銅互連系統(tǒng)是繼鋁互連系統(tǒng)之后廣泛應(yīng)用于超大規(guī)模集成電路的金屬互連系統(tǒng)。表84所示是幾種常用互連金屬材料特性,從中可知銅的電阻率很低,只有鋁的62%;而銅的抗電遷移性高,實(shí)際上比鋁能高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)。 PM8355-NGT但是,早期的集成電路并不使用銅制作互連布線,這主要是由于兩方面原因,其一是銅中毒(污染)問(wèn)題,銅在硅和二氧化硅中都是快擴(kuò)散雜質(zhì),在較低溫度(如120℃)與硅接觸時(shí),就能擴(kuò)散進(jìn)入硅,且銅在硅中是深能級(jí)雜質(zhì),對(duì)硅中的載流子具有較強(qiáng)的陷阱效應(yīng),從而改變硅襯底的電學(xué)特性,這種現(xiàn)象稱為銅中毒;其二是銅膜的圖形刻蝕難,至今尚未找到適合的刻蝕劑與刻蝕方法。隨著材料與工藝技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步,各種銅的擴(kuò)散阻擋層被研究應(yīng)用,如氮化鈦、氮化鉭、金屬鉭等,解決了銅中毒問(wèn)題;而鑲嵌工藝和化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)技術(shù)的結(jié)合解決了銅圖形刻蝕難問(wèn)題。20世紀(jì)末IBM公司、TI公司已將研制出的銅互連系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于存儲(chǔ)器電路之中。當(dāng)前,銅已逐漸取代鋁成為超大規(guī)模集成電路的互連布線。