New-Tech Military Magazine | Q4 2023

הסרת צוואר בקבוק בחיבורי ביניים מתקדמים ) של השבב Back-end-of-line מודל חדש לניבוי מדויק של פיזור החום בחיבורי הביניים (

IMEC »

עם התקדמות מזעור השבבים, הופך ■ בהדרגה החום שנוצר בחיבורי הביניים לגורם מגביל, המסכן את אמינותו של השבב. קיים מחסור במודלי ניבוי מדויקים, ■ עם רזולוציה מרחבית מספקת ושלא דורשים כוח מחשוב מיוחד. מציגה מודל חדש לניבוי מדויק Imec ■ ) BEOL של פיזור החום בחיבורי ביניים ( של שבבים מתקדמים, תוך התחשבות בהשפעה ההדדית על הטרנזיסטורים בתאי ) ובצורת אריזת השבב. FEOL הלוגיקה ( מאמר זה מתאר את המודל ויתרונותיו ■ לעתיד המחקר והפיתוח. בפרט, מתאר המאמר את יחסי הגומלין בין שכבות קדחי מעבר ובידוד בעלות מקדם דיאלקטרי נמוך, להתנגדות התרמית של חיבורי הביניים. מזעור השבבים מוביל להתלהטות ) שהופכת BEOL חיבורי הביניים ( בהתמדה לבעיה שמסכנת את אמינות השבב חיבורי הביניים נוצרים מתהליך מורכב ) BEOL (או בקיצור Back - end - of - line בשם

מתדרדרת אמינות חיבורי הביניים (בשל סחיפת יונים וסחיפת מאמץ היוצרת חורים במתכת) והטרנזיסטורים (בשל .) NBTI תופעת ה־ תאי הלוגיקה – הטרנזיסטורים – הם אלה שפולטים את רוב החום בשבב. כיום, פליטת ואט/ 10 ההספק של תאי הלוגיקה היא כ־ ממ"ר וחלק מהחום הזה מתפזר לכיוונם של ]. גם הזרמים 1,2[ חיבורי הביניים הסמוכים שעוברים דרך מחברי הביניים לצורך אספקת חשמל או העברת אותות, מחממים את המוליכים בתופעה הנקראת חימום־ג'ול. הבעיה מחמירה עם כל מזעור נוסף של תהליך הייצור, מכיוון שגדלה ההתנגדות החשמלית של קדחי המעבר ופסי המתכת של חיבורי הביניים. הדרישה לצפיפות זרם הולכת וגדלה ומוליכות החום הנמוכה של חומרים עם מקדם דיאלקטרי נמוך רק מחריפות את הבעיה. נדרש מודל ניבוי מדויק באופן מסורתי, ניתוח ההתנהגות התרמית של הטרנזיסטורים וחיבורי הביניים נעשה באמצעות מודלים פשוטים, שהורצו בנפרד זה מזה ומדדו רק את השפעתו של

ומטרתם היא לחבר בין הטרנזיסטורים לצורך אספקת חשמל, הארקה והעברת אותות. השבב בנוי משכבות מתכת שונות ), חיבורי M x המכילות חיבורים מקומיים ( .) M z ) וחיבורים כלליים למחצה ( M y ביניים ( 3 שכבות, כשמתוכן 15 השבב בנוי מעד . בכל שכבה M x הן בדרך כלל שכבות 6 עד מוליכה מסודרים פסי המתכת בכיוון אחד וביניהם שכבת בידוד של חומר דיאלקטרי. השכבות מחוברות ביניהן באמצעות קדחים אנכיים ממולאים במתכת. המשך מזעור הטרנזיסטורים בשלב ה־ מוביל למזעור חיבורי הביניים FEOL , והתיילים הופכים לדקים BEOL בשלב ה־ וצפופים יותר. הצפיפות ותופעת עיכוב האות (בשל עליה בקבוע הזמן במעגל ) הפכו לצווארי בקבוק מוכרים, RC ה־ המקשים על המשך מזעור חיבורי הביניים. ואולם, מזה זמן מה שתעשיית ייצור השבבים מוטרדת דווקא מתופעה אחרת: עלייה בהתנגדות התרמית של חיבורי הביניים, שמובילה להתלהטות פסי המתכת. התלהטות פסי המתכת עלולה לפגוע באופן משמעותי באמינות השבב מכיוון שככל שהטמפרטורה עולה, כך

New-Tech Military Magazine l 58