IBM發(fā)表了新型絕緣體材料配方，號(hào)稱能有效提升先進(jìn)制程芯片性能與良率。

IBM在近日于美國硅谷舉行的年度IEEE國際可靠度物理研討會(huì)(International Reliability Physics Symposium，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，來建立線邊緣粗糙度(line edge roughness，LER)變異的模型，以及透過預(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(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(jīng)理James Stathis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(air gap)。

IBM發(fā)表新型絕緣體 助力先進(jìn)制程芯片良率

IBM Research的James Stathis表示，SiBCN與SiOCN的介電常數(shù)低于Power 9處理器采用的SiN

（來源：IBM Research）

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(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無晶圓廠可靠度小組(Fabless Reliability Group)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始生產(chǎn)，這種新的「智能」方法號(hào)稱能大幅改善測(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。