近日，比利時微電子研究中心imec宣布了一項在超導技術領域取得的重大突破。在IEEE IEDM 2024國際電子器件會議上，imec展示了基于NbTiN（氮化鈦鈮）材料的超導數字電源核心組件，包括互聯結構、約瑟夫森結以及MIM電容器。
imec強調，這些展示的技術不僅具備高度的可擴展性，還能與當前標準的300毫米CMOS制造工藝相兼容。更令人矚目的是，這些超導結構能夠承受后端工藝中高達420℃的加工溫度，這對于傳統工藝而言是一個巨大的挑戰。
在性能參數方面，imec的第一代超導數字電路相較于基于7納米CMOS技術的系統，能效提升了驚人的100倍，性能更是提升了10至100倍。這一成果無疑為超導技術在未來電子器件中的應用開辟了廣闊的前景。
imec詳細闡述了其超導技術的具體實現。在NbTiN超導互聯方面，imec采用了半大馬士革集成工藝，構建了雙金屬級方案，實現了50納米級別的導線和通孔臨界尺寸。同時，這些互聯結構具有超過13K的臨界溫度和120 mA/μm2的臨界電流密度，表現出色。
在約瑟夫森結方面，imec通過在兩個超導NbTiN層之間夾入aSi非晶態硅，實現了大于2.5 mA/μm2的臨界電流密度。這一成果為超導電路中的關鍵組件提供了新的解決方案。
imec還展示了使用NbTiN電極、基于HZO（Hf0.5Zr0.5O2）材料的可調諧電容器。該電容器具有高達8 fF/μm2的電容密度，為超導電路中的電容需求提供了高效且可靠的解決方案。
