微電子芯片技術(shù)2

1）所能加工的最小線寬；2）晶片直徑；3）DRAM（動態(tài)隨機存儲器）所儲存的容量。復(fù)習(xí)1，評斷集成電路的發(fā)展?fàn)顩r的幾個指標(biāo)：11，小尺寸器件會帶來哪些問題，如何解決？復(fù)習(xí)器件尺寸縮小，導(dǎo)致短溝道效應(yīng)?！怠刀嗑Ч钖艠O由單摻雜發(fā)展為雙摻雜。帶來pMOS中B的滲透問題?！怠礢iNxOy能有效克服。較大介電常數(shù)，低漏電密度和高抗老化擊穿。器件尺寸進一步縮小，導(dǎo)致柵絕緣介質(zhì)隧穿電流的出現(xiàn)。〉〉高K柵介質(zhì)材料以增加?xùn)沤橘|(zhì)厚度。2復(fù)習(xí)3微電子芯片最重要的CMOS結(jié)構(gòu)中，各功能部分所用材料。1）襯底材料：單晶硅片；襯底材料是制備微電子元件的基礎(chǔ)。2）柵極結(jié)構(gòu)：由多晶硅或其它難熔硅化物來制備。3）npn晶體管：由源極，漏極和柵極組成。是集成電路中最重要的器件，可以實現(xiàn)基本的邏輯功能；4）淺槽隔離：一般通過離子刻蝕來制備溝槽，然后覆蓋一層熱氧化層SiO2。主要功能是隔開相鄰的晶體管；5）絕緣介質(zhì)層：一般由SiO2來制備。柵絕緣介質(zhì)層和柵電極一起對源極和漏極之間的溝道起控制作用；6）源極或漏極：一般由Al和Cu等金屬來制備，要求其和芯片能夠形成歐姆接觸，有小的串聯(lián)電阻。31）介電常數(shù)k比Si3N4(k>7)大的材料稱為高介電常數(shù)材料。隨著特性尺寸的減少，需要用合適的高介電常數(shù)材料傳統(tǒng)的電容介質(zhì)材料二氧化硅以減少介質(zhì)層厚度增加電容。大k值介電材料可以用于制造非易失鐵電隨機存取存儲器(FeRAM),如鈦鋯鉛(PZT)或鉭鍶鉍(SBT)。2）k值比SiO2（k<3.9）小的材料稱為低介電常數(shù)材料。使用低介電常數(shù)材料替代傳統(tǒng)的絕緣材料二氧化硅，使得連線之間難于傳遞電壓；復(fù)習(xí)4，高，低介電常數(shù)介質(zhì)材料的定義與功用。4諾貝爾物理獎2012年●法國物理學(xué)家塞爾日·阿羅什●美國物理學(xué)家戴維·瓦恩蘭，以表彰他們在量子物理學(xué)方面的卓越研究。瓦恩蘭困住帶電原子或離子，通過光或光子來控制和測量它們；而阿羅什卻讓原子通過一個陷阱，從而控制和測量被困光子和光的粒子。2011年●美國天體物理學(xué)家薩爾·波爾馬特

●美國/澳大利亞物理學(xué)家布萊恩·施密特

●美國科學(xué)家亞當(dāng)·里斯。通過觀測遙遠超新星發(fā)現(xiàn)宇宙的加速膨脹。2010年●英國科學(xué)家安德烈·海姆●康斯坦丁·諾沃肖洛夫。在石墨烯材料方面進行卓越研究。2009年●英國華裔科學(xué)家高錕。光學(xué)通信方面取得突破性成就?！衩绹茖W(xué)家威拉德·博伊爾和喬治·史密斯。發(fā)明半導(dǎo)體成像器件電荷耦合器件(CCD)2008年●美國科學(xué)家南部陽一郎。發(fā)現(xiàn)次原子物理的對稱性自發(fā)破缺機制?！袢毡究茖W(xué)家小林誠、利川敏英。發(fā)現(xiàn)對稱性破缺的來源。2007年●法國科學(xué)家阿爾貝·費爾●德國科學(xué)家彼得·格林貝格爾。發(fā)現(xiàn)“巨磁電阻”效應(yīng)5§2.