关于微电子工艺技术铜互连！

随着科学技术的突飞猛进,半导体制造技术面临日新月异的变化，其中12英寸、90纳米技术和铜工艺">铜工艺被称为引导半导体发展趋势的三大浪潮。传统的半导体工艺是主要采用铝作为金属互联材料(Interconnect)，在信号延时(signal delay)上已经受到限制。人们寻找到了新的材料来满足对电阻的要求，这种材料就是铜。简单地说，铜工艺就是指以铜作为金属互联材料的一系列半导体制造工艺。将铜工艺融入集成电路制造工艺可以提高芯片的集成度，提高器件密度，提高时钟频率以及降低消耗的能量。

要达到这样的要求就需要对工艺上做出相应的调整。在新的工艺水平，尤其是在90纳米或以下的技术节点上，主要的信号延时来自互联电路的部分。这一部分可以用以下公式来描述：

τ = RC = (ρL/Wtmetal) *(Kε0LW/tILD)

其中τ是指 total signal delay, R是指金属层的电阻, C是指介电层的电容，ρ是互联金属的电阻率，L是指长度，W是指长度，t 是指厚度， K是介电常数。由公式可见，选用

电阻率比较小的金属材料作为互联材料，和选用介电常数比较小的介电材料作为介电材料是降低信号延时、提高时钟频率的两个主要方向。铜的电阻率为1.7μΩ.cm，铝的电阻率为2.8μΩ.cm，所以铜更为优越。同时由于采用铜线可以降低互联层的厚度，所以同时也降低了上面公式中的电容C。为了进一步降低τ,产业界也在选择比SiO2的K值更加低的材料（即所谓的low k材料）。现有的铝材料（通常选用掺入少量Cu的AlCu合金材料）在器件密度进一步提高的情况下还会出现由电子迁移引发的可靠性问题，而铜在这方面比铝也有很强的优越性。当IC的电流密度超过106A/cm2时，高熔点的材料比低熔点的材料更易于发生电子迁移，原因在于前者具有更高的晶界扩散激活能。铜的熔点为1083℃，铝的熔点为660℃，所以铜更不容易发生电子迁移。和铝相比，铜的电子迁移失效时间要大一到两个数量级，所以它可以在更小的互联层厚度上通过更高的电流密度，从而降低能量消耗。推动铜工艺走向产业化的另一个重要原因就是和传统的铝工艺相比，铜工艺采用了Damascene工艺，减少了金属互联的层数，从而降低了成本。之所以采用Damascene工艺，主要原因在于铜本身不能够和象铝一样，与其它刻蚀气体产生气态的副产品，所以只能采用这种先刻蚀再充填金属互联材料的模式。

自从IBM公司在1985年引入铜，许多关于铜工艺的研发工作都取得了实效。主要包括制造Damascene结构的Damascene工艺、Cu CMP (Chemical Mechanical Polishing) 工艺和ECP (Electroplating) 工艺等（见图1）。

图1. 铜工艺的Dual Damascene 结构流程示

由于铜的扩散会引起器件的所谓“中毒效应”，所以在和source/drain和gate区域的接触金属仍然选用重金属钨。其余的互联金属都可以采用铜，其中的via可以采用single damascene，也可以采用dual damascene结构。在damascene结构经过CVD, Etch 等工艺后，就形成了via的结构。为了防止铜在Si 和SiO2中的扩散，所以必须在via上沉积一层阻挡层，然后再沉积一层很薄的铜作为ECP的导电介质，也作为电镀铜的金属晶体生长的晶核层。由ECP产生电镀铜层。接着的工艺是CMP，主要是磨掉多余的铜，同时将硅片表面磨平。其中的机制主要包括用微小颗粒对表面的机械摩擦和对摩擦材料的化学清洗，摩擦和化学清洗的载体，即所谓的浆料(slurry)，是整个铜工艺制造成本比较高的部分。

经过近几年的发展，铜工艺已经日臻成熟，进入量产阶段，现在的铜工艺主要应用于电脑的中央处理器、服务器、通讯及消费应用产品各领域对整体产品表现、高密度及低耗电有极高要求的产品。与此同时，降低RC的另一条有效途径，是选用低介电常数的low k的材料作为介电材料。单纯采用铜来代替铝作为互联材料可以降低RC 大约40%，而low k能够降低成本RC的程度则决定于选择材料的k值大小。Low k 技术还初于初期的研发阶段和试产阶段，目前还面临着一些集成(Intergration)问题，将是未来发展，特别是在90纳米技术及以下的结点上，一个重要的趋势。

