多层化布线已进入第四代在线视频

好 我下一个问题就讲

多层化布线已经进入第四代

那么讲四代

第一代布线是什么叫做逐层沉积

第二代布线叫做玻璃流平

第三代布线是采取化学剂抛光

第四代布线采用大马士革工艺

我们看看分别看看多层布线

多层布线它是用在什么地方

多层布线用在什么地方

就是说你随着集成度的提高

你集成度越来越高了

我们一讲集成度到多少了

现在到24纳米了

那么意思说它晶体管

那个特征线宽已经很窄了

那么很窄了集成度就高了

集成度就高了

因为一个MOS器件

它起码有三条线出来

源栅漏都要出来

这些线出来以后因为密度很高了

那线就很多了

要很多了在同一层布线上

肯定是不行

你同一层布线它就交叉了

一交叉就不绝缘了

你要想不绝缘的话

层上摞（堆叠）线层上摞线层上摞线

在一层线里边要拐弯

要互相躲避这是不可能的事

所以必须采取多层布线

那多层布线现在到多少了的话

可以到十层甚至到十几层的

十几层的

你们看看这个图上在第一代

1970年以后铝布线是二至三层

到1985年以后铝布线二到五层

到1995年才导入平坦化了

因为你层数太多了

就不好解决这个问题了

因此到2000年以后

铜布线代替了铝布线

干法刻蚀代替湿法刻蚀

引入了大马士革双大马士革工艺

第一代布线是逐层沉积

逐层沉积是怎么个意思

就是说你

你看看看这写的这基板来了

截柱导通孔也形成

要沉积金属层沉完金属层的话

要形成图形

形成图形沉积绝缘膜

沉积绝缘膜的话又做导通孔

导通孔完了以后的话再沉积

再做基础层再沉积再沉

你这么一层一层沉积

一层一层沉积

根本要不做平坦化处理的话

沉积几层就不行了

因为你底层的台阶

上一层保留着

第二层的台阶的话

就把第一层的也保留着

第三层你照顾到第二层第三层

到了第四层

第三层的台阶第二层的台阶

第一层的台阶你都得保留着

这一保留着上边去了

这里边是什么

又有山峰又有沟壑

又有山峰又有沟壑

你下边怎么布线

连制板都制不了了

为什么说

我不刚才讲了

图像分辨率跟景深的是矛盾的

你照顾到低的照顾不了高的

你图像分辨率也办不成了

办不成了你没办法

金属层用的什么

绝缘层用的什么东西

不可能实现多层化

也不可能提高它的精度

那么第二代的是玻璃流平

玻璃流平是怎么个意思

你看借由光刻胶反向刻蚀

实现绝缘的平坦化

借由这是涂布玻璃流平

使它平坦化

然后借由这种玻璃使它流平

那你怎么意思

你不是刚才做了一层图形了

有了台阶了有了台阶以后

我给它想办法

我给它弄一层玻璃

使它平坦一下

使它平坦一下再往上边做

做完了以后再流一层玻璃

再给它平坦化

你可以想象来

这种办法也是不行的

这种办法也是有问题的

那么看了当时用的玻璃的话

用的你比如说硼磷硅玻璃

硼磷硅玻璃

这是硅氧化物玻璃

硼磷硅玻璃里边有磷

磷的话就是熔点比较低的

用熔点比较低的这种东西

给它用玻璃流平的办法

你看这不是玻璃这不是玻璃

用玻璃流平的办法给它填一部分

把它沟给它填一部分

沟给它填的部分

使布线再漏出一部分来

然后第二步的话也填一部分

填一部分使它漏出一部分来

但是你填一部分填一部分

也不能填满你填到一定程度

这上边的沟是越来越深

你越来越深的话你没办法

你做了钝化膜以后

它还是凹凸不平的

你这种凹凸不平的做集成电路

实现这种高级程度

新上的这种特征线宽越来越少

根本就是不可能的

所以也不行

第三步我们看看就引入了CMP

引入了CMP

你看它的特点是什么

为了实现平坦化

部分的导入CMP工艺

你看什么

有浅沟壑隔离被部分的导入

采用铝膜

它是部分的平坦化

怎么叫部分的平坦化

你看做了第一层以后

做了第一层以后

我先做平坦化处理先做平坦化

做了平坦化处理以后

我就做金属膜做金属膜

我做出图形来

注意做出图形来

我做出图形来以后

柱塞做阻挡层

再做平坦化处理

平坦化处理以后

我再做出图形

做出图形再做平坦化处理

我再做出图形来

再做平坦化处理

我就是在做的过程当中

不断的做平坦化处理

