上科大冯继成课题组：开发出芯片中的下一代金属互连方案！

材料科学与工程 · 公众号 · · 2025-04-30 21:31

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5 个量级（图 1 ）。

图 1 . 晶圆级大面积 3D 打印多级、多尺度、多材料的芯片互连结构。

通过程控化定制电场空间构型，该工作中实现了多材料互连结构，最小三维互连结构的特征尺度微缩至 17 nm 。该工作还成功展示了“台阶式”的三维互连，为未来芯片立体集成提供了指导方案（图 2 ）。

图 2. 打印互连结构的材料以及尺度的自由调控。

该工作中通过对互连结构进行后处理以提升性能，并结合第一性原理计算预测互连结构性能（图 3 ）。实验结果表明，经过简单热处理后， 3D 打印的金属互连结构即可展现出接近理论预测值的优异性能表现。

图 3. 打印互连结构的性能优化以及理论预测。

此外，为契合集成电路的产量需求，本工作开发了一种基于脉冲电场的高通量打印策略，实现了晶圆级规模化制造金属互连结构的能力，仅需单次打印即可在 60 分钟内加工超过由 10000000 个 3D 纳米结构组成的晶圆级大面积阵列（图 4 ）。所打印的互连结构展现出优异的工艺一致性，其尺寸变异系数 CV <10% ，与光刻图案的标准在一个量级，充分满足集成电路制造对工艺稳定性的严苛要求。