电镀工艺优化对铜金属层后孔洞缺陷的影响 - 图文(3)

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电镀工艺优化对铜金属层后孔洞缺陷的影响

1.1半导体互连工艺现状及趋势

集成电路后端互连技术的主要功能是将密布于芯片各处的几十万上百万个半导体器件连接整合起来，以实现千变万化的集成电路的设计功能。后端互联技术对集成电路的主要影响在于响应速度以及可靠性。集成电路的设计尺寸、连线线宽，线高，都在在摩尔定律的驱使下不断缩小，之后，CMOS晶体管的运作速度将因信道长度的缩小而加快，但是多重互连的部份，则会因为RC时间延迟的效应，以约线宽每缩小0.7倍便延长RC延迟一倍的速度而趋缓。

图1.1-1所示显示了器件尺寸缩微对本征延时（Gate-Delay）以及互连延时带来的变化。我们可以看到，随着器件尺寸的缩小，本征延时不断下降，晶体管本身速度不断提高。但是后端互连延时却因为连线电阻增加（连线横截面不断缩小）和耦合电容的增大而快速增加，特别是当器件尺寸发展到0.25μm以后，互连延时快速增加，甚至超过了本征延时而开始主导器件的延时。我们可以看到，图中对比了三组使用不同材料的后端互连工艺的延时差异，分别是Al搭配SiO2、Cu搭配SiO2、以及Cu搭配低k值介电质。从图中可以看到，连线延时最长的，是Al搭配SiO2的连线工艺，Cu搭配SiO2次之，而Cu搭配低k值介电质的连线工艺的器件，延时最短，速度最快。由此可见，低阻值连线金属以及低k值介电质的应用，可以有效的缩短互连延时，提高器件的速度。因此，寻求适合半导体工艺的，更低阻值的连线金属材料以及更低介电常数的低k值介电质，成为后端连技术发展的主要任务之一。

图1.1-1 缩微对互连延时的影响

早在1985年IBM公司就已计划研发用铜替代铝作为芯片上的金属互连材料，但是直到1998年才在诺发公司（Novellus System）的帮助下把该技术应用在实际的集成电路制造工艺中。1999年苹果公司在400 MHz微处理器中采用了铜互连工艺，极大地提升了图形处理能力。2000年英特尔公司推出了采用了130nm铜互连技术的Tualatin奔腾III处理器。TI、Xilinx、三星、台积电、联电等公司也开始纷纷采用铜互连工

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