微電子芯片技術(shù)發(fā)展對材料的需求§2.1概述§2.2襯底材料§2.3柵結(jié)構(gòu)材料§2.4存儲電容材料§2.5局域互連材料§2.6金屬互連材料§2.7鈍化材料6半導(dǎo)體存儲器有兩大體系：易失性存儲器，例如SRAM和DRAM，在沒有電源的情況下都不能保存數(shù)據(jù)。但擁有高性能，易用等優(yōu)點。非易失性存儲器，像EPROM,EEPROM和FLASH，能在斷電后仍保存數(shù)據(jù)。但由于所有這些存儲器均起源自只讀存儲器(ROM)技術(shù),所以它們都有不易寫入的缺點。

信息功能材料>>§2.微電子芯片技術(shù)發(fā)展對材料的需求>§2.4存儲電容材料/半導(dǎo)體存儲器PROM：可編程存儲器。

EPROM：紫外線擦除的可編程只讀存儲器。這種芯片可以擦除的次數(shù)有限。

FLASH：閃速存儲器，它和EPROM類似，寫上去的東西也可以擦掉重寫，但它要方便一些，不需要光照了，只要用電學(xué)方法就可以擦除，所以就方便許多，而且壽命也很長。7U盤是USB盤的簡稱，采用Flash芯片存儲的，F(xiàn)lash芯片屬于電擦寫電門。在通電以后改變狀態(tài)，不通電就固定狀態(tài)。所以斷電以后資料能夠保存。1999年朗科研發(fā)出全球第一款USB閃存盤，成功啟動了全球閃存盤行業(yè)。

信息功能材料>>§2.微電子芯片技術(shù)發(fā)展對材料的需求>§2.4存儲電容材料/半導(dǎo)體存儲器與傳統(tǒng)的電磁存儲技術(shù)相比有許多優(yōu)點:存儲信息的過程中沒有機械運動,這使得它的運行非常的穩(wěn)定。不存在類似軟盤,硬盤,光盤等的高速旋轉(zhuǎn)的盤片,所以它的體積往往可以做得很小。朗科公司“用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的快閃電子式外存儲方法及其裝置”（專利號：ZL99117225.6；美國專利號US6829672。）8信息功能材料>>§2.微電子芯片技術(shù)發(fā)展對材料的需求>§2.4存儲電容材料SiO2是傳統(tǒng)的電容介質(zhì)材料（dielectric）DRAM(DynamicRandom-AccessMemory)動態(tài)隨機存儲器電容絕緣介質(zhì)層材料；高介電常數(shù)的氧化物鐵電材料NVFRAM(Non-VolatileRandomAccessMemory)非揮發(fā)性的鐵電隨機存儲器是指斷電后仍能保持?jǐn)?shù)據(jù)的一種RAM。大介電常數(shù)材料，使電容器電介質(zhì)可維持其“堅固”的厚度，又能提供有效的電荷存儲，盡管其面積和存儲電壓在繼續(xù)下降。C=.S/dSiO2介電率為3.9；PZT介電率1300。9所有的DRAM基本存儲單元都是由一個晶體管和一個電容組成。大量存儲單元組成存儲矩陣。信息功能材料>>§2.微電子芯片技術(shù)發(fā)展對材料的需求>§2.4存儲電容材料/DRAM的單元電容的狀態(tài)決定著內(nèi)存基本存儲單元的邏輯狀態(tài)：充滿電荷的電容器代表邏輯“1”；“空”的電容器代表邏輯“0”。晶體管控制電容空或滿。一個存儲單元只能存儲一位二進制數(shù)碼“1”或“0”，10信息功能材料>>§2.微電子芯片技術(shù)發(fā)展對材料的需求>§2.4存儲電容材料/DRAM的結(jié)構(gòu)示意圖鈍化材料金屬連線電容介質(zhì)金屬連線硅化物位線鐵電層MOS輸入信號線是字線輸出信號線是位線

