IBM發(fā)表了新型絕緣體材料配方，號(hào)稱(chēng)能有效提升先進(jìn)制程芯片性能與良率。
IBM在近日于美國(guó)硅谷舉行的年度IEEE國(guó)際可靠度物理研討會(huì)(InternationalReliabilityPhysicsSymposium，IRPS)上發(fā)表了新型絕緣體，該種材料有兩種型態(tài)──氮碳化硅硼(SiBCN)以及氮碳氧化硅(SiOCN)，號(hào)稱(chēng)兩者都能讓芯片性能與良率有所提升。
此外IBM還展示了如何在線路之間填充SiBCN或SiOCN，來(lái)建立線邊緣粗糙度(lineedgeroughness，LER)變異的模型，以及透過(guò)預(yù)先篩選芯片測(cè)試達(dá)到更有效量測(cè)故障率、讓芯片性能優(yōu)化的新技術(shù)。
在一篇題為「氮化硅(SiN)、SiBCN與SiOCN間隔介質(zhì)之時(shí)間相依介電質(zhì)擊穿(TimeDependentDielectricBreakdownofSiN,SiBCNandSiOCNSpacerDielectric)」的論文中，IBMResearch電氣特性暨可靠度經(jīng)理JamesStathis描述了(22奈米制程芯片上的)10奈米厚度SiBCN與SiOCN間隔介質(zhì)性能如何超越SiN，以及在7奈米制程測(cè)試芯片采用6奈米厚度絕緣介質(zhì)的實(shí)驗(yàn)。
IBM打算在14奈米制程節(jié)點(diǎn)(已經(jīng)于GlobalFoundries生產(chǎn))導(dǎo)入SiBCN絕緣體，而SiOCN將在7奈米節(jié)點(diǎn)采用；Stathis透露，IBM期望可在5奈米節(jié)點(diǎn)使用終極絕緣體──氣隙(airgap)。
IBM發(fā)表新型絕緣體助力先進(jìn)制程芯片良率
IBMResearch的JamesStathis表示，SiBCN與SiOCN的介電常數(shù)低于Power9處理器采用的SiN
Stathis指出，精確建立依據(jù)芯片運(yùn)作電壓決定的絕緣體材料壽命十分重要，因?yàn)樵谙冗M(jìn)制程節(jié)點(diǎn)，若采用一般的SiN間隔介質(zhì)，寄生電容會(huì)占據(jù)整體組件電容的85%；但藉由利用具備較低介電常數(shù)的材料如SiBCN與SiOCN，可降低寄生電容并因此改善芯片性能、提升良率。
LER也是造成寄生電容的因素，IBM在另外兩篇分別題為「LER沖擊隨機(jī)模型(AStochasticModelfortheImpactofLER)」以及「全面性LER沖擊模型建立新方法(ANewandHolisticModelingApproachfortheImpactofLine-EdgeRoughness)」的論文中，展示了LER如何在間隔線路的絕緣體內(nèi)導(dǎo)致隨機(jī)變異，并對(duì)介電電壓/時(shí)間相依度帶來(lái)不良影響；而IBM指出，采用其全面性隨機(jī)模型，能在先進(jìn)制程節(jié)點(diǎn)對(duì)整體芯片可靠性進(jìn)行更精確的電壓效應(yīng)預(yù)測(cè)。
IBM無(wú)晶圓廠可靠度小組(FablessReliabilityGroup)的工程師，可以展示如何利用感知運(yùn)算算法，更精確預(yù)測(cè)上述新型絕緣體的介電質(zhì)擊穿點(diǎn)；一旦采用新絕緣體的芯片開(kāi)始生產(chǎn)，這種新的「智能」方法號(hào)稱(chēng)能大幅改善測(cè)試實(shí)際芯片時(shí)的效率。其方法能在新一代晶圓制程被批準(zhǔn)之前，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的預(yù)篩選與測(cè)試順序。
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