IBMの7nm BEOL技術ブレイクスルー：EUVリソグラフィとコバルトメタライゼーションが次世代チップを推進

Griselda Bonilla博士は、IBMリサーチの先進BEOLインターコネクト技術チームのシニアマネージャーとして、同社の業界トップクラスのオンチップインターコネクト（BEOL）ソリューションを牽引しています。今週、カリフォルニア州サンノゼで開催されるIITC/AMC会議でのチーム発表に先立ち、彼女に話を聞きました。

まず、なぜ7nm技術がこれほど重要なのかお聞かせください。

Griselda Bonilla： 7nmノードは、クラウド、ビッグデータ、認知コンピューティング、モバイルといった次世代システムの要です。2014年の30億ドル投資と、ニューヨーク州、GLOBALFOUNDRIES、Samsungとの協業により、材料・ツール・プロセスの革新がこれらのプラットフォームに最大50%の電力性能向上をもたらす可能性があります。新材料とEUVリソグラフィによる7nm達成は、このポテンシャルの強力な指標です。

昨年の画期的な7nmノードテストチップでのご役割は？

GB： 36nmピッチでの新しい信頼性の高いインターコネクト技術の定義と開発を行う、大規模なクロスファンクショナルチームを管理しました。

それ以来の進捗はいかがですか？

GB： 刺激的な道のりでした。BEOLスケーリングは、我々が推進する7nmノードを含む現代のCMOSノードにとって依然として大きな課題です。トランジスタ、キャパシタ、抵抗などを接続するバックエンドオブライン（BEOL）インターコネクトに焦点を当ててきました。取り組んでいる銅配線は、約20年前に導入されたオリジナルのCuインターコネクトの1/20以下のサイズです。初めて、極端紫外線（EUV）リソグラフィを用いた積極的なスケーリングインターコネクトを実証し、他のパターニング技術がますます複雑かつ制限的になる中、回路設計に前例のない柔軟性を提供します。

IITC/AMC会議について、発表内容とこの場を選んだ理由を教えてください。

GB： IITC/AMC会議はBEOL研究の最高峰の集まりで、業界リーダーとアカデミアが最新の進展を共有します。我々は「7nm BEOL技術」と「7nm以降のためのBEOLデザインテクノロジー共最適化」の2つの招待講演を行いました。同僚のTheo Standaert博士が、我々の7nm BEOL技術論文を執筆したチームを率い、将来ノードのインターコネクトソリューションの定義と検証を担当しています。さらに、主要BEOL性能指標、新規統合手法、材料をカバーする6件の寄稿講演と4件のポスター発表を行いました。IBMリサーチアライアンスが今年の会議で最多の論文と講演を獲得しました。

アライアンスについて詳しく。GLOBALFOUNDRIES、SUNYポリテクニック研究所、その他パートナーはどう貢献したのですか？

GB： これらの協業は基盤的です。IBMの深い研究専門性、GLOBALFOUNDRIESとSamsungの製造力、SUNY Polyの学術的革新とリーダーシップというユニークな組み合わせで、最先端BEOLイノベーションの探求を可能にしています。

昨年はSiGeチャネル材料とEUVリソグラフィがブレイクスルーと特定されました。現在採用されている新たな補完的材料や技術は？

GB： コンタクトレベルでのコバルトメタライゼーションと、これらの攻撃的な寸法で信頼性の高いBEOLインターコネクトを実現するために必要な技術革新をスポットライトしています。

これらの進歩は7nmチップの量産可能性という観点で何を意味しますか？

GB： 実証済みの歩留まりと信頼性で、7nmノードへのインターコネクトスケーリング継続を可能にします。業界初となる、ブレイクスルーのコンタクト/ローカルインターコネクト冶金の完全評価を発表し、コンタクト抵抗を2.5倍削減することを目指します。これは10nmおよび7nm CMOS ULSIにおける高抵抗による深刻な性能ボトルネックを克服する上で極めて重要です。

ローカルインターコネクトのブレイクスルーの意義は？

GB： これはダマシンプロセス（Cuインターコネクトを作る加法技法）の開始以来、ほぼ25年ぶりのコンタクト冶金の変更です。この進歩は7nm技術の要であり、従来のタングステンコンタクトに伴う性能損失を緩和する具体的な道筋を示します。