11鐵電存儲器（FRAM）產(chǎn)品將ROM的非易失性數(shù)據(jù)存儲特性和RAM的無限次讀寫、高速讀寫以及低功耗等優(yōu)勢結(jié)合在一起。FRAM第一個最明顯的優(yōu)點是可以跟隨總線速度寫入，無須任何等待時間。FRAM的第二大優(yōu)點是近乎無限次寫入。FRAM的第三大優(yōu)點是超低功耗。信息功能材料>>§2.微電子芯片技術(shù)發(fā)展對材料的需求>§2.4存儲電容材料/鐵電存儲器FRAM12鐵電性：電極化規(guī)律具有復(fù)雜的非線性，并且撤去外場后能保留剩余極化，這種性質(zhì)叫鐵電性。鐵電體：具有鐵電性的電介質(zhì)，如鈦酸鋇陶瓷、酒石酸鉀鈉單晶。信息功能材料>>§2.微電子芯片技術(shù)發(fā)展對材料的需求>§2.4存儲電容材料/鐵電體材料自發(fā)極化特性，且自發(fā)極化方向可隨外加電壓而轉(zhuǎn)向，即使關(guān)斷電源，其極化方向也不會改變；只有加上反向電壓后，極化方向才能被改變。13由于鐵電材料具有自發(fā)極化，利用外電場作用下自發(fā)極化的轉(zhuǎn)向可以做成鐵電存儲器。信息功能材料>>§2.微電子芯片技術(shù)發(fā)展對材料的需求>§2.4存儲電容材料/鐵電體材料高介電常數(shù)可以做電容器的介質(zhì)材料，這樣可以增加電容，即電容可以存儲更多的電荷。電滯回線磁滯回線14當(dāng)一個電場被加到鐵電晶體時，中心原子順著電場的方向在晶體里移動。當(dāng)原子移動時，它通過一個能量壁壘，從而引起電荷擊穿。內(nèi)部電路感應(yīng)到電荷擊穿并設(shè)置存儲器。移去電場后，中心原子保持不動，存儲器的狀態(tài)也得以保存。鐵電存儲器不需要定時更新，斷電后數(shù)據(jù)能夠繼續(xù)保存。鐵電存儲器技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的CMOS制造工藝相兼容。鐵電薄膜被放置于CMOS基層之上，并置于兩電極之間，使用金屬互連并鈍化后完成鐵電制造過程。信息功能材料>>§2.微電子芯片技術(shù)發(fā)展對材料的需求>§2.4存儲電容材料/鐵電體材料FeRAM使用的鐵電體材料大體分為兩類,Pb(Zr,Ti)O3(PZT鋯鈦酸鉛)和(Sr,Ba)TiO3(SBT鈦酸鋇鍶)。PZT可在低溫下生產(chǎn),產(chǎn)生的電荷量大,而SBT則可實現(xiàn)低耗電。智能IC卡？15信息功能材料>>§2.微電子芯片技術(shù)發(fā)展對材料的需求>§2.4存儲電容材料/鐵電體材料電信號控制極化狀態(tài)16信息功能材料>>§2.微電子芯片技術(shù)發(fā)展對材料的需求>§2.4存儲電容材料/鐵電體存儲器17每個存儲單元由兩個MOS管和兩個鐵電電容組成，為2T2C型單元信息功能材料>>§2.微電子芯片技術(shù)發(fā)展對材料的需求>§2.4存儲電容材料/鐵電體存儲器18信息功能材料>>§2.微電子芯片技術(shù)發(fā)展對材料的需求>§2.5局域互連材料集成電路內(nèi)部器件之間，以及集成電路與外界的聯(lián)系，全靠一些金屬或具金屬電導(dǎo)特性的薄層來傳輸電流訊號。這些導(dǎo)電薄層主宰了集成電路的運行速度。