及在7納米制程測試晶片采用6納米厚度絕緣媒體的實驗。

ibm打算在14納米制程節點(已經于globalfoundries生産)導入sibcn絕緣體,而siocn将在7納米節點采用;stathis透露,ibm期望可在5納米節點使用終極絕緣體──氣隙(air gap)。

ibm research的james stathis表示,sibcn與siocn的介電常數低于power 9處理器采用的sin。

stathis指出,精确建立依據晶片運作電壓決定的絕緣體材料壽命十分重要,因為在先進制程節點,若采用一般的sin間隔媒體,寄生電容會占據整體元件電容的85%;但藉由利用具備較低介電常數的材料如sibcn與siocn,可降低寄生電容并是以改善晶片性能、提升良率。

ler也是造成寄生電容的因素,ibm在另外兩篇分别題為「ler沖擊随機模型(a stochastic model for the impact of ler)」以及「全面性ler沖擊模型建立新方法(a new and holistic modeling approach for the impact of line-edge roughness)」的論文中, 展示了ler如何在間隔線路的絕緣體内導緻随機變異,并對介電電壓/時間相依度帶來不良影響;而ibm指出,采用其全面性随機模型,能在先進制程節點對整體晶片可靠性進行更精确的電壓效應預測。

ibm無晶圓廠可靠度小組(fabless reliability group)的工程師,可以展示如何利用感覺運算算法,更精确預測上述新型絕緣體的介電質擊穿點;一旦采用新絕緣體的晶片開始生産,這種新的「智能」方法号稱能大幅改善測試實際晶片時的效率。 其方法能在新一代晶圓制程被準許之前,實作優化的預篩選與測試順序。

IBM發表新型絕緣體 助力先進制程晶片良率

本文轉自d1net(轉載)

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