不断的在做平坦化处理

平坦化处理用的是什么东西

用的是CMP

就是Chemical Mechanical Polishing

不断的抛光不断的抛光

抛光完了以后做平坦化处理

但是这种过程注意

它跟大马士革工艺

还是有区别的

大马士革工艺的话

是绝缘体上开槽

它不是它是什么

先做刻蚀先做刻蚀

对金属进行刻蚀

再做平坦化处理再做平坦化处理

它是你看看

这是反射防止层

第一层金属第一层绝缘层

第二层导通孔

然后做第三层金属做第一层

也可以的话实现

一定程度的平坦化

第四代的话

就是采取大马士革工艺了

采取大马士革工艺

采取大马士革工艺的话我们看看

从图上

也可以从下边开始做起

这是CMOS CMOS了以后

这是n型的这是p型的CMOS

这是隔离浅隔离

我们知道这是源栅漏这是源栅漏

那么中间有个浅隔离

这就是CMOS器件CMOS器件

CMOS器件以后

然后这上边当然硅氧化物

我上次讲了

这里边的话都要引出线来

都要引出线来

引出线的过程当中

我先做成绝缘层

做成绝缘层的话

我给它绝缘层上做导通孔

做导通孔给它连接线

连接线以后连接线以后

我再做绝缘层

做完绝缘层

再对绝缘层做出孔来

孔来了我再做金属层

金属层完了再抛光

抛光完了以后再做绝缘层

绝缘层上边我再做出通孔来

通孔来我再做沉积金属层

金属层完了以后我再抛光

这种就是大马士革工艺加上CMP

由于采取大马士革加上CMP以后

那么这种层数的话

可以做到很多了

你比方说这是什么

黑的是导通孔了

这是黑的就是金属了

一般这黑的都是金属都是金属

你们看这是几层

这是你看这是第六层

这是导通孔这是第五层

这是第五层的导通孔这是导通孔

第六层的布线第五层的布线

这是第四层的导通孔等等往下

有了布线层有了导通孔

有了布线层有了导通孔

有了布线层有了导通孔

有了布线层有了导通孔

有了布线层有了导通孔

你看一直连到它下边去

可以做到什么

做到层层平做到层层平

现在的话可以做到十几层布线

注意我们看看大规模集成电路

我们说大规模集成电路

真正的那个器件的话在底下

器件就是CMOS器件

CMOS器件CMOS器件

CMOS器件这是n型的这是p型的

这是n型的这是p型的

这是沟道

这是源极这是栅极这是漏极

这是源极这是栅极这是漏极

那么源栅漏它是三个引线

你这一引线都得出来

当你集成度非常高的时候

你三极管的数量密度很高的时候

这些布线就会很密

这些密度这些就是很密

我们线条宽度基本上

跟特征线宽

或者设计基准是相同的

你这个是多少这个也是多少

那么你密度很高了

布线密度就很高

布线密度很高又不能短路

这些线都不能短路各走各的路

各走各的路的话

只能采用多层布线的办法

一层布线两层布线

布线现在有十层

超过十层的超过

随着你集成度的提高

布线层数会越来越多

而且要求你要窄

越短越好越短越好

因为你随着频率的提高

你布线一长了

布线间就会有电容

你有了电容这就不好办了

我讲了会发生什么

信号的延迟信号的失真

不同线间的信号会发生cross talk

就是说这交叉噪声

这些都会有问题

也想办法使

布线的长度越短越好

布线的长度越短越好

你看这就需要你超精细工艺了

这里面你看看第四代布线的工艺

为适应器件高性能化

引入新工艺新材料

为提高平坦性

以及高密度元件的排列

采取浅隔离结构

金属间层间绝缘膜采取CMP工艺

利用大马士革工艺形成无柱塞

利用极介电常数

就使LOW-k膜层间绝缘膜

铜布线绝缘膜阻挡层用它

金属阻挡层用氮化钽膜

采用大马士革形成图形

那么这是跨入新世纪以来

多层布线的结构

那么从以上讲的

集成电路工艺来讲

它用到了很多的材料

你比方从这里边讲的

钨塞低K还有阻挡层

还有这些金属阻挡层用到了很多

同时采用了很多的新的工艺

我再重复一遍铜布线代替铝布线

干法刻蚀

包括你

双大马士革工艺也有很多

特别是曝光技术

这曝光技术用什么光源

用什么光刻胶

用什么透镜等等这些

都涉及到很多很多的材料问题