電阻愈小，電流訊號的延遲便愈短，集成電路的速度也便愈快；同時，熱耗散也愈小，器件可以更緊密排列，集成度提高。19集成電路內(nèi)部器件之間的互連材料通常稱為局域互連材料。早期多采用多晶硅。集成電路與外界的聯(lián)系的互連材料一般采用金屬互連材料。Al是目前集成電路工藝中最常用的金屬互連材料。信息功能材料>>§2.微電子芯片技術(shù)發(fā)展對材料的需求>§2.5局域互連材料/互連類型互連的類別：芯片內(nèi)互連、芯片間互連長線互連中等線互連短線互連20信息功能競材料>>放§2.阿微電子伐芯片技術(shù)健發(fā)展對材擦料的需求犯>§2.5斗局域互愚連材料/互連類響型金屬互連（Ti/Al（Cu）/TiN鎢接觸樞紐局域互連：硅化物中等線互連：W21金屬硅諒化物是由金改屬和硅評組成的塞化合物局，很多店呈金屬舒導(dǎo)電特泰性。低電阻推；高溫穩(wěn)定街性；高的電揀子遷移育率阻抗渴；離子注入顏法合成硅失化物是近薄十年才發(fā)梳展的技術(shù)筐。信息功能序材料>>工§2.段微電子渡芯片技術(shù)席發(fā)展對材摘料的需求稻>§2.5額局域互俗連材料/金屬硅化惑物隨著集顫成度的僚提高，蟻多晶硅夸的電阻庸率較高小，接觸妄和局域樸互連成牛了影響紫電路速薄度的重喬要因素璃。導(dǎo)體：旺WSix、Ti厘Si2、Ti矛、W、掘Pol襪y（多輔晶硅）22信息功散能材料頸>>膚§2.靠微電贈子芯片壺技術(shù)發(fā)煩展對材泄料的需米求>§2.摘5局摘域互連漸材料/自對準(zhǔn)金璃屬硅化物“自對賢準(zhǔn)金屬帽硅化物獻”制程巖的主要岸流程在柵極撥、源極嘗與漏極今都鍍上桿金屬硅蕉化物的灰制程稱朗為“自霧我對準(zhǔn)訪金屬硅話化物制筐程”（內(nèi)Sel餡f-A口lig典ned蓋Si分lic搜ide悲），通默常簡稱誼sal起ici除de制院程。23鎢插塞擇（Tu拳ngs堂ten降Pl各ug）掃主要利駕用金屬怨W具有覆極佳的努階梯覆殲蓋能力塵?？梢詻]制作接盜觸孔與濫通孔。鎢插塞宗在多重閉金屬化核制程上仁的應(yīng)用案及其結(jié)頌構(gòu)信息功世能材料塌>>雄§2.喊微電嶼子芯片鉗技術(shù)發(fā)校展對材盜料的需尤求>§2.5專局域互沖連材料/鎢插塞24導(dǎo)體是電株子線路中欣的基本組緣瑞成之一，烈它的主要轟功能是：進行電飲源分配樓和信號賣傳輸；連接電子療電路中的腰芯片電阻早、電感、瞎電容等元武器件。在當(dāng)代超耗大規(guī)模集軟成電路中階，導(dǎo)體通豪常以高密互度的互連杯體結(jié)構(gòu)出曠現(xiàn)。信息功能暗材料>>剪§2.息微電子襪芯片技術(shù)謊發(fā)展對材消料的需求究>2.6匪金屬互連焰材料目前，互前連線已經(jīng)身占到芯片蠅總面積的個70～8演0%；且捷連線的寬擋度越來越序窄，電流著密度迅速炮增加。25信息功能筋材料>>準(zhǔn)§2.陰微電子抖芯片技術(shù)公發(fā)展對材方料的需求科>§2.史6金顏屬互連攜材料/鋁互連第一代互唯連技術(shù)是筑以鋁互連怖技術(shù)為代曬表。鋁連線易翼沉積，易株刻蝕，工渡藝成熟。0.18雙μm以上鋁互連占主流，廈是最常用的的金屬互至連材料。但Al連全線也存在俱一些比較吼嚴(yán)重的問魯題：電遷移義嚴(yán)重電阻率走偏高淺結(jié)穿境透等芯片中現(xiàn)的導(dǎo)線料密度不豆斷增加買，導(dǎo)線黑寬度和瘋間距不哈斷減小耕，互聯(lián)際中的電煩阻（R荒）和電墨容（C認(rèn)）所產(chǎn)扔生的寄肥生效應(yīng)看越來越艷明顯。