新一代芯片绝缘体号称性能超越氮化硅

　　IBM在近日于美国矽谷举行的年度IEEE国际可靠度物理研讨会(International Reliability Physics Symposium，IRPS)上发表了新型绝缘体，该种材料有两种型态──氮碳化矽硼(SiBCN)以及氮碳氧化矽(SiOCN)，号称两者都能让芯片性能与良率有所提升。

　　此外IBM还展示了如何在线路之间填充SiBCN或SiOCN，来建立线边缘粗糙度(line edge roughness，LER)变异的模型，以及透过预先筛选芯片测试达到更有效量测故障率、让芯片性能最佳化的新技术。

　　在一篇题为“氮化矽(SiN)、SiBCN与SiOCN间隔介质之时间相依介电质击穿(Time Dependent Dielectric Breakdown of SiN, SiBCN and SiOCN Spacer Dielectric)”的论文中，IBM Research电气特性暨可靠度经理James Stathis描述了(22纳米制程芯片上的)10纳米厚度SiBCN与SiOCN间隔介质性能如何超越SiN，以及在7纳米制程测试芯片采用6纳米厚度绝缘介质的实验。

　　IBM打算在14纳米制程节点(已经于GlobalFoundries生产)导入SiBCN绝缘体，而SiOCN将在7纳米节点采用;Stathis透露，IBM期望可在5纳米节点使用终极绝缘体──气隙(air gap)。

　　IBM Research的James Stathis表示，SiBCN与SiOCN的介电常数低于Power 9处理器采用的SiN

　　(来源：IBM Research)

　　Stathis指出，精确建立依据芯片运作电压决定的绝缘体材料寿命十分重要，因为在先进制程节点，若采用一般的SiN间隔介质，寄生电容会占据整体元件电容的85%;但借由利用具备较低介电常数的材料如SiBCN与SiOCN，可降低寄生电容并因此改善芯片性能、提升良率。

　　LER也是造成寄生电容的因素，IBM在另外两篇分别题为“LER冲击随机模型(A Stochastic Model for the Impact of LER)”以及“全面性LER冲击模型建立新方法(A New and Holistic Modeling Approach for the Impact of Line-Edge Roughness)”的论文中，展示了LER如何在间隔线路的绝缘体内导致随机变异，并对介电电压/时间相依度带来不良影响;而IBM指出，采用其全面性随机模型，能在先进制程节点对整体芯片可靠性进行更精确的电压效应预测。

　　IBM无晶圆厂可靠度小组(Fabless Reliability Group)的工程师，可以展示如何利用感知运算演算法，更精确预测上述新型绝缘体的介电质击穿点;一旦采用新绝缘体的芯片开始生产，这种新的“智慧”方法号称能大幅改善测试实际芯片时的效率。其方法能在新一代晶圆制程被批准之前，实现最佳化的预筛选与测试顺序。