总体来说不就是两个啊

1个是INTEL公司的 奔腾 跟赛扬 再就是AMD

AMD 是一家业务遍及全球的集成电路供应商，专为电脑、通信及电子消费类市场供应各种芯片产品，其中包括用于通信及网络设备的微处理器、闪存、以及基于硅片技术的解决方案等。

AMD 除了在世界各大城市设有办事处之外，还在美国、欧州、日本及亚洲等地设有生产中心。AMD 创办于 1969 年，总公司设于美国硅谷，有超过 70% 的收入来自国际市场，是一家真正意义上的跨国公司。公司在美国纽约股票交易所上市，代号为 AMD。

AMD 开发新产品时，力求产品能够满足客户的需要，不会单纯为创新而创新。AMD 作出每一个决定时，都会考虑"以客户为中心进行创新"，并以此作为指导思想，让公司员工清晰知道产品的发展方向，也让公司能够在这个基础上与业务伙伴、客户以及用户建立更密切的合作关系。

AMD 深信公司文化对公司的未来发展非常重要，其重要性甚至不亚于所制造的产品。我们热爱工作，拥有锲而不舍的精神。在这样的高尚情 *** 驱使下，我们一直积极寻找发展的机会，致力开发能适合客户需要的创新技术，并充分把握每一个市场商机，与广大的用户、业务伙伴与客户携手合作，帮助他们获益。AMD 具有刚毅不屈的精神，致力在世界上竞争最激烈的行业内持续发展，这是 AMD 企业文化的独有特色。

AMD 的产品系列

计算产品 (Computer Products)

台式电脑、笔记本电脑、工作站及服务器都普遍采用性能卓越并可与微软 (Microsoftò) Windowsò 兼容的 AMD 微处理器，以满足全球数以百万计的家庭及企业用户的计算要求。

惠普 (HP)、IBM 及富士通西门子 (Fujitsu-Siemens) 等多家誉满全球的电脑大厂一直销售基于 AMD 速龙? 及 AMD Opteron?(皓龙) 处理器的个人电脑以及企业级电脑。专为企业级服务器及工作站而设计的 AMD Opteron?(皓龙) 处理器曾多次获奖，是目前全球最高性能的 2 路及 4 路服务器处理器，可同时发挥 32 位及 64 位的卓越计算性能，让企业用户可以按照自己的实际需要逐步将系统升级，改用 64 位计算技术。

AMD64 技术是业内首创可与广泛采用的 x86 架构兼容的 64 位微处理器技术，AMD Opteron?(皓龙) 处理器以及即将推出的 AMD 速龙 64 处理器都采用 AMD64 技术。AMD Opteron?(皓龙) 处理器最适用于服务器及工作站，而 AMD 速龙 64 处理器则成功将 64 位计算技术引进台式及笔记本电脑。全球众多处理器之中只有 AMD 这两款处理器可以同时执行现有 32 位软件及新一代业内标准 64 位软件，并使系统性能大大提升。AMD 秉承优良的传统，致力为广大用户提供各种高效技术。 AMD Opteron?(皓龙) 处理器及 AMD 速龙 64 处理器的推出实现了 AMD 普及 64 位计算的梦想。

非易失性快闪存储器 (Non-volatile Flash Memory)

对于移动电话、电子消费产品、汽车电子系统、个人电脑及外围设备、网络及电信设备等电子产品来说，闪存是一种关键性的支持技术，这是因为闪存在电源关闭之后仍可保留已储存的资料。AMD 与富士通公司携手合作，成立一家合资企业，销售以 Spansion? 这个全球性品牌为产品名称的闪存。Spansion 闪存解决方案备有多种不同的密度及功能特色，可满足不同市场的不同需求，世界各地的客户可直接向 AMD 及富士通公司洽询购买这系列闪存产品。

个人联接解决方案 (Personal Connectivity Solutions)