報鋁互連免已不能及勝任。26電致遷移設(shè)（Ele裝ctro柄mig商rati輔on）濺鍍沉息積的鋁喊，經(jīng)適笑當(dāng)?shù)耐丝鹬笏?，通常插以多晶竹形式存竟在，?dāng)訴鋁傳導(dǎo)拋電流時言，由于振電場的均影響，景鋁原子袋將沿著差晶粒界啦面而移牙動，這泳一現(xiàn)象卻稱為電庫致遷移論。鋁線因電帖致遷移而宴產(chǎn)生的斷費路情形信息功畝能材料異>>受§2.塑微電迎子芯片拖技術(shù)發(fā)耀展對材聾料的需沉求>§2.澇6金驗屬互連帥材料/鋁互連27因此在光深亞微危米工藝?yán)戎校?待.18宗μm及狐以下）傷，銅將置逐步代株替鋁成奮為硅片井上多層技布線的蔬材料。樸銅與傳宮統(tǒng)的鋁怎及其合若金相比奔,優(yōu)點：較低的電斗阻率（C斷u,1.躬68μΩ切·cm伐；A1,狐2.66雜～4.0胸μΩ·c浸m）；更斜好的抗電渾遷移能力跟；更高的仿熔點（1唐358℃妥），更高逗的熱傳導(dǎo)川系數(shù)（C松u：3姐98W/蹲m；A1測：238樂W/m）福。缺點：易氧化；滑與介質(zhì)層概的粘結(jié)性奇差；銅彩易擴散進映入硅與二千氧化硅形靠成銅與硅紙的化合物饞,影響器丈件的可靠盟性；硅擴仍散入銅將酸增加銅的毀電阻率。信息功緒能材料語>>央§2.復(fù)微電帖子芯片勾技術(shù)發(fā)強展對材禾料的需毀求>§2.解6金喉屬互連擁材料/銅互連28銅薄膜的號淀積主要陜方法:電鍍(e乎lect擔(dān)rop叮lati啄ng),非電學(xué)兄淀積(概ele藝ctr由ole慢ss瘋pla瘡tin枕g)：扒化學(xué)淀妨積,受物理氣欄相淀積卻(PV猾D),頸金屬娃有機物尖(MO畫CVD加CV掙D)。目前,串銅C殊VD技牲術(shù)已成慚熟。M順OCV植D過四程中,菊一價賊銅發(fā)生敘歧化反嫁應(yīng),戰(zhàn)一部分市銅被還首原成單鋤質(zhì),除淀積在芹樣品表積面;碧另一部忍分銅被靠氧化成智二價,最隨廢決氣排出崖。信息功能封材料>>喊§2.縱微電子升芯片技術(shù)吼發(fā)展對材徹料的需求隱>§2.6拴金屬互臣連材料/銅互連29銅合金淀英積在銅中紙摻入少勝量合金剝元素,舞如鋁礙、錫等縫,可找進一步裕改善其準(zhǔn)電遷移技特性。愛所以,劉銅鋁悉合金和法銅錫合肥金的淀腎積是目迷前基于纏銅的金妄屬互連淚領(lǐng)域的參一個研時究重點謙。但是疑,合鋼金元素牽的引入貍通常會晚導(dǎo)致金襖屬電阻江率的提躁高。例指如,師銅中摻藥入錫牧濃度應(yīng)辨適中,階一般筒低于1層原子%顧。信息功提能材料牲>>取§2.妙微電譯子芯片擔(dān)技術(shù)發(fā)柱展對材的料的需塑求>§2.己6金伍屬互連宅材料/銅互連工藝方腸法:用雙金業(yè)屬pr年ecu揚rso伏r,即拖本身就震含有兩擇種金屬括,其所拋淀積薄躍膜的合耽金元素庭濃度與基反應(yīng)條狗件有關(guān)獎。用兩路p究recu匪rsor既同時淀積瓶,這兩路棕prec續(xù)urso財r需要同臺時在相同大的溫度下蘿分別進行想控制,脈難度比較含大;金屬堆垛寸退火,即末依次淀積賞不同金屬聲,形成堆琴垛,然后摧通過退火佳促使兩種總金屬互相授擴散,形肅成合金。串金屬堆垛源退火是上淺述三種方賺法中技術(shù)況最簡單的定一種。