近日，比利时微电子研究中心imec宣布了一项在超导技术领域取得的重大突破。在IEEE IEDM 2024国际电子器件会议上，imec展示了基于NbTiN（氮化钛铌）材料的超导数字电源核心组件，包括互联结构、约瑟夫森结以及MIM电容器。
imec强调，这些展示的技术不仅具备高度的可扩展性，还能与当前标准的300毫米CMOS制造工艺相兼容。更令人瞩目的是，这些超导结构能够承受后端工艺中高达420℃的加工温度，这对于传统工艺而言是一个巨大的挑战。
在性能参数方面，imec的第一代超导数字电路相较于基于7纳米CMOS技术的系统，能效提升了惊人的100倍，性能更是提升了10至100倍。这一成果无疑为超导技术在未来电子器件中的应用开辟了广阔的前景。
imec详细阐述了其超导技术的具体实现。在NbTiN超导互联方面，imec采用了半大马士革集成工艺，构建了双金属级方案，实现了50纳米级别的导线和通孔临界尺寸。同时，这些互联结构具有超过13K的临界温度和120 mA/μm²的临界电流密度，表现出色。
在约瑟夫森结方面，imec通过在两个超导NbTiN层之间夹入aSi非晶态硅，实现了大于2.5 mA/μm²的临界电流密度。这一成果为超导电路中的关键组件提供了新的解决方案。
imec还展示了使用NbTiN电极、基于HZO（Hf0.5Zr0.5O2）材料的可调谐电容器。该电容器具有高达8 fF/μm²的电容密度，为超导电路中的电容需求提供了高效且可靠的解决方案。
