Low—K介質(zhì)與Cu互連技術(shù)在新型布線系統(tǒng)中的應(yīng)用前景

摘 要：集成電路（IC）的快速發(fā)展對ULSI布線系統(tǒng)提出了更高的要求。本文通過對ULSI互連布線系統(tǒng)的分析，在介紹了ULSI新型布線系統(tǒng)的同時(shí)，嘗試預(yù)測互連技術(shù)的趨勢走向，同時(shí)展望Low-K介質(zhì)與Cu互連技術(shù)在新型布線系統(tǒng)中的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：ULSI Low-K介質(zhì) Cu互連

中圖分類號：TN47 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（c）-0119-02

如今，半導(dǎo)體工業(yè)飛速發(fā)展，人們對于電子產(chǎn)品的功能和體積也提出了進(jìn)一步的要求，因而，提高集成電路的集成度、應(yīng)用新式材料和新型布線系統(tǒng)以縮小產(chǎn)品體積、提高產(chǎn)品穩(wěn)定性勢在必行。根據(jù)Moore定律，IC上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。日益減小的導(dǎo)線寬度和間距與日益提升的晶體管密度促使越來越多的人把目光投向了低介電常數(shù)材料在ULSI中的應(yīng)用。另一方面，金屬鋁（Al）是芯片中電路互連導(dǎo)線的主要材料，然而，由表1可知，金屬銅（Cu）的電阻率比金屬鋁（Al）低40%左右，且應(yīng)用Al會(huì)產(chǎn)生更明顯的互聯(lián)寄生效應(yīng)。因而應(yīng)用金屬銅（Cu）代替金屬鋁（Al）作為互連導(dǎo)線主要材料就成為集成電路工藝發(fā)展的必然方向[1]。（如表1）

1 低介電常數(shù)材料（Low-K）

一直以來，有著極好熱穩(wěn)定性、抗?jié)裥缘亩趸瑁⊿iO2）是金屬互連線路間使用的主要絕緣材料。如今，低介電常數(shù)材料（Low-K）因其優(yōu)良特性，逐步在IC產(chǎn)業(yè)被推廣應(yīng)用。

Low-K材料基本可以分為無機(jī)聚合物與有機(jī)聚合物這兩大類，常見Low-K材料有：納米多孔SiO2、SiOF氟硅玻璃（FSG）、SiOC碳摻雜的氧化硅（Black Diamond）、SiC：N氮摻雜的碳化硅HSQ（Hydrogen Silsesquioxane）、空氣隙。Low-K材料制備及其介電常數(shù)值見表2。……