AMD 的个人联接解决方案以个人电脑以外的上网设备为目标市场，锁定的目标产品包括平板电脑、汽车导航及娱乐系统、家庭与小型办公室网络产品以及通信设备。AMD 的一系列 Alchemy? 解决方案有低功率、高性能的 MIPSò 处理器、无线技术、开发电路板及参考设计套件。随着这些新的解决方案相继推出，AMD 的产品将会更加多元化，有助确立 AMD 在新一代产品市场上的领导地位。

研究与开发

AMD 在技术研发上取得很大的成就，客户可以充分利用 AMD 的研发成果开发各种性能更高、功能更齐备以及功率更低的解决方案。

为了确保公司产品继续保持其竞争优势，AMD 多年来一直致力投资开发未来一代的先进技术，这些新一代的技术通常要在多年后才会广泛应用于各种企业级系统之中。目前 AMD 已着手开发未来 5 至 10 年 都可适用的高性能技术。

目前 AMD 设于加州桑尼韦尔 (Sunnyvale) 及德国德累斯顿 (Dresden) 的先进技术研发中心分别负责多个研发项目。此外，AMD 目前也与 IBM 合作开发新一代的工艺技术。这方面的开发工作正在设于纽约 East Fishkill 的 IBM 半导体研发中心进行。

AMD 的自动化精确生产 (APM) 技术

APM 技术是 AMD 已注册的 200 多种专利及正在申请注册的专利的工艺技术集合，它是 AMD 制造工厂赖以 *** 控其生产设施的神经中枢。由于 AMD 的 200mm Fab 30 芯片厂以及生产 Spansion 闪存的 Fab 25 芯片厂都采用 APM 2.0 工艺技术，因此可以充分利用工艺决策自动化以及物料拾放自动化等技术，这是前所未有的创举，使 AMD 能以符合成本效益的方法进行生产，满足全球客户对优质产品的量产需求。

AMD 设于德国德累斯顿的 Fab 30 芯片厂拥有先进的生产设施，可以采用先进的 130 纳米工艺技术生产高性能的微处理器。Fab 30 芯片厂是欧洲首家采用铜连线工艺技术生产半导体的工厂，也是率先采用绝缘硅片 (SOI) 进行生产的芯片厂。

AMD 与富士通公司合资经营的多家芯片厂，其中包括设于美国德州奥斯汀的 Fab 25 芯片厂及设于日本 Aizu-Wakamatsu 的 JV1、JV2 及 JV3 等三间芯片厂。上述芯片厂全部采用 130 及 170 纳米技术生产创新的低电压 Spansion 闪存芯片。

AMD 的"后端工序"工厂负责进行装配、测试及封装等工序。若要确保所生产的解决方案品质稳定上乘，这些负责"后端工序"的工厂都具有举足轻重的作用。这些工厂全部采用先进的生产设施，每一产品都必须经过至少一个经过精心策划的工序才可出厂交货。AMD 有多家负责后端生产工序的工厂，他们分别设于中国苏州、马来西亚槟城、泰国曼谷、及新加坡。

AMD 简介

AMD（美国纽约股票交易所代号：AMD）于1969年在美国加利福尼亚州的桑尼韦尔成立，是个人和网络计算机及通信市场上的全球集成电路供应商，在美国、欧洲、日本和亚洲都设有制造厂。作为一家"标准普尔500"选定的指标上市公司，AMD为通信和网络应用生产和提供微处理器、闪存和基于硅技术的解决方案。

铝连线工艺作为一种相对成熟的技术以其稳定的工艺,相对低廉的性价比和成熟的技术在超大规模集成电路中得到了广泛的应用。随着芯片集成度不断提高的要求,铜工艺给硅芯片的互连材料带了很大的变化,它以它的低电阻(低30%)在逻辑芯片的的高端应用上(130纳米及以下)优势明显。然而对更在乎制造成本的 DRAM 和 FLASH 而言,即使是在110纳米及以下,不断发展更新的铝工艺仍然是很有竞争力的。铝填孔连线工艺概述铝连线既可以作为平坦的布线来连接空隙,也可以直接作为填充材料来代替传统的钨栓塞。对于前者而言,就是把铝薄膜沉积在整个晶片的表面,连线图案在金属刻蚀后形成,工艺相对简单,而且减少了工艺的工序,从而也降低了成本。

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