從生產(chǎn)與設(shè)計(jì)兩個(gè)方面追求使用銅與低導(dǎo)電率膜，從而達(dá)到多層布線的高速化，已受到重視。迄今主要通過(guò)改善生產(chǎn)工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)高速化。今后，除了生產(chǎn)工藝外，設(shè)計(jì)技巧也需改進(jìn)。通過(guò)準(zhǔn)確提取布線的寄生分量，盡量減少多余的設(shè)計(jì)估計(jì)值，把布線本來(lái)具有的性能優(yōu)勢(shì)最大限度地發(fā)揮出來(lái)，就能實(shí)現(xiàn)芯片運(yùn)行最快速化。 　　通過(guò)相互削弱晶體管與布線的延遲來(lái)實(shí)現(xiàn)芯片的高速運(yùn)行。但在0.25mm線寬之后,布線延遲將居于支配地位，芯片中布線的作用開(kāi)始變得非常重要了，因此，在0.25mm之后對(duì)布線實(shí)現(xiàn)高速化的嘗試特別活躍。但是，在0.25～0.18mm，通過(guò)改進(jìn)生產(chǎn)工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)高速化仍是主體。在設(shè)計(jì)方面并無(wú)大的變化。

　　生產(chǎn)工藝改進(jìn)的典型例子是把過(guò)去的鋁改為低電阻的銅，從而降低了布線電阻。在0.25mm上IBM公司搶占了先機(jī)，對(duì)0.18mm大多數(shù)芯片制造商都一齊采用了。在這一時(shí)期,層間絕緣膜采用了SiOF，介電常數(shù)比為3.5左右，比之過(guò)去的SiO2有所降低,但降低布線電容的效果卻不大。不過(guò)，由于材料組成與SiO2相近，成膜及加工的工藝技術(shù)稍作改動(dòng)即可，故許多芯片制造商都已采用。

　　設(shè)計(jì)方法無(wú)需大改動(dòng)有如下理由。在目前，生產(chǎn)工藝所改善的是布線電阻和布線電容，這些從使用鋁布線及SiO2層間絕緣膜之后,設(shè)計(jì)時(shí)都做了準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，因此，在0.25～0.18mm時(shí)代，也可預(yù)測(cè)符合材料銅的布線電阻和布線電容，從而可以充分發(fā)揮布線應(yīng)有的性能。

　　然而，在0.13mm線寬時(shí)，這種狀況就完全不同，當(dāng)所需要的芯片的工作頻率超過(guò)GHZ，僅靠改善生產(chǎn)工藝實(shí)現(xiàn)高速化就不夠了，還需要改善設(shè)計(jì)技巧。

　　在0.13mm以后也要繼續(xù)改善生產(chǎn)工藝以實(shí)現(xiàn)高速化，具體地說(shuō)，層間絕緣膜要用介電常數(shù)比低于３的材料，通過(guò)這樣低介電常數(shù)膜與銅布線相結(jié)合進(jìn)一步降低布線延遲。之后與0.1mm、0.07mm的細(xì)微化相適應(yīng)，還要繼續(xù)降低層間絕緣膜的介電常數(shù)比。

　　在設(shè)計(jì)方面，不做大改動(dòng)已不可行，而要積極采取對(duì)策。準(zhǔn)確預(yù)測(cè)過(guò)去忽略了的布線電感，減少多余的設(shè)計(jì)估計(jì)值，方能最大限度發(fā)揮布線固有的特性，從而把布線延遲降低到極限。

　　0.13mm開(kāi)始批量生產(chǎn)的時(shí)間是2001年。在此之前有關(guān)介電常數(shù)膜與銅布線的各種難題必須完全解決，因此加速生產(chǎn)設(shè)備、元器件及材料的研發(fā)是當(dāng)務(wù)之急。

　　當(dāng)前，面向0.13mm的低介電常數(shù)層間絕緣膜的后備者有：介電常數(shù)比約2.2的多孔結(jié)構(gòu)的SiO2；2.6～2.8的MPS(Ｍethyl-PolySiloxane）及PAE（Poly Arylene Ether）；2.8～3.1的HSQ（Hydrogen Silsesquioxane）等。這些低介電常數(shù)層間絕緣膜有四個(gè)難題①提高機(jī)械強(qiáng)度；②提高可加工性；③提高粘合性；④降低吸水性。

　　提高機(jī)械強(qiáng)度是目前最大難題之一，當(dāng)未找到有希望的解決辦法。目前低介電常數(shù)膜的機(jī)械強(qiáng)度比以往使用TEOS及等離子體CVD的SiO2膜低1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，用CMP（化學(xué)機(jī)械研磨）在層間絕緣膜上形成劃痕及腐蝕，如要在多層布線的上層部分形成需要的1～2mm的厚膜，便有出現(xiàn)裂縫的問(wèn)題。今后，必須開(kāi)發(fā)出機(jī)械強(qiáng)度高的低介電常數(shù)材料。

　　要提高加工性必須提高對(duì)光刻膠的選擇比及O2等離子剝膠性能。對(duì)光刻膠的選擇比即使值較好的低介電常數(shù)材料也低于２。O2等離子剝膠性能除部分材料外都極低。對(duì)此,已開(kāi)發(fā)了無(wú)需對(duì)低介電常數(shù)膜加工的技術(shù)，即采用鋁柱方法。由于事先在干法刻蝕形成的鋁柱上形成低介電常數(shù)膜，故不對(duì)低介電常數(shù)膜進(jìn)行加工就能形成通孔。

　　提高粘合性尤其對(duì)有機(jī)系的PAE等是大課題。這類材料與金屬材料的粘合強(qiáng)度比利用等離子CVD的SiO2約低1個(gè)數(shù)量級(jí)，在CMP加工時(shí)會(huì)出現(xiàn)脫開(kāi)的問(wèn)題。已經(jīng)知道，與PAE相比，MPS和HSQ的粘合強(qiáng)度較高。

　　降低吸水性已看到了解決問(wèn)題的方向，因?yàn)檠巯乱延性S多優(yōu)良的材料。過(guò)去的低介電常數(shù)膜如置于空氣中，在吸收了膜表面吸附的水分后，會(huì)有膜的介電常數(shù)比增大的問(wèn)題。對(duì)此，在典型的有機(jī)系低介電常數(shù)材料MPS及PAE中，找出了吸水性非常低的材料。如把使用TEOS的等離子CVD的SiO2膜的吸水量定為100%，PAE則低到12%，MPS為40%。

　　就銅布線來(lái)說(shuō)，采用電鍍能適應(yīng)細(xì)微化到何種程度是個(gè)課題。對(duì)此，研究了分別使用二次處理工藝與一次處理工藝的方法，即0.1mm后在最細(xì)的下層部分，0.07mm后的中層部分引入一次處理工藝，而二次處理工藝僅在上層部分采用。

　　二次處理工藝必須在通孔與布線溝合在一起后的高縱橫比內(nèi)，形成屏蔽金屬和籽晶層。如果進(jìn)一步細(xì)微化，只形成屏蔽金屬和籽晶層的布線溝幾乎被填平，再埋入銅就非常難了。

　　另一方面，一次處理工藝只埋入布線溝，縱橫比小，即使細(xì)微化，埋入銅的余地也很大。因此，在形成屏蔽金屬及籽晶層后，用以往電鍍埋入銅的技術(shù)也完全能適合。

　　如果非要用二次處理工藝的話，那就必須不用電鍍，而使用不要籽晶層的CVD。不過(guò)，目前用CVD形成的銅膜質(zhì)低，且成膜成本也高。要是不能解決這個(gè)問(wèn)題