講演名 2011-02-07
ロバストLow-k(k~2.5)配線の開発指針とインテグレーションによる性能検証(配線・実装技術と関連材料技術)
井上 尚也, 植木 誠, 山本 博規, 久米 一平, 川原 潤, 井口 学, 本多 広一, 堀越 賢剛, 林 喜宏,
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抄録(和) LSI配線における層間絶縁膜の誘電率(k値)低減が、遅延やタイミングマージンなどのLSI性能に及ぼす影響を、40nmノード、200万ゲート、7層配線LSIのネットリストを活用して定量的に評価した。第2層配線(M2)~第5層配線(M5)の総延長が他の層と比較して長いため、これらの配線層における層間絶縁膜のk値を低減する効果が大きい。M2~M5のk値を3.0から2.5に低減することで、全配線容量が11%低減し、伝播遅延が8.4%低減することが明らかとなった。配線容量低減により、信号伝播におけるセットアップ/ホールドマージンが改善することも確認した。また、k=2.5の層間絶縁膜材料として用いるポーラスSiOCH膜として、炭素組成が高い材料を選択することで、配線インテグレーションプロセス中にk値が上昇するダメージに対する耐性が向上した。結果として、同等のk値を示す低炭素組成の膜の場合より、インテグレーション後の配線容量を7%低く抑えることができた。さらに、low-k配線で課題とされるPbフリーバンプを用いたフリップチップパッケージの耐性も確保できることを確認した。
抄録(英) Impacts of k-value reduction on LSI performances are clarified quantitatively using 2M-gate net-list. Reduction in k-value from 3.0 to 2.5 for M2-M5 interconnect layers achieves 11%-drop in interconnect parasitic capacitance (C_) and 8.4%-reduction in propagation delay (τ_d), which also shrinks the effective variability of τ_d to improve LSI operation margins. From a viewpoint of BEOL fabrication with k~2.5, a carbon-rich porous SiOCH film has high tolerance to process-induced damages, resulting in lower C_ than that of an O-rich film with similar k-value. Sustainability to FCBGA packaging with Pb-free solder bumps is also confirmed for the multi-level interconnects with the C-rich porous SiOCH.
キーワード(和) LSI / 配線 / low-k / 容量 / 遅延 / ダメージ / 実装
キーワード(英) LSI / interconnect / low-k / capacitance / delay / damage / package
資料番号 SDM2010-217
発行日

研究会情報
研究会 SDM
開催期間 2011/1/31(から1日開催)
開催地(和)
開催地(英)
テーマ(和)
テーマ(英)
委員長氏名(和)
委員長氏名(英)
副委員長氏名(和)
副委員長氏名(英)
幹事氏名(和)
幹事氏名(英)
幹事補佐氏名(和)
幹事補佐氏名(英)

講演論文情報詳細
申込み研究会 Silicon Device and Materials (SDM)
本文の言語 JPN
タイトル(和) ロバストLow-k(k~2.5)配線の開発指針とインテグレーションによる性能検証(配線・実装技術と関連材料技術)
サブタイトル(和)
タイトル(英) Path-finding for Integration of Robust Low-k (k~2.5) SiOCH in System LSI
サブタイトル(和)
キーワード(1)(和/英) LSI / LSI
キーワード(2)(和/英) 配線 / interconnect
キーワード(3)(和/英) low-k / low-k
キーワード(4)(和/英) 容量 / capacitance
キーワード(5)(和/英) 遅延 / delay
キーワード(6)(和/英) ダメージ / damage
キーワード(7)(和/英) 実装 / package
第 1 著者 氏名(和/英) 井上 尚也 / Naoya INOUE
第 1 著者 所属(和/英) ルネサスエレクトロニクス先行研究統括部
LSI Research Lab., Device & Analysis Tech. Div., Packaging & Test Tech. Div, and Platform Integration Div., Renesas Electronics Corporatio
第 2 著者 氏名(和/英) 植木 誠 / Makoto UEKI
第 2 著者 所属(和/英) ルネサスエレクトロニクス先行研究統括部
LSI Research Lab., Device & Analysis Tech. Div., Packaging & Test Tech. Div, and Platform Integration Div., Renesas Electronics Corporatio
第 3 著者 氏名(和/英) 山本 博規 / Hironori YAMAMOTO
第 3 著者 所属(和/英) ルネサスエレクトロニクス先行研究統括部
LSI Research Lab., Device & Analysis Tech. Div., Packaging & Test Tech. Div, and Platform Integration Div., Renesas Electronics Corporatio
第 4 著者 氏名(和/英) 久米 一平 / Ippei KUME
第 4 著者 所属(和/英) ルネサスエレクトロニクス先行研究統括部
LSI Research Lab., Device & Analysis Tech. Div., Packaging & Test Tech. Div, and Platform Integration Div., Renesas Electronics Corporatio
第 5 著者 氏名(和/英) 川原 潤 / Jun KAWAHARA
第 5 著者 所属(和/英) ルネサスエレクトロニクス先行研究統括部
LSI Research Lab., Device & Analysis Tech. Div., Packaging & Test Tech. Div, and Platform Integration Div., Renesas Electronics Corporatio
第 6 著者 氏名(和/英) 井口 学 / Manabu IGUCHI
第 6 著者 所属(和/英) ルネサスエレクトロニクスデバイス・解析技術統括部
LSI Research Lab., Device & Analysis Tech. Div., Packaging & Test Tech. Div, and Platform Integration Div., Renesas Electronics Corporatio
第 7 著者 氏名(和/英) 本多 広一 / Hirokazu HONDA
第 7 著者 所属(和/英) ルネサスエレクトロニクス実装・テスト技術統括部
LSI Research Lab., Device & Analysis Tech. Div., Packaging & Test Tech. Div, and Platform Integration Div., Renesas Electronics Corporatio
第 8 著者 氏名(和/英) 堀越 賢剛 / Yoshitaka HORIKOSHI
第 8 著者 所属(和/英) ルネサスエレクトロニクスプラットフォームインテグレーション統括部
LSI Research Lab., Device & Analysis Tech. Div., Packaging & Test Tech. Div, and Platform Integration Div., Renesas Electronics Corporatio
第 9 著者 氏名(和/英) 林 喜宏 / Yoshihiro HAYASHI
第 9 著者 所属(和/英) ルネサスエレクトロニクス先行研究統括部
LSI Research Lab., Device & Analysis Tech. Div., Packaging & Test Tech. Div, and Platform Integration Div., Renesas Electronics Corporatio
発表年月日 2011-02-07
資料番号 SDM2010-217
巻番号(vol) vol.110
号番号(no) 408
ページ範囲 pp.-
ページ数 6
発行日