30銅圖形躬化方法挑：鑲嵌工岔藝(d房誠ama縫sce衣ne)卻：已經(jīng)湊成熟剝離工藝非(li寬ft-o漠ff)銅刻蝕：窄尚屬研究渠階段。信息功輩能材料的>>大§2.校微電膠子芯片擴技術(shù)發(fā)皂展對材件料的需輔求>§2.雨6金達屬互連盲材料/銅互連鑲嵌工直藝即先淀師積上電拍介質(zhì),稻然后雪把需要北布線的納位置的去電介質(zhì)千刻蝕掉羊，形成冶有待于韻用金屬弊互連線云填充的阿凹溝；祥此后塞進行金倒屬淀積濟。最后恰,用化肆學(xué)機械欄拋光(輩CMP蹦)把凹孕溝以外皇的金屬蘆去除,鉤形成贊包含互效連線和懂電介質(zhì)黨的表面或平坦的貢結(jié)構(gòu)。鑲嵌工將藝的技束術(shù)難點爛是所需趟的CM剩P工序宵難度比耐較大,竿而且桌對材料覆機械強晶度和粘紡附性的守要求很喬高。31剝離工藝恩技術(shù)即先在蠶電介質(zhì)款層上涂蕩膠和甩劃膠,光帽刻時在盤不該有租金屬的葵位置保棗留光刻存膠,洪然后淀添積完整俱的金屬織層;閘除膠時檢光刻膠網(wǎng)上面的袋金屬會機同時被搞去除,爐從而傘留下金秩屬互連瞇線。低工藝戲成品率廉(特別劑是采用年大尺寸深硅片時酷)是刻目前制河約該技紐奉術(shù)應(yīng)用燈的主要慶障礙。信息功價能材料盲>>匆§2.封微電究子芯片餐技術(shù)發(fā)風(fēng)展對材涌料的需遞求>§2.但6金車屬互連職材料/銅互連銅刻蝕可用氯蒙等離子喊體進行諷反應(yīng)離狐子刻蝕攔(RI膠E)。壩但是,翼目前銅怪刻蝕的蒸質(zhì)量尚有無法滿正足集成窗電路工雄藝的需頌要。銅刻蝕技材術(shù)除面臨貸成品率低青這個困難油以外,請還面臨低艱刻蝕選擇困比等問題烈,因此果尚屬研究秩階段。若焦銅刻蝕技忘術(shù)最終發(fā)栗展成熟,緊則可以用研其取代鑲垮嵌工藝技早術(shù),從蝴而少使用矛CMP。32銅互連丹線外面歡需要有柱一層D辱BAP鹽(d臥iff六usi昨on氏bar土rie抬ra水nd歷adh酸esi巨on異pro羽mot躁er)固,簡與稱為阻艇擋層來喚防止和峽Si的氧互擴散愧。阻擋層按可為氮做化鈦(絮TiN悼)，氮靈化鎢(箱WN)朋，鉭(邁Ta)慎等,幣其中技擱術(shù)最成絲式熟,巨應(yīng)用最厲廣泛的糕是Ti伶N?；瘜W(xué)氣計相淀積頓(CV葛D)比票物理氣帝相淀積繞(PV藍D)制芬造的薄烤膜具有顧更良好唉的臺階預(yù)覆蓋。劑隨著集疾成電路州的特征麻線寬降趴低到深唉亞微米雞量級,奪PVD旱已越來桑越難以濤滿足圖伶形對良徑好臺階歪覆蓋的輝要求,季而CV鹽D在薄轎膜淀積喊中已上談升到主煙導(dǎo)地位爭。目前畫,各種膽阻擋層惰材料的抗CVD疲是阻擋蓮層研究盤的一個斧熱點。信息功稿能材料絞>>者§2.濫微電恭子芯片筐技術(shù)發(fā)求展對材鴿料的需供求>§2.6賄金屬互姨連材料/銅互連33信息功謊能材料胞>>撫§2.剝微電賣子芯片渴技術(shù)發(fā)折展對材熟料的需臟求>2.6茶金屬圓互連材摸料/互連線寬侵與互連線慈延遲的關(guān)鉆系當(dāng)大規(guī)模之集成電路瞞進入深亞紐奉微米，每爬個單元本逆征的門延坦遲時間與杜互連線的蛋平均延遲巧時間相比缸，后者已辱成為主要壞因素。研究互連訂線的延遲愈是深亞微蘇米集成電訴路迫切需休要解決的獅問題。34信息功燈能材料事>>雕§2.桂微電奪子芯片圓技術(shù)發(fā)涼展對材填料的需勺求>2.6居金屬互連記材料/互連技捎術(shù)與器凱件特征猴尺寸的曠縮小集成度較彎高的集成旨電路，一孝般采用多班層配線來猶傳輸信號軍。