IC製程的威而剛-銅製程@ NCKU布丁的家 | barrier layer半導體
IC製程的威而剛-銅製程(上)鋁導線欲走還留效能至上銅製程準備接班(黃逸平/研究中心)在IC產業的發展史上,97年9月底的那幾天,絕對是會被好好記上一筆的時刻,因為在9月22日,IBM宣佈銅製程技術開發成功,將用以取代IC製作時的鋁導線,相隔短短一個星期,摩托羅拉也做了類似的聲明,正式宣告了銅製程時代的到來。消息出來之後,高科技股整體上漲,鋁概念股下跌,並在97年10月6日登上了時代雜誌。自有IC以來,大概很難有製程技術,能像銅製程開發成功般,引起這樣大的轟動了。 鋁導線美人遲暮在晶片的製造過程中,電晶體元件先在晶...
IC製程的威而剛-銅製程(上)鋁導線欲走還留效能至上 銅製程準備接班
(黃逸平/研究中心)在IC產業的發展史上,97年9月底的那幾天,絕對是會被好好記上一筆的時刻,因為在9月22日,IBM宣佈銅製程技術開發成功,將用以取代IC製作時的鋁導線,相隔短短一個星期,摩托羅拉也做了類似的聲明,正式宣告了銅製程時代的到來。
消息出來之後,高科技股整體上漲,鋁概念股下跌,並在97年10月6日登上了時代雜誌。自有IC以來,大概很難有製程技術,能像銅製程開發成功般,引起這樣大的轟動了。
鋁導線美人遲暮
在晶片的製造過程中,電晶體元件先在晶圓上被製作出來,而後再靠金屬導線連接各個電晶體,「兜」出整個電路來,由於電路連接複雜,導線線寬又隨製程技術有一定的限制,沒有辦法把所有導線都放在同一層上,所以在製程中(特別是邏輯電路),會製作好幾層導線的金屬層,才能完成複雜的連線。
以一顆邏輯IC來說,決定速度的快慢,在於兩個因素,一是邏輯閘電晶體的切換速度,而切換完後,邏輯閘的輸出信號就透過導線傳到下一個邏輯閘,作為輸入信號,另一個因素便是此信號在導線上的傳輸時間。
在IC產業界,鋁被當作金屬導線的材料,已經用了30年的時間。當製程還在0.8或0.5微米時,晶片速度的決定關鍵在於電晶體的切換速度,相對而言,信號在導線上幾乎用不了什麼傳輸時間。然而,當製程持續進展,從0.35微米一直到0.25、0.18微米後,世界就變的不一樣了,相對而言,信號在導線上所花的傳輸時間,已經變的越來越長,甚至大過了電晶體的切換時間。
於是,為了增快晶片速度、改善晶片效能,如何降低信號在導線上的時間延遲,就成為業界亟需解決的問題,然而很不幸的,鋁又有其先天上的限制,再怎麼改進設計或製程,還是有無法超越的瓶頸,銅就在這種情況下,受到關愛的眼神,成為業界的希望所寄。
銅製程旭日初昇
效能的提升
電路學上有個簡單的觀念:電路中信號傳遞的快慢,是受到電阻(R)與電容(C)的乘積所左右,RC乘積越大,速度就越慢,反之,RC乘積越小,信號傳輸速度就能越快。於是,如何讓導線RC乘積越小越好,就成為業界努力的目標。
要減少RC乘積...