芯片为什么用铜作为互联金属?铝为什么会被替代呢? |
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在半导体制程中,为了连接不同的电路元件,传递电子信号和为电路元件供电,需要使用导电金属来形成互连结构。 曾今,铝是半导体行业中用于这些互联结构的主要材料。 然而,随着半导体技术的进步和线宽尺寸的不断缩小,导致铜成为了替代选择。那么铝为什么会被替代呢? 芯片互连金属的历史 早期的集成电路使用了金作为互连材料,尤其是在1950年代到1960年代初。金因其优越的导电性、化学稳定性和与许多半导体材料的兼容性而受到青睐。 但是由于金十分昂贵,对于商业化的大规模集成电路来说是一个显著的问题。 在1960年代至1990年代中期,铝成为半导体制造中最主要的互连导线材料。 1997年,IBM公布了其先进的铜互连技术,标志着铜正式开始替代铝成为高性能集成电路的主要互连材料。
芯片互连金属性质对比金 (Au) 导电性: 金是优良的导电材料,其导电率仅次于银。 化学稳定性: 金对大多数化学物质都非常稳定,不容易氧化或受到腐蚀。 黏附性: 金具有良好的黏附性,能够与许多其他材料形成良好的界面。 问题: 其成本相对较高。铝 (Al) 导电性: 虽然铝的导电性较低,但仍然比许多其他金属都要好。 化学稳定性: 在集成电路的生产环境中,铝相对稳定。 易加工: 铝容易进行干刻蚀和湿刻蚀,这使其成为早期IC制造的理想选择。铜 (Cu) 导电性: 铜是集成电路中使用的最佳导电材料之一,仅次于银和金。 化学稳定性: 铜容易氧化,但在制造过程中,可以通过某些方法来控制。 成本: 相对于金和其他贵金属,铜的成本更低。为什么铜取代了铝? 铝导线在长时间的电流作用下,可能会出现电迁移现象,即铝原子在导线内部迁移,导致导线断裂或形成空洞,这会导致集成电路的失效。随着互连间距的缩小,铝导线的电阻增加和导线之间的电容增加,从而增加了RC延迟,这对于高速的集成电路是不利的。
而铜具有比铝更低的电阻率,可以更有效地传递电流,并可在更细的金属线中承载更大的电流。而铜的电迁移抗性远高于铝,这使得铜互联在高电流条件下更为可靠。铜互连用哪种工艺方法?
由于铜不容易被刻蚀,因此一般不采用刻蚀的方法进行芯片互联。较为普遍的是双大马士革工艺。双大马士革工艺是一种在种子层上,通过电化学沉积方法沉积铜的方法。 电化学沉积即电镀,是一种速率较快的一种金属化方法,沉积速率远远大于化学气相沉积,物理气相沉积,在集成电路,晶圆级封装中应用广泛。 审核编辑:刘清 声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉 集成电路 集成电路 +关注关注 5349文章 10970浏览量 355890 半导体制程 半导体制程 +关注关注 0文章 37浏览量 15818原文标题:芯片为什么用铜作为互联金属? 文章出处:【微信号:深圳市赛姆烯金科技有限公司,微信公众号:深圳市赛姆烯金科技有限公司】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。 收藏 人收藏扫一扫,分享给好友 复制链接分享 评论发布评论请先 登录 相关推荐 Linux是做什么用的? Linux是做什么用的?Linux是一种开源的操作系统,广泛用于服务器、嵌入式设备和个人电脑等领域。它具有以下特点和用途: Linux是做什么用的? 1、服务器操作系统:Linux在服务器领域非常 发表于 04-28 15:40 铜缆会被光纤完全取代吗?为什么光纤目前取代不了铜缆? 铜缆会被光纤完全取代吗?为什么光纤目前取代不了铜缆? 随着科技的进步和互联网的迅猛发展,数字通信技术也取得了巨大的突破。铜缆![]() ![]() ![]() ![]() |
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