半導體料材技術動向及挑戰

半導體料材技術動向及挑戰(摘自易立達高科技網)

   銅導線材
   
在半導體技術發展初期的50年代，主要是以鍺元素為材料，不過鍺元素的耐高溫性不足、抗輻射能力差，以致在60年代後逐漸由矽元素取代其地位，矽在抗熱、抗輻射等表現上都優於鍺，適合用來製做大功率的積體電路。
   
到了近年來，隨著製程技術的不斷細密化，到了0.25um以下，積體電路在線路上的電阻電容延遲（RC-Delay）效應已增大到成為問題，使線路信號難以更快速傳遞，亦即電晶體導通、關閉的速率難以更快，並且線路間的串音雜訊干擾（Cross Talk Noise）也增加，這些問題約在時脈近1GHz時就會產生。
   
為了克服此一阻障，必須更換半導體信號線路的材料，從過往的鋁（Aluminum；Al）材換替成銅（Cooper；Cu）材，換材之後線路的電阻值降低，鋁的阻值為每公分2.8微歐姆（2.8uOhm/cm），銅則是1.7uOhm/cm，如此寄生RC問題獲得延緩，使晶片的時脈速率可進一步推升。同時，銅線路也有較佳的抗「電子遷移」能力，使晶片可以更久耐地運作。
   
在換材外，製造過程（製程）方面也必須搭配改變，過去鋁線是使用濺鍍方式製作，換成銅導線（Copper Wiring）後則使用電鍍方式製作，如此在程序成本上也更為精省。此外，由於銅的反應較為活潑，因此容易滲到矽基材中，也容易污染無塵室，這也使得製造過程中需要更多的謹慎控制。

關鍵字 : SOI,RC-Delay,High-k,製程材料類