在較先廈進的處理盈器中，配啞線多達1商0層。35在集成叼電路工滿藝中，民有著極洲好熱穩(wěn)妻定性、夸抗?jié)裥酝ǖ亩跎趸瑁ㄍ釹iO2）一直掠是金屬列互聯(lián)線置路間使撓用的主挽要絕緣徑材料。拌而金屬途鋁（A酸l）則言是芯片牲中電路匠互聯(lián)導(dǎo)警線的主餓要材料狂。隨著集成毫電路技術(shù)們的進步，紡芯片中的鴨導(dǎo)線密度堆不斷增加擾，導(dǎo)線寬倒度和間距橡不斷減小剝，互聯(lián)中愚的電阻（豆R）和電街容（C）旱所產(chǎn)生的需寄生效應(yīng)肚越來越明陡顯。當(dāng)器件尺慚寸小于0萍.25m翠m后，克票服阻容遲坡滯（RC甘Del打ay）而裁引起的信管號傳播延邊遲、線間矮干擾以及窩功率耗散孟等，就成姑為集成電羽路工藝技井術(shù)發(fā)展不惕可回避的載課題。用銅線替衣代傳統(tǒng)的殊鋁線就成挑為集成電訊路工藝發(fā)像展的必然慕方向。與律此同時，紫低介電常蹤蝶數(shù)材料替吐代傳統(tǒng)絕頂緣材料二鮮氧化硅也衫就成為集蘭成電路工飽藝發(fā)展的含又一必然鬼選擇。信息功還能材料容>>縣§2.燭微電捕子芯片近技術(shù)發(fā)匠展對材嶺料的需擁求>§2.贊6金菊屬互連授材料/低介電常劣數(shù)材料36信息功能棉材料>>燭§2.彈微電子劈燕芯片技術(shù)滅發(fā)展對材卵料的需求權(quán)>§2.6鋸金屬互憶連材料/銅與低任介電常泰數(shù)材料蒼的集成銅互連已物在0.2段5/0.猴18um雄技術(shù)代中古使用；但森是在0.疤13um陜以后，銅加互連與低敏介電常數(shù)欲絕緣材料勉共同使用丸時的可靠撲性問題還鄙有待研究暮開發(fā)。為了達坊到降低擱RC延高遲的目岸的,段銅互連包需要采跳用介電經(jīng)常數(shù)低計的電介攻質(zhì)。相對介電鏟常數(shù)值:皂1.5～粥2.2一般采用石以納米多慕孔二氧化告硅為代表攔的超低介為電常數(shù)材晶料。但是年,這種滴多孔物質(zhì)劫的低機械店強度和低鐮熱導(dǎo)率等鄭特性給它織與銅的集愉成造成很耕大困難。所以,燭銅與納米觀多孔二氧傾化硅的集獨成尚待進喊一步研究組,主要嘴是降低工貿(mào)藝對材料業(yè)機械強度您的要求,楚或者改寶善納米多勁孔二氧化筋硅的有關(guān)直特性。37在集成電融路工藝中秘，低介電凝常數(shù)材料藍必須滿足挎諸多條件兔：足夠的鋪機械強秀度（m緞ech隆ani甘cal款st百ren溜gth屆）以支賺撐多層軟連線的均架構(gòu)；高楊氏系衣數(shù)（Yo美ung‘然smo說dulu針s）；高擊穿伍電壓（蛋bre淺akd業(yè)own虛vo瀉lta押ge>秧4MV業(yè)/cm敢）；低漏電（悄leak別age記curr乘ent<繪10-9推at家1MV/嶄cm）；高熱穩(wěn)定蓋性（th港erma前l(fā)st克abil漸ity劑>450oC）；良好的粘貓合強度（斧adhe看sion搜str罪engt然h）；低吸水夾性（l披ow枕moi歉stu銜re浙upt縫ake楊）；低薄膜應(yīng)形力（lo渣wfi隸lms場tres率s）；高平坦交化能力澆（pl千ana豬riz獲ati恢on）低熱漲系騎數(shù)（co刊effi膊cien香tof模the程rmal避exp專ansi懷on）化學(xué)機械反拋光工藝吵的兼容性楊（com蹤蝶pati速bili專tyw蔥ith召CMP限proc悄ess）能夠滿足閣上述特性長的完美的燙低介電?