金屬互連中的大馬士革工藝
在半導體制程中為了連接不同的電路元件,傳遞電子信號和為電路元件供電,需要使用導電金屬來形成互連結(jié)構(gòu)。鋁曾經(jīng)是半導體行業(yè)中用于這些互聯(lián)結(jié)構(gòu)的主要材料。然而,隨著半導體技術(shù)的進步和特征尺寸的不斷縮小,銅成為了替代選擇,那么這個過程是如何演變的呢?
金屬互連工藝歷史:早期的集成電路使用了金作為互連材料,到60-90年代中期,鋁逐漸成為集成電路制造中最主要的互連導線材料。1997年,美國 IBM 公司公布了先進的銅互連技術(shù),標志著銅正式開始替代鋁成為高性能集成電路的主要互連材料。
IBM 公司首先提出了以銅作為互連材料的工藝方法,由于與2500多年前敘利亞大馬士革城內(nèi)鑄劍工藝有異曲同工之妙,故以“大馬士革”(Damascene)命名。如今大馬士革工藝已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到了集成電路中。
通俗地講,大馬士革工藝就是在 Low-k 介質(zhì)材料上刻蝕出凹痕并電鍍銅的過程,并不會刻蝕較深的硅晶圓。最早的大馬士革工藝稱為銅質(zhì)雙重鑲嵌,所謂“雙重”,即需要刻蝕出通孔和溝槽兩種形狀,在這兩種形狀中濺射 Ti、Cu 種子層,再電鍍出銅互連線,故該工藝也常被稱為“雙大馬士革”(Dual-damascene)。
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