法科学家实现500℃下CMOS器件制造，进一步推进3D单片CMOS集成

2020-06-23 15:30

欧洲最为先进的微电子及电子材料研究中心之一CEA－Leti近日在FDSOI CMOS工艺上有了新的突破，科学家们将CMOS集成的热工过程界限降低到500℃，同时也表现出了强劲的性能提高，尤其是在PMOS逻辑器件方面。

500℃这个阈值很重要，因为在3D单片技术中，在高于500℃的温度下制造上层晶体管会破坏金属互连线和底层晶体管的硅化物。采用CEA－Leti公司的CoolCubeTM低温工艺，可以防止高端器件底层晶体管的劣化。

CEA－Leti的科学家Claire Fenouillet－Beranger说：“CMOS器件的集成现在可以在最高温度只为500℃的情况下实现。对于那些要求高密度的应用程序来说，这一概念的实现为这种顺序集成技术（Sequential Integration）带来了越来越高的可信度。”

Claire于6月中旬在VLSI技术与电路研讨会上刚刚发布一篇与三星电子合作完成的相关报告，报告中提到，“这种3D顺序集成技术会对于延续摩尔和扩充摩尔越来越有吸引力，例如，相对于裸片到裸片连接（die－to－die），这种3D技术的主要优势之一就是两层之间的纳米级光刻对准带来的显著密度增益。不过，还有一个更重要的挑战是在制造底层器件之后，如何在低温下完成上层的高性能CMOS器件。”

论文指出，“有关底层设备硅化物完整性和保持层间互连可靠性的最高温度在几个小时内不应超过500℃。据我们所知，不同于以往的书面讨论，CEA－Leti是第一个证明此设想的团队。”

此外，CEA－Leti还首次演示了在500℃下设计环形振荡器和SRAM单元，进一步推动了高性能3D单片CMOS技术发展，以应用于高级逻辑、RF、内存计算、AI、成像和显示应用。