；?jǐn)?shù)材料并篇不容易獲樂得。例如鑼，薄膜的趨介電常數(shù)竟與熱傳導(dǎo)簽系數(shù)往往曠就呈反比掉關(guān)系。因填此，低介廟電常數(shù)材三料本身的脈特性就直該接影響到劍工藝集成殼的難易度披。信息功能恭材料>>賴§2.脆微電子啦芯片技術(shù)棒發(fā)展對材校料的需求鴿>§2.蘋6金已屬互連脹材料/低介電戒常數(shù)材鵝料38針對降居低材料施自身極磁性的方則法，目溪前在0靈.18mm技術(shù)鞠工藝中旁廣泛采釋用在二饅氧化硅章中摻雜穗氟元素錢形成F井SG（賴氟摻雜氧的氧化崗硅）來止降低材雄料的介熟電常數(shù)揭。氟是具有畝強負(fù)電性擇的元素，懂當(dāng)其摻雜給到二氧化雀硅中后，硬可以降低偶材料中的傲電子與離貢子極化，布從而使材章料的介電皆常數(shù)從4皇.2降低罩到3.6鐘左右。在二氧象化硅中漫引入了叢碳（C擺）元素痕：即利迎用形成逗Si-習(xí)C及C巡壽-C鍵養(yǎng)所聯(lián)成碑的低極辦性網(wǎng)絡(luò)足來降低輝材料的灰介電常檔數(shù)。無定形碳近薄膜的研催究，其材憐料的介電翼常數(shù)可以狐降低到3枕.0以下吃。信息功能資材料>>腐§2.莫微電子陜芯片技術(shù)社發(fā)展對材瘦料的需求蜘>§2.嫌6金北屬互連牙材料/低介電常藏數(shù)材料39針對降低拴材料密度呢的方法，采用化學(xué)徹氣相沉積駁（CVD乖）的方法腎在生長二貞氧化硅的止過程中引服入甲基（匆-CH3殼），從而差形成松散觸的SiO撥C:H薄膏膜，也稱疤CDO（靜碳摻雜的凡氧化硅）樂，其介電蔑常數(shù)在3舉.0左右煉。采用旋壓盯方法（s狹pin-割on）將斃有機聚合夾物作為絕沫緣材料用捆于集成電博路工藝。早這種方法烤兼顧了形吃成低極性級網(wǎng)絡(luò)和高耽空隙密度悶兩大特點稅，因而其鏡介電常數(shù)評可以降到咬2.6以靜下。但致命缺殘點是機械懸強度差，憲熱穩(wěn)定性瘋也有待提銀高。信息功能終材料>>報§2.努微電子悼芯片技術(shù)辛發(fā)展對材賄料的需求卻>§2.6膚金屬互憲連材料/低介電權(quán)常數(shù)材幣料40阻擋層（獻Barr習(xí)ier品Laye杯r）材料扯——Ti鵝N及T普iW如圖所示逮，可避免鬧鋁—硅界敲面的尖峰么現(xiàn)象，提關(guān)升附著能邊力。信息功隸能材料賞>>痛§2.亂微電該子芯片捧技術(shù)發(fā)躺展對材燭料的需貸求>§2.橡6金越屬互連臘材料/阻擋層材料41信息功翅能材料債>>共§2.籌微電夕子芯片鑼技術(shù)發(fā)屑展對材辭料的需距求>§2.鳳6金聰屬互連犁材料/阻擋層材料銅原子叮在硅和邊二氧化道硅中的兔擴散速救度很快哀，它們釋將會在澤硅中充消當(dāng)深能鏈級受主彎雜質(zhì)的廉角色而笑使得器俯件的性瘦能大大翻下降。勉因此，義在UL耗SI銅登互連線沸技術(shù)中糞，必須咳采取有禽效措施土來防止自銅向硅轎中擴散伙，即在脾介質(zhì)層幼和金屬稼銅之間瘋引入一翁層擴散冒阻擋層慰。擴散阻養(yǎng)擋層可徒分為金歸屬阻擋敘層和介演質(zhì)阻擋層層兩種媽。其中狡所選材耍料包括落Ta，倒W，T杜i以及臂它們的斥氮化物售TiN紀(jì)，WN暖，Ta室N等，侍還有一栽些化合義物T層iW，展TaC驕等，沉勢積方法量包括濺假射、C添VD等險。42信息功能叢材料